DE202004012841U1 - Adaptive power control of a diesel combustion engine based on use of the glow plug as a combustion chamber temperature sensor, whereby the glow plug resistance is used directly or indirectly as a temperature signal - Google Patents

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Abstract

Diesel combustion engine has a combustion chamber with a glow plug whose temperature is dependent on its electrical resistance and which is at least indirectly exposed to the temperature of the combustion chamber and a fuel system for delivery of variable fuel amounts to the combustion chamber, whereby the fuel system is matched to the electrical resistance of the glow plug or a signal corresponding to its electrical resistance. Independent claims are also included for the following:- (a) a diesel combustion engine in which the fuel supply rate to the combustion chamber is matched to the electrical resistance of the heating element and; (b) an electronic control unit for a combustion engine.

Description

Während des Betriebs eines kompressionsgezündeten Verbrennungsmotors auf hohen Höhen kann eine niedrigere Luftdichte ein Luft-Brennstoff-Verhältnis zur Folge haben, welches fetter als erwünscht ist, was wiederum eine Schäden verursachende hohe Abgastemperatur zur Folge haben kann. Ein solcher Schaden kann verbrannte Ventile, Versagensfälle der Kopfdichtung, eine Verzerrung des Motorblockes, gerissene Sammelleitungen und Zylinderköpfe, Verbrennungen und Freßvorgänge der Kolben, Kohlenstoffablagerungen hinter den Kolbenringen und auf den Einspritzvorrichtungsspitzen, Versagensfälle von Kolbenringen mit daraus resultierendem hohen Ölverbrauch und Vorbeiblasvorgängen, eine Lösung von Schmieröl, Risse in der Turboladereinheit und die Ausdehnung von Aluminiumkolben aufweisen, was Aluminiumablagerungen an den Zylinderwänden und ein Fressen des Kolbens zur Folge haben kann. Um das Risiko einer Beschädigung aufgrund von höheren Abgastemperaturen zu vermeiden, können Motormanagementsysteme programmiert werden, um den Motor herunterzuregeln (d.h. eine niedrigere maximale Leistungsausgabe vorzusehen). Beispielsweise haben frühere Veröffentlichungen eine Abriegelungsstrategie bzw. Herunterregelungsstrategie für einen Motor in Verbindung mit einem versperrten Luftfilter beschrieben, was zu Schäden verursachenden hohen Abgastemperaturen in der gleichen Weise führen kann, wie oben für einen Betrieb auf großer Höhe beschrieben worden ist. Bekannte Systeme tendieren dazu, basierend auf verschiedenen Eingangsparametern zu funktionieren, die einen Atmosphärendruck (eine Anzeige der Höhe) und eine Einlaßlufttemperatur aufweisen. Weiterhin werden Brennstoffkarten zum Abriegeln für volle Last/Nennlast empirisch in bekannten Systemen verbreitet, um die erwünschte Herunterregelungsbrennstofflieferung zu liefern, und eine solche empirische Verbreitung erfordert beträchtliche vorherige Arbeit, um die Herunterregelungsstrategien einzurichten.During the Operating a compression-ignited Internal combustion engine at high altitudes can a lower air density an air-fuel ratio result, which is fatter than desired, which in turn a damage causing high exhaust gas temperature can result. Such a Damage can burned valves, head gasket failure cases, one Distortion of the engine block, cracked manifolds and cylinder heads, burns and feeding operations of Piston, carbon deposits behind the piston rings and on the injector tips, failure cases of piston rings with it resulting high oil consumption and blowby operations, a solution of lubricating oil, Cracks in the turbocharger unit and the expansion of aluminum pistons What aluminum deposits on the cylinder walls and a seizure of the piston can result. To the risk of a damage due to higher To avoid exhaust gas temperatures, engine management systems be programmed to downshift the engine (i.e., a lower one) to provide maximum power output). For example, have previous releases a shutdown strategy for a Motor in conjunction with a locked air filter described what to damage causing high exhaust gas temperatures in the same way, as above for a big business Height has been described is. Known systems tend to be based on different ones Input parameters to work, the one atmospheric pressure (an indication of height) and an intake air temperature exhibit. Furthermore, fuel cards are going to be blocked for full Load / nominal load empirically disseminated in known systems to the desirable To deliver down-regulation fuel delivery, and such empirical dissemination requires considerable prior work, to set down control strategies.

