DE69212874T2

DE69212874T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Verringerung von Verzögerungen in Kraftstoffeinspritzungsverbrennungsmaschinen

Info

Publication number: DE69212874T2
Application number: DE69212874T
Authority: DE
Inventors: Edwin A Johnson; Mark R Stepper
Original assignee: Cummins Engine Co Inc
Current assignee: Cummins Inc
Priority date: 1991-03-29
Filing date: 1992-03-26
Publication date: 1997-02-06
Anticipated expiration: 2012-03-27
Also published as: EP0507501A2; EP0507501B1; DE69212874D1; EP0507501A3; JPH07180590A; US5137000A; JP2568785B2

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Brennkraftmaschinen mit Kraftstoffeinspritzung und insbesondere auf elektronische oder elektro-mechanische Kraftstoffeinspritzanlagen.
Elektronische Kraftstoffeinspritzanlagen beinhalten üblicherweise einen Digitalrechner zur Überwachung einer Vielzahl von Motorbetriebsparametern, Motorbedingungen und Drossel- oder Energieausgangsleistungssignalen von einem Drosselsensor, um in Abhängigkeit davon Kraftstoffversorgungssignale zu erzeugen. Die Kraftstoffversorgungssignale werden an elektromechanische Kraftstoffeinspritzvorrichtungen gegeben. Eine große Vielzahl Kraftstoffeinspritzanlagen sind im Stand der Technik bekannt. Einige dieser Anlagen werden im folgenden diskutiert.
Hanafusa et al. offenbaren im US-Patent Nr. 4 700 681 eine Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, bei der jeder Zylinder des Motors einen individuellen Kraftstoffeinspritzer aufweist. Die Vorrichtung gemäß Hanafusa et al. berechnet eine Basis-Treibstoffmenge, die für einen Motorzyklus erforderlich ist, und dann wird eine endgültige Einspritzmenge als Differenz zwischen der angeforderten Basis- Kraftstoffmenge in bezug auf die aktuelle Kraftstoffmenge errechnet, die während einer vorangehenden Einspritzung der entsprechenden Zylindergruppe eingespritzt wurde, wobei die Zylinder entsprechend einer Phasenbeziehung bezüglich der Winkelposition der Nockenwelle gruppiert sind. Klassen offenbart im US-Patent Nr. 4 869 222 eine Steueranlage und ein Steuerverfahren zur Steuerung des von individuellen Kraftstoffeinspritzern abgegebenen tatsächlichen Kraftstoffs. Eine Vielzahl Kraftstoffsteuerbefehle schaffen für jeden Kraftstoffeinspritzer als Reaktion auf einen einzelnen Basiskraftstoffbefehl ein separates Befehlssignal. Die Korrekturzeitdauer wird während eines Korrekturintervalls berechnet und jedes Kraftstoffbefehlssignal wird in einer vorgegebenen Folge um eine vorgegebene Menge versetzt. Messungen der durchschnittlichen Luft/Kraftstoff-Verhältnisse in den Verbrennungskammern werden während jedes Korrekturintervalls genommen. Der Luftzustrom in die Verbrennungskammern wird ebenfalls gemessen Als Reaktion auf diese gemessenen Parameter wird der tatsächlich an jeden Kraftstoffeinspritzer abgegebene Kraftstoff berechnet. Ohnan et al. offenbaren im US-Patent Nr. 4 887 216 ein Verfahren zur Motorsteuerung, das zeitabhängig von der Motorumdrehung ist. Gesteuerte Meßeinstellungen sowohl des Luftvolumens als auch des Kraftstoffvolumens und Abgasparameter werden bei der Berechnung der Zeitfolge des Kraftstoffeinspritzvolumens und der Zündzeitfolge berücksichtigt. Diese Zeitabfolgen werden unter Berücksichtigung einer Kurbelwinkelstellung, z.B. des oberen Totpunkts, synchronisiert. Nakamura et al. offenbaren im US- Patent Nr. 4 825 373 ein Kraftstoffeinspritzungszeitabfolgesteuergerät für einen Dieselmotor mit einer Entscheidung, wann die tatsächliche Zündung erfaßt werden kann. Das Gerät beinhaltet eine Einrichtung zur Berechnung des Zielzeitpunkts, an dem die Einspritzung stattfinden sollte, und eine Einrichtung zur Erfassung, wann die Einspritzung in bezug auf eine Kurbelwellenreferenzstellung tatsächlich auftritt. Eine Rückkopplungssteuereinrichtung ermöglicht die Einstellung des tatsächlichen Einspritzungszeitpunkts, um die vorstehend erwähnten Parameter in Übereinstimmung mit dem Zieleinspritzzeitpunkt zu bringen. Ein Kompensationsfaktor wird auf der Grundlage des Unterschieds zwischen dem tatsächlichen und dem Zielzündzeitpunkt berechnet und wird verwendet, um den tatsächlichen Kraftstoffeinspritz zeitpunkt so zu modifizieren, daß der tatsächliche und der Zielzündzeitpunkt in Übereinstimmung gebracht werden. Oshizawa offenbart im US-Patent Nr. 4 825 369 ein Gerät zur Steuerung des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts einer Kraftstoffeinspritzpumpe. Die Vorrichtung gemäß Oshizawa beinhaltet eine Vorrichtung zur Erfassung einer Verzögerungszeit der Kraftstoffeinspritzung aufgrund der Verzögerungszeit eines Solenoidventils, das mittels eines Antriebsimpulses geöffnet/geschlossen wird. Das Solenoidventil steuert die Kraftstoffeinspritzung. Die Verzögerungszeit der Kraftstoffeinspritzung wird in einen Antriebswellenwinkel der Pumpe entsprechend der Verzögerungszeit umgewandelt. Entsprechend dem Betriebszustand einer zugeordneten Brennkraftmaschine wird ein Zielvorlaufwinkel berechnet, und die Ausgangszeitsteuerung des Antriebsimpulses wird durch Nehmen eines Winkelwerts entsprechend der Verzögerungszeit der Kraftstoffeinspritzung gesetzt, wodurch der Zielvorlaufwinkel als Reaktion auf den Antriebsimpuls erhalten werden kann.
Die WO 88/00285 offenbart ein Verfahren zur Motorsteuerung, bei dem die Dauer der Kraftstoffeinspritzung und damit die einzuspritzende Kraftstoffmenge auf dem Beschleunigungsprozeß basiert ist. Die Berechnung wird bei Auftreten eines Triggerimpulses wiederholt. Für die Kraftstoffeinspritzsteueranlage gmäß WO 88/00285 ist wichtig, daß die neu berechnete Kraftstoffmenge für alle Einspritzungen gilt, die bei oder nach dem Triggerimpuls und vor dem nächsten Triggerimpuls eingeleitet werden.
