DE4133856A1 - Diesel engine fuel injection control system - uses pressure sensor signal for detecting beginning and duration of fuel injection interval - Google Patents
Diesel engine fuel injection control system - uses pressure sensor signal for detecting beginning and duration of fuel injection intervalInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein System zur Steuerung einer Brennkraftma schine, insbesondere einer Dieselbrennkraftmaschine gemäß dem Ober begriff des Anspruchs 1.The invention relates to a system for controlling an internal combustion engine machine, in particular a diesel engine according to the Ober Concept of claim 1.
Ein solches System zur Steuerung einer Brennkraftmaschine ist aus der DE-OS 31 18 425 bekannt. Dort wird ein System zur Steuerung ei ner Brennkraftmaschine, insbesondere einer Dieselbrennkraftmaschine beschrieben. Dieses System umfaßt einen Drucksensor zur Erfassung des Drucks im Pumpenelement der Kraftstoffpumpe bzw. in der Kraft stoffleitung zur Einspritzdüse. Ferner umfaßt diese Einrichtung Mit tel zum Erkennen des Beginns und des Endes des Fördervorgangs des Pumpenelements. Ausgehend von dem Förderbeginn und dem Förderende wird die Förderdauer, die dem Abstand zwischen Förderbeginn und För derende entspricht, bestimmt. Zur Berechnung des Förderbeginns und Förderendes wird dabei das differenzierte Ausgangssignal des Druck sensors ausgewertet. Such a system for controlling an internal combustion engine is out DE-OS 31 18 425 known. There is a system for control ner internal combustion engine, in particular a diesel internal combustion engine described. This system includes a pressure sensor for detection the pressure in the pump element of the fuel pump or in the force fabric line to the injector. This facility also includes tel to recognize the start and end of the funding process of the Pump element. Starting from the start and end of funding is the funding period, which is the distance between the start of funding and För which corresponds to, determines. To calculate the start of funding and The differentiated output signal of the pressure is beneficial sensors evaluated.
Die Einrichtung erkennt den Förderbeginn, wenn das differenzierte Drucksignal eine bestimmte Schwelle überschreitet, das Förderende erkennt sie, wenn das differenzierte Drucksignal ein Minimum an nimmt. Das so gewonnene Signal bzgl. der eingespritzten Kraftstoff menge wird dann einer Abgasrückführsteuerstufe einer Kraftstoffmen gensteuerstufe und einer Förderbeginnsteuerstufe zur weiteren Verar beitung zugeführt.The institution recognizes the start of funding if the differentiated Pressure signal exceeds a certain threshold, the end of delivery detects them when the differentiated pressure signal at a minimum takes. The signal obtained in this way with regard to the injected fuel amount then becomes an exhaust gas recirculation control stage of a fuel amount tax level and a funding start tax level for further processing processing fed.
Durch die Differentiatation des Drucksignals ergibt sich eine sehr hohe Störanfälligkeit des Druckdauersignals. Dies widerum hat eine sehr hohe Ungenauigkeit des Mengensignals zur Folge.The differentiation of the pressure signal results in a very high susceptibility to interference of the pressure duration signal. This in turn has one very high inaccuracy of the volume signal.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem System zur Steuerung einer Brennkraftmaschine der anfangs genannten Art den Förderbeginn, die Einspritzmenge sowie die eingespritzte Kraftstoff menge möglichst präzise zu erfassen.The invention is therefore based on the object in a system for Control of an internal combustion engine of the type mentioned at the beginning Start of delivery, the injection quantity and the injected fuel quantity as precisely as possible.
Durch die Auswertung des nicht differenzierten Drucksensorsignals zur Gewinnung eines Förderbeginnsignals ergibt sich ein wesentlich präziseres und genaueres Signal bzgl. des Förderbeginns und damit auch für die Einspritzmenge.By evaluating the undifferentiated pressure sensor signal there is an essential for obtaining a start of funding signal more precise and accurate signal regarding the start of funding and thus also for the injection quantity.
Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous and expedient refinements and developments of Invention are characterized in the subclaims.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung darge stellten Ausführungsform erläutert. Es zeigenThe invention is based on the Darge in the drawing presented embodiment explained. Show it
Fig. 1 ein Block schaltbild des Steuersystem einer Dieselbrennkraftmaschine, Fig. 1 is a block diagram of the control system of a diesel internal combustion engine,
Fig. 2 nähere Einzelheiten des Gegenstandes von Fig. 1 und Fig. 2 shows more details of the subject of Fig. 1 and
Fig. 3 den zeitlichen Verlauf des Ausgangssignals eines Drucksensors. Fig. 3 shows the time course of the output signal of a pressure sensor.
