DE4008670A1

DE4008670A1 - Control circuit for IC engine fuel injection - has time delay corresponding to time delay DF injection pump

Info

Publication number: DE4008670A1
Application number: DE4008670A
Authority: DE
Inventors: Wolf Ing Grad Wessel; Norbert Dipl Ing Mueller; Reinhard Dipl Ing Fenchel; Manfred Dipl Ing Birk
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1990-03-17
Filing date: 1990-03-17
Publication date: 1991-09-19
Also published as: JPH04224253A; FR2659691A1

Abstract

The control system is provided with a programmed value of the injection start as well as an actual value, as measured on the injection system. The programmed value is applied to a first summation point (5) after passing through the time delay circuit (2), with a delay corresponding to the time delay of the injection system (8). The summation point also has added to it the actual injection level, fed back from the injectors. A parallel control circuit (4) provides a programmed signal without the time delay. This is applied to a second summation point (7) along with the corrected signal from the first control circuit (6), which incorporates the time delay. USE/ADVANTAGE - Diesel engine improved dynamic control, improved efficiency.

Description

State of the art

Die Erfindung betrifft ein Regelsystem für die Kraftstoffeinspritzung einer Brennkraftmaschine, insbesondere für den Spritzbeginn eines Dieselmo tors, mit einem Regelkreis, dem an einer Summati onsstelle ein Sollwert und ein Istwert zugeführt wird, wobei an dem Ausgang der Summationsstelle ein erster Regler angeschlossen ist, dem ein zweiter Regler als Vorsteuerregler zur Verbesserung der Dy namik parallel geschaltet ist, und mit einer ein Verzögerungsverhalten aufweisenden Strecke.The invention relates to a control system for the Fuel injection of an internal combustion engine, especially for the start of injection of a diesel engine tors, with a control loop connected to a summati a setpoint and an actual value being, at the output of the summation point the first controller is connected, the second one Controller as pilot control to improve the Dy namik is connected in parallel, and with a Route exhibiting deceleration behavior.

Der Regelung des Spritzbeginns bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen kommt etwa die gleiche Bedeu tung zu, wie die Regelung des Zündzeitpunkts bei OTTO-Motoren. Der Spritzbeginn hat maßgeblichen Einfluß auf Leistung, Laufverhalten und Abgaszusam mensetzung. The regulation of the start of spraying with self-igniting Internal combustion engines come about the same meaning to how to control the ignition timing at OTTO engines. The start of spraying has decisive Influence on performance, running behavior and exhaust gas together setting.

Es ist bekannt, für die Bestimmung des Spritzbe ginns einen Regelkreis einzusetzen. Diesem wird der Sollwert des Spritzbeginns zugeführt und er erhält von der Kraftstoffeinspritzpumpe, die die Strecke des Regelkreises bildet, ein Signal, das dem Spritzbeginn-Istwert entspricht. Insofern ist es möglich, eine Regeldifferenz zu bilden, so daß der Istwert auf den Sollwert geregelt werden kann. Vor zugsweise weist der Regelkreis einen PI-Regler auf, dessen Reglerparameter auf den Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine abgestimmt sind. Die Rückmeldung des Istwerts zur Bildung der Regeldifferenz weist aufgrund des Streckenverhaltens eine Zeitverzöge rung auf, wodurch sich unter Berücksichtigung der Stabilität insgesamt eine ungünstige Dynamik des Regelkreises einstellt. Eine Verbesserung der Dyna mik ergibt sich durch eine Vorsteuerung. Hierzu wird ein zweiter Regler eingesetzt, der parallel zum bereits genannten, ersten Regler geschaltet wird. Parallelschaltung bedeutet in diesem Zusam menhang, daß dem Eingang des zweiten Reglers der Sollwert zugeführt wird und daß sein Ausgang zu ei nem Summationspunkt führt, an den auch der Ausgang des ersten Reglers angeschlossen ist. Um im Großsi gnal-Betrieb keine unzulässigen Überschwinger zu bekommen, wird eine Umschaltung der Reglerparameter vorgenommen. Gegenüber einem Kleinsignal ist es zum Beispiel möglich, den Proportionalanteil auf Null zu reduzieren und den Integralanteil auf die Hälfte zu verkleinern. Die Umschaltung der Reglerparameter wird vorzugsweise mittels eines "Fensters" durchge führt. Innerhalb des "Fensters" liegt der Spritzbe ginn-Sollwert. Nachteilig ist, daß bei extremen To leranzabweichungen der Istwert durch die Vorsteue rung außerhalb des "Fensters" liegen kann. Hinzu tritt, daß beim Großsignal durch den kleinen I-An teil das "Fenster" womöglich zu spät erreicht wird. Hieraus wird deutlich, daß die bekannte Anordnung verbesserungsbedürftig ist.It is known for the determination of the Spritzbe Start using a control loop. This is the Setpoint of the start of injection is supplied and received from the fuel injection pump covering the route of the control loop, a signal that the Spray start actual value corresponds. So it is possible to form a control difference, so that the Actual value can be regulated to the setpoint. Before preferably the control circuit has a PI controller, whose controller parameters on the idle mode Internal combustion engine are tuned. The feedback of the actual value to form the control difference due to the route behavior a time delay tion, which takes into account the Overall stability an unfavorable dynamic of the Control loop sets. An improvement on the Dyna mic results from a pilot control. For this a second controller is used, the parallel switched to the already mentioned first controller becomes. Parallel connection means together menhang that the input of the second controller the Setpoint is supplied and that its output to egg leads to a summation point to which the output also leads of the first controller is connected. To in the Großsi gnal operation no illegal overshoots switchover of the controller parameters performed. Compared to a small signal, it is the Example possible, the proportional component to zero to reduce and the integral part to half to downsize. Switching the controller parameters is preferably carried out by means of a "window" leads. The sprayer is located within the "window" ginn setpoint. The disadvantage is that with extreme To Tolerance deviations of the actual value due to the input tax tion may lie outside the "window". In addition occurs that the large signal by the small I-An part of the "window" may be reached too late. From this it is clear that the known arrangement is in need of improvement.

