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Dokumentenidentifikation DE19527776A1 01.02.1996
Titel Verfahren zum Steuern eines hydraulisch betätigten Treibstoffeinspritzsystems
Anmelder Caterpillar Inc., Peoria, Ill., US
Erfinder Barnes, Travis E., Peoria, Ill., US
Vertreter Wagner, K., Dipl.-Ing.; Geyer, U., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 80538 München
DE-Anmeldedatum 28.07.1995
DE-Aktenzeichen 19527776
Offenlegungstag 01.02.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 01.02.1996
IPC-Hauptklasse F02D 1/00
IPC-Nebenklasse F02M 69/30   F02D 41/06   F02M 47/00   
Zusammenfassung Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren offenbart, das den Betätigungströmungsmitteldruck, der an eine hydraulisch betätigte Einspritzvorrichtung geliefert wird und die Zeitdauer, über die die hydraulisch betätigte Einspritzvorrichtung Treibstoff einspritzt, steuert bzw. regelt. Der Soll-Betätigungströmungsmitteldruck und -einspritzdauer werden über einen Bereich von Werten überstrichen, um eine optimale Kombination von Werten zu erreichen, um einen Motor zu starten.

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf hydraulisch betätigte Treibstoffeinspritzsysteme und insbesondere auf elektronische Steuersysteme zum unabhängigen Steuern bzw. Regeln der Treibstoffeinspritzrate und -dauer, um einen Motor zu starten bzw. anzulassen.

Stand der Technik

Ein Dieselmotor erreicht Verbrennung durch Einspritzen von Treibstoff, der in die heiße Luft eines Motorzylinders verdampft. Jedoch während kalten Startbedingungen verliert die Luft viel von ihrer Wärme an die Zylinderwände, was das Starten des Motors schwierig macht. Zum Beispiel, falls zuviel Treibstoff in den Zylinder eingespritzt wird, verringert die Wärme, die erforderlich ist, um den kalten Treibstoff zu verdampfen, die Lufttemperatur um den Einspritzpunkt und kann die Verbrennung verhindern oder löschen. Somit ist es erforderlich bzw. wünschenswert, Treibstoff langsam einzuspritzen, um den Treibstoff überall in der Verbrennungskammer zu verteilen, um gleichmäßig die resultierenden Wärmeverluste zu verteilen, um die Verbrennung zu veranlassen.

Die Einspritzrate von hydraulisch betätigten Treibstoffeinspritzsystemen, ähnlich denjenigen, die in den US- Patenten Nr. 5 191 867 und 5 181 494 beschrieben sind, wird gesteuert bzw. geregelt durch den Betätigungsströmungsmitteldruck und -viskosität. Jedoch verändert sich die Strömungsmittelviskosität ansprechend auf die Strömungsmitteltemperatur und Strömungsmittelart bzw. -qualität bzw. -klasse.

Obwohl es möglich ist, den Betätigungsströmungsmitteldruck zu steuern bzw. zu regeln und zwar als eine Funktion der Strömungsmitteltemperatur für eine einzelne Strömungsmittelart bzw. -klasse, wird es zunehmend schwierig, den Betätigungsströmungsmitteldruck zu steuern bzw. zu regeln, um einen Motor zu starten, bei dem die Strömungsmittelklasse unbekannt ist.

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eines oder mehrere der oben genannten Probleme zu überwinden.

Offenbarung der Erfindung

In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren offenbart, das den Betätigungsströmungsmitteldruck, der an eine hydraulisch betätigte Einspritzvorrichtung geliefert wird, und die Zeitdauer, über die die hydraulisch betätigte Einspritzvorrichtung Treibstoff einspritzt, steuert bzw. regelt. Der erforderliche bzw. Sol l-Betätigungsströmungsmitteldruck und -einspritzdauer wird über einen Bereich von Werten abgetastet bzw. überstrichen oder gesweept, um eine optimale Kombination von Werten zu erreichen, um einen Motor zu starten.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine allgemeine schematische Ansicht eines hydraulisch betätigten, elektronisch gesteuerten Einspritzvorrichtungstreibstoffsystems für einen Motor mit einer Vielzahl von Einspritzvorrichtungen;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer hydraulisch betätigten elektronisch gesteuerten Einspritzvorrichtung für das Treibstoffsystem der Fig. 1;

Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Betätigungsströmungsmitteldrucksteuerstrategie für das Treibstoffsystem der Fig. 1, während der Motor ankurbelt aber noch nicht feuert;

Fig. 4 ein Blockdiagramm einer Zeitdauersteuerstrategie, über die Treibstoff für das Treibstoffsystem der Fig. 1 eingespritzt wird, während der Motor ankurbelt, aber noch nicht feuert; und

Fig. 5A-5C sind Karten bzw. Graphen, die in der Steuerstrategie der Fig. 3, 4 verwendet werden.

Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Steuersystem zur Verwendung in Verbindung mit einem hydraulisch betätigten, elektronisch gesteuerten Einheitseinspritzvorrichtungstreibstoffsystem. Hydraulisch betätigte, elektronisch gesteuerte Einheitseinspritzvorrichtungstreibstoffsysteme sind in der Technik bekannt. Ein Beispiel eines derartigen Systems ist in US-Patent Nr. 5 191 867, ausgegeben an Glassey am 9. März 1993 gezeigt, dessen Offenbarung hierin durch die Bezugnahme mitaufgenommen ist.

Überall in der Beschreibung und den Figuren bezeichnen ähnliche Bezugszeichen ähnliche Komponenten oder Teile. Zuerst ist unter Bezugnahme auf Fig. 1 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des elektronischen Steuersystems 10 für ein hydraulisch betätigtes, elektronisch gesteuertes Einheitseinspritzvorrichtungstreibstoffsystem gezeigt, auf das im Folgenden als das HEUI (hydraulically actuated electronically controlled unit injector fuel system = hydraulisch betätigtes, elektronisch gesteuertes Einheitseinspritzvorrichtungtreibstoffsystem) -Treibstoffsystem Bezug genommen wird. Das Steuersystem umfaßt ein elektronisches Steuermodul 15, das im folgenden als das ECM (electronic control modul = elektronisches Steuermodul) bezeichnet wird. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das ECM ein Motorola Microcontroller, Modell Nr. 68 HC11. Jedoch können viele geeignete Kontroller bzw. Steuervorrichtungen verwendet werden in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung, wie einem Fachmann bekannt wäre.

Das elektronische Steuersystem 10 umfaßt hydraulisch betätigte, elektronisch gesteuerte Einheitseinspritzvorrichtungen 25a-f, die individuell bzw. einzeln mit Ausgängen des ECM durch entsprechende elektrische Verbindungsvorrichtungen 30a-f verbunden sind. In Fig. 1 sind sechs derartige Einheitseinspritzvorrichtungen 25a-f gezeigt, die die Verwendung des elektronischen Steuersystems 10 mit einem Sechs-Zylindermotor 55 darstellen. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht beschränkt auf die Verwendung in Verbindung mit einem Sechs-Zylindermotor. Im Gegenteil kann sie leicht modifiziert werden zur Verwendung mit einem Motor, der irgendeine Anzahl von Zylindern und Einheitseinspritzvorrichtungen 25 besitzt. Jede der Einheitseinspritzvorrichtungen 25a-f ist assoziiert mit einem Motorzylinder, wie in der Technik bekannt ist. Somit, um das bevorzugte Ausführungsbeispiel für einen Betrieb mit einem Achtzylindermotor zu modifizieren, würde zwei zusätzliche Einheitseinspritzvorrichtungen 25 für eine Summe von acht derartiger Einspritzvorrichtungen 25 erforderlich machen.

