DE3540813C2

DE3540813C2 -

Info

Publication number: DE3540813C2
Application number: DE3540813A
Authority: DE
Inventors: Arthur Prof. Dipl.-Ing. 7302 Ostfildern De Mischke; Friedrich 7441 Unterensingen De Scherer; Wilhelm 7000 Stuttgart De Wagner
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1985-11-16
Filing date: 1985-11-16
Publication date: 1988-07-07
Also published as: DE3540813A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einstellen des Förderbeginns am Spritzversteller einer Einspritzpumpe einer luftverdichtenden Brennkraftmaschine für den Antrieb eines Fahrzeugs mittels einer elektronischen Steuereinheit gemäß den weiteren im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.

Aus der gattungsbildenden DE-OS 26 53 046 ist es bekannt, zur Reduzierung der Verbrennungsgeräusche an einer Brennkraft maschine den Förderbeginn an der Einspritzpumpe in Richtung "Spät" zu verlegen.

Die Verstellung des Förderbeginns erfolgt von der elektronischen Steuereinheit aus, in dem für einen bestimmten Drehzahlbereich in Abhängigkeit vom momentanen Betriebszustand der Brennkraftmaschine innerhalb eines Spritzbeginn- Kennfeldes von einer Spritzbeginn-Kennlinie für den Start und Hochlauf oder einer Kennlinie für den minimalen Verbrauch auf eine Spritzbeginn-Kennlinie für möglichst geringe Geräuschentwicklung umgeschaltet wird.

Ferner ist es aus der DE-OS 30 37 278 bekannt, den Förderbeginn an einer Brennkraftmaschine von einer elektronischen Steuereinheit in Abhängigkeit vom jeweiligen Betriebszustand vorzugeben und für einen geräuschoptimierten Betrieb bedarfsweise durch einen von Hand zu betätigenden Wahlschalter in Richtung "Spät" zu verstellen.

Schließlich ist aus der DE-OS 33 34 617 noch bekannt, den Förderbeginn an der Brennkraftmaschine zunächst temperaturabhängig nach "Früh" zu verstellen und sodann zur Vermeidung von stärkeren Verbrennungsgeräuschen drehzahlabhängig in Richtung "Spät" zurückzuverlegen. Hiermit wird lediglich die temperaturabhängige Frühverstellung drehzahlabhängig korrigiert.

Die bekannten Verfahren haben alle den Nachteil, daß diejenigen Verbrennungsgeräusche, welche bei plötzlichen Laständerungen von Leer- auf Vollast oder unterer Teillast auf obere Teillast auftreten, nicht vermindert werden können. Diese kurzfristig nur im Instationärbetrieb auftretenden Verbrennungsgeräusche sind dabei in ihrer Wirkung wesentlich stärker ausgeprägt als diejenigen im Stationärbetrieb und werden dementsprechend vom menschlichen Ohr auch als unangenehmer empfunden. Verursacht werden diese Geräusche vornehmlich durch eine Verlängerung des Zündverzuges infolge der sich im unteren Teillastbetrieb stark auskühlenden Brennräume in Verbindung mit einer in der Beschleunigungsphase in den einzelnen Betriebspunkten überhöhten Einspritzmenge. Dabei tritt dieses Geräusch noch um so stärker in Erscheinung, je weiter die Brennraumtemperaturen der aufeinanderfolgenden Betriebspunkte auseinander liegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese speziellen, nur in der Beschleunigungsphase auftretenden Verbrennungsgeräusche weitgehend zu beseitigen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen an gegebenen Merkmale gelöst.

Durch die Verstellung des Förderbeginns nach "Spät" in einer ersten Lastwechselphase wird die Kraftstoffmenge in die hochverdichtete Verbrennungsluft knapp vor O.T. eingespritzt und damit der Zündverzug verringert. Anschließend wird dann durch die verzögerte Rücknahme des Förderbeginns in der weiteren Lastaufnahmephase sichergestellt, daß die mit der Späterlegung des Förderbeginns bezweckte Temperaturanhebung bis zum Abschluß der Lastwechselphase aufrechterhalten bleibt, wodurch insgesamt die unangenehmen Verbrennungsgeräusche innerhalb der Beschleunigungsphase weitgehend unterdrückt werden können.

In der Zeichnung ist die Erfindung in drei beispielsweisen Ausführungsformen dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine selbstzündende Brennkraft maschine mit Nebenaggregaten und einer einen Mikroprozessor umfassenden Steuereinheit,

Fig. 2 den Verlauf einer Rückführung des Förderbeginns, schematisch darge stellt,

Fig. 3 ein in zwei Bereiche unterteilter Verlauf der Rückführung des Förderbeginns, schematisch dargestellt, und

Fig. 4 ein Programmablaufplan nach dem der Mikroprozessor der Steuereinheit eine Verstellung des Förderbeginns ermittelt.

Eine in der Fig. 1 mit 1 bezeichnete Brennkraftmaschine umfaßt einen Brennstoff-Filter 2, eine Brennstoff-Förderpumpe 3, eine Einspritzpumpe 4, einen Spritzversteller 5 und einen Regler 6. Den nicht dargestellten Brennräumen der Brennkraftmaschine 1 sind Einspritzdüsen 7-11 zugeordnet, die durch Brennstoffleitungen 12- 16 mit der Einspritzpumpe 4 in Wirkverbindung stehen. Der nicht gezeigten Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 1 ist ein oberer Totpunkt-Meßfühler 17 und ein die Kurbelwellendrehzahl erfassender Meßfühler 18 zugeordnet. Der Meßfühler 17 ist mit einer signalübertragenden Leitung 19 und der Meßfühler 18 mit einer signalübertragenden Leitung 20 mit einer Steuereinheit 21 verbunden. Die Steuereinheit 21 umfaßt einen Mikroprozessor. Mit einem dem Spritzversteller 5 zugeordneten Meßfühler 22 ist der Förderbeginn erfaßbar. Eine signalübertragende Leitung 23 verbindet den Meßfühler 22 mit der Steuereinheit 21. Mit einem dem Regler zugeordneten Meßfühler 24 ist der Regelstangenweg erfaßbar. Eine signalübertragende Leitung 25 verbindet den Meßfühler 24 mit der Steuereinheit 21. Eine Leitung 27 verbindet die Steuereinheit 21 mit einer Spannungsquelle 26. Ein hilfskraft betätigbarer dem Spritzversteller zugeordneter nicht gezeigter Stellantrieb steht mit der Steuereinheit 21 über eine Steuerleitung 28 in Wirkver bindung.

In der Fig. 2 ist in einem Diagramm ein Verlauf der Rückführung des Förderbeginn-Verstellwinkels schematisch dargestellt. Die graphische Darstellung der Funktion erfolgt in einem kartesischen Koordinatensystem 30. Auf der Abzisse 31 ist die Zeit in Sekunden aufgetragen und auf der Ordinate 32 der Förderbeginn-Verstellwinkel in Kurbelwellen-Grad (kw°). Zum Zeitpunkt t₀ ist ein Förderbeginn-Verstellwinkel von 20° KW eingestellt. Im Zeitpunkt t₂ erfolgt eine Beschleunigungs einleitung. Der Förderbeginn wird um 10° KW in Richtung "Spät" verstellt. Während eines Korrekturzeitraumes t₂-t₃ von 9 Sekunden erfolgt eine Rückführung der Förderbeginn-Verstellung. Zum Zeitpunkt t₃ erreicht der Verlauf der Kurve 33, mit der die Rückführung erfolgt, einen statischen Förderbeginn- Verstellwinkel, der aufgrund der eingestellten Drehzahl zur Anwendung kommt. Die Kurve 33 beschreibende Funktion umfaßt einen Exponentialteil exp, mit einer Zeitkonstante τ, die 1/3 des Wertes des Zeitintervalles t₂-t₃ annimmt, und t ist der momentane Wert des Zeitintervalles t₂-t₃. In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann der Korrekturzeitraum t₂-t₃ auch 18 Sekunden lang sein. Die Zeitdauer für den Korrekturzeitraum t₂-t₃ beträgt für Brennkraftmaschinen mit kleinen Brennräumen etwa 2 Sekunden. Mit zunehmender Brennraumgröße erstreckt sich der Korrekturzeitraum t₂-t₃ bis zu einer Zeitdauer von etwa 30 Sekunden.

In der Fig. 3 ist in einem Diagramm ein in zwei Bereiche unterteilte Verlauf des Förderbeginn-Verstellwinkels schematisch dargestellt. Die graphische Darstellung der Kurve 34 erfolgt in einem kartesischen Koordinatensystem 35. Auf der Abzisse 36 ist die Zeit in Sekunden aufgetragen und auf der Ordinate 37 der Förderbeginn- Verstellwinkel in Kurbelwellen-Grad (kw°). Zum Zeitpunkt t₀ ist ein Förderbeginn-Verstellwinkel z. B. von 20° KW eingestellt. Zum Zeitpunkt t₁ erfolgt eine Beschleunigungs einleitung. Der Förderbeginn wird um 6° Kurbelwellen-Winkel in Richtung "Spät" verstellt. Diese Vollverstellung wird für ca. 3 Sekunden bis zum Zeitpunkt t₂ beibehalten. Vom Zeitpunkt t₂ bis zum Zeitpunkt t₃ erfolgt ausgehend von der Vollverstellung eine Rückführung des Förderbeginn-Verstellwinkels. Die Rückführung erfolgt nach einer Funktion mit einem Exponentialanteil exp , mit τ als Zeitkonstante, die 1/3 des Wertes des Zeitintervalles t₂-t₃ annimmt und t ist der momentane Wert des Zeitintervalles t₂-t₃. Nach Ablauf des Zeitintervalles t₂-t₃ von 18 Sekunden erreicht die Kurve 34 zum Zeitpunkt t₃ den statischen Förderbeginn-Verstellwinkel, der aufgrund der eingestellten Drehzahl zur Anwendung kommt. Das Zeitintervall t₂-t₃ beträgt 21 Sekunden, mit dem ersten 3 Sekunden dauernden Zeitabschnitt mit einem konstanten in Richtung "Spät" verstellten Förderbeginn und einem zweiten Zeitabschnitt t₂-t₃ mit 18 Sekunden.

Ein Programmablaufplan 40, gemäß Fig. 4, umfaßt eine Grenzstelle 41, einen Eingabeblock 42, einen Ausgabeblock 43, Verzweigungsblöcke 44, 45 und Operationsblöcke 46, 47, die mit Flußlinien 48-50 verbunden sind. Dem Eingabeblock 42 werden die von Meßfühlern 17, 18, 22 und 24 erfaßten und den Brennkraftmaschinen betrieb beeinflussende Faktoren zugeführt. Anhand der Daten ist ermittelbar, ob die gewünschte Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine größer ist als die momentan von der Brenn kraftmaschine abgegebene Leistung. Im Verzweigungsblock 44 wird überprüft, ob eine Laständerung von einem unteren Lastbereich in einen oberen Lastbereich vorliegt. Bei einer Laständerung von dem unteren Lastbereich in den oberen Lastbereich erfolgt eine Verzweigung zum Operationsblock 47, ansonsten zum Operationsblock 46. Das Ausgangssignal des Operationsblocks 46 ist ein aus einem Kennfeldspeicher ausgelesener statischer Förderbeginn-Verstellwinkel, der als Funktion der Kurbelwellendrehzahl der Brennkraftmaschine und des Regelstangenweges aus dem Kennfeldspeicher auslesbar ist und dem Verzweigungsblock 45 zugeführt wird. Der momentan eingestellte Förderbeginn-Verstellwinkel wird mit dem augenblicklich aus dem Operationsblock 46 zugeführten Förderbeginn-Verstellwinkel im Verzweigungsblock 45 verglichen. Besteht eine Abweichung vom momentan eingestellten zum augenblicklich aus dem Operationsblock 46 zugeführten Förderbeginn-Verstellwinkel, so erfolgt eine Verzweigung zum Ausgabeblock 43, der den Stellantrieb entsprechend des einzustellenden Förderbeginn-Verstellwinkels aktiviert. Sind die Förderbeginn-Verstellwinkel gleich, so erfolgt eine Verzweigung zum Eingabeblock 42.

Bei einer Verzweigung vom Verzweigungsblock 44 zum Operationsblock 47 wird in diesem ein dynamischer Förderbeginn-Verstellwinkel ermittelt.

Dazu wird aus dem Kennfeldspeicher ein als Funktion der Kurbelwellendrehzahl der Brennkraftmaschine und des Regelstangenweges statischer Förderbeginn-Verstellwinkel ausgelesen. Ein aus einem Festwertspeicher in Abhängigkeit der Regelstangenwegänderung und der Kurbel wellendrehzahl auslesbarer Förderbeginn Korrektur-Verstellwinkel wird von dem statischen Förderbeginn-Verstellwinkel subtrahiert. Der so ermittelte dynamische Förderbeginn-Verstellwinkel wird über der Verzweigungsstelle 45 dem Ausgabeblock 43 für den Stellantrieb zugeführt. Mit der Auslese des Korrektur-Verstellwinkels aus dem Festwertspeicher erhält man darüber hinaus noch die Information über die zeitliche Dauer des Korrekturzeitraums für die dynamische Förderbeginn-Verstellung. Die Rücknahme des Korrektur-Förderbeginn-Verstellwinkels erfolgt nach der Funktion

mit

FB _K(t) der einzustellende Förder beginn-Verstellwinkel in Grad Kurbelwellen-Winkel FB _K Korrektur-Förderbeginn- Verstellwinkel in Grad Kurbel wellen-Winkel τ Zeitkonstante, mit einem Wert, der ein Drittel des Wertes des Zeitintervalles t₂-t₃ annimmt, t ist der momentane Wert des Zeitintervalles t₂-t₃.

Nach Ablauf der Zeit t, für die zeitliche Dauer der dynamischen Förderbeginn-Verstellung, ist der statische Förderbeginn-Verstellwinkel eingestellt.

Claims

1. Verfahren zur Einstellung des Förderbeginns am Spritzversteller einer Einspritzpumpe einer luftverdichtenden Brennkraftmaschine für den Antrieb eines Fahrzeuges mittels einer elektronischen Steuereinheit, von der für jeden aus den Betriebsparametern Brennkraftmaschinen-Drehzahl, Regelstangenweg und Kurbelwellenstellungssignal ermittelten Lastzustand ein angepaßter Förderbeginnzeitpunkt durch Verstellung des Spritzverstellers in Richtung "Spät" oder "Früh" eingestellt wird und von der bei Änderung des Lastzustandes aus einem niederen in einen oberen Lastbereich der Förderbeginn am Spritzversteller auf einen dem veränderten Lastzustand angepaßten, in Richtung "Früh" vorverlegten Förderbeginnzeitpunkt nachgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei jeder Änderung eines über einen vorgegebenen Zeitraum anliegenden Lastzustandes der Förderbeginnzeitpunkt von der Steuereinheit (21) zunächst auf einen in Richtung "Spät" liegenden Förderbeginnzeitpunkt verstellt und nachfolgend von diesem mit zeitlicher Verzögerung auf den dem veränderten Lastzustand angepaßten und in Richtung "Früh" liegenden Förderbeginnzeitpunkt nachgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitlich verzögerte Nachführung des Förderbeginns linear ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf der zeitlich verzögerten Nachführung mit einer Kurve beschreibbar ist.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurve eine Exponentialfunktion mit dem Exponenten ist, wobei τ gleich 1/3 des Zeitintervalles t₂-t₃ und t der momentane Wert des Zeitintervalles t₂t₃ ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitlich verzögerte Nachführung des Förderbeginns in einem Zeitintervall t₂-t₃ von etwa 2 bis 30 Sekunden erfolgt.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Steuereinheit (21) eingestellte Förderbeginn "Spät" innerhalb eines ersten Zeitabschnittes t₁-t₂ von etwa 10 Sekunden konstant bleibt, der darauffolgend in einem zweiten Zeitabschnitt t₂-t₃ entsprechend der Exponentialfunktion auf den Förderbeginn des veränderten Lastzustandes eingestellt wird.