DE3742563A1 - Verfahren zur steuerung der oeffnung von elektrischen brennstoff-einspritzventilen einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Öffnung von elek­ trischen Brennstoff-Einspritzventilen einer Brennkraftmaschine, in Ver­ bindung mit einem elektronischen Steuergerät und einer in ihrem Förder­ verhalten steuerbaren elektrischen Brennstoffpumpe, mit den im Oberbe­ griff des Anspruchs 1 angegebenen Schritten a)-c).

Aus der DE-PS 28 08 731 ist bereits ein Verfahren zur Brennstoffzuführung zu einer gemischbildenden Anlage einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem der an einem Einspritzventil anliegende Istwert des Brennstoff-System­ drucks mit einem Sollwert verglichen und unter Auswertung der festgestellten Abweichung die Versorgungsspannung einer elektrischen Brennstoffpumpe unter Aufrechterhaltung des Sollwertes des Brennstoff-Systemdrucks verändert wird, sodaß die geförderte Brennstoffmenge an die jeweils verbrauchte Nutzmenge angepaßt ist, andererseits aber der Systemdruck praktisch konstant bleibt.

Mit diesem Verfahren sollen Vorteile erreichbar sein, wie Reduzierung des Pumpengeräuschs bei Leerlauf und Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine, verringerte elektrische Leistungsaufnahme usw.

Aufgabe der Brennstoffeinspritzung bei Ottomotoren ist die Zumessung von Brennstoff entsprechend der vom Motor angesaugten Luftmenge. Die besten Möglichkeiten bietet dabei ein Einspritzsystem, bei dem mit Hilfe eines elek­ tronischen Steuergerätes der momentane Brennstoffbedarf aus einer Reihe von Meßgrößen ermittelt wird. Die benötigte Menge wird dann mit Hilfe elektromag­ netischer Einspritzventile durch entsprechende Steuerung der Ventilöffnungs­ zeit in das Saugrohr des Motors eingespritzt.

Die eingespritzte Brennstoffmenge ist in erster Linie abhängig von der Öff­ nungszeit des Einspritzventils und dem am Ventil anliegenden Druck (Differenz Kraftstoffsystemdruck - Saugrohrdruck). Da der Bereich möglicher Ventilöff­ nungszeiten umgekehrt proportional zur Motordrehzahl ist, ist ein Mindestdruck erforderlich, um bei hohen Drehzahlen wegen der begrenzt verfügbaren Zeit noch genügend Brennstoff einspritzen zu können. Andererseits ergeben sich aber Pro­ bleme bei tiefen Drehzahlen und geringem Brennstoffbedarf wegen der dann er­ forderlichen sehr kurzen Ventilöffnungszeiten, so daß für diesen Betriebs­ fall ein geringerer Ventildruck wünschenswert ist. Zur Realisierung eines solchen veränderlichen Ventildrucks wurden schon mehrfach Systeme mit einem im Regeldruck veränderbaren Druckregelventil vorgeschlagen.

Eine Möglichkeit zur Erzeugung eines variablen Systemdrucks bietet auch der Einsatz einer elektronisch angesteuerten elektrischen Brennstoffpumpe über Variation der Spannung, des Stromes oder der Drehzahl.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das eingangs ge­ nannte Verfahren so zu verbessern, daß eine Verbesserung des Geräuschverhaltens und geringere Leistungsaufnahme der Brennstoffpumpe sowie eine Anpassung der ge­ förderten Brennstoffmenge an den Bedarf des Motors erreichbar werden.

Diese Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale:

• d) Vergleichen der ausgegebenen Öffnungszeit mit einer von der Motordrehzahl abhängig festgelegten Sollöffnungszeit und
• e) Ausgabe eines dem Vergleichsergebnis entsprechenden Signals an eine Steuer­ schaltung zur Bildung eines die Brennstoffpumpe zur Nachführung des Ventil­ druckes bzw. der Ventilöffnungszeit an die Sollöffnungszeit steuernden Signals gelöst. Weitere weiterbildende Merkmale sind in den Unteransprüchen angegeben.

Mit der Erfindung sind die angestrebten Vorteile erreichbar geworden. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht, daß bei Leerlauf der Brennkraft­ maschine die Brennstoffpumpe mit niedrigem Druck und niedrigem Volumenstrom, bei Vollast mit hohem Druck und hohem Volumenstrom arbeitet. Das Brennstoff­ angebot entspricht also dem Bedarf des Motors. Daraus ergibt sich ein verbes­ serter Gesamtwirkungsgrad gegenüber einem System ohne Druckadaptierung. In­ besondere bei Leerlauf- und Teillastbetrieb des Ottomotors ergibt sich auch eine deutliche Reduzierung der Leistungsaufnahme aus dem Bordnetz.

Ein Einspritzsystem mit geregelter Brennstoffpumpe kann mit serienmäßigen Ein­ spritzventilen, einer serienmäßigen Pumpe und einer zusätzlichen, vom Rege­ lungskonzept abhängigen Elektronik aufgebaut werden, wobei die Elektronik­ komponenten zur Ermittlung der benötigten Kraftstoffmenge ebenfalls von bis­ her bekannten Systemen übernommen werden können. Alternativ zu einer Pumpe mit einem herkömmlichen Gleichstrommotor kann auch ein elektronisch kommu­ tierter Motor mit verbesserten Regeleigenschaften eingesetzt werden, der ohne Kommutator und Kohlebürsten (Verschleißteile!) aufgebaut ist, aber einen etwas höheren Aufwand an Elektronik erfordert. Zu beachten ist schließ­ lich auch noch das zu erwartende verbesserte Geräuschverhalten der Kraft­ stoffpumpe, da sich das Pumpengeräusch i.a. nur bei Leerlauf des Verbrennungs­ motors störend bemerkbar macht und die Pumpe nunmehr bei diesem Betriebs­ zustand mit verminderter Leistung betrieben werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein schematisch dargestelltes Einspritzsystem,

Fig. 2 ein Blockschaltbild.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Brennkraftmaschine 1 mit einem Luftansaugkanal 2, eine Drosselklappe 3, einem Luftmengenmesser 4 sowie wenigstens einem elektro­ magnetischen Brennstoff-Einspritzventil 5, das an einer Druckleitung 6 einer elektrischen Brennstoffpumpe 7 angeschlossen ist.

Die Brennstoffpumpe ist über eine Saugleitung 8 mit einem nichtdargestellten Brennstofftank verbunden. In der Druckleitung 6 ist ein Druckmesser 9 ange­ ordnet, der ggfs. vom Ansaugdruck der Brennkraftmaschine beaufschlagt ist und den Ventildruck anzeigt. Die Druckleitung 6 weist eine Rücklaufleitung zum Tank auf, deren Querschnitt durch eine Drossel 10 begrenzt ist. Ein elektronisches Steuergerät 11 empfängt über Leitungen 12, 13, 14 Sensorsignale des Druckmessers 9, eines Motordrehzahlmessers und weiterer Motorbetriebspara­ metersensoren und verarbeitet die Signale u.a. zu Steuersignalen, die eine Öff­ nung des Brennstoff-Einspritzventils bewirken und über eine Leitung 15 diesem zugeführt werden.

Fig. 2 zeigt ein Schaltbild mit Funktionsblöcken 16, 17, 18, 19 des Luftmengen­ messers, des Drehzahlmessers, des Ventildruckmessers und der weiteren Motorbe­ triebsparametersensoren. Die Funktionsblöcke sind mit einem Funktionsblock 20 verbunden, in dem eine für den Motorbetrieb erforderliche Brennstoffmenge errechnet wird. Der Wert dieser Brennstoffmenge wird einem Funktionsblock 21 zugeführt, in dem dieser Wert unter Einbeziehung des Ventildruckmessersig­ nals zu einer Öffnungszeit für das Einspritzventil berechnet und als Signal einem Funktionsblock 22 für die Ansteuerung des Einspritzventils zugeführt wird. Gleichzeitig mit der Ausgabe eines Signals an das Einspritzventil wird die berechnete Öffnungszeit einem Funktionsblock 23 zugeführt und in diesem unter Einbeziehung des Drehzahlmessersignals mit einer von der Drehzahl ab­ hängig festgelegten Sollöffnungszeit verglichen, die in einem linearen oder nichtlinearen Funktionszusammenhang mit der Drehzahl steht. Das Ausgangssignal des Funktionsblockes 23 entspricht dem Vergleichsergebnis und wird - sofern ein Unterschied vorliegt - als Korrektursignal einem Funktionsblock 24 zuge­ führt und in diesem unter Einbeziehung des Ventildruckmessersignals zu einem Steuersignal für eine als Funktionsblock 25 dargestellte Steuerschaltung ver­ arbeitet, mit der die Brennstoffpumpe zur Nachführung des Ventildrucks bzw. letztlich dadurch der Einspritzventil-Öffnungszeit gesteuert wird.

Sollöffnungszeiten und Ausgangssignale sind vorteilhafterweise aus Werten ge­ bildet, die in Tabellen- oder Kennfeldspeichern enthalten sind und diesen in Abhängigkeit der Luftmenge, der Drehzahl, des Ventildruckes usw. entnommen werden.

Funktion

In allen stationären Betriebszuständen der Brennkraftmaschine wird über die Funktionsblöcke 20 und 21 eine Öffnungszeit berechnet und als Signal dem Funk­ tionsblock 22 für die Ansteuerung des Einspritzventils zugeführt. Der Wert der berechneten Öffnungszeit entspricht dem drehzahlabhängig festgelegten Soll­ öffnungswert.

Bei und kurzzeitig nach instationären Betriebszuständen besteht eine Diskrepanz zwischen der berechneten Öffnungszeit und der Sollöffnungszeit, die im Funk­ tionsblock 23 festgestellt und zu einem Korrektursignal berechnet wird, das in den Funktionsblöcken 24 und 25 verarbeitet und zu einer Ansteuerung der Brenn­ stoffpumpe führt, wodurch der Ventildruck soweit verändert wird, bis die aus der erforderlichen Brennstoffmenge und dem momentanen Ventil­ druck berechnete Öffnungszeit mit der festgelegten übereinstimmt.

Claims (3)

1. Verfahren zur Steuerung der Öffnung von elektromagnetischen Brennstoff- Einspritzventilen einer Brennkraftmaschine, in Verbindung mit einem elektronischen Steuergerät und einer in ihrem Förderverhalten steuerbaren elektrischen Brennstoffpumpe, mit den Schritten:

• a) Berechnen einer der in die Zylinder gesaugten Luftmenge und weiteren Motorbetriebsparametern entsprechenden Brennstoffmenge.
• b) Berechnen einer der berechneten Brennstoffmenge und einem Istwert des von der Brennstoffpumpe bewirkten Brennstoff-Einspritzdruckes ent­ sprechenden, erforderlichen Einspritzventil-Öffnungszeit.
• c) Ausgabe der Öffnungszeit als Einspritzventil-Öffnungssignal und den weiteren kennzeichnenden Schritten:
• d) Vergleichen der ausgegebenen Öffnungszeit mit einer in Abhängigkeit von der Motordrehzahl festgelegten Sollöffnungszeit.
• e) Ausgabe eines dem Vergleichsergebnis entsprechenden Signals an eine Steuerschaltung zur Bildung eines die Brennstoffpumpe zur Nachführung des Ventildrucks bzw. der Ventilöffnungszeit an die Sollöffnungszeit steuernden Steuersignals.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Werte der Soll­ öffnungszeit mit linearer/nichtlinearer Funktion der Drehzahl zur Soll­ öffnungszeit ausgewählt sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Werte der Sollöffnungszeit und/oder Ausgangssignale von Funktionsblöcken aus Kenn­ feld- oder Tabellenspeichern in Abhängigkeit von die angesaugte Luft­ menge bestimmenden Meßwerten, dem momentanen Istwert des Ventildruckes, der Drehzahl oder weiteren Motorbetriebsparametern entnommen werden.