DE19645389C1 - Verfahren zur Regelung der Vollasteinspritzmenge einer Dieselbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Vollasteinspritzmenge einer Dieselbrennkraftmaschine
In der DE-OS 26 50 247 ist ein Verfahren zur Begren­ zung der höchst zulässigen Kraftstoffördermenge der mit einem mechanischen Drehzahlregler ausgestatteten Kraftstoffpumpe eines Dieselmotors beschrieben. Dabei soll zur optimalen Ausnutzung der Motorleistung eine der jeweiligen Drehzahl zugeordnete begrenzte Voll­ lastfördermenge aus einem Vollastfördermengenkennfeld abgeleitet werden. Als zweite Betriebsgröße neben der Drehzahl dient dabei die dem Motor zugeführte Luftmas­ se. Für aufgeladene Dieselmotoren wird als zweite Be­ triebsgröße der Ladeluftdruck verwendet.

Durch das dort beschriebene Verfahren soll der Motor auch im instationären Betrieb, welcher bei Brennkraft­ maschinen den Übergang von einem niedrigen Lastzustand in einen höheren Lastzustand darstellt, bis an die Leistungsgrenze ausgenutzt und somit die günstigsten Beschleunigungswerte erzielt werden können.

Auf diesen instationären Betrieb folgt anschließend ein gleichbleibender, stationärer Betrieb.

Die bei diesem Verfahren getroffenen Maßnahmen sind jedoch sehr kompliziert und können darüber hinaus ihre Aufgabe der optimalen Ausnutzung des Dieselmotors im instationären Betrieb nicht vollständig erfüllen.

Aus der US-PS 4,655,186 ist ein Verfahren zur Steue­ rung der Einspritzmenge für eine Otto-Brennkraft­ maschine bekannt. Das dort beschriebene Verfahren dient dazu, bei hoher Belastung kein zu mageres Ge­ misch zu erhalten. Eine Abmagerung des Gemisches ist bei Otto-Motoren eine physikalische Folge des insta­ tionären Zustandes, der beim Beschleunigen aus niedri­ ger Belastung vorliegt. Eine Gemischabmagerung führt dabei zu einem Ansteigen der Abgastemperaturen, was unter Umständen zu einem Schaden am Abgaskatalysator führen kann.

Als Gegenmaßnahme zu der Gemischabmagerung wird gemäß dem dort beschriebenen Verfahren eine größere Benzin­ menge und damit ein überfettetes Gemisch eingespritzt. Das Verfahren ist nur bei einem Otto-Motor anwendbar, da bei einem Dieselmotor andere Voraussetzungen bezüg­ lich des thermodynamischen Gleichgewichts der Brenn­ kraftmaschine herrschen. Darüber hinaus kann es nur in sehr engen Grenzen angewendet werden, da bei einer zu starken Überfettung des Gemisches die Zündfähigkeit nicht mehr gegeben ist. Eine Leistungs- bzw. Drehmo­ menterhöhung, welche zu einem besseren Beschleuni­ gungsvermögen führt, ist mit dem dort beschriebenen Verfahren nur in sehr geringem Maße erreichbar.

Weiterhin beschreibt die DE 37 00 401 C2 eine Gemisch­ regelvorrichtung zur Rückkopplungs-Regelung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses einer Brennkraftmaschi­ ne, welche normalerweise mit einem mageren Gemisch betrieben wird. Dabei ist zum Erreichen eines ge­ wünschten Ansprechverhaltens bei niedriger Emission von No_x auch bei Übergangszuständen der Brennkraftma­ schine eine derartige Steuerung vorgesehen, daß die Änderung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses vorüberge­ hend über einen durch die Änderung eines Sollwertes bedingten Betrag hinausgeht. In einer ersten instatio­ nären Phase wird dazu der Sollwert unter den Sollwert im stationären Zustand herabgesetzt, in einer zeitlich begrenzten Phase auf diesem Wert gehalten und am Ende dieser Phase auf den stöchiometrischen Wert erhöht. In einer dritten Phase wird der Sollwert auf dem stöchio­ metrischen Wert gehalten.

Mit der dort beschriebenen Vorrichtung kann eine Drehmoment- bzw. Leistungserhöhung jedoch nicht er­ reicht werden. Außerdem werden dazu komplizierte me­ chanische Einrichtungen benötigt, die keine exakte Steuerung zulassen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, welches mit einfachen Mitteln ohne notwendige Zusatzeinrichtungen zur Verbesserung der Fahrdynamik einer Dieselbrennkraftmaschine bei­ trägt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in An­ spruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch die Zugabe einer Übermenge im instationären Be­ trieb, welche der Dieselbrennkraftmaschine am Ende der ersten und in der zweiten Phase des erfindungsgemäßen Verfahrens zugeführt wird, wird die Gasannahme sowie das Drehmoment und damit auch die Fahrdynamik erheb­ lich verbessert. Dies äußert sich insbesondere in kür­ zeren Beschleunigungszeiten auch aus niedrigen Dreh­ zahlen.

Vorteilhaft ist weiterhin, daß zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens keine zusätzlichen Ein­ richtungen benötigt werden und es somit in einfacher Weise durchgeführt werden kann.

Bei Dieselmotoren ist die Brennraumtemperatur vom Lastzustand des Motors abhängig. Deshalb sind bei niedriger Belastung, wie z. B. im Leerlauf, die Brenn­ raumwände relativ kalt. Die zeitlich begrenzte Über­ menge ist nur aufgrund der kalten Brennraumwände der Dieselbrennkraftmaschine, die bei geringer Last vor­ liegen, möglich. Bei warmen bzw. heißen Brennraumwän­ den, wie sie im stark belasteten Zustand des Motors vorliegen, würde die Übermenge zu einem Überschreiten der kritischen Temperatur der Brennraumwände führen. Deshalb wird das erfindungsgemäße Verfahren lediglich bei einer Beschleunigung aus einem unbelasteten oder wenig belasteten Zustand bzw. in einem instationären Betrieb angewandt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig be­ schriebenen Ausführungsbeispiel.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Diagramm des Verlaufs der Vollastein­ spritzmenge über der Zeit gemäß aus dem Stand der Technik bekannten Dieselmotoren; und

Fig. 2 ein Diagramm des Verlaufs der Vollastein­ spritzmenge über der Zeit nach dem erfindungs­ gemäßen Verfahren.

Fig. 1 zeigt ein Diagramm, bei welchem die Abszisse von der Zeit t gebildet wird und die einer Diesel­ brennkraftmaschine zugeführte Vollasteinspritzmenge die Ordinate darstellt. Der dort gezeigte Verlauf der Vollasteinspritzmenge stellt den Stand der Technik bei Dieselmotoren bzw. aufgeladenen Dieselmotoren dar. Demnach ist das Verfahren in zwei Phasen eingeteilt, wobei in einer ersten, zeitlich begrenzten Phase die Vollasteinspritzmenge durch eine ladedruckabhängige Mengenbegrenzung bzw. ein Rauchkennfeld begrenzt wird. Dieses Rauchkennfeld wird in Abhängigkeit der Motor­ drehzahl und der aus dem Ladedruck und der Ladetempe­ ratur berechneten Luftmasse je Arbeitsspiel berechnet. Die Vollasteinspritzmenge steigt dabei bis zu einer Vollasteinspritzmenge im stationären Zustand, bei wel­ cher der Motor im Dauerbetrieb gerade die Grenze der mechanischen Belastung erreicht.

Nach Erreichen der Vollasteinspritzmenge geht das Ver­ fahren in die Phase 2 über, in welcher die stationäre Vollasteinspritzmenge konstant gehalten wird.

Gemäß Fig. 2 ist analog zu Fig. 1 die Vollastein­ spritzmenge über der Zeit aufgetragen. Der zeitliche Verlauf ist dabei in drei Phasen eingeteilt, wobei in der ersten, instationären Phase die maximale Volla­ steinspritzmenge über die Vollasteinspritzmenge im stationären Zustand erhöht wird. In Phase 2 wird der Dieselbrennkraftmaschine zeitlich begrenzt eine Über­ menge zugeführt. Am Ende dieser Phase wird die Über­ menge auf die bereits in Fig. 1 beschriebene Volla­ steinspritzmenge im stationären Zustand reduziert.

Die Erhöhung der Vollasteinspritzmenge auf eine Über­ menge wird durch ein Regelgerät geregelt, welches das Vorliegen eines instationären Zustands durch Erreichen bzw. Überschreiten verschiedener interner Rechengrö­ ßen, wie z. B. Drehzahlgradienten oder Lastgradienten erkennt.

Phase 3 stellt die in Fig. 1 beschriebene Phase 2 mit der konstanten Vollasteinspritzmenge im stationären Zustand dar.

Durch die Maßnahme der Erhöhung der Vollasteinspritz­ menge im instationären Zustand wird das Drehmoment der Dieselbrennkraftmaschine erhöht, was sich in verkürz­ ten Beschleunigungszeiten, insbesondere bei der Be­ schleunigung aus niedrig belasteten Zuständen, nieder­ schlägt.

Claims (2)

1. Verfahren zur Regelung der Vollasteinspritzmenge einer Dieselbrennkraftmaschine mit einer festge­ legten Vollasteinspritzmenge im stationären Zu­ stand, welches bei einer Beschleunigung aus einem unbelasteten bzw. wenig belasteten Zustand ange­ wandt wird, mit folgenden Phasen:

• 1.1 eine erste, instationäre Phase, in der die Vollasteinspritzmenge über die Vollastein­ spritzmenge im stationären Zustand auf eine Übermenge erhöht wird.
• 1.2 eine zweite, zeitlich begrenzte Phase, in welcher die Vollasteinspritzmenge auf dem Niveau der Übermenge gehalten und am Ende dieser Phase auf die Vollasteinspritzmenge im stationären Zustand reduziert wird.
• 1.3 eine dritte Phase, in der in bekannter Weise der Dieselbrennkraftmaschine die Vollastein­ spritzmenge im stationären Zustand zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasen von einem Regelgerät mit Hilfe von internen Rechengrößen der Dieselbrennkraftmaschi­ ne geregelt werden.