-
Technisches Gebiet
-
Die
Erfindung bezieht sich allgemein auf elektronisch gesteuerte Motoren
mit Kraftstoffeinspritzung und insbesondere auf die Steuerung der Kraftstoffeinspritzsignale
während
der Motorbeschleunigung oder -verzögerung, wobei mindestens eine
der Kraftstoffspritzungen (Kraftstoffeinspritzschüsse) mit
einem Mehrfach-(multi-shot)-Kraftstoffeinspritzereignis assoziiert
ist und abgeschaltet werden kann, um die Kraftstoffemissionen zu
steuern.
-
Stand der Technik
-
Elektronisch
gesteuerte Kraftstoffeinspritzvorrichtungen sind bekannt und umfassen
sowohl hydraulisch betätigte,
elektronisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzvorrichtungen wie auch
mechanisch betätigte
elektronisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzvorrichtungen. Elektronisch
gesteuerte Kraftstoffeinspritzvorrichtungen injizieren typischerweise
Kraftstoff in einen bestimmten Motorzylinder als eine Funktion eines
Kraftstoffeinspritzsignals, welches von einer elektronischen Steuervorrichtung
(Controller) empfangen wurde. Diese Signale umfassen Wellenformen,
die eine Anzeige bilden für
eine gewünschte Kraftstoffeinspritzrate
(Soll-Kraftstoffeinspritzrate) und auch die gewünschte Zeitsteuerung und Menge an
Kraftstoff, der in die entsprechenden Zylinder des Motors eingespritzt
werden soll.
-
Emissionsvorschriften,
die sich auf die Motorabgasemissionen beziehen, werden in zunehmenden
Maße auf
der ganzen Welt einschränkender
und zwar beispielsweise gilt dies für Einschränkungen hinsichtlich der Emission
von Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxyd, die Freigabe von Teilchen
und die Freigabe von Stickoxyden (NOx).
Ein Weg zur Verbesserung der Emissionen und zur Erfüllung der
höheren
Emissionsstandards besteht darin, dass man die Kraftstoffeinspritzwellenform
umgestaltet, d. h. die Anzahl der Einspritzungen und die Einspritzrate des
Kraftstoