DE3318309C2 - Treibstoffbegrenzungssystem für einen Dieselmotor - Google Patents

Treibstoffbegrenzungssystem für einen Dieselmotor

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Abstract

Zur Vermeidung von Betriebszuständen eines Dieselmotors, die zu Emissionen von Qualm in den Abgasen führen könnten, ist eine Treibstoffbegrenzungssteuerung vorgesehen mit einem Rechner, der einen angeforderten Abgas-Rückführungs-Absolutsteuerdruck erzeugt, der ein Maß für die pro Dieselmotor-Umdrehung zugeführte Brennstoffmenge darstellt. Ein absoluter Steuerdruck gleich dem angeforderten Absolutdruck wird dadurch erzielt, daß Luft von einer Unterdruckquelle und Umgebungsluft gemischt werden, so daß der Abgasrückführungs-Steuerabsolutdruck auf den Umgebungsdruck begrenzt wird. Die Treibstoffmenge pro Motorumdrehung ist auf den durch den absoluten Steuerdruck repräsentierten Wert begrenzt, und auf diese Weise wird die Treibstoffmengengrenze automatisch an Höhenänderungen angeglichen. Die Änderungsrate des Treibstoffmengengrenzwertes bei Änderungen des Steuerungsabsolutdruckes wird begrenzt, um die Treibstoffmengenerhöhung so zu verzögern, daß die Zeit berücksichtigt wird, die zum Ausspülen überschüssiger Abgase aus dem Ansaugverteiler des Motors nötig ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Treibstoffsteuersystem für einen Dieselmotor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein derartiges Treibstoffsteuersystem ist beispielsweise aus der DE-OS 28 49 508 bekannt
Dieses Treibstoffsteuersystem für einen Dieselmotor besitzt einen Einlaßraum, in dem rückgeführte Abgase mit Luft gemischt und in den Brennraum gezogen werden, wobei die Menge von in den Einlaßraum rückgeführtem Abgas als Reaktion auf einen Anstieg einer vom Fahrer angeforderten Treibstoffmenge pro Motorumdrenung reduziert wird, um eine Reduktion des Luft-Treibstoff-Verhältnisses im Brennraum auf einen Wert unter einer Abgas-Rauchgrenze zu vermeiden.
Bei dieser bekannten Einrichtung zur Steuerung der Abgasrückführmenge und der Einspritzmenge bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen ist im Lufteinlaß eine Drosselklappe angeordnet, die von außen bedient werden kann. Durch die Stellung dieser Drosselklappe ist der statische Druck im Lufteinlaß zwischen Drosselklappe und Motor veränderbar. Diese beispielsweise durch die Bedienung des Gaspedals hervorgerufene Druckveränderung dient als Steuergröße für die Treibstoffzufuhr, indem ein Mengenverstellorgan einer Treibstoffeinspritzpumpe pneumatisch betätigt wird. Gleichzeitig wird die Druckveränderung als Steuergröße für die Steuerung eines Abgasrückführventils benutzt, das die Menge der rückgeführten Abgase beeinflußt. Diese synchrone Steuerung beider Größen bewirkt, daß mit steigendem Unterdruck — also beim Schließen der Drosselklappe bzw. beim Gaswegnehmen — die Treibstoffeinspritzmenge verringert und gleichzeitig die Abgasrückführmenge erhöht wird und umgekehrt.
Nachteilig ist bei dieser Anordnung, daß beim Gasgeben — beispielsweise zur Beschleunigung oder zur Überwindung einer Steigung — die Treibstoffeinspritzmenge erhöht wird, obwohl im Einlaßraum noch ein an den vorherigen Betriebszustand angepaßtes Gemisch mit hohem Abgas-Frischluft-Verhältnis enthalten ist. Dadurch sinkt das Verhältnis zwischen der Frischluft und dem eingespritzten Treibstoff, das Luft-Treibstoff-Verhältnis, ab und es kann bis zur durch die Änderung der Abgasrückführmenge bewirkten Einstellung eines angepaßten Abgas-Frischluft-Verhältnisses zu unerwünschter Rauchbildung bei der Verbrennung kommen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Treibstoffsleuersystem für einen Dieselmotor zu schaffen, das gewährleistet, daß auch bei schnellen Änderungen der angeforderten Treibstoffmenge pro Motorumdrehung
ein angepaßtes Verhältnis zwischen Frischluft und Treibstoff vorliegt, so daß eine Rauchbildung bei der Verbrennung ausgeschlossen ist.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Mei kmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei diesem Treibstoffsteuersystem wird in besonders vorteilhafter Weise die Änderungsrate der pro Motorumdrehung eingespritzten Treibstcffmenge auf einen Wert begrenzt, der eine Verzögerung des Anstiegs der eingespritzten Treibstoffmenge pro Motorumdrehung erzwingt, die im wesentlichen die Verzögerung ausgleicht, die zur Verminderung der Menge der in den Einlaßraum des Motors rückgeführten Abgase erforderlich ist. Diese Verzögerung verhindert, daß das Luft-Treibstoff-Verhäitnis im Brennraum unter einen Wert abfällt, der unerwünschte Rauchemission zur Folge hat
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert Es zeigt
Fig. I eine Darstellung einer Abgas-Rückführsteuerung, in der ein erfindungsgemäßes Treibstoffsteuersystem benutzt wird,
F i g. 2 und F i g. 3 einen Treibstoff-Maximalwert-Begrenzer bei einer rotierenden Dieseltreibstoffpumpe,
Fig.4 eine Darstellung eines Digitalrechners zur Steuerung des Treibstoff-Maximalwert-Begrenzers aus F i g. 2 und 3 in erfindungsgemäßer Weise, und
F i g. 5 und 6 Flußdiagramme zur Darstellung des Betriebs des Digitalrechners aus F i g. 4.