Betätigungsströmungsmittel ist erforderlich, um einen ausreichenden Druck vorzusehen, um die Einheitseinspritzvorrichtungen 25 zu öffnen und Treibstoff in einen Motorzylinder einzuspritzen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Betätigungsströmungsmittel Motoröl auf und die Ölversorgung ist die Motorölpfanne 35. Niedrigdrucköl wird von der Ölpfanne durch eine Niedrigdruckpumpe 40 durch einen Filter 45 gepumpt, der Verunreinigungen von dem Motoröl filtert. Der Filter 45 ist mit einer Hochdruckversorgungspumpe 50 mit fester Verdrängung verbunden, die mechanisch verbunden ist mit und angetrieben wird durch den Motor 55. Hochdruckbetätigungsströmungsmittel (in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel Motoröl) tritt in ein Einspritzvorrichtungsbetätigungsdrucksteuerventil 76 ein, das im folgenden als das IAPCV (injector actuation pressure control valve = Einspritzvorrichtungsbetätigungsdrucksteuerventil) bezeichnet wird. Andere Einrichtungen, die in der Technik bekannt sind, können schnell und leicht die Pumpe 50 mit fester Verdrängung und das IAPCV ersetzen. Zum Beispiel umfaßt eine derartige Einrichtung eine Hochverdrängungspumpe mit variablem Druck.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gestattet das IAPCV und die Pumpe 50 mit fester Verdrängung, daß das ECM einen erforderlichen Druck bzw. Soll-Druck von Betätigungsströmungsmittel aufrecht erhält. Ein Rückschlagventil 85 ist ebenfalls vorgesehen.

Das ECM enthält Software-Entscheidungslogik und -Information, die optimale Treibstoffsystembetriebsparameter definieren und Schlüsselkomponenten steuere bzw. regeln. Vielfache Sensorsignale, die die verschiedenen Motorparameter anzeigen, werden an das ECM geliefert, um den laufenden Betriebszustand des Motors zu identifizieren. Das ECM verwendet diese Eingangssignale, um den Betrieb des Treibstoffsystems hinsichtlich der Treibstoffeinspritzquantität, dem Einspritztiming bzw. -Zeitsteuerung, und dem Betätigungsströmungsmitteldruck zu steuern. Zum Beispiel erzeugt das ECM die Wellenformen, die erforderlich sind, um das IAPCV und einen Elektromagneten bzw. Solenoid jeder Einspritzvorrichtung 25 anzutreiben.

Die elektronische Steuerung verwendet einige Sensoren, von denen einige gezeigt sind. Ein Motordrehzahlsensor bzw. Motorgeschwindigkeitssensor 90 liest die Signatur eines Timingrads bzw. Zeitsteuerungsrads, das an die Motorkurbelwelle angelegt wird, um die Drehposition und -geschwindigkeit dem ECM anzuzeigen. Ein Betätigungsströmungsmitteldrucksensor 95 liefert ein Signal an das ECM, um den Betätigungsströmungsmitteldruck anzuzeigen. Außerdem liefert ein Motorkühlmitteltemperatursensor 97 ein Signal an das ECM, um die Motortemperatur anzuzeigen.

Der Einspritzvorrichtungsbetrieb wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 2 beschrieben. Die Einspritzvorrichtung 25 besteht aus drei Hauptbestandteilen bzw. -komponenten, einem Steuerventil 205, einem Verstärker (Kolben) 210 und einer Düse 215. Der Zweck des Steuerventils ist es, den Einspritzprozeß zu initiieren und zu beenden. Das Steuerventil 205 umfaßt ein Sitzventil 220, einen Anker 225 und einen Elektromagneten bzw. Solenoid 230. Hochdruckbetätigungströmungsmittel wird an den unteren Sitz des Sitzventils über einen Durchlaß 217 geliefert. Um die Einspritzung zu beginnen, wird der Elektromagnet erregt, wodurch das Sitzventil von dem unteren Sitz in einen oberen Sitz bewegt wird. Diese Aktion läßt Hochdruckströmungsmittel in einen Federhohlraum 250 zu und zu dem Verstärker 210 über einen Durchlaß 255. Die Einspritzung fährt fort bis der Elektromagnet enderregt wird und sich das Sitzventil von dem oberen zu dem unteren Sitz bewegt. Strömungsmittel- und Treibstoffdruck nehmen ab, wenn ausgegebenes bzw. verbrauchtes Strömungsmittel von der Einspritzvorrichtung durch den offenen, oberen Sitz zu dem Ventilabdeckungsgebiet herausgespritzt wird.

Der Verstärker 210 umfaßt einen hydraulischen Verstärkerkolben 235, einen Plunger bzw. Kolben 240 und eine Rückkehrfeder 245. Die Verstärkung des Treibstoffdrucks auf die Soll-Einspritzdruckniveaus bzw. -pegel wird erreicht durch das Verhältnis der Gebiete bzw. Flächen zwischen dem Verstärker- bzw. Intensivierkolben 235 und dem Plunger 240. Die Einspritzung beginnt, wenn Hochdruckbetätigungsströmungsmittel an die Oberseite des Verstärkerkolbens geliefert wird. Wenn sich der Kolben und der Plunger nach unten bewegen, steigt der Druck des Treibstoffs unterhalb des Plungers an. Der Kolben fährt fort, sich nach unten zu bewegen, bis der Elektromagnet enderregt wird, wodurch das Sitzventil 220 veranlaßt wird, zu dem unteren Sitz zurückzukehren, wodurch die Strömungsmittelströmung blockiert bzw. gesperrt wird. Die Plungerrückkehrfeder 245 führt den Kolben und den Plunger in ihre anfänglichen Positionen bzw. Stellungen zurück. Wenn der Plunger zurückkehrt, zieht er Nachfülltreibstoff in die Plungerkammer über ein Kugelrückschlagventil.

Treibstoff wird zu der Düse 215 durch interne Durchlässe geliefert. Wenn der Treibstoffdruck ansteigt, hebt sich eine Nadel von einem unteren Sitz, was der Einspritzung gestattet, stattzufinden. Wenn der Druck bei dem Ende der Einspritzung abnimmt, führt eine Feder 265 die Nadel zu ihrem unteren Sitz zurück.

Wegen der physikalischen Charakteristiken der Treibstoffeinspritzvorrichtung und der Betätigungsströmungsmittelströmungsdynamiken, und zwar bei hohen Betätigungsströmungsmittelviskositäten und niedrigen Betätigungströmungsmitteldrücken, können vielfache Treibstoffeinspritzungen während der Einspritzperiode auftreten.

Genauer, wenn die Einspritzvorrichtung 25 Treibstoff freigibt, bewegt sich der Verstärkerplunger 240 nach unten, was Betätigungsströmungsmittel veranlaßt, in den Steuerventilhohlraum 250 zu strömen. Jedoch bei hohen Betätigungsströmungsmittelviskositäten entwickeln sich Betätigungsströmungsmittelströmungsverluste, die den Betätigungsströmungsmitteldruck in dem Steuerventilhohlraum 250 verringern. Falls der Druck in dem Steuerventilhohlraum 250 unterhalb eines vorbestimmten Werts fällt, wird der entsprechende Abfall im Treibstoffeinspritzdruck verursachen, daß sich die Nadel 260 schließt.

Jedoch, wenn sich Druck in dem Steuerventilhohlraum aufbaut, wird der Treibstoffeinspritzdruck ansteigen, was die Nadel veranlaßt, sich zu öffnen und erneut Treibstoff freigibt. Dieses wiederholte Öffnen und Schließen der Nadel kann sich fortsetzen während der gesamten Einspritzperiode, was Treibstoff veranlaßt, in einer Serie von sehr kurzen Ausbrüchen bzw. bursts eingespritzt zu werden. Folglich kann eine vielfache Einspritzung viele günstige Effekte vorsehen, und zwar: niedrigere Emissionen, verringerter Lärm, verringerter Rauch, verbessertes Kalt-Starten, Weißrauchreinigen und Betrieb bei hoher (geographischer) Höhe.

Die vorliegende Erfindung sieht vor, daß Treibstoff über eine längere Zeitperiode eingespritzt wird, als traditionelle Einzelpulseinspritzvorrichtungen. Dies hat ein schnelleres Motorstarten zur Folge, weil Treibstoff langsam eingespritzt wird, um den Treibstoff überall in der Verbrennungskammer zu verteilen, um Wärmeverluste bei dem Einspritzpunkt zu verhindern, um die Verbrennung zu unterstützen. Außerdem, wo vielfache Einspritzungen erzeugt werden, sieht der erste der vielfachen Treibstoffpulse eine anfängliche Flamme vor, die Wärme liefert, um die darauffolgenden Treibstoffpulse zu zünden, um schnell die Verbrennung zu veranlassen.

Typischerweise umfaßt das Motorstarten bzw. -anlassen drei Motordrehzahlbereiche. Zum Beispiel, sagt man, daß von 0-200 UPM der Motor ankurbelt bzw. angelassen wird (Kurbeldrehzahlbereich bzw. Anlaßdrehzahlbereich). Feuert einmal der Motor, dann beschleunigt sich die Motordrehzahl von Motorankurbeldrehzahlen auf Motorlaufdrehzahlen (Beschleunigungsdrehzahlbereich) Erreicht einmal die Motordrehzahl eine vorbestimmte Motor UPM, z. B. 900 UPM, dann sagt man, daß der Motor läuft (Laufdrehzahlbereich) Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Steuern der Treibstoffeinspritzung, um einen Motor zu starten - insbesondere, wo die Motortemperatur unterhalb einer vorbestimmten Temperatur, z. B. 18°C ist.

Bei Motorstartbedingungen, während der Motor ankurbelt, aber noch nicht feuert, verwendet die vorliegende Erfindung eine Abtast- bzw. Überstreich- oder Sweepstrategie, um einen Sollbetätigungsströmungsmitteldruck zu bestimmen und eine maximale Dauer, in der Treibstoff eingespritzt werden soll. Eine Abtast- bzw. Überstreich- bzw. Sweepvariable ist in Fig. 5A gezeigt, während ein Sollbetätigungsströmungsmitteldruckgraph und ein Maximaldauergraph in den Fig. 5B bzw. 5C gezeigt sind. Man beachte, daß die Graphen bzw. Darstellungen in den Fig. 5B, 5C nur aus beispielhaften Zwecken gezeigt sind.

Der Betrieb der Überstreichvariable ist wie folgt. Zuerst ist der Startpunkt bzw. Anfangspunkt des Überstreichens bzw. Abtastens oder Sweeps ein vorbestimmter anfänglicher Wert, von dem die Überstreichvariable kontinuierlich über einen Bereich von minimalen und maximalen Werten überstrichen bzw. abgetastet wird - bis der Motor feuert. Die vergangene Zeit für die Überstreichvariable von dem minimalen Wert zu dem maximalen Wert und zurück zu dem minimalen Wert zu überstreichen, kann beispielsweise ungefähr 10 Sekunden sein.

Der vorbestimmte, anfängliche Wert der Überstreichvariable kann modifiziert werden, und zwar ansprechend auf die laufenden Betriebsbedingungen. Zum Beispiel, falls der anfängliche Stromwert um einen vorbestimmten Betrag variiert, und zwar von dem überstreichvariablen Wert, der zu der Zeit bestimmt wurde, zu der der Motor feuerte, dann wird der anfängliche Wert auf den überstreichvariablen Wert beim Feuern eingestellt, und zwar minus einem vorbestimmten Betrag. Folglich, wenn die anfängliche Überstreichrichtung nach oben ist, wird der anfängliche Wert etwas unterhalb des optimalen überstreichvariablen Werts anfangen.

Man beachte, daß die Softwaresteuerung bestimmt, daß der Motor gefeuert hat, durch Vergleichen der laufenden Motordrehzahl mit der direkt abgefühlten bzw. erfaßten Motordrehzahl, bevor die Überstreichstrategie gestartet wurde. Zum Beispiel, wenn einmal die laufende Motordrehzahl einen vorbestimmten Wert, z. B. 100 UPM oberhalb der Motordrehzahl, und zwar abgefühlt bevor die Überstreichstrategie gestartet wurde, erreicht, dann sagt man, daß der Motor gefeuert hat.

Die Softwareentscheidungslogik zum Bestimmen der Größe des Betätigungsströmungsmitteldrucks, der an die Einspritzvorrichtung 25 geliefert wird, während der Motor ankurbelt, aber noch nicht feuert, ist bezüglich Fig. 3 gezeigt.

Vorzugsweise erzeugt ein Sweep- bzw. Überstreichgenerator 305 ein veränderliches Sweep- bzw. Überstreichsignal Sv Das Überstreichvariablesignal Sv, zusammen mit einem tatsächlichen Motorkühlmitteltemperatursignal bzw. Ist- Motorkühlmitteltemperatursignal Tc wird in den Block 310 eingegeben. Man beachte, daß die Motorkühlmitteltemperatur die tatsächliche Betätigungsströmungsmitteltemperatur darstellt. Auf der Grundlage der Größe der Überstreichvariable und der Kühlmitteltemperatur, wird ein erforderliches bzw. Soll-Betätigungsströmungsmitteldrucksignal Pd als eine Ausgangsgröße ausgewählt. Der Block 310 kann z. B. eine Abbildung bzw. einen Graphen, wie in Fig. 5B gezeigt, umfassen.

Das Soll-Betätigungsströmungsmitteldrucksignal Pd wird dann verglichen, und zwar durch den Block 315 mit einem Ist-Betätigungsströmungsmitteldrucksignal Pf, um ein Betätigungsströmungsmitteldruckfehlersignal Pe zu erzeugen. Das Betätigungsströmungsmitteldruckfehlersignal Pe wird in einen PI-Regel- bzw. -steuerblock 320 eingegeben, dessen Ausgangsgröße ein elektrischer Soll-Strom (I) angelegt an das IAPCV ist. Durch Verändern des elektrischen Stromes (I) an das IAPCV kann der Betätigungsströmungsmitteldruck Pf erhöht werden oder verringert werden. Die PI-Regelung 320 berechnet den elektrischen Strom (I) an das IAPCV, der erforderlich wäre, um den Betätigungsströmungsmitteldruck Pf anzuheben oder abzusenken, um ein Null-Betätigungsströmungsmitteldruckfehlersignal Pe zur Folge zur haben. Man beachte, daß die Schleifenzeit für die Regelung z. B. ungefähr 15 Millisekunden betragen kann. Der resultierende Betätigungsströmungsmitteldruck wird verwendet, um hydraulisch die Einspritzvorrichtung 25 zu betätigen. Vorzugsweise ist das rohe Betätigungsströmungsmitteldrucksignal Pr in dem Hochdruckteil der Betätigungsströmungsmitteldruckschaltung 325 konditioniert und konvertiert durch herkömmliche Mittel 320, um Rauschen zu eliminieren und das Signal in eine brauchbare Form umzuwandeln bzw. zu konvertieren. Obwohl eine PI- Regelung diskutiert wird, wird einem Fachmann offensichtlich sein, daß andere gesteuerte bzw. geregelte Strategien verwendet werden können.

Die Softwareentscheidungslogik zum Bestimmen der Zeitdauer oder des Zeitfensters, über das Treibstoff in jede Einspritzvorrichtung 25 eingespritzt wird, und zwar während der Motor ankurbelt, aber noch nicht läuft, ist bezüglich Fig. 4 gezeigt. Vorzugsweise wird das Überstreichvariablensignal Sv zusammen mit einem Ist-Motorkühlmitteltemperatursignal Tc in einen Block 405 eingegeben. Der Block 405 kann zum Beispiel eine Abbildung bzw. einen Graphen, wie in Fig. 5C gezeigt ist, umfassen. Auf der Grundlage der Größe der Überstreichvariable und der Kühlmitteltemperatur wird ein Maximaldauersignal md als eine Ausgangsgröße ausgewählt. Das Maximaldauersignal md stellt die Periode dar, und zwar in Winkelgraden der Kurbelwellendrehung, über die Treibstoff eingespritzt werden soll.

Das Maximaldauersignal md zusammen mit einem Ist-Motordrehzahlsignal wird in einen Block 410 eingegeben, der das Maximaldauersignal md in ein Zeitdauersignal td konvertiert bzw. wandelt, und zwar ausgedrückt in zeitlichen Einheiten, z. B. Millisekunden. Das Zeitdauersignal td wird verwendet, um zu bestimmen, wie lange der Strom (I) an den Elektromagneten einer jeweiligen Einspritzvorrichtung 25 "an" verbleiben soll, um die korrekte Menge an Treibstoff einzuspritzen.

Somit, während die vorliegende Erfindung insbesondere gezeigt und beschrieben wurde unter Bezugnahme auf das obige bevorzugte Ausführungsbeispiel, wird von einem Fachmann verstanden werden, daß verschiedene zusätzliche Ausführungsbeispiele in Betracht gezogen werden können, ohne von dem Geist und dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Die vorliegende Erfindung steuert bzw. regelt elektronisch die Treibstoffeinspritzrate bzw. -geschwindigkeit und die Treibstoffeinspritzdauer. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung geeignet, die Einspritzrate zu verlangsamen und somit die Einspritzmenge, und zwar während des Motorstartens durch Verringern des Betätigungsströmungsmitteldrucks und der Einspritzdauer, um ein schnelleres Starten zu erreichen.