Um ein optimales Herunterregeln des Motors vorzusehen, kann man es dem Motor gestatten, adaptiv mit einer maximalen Ausgangsgröße entsprechend der erwünschten maximalen Auslaßtemperatur zu arbeiten. Diese Erfindung verwendet eine existierende Motorkomponente, um ein Signal zu liefern, welches die Temperatur im Zylinder oder die Abgastemperatur darstellt, nämlich die Vorheizung der Glühkerze, die gewöhnlicherweise in Dieselmotoren oder anderen verdichtungsgezündeten Motoren eingebaut ist. Bei vielen Motoranwendungen wird die Glühkerze nur während des Voranlaufs, des Anlaufs des Motors und für eine kurze Periode nach dem Start mit Energie versorgt. Es ist bekannt, daß eine Beziehung zwischen der Temperatur der Glühkerze und dem elektrischen Widerstand existiert, der an der Glühkerze zu messen ist. Beispielsweise verwendet DE4014966 die Glühkerze als eine Anzeige der Motorbelastung. Gemäß dieser Erfindung wird der gemessene Widerstand an der Glühkerze verwendet, um ein Signal zu erhalten, welches die Glühkerzentemperatur darstellt. Während normaler Betriebsbedingungen (während die Glühkerze nicht erregt ist) kann die Glühkerzentemperatur als repräsentativ für die Temperatur im Zylinder oder des Abgases angesehen werden. Somit sieht die Anwendung der Glühkerze einen kostengünstigen Weg vor, um die Temperatur im Zylinder oder des Abgases zu bestimmen, und zwar durch Verwendung einer zuvor existierenden Motorkomponente, die in erster Linie für andere Zwecke vorhanden ist, jedoch effektiv während längerer Perioden des Motorbetriebs ohne Verwendung ist. Das System kann die Stärke der Brennstoffversorgung des Motors oder andere Betriebsparameter basierend auf der Rückkoppelung steuern, beispielsweise in einer Steuerungsrückkoppelung (closed loop), wobei es die Abgastemperatur berücksichtigt, wie sie durch Anwendung der Glühkerze bestimmt wird, wie oben beschrieben. Diese Steuerung des Brennstoffniveaus kann in Verbindung mit einem elektronischen Steuermodul erreicht werden, welches das Glühkerzensignal aufnimmt, oder kann in anderer Weise als Auslöser dienen, um das Brennstoffversorgungsniveau des Motors zu begrenzen. Gemäß dieser Erfindung wird keine Bestimmung der Höhe oder des Meeresspiegels erforderlich, und der Motor kann mit der maximalen Leistung arbeiten, die durch die voreingestellte Abgastemperaturgrenze gestattet wird.Around To provide an optimal down regulation of the engine, you can do it allow the engine to adaptively with a maximum output corresponding the desired maximum outlet temperature to work. This invention uses an existing engine component, to provide a signal indicating the temperature in the cylinder or represents the exhaust gas temperature, namely the preheating of the glow plug, usually installed in diesel engines or other compression-ignition engines. In many engine applications, the glow plug is only during the Pre-start, the start of the engine and for a short period after the start energized. It is known that a relationship between the Temperature of the glow plug and The electrical resistance exists at the glow plug measure is. For example, DE4014966 uses the glow plug as an indication of the engine load. According to this invention, the measured resistance at the glow plug used to get a signal indicating the glow plug temperature represents. While normal operating conditions (during the glow plug is not energized) can the glow plug temperature as representative for the Temperature in the cylinder or the exhaust gas are considered. Consequently sees the application of the glow plug a cost-effective Way to determine the temperature in the cylinder or the exhaust gas, and although by using a pre-existing engine component, in the first place for other purposes, but effectively during longer periods of engine operation without use. The system can increase the strength of the fuel supply of the engine or other operating parameters based on the feedback control, for example in a closed-loop control, taking into account the exhaust gas temperature, like by applying the glow plug is determined as described above. This control of the fuel level can be achieved in conjunction with an electronic control module which is the glow plug signal or may otherwise serve as a trigger to the fuel supply level to limit the engine. According to this Invention will not determine height or sea level required, and the engine can work with the maximum power, which is allowed by the preset exhaust gas temperature limit.