In F i g. 1 ist eine EGR (exhaust gas recirculation = Abgasrückführung)-Steuerung 10 für einen Dieselmotor gezeigt, die ein Signal erzeugt, das in dieser Erfindung zum Begrenzen der maximalen Treibstoffmenge, die einem Dieselmotor bei jedem Einspritzhub einer Treibstoffeinspritzpumpe zugeführt werden kann, und damit zur Begrenzung der maximalen Treibstoffmenge pro Motorumdrehung benutzt wird. Im allgemeinen bestimmt die EGR-Steuerung 10 die Treibstoffmenge pro Hub einer üblichen rotierenden Treibstoffinjektionspumpe· in Abhängigkeit von der Motorgeschwindigkeit und der Stellung des Zumeßventiles der Einspritzpumpe. Diese Parameter werden durch einen Stellungssensor 12 für das Zumeßventil, beispielsweise ein Potentiometer, und einen Motordrehzahlsensor 14 erfaßt.
Die Signale für die Stellung des Zumeßventils und die Motordrehzahl werden einem Rechner 16 zugeführt, der die Treibstoffmenge pro Hub errechnet und ein Signal erzeugt, das proportional zu der bzw. ein Maß für die Treibstoff menge pro Einspritzhub der Treibstoffeinspritzpumpe ist Der Treibstoffmengenrechner 16 kann beispielsweise ein Wertetabellenspeicher sein, bei dem Treibsloffmengen an Speicherplätzen enthalten sind, die durch die Signale Zumeßventilstellung und Motordrehzahl adressierbar sind. An jedem Speicherplatz ist ein angeforderter, absoluter EGR-Steuerdruckwert gespeichert, und dieser ist ein direktes Maß für die Treibstoffmenge pro Einspritzhub entsprechend den als Adressierung dienenden Signalwerten vom Zumeßventil-Stellungssensor und vom Drehzahlsensor. Der von der Wertetabelle gewonnene angeforderte, absolute EGR-Steuerdruckwert wird vom Treibstoffmengenrechner direkt an den positiven Eingang eines Addierkreises 18 weitergegeben, und dieser vergleicht den erhaltenen Wert mit dem Wert des absoluten EGR-Steuerdruckes in einem EGR-Steuerventil 19, der durch einen Absolutdrucksensor 20 bestimmt ist. Der gemessene, absolute EGR-Steuerdruck wird als Rückmeldesignal in einer Regelschleife benuizt um den absoluten EGR-Steuerdruck in dem EGR-Steuerventil 19 gleich dem angeforderten, absoluten EGR-Steuerdruck, der Ausgangssignal des Treibstoffmengenrechners 16 ist, zu halten.
Der Addierkreis 18 erzeugt ein Fehlersignal und gibt dies an einen EG R-Verstärker 22 weiter, welches die Differenz zwischen dem angeforderten und dem gemessenen absoluten EGR-Steuerdruck darstellt. Der EGR-Verstärker 22 erzeugt ein Steuersignal zum Nachstellen des Wertes des absoluten EGR-Steuerdruckes über einen EGR-Magneten 24 in der entsprechenden Richtung, damit Übereinstimmung zwischen dem angeforderten und dem gemessenen absoluten EGR-Steuerdruck erreicht wird. Bei dieser Ausführung ist der Verstärker 22 in Form eines Einschaltverhältnis-Modulators vorgesehen mit Integral- und Proportionaltermen, die ein in seinem Einschaltzyklus moduliertes Signal an den EGR-Magneten 24 abgeben. Der Magnet 24 steuert das Misehen von Luft aus einer Unterdruckquelle, z. B. einer Unterdruckpumpe 26, und Umgebungsluft, die über einen Umgebungslufteinlaß 28 Zutritt hat. Der EGR-Magnet 24 läßt Luft mit Unterdruck aus der Unterdruckquelle oder Umgebungsluft durch den Umgebungslufteiniaß 18 zu dem EGR-Steuerventil 19 fließen, wobei die jeweiligen Anteile durch das Einschaltverhältnis des Ausgangssignals vom EGR-Verstärker 22 bestimmt werden, so daß sich ein absoluter EGR-Steuerdruck in dem EGR-Steuerventil 19 in der richtigen Höhe einstellt. Wie bereits dargelegt, gibt der Absolutdrucksensor 20 ein Signal an den negativen Eingang des als Komparator dienenden Addierkreises 18 ab, das den gemessenen absoluten EGR-Steuerdruck darstellt. Über den durch den Addierkreis 18, den EGR-Verstärker 22, den EGR-Magneten 24 und den Absoiutdrucksensor 20 gebildeten Regelkreis wird der am EGR-Steuerventil 19 anliegende absolute EGR-Steuerdruck auf den angeforderten, absoluten EGR-Steuerdruck geregelt, der durch den Treibstoffmengenrechner 16 angefordert ist. Das EGR-Steuerventil 19 enthält eine Membran, an deren einer Seite Umgebungsdruck anliegt, während an der anderer. Seite der absolute EGR-Steuerdruck anliegt. Die rückgeführte Abgasmenge wird nun in reziprok proportionaler Beziehung zum absoluten EGR-Steuerdruck geändert. Dementsprechend wird das EGR-Steuerventil entsprechend dem angeforderten, absoluten EGR-Steuerdruck gestellt, der ein Maß für die Brennstoffmenge pro Hub der Brennstoffeinspritzpumpe ist, und wird automatisch entsprechend Höhenänderungen nachgestellt, um ein Abfallen des Luft-Treibstoff-Verhältnisses auf einen Wert zu verhindern, bei dem außerordentliche Qualmemissionen durch den Dieselmotor erzeugt werden.