Wie in den vorstehenden Patenten gezeigt ist, wurden unterschiedliche Rückkopplungssteueranlagen entwickelt, um eine schnelle und schnell reagierende Steuerung von mit Brennkraftmaschinen verwendeten Kraftstoffeinspritzanlagen zu schaffen. In bezug auf Schwerlast-Dieselmotoren ist die Wirtschaftlichkeit eine primäre Aufgabenstellung hinsichtlich einer Rückkopplungssteueranlage zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung. Zusätzlich muß die Ansprechempfindlichkeit für Fahrereingaben zur Änderung der Ausgangsleistung des Motors im Sinne einer Realzeit schnell und schnell reagierend sein. Eine Kraftstoffeinspritzanlage, die unverzüghohe Änderungen bei den Kraftstoffeinspritzungssteuersignalen schafft, würde Verzögerungen der Kraftstoffeinspritzanlage reduzieren, was sowohl in einer erhöhten Kraftstoffwirtschaftlichkeit als auch in einer verbesserten Ansprechempfindlichkeit auf Drosselklappenbefehle des Fahrers resultiert.
Gemäß der WO-A-9015921 wird das auf dem Drosselventilsignal und der Drehzahl (RPM) basierende Kraftstoffversorgungssignal nach jedem Delta t (10 msec) neu errechnet und im Falle einer (ausreichend großen) Beschleunigung/Verzögerung wird die aktuelle Einspritzung (mit der Menge teN) geändert, d.h. entsprechend dem jüngsten Treibstoffversorgungssignal verlängert oder verkürzt, basierend auf dtlw/dt, das zu ten addiert oder von ten substrahiert wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Entsprechend einem Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zur Dosierung der Kraftstoffversorgung einer Brennkraftmaschine mit einem Kraftstoffeinspritzer für jeden ihrer Zylinder geschaffen, wobei das Verfahren die Verfahrensschritte aufweist:
(1) Aufnahme einer Kraftstoffversorgungsnachfrage;
(2) Bestimmung einer Kraftstoffversorgungsanforderung, die auf der Kraftstoffversorgungsnachfrage basiert, entsprechend zumindest der Gaspedalstellung, der Kühlmitteltemperatur und dem Ladedruck;
(3) kontinuierliche Wiederholung der Verfahrensschritte (1) und (2) in einem vorgegebenen Zeitintervall;
(4) Erzeugung eines Dosierimpulses für jeden Einspritzer in Übereinstimmung mit der Kraftstoffversorgungsanforderung;
(5) Dosierung von Treibstoff an einen entsprechenden Kraftstoffeinspritzer entsprechend der Dauer des Dosierimpulses;
(6) kontinuierliche Wiederholung des Verfahrensschritts (4) zwischen einander benachbarten Arbeitshüben;
(7) Änderung der Dauer eines entsprechenden Dosierimpulses nach seinem Beginn, jedoch vor seinem Ende, in Übereinstimmung mit der jüngsten Kraftstoffversorgungsanforderung, um dadurch das bei dem nächsten Arbeitshub einzuspritzende Kraftstoffvolumen zu ändern;
(8) Beendigung der Dosierung an einem entsprechenden Einspritzer vor dem zugeordneten Einspritzungsfall.
Entsprechend einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung zur Anwendung bei einer vielzylindrigen Brennkraftmaschine mit Kraftstoffeinspritzung geschaffen, mit einem Kraftstoffeinspritzer für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine, wobei die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung aufweist:
eine Beschleunigungseinrichtung zur Erzeugung eines Beschleunigungssignals, das einem erwünschten Motorausgangsleistungsniveau entspricht;
eine Temperaturerfassungseinrichtung zur Erfassung der Motorkühlmitteltemperatur und zur Erzeugung eines dementsprechenden Temperatursignals;
eine Ladedruckerfassungseinrichtung zur Erfassung des Luftdrucks des Einlaßkrümmers des Motors und zur Erzeugung eines dementsprechenden Drucksignals;
eine Steuereinrichtung zur Erzeugung von Kraftstoffversorgungsanforderungssignalen in einem vorgegebenen Zeitintervall entsprechend den Signalen der Beschleunigungseinrichtung, der Temperaturerfassungseinrichtung und der Ladedruckerfassungseinrichtung;
eine Schalteinrichtung, die auf das Kraftstoffversorgungsanforderungssignal reagiert und einen Dosierimpuls für jeden Kraftstoffeinspritzer des Motors erzeugt; und
eine Zufuhreinrichtung zur Kraftstoffzufuhr an die entsprechenden Einspritzer des Motors entsprechend den Dosierimpulsen;
wobei die Schalteinrichtung ausgeführt ist, um kontinuierlich die Dosierimpulse zwischen einander benachbarten Arbeitshüben neu zu errechnen und die Dauer eines Dosierimpulses vor dessen Ende entsprechend dem jüngsten Kraftstoffversorgungsanforderungssignal zu ändern.
Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Reduzierung von Verzögerungen in einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoffeinspritzung und einer Steuervorrichtung zur Kraftstoffeinspritzung zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine unverzügliche Reaktion auf Anforderungen an die Motorausgangsleistung zu schaffen, indem Kraftstoffversorgungsignale während des laufenden Motorzyklus in Übereinstimmung mit Drosselklappensteliungseingangssignalen unverzüglich modifiziert werden.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kraftstoffeinspritzanlage mit einer verbesserten Rückkopplungsansprechempfindlichkeit und einer verbesserten Kraftstoffwirtschaftlichkeit zur Verfügung zu stellen.
Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels hervor.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Figur 1 ist eine schematische Darstellung einer elektrischen Motorsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Figur 2 ist ein Steuerungsdiagramm, welches Kraftstoff- einspritzersignale oder Dosierimpulse darstellt, die als Reaktion auf drei unterschiedliche Kraftstoffversorgungsnachfrageniveaus erzeugt werden.
Figur 3 ist ein Flußdiagramm eines Algorithmus zur Berechnung von Kraftstoffversorgungsanforderungen.
Figur 4 ist ein Flußdiagramm eines Algorithmus zur Überprüfung der Dauer von Kraftstoffversorgungssignalen, die in Übereinstimmung mit einer Änderung des Kraftstoffversorgungsnachfrageniveaus an die Kraftstoffeinspritzer geleitet werden.

Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Zum Zwecke der Erleichterung des Verständnisses der Prinzipien der Erfindung wird im folgenden das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel in Bezug genommen und eine spezifische Sprache wird verwendet werden, um es zu beschreiben. Es sei darauf hingewiesen, daß dadurch keine Begrenzung des Bereichs der Erfindung beabsichtigt ist; solche Änderungen und weitere Modifizierungen der dargestellten Vorrichtungen und solche weiteren Anwendungen der Prinzipien der dargestellten Erfindung, wie sie gewöhnlich einem Fachmann auf dem Gebiet der Erfindung einfallen, sollen darin eingeschlossen sein.
In Figur 1 ist eine Vorrichtung zur elektronischen Motorsteuerung zur Verringerung von Verzögerungen in Motoren mit Kraftstoffeinspritzung gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. Die Vorrichtung 10 beinhaltet ein Motorsteuerungsmodul 11, das einen Mikrocomputer mit digitaler und analoger I/O-Möglichkeit und einer angeschlossenen I/O-Interface-Schaltung hat. Eingangssignale in das Motorsteuerungsmodul oder ECM 11 vom Fahrerstandbereich A beinhalten Signale von dem Kupplungsschalter 12, dem Bremsschalter 14, dem Ein/Aus-Schalter 16 für die Motorbremse, dem Leerlaufschalter 18, der Gaspedalstellungssensoranordnung 20, den Tempostartsteuerschaltern 26 und dem Diagnosetesteingang 32. Zusätzlich ist ein Datenanschluß oder eine Übertragungseinrichtung 24 für periodische Daten vorgesehen, um einen Datenaustausch zwischen externen Prozessoren und dem ECM 11 zu ermöglichen. Ein Tachometerausgang 22 sorgt für eine Anzeige der Motordrehzahl für den Fahrer. Ein Leerlauf/Diagnose-INC/DEC-Schalter 28 sorgt für Diagnostikbetriebsfähigkeit. Störungslampen 30 werden durch das ECM 11 als Reaktion auf unterschiedliche erfaßte Parameter oder Motorbetriebsbedingungen eingeschaltet. Der Diagnosetesteingang 32 ist vorgesehen, um eine Diagnoseanalyse der Vorrichtung 10 zu ermöglichen. Das ECM 11 erhält ein Kraftfahrzeuggeschwindigkeitssignal von einem Kraftfahrzeuggeschwindigkeitssensor 34, der in einem Getriebe 35 angeordnet ist. Eine Bat- tene 36 versorgt die Vorrichtung 10 und andere elektrische Systeme des Fahrzeugs mit Energie. Eine Sicherung 38 ist in Reihe mit einem Energiesignal von der Batterie 36 geschaltet, um eine Beschädigung der Leitungen bei übermäßigen Strom- flußbedingungen zu verhindern.
Eine Zylinderauswahlvorrichtung 40 und ein Motorbremsrelais 42 werden durch einen Fahrzeugzündschalter eingeschaltet. Wenn die Vorrichtung 40 und das Relais 42 einmal durch den Zündschalter 41 eingeschaltet sind, werden sie durch das ECM 11 gesteuert. Die Motorbremseinrichtung oder Druckbremsbetätiger 44, 46 und 48 werden durch die Zylinderauswahlvorrichtung 40 gesteuert und stellen drei separate Motorbremsniveaus in Form einer Motorbremsung von zwei, vier oder sechs Zylindern zur Verfügung. Ein Lüfterkupplungssolenoid 50 wird durch das ECM 11 gesteuert. Wenn der Lüfterkupplungssolenoid 50 eingeschaltet ist, setzt er einen Lüfterkühler (nicht dargestellt) in Betrieb, was in einer zusätzlichen Kühlung des Kühlers (nicht dargestellt) resultiert. Ein Kühlmittelniveauschalter 52 erzeugt ein das Kühlmittelniveau in der Kühlanlage (nicht dargestellt) des Motors B anzeigendes Eingangssignal für das ECM 11. Nahe an den Motor angeschlossene oder am Motor montierte Vorrichtungen sind innerhalb der gestrichelten Linie enthalten, die den Motor B darstellt. Ein Kraftstoffabschaltventil 54 wird unmittelbar durch das ECM 11 gesteuert und unterbricht die Kraftstoffversorgung der Kraftstoffeinspritzer 61 bis 66. Eine Kraftstoffzufuhrpumpe 56 und ein Kraftstoffilter 58 sind in Reihe und in Fluidverbindung mit dem Kraftfahrzeugtreibstofftank 62a angeordnet. Ein Kraftstoffkühler 60 ist sowohl zur Kühlung des Kraftstoffs als auch zur Aufrechterhaltung einer sicheren Betriebstemperaturumgebung für das ECM 11 vorgesehen.