Fig. 1 zeigt in grober Übersichtsdarstellung eine Brennkraftmaschi ne mit Selbstzündung zusammen mit den wesentlichsten elektronischen Steuereinrichtungen. Mit 10 ist die Brennkraftmaschine bezeichnet, zu der ein Luftansaugrohr 11 hin- und ein Abgasrohr 12 wegführt. Ei ne Abgasrückführleitung ist mit 13 bezeichnet. Das Verhaltnis zwi schen der, der Brennkraftmaschine 10 zugeführten, Frischluft und Ab gas wird mittels einer Abgasrückführklappe 14 eingestellt, die über eine Abgasrückführungssteuerstufe 15 ihr Ansteuersignal erhält. Fig. 1 shows a rough overview of a Brennkraftmaschi ne with auto-ignition together with the most important electronic control devices. The internal combustion engine is designated by 10 , to which an air intake pipe 11 leads and an exhaust pipe 12 leads away. Egg ne exhaust gas recirculation line is designated 13 . The relationship between the, the internal combustion engine 10 , fresh air and exhaust gas is adjusted by means of an exhaust gas recirculation flap 14 , which receives its control signal via an exhaust gas recirculation control stage 15 .
Die Brennkraftmaschine 10 wird über eine Kraftstoffpumpe 17 mit Kraftstoff aus einem Tank 18 versorgt. Die Pumpe selbst weist zwei Steuereingänge 19 und 20 auf, die zum einen die Kraftstoffmenge und und zum anderen den Förderbeginn bestimmen. Entsprechend stehen die se beiden Steuereingänge 19 und 20 mit den Signalausgängen 21 und 22 einer Mengensteuerstufe 23 und einer Förderbeginnsteuerstufe 24 in Verbindung.The internal combustion engine 10 is supplied with fuel from a tank 18 via a fuel pump 17 . The pump itself has two control inputs 19 and 20 which determine the amount of fuel on the one hand and the start of delivery on the other. Correspondingly, the two control inputs 19 and 20 are connected to the signal outputs 21 and 22 of a quantity control stage 23 and a delivery start control stage 24 .
Für das Ausführungsbeispiel sind als Eingangsgrößen der gesamten Einrichtung die Drehzahl, die Fahrpedalstellung und ein Drucksignal betreffend des einzuspritzenden Kraftstoffs wesentlich. Dementspre chend gelangt das Ausgangsignal eines Drehzahlsensors 25 zu entspre chenden Eingängen der Abgasrückführungsteuerstufe 15, der Men gen- und Förderbeginnsteuerstufe 23 und 24. Ein die Fahrpedalstel lung kennzeichnendes Signal kommt von einem entsprechenden Sensor 26 und wird auf die Kraftstoffmengensteuerstufe 23 geschaltet. Ein Drucksensor 27 zum Erfassen des Kraftstoffdrucks gibt sein Ausgangs signal an eine in Verbindung mit Fig. 2 näher zu beschreibende Signalverarbeitungsstufe 29 ab. Sie besitzt zwei Ausgänge 30 und 31 für die einspritzte Kraftstoffmenge und den Förderbeginn. Entspre chend stehen diese Eingänge 30 und 31 mit der Abgasrückführungs steuerstufe 15, der Kraftstoffmengensteuerstufe 23 und der Spritzbe ginnsteuerstufe 24 in Verbindung.The speed, the accelerator pedal position and a pressure signal relating to the fuel to be injected are essential as input variables for the entire device. Accordingly, the output signal of a speed sensor 25 arrives at corresponding inputs of the exhaust gas recirculation control stage 15 , the quantity and delivery start control stages 23 and 24 . A signal characterizing the accelerator pedal position comes from a corresponding sensor 26 and is switched to the fuel quantity control stage 23 . A pressure sensor 27 for detecting the fuel pressure outputs its output signal to a signal processing stage 29 to be described in more detail in connection with FIG. 2. It has two outputs 30 and 31 for the amount of fuel injected and the start of delivery. Correspondingly, these inputs 30 and 31 are connected to the exhaust gas recirculation control stage 15 , the fuel quantity control stage 23 and the injection control stage 24 .
Alle drei Steuerstufen 15, 23 und 24 weisen zusätzliche Eingänge 32, 33 und 34 auf, über die die einzelnen Werte zusätzlich noch von wei teren Betriebskenngrößen insbesondere der Temperatur beeinflußt wer den können.All three control stages 15 , 23 and 24 have additional inputs 32 , 33 and 34 , via which the individual values can also be influenced by further operating parameters, in particular the temperature.
Anhand der Fig. 2a wird im folgenden die Funktionsweise der Signal verarbeitungsstufe 29 näher erläutert. In einem ersten Block 200 wird das Ausgangssignal P des Drucksensors erfaßt. Dieses Signal hat den in Fig. 3a dargestellten Verlauf. Der Block 210 gibt ausgehend von einem Scheitelwert Pmax des Drucksignals ein Schwellwert S vor. Dieser Schwellwert S wird so gewählt, daß er einem bestimmten Pro zentsatz des Scheitelwerts Pmax entspricht. Als Scheitelwert wird der Wert bezeichnet, den das Drucksignal maximal erreicht. Der Schwellwert S berechnet sich aus dem Scheitelwert Pmax gemäß der Formel S=K*Pmax. Dabei stellt K eine Konstante dar, die kleiner als eins ist. Der Schwellwert kann z. B. 20% des Scheitelwerts ent sprechen. In diesem Fall nimmt K den Wert 0,2 an.The operation of the signal processing stage 29 is explained in more detail below with reference to FIG. 2a. In a first block 200 , the output signal P of the pressure sensor is detected. This signal has the course shown in Fig. 3a. Block 210 specifies a threshold value S based on a peak value P max of the pressure signal. This threshold value S is chosen so that it corresponds to a certain percentage of the peak value P max . The peak value is the maximum value that the pressure signal reaches. The threshold value S is calculated from the peak value P max according to the formula S = K * P max . K represents a constant that is less than one. The threshold can e.g. B. speak 20% of the peak value ent. In this case, K takes the value 0.2.
Der Block 220 bestimmt dann den Zeitpunkt T1, bei dem der Förderbe ginn erkannt wird. Der Förderbeginn T1 ist der Zeitpunkt, bei dem das Ausgangssignal des Drucksensors den, im Block 210 berechneten, Schwellwert überschreitet. Dieses Signal bzgl. des tatsächlichen Förderbeginns wird dann der Förderbeginnsteuerstufe 24 als Ist-Wert zugeleitet. Desweiteren wird dieses Signal dem Block 250 zugeführt. The block 220 then determines the time T1 at which the start of the conveyance is recognized. The start of delivery T1 is the point in time at which the output signal of the pressure sensor exceeds the threshold value calculated in block 210 . This signal relating to the actual start of funding is then fed to the funding start control stage 24 as the actual value. Furthermore, this signal is fed to block 250 .
Parallel zu dem Block 210 und dem Block 220 bildet der Block 230 das differenzierte Drucksignal dP/dt. Der Block 240 erfaßt den Zeitpunkt T2, bei dem das differenzierte Drucksignal ein Minimum erreicht. Dieser Zeitpunkt T2 wird als Förderendezeitpunkt erkannt. Dieser Zeitpunkt wird ebenfalls dem Block 250 zugeleitet. Der Block 250 be rechnet ausgehend von dem Zeitpunkt T1 für den Förderbeginn und dem Zeitpunkt T2 für das Förderende die Zeitdauer T zwischen Förderbe ginn und Förderende, die der Förderdauer entspricht.In parallel to block 210 and block 220 , block 230 forms the differentiated pressure signal dP / dt. Block 240 detects time T2 at which the differentiated pressure signal reaches a minimum. This time T2 is recognized as the end of funding. This time is also passed to block 250 . Block 250 calculates, starting from time T1 for the start of funding and time T2 for the end of funding, the time period T between the start of funding and the end of funding, which corresponds to the duration of funding.
Dieses Signal gelangt dann zu dem Block 260, dem ferner ein Dreh zahlsignal N des Drehzahlsensors 25 zugeleitet wird. In diesem Block wird dann aus einem Kennfeld ein Kraftstoffmengenwert Q abhängig von der Förderdauer T und der Drehzahl N ausgelesen. Dieses Signal bzgl. der eingespritzten Kraftstoffmenge gelangt dann zur Abgasrückführ steuerstufe 15, der Mengensteuerstufe 23 und/oder zur Förderbeginn steuerstufe 24.This signal then arrives at block 260 , to which a speed signal N of speed sensor 25 is also fed. In this block, a fuel quantity value Q is then read out from a map as a function of the delivery duration T and the speed N. This signal relating to the amount of fuel injected then passes to the exhaust gas recirculation control stage 15 , the quantity control stage 23 and / or the start of delivery control stage 24 .
Die Vorgehensweise gemäß Fig. 2b entspricht im wesentlichen der Vorgehensweise gemäß Fig. 2a. Entsprechende Blöcke sind in den Fi guren entsprechend bezeichnet. Ein wesentlicher Unterschied besteht lediglich darin, daß bei der Fig. 2b die Blöcke 235 und 245 an die Stelle der Blöcke 230 und 240 treten. In dem Block 235 wird das Drucksignal zweifach differenziert. Als Förderende wird dann im Block 245 der Nulldurchgang des zweifach differenzierten Druck signals verwendet.The procedure according to FIG. 2b essentially corresponds to the procedure according to FIG. 2a. Corresponding blocks are designated accordingly in the figures. The only essential difference is that blocks 235 and 245 take the place of blocks 230 and 240 in FIG. 2b. In block 235 , the pressure signal is differentiated twice. The zero crossing of the double-differentiated pressure signal is then used as the end of delivery in block 245 .
In Fig. 3a ist der Kurvenverlauf des Ausgangssignals P des Druck sensors über der Zeit t aufgetragen. Vorzugsweise ist der Drucksen sor im Pumpenelement angeordnet. Er kann aber auch in der Kraft stoffleitung oder im Bereich der Einspritzventile angeordnet werden. In Fig. 3a, the curve of the output signal P of the pressure sensor is plotted against the time t. The pressure sensor is preferably arranged in the pump element. But it can also be arranged in the fuel line or in the area of the injection valves.
Wird der Drucksensor möglichst nahe der Einspritzdüse angebracht, so erhält man zeitexakte Meßergebnisse bzgl. des Spritzbeginns. Bei dieser Einbaustelle treten aber Verfälschungen im Drucksignal, auf grund von Druckschwankungen in der Kraftstoffleitung, auf. Dieses Signal liefert daher kein exaktes Meßsignal für die Kraftstoffmenge.If the pressure sensor is placed as close as possible to the injection nozzle, then so one obtains time-exact measurement results with regard to the start of spraying. At at this installation point, falsifications in the pressure signal occur due to pressure fluctuations in the fuel line. This The signal therefore does not provide an exact measurement signal for the fuel quantity.
Für die eingespritzte Kraftstoffmenge ergibt sich das genaueste Meß ergebnis, wenn der Druckverlauf am Pumpenelement erfaßt wird. An dieser Stelle erfaßt der Drucksensor nicht den tatsächlichen Spritz beginn und das Spritzende, sondern im wesentlichen den Förderbeginn und das Förderende. Mit Blick auf die eingespritzte Kraftstoffmenge ergibt sich hier ein sehr exakter Wert.The most precise measurement results for the injected fuel quantity result when the pressure curve on the pump element is detected. At the pressure sensor does not detect the actual spray at this point beginning and end of spraying, but essentially the start of funding and the end of funding. With a view to the amount of fuel injected the result is a very exact value.
Das Drucksignal zeigt in etwa den in Fig. 3a aufgetragenen zeitli chen Verlauf. Der Druckverlauf steigt von Wert 0 allmählich bis zu einem Scheitelwert Pmax an und fällt anschließend wieder auf 0 ab. Ausgehend von diesem Scheitelwert Pmax wird der Schwellwert vorge geben. Der Schwellwert ergibt sich vorzugsweise aus dem Produkt K*Tmax, wobei K einen Wert, der kleiner als 1 ist, besitzt. Vorzugs weise nimmt K einen Wert zwischen 0,05 und 0,5 an.The pressure signal shows approximately the time course plotted in FIG. 3a. The pressure curve gradually increases from value 0 to a peak value P max and then drops again to 0. Based on this peak value P max , the threshold value is specified. The threshold value preferably results from the product K * T max , where K has a value which is less than 1. Preferably, K assumes a value between 0.05 and 0.5.
In Fig. 3b ist das differenzierte Drucksignal dP/dN aufgetragen. Das Förderende wird erkannt, wenn das differenzierte Signal sein Minimum erreicht. Dieser Zeitpunkt ist in Fig. 3b mit T2 bezeich net. Ein solches Minimum wird besonders einfach dadurch erkannt, daß das Drehzahlsignal zweifach differenziert wird. In diesem Fall wird das Spritzende erkannt, wenn das zweifach differenzierte Signal den Wert 0 annimmt.The differentiated pressure signal dP / dN is plotted in FIG. 3b. The end of funding is recognized when the differentiated signal reaches its minimum. This point in time is designated T2 in FIG. 3b. Such a minimum is recognized particularly simply in that the speed signal is differentiated twice. In this case, the end of the spray is recognized when the double-differentiated signal assumes the value 0.