Für das Ausgangssignal des Absolutdrucksensors ist die Tatsache charakteristisch, daß der Signalwert außer bei den später beschriebenen Bedingungen gleich dem angeforderten, absoluten EGR-Steuerdruckwert vom Treibstoffmengenrechner 16 ist, so daß er ein Maß für die angeforderte Treibstoffmenge pro Hub ist, die durch die Bedienungsperson des Dieselmotors bestimmt wird. Eine weitere charakteristische Eigenschaft des Ausgangssignals des Absolutdrucksensors 20 liegt darin, daß auch dann, wenn der Treibstoffmengenrechner 16 einen angeforderten, absoluten EGR-Steuerdruckwert erzeugt, der über dem Umgebungsdruck liegt, das Ausgangssignal des Absolutdrucksensors 20 auf einen Maximalwert begrenzt ist, der gleich dem Umgebungsdruck ist. da der absolute EGR-Steuerdruck für das
EGR-Steuerventil 19 durch proportionales Mischen von Luft mit Unterdruck und mit Umgebungsdruck erzeugt ist, welch letztere durch den Umgebungslufteinlaß 28 hinzutritt. Diese charakteristischen Eigenschaften des Ausgangssignals des Absolutdrucksensors 20 werden benutzt, um eine maximale Treibstoffbegrenzung entsprechend der Erfindung zu erzeugen. Das bedeutet, daß das durch den Absolutdrucksensor 20 erzeugte Signal von einer Treibstoffbegrenzungssteuerung 32 als Steuersignal für die Treibstoffbegrenzung benutzt wird. Dieses Steuersignal für die Treibstoffbegrenzung besitzt einen Wert, der gleich dem Ausgangssignal des Treibstoffmengenrechners 16 ist, und bildet damit ein Maß für die von der Bedienungsperson angeforderte Treibstoffmenge pro Einspritzhub der Einspritzpumpe bis zu einem Grenztreibstoffwert pro Hub. der durch das Ausgangssignal des Absolutdrucksensors 20 dargestellt wird, sobald sich der absolute EGR-Steuerdruck an der durch den Umgebungsdruck aufgeprägten Grenze befindet Das Ausgangssignal des Absolutdrucksensors 20, das von jetzt an als Treibstoffbegrenzungs-Steuersignal bezeichnet wird, wird der Treibstoffbegrenzungssteuerung 32 zugeführt, die darauf mit der Nachstellung eines Schrittmotors 34 reagiert, dessen Ausgangswellenstellung die maximal zulässige Treibstoffmenge pro Hub der Treibstoffeinspritzpumpe des Dieselmotors ergibt.
In den F i g. 2 und 3 ist eine rotierende Treibstoffeinspritzpumpe gezeigt, die eine Maximaltreibstoffmengenbegrenzung pro Hub enthält, welche durch den Schrittmotor 34 aus F i g. 1 gestellt wird. Die rotierende Treibstoffeinspritzpumpe ist von üblicher Bauart, bei der eine Zumeßventilöffnung den Strom von unter Druck stehendem Treibstoff von einer Zuleitungspumpe in eine Pumpenkammer 36 durch eine Einlaßöffnung steuert, und es werden zwei Stößel 38 nach auswärts um einen Abstand bewegt, der proportional der Treibstoffmenge beim nächsten Einspritzhub ist. Die maximale Auswärtsbewegung der Stößel 38 und dementsprechend die maximale in die Pumpenkammer 36 zugelassene Treibstoffmenge wird durch zwei Kurven- oder Kulissenplaiten 40 (von denen eine dargestellt ist) begrenzt. Bei der Umdrehung des Rotors der Einspritzpumpe schließt sich die Einlaßöffnung zur Pumpenkammer 36 und eine Auslaßöffnung richtet sich mit dem Auslaß zum nächsten zu beaufschlagenden Zylinder aus. Die Walzen der Pumpe berühren dann einander gegenüberliegende Nockenrampen an einem Nockenring 44 (siehe F i g. 3), die die Stößel 38 nach innen drängen, so daß diese Treibstoff mit hohem Druck auszuschieben beginnen. Dieses Ausschieben hält an, bis die Walzen 42 die Nockennasen überlaufen und sich wieder nach außen zu bewegen beginnen. Die Kurvenplatten 40 sind so profiliert, daß die maximale Bewegung der Stößel 38 nach außen durch eine Verdrehung der Kurvenplatten 40 gegenüber dem Pumpengehäuse und dem Nockenring 44 eingestellt werden kann.