Die elektromechanischen Kraftstoffeinspritzer 61 bis 66 werden durch das ECM 11 individuell gesteuert. Sechs in einem Signalbus 67 vorhandene Steuersignale erzeugen individuelle Steuersignale (dargestellt in Figur 2) für die Kraftstoffeinspritzer 61 bis 66. Die Motorbetriebsbedingungen werden mittels eines Öldrucksensors 72, eines Ladedruckverstärkungssensors 74, eines Motorkühlmitteltemperatursensors 76, eines Öltemperatursensors 78, eines Umgebungsluftdrucksensors 80, eines Motordrehzahl- und -Stellungssensors 82 und eines Ladelufttemperatursensors 84 erfaßt. Zusätzlich ist ein Abgasauslaßsolenoid 70 ein durch das ECM 11 gesteuertes Mittel zur Entspannung des im Einlaßkrümmer entwickelten Drucks mittels eines Turboladers (nicht dargestellt).
Während des normalen Motorbetriebs überwacht das ECM 11 die Drosselklappenstellung durch die Gaspedalstellungssensoranordnung 20, die Kühlmitteltemperatur durch den Kühlmitteltemperatursensor 76 und die Ladedruckverstärkung durch den Drucksensor 74 genauso wie weitere Eingangssignale zur Bestimmung der Breite von in die Kraftstoffeinspritzer 61 bis 66 eingegebenen Taktimpulssignalen. Ein in einem Speicher abgespeicherter "Treibstoffplan" wird vom ECM 11 verwendet, um die Mengen eingespritzten Kraftstoffs festzusetzen, die unter Berücksichtigung von Eingangssignalen, wie z.B. der Kühlmitteltemperatur, dem Ladedruck und der Drosselklappenstellung, erforderlich sind, um die erforderliche Motordrehzahl oder Energiereaktion zu erzeugen. Sechs separate Treibstoffversorgungssignale oder Taktimpulssignale werden durch das ECM 11 erzeugt und über den Signalbus 67 in die Einspritzer 61 bis 66 eingegeben. Die Kraftstoffversorgungssignale aktivieren die Kraftstoffeinspritzer 61 bis 66, um die gewünschte oder geeignete Kraftstoffmenge in die Verbrennungskammern des Motors B einzuleiten. Es ist wünschenswert, die Wirtschaftlichkeit und die Ansprechempfindlichkeit durch Verkürzung der Dauer dieser Signale zu verbessern, falls notwendig, oder die Dauer dieser Signale im laufenden Motorzyklus zu vergrößern, anstatt auf den nächsten oder folgenden Arbeitstakt des Motors zu warten, um zu reagieren und entsprechende Anpassungen vorzunehmen. Dies ist die Aufgabe des im folgenden diskutierten und durch die in Figur 1 dargestellte Hardware realisierten Software-Algorithmus.
In Figur 3 ist nunmehr ein in großen Zügen dargestelltes Flußdiagramm zur Berechnung der Treibstoffversorgungsanforderungen einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoffeinspritzung dargestellt. Das in Figur 3 dargestellte Programm wird mehrmals pro Sekunde wiederholt, z.B. alle 16 Millisekunden. Andere Zeitintervalle können geeignete Ergebnisse erzeugen, jedoch wurden bei der vorliegenden Erfindung 16 Millisekunden als bevorzugtes Zeitintervall zur Durchführung der Treibstoffversorgungsberechnungen gewählt. Bei einem Schritt 100 entscheidet das ECM 11 basierend auf einem vorgegebenen Software-Reihenfolgealgorithmus, ob es Zeit ist oder nicht, Werte von einem Analog/Digital-Wandler (nicht dargestellt) zu lesen oder einzugeben. Falls es Zeit ist, solche Eingabesignale zu bearbeiten, werden dann bei einem Schritt 102 das Drosselklappenstellungssignal von der Sen- soranordnung 20, das Kühlmitteltemperatursignal vom Sensor 76, das Öldrucksignal vom Sensor 72 und das Ladedrucksignal vom Drucksensor 74 digitalisiert und in eine Speicherstelle eingegeben, um bei der Berechnung der Kraftstoffversorgungsanforderungen verwendet zu werden. Falls beim Schritt 100 nicht die Zeit ist, die die Treibstoffberechnungen betreffenden Informationen von den Sensoren einzugeben, geht die Programmausführung mit dem Schritt 104 weiter. Beim Schritt 104 prüft der Prozessor, ob es Zeit ist oder nicht, die die Kraftstoffeinspritzungsmengen betreffenden Berechnungen durchzuführen. Falls es nicht die Zeit ist, bei Schritt 104 neue Kraftstoffberechnungen durchzuführen, kehrt die Programmausführung zu Schritt 100 zurück. Falls es Zeit ist, bei Schritt 104 die Kraftstoffversorgungsberechnungen durchzuführen, läuft die Programmausführung mit Schritt 106 weiter, bei dem das ECM 11 basierend auf Signalen vom Motorstellungssensor 82 die Drehzahl (RPM) errechnet. Darauffolgend werden bei Schritt 108 Berechnungen durchgeführt, um den Kraftstoffwinkel, d.h. die Gradanzahl des Nockenwegs, bei dem ein Signal an die Einspritzer 61 bis 66 gegeben wird, zu bestimmen. Der Nockenweg wird durch den Sensor 82 erfaßt. Die Signale und deren Dauer entsprechen unmittelbar der Kraft- stoffmenge, die in die entsprechenden Kammern oder Zylinder des Motors eingeführt wird. Des weiteren wird bei Schritt 108 die Kraftstoffeinspritzungssteuerung bezüglich eines Voreilwinkels oder Einspritzungssteuerungswinkels relativ zur Nockenstellung bestimmt. Kraftstoffwinkel und Vorrückwinkel sind in Verbindung mit Treibstoffversorgungsoperationen von Dieselmotoren charakteristische Parameter.
In Figur 4 ist ein Flußdiagramm dargestellt, um aktuelle Kraftstoffversorgungssignale an die Einspritzer 61 bis 66 auf den neuesten Stand zu bringen. Der bzw. das durch dieses Flußdiagramm dargestellte Algorithmus bzw. Programm wird bei jeder Nockendrehung von 15 Grad durchgeführt. Bei Schritt 120 wird eine Zählervariable "n" auf "1" gesetzt. Danach wird bei Schritt 122 der Wert von "n", der einem bestimmten Zylinder entspricht, geprüft, um zu sehen, ob die Kraftstoffabgabe oder -bemessung beendet ist, die auf dem Kraftstoffwinkel basiert, der bei Schritt 108 für diesen bestimmten Zylinder ermittelt wurde. Falls die Kraftstoffbemessung für diesen bestimmten, in Tabelle 1 gezeigten Zylinder beendet ist, geht der Programmablauf mit Schritt 126 weiter. Falls andererseits bei Schritt 122 die Kraftstoffbemessung für den der Variable "n" entsprechenden Zylinder nicht beendet ist, wird dann bei Schritt 124 das ECM 11 die planmäßigen Kraftstoff- und Steuerungswerte, die auf dem Kraftstoffwinkel und dem Vorrückwinkel, die bei Schritt 108 in Figur 3 ermittelt wurden, basieren, auf den neuesten Stand bringen. Danach wird bei Schritt 126 die Variable "n" um 1 erhöht, und, sofern bei Schritt 128 der Wert von "n" größer als 6 ist, die Programmausführung bei Schritt 130 fortgesetzt. Falls n kleiner oder gleich 6 ist, kehrt die Programmausführung nach Schritt 128 zu Schritt 122 zurück. Bei Schritt 130 führt das ECM 11 andere auf den Nockenstand bezogene Aufgaben durch, z.B. eine Zeitdauermessung des Signals vom Sensor 82 zur Bestimmung der Drehzahl (RPM). Tabelle 1
In Figur 2 ist ein Steuerdiagramm dargestellt, das die Kraftstoffeinspritztaktimpulse 201 bis 206, die den Kraftstoffeinspritzern 61 bis 66 entsprechend eingegeben werden, zeigt. Zum Zeitpunkt TA entspricht die durch den Algorithmus gemäß Figur 3 bestimmte Kraftstoffversorgungsrate oder das Kraftstoffversorgungsniveau 80 % der Kraftstoffversorgungsanforderung, d.h. 80 % der max. Kraftstoffmenge, die durch die Einspritzer 61 bis 66 in die Verbrennungskammern des Motors B eingeleitet werden können. Da das gezeigte Steuerdiagramm auf den Betrieb eines Dieselmotors bezogen ist, ist der kritischste und wichtigste Steuerparameter die Kenntnis in bezug auf die Stellung jedes Zylinders, insbesondere, wann die obere Totpunktstellung jedes Zylinders auftritt. Die Motorstellung und -drehzahl werden durch das ECM 11 mittels eines durch den Sensor 82 erhaltenen Signals bestimmt. Diese Information wird durch die "Zylinder #" genannte Zahlenreihe gezeigt. Entsprechend ist der Zylinder #5 bei einer Nockenwinkelstellung von 60 Grad in seinem oberen Totpunkt. Der Kraftstoffeinspritzmoment bei einem Dieselmotor liegt im oder nahe dem oberen Totpunkt. Die Aufgabe der hier offenbarten Erfindung ist es, die Dauer der Taktimpulse 201 bis 206, die an die Einspritzer 61 bis 66 gegeben werden, entsprechend den jüngsten Kraftstoffanforderungsberechnungen zu modifizieren. Eine eingehendere Diskussion elektronischer Steuerungen für Dieselmotoren ist in Cummins Electronics Controls For Heavy Duty Diesel Engines von Ronald Lannan, Albert Sisson und William Wolber angegeben, was in IEEE 88 CH2533-8 erschienen ist, dargestellt auf dem Internationalen Kongreß für Transportationselektronik, Convergence 88, Dearborn, Michigan, 17. - 18. Oktober 1988; dieser Artikel wird durch Inbezugnahme hierin einbezogen.
Zu einem Zeitpunkt TB wird die Treibstoffversorgungsanforderung, die entsprechend den Eingangssignalen an das ECM 11 errechnet wurde, von 80 % auf 95 % geändert. In Übereinstimmung hiermit wird der Impuls, der durch die Kurve 201 für den Zylinder #1, die als "Taktimpuls 1" gekennzeichnet ist, dargestellte Impuls hinsichtlich seiner Zeitdauer ausgedehnt, um zu ermöglichen, daß mehr Kraftstoff an den Zylinder #1 vor dem oberen Totpunktzustand für Zylinder #1 abgegeben wird, wobei dieser bei einer entsprechenden Nockenstellung von 360 Grad auftritt. Eine entsprechende Ausdehnung einer anderen Taktimpulskurve 205 ist auch dargestellt und der Taktimpuls 3 (Kurve 203) zwischen einem Zeitpunkt TB und einem Zeitpunkt TC. Die ausgedehnte Zeitdauer der den Zylindern #1, 5 und 3 entsprechenden Impulse ist durch den gestrichelten Bereich mit der Kennzeichnung B dargestellt. Da die Änderung der Treibstoffversorgungssignaldauer unverzüglich in bezug auf die erfaßten Eingangssignale erfolgt, wird die Ansprechempfindlichkeit des Motors und dessen Fähigkeit zur sofortigen Abgabe der angeforderten Leistung vergrößert und durch die sofortige Änderung der Kraftstoffversorgung verbessert, die mittels geänderter Kraftstoffversorgungssignale auftritt, die durch die Taktimpulse 1, 5 und 3 (Kurven 201, 205 bzw. 203) dargestellt sind.
Darauffolgend wird zum Zeitpunkt TC die durch das ECM 11 bestimmte Kraftstoffversorgungsanforderung entsprechend mit Bezug auf Figur 3 diskutierten Sensoreingangssignalen von einer Kraftstoffversorgungsanforderung von 95 % auf eine Kraftstoffversorgungsanforderung von 30 % reduziert. Als Reaktion auf die zum Zeitpunkt TC erfaßten Informationen ändert das ECM 11 unverzüglich die Kraftstoff-Taktimpulse 6, 2 und 4 (Kurven 206, 202 bzw. 204) , so daß die diesen entsprechenden Taktimpulse eine Kraftstoffversorgungsanforderung von lediglich 30 % wiederspiegeln. Demgemäß ist ersichtlich, daß die Taktimpulse 6, 2 und 4, sofern möglich, zum Zeitpunkt TC geändert werden, so daß die Dauer der Treibstoffversorgungssignale um die entsprechenden, durch die durch E1 gekennzeichneten gestrichelten Bereiche gekürzt werden, und eine sofortige Kraftstoffeinsparung in bezug auf die derzeit erwünschte Kraftstoffversorgungsrate für den Motor B auftritt.
Das in Figur 1 dargestellte Blockdiagramm entspricht einer elektronischen Dieselmotorsteuervorrichtung, wie sie von der Cummins Electronics Company, Inc. und Cummins Engine Company, Inc., aus Columbus, Indiana, hergestellt und unter der Handelsmarke CELECT vertrieben wird.
Obwohl die Erfindung in den Zeichnungen und der vorangehenden Beschreibung in Einzelheiten dargestellt und beschrieben wurde, sollten diese als illustrativ und nicht im Wesen restriktiv angesehen werden, wobei klar ist, daß nur das bevorzugte Ausführungsbeispiel gezeigt und beschrieben wurde, und daß alle Änderungen geschützt werden sollen, die innerhalb des Bereichs der Erfindung liegen, wie sie in den sich anschließenden Ansprüchen beschrieben ist.

Claims

1. Verfahren zur Dosierung der Kraftstoffversorgung einer Brennkraftmaschine, die für jeden ihrer Zylinder einen Kraftstoffeinspritzer aufweist, wobei das Verfahren die Verfahrensschritte aufweist:

(1) Entgegennahme einer Kraftstoffversorgungsnachfrage;

(2) Bestimmung einer Kraftstoffversorgungsanforderung, basierend auf der Kraftstoffversorgungsnachfrage gemäß zumindest der Gaspedalstellung, der Kühlmitteltemperatur und dem Ladedruck;

(3) kontinuierliche Wiederholung der Verfahrensschritte (1) und (2) in einem vorgegebenen Zeitintervall;

(4) Schaffung eines Dosierimpulses für jeden Einspritzer in Abhängigkeit von der Kraftstoffversorgungsanforderung;

(5) Kraftstoffdosierung an einen entsprechenden Kraftstoffeinspritzer entsprechend der Dauer des Dosierimpulses;

(6) kontinuierliche Wiederholung des Verfahrensschritts (4) zwischen aneinander angrenzenden Arbeitshüben;

(7) Änderung der Dauer eines entsprechenden Dosierimpulses nach dem Beginn, jedoch vor dem Ende desselben, entsprechend der jüngsten Kraftstoffversorgungsanforderung, um dadurch die Kraftstoffmenge, die beim nächsten Arbeitshub eingespritzt werden soll, zu ändern;

(8) Beendigung der Dosierung an einen entsprechenden Einspritzer vor einem zugeordneten Einspritzfall.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Verfahrensschritt (2) zusätzlich die Bestimmung einer Kraftstoffversorgungsanforderung basierend auf der Motornockenwellenstellung enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Verfahrensschritt (2) zusätzlich die Bestimmung einer Kraftstoffversorgungsanforderung basierend auf der Motordrehzahl enthält.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Dauer des Dosierimpulses aus einem in einem Festspeicher gespeicherten Kraftstoffplan bestimmt wird.