Aus der DE-OS 31 14 836 ist ein Steuersystem für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei dem ein von einem Fahrpedal stammenden Ausgangssignal bei be stimmten Betriebsbedingungen unmittelbar zur Weiter verarbeitung durchgeschaltet, insbesondere einem Kennfeld zugeleitet wird, wobei bei speziellen Be triebszuständen eine Verzögerung des Ausgangssi gnals erfolgt. Ein spezieller Betriebszustand ist zum Beispiel ein Beschleunigungsvorgang. Durch die Verzögerungsmaßnahme ist es möglich, insbesondere im Übergangsbetrieb stets ein sanftes und ruhiges Fahrverhalten herbeizuführen.From DE-OS 31 14 836 is a control system for an internal combustion engine known in which one of an accelerator pedal output signal at be immediately agreed to operating conditions processing switched through, especially one Map is supplied, with special Be drive states a delay of the output si gnals done. A special operating state is for example an acceleration process. Through the Delay measure is possible, in particular always a gentle and calm one in transitional operation To bring about driving behavior.

Advantages of the invention

Das erfindungsgemäße Regelsystem mit dem im Haupt anspruch genannten Merkmalen hat demgegenüber den Vorteil, daß eine Verbesserung der Regeldynamik eintritt, ohne daß es zu Schwingungen oder derglei chen kommt. Mithin bleibt der Regelkreis stabil. Ferner werden durch die erfindungsgemäß hohe Dyna mik große Regelabweichungen vermieden. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, den Sollwert über ein Verzögerungsglied an die Summationsstelle zu füh ren, läßt sich selbst bei außerhalb des zuvor er wähnten "Fensters" liegenden Werten ein stabiler Regelkreis realisieren. The control system according to the invention with the main In contrast, the features mentioned have the Advantage that an improvement in control dynamics occurs without vibrations or the like Chen is coming. The control loop therefore remains stable. Furthermore, the high Dyna Large control deviations avoided. Through the measure according to the invention, the setpoint via Lead delay element to the summation point ren, can be even outside of the previous he mentioned "window" values a more stable Realize control loop.

Insbesondere weist das Verzögerungsglied etwa das gleiche Verzögerungsverhalten wie die Strecke des Regelsystems auf. Damit erfolgt die Vorgabe des verzögerten Sollwerts synchron mit dem Istwert. So fern - wie bereits ausgeführt - eine Spritzbeginn-Re gelung bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen vor genommen wird, ist damit sichergestellt, daß der Spritzbeginn-Sollwert erst anliegt, wenn auch der Spritzbeginn-Istwert zurückgemeldet wurde.In particular, the delay element has approximately that same deceleration behavior as the route of the Control system. The default of the delayed setpoint synchronized with the actual value. Like this far - as already stated - a start of injection re in self-igniting internal combustion engines is taken, it is ensured that the Spray start setpoint is only present when the Spray start actual value was reported.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese hen, daß der Istwert und der über das Verzögerungs glied geleitete Sollwert über mit dem Spritzbeginn zeitsynchrone Schalter an die Summationsstelle an legbar ist. Hierdurch ist die genannte Synchronität erzielt.According to a further development of the invention, it is provided hen that the actual value and that of the delay link-guided setpoint via the start of spraying time-synchronous switch at the summation point can be laid. This is the said synchronicity achieved.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der er ste Regler als PI-Regler ausgebildet. Der zweite Regler, der im Vorsteuerkreis liegt, ist vorzugs weise als P-Regler ausgebildet.After a further development of the invention, he is Most controllers are designed as PI controllers. The second Regulator located in the pilot control circuit is preferred trained as a P controller.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird - wie bereits erwähnt - die Strecke von einer Kraft stoffeinspritzpumpe gebildet.According to a preferred embodiment - as already mentioned - the distance from a force fuel injection pump formed.