Der Mechanismus zum Nachstellen der Winkelstellung der Kurvenplatten 40 zur Begrenzung des Auswärtshubes der Walzen 42 und dementsprechend der Stößel 38 ist in F i g. 2 dargestellt. Der Schrittmotor 34 ist an der rotierenden Treibstoffeinspritzpumpe angebaut und besitzt eine Ausgangswelle 46 mit einem Gewindeabschnitt 48, der in eine Verstellmutter 50 für die Kurvenplatten 40 eingeschraubt ist. Die Mutter 50 wird je nach der Drehrichtung der Ausgangswelle 46 nach links bzw. rechts bewegt und verstellt so die Winkellage der Kurvenplatten 40 in Richtung einer Zunahme oder Abnahme der maximalen Treibstoffmenge pro Hub der Einspritzpumpe.
Die Kurvenplatten 40 können über den Schrittmotor 34 zwischen zwei mechanischen Anschlägen bewegt werden. Eine obere maximale Treibstoffmengengrenze wird durch ein erstes Anschlagteil 52 bestimmt und eine untere maximale Treibstoffmengengrenze durch ein zweites Anschlagteil 54. Die durch das zweite Anschlagteil 54 bestimmte untere maximale Treibstoffmengengrenze verhindert, daß die Begrenzung unter den für Straßenbetrieb nötigen Treibstoffmengenwert abfällt. Auf diese Weise kann die Treibstoffbegrenzung nur bis zu einem Wert abfallen, der immer noch bei einem Versagen ein Erreichen der nächsten Reparaturstelle ermöglicht (»walk-home«).
Die Kurvenplatten 40 werden zwischen den durch die Anschlagteile 52 und 54 bestimmten Grenzen in Treibstoffmengen-Begrenzungslagen bewegt, die durch eine Treibstoffbegrenzungssteuerung 32 nach Fig.4 bestimmt werden. Die Treibstoffbegrenzungssteuerung 32 besitzt die Form eines Digitalrechners mit einem Mikroprozessor 56, der die Erfassungs- und Steuerfunktionen gemäß einem Betriebsprogramm ausführt, das in einem externen Festwert- oder Auslesespeicher ROM 58 permanent gespeichert ist. In dem Mikroprozessor 56 sind die üblichen Zähler, Register, Sammler und Merker-Flip-Flops vorhanden. Die Steuerung enthält auch einen Speicher mit freiem Zugriff RAM 60, in welchem an verschiedenen Adreß-Speicherplätzen Daten zeitweilig gespeichert und von diesen Speicherplätzen ausgelesen werden können, wobei die Speicherplätze entsprechend dem im ROM 58 gespeicherten Programm bestimmt werden.
Ein Taktoszillator 62, der die Zeitgebung für den Digitalrechner ergibt, liefert ein Taktsignal an den Mikroprozessor 56 und an einen Untersetzer- oder Teilerkreis 64, der einen periodischen Unterbrechungs-iinterrupt-) Impuls an einen maskierbaren Unterbrechungseingang A des Mikroprozessors 56 ausgibt Diese Unterbrechungsimpulse können z. B. mit Intervallen von 12,5 ms auftreten.
Eine Zähler-Eingangs/Ausgangs-Schaltung 66 besitzt einen Ausgangszählerabschnitt zur Schaffung von Ausgangsimpulsen für einen Schrittmotorverstärker 68. Eine Sprungsignal-Eingangs/Ausgangs-Schaltung 70 besitzt einen Ausgangsabschnitt zur Ausgabe eines Ausgangssignals mit zwei Pegeln, die einen Vorwärts- oder Rückwärts-Befehl für die Schrittmotor-Verstärkerschaltung ergeben. Beispielsweise kann ein Ausgangssignal mit hohem Pegel der Sprungsignalschaltung 70 einen Befehl zur Vorwärtsdrehung und ein Ausgangssignal mit niedrigem Pegel einen Befehl zur Rückwärtsdrehung darstellen. Die Sprungschaltung 70 kann ein Flip-Flop enthalten, das wahlweise zur Erzeugung des Vorwärts-Befehls gesetzt und zur Erzeugung des Rückwärts-Befehls rückgestellt wird. Der Schrittmotorverstärker 68 ist eine übliche Logikschaltung, die auf jeden Ausgangsimpuls von der Zählereingangs/Ausgangsschaltung 66 den Schrittmotor 34 zur Drehung seiner Ausgangswelle 46 um einen Schritt in eine Richtung veranlaßt, die durch den Logikpegel des Ausgangssignals der Sprungsignalschaltung 70 bestimmt ist.
Die verschiedenen Elemente des Digitalrechners werden durch einen Adreßbus, einen Datenbus und einen Steuerbus verbunden. Über den Adreßbus erreicht der Mikroprozessor die verschiedenen Schaltungen und die Speicherplätze im ROM 58 und im RAM 60, über den Datenbus wird Information zwischen den Einzelschal-
tungen übertragen und der Steuerbus enthält die üblichen Leitungen, z. B. Lese/Schreib-Leitungen, Rückstelleitungen, Taktleitungen und Stromzuführungsleitungen.