In einem HEUI-Treibstoffsystem ist die Einspritzrate ansprechend auf den Betätigungströmungsmitteldruck und -Viskosität. Jedoch, weil die Strömungsmittelviskosität von der Temperatur und der Klasse des Strömungsmittels abhängt, ist es schwierig, einen erforderlichen bzw. Soll-Betätigungsströmungsmitteldruck zu bestimmen, der eine erforderliche Einspritzrate erzeugen wird. Vorteilhafterweise überwindet die hier beschriebene Sweep- bzw. Überstreichstrategie die Schwierigkeit, die mit der sich verändernden Strömungsmittelviskosität aufgrund einer unbekannten Strömungsmittelklasse bzw. -Qualität assoziiert ist.

Die vorliegende Erfindung überstreicht bzw. tastet ab, und zwar den erforderlichen Betätigungsströmungsmitteldruck über einen vorbestimmten Druckbereich, und zwar auf der Grundlage der Motortemperatur. Zum Beispiel ist der Druck in einem Bereich von einem vorbestimmten, minimalen Druck, der der minimale Druck ist, der eine Düsennadel anzuheben verursacht, auf einen vorbestimmten maximalen Druck, der der maximale Druck ist, der vielfache Einspritzungen verursacht. Folglich sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren vor zum Verringern der Treibstoffeinspritzmenge durch Erzeugen von vielfachen Einspritzungen.

Jedoch, weil der Betätigungsströmungsmitteldruck alleine nicht vollständig Strömungsmittel mit niedrigerer Viskosität kompensieren kann, (diejenigen Strömungsmittel, die nicht die Strömungscharakteristiken vorsehen können, die vielfache Einspritzungen zur Folge haben) kann es erforderlich bzw. wünschenswert sein, die Treibstoffeinspritzdauer zu verringern, während der erforderliche Druck bei dem minimalen Druck gehalten wird, um die Treibstoffeinspritzmenge zu verringern. Insbesondere, wenn der Soll- Betätigungsströmungsmitteldruck bei dem vorbestimmten minimalen Druck ist, dann wird die maximale Treibstoffeinspritzdauer überstrichen bzw. gesweept, und zwar über einen vorbestimmten Dauerbereich auf der Grundlage der Motortemperatur, um den maximalen Treibstoffdauerwert zu verringern. Zum Beispiel ist die Maximaldauer in einem Bereich von einer vorbestimmten minimalen Dauer entsprechend einer 12-Grad-Drehung der Kurbelwelle zu einer vorbestimmten, maximalen Dauer entsprechend einer 25- Grad-Drehung der Kurbelwelle.

Somit stellen die in den Fig. 5B und 5C gezeigten Abbildungen bzw. Graphen dar, daß nur die Maximaldauer oder der Solldruck sich verändert für einen vorbestimmten Bereich der Überstreichvariablen.

Somit, während der Solldruck den Solldruckbereich überstreicht, wird die Maximaldauer bei dem vorbestimmten Maximaldauerwert sein. Jedoch, wenn der Solldruck der minimale Druckwert ist, wird die Maximaldauer den vorbestimmten Dauerbereich überstreichen.

Deshalb kann die vorliegende Erfindung eine konsistente Einspritzmenge vorsehen, sogar für Strömungsmittel mit niedrigerer Viskosität, deren Strömungscharakteristiken wenig Betätigungsströmungsmitteldruckverluste zur Folge haben, wodurch einzelne Einspritzungen verursacht werden. Folglich wird der Solldruck auf dem minimalen Druckwert gehalten, während die maximale Einspritzdauer verkürzt wird, um eine konsistente Treibstoffeinspritzmenge vor zusehen.