Insbesondere ist die Ausbildung derart vorgenommen, daß die Parameter des ersten Reglers auf den Leer laufzustand der Brennkraftmaschine abgestimmt wer den.In particular, the training is carried out in such a way that the parameters of the first controller on the empty running state of the internal combustion engine matched who the.

Der Vorsteuerregler ist mit seinem Eingang an den Sollwert und mit seinem Ausgang an einen Summati onspunkt angeschlossen, der als weitere Eingangs größe den Ausgangswert des ersten Reglers erhält. The pilot controller is connected to the Setpoint and with its output to a summati connected as a further input size receives the initial value of the first controller.

Für die bereits erwähnte Spritzbeginn-Regelung stellt der Sollwert einen Spritzbeginn-Sollwert und der Istwert eines Spritzbeginn-Istwert dar.For the spray start regulation already mentioned the setpoint sets a start of injection setpoint and is the actual value of an actual spray start value.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Figur näher erläutert. Diese zeigt ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Regelsystems.The invention is described below with reference to a figure explained in more detail. This shows a block diagram of the control system according to the invention.

Description of the embodiment

An einem Eingang 1 eines in der Figur schematisch dargestellten Regelsystems liegt ein Spritzbeginn- Sollwert SB_soll der Kraftstoffeinspritzung eines nicht näher dargestellten Diesel-Motors an. Das Sollsignal SB_soll ist einerseits über ein Verzöge rungsglied 2 auf einen Schalter 3 und andererseits auf den Eingang eines als Vorsteuerung arbeitenden P-Reglers 4 geführt. Der Schalter 3 führt zu einer Summationsstelle 5, so daß bei geschlossenem Schal ter 3 der verzögerte Spritzbeginn-Sollwert S_soll mit positivem Vorzeichen der Summationsstelle 5 zu geleitet wird. Die Summationsstelle 5 ist mit ihrem Ausgang an den Eingang eines PI-Reglers 6 ange schlossen.At an input 1 of a control system shown schematically in the figure, an injection start setpoint SB target _{is applied to} the fuel injection of a diesel engine, not shown in detail. The desired signal SB _should on the one hand via a delay element 2 to a switch 3 and on the other hand to the input of a P-controller 4 operating as a pilot. The switch 3 leads to a summation point 5 , so that when the scarf ter 3 is closed, the delayed start of injection setpoint S _{should be passed} to the summation point 5 with a positive sign. The summation point 5 is connected with its output to the input of a PI controller 6 .

Die Ausgänge des PI-Reglers 6, der einen ersten Regler bildet, und des P-Reglers 4, der einen zwei ten Regler bildet, sind - jeweils mit positivem Vor zeichen - an die Eingänge eines Summationspunkts 7 angeschlossen. Am Ausgang des Summationspunkts 7 liegt das Eingangssignal für eine Strecke 8 an, die von der Einspritzpumpe des erwähnten Diesel-Motors gebildet ist. Das Streckenverhalten dieser Ein spritzpumpe weist eine Verzögerung auf.The outputs of the PI controller 6 , which forms a first controller, and of the P controller 4 , which forms a second controller, are connected to the inputs of a summation point 7 , each with a positive sign. At the output of the summation point 7 , the input signal for a distance 8 is present , which is formed by the injection pump of the diesel engine mentioned. The route behavior of this one injection pump has a delay.

Erfindungsgemäß wird das Verzögerungsverhalten des Verzögerungsglieds 2 ebenso gewählt, wie das durch die Übertragungseigenschaften der Strecke 8 (Ein spritzpumpe) vorgegebene Verhalten. Am Ausgang 9 der Strecke 8 liegt der Spritzbeginn-Istwert SB_ist, das heißt, hier liegt ein Signal an, das den tatsächlich von der Einspritzpumpe vorgenommenen Spritzbeginn betrifft. Der Spritzbeginn-Istwert SB_ist wird uber einen Schalter 10 zur Summations stelle 5 mit negativem Vorzeichen zurückgeführt. Die Schaltzeitpunkte des Schalters 10 sind mit denen des Schalters 3 synchronisiert.According to the invention, the delay behavior of the delay element 2 is selected, as is the behavior predetermined by the transmission properties of the section 8 (an injection pump). The actual spray start value SB _{ist is} at the output 9 of the section 8 , that is to say there is a signal here that relates to the injection start actually made by the injection pump. The actual spray start value SB _ist is returned via a switch 10 to the summation point 5 with a negative sign. The switching times of the switch 10 are synchronized with those of the switch 3 .

Betrachtet man nur das durch den PI-Regler be stimmte Regelverhalten (ohne Berücksichtigung des P-Reglers und des Verzögerungsglieds 2), so macht sich aufgrund des Verzögerungsverhaltens der Strecke 8 eine Verzögerungszeit von Δt=100 bis 300 ms bemerkbar. Die Reglerparameter des PI-Reg lers 6 sind auf den Leerlaufbetrieb der Brennkraft maschine ausgelegt. Die Rückmeldung des Spritzbe ginn-Istsignals SB_ist erfolgt daher mit der genann ten Zeitverzögerung Δt bei einer Leerlaufdrehzahl von zum Beispiel 600 min^-1. Entsprechendes gilt für den Lastbetrieb. Zur Verbesserung der Dynamik ist die Vorsteuerung, das heißt, der P-Regler 4 vorge sehen, wobei jedoch darauf zu achten ist, daß des sen Proportionalanteil nicht zu Überschwingungen im Regelsystem führt. Eine wesentliche Maßnahme dazu ist die Anordnung des erfindungsgemäßen Verzöge rungsglieds 2 zwischen dem Eingang 1 und dem Ein gang der Summationsstelle 5. Dabei wird das Verzö gerungsverhalten des Verzögerungsglieds 2 ebenso gewählt wie das der Strecke 8. Hierdurch werden In stabilitäten verhindert, ohne daß es einer Parame terumschaltung des PI-Reglers 6 bedarf. Um sicher zustellen, daß der Spritzbeginn-Sollwert SB_soll erst anliegt, wenn auch der Spritzbeginn-Istwert SB_ist zurückgemeldet ist, wird eine spritzbeginn synchrone Steuerung der Schalter 3 und 10 vorgenom men.If you only consider the control behavior determined by the PI controller (without taking into account the P controller and the delay element 2 ), a delay time of Δt = 100 to 300 ms is noticeable due to the delay behavior of the path 8 . The controller parameters of the PI controller 6 are designed for the idle operation of the internal combustion engine. The feedback of the shotcrete-start of actual signal SB _is therefore takes place with the genann th time delay .DELTA.t at an idling speed of, for example, 600 min ^-1. The same applies to the load operation. To improve the dynamics, the pilot control, that is, see the P controller 4 , but care must be taken to ensure that its proportional component does not lead to overshoots in the control system. An essential measure for this is the arrangement of the delay element 2 according to the invention between the input 1 and the input of the summation point 5 . The delay behavior of the delay element 2 is selected as well as that of the route 8 . This prevents in stabilities without the need for a parameter switchover of the PI controller 6 . In order to ensure that the start of spraying setpoint SB _should not be present until the actual start of spraying SB _is confirmed, switches 3 and 10 are synchronously controlled to start spraying.

Claims

1. Control system for the fuel injection of an internal combustion engine, in particular for the start of injection of a diesel engine, with a control circuit which is supplied with a setpoint and an actual value at a summation point, a first regulator being connected to the output of the summation point, where a second controller as Vorsteu erregler for improving the dynamics is parallel ge switched on and with a one Verzögerungsverhal th having track, characterized in that the desired value (SB _des) membered via a delay (2) is connected to the summing point (5).

2. Control system according to claim 1, characterized in that the delay element ( 2 ) has approximately the same delay behavior as the route ( 8 ).

3. Control system according to one of the preceding claims, characterized in that the actual value _(SB), and the ge via the delay element (2) initiated desired value (SB _des) on spritzbeginnsyn chrone switch (3, 10) to the summing point (5) can be created.

4. Control system according to one of the preceding claims, characterized in that the first controller ( 6 ) is a PI controller.

5. Control system according to one of the preceding claims, characterized in that the second controller ( 4 ) is a P controller.

6. Control system according to one of the preceding An sayings, characterized in that the control loop the start of injection (SB) of the internal combustion engine right applies.

7. Control system according to one of the preceding claims, characterized in that the route ( 8 ) is formed by a fuel injection pump.

8. Control system according to one of the preceding claims, characterized in that the parameters of the first controller ( 6 ) are matched to the idle state of the internal combustion engine.

9. A control system according to one of the preceding claims, characterized in that the pilot controller (second controller 4) with its input connected to the desired value (SB _des) and is connected by its output to a summation point (7) as a white tere input receives the initial value of the first controller ( 6 ).

10. A control system according to one of the preceding claims, characterized in that the desired value of the injection start command value (SB _des) and that the actual value of the actual injection start _(SB) is.