Ein Analog/Digital-Wandler ADW 72 dient zur Wandlung des analogen Absolutdrucksignals, das der Absolutdrucksensor 20 nach F i g. 1 abgibt. Das analoge Absolutdrucksignal wird unter Beeinflussung durch den Mikroprozessor 56 abgetastet und gewandelt. Der Wandungsvorgang wird auf Befehl des Mikroprozessors 56 eingeleitet und bei Beendigung des Wandlungsablaufs erzeugt der ADW 72 ein Unterbrechungssignal, und daraufhin wird der Absolutdruckwert vom Sensor 20 über den Datenbus unter Steuerung durch den Mikroprozessor 56 übertragen und an einem Speicherplatz im RAM 60 gespeichert, der durch den ROM 58 bestimmt wird.
Der Betrieb des Digitalrechners 32 beim Verstellen der Kurvenplatten 40 zur gesteuerten Begrenzung der maximalen Treibstoffmenge pro Einspritzhub der Treibstoffeinspritzpumpe ist in den F i g. 5 und 6 dargestellt. Wie Fig.5 zeigt, wird das Rechnerprogramm durch erstmaliges Anlegen von Leistung an das System, beispielsweise durch Betätigen des nicht dargestellten Startschalters des Fahrzeuges im Schritt 74 eingeleitet und in dem folgenden Schritt 76 erfolgt durch den Computer die System-Initialisierung. Bei diesem Schritt werden die im ROM 58 gespeicherten Anfangswerte in die durch den ROM bezeichneten Speicherplätze im RAM 60 eingespeichert und es werden die Zähler, die Merker und Zeitgeber initialisiert. Nach dem Initialisierungsschritt 76 gelangt das Programm zu einem Schritt 78, in welchem das Auftreten von Interrupts durch das Programm zugelassen wird, beispielsweise durch Rückstellen des Interrupt-Maskierungsbits im Koderegister für den Mikroprozessorzustand. Nach dem Schritt 78 wechselt das Programm zu einer Hintergrundschleife 80, die kontinuierlich wiederholt wird. Diese Schleife kann die Ausführung von Routineabläufen, z. B. bestimmten Erkennungs- und Warnroutinen enthalten. Alternativ kann die Hintergrundschleife 80 einfach ein »Warte«-Befehl sein, der den Mikrocomputer in Wartezustand versetzt, bis eine Unterbrechung oder ein Interrupt auftritt, den Trcibstoffbegrenzungs-Steuerablauf nach F i g. 6 auszuführen.
Das System kann nun verschiedene Programmunterbrechungen in verschiedenen Zeitabständen benutzen, jedoch soll zur Beschreibung der Erfindung angenommen sein, daß eine einzige Unterbrechung Interrupt A mit einem Abstand von 12,5 ms mit Hilfe des Untersetzers 64 aus F i g. 4 vorgesehen ist, und daß während dieses Interrupts die Treibstoffbegrenzungdsroutine nach F i g. 6 ausgeführt wird.
Wie F i g. 6 zeigt, wird die Treibstoffbegrenzungsroutine am Punkt 82 begonnen, und es erfolgt ein Entscheidungsschritt 86, in welchem der Grenzwert für die Treibstoffmenge pro Hub, der durch das Treibstoffbegrenzungs-Steuersignal vom Absolutdrucksensor 20 dargestellt wird, mit dem unteren Grenzwert für die maximale Treibstoffmenge verglichen wird, der durch die Treibstoffmenge pro Hub der Treibstoffeinspritzpumpe aus F i g. 2 gegeben ist, wenn die Kurvenplatten 40 durch den Schrittmotor 34 zu dem durch das Anschlagteil 54 bestimmten Grenzwert bewegt sind. Wenn der durch das Treibstoffbegrenzungs-Steuersignal dargestellte Treibstoffmengen-pro-Hub-Grenzwert größer als der untere Grenzwert für die maximale Treibstoffmenge ist, schreitet das Programm zu einem Schritt 88 fort, in dem ein Merker (flag) A gesetzt wird. Danach gelangt das Programm zu einem Entscheidungsschritt 92, in dem der tatsächliche Grenzwert der Treibstoffmenge pro Hub, der als der Zählinhalt in einem Zähler A dargestellt ist, mit dem durch das Treibstoffbegrenzungs-Steuersignal dargestellten Grenzwert der Treibstoffmenge pro Hub verglichen wird. Dabei ist zu bemerken, daß der durch den Zählinhalt in Zähler A dargestellte tatsächliche Grenzwert der Treibstoffmenge pro Hub durch den Ausdruck X + YZ bestimmt wird, wobei X der untere Grenzwert der maximalen Treibstoffmenge pro Hub ist, der durch das Anschlagteil 54 bestimmt wird, Y der gesamte Zählinhalt des Zählers A ist und Z die Änderung der Treibstoffmenge pro Hub, die durch eine Drehung der Kurvenplatten 40 durch einen Schritt des Schrittmotors erzeugt wird. Falls der tatsächliche Grenzwert der Treibstoffmenge pro Hub geringer als der Grenzwert der Treibstoffmenge pro Hub ist, der durch das Treibstoffbegrenzungs-Steuersignal dargestellt wird, gelangt das Programm zu einem Schritt 94, in welchem der Zähler A um 1 erhöht und der Schrittmotor 34 um einen Schritt in der Richtung angetrieben wird, in der die Kurvenplatten 40 gegen das Anschlagteil 52 für die Obergrenze der maximalen Treibstoffmenge hinbewegt werden. Das wird dadurch erreicht, daß das Ausgangssignal der Sprungwertschaltung 70 auf den richtigen Pegel zur Einleitung der Drehrichtung des Schrittmotors 34 für die Erhöhung der Treibstoffgrenze gesetzt wird und ein Impuls von der Zählereingangs/Ausgangs-Schaltung 66 abgegeben wird. Der Schrittmotorverstärker 68 nach F i g. 4 gibt dann die Signale zum Antreiben des Schrittmotors 34 in der richtigen Weise aus. Nach Schritt 94 verläßt das Programm die Treibstoffbegrenzungs-Steuerroutine.