5. Kraftstoffeinspritzungssteuereinrichtung (10) zur Verwendung bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine mit Kraftstoffeinspritzung, mit einem Kraftstoffeinspritzer für jeden Zylinder derselben, wobei die Kraftstoffeinspritzungssteuereinrichtung aufweist:

eine Beschleunigereinrichtung (20) zur Schaffung eines Beschleunigungssignals entsprechend einem gewünschten Motorleistungsausgangsniveau;

eine Ternperaturerfassungseinrichtung (76) zur Erfassung der Motorkühlmitteltemperatur und zur Herstellung eines Temperatursignals als Reaktion darauf;

eine Ladedruckerfassungseinrichtung (74) zur Erfassung des Luftdrucks im Einlaßkrümmer des Motors und zur Herstellung eines Drucksignals in Reaktion darauf;

eine Steuereinrichtung zur Herstellung von Kraftstoffversorgungsanforderungssignalen mit einem vorgegebenen Zeitintervall entsprechend den Signalen von der Beschleunigereinrichtung (20), der Temperaturerfassungseinrichtung (76) und der Ladedruckerfassungseinrichtung (74);

eine Schaltungseinrichtung (11) , die auf das Kraftstoffversorgungsanforderungssignal reagiert und einen Dosierimpuls für jeden Kraftstoffeinspritzer des Motors erzeugt; und

eine Versorgungseinrichtung (61 bis 66) zur Versorgung der entsprechenden Einspritzer des Motors mit Kraftstoff entsprechend den Dosierimpulsen;

wobei die Schaltungseinrichtung (11) so ausgeführt ist, daß sie den Dosierimpuls zwischen einander benachbarten Arbeitshüben kontinuierlich wieder berechnet und die Dauer eines Dosierimpulses vor dem Ende derselben in Übereinstimmung mit dem jüngsten Kraftstoffversorgungsanforderungssignal ändert.

6. Kraftstoffeinspritzungssteuervorrichtung (10) nach An- spruch 5, bei der die Schaltungseinrichtung ein Mikrocomputer mit einer Analog/Digital-Wandlereinrichtung zur Eingabe analoger Signale, einem digitalen I/O, ROM und einem RAM ist

7. Kraftstoffeinspritzungssteuervorrichtung nach Anspruch 6, bei der der Mikrocomputer im ROM einen Treibstoffplan aufweist, um die geeignete Dauer jedes der Dosierimpulse entsprechend dem Beschleunigersignal, dem Temperatursignal und dem Drucksignal zu bestimmen.

8. Kraftstoffeinspritzungssteuervorrichtung (10) nach Anspruch 7, wobei der Mikrocomputer derart ausgeführt ist, daß er ein Zeitintervall entsprechend den Dosierimpulsen in Übereinstimmung mit dem Temperatursignal, dem Drucksignal und dem Beschleunigersignal errechnet, und wobei der Mikrocomputer das Zeitintervall vor dem Ende jedes der Dosierimpulse wiederholt berechnet, so daß beim Einsatz die Dauer jedes der Dosierimpulse entsprechend Änderungen des Temperatursignals, des Drucksignals und des Beschleunigersignals verändert wird.

9. Kraftstoffeinspritzungssteuervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, die des weiteren eine Stellungseinrichtung (82) zur Erfassung der Motorstellung und zur Erzeugung eines Positionssignals entsprechend der Drehposition einer Motornockenwelle aufweist;

wobei die Steuereinrichtung des weiteren ausgerüstet ist, um die Dauer des Kraftstoffversorgungsanforderungs- signals als Reaktion auf das Stellungssignal zu berechnen.

10. Kraftstoffeinspritzungsteuervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, die des weiteren eine Geschwindigkeitseinrichtung (34) zur Erfassung der Motordrehzahl und zur Erzeugung eines Drehzahlsignals in Übereinstimmung hiermit aufweist, und wobei die Steuereinrichtung zusätzlich ausgerüstet ist, um die Dauer des Kraftstoffversorgungsanforderungssignals als Reaktion auf die Geschwindigkeitseinrichtung zu berechnen.