Keine vor dem Einbau vorhandene empirische Verbreitung von Brennstoffkarten ist erforderlich, jedoch kann das elektronische Steuermodul auch unterschiedliche Brennstoffkarten auswählen, falls dies erwünscht ist. Dieser Ansatz sieht eine automatische Abriegelung des Motors im Falle von irgend einem Zustand vor, der eine Steigerung der Abgastemperatur erzeugt, wie beispielsweise ein verstopfter Luftfilter oder irgend ein anderer abnormer Zustand (beispielsweise ein hoher Rückdruck), der bewirkt, daß die Abgastemperatur über einer festgelegten Grenze ist.None pre-installation empirical distribution of fuel cards is required, however, the electronic control module can also select different fuel cards if desired. This approach provides for automatic engine lockout Trap of any condition prior to an increase in exhaust gas temperature generated, such as a clogged air filter or any another abnormal condition (for example, a high back pressure), which causes the Exhaust gas temperature over a fixed limit.

Die offenbarte Lösung sieht eine optimierte Herunterregelung des Motors vor, um eine maximale Leistung zu gestatten, ohne die vorbestimmten Abgastemperaturgrenzen zu überschreiten. Durch Verwendung einer existierenden Komponente, um die Temperatursensorfunktion vorzusehen, wird die Notwendigkeit von zusätzlichen Komponenten vermieden. Darüber hinaus ist bekannt, daß Glühkerzen robust sind und die harte Umgebung der Brennkammer überleben können. Ein empirischer Test und eine Verbreitung von Brennstoffkarten zum Herunterregeln werden auch vermieden.The revealed solution provides optimized downshifting of the engine for maximum performance without exceeding the predetermined exhaust gas temperature limits. By using an existing component, the temperature sensor function the need for additional components is avoided. About that It is also known that glow plugs are robust and survive the harsh environment of the combustion chamber can. An empirical test and dissemination of fuel maps for Down rules are also avoided.

Claims (21)