Solange der durch das Treibstoffbegrenzungs-Steuersignal repräsentierte Grenzwert der Treibstoffmenge pro Hub größer ist als der tatsächliche oder aktuelle Grenzwert der Treibstoffmenge pro Hub, repräsentiert durch den Zählinhalt des Zählers A, wiederholt das Programm den dargestellten Schrittablauf bei jedem Interrupt-Intervall, so daß der Schrittmotor 34 die Kurvenplatten 40 in Richtung zur Erhöhung des Treibstoffmengen-Grenzwertes dreht. Nach der Anzahl von Interrupts, die notwendig ist, um den Zähler A auf einen Wert zu erhöhen, der einen aktuellen Grenzwert der Treibstoffmenge pro Hub gleich dem Grenzwert darstellt, der durch das Treibstoffbegrenzungs-Steuersignal repräsentiert wird, verläßt das Programm die Routine direkt von dem Entscheidungsschriit 92, und der tatsächliehe Grenzwert der Treibstoffmenge pro Hub ist dann als der Grenzwert errichtet, der durch das Treibstoffbegrenzungs-Steuersignal vom Sensor 20 repräsentiert wird. Nimmt man an, daß der angeforderte, absolute EGR-Steuerdruck geringer als der Umgebungsdruck ist, dann ist der aktuelle Grenzwert der Treibstoffmenge pro Hub zu diesem Zeitpunkt gleich der durch die Bedienungsperson angeforderten Treibstoffmenge pro Hub, wie sie durch das Ausgangssignal des Treibstoffmengenrechners 16 repräsentiert wird. Falls der angeforderte, absolute EGR-Steuerdruck größer als der Umgebungsdruck ist, verbleibt der absolute EGR-Steuerdruck beim Umgebungsdruck und der aktuelle Grenzwert der Treibstoffmenge pro Hub verbleibt bei einem Treibstoffmengenwert pro Hub, der durch das Ausgangssignal des Treibstoffmengenrechners 16 gleich dem Umgebungsdruck repräsentiert wird.
Mittels der voranstehend beschriebenen Abfolge von Schritten werden die Kurvenplatten 40 in eine solche
ίο
Lage gestellt, daß sie die Treibstoffmenge pro Hub der Treibstoffeinspritzpumpe auf den durch die Bedienungsperson angeforderten Wert begrenzen, der durch das Ausgangssignal des Treibstoffmengenrechners 16 dargestellt wird, es sei denn, dieser Wert übersteigt die durch den Umgebungsdruckwert dargestellte Treibstoffmenge pro Hub. Falls dieses zutrifft, bleibt das Ausgangssignal des Absolutdrucksensors 20 konstant, so daß der errichtete Treibstoffmengen-Grenzwert den durch den Umgebungsdruck repräsentierten Betrag nicht übersteigen kann. Auf diese Weise wird der durch die Treibstoffbegrenzungssteuerung errichtete maximale Wert der Treibstoffmenge pro Hub automatisch an Höhenänderungen angepaßt.
Weiter bewirkt der durch die Schritte 86 bis 94 bestimmte Routineablauf eine Begrenzung der Anstiegsrate des Treibstoffgrenzwertes in Abhängigkeit von plötzlichem Ansteigen der angeforderten Treibstoffmenge pro Hub, die durch plötzliche Zunahmen der Zumeßventil-Stellung errichtet wird. Diese Begrenzung der Anstiegsrate wird durch die Auflösung des Zählers A, d. h. den Anstieg des Treibstoffgrenzwertes pro an den Schrittmotor 34 abgegebenen Impuls, und das durch den Untersetzer 64 in F i g. 4 erzeugte Interrupt-Intervall bestimmt. Das Interrupt-Intervall und die Auflösung des Zählers A sind so festgelegt, daß die Verzögerung des zugelassenen Anstiegs der Treibstoffmenge pro Hub im wesentlichen der Verzögerung angepaßt ist, die erforderlich ist, um die überschüssigen Abgase aus dem Einlaßverteiler auszuspülen in Abhängigkeit von angeforderten Anstiegen der Treibstoffmenge pro Hub der Einspritzpumpe, so daß das Luft-Treibstoff-Verhältnis nicht unter den fetten Verhältniswert abfällt, welcher unerwünschte Qualmemissionen aus dem Dieselmotor ergibt.