Das gewonnene Signal bzgl. der Kraftstoffmenge wird weiteren Kompo nenten zur Auswertung zugeführt. So bildet die Abgasrückführsteue rungsstufe 15 ausgehend von diesem Signal bzgl. der Kraftstoffmenge und wenigstens einem weiteren Signal bzgl. der Drehzahl einen Soll wert für die Abgasrückführrate. Im einfachsten Fall steuert die Ab gasrückführsteuerstufe 15 die Abgasrückführklappe 14 entsprechend diesem Sollwert an. In einem besonders vorteilhaft ausgestalteten Ausführungsbeispiel vergleicht die Abgasrückführsteuerstufe 15 einen Istwert bzgl. der tatsächlichen Abgasrückführrate mit diesem Soll wert und steuert abhängig von diesem Vergleich die Abgasrückführ klappe an. In diesem Fall gelangt das Signal bzgl. der tatsächlichen Abgasrückführrate über den zusätzlichen Eingang 32 zur Abgasrück führsteuerschaltung.The signal obtained with respect to the amount of fuel is fed to further components for evaluation. For example, the exhaust gas recirculation control stage 15 forms a target value for the exhaust gas recirculation rate based on this signal with respect to the fuel quantity and at least one further signal with respect to the speed. In the simplest case, the exhaust gas recirculation control stage 15 controls the exhaust gas recirculation flap 14 in accordance with this setpoint. In a particularly advantageous embodiment, the exhaust gas recirculation control stage 15 compares an actual value with respect to the actual exhaust gas recirculation rate with this target value and controls the exhaust gas recirculation flap as a function of this comparison. In this case, the signal relating to the actual exhaust gas recirculation rate reaches the exhaust gas recirculation control circuit via the additional input 32 .
Desweiteren gelangt das Signal bzgl. der Kraftstoffmenge zu der Kraftstoffmengensteuerstufe 23. Dort wird dieses Signal mit einem aus Fahrpedalstellung und Drehzahl berechneten Sollwert der Kraft stoffmenge verglichen. Dabei gehen in den Sollwert noch weitere Be triebskenngrößen wie z. B. die Motortemperatur ein. Die Motortempe ratur wird z. B. über den zusätzlichen Eingang 33 zugeführt. Abhän gig von dem Vergleichsergebnis zwischen dem Sollwert und der tat sächlich zugeführten Kraftstoffmenge erzeugt die Kraftstoffmengen steuerstufe ein Ausgangssignal zur Ansteuerung der Kraftstoffpumpe.Furthermore, the signal relating to the fuel quantity reaches the fuel quantity control stage 23 . There, this signal is compared with a target value of the fuel quantity calculated from the accelerator pedal position and speed. In the setpoint, other operating parameters such as B. the engine temperature. The engine temperature is z. B. supplied via the additional input 33 . Depending on the comparison result between the target value and the actual amount of fuel supplied, the fuel amount control stage generates an output signal for controlling the fuel pump.
Desweiteren gelangt das Signal bzgl. der eingespritzten Kraftstoff menge zu der Förderbeginnsteuerstufe 24. In dieser Förderbeginn steuerstufe ist der Sollförderbeginn abhängig von wenigstens der Drehzahl und der Kraftstoffmenge in einem Kennfeld abgelegt. Ausge hend von dem Vergleich zwischen diesem Sollwert und dem, von der Signalverarbeitungsstufe 29 vorgegebenen, tatsächlichen Förderbeginn erzeugt die Förderbeginnsteuerstufe 24 ein Signal zur Ansteuerung der Kraftstoffpumpe 17 zur Einstellung des Förderbeginns.Furthermore, the signal relating to the injected fuel quantity reaches the delivery start control stage 24 . In this delivery start control stage, the desired delivery start is stored in a map as a function of at least the speed and the amount of fuel. Based on the comparison between this setpoint and the actual start of delivery specified by the signal processing stage 29 , the start of delivery control stage 24 generates a signal for actuating the fuel pump 17 to set the start of delivery.
Sowohl die Sollwerte für die Abgasrückführrate als auch die Sollwer te für den Förderbeginn sind abhängig von wenigstens der Drehzahl und der Kraftstoffmenge jeweils in einem Kennfeld abgelegt. Both the target values for the exhaust gas recirculation rate and the target value te for the start of funding depend on at least the speed and the amount of fuel stored in a map.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, das ausgehend von dem Drucksignal ein Drehzahlsignal gewonnen wird. Dies kann zum Beispiel dadurch erfolgen, daß der Abstand zwischen aufeinander folgenden Druckmaxima zur Berechnung der Drehzahl herangezogen wird.Another advantageous embodiment of the invention provides that a speed signal is obtained from the pressure signal. This can be done, for example, by the distance between successive pressure maxima for calculating the speed is used.
Claims (10)
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