Verbrennungsmotor, der folgendes aufweist: eine Brennkammer; ein Heizelement mit einer Temperatur abhängig von dem elektrischen Widerstand, wobei das Heizelement zumindest indirekt einer Temperatur der Brennkammer ausgesetzt ist, ein Brennstoffsystem, welches variable Brennstoffraten zu der Brennkammer liefern kann, wobei das Brennstoffsystem angepaßt ist, daß es auf den elektrischen Widerstand des Heizelementes oder auf ein Signal entsprechend dem elektrischen Widerstand des Heizelementes anspricht.Internal combustion engine comprising: a combustion chamber; a heating element with a temperature dependent on the electrical resistance, wherein the heating element at least indirectly is exposed to a temperature of the combustion chamber, a fuel system, which can deliver variable fuel rates to the combustor, the fuel system being adapted to withstand the electrical resistance of the heating element or to a signal corresponding to the electrical Resistance of the heating element responds. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei das Heizelement eine Glühkerze ist.An internal combustion engine according to claim 1, wherein the heating element a glow plug is. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der elektrische Widerstand des Heizelementes mit steigender Temperatur ansteigt.Internal combustion engine according to one of the preceding claims, wherein the electrical resistance of the heating element increases with increasing temperature. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein hoher elektrischer Widerstand des Heizelementes eine schlechte Versorgung mit Verbrennungsluft anzeigen kann.Internal combustion engine according to one of the preceding claims, wherein a high electrical resistance of the heating element is a bad one Supply with combustion air can show. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Brennstoffsystem ein elektronisches Steuermodul besitzt, welches geeignet ist, den elektrischen Widerstand des Heizelementes zu detektieren und die Brennstoffversorgungsrate der Brennkammer durch Manipulation des Brennstoffsystems zu steuern.Internal combustion engine according to one of the preceding claims, wherein the fuel system has an electronic control module which is suitable to detect the electrical resistance of the heating element and the fuel supply rate of the combustion chamber by manipulation to control the fuel system. Verbrennungsmotor nach Anspruch 5, wobei das elektronische Steuermodul einen Teil eines Motormanagementsystems bildet.Internal combustion engine according to claim 5, wherein the electronic Control module forms part of an engine management system. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 5 bis 6, wobei die elektronische Steuereinheit die Leistungsausgabe des Motors ansprechend auf eine Steigerung des elektrischen Widerstandes des Heizelementes reduziert.Internal combustion engine according to one of claims 5 to 6, wherein the electronic control unit, the power output of Motors responding to an increase in electrical resistance of the heating element reduced. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die elektronische Steuereinheit die Leistungsausgabe des Motors ansprechend auf eine Steigerung des elektrischen Widerstandes des Heizelementes reduziert, nach dem der elektrische Widerstand des Heizelementes eine vorbestimmte Schwelle erreicht hat.Internal combustion engine according to one of claims 5 to 7, wherein the electronic control unit, the power output of the Motors responding to an increase in electrical resistance of the heating element, after which the electrical resistance of the heating element has reached a predetermined threshold. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Brennstoffversorgungsrate der Brennkammer progressiv reduziert wird, wenn der elektrische Widerstand des Heizelementes ansteigt.Internal combustion engine according to one of the preceding claims, wherein the fuel supply rate of the combustion chamber is progressively reduced, when the electrical resistance of the heating element increases. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Brennstoffversorgungsrate der Brennkammer progressiv reduziert wird, wenn der elektrische Widerstand des Heizelementes ansteigt, nachdem der elektrische Widerstand des Heizelementes eine vorbestimmte Schwelle erreicht hat.Internal combustion engine according to one of the preceding Claims, wherein the fuel supply rate of the combustion chamber is progressively reduced, when the electrical resistance of the heating element rises after the electrical resistance of the heating element a predetermined threshold has reached. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Brennstoffversorgungsrate der Brennkammer schrittweise reduziert wird, wenn der elektrische Widerstand des Heizelementes ansteigt.Internal combustion engine according to one of the preceding Claims, wherein the fuel supply rate of the combustion chamber gradually is reduced when the electrical resistance of the heating element increases. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Brennstoffrate der Brennkammer schrittweise reduziert wird, wenn der elektrische Widerstand des Heizelementes ansteigt, nach dem der elektrische Widerstand des Heizelementes eine vorbestimmte Schwelle erreicht hat.Internal combustion engine according to one of the preceding Claims, wherein the fuel rate of the combustion chamber gradually reduced will decrease as the electrical resistance of the heating element increases the electrical resistance of the heating element a predetermined Threshold has reached. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die elektronische Steuereinheit eine geeignete Brennstoffkarte ansprechend auf den elektrischen Widerstand des Heizelementes auswählt.Internal combustion engine according to one of claims 5 to 8, wherein the electronic control unit a suitable fuel card in response to the electrical resistance of the heating element. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 5 bis 13, wobei das Heizelement und die elektronische Steuereinheit ein Rückkoppelungssteuersystem mit geschlossener Steuerschleife (closed loop) bilden.Internal combustion engine according to one of claims 5 to 13, wherein the heating element and the electronic control unit a Feedback control system form with closed control loop (closed loop). Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 5 bis 14, wobei die elektronische Steuereinheit die Leistungsausgabe des Motors ansprechend auf eine Steigerung des elektrischen Widerstandes des Heizelementes reduziert.Internal combustion engine according to one of claims 5 to 14, wherein the electronic control unit, the power output of the Motors responding to an increase in electrical resistance of the heating element reduced. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Heizelement als eine Temperaturüberwachung in Perioden arbeitet, wenn es nicht als Heizelement wirkt.Internal combustion engine according to one of the preceding Claims, wherein the heating element operates as a temperature monitor in periods when it does not act as a heating element. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Brennstoffversorgungsrate der Brennkammer ansprechend auf ein unerwünscht hohes Verhältnis von Brennstoff zu Verbrennungsluft reduziert wird.Internal combustion engine according to one of the preceding Claims, the fuel supply rate of the combustion chamber being responsive on an undesirable high ratio from fuel to combustion air is reduced. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Brennstoffversorgungsrate der Brennkammer ansprechend auf ein unerwünscht hohes Verhältnis von Brennstoff zu Verbrennungsluft aufgrund eines Mangels von Verbrennungsluft reduziert wird.Internal combustion engine according to one of the preceding Claims, the fuel supply rate of the combustion chamber being responsive on an undesirable high ratio from fuel to combustion air due to a lack of combustion air is reduced. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Brennstoffversorgungsrate der Brennkammer ansprechend auf ein unerwünscht hohes Verhältnis von Brennstoff zu Verbrennungsluft aufgrund dessen reduziert wird, daß der Verbrennungsmotor angepaßt wurde, um bei großen Höhen zu arbeiten.An internal combustion engine according to any preceding claim, wherein the fuel supply rate of the combustion chamber is responsive to a undesirably high ratio of fuel to combustion air is reduced due to the fact that the internal combustion engine has been adapted to operate at high altitudes. Verbrennungsmotor, der folgendes aufweist; eine Brennkammer, ein Heizelement mit einem temperaturabhängigen elektrischen Widerstand, wobei das Heizelement zumindest indirekt einer Temperatur der Brennkammer ausgesetzt ist, um die Temperatur der Brennkammer durch Anwendung des temperaturabhängigen elektrischen Widerstandes des Heizelementes zu bestimmen, und ein Brennstoffsystem, um die Brennstoffversorgungsrate der Brennkammer in Beziehung zum elektrischen Widerstand des Heizelementes zu variieren.An internal combustion engine comprising; a combustion chamber, a heating element with a temperature-dependent electrical Resistance, wherein the heating element at least indirectly a temperature the combustion chamber is exposed to the temperature of the combustion chamber through Application of the temperature-dependent to determine electrical resistance of the heating element, and a Fuel system to the fuel supply rate of the combustion chamber to vary in relation to the electrical resistance of the heating element. Elektronische Steuereinheit zur Anwendung bei einem Verbrennungsmotor, wobei der Verbrennungsmotor folgendes aufweist; eine Brennkammer ein Heizelement mit einem temperaturabhängigen elektrischen Widerstand, wobei das Heizelement zumindest indirekt einer Temperatur der Brennkammer ausgesetzt ist, um die Temperatur der Brennkammer zu bestimmen, wobei die elektronische Steuereinheit geeignet ist, den temperaturabhängigen Widerstand des Heizelementes zu bestimmen, und dem Brennstoffsystem zu signalisieren, die Brennstoffversorgungsrate der Brennkammer mit Bezug zu dem temperaturabhängigen Widerstand zu variieren.Electronic control unit for use with a An internal combustion engine, wherein the internal combustion engine comprises; a combustion chamber a heating element with a temperature-dependent electrical Resistance, wherein the heating element at least indirectly a temperature the combustion chamber is exposed to the temperature of the combustion chamber determine, wherein the electronic control unit is suitable, the temperature-dependent To determine resistance of the heating element, and the fuel system to signal the fuel supply rate of the combustion chamber with respect to the temperature-dependent To vary resistance.
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