Vorteilhafterweise verwendet die vorliegende Erfindung eine Überstreichstrategie, um die Kombination aus erforderlichen Betätigungsdruck und Maximaldauer zu bestimmen, wenn der Motor feuert. Somit wird der Überstreichvariablenwert, der einen Soll-Betätigungsdruck und -Maximaldauer zur Folge hatte, um den Motor zu veranlassen zu feuern, verwendet werden als ein vorbestimmter anfänglicher Wert der Überstreichvariable für zukünftiges Motorstarten. Folglich, unter der Annahme, daß sich die Strömungsmittelklasse nicht verändert, sollte das nächste Mal, daß der Motor gestartet werden soll, der Motor sehr schnell feuern, weil die Überstreichvariable eine optimale Kombination von Soll-Betätigungsströmungsmitteldruck und -maximaldauer zur Folge haben sollte. Falls jedoch sich die Strömungsmittelklasse von der zuvor verwendeten verändert, dann wird die Überstreichvariable über den Überstreichbereich überstrichen werden, um einen überstreichvariablen Wert zu bestimmen, der einen Soll-Betätigungsdruck und -maximaldauer zur Folge hat, was den Motor veranlassen wird, zu feuern.

Andere Aspekte, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung können aus einer Studie der Zeichnung, der Offenbarung und der angefügten Patentansprüche erhalten werden.

Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor:

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren offenbart, das den Betätigungströmungsmitteldruck, der an eine hydraulisch betätigte Einspritzvorrichtung geliefert wird und die Zeitdauer, über die die hydraulisch betätigte Einspritzvorrichtung Treibstoff einspritzt, steuert bzw. regelt. Der Soll-Betätigungströmungsmitteldruck und -einspritzdauer werden über einen Bereich von Werten überstrichen, um eine optimale Kombination von Werten zu erreichen, um einen Motor zu starten.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Steuern einer hydraulisch betätigten Einspritzvorrichtung (25), um einen Verbrennungsmotor (55) zu starten bzw. anzulassen, das folgende Schritte aufweist:

    Erfassen bzw. Abfühlen der Temperatur des Motors und Erzeugen eines Motortemperatursignals (Tc), das die Temperatur des Betätigungsströmungsmittels anzeigt, das verwendet wird, um hydraulisch die Einspritzvorrichtung (25) zu betätigen;

    Empfangen des Temperatursignals und Erzeugen eines Soll-Betätigungsströmungsmitteldrucksignals (Pd), dessen Größe zwischen einem Druckbereich oszilliert, der eine Funktion der Temperatur ist; und

    Empfangen des Soll-Betätigungsströmungsmitteldrucksignals (Pd), Bestimmen eines elektrischen Soll- Stroms und Erzeugen eines erforderlichen elektrischen Stromsignals (I), um die Treibstoffeinspritzrate zu steuern bzw. zu regeln.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, das folgende Schritte aufweist:

    Abfühlen eines Ist-Betätigungsströmungsmitteldrucks und Erzeugen eines Ist-Betätigungsströmungsmitteldrucksignals (Pf), das die Größe des abgefühlten Betätigungsströmungsmitteldrucks anzeigt;

    Vergleichen des Soll-Betätigungsströmungsmitteldrucksignals (Pd), mit dem Ist-Betätigungströmungsmitteldrucksignal (Pf) und Erzeugen eines Betätigungströmungsmitteldruckfehlersignals (Pe), und zwar ansprechend auf eine Differenz zwischen den verglichenen Betätigungströmungsmitteldrucksignalen (Pd), (Pf); und Empfangen des Betätigungströmungsmitteldruckfehlersignals (Pe), Bestimmen des elektrischen Soll-Stroms und zwar auf der Grundlage des Betätigungströmungsmitteldruckfehlersignals (Pe) und Erzeugen des elektrischen Soll-Stromsignals (I).
  3. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 2, wobei der Soll-Strömungsmitteldruck bestimmt wird, um die Treibstoffeinspritzvorrichtung (25) zu veranlassen, eine Vielzahl von Einspritzungen während den kompressiven Hüben bei Motorankurbeldrehzahlen zu erzeugen.
  4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 3, das ferner folgende Schritte aufweist:

    Empfangen des Temperatursignals (Tc) und Erzeugen eines Maximaldauersignals (md), dessen Größe zwischen einem Dauerbereich oszilliert, der eine Funktion der Temperatur ist, wobei das Maximaldauersignal die Periode anzeigt, über die Treibstoff eingespritzt werden soll; und

    Empfangen des Maximaldauersignals (md), und Liefern eines Ist-Zeitdauersignals (td) an die Einspritzvorrichtung (25) um elektronisch die Einspritzperiode zu steuern bzw. zu regeln.






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