Wird nun angenommen, daß die angeforderte Treibstoffmenge pro Hub, welche durch das angeforderte Absolutdruck-Ausgangssignal des Treibstoffmengenrechners 16 repräsentiert wird, auf einen Pegel abfällt, der unter dem unteren Grenzwert für die maximale Treibstoffmenge liegt, welcher durch den Anschlag 54 bestimmt ist, dann schreitet das Programm von dem Entscheidungsschritt 86 zu einem weiteren Entscheidungsschritt 96 weiter, indem der Zählinhalt des Zählers A mit dem Wert 0 verglichen wird. Ist der Zählinhalt größer als 0, so folgt der Schritt 98, in welchem der Zähler um einen Schritt erniedrigt und der Schrittmotor um einen Schritt zur unteren Grenzwertlage der maximalen Treibstoffmenge angetrieben wird. Das wird dadurch erreicht, daß das Ausgangssignal der Sprungsignalschaltung 70 auf den Logikpegel gesetzt wird, der eine Drehung des Motors 34 in Richtung abnehmender Grenzwerte für die maximale Treibstoffmenge ergibt, und ein Impuls von der Zählereingangs/Ausgangsschaltung 66 abgegeben wird. Nach dem Schritt 98 verläßt das Programm die Treibstoffbegrenzungsroutine.
Die Schritte 96 und 98 werden bei jedem Interrupt-Intervall wiederholt, solange das durch das Ausgangssignal des Sensors 20 repräsentierte Grenzwertsignal der Treibstoffmenge pro Hub geringer als die untere Grenze der maximalen Treibstoffmenge ist, bis der Zähler A auf Null abgezählt ist.
Wenn der Zähler A auf Null abgezählt ist, gelangt das Programm vom Entscheidungsschritt 96 zu einem weiteren Entscheidungsschritt 100, in welchem der Zustand des Merkers A abgefragt wird. Ist der Merker A gelöscht, dann zeigt das, daß der Zähler A vorher nicht auf ein Treibstoffbegrenzungs-Steuersignal größer als die untere Grenze der maximalen Treibstoffmenge hin erhöht wurde. Falls dies zutrifft, ist der Merker A in einem Löschzustand, weil er nicht im Schritt 88 gesetzt wurde, die Kurvenplatten 40 liegen gegen das zweite Anschlagteil 54 für die untere Grenze der maximalen Treibstoffmenge an und das Programm verläßt die Treibstoffbegrenzungsroutine. Falls jedoch der Merker A gesetzt ist, was anzeigt, daß die Kurvenplatten 40 vorher von dem zweiten Anschlagteil 54 für die untere Grenze des maximalen Treibstoffwertes wegbewegt wurden, um eine bestimmte Treibstoffbegrenzung einzurichten, und daß der Zähler A daraufhin über die Schritte 96 und 98 abgezählt wurde, schreitet das Programm zur Ausführung einer Reihe von Schritten fort, um sicherzustellen, daß der Schrittmotor 34 die Kurvenplatten 40 bis zu dem zweiten Anschlagteil 54 für die untere Grenze der maximalen Treibstoffmenge gestellt hat. Diese Schrille beginnen mit einem Entscheidungsschritt 102, in welchem der Zustand eines Merkers B abgefragt wird. Falls dieser Merker gelöscht ist, gelangt das Programm zu einem Schritt 104, in welchem ein Zähler B, der ein Register im RAM 60 sein kann, auf einen vorbestimmten Zählwert K gestellt wird. Daraufhin wird der Merker B im Schritt 106 gesetzt. Das Programm kommt dann zu einem Entscheidungsschritt 108, in welchem der Inhalt des Zählers B mit 0 verglichen wird. Da der Zähler vorher im Schritt 104 auf den Wert K gestellt wurde, ist der Zählinhalt des Zählers B größer als 0 und das Programm kommt zum Schritt 110, in welchem der Zähler B um einen Schritt abgezählt (erniedrigt) und der Schrittmotor 34 um einen Schritt zum unteren Grenzanschlag 54 für die maximale Treibstoffmenge hin durch Ausgeben des richtigen Logikwertsignals von der Sprungsignalschaltung 70 und Ausgeben eines Impulses von der Zählereingangs/Ausgangsschaltung 66 angetrieben wird. Während des nächsten Interrupt-Intervalls kommt das Programm direkt vom Schritt 102 zum Entscheidungsschritt 108 und von dort zum Schritt 110, in welchem der Zähler B wiederum um 1 erniedrigt und der Schrittmotor 34 wieder um einen Schritt in der beschriebenen Weise angetrieben wird. Die Schritte 108 und 110 werden K mal wiederholt, d. h. um den Zählinhalt, der im Schritt 104 in den Zähler B gesetzt wurde, um sicherzustellen, daß die Kurvenplatten 40 wirklich in die untere Grenzstellung für die maximale Treibstoffmenge gestellt wurden. Sobald der Zählinhalt des Zählers B auf 0 abgezählt wurde, gelangt das Programm von dem Entscheidungsschritt 108 zu einem Schritt 112, in welchem die Merker-Flip-Flops A und B beide rückgestellt und damit die Merker gelöscht werden. Danach verläßt das Programm die Treibstoffbegrenzungsroutine.
Während die eben beschriebenen Routineabläufe keine Befehle erzeugen, um die Kurvenplatten 40 zu der durch den Anschlag 54 bestimmten unteren Grenzstellung für die maximale Treibstoffmenge anzutreiben, bis das durch den Sensor 20 abgegebene Grenzwertsignal für die Treibstoffmenge pro Hub unter die durch den Anschlag 54 bestimmte Treibstoffmenge pro Hub abfällt, ist es dem Fachmann auf diesem Gebiet ersichtlich, daß der Schrittmotor 34 auch so gesteuert werden kann, daß er eine Drehung der Kurvenplatte 40 zu der unteren Grenzstellung für die maximale Treibstoffmenge zu jeder Zeit verursacht, wenn die Treibstoffmenge pro Hub, die durch das Treibstoffbegrenzungs-Steuersignal dargestellt wird, unter die durch den Zählinhalt des Zählers A repräsentierte Treibstoffmenge pro Hub abfällt. Die Kurvenplatten 40 werden dann kontinuierlich nach-
gestellt, um einen Treibstoffgrenzwert zu schaffen, der
;leich der Treibstoffmenge pro Hub ist, die durch die
Bedienungsperson des Fahrzeuges angefordert wird,
inter Begrenzung durch den unteren Grenzanschlag 54
ür die maximale Treibstoffmenge und unter Begren-
:ung durch den Umgebungsdruck.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
10
20
50
55
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65

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Treibstoffsteuersystem für einen Dieselmotor mit einem Einlaßraum, in dem rückgeführte Abgase mit Luft gemischt und in den Brennraum gezogen werden, wobei die Menge von in den Einlaßraum rückgeführtem Abgas als Reaktion auf einen Anstieg einer vom Fahrer angeforderten Treibstoffmenge pro Motorumdrehung reduziert wird, um eine Reduktion des Luft-Treibstoff-Verhältnisses im Brennraum auf einen Wert unter einer Abgas-Rauchgrenze zu vermeiden, dadurch gekennzeichnet, daß das Treibstoffsteuersystem Einrichtungen (86, 88, 92, 94, 34, 40) aufweist, die eine Begrenzung der Änderung der durch Treibstoffzuführvorrichtungen in den Brennraum eingespritzten Treibstoffmenge als Reaktion auf einen vom Fahrer angeforderten Anstieg der Treibstoffmenge pro Motorumdrehung auf eine vorgegebene Maximalrate bewirken, wobei die Maximalrate einen Wert besitzt, der während schneller Anstiege der vom Fahrer angeforderten Treibstoffmenge pro Motorumdrehung eine Verzögerung im Anstieg der eingespritzten Treibstoffmenge pro Motorumdrehung bewirkt, die im wesentlichen der Zeit entspricht, die notwendig ist, um im Einlaßraum ein Gemisch aus Luft und rückgeführtem Abgas einzustellen, das an die vom Fahrer angeforderte Treibstoffmenge pro Motorumdrehung angepaßt ist.
2. Treibstoffsteuersystem nach Anspruch 1, bei dem im Einlaßraum im wesentlichen Umgebungsdruck herrscht, dadurch gekennzeichnet,
daß die Treibstoffzuführvorrichtung ein Treibstoffsteuerelement mit variabler Lage zum Einstellen einer bestimmten Treibstoffmenge pro Motorumdrehung enthält,
daß eine erste Einrichtung (12,14,16) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von mindestens der Stellung des Treibstoffsteuerelements die Erzeugung eines Befehlsignals bewirkt, das einen Absoiutdruckwert darstellt, der der angeforderten Treibstoffmenge pro Motorumdrehung entspricht, wobei die angeforderte Treibstoffmenge pro Motorumdrehung, bei der der Absolutdruckwert dem Umgebungsdruck gleicht, eine vorbestimmte, fette Luft-Treibstoff-Verhältnis-Grenze des Gemisches im Brennraum bildet;
daß eine zweite Einrichtung (18, 19, 20, 22, 24, 26) vorgesehen ist, die einen Treibstoffbegrenzungs-Steuerdruck erzeugt, der gleich dem durch das Befehlssignal repräsentierten Absolutdruckwert ist, wobei die zweite Einrichtung eine Unterdruckquelle (26) und eine Servosteuerung (19, 20, 22, 24) aufweist, die die Schaffung des Treibstoffbegrenzungs-Steuerdrucks zwischen dem Unterdruckwert und dem Umgebungsdruckwert bewirkt, so daß der Maximalwert des Treibstoffbegrenzungs-Steuerdrucks durch den Umgebungsdruck begrenzt ist; und
daß eine dritte Einrichtung (54) vorgesehen ist, die, beaufschlagt vom Treibstoffbegrenzungs-Steuerdruck, eine Begrenzung der durch die Treibstoffzuführungsvorrichtung zugeführten Treibstoffmenge pro Motorumdrehung derart bewirkt, daß das Luft-Treibstoff-Verhältnis des Gemisches im Brennraum auf die vorbestimmte, fette Luft-Treibstoff-Verhältnis-Grenze begrenzt ist.
3. Treibstoffsteuersystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß cine weitere Einrichtung (10) vorgesehen ist, die die Rück führung von Abgasen von einer Abgas-Auslaßleitung des Motors zu dem Einlaßraum entsprechend der Differenz zwischen einem Abgas-Rückführ-Steuerdruck und dem Umgebungsdruck bewirkt, so daß die Menge der rückgeführten Abgase automatisch mit Änderungen des Umgebungsdrucks verändert wird, und daß die dritte Einrichtung (54) vom Abgas-Rückführ-Steuerdruck beaufschlagt ist, wodurch ein Höhen-Druckausgleich für die Menge der in den Einlaßraum rückgeführten Abgase und für die maximale Treibstoffbegrenzung des Treibstoffsteuersystems geschaffen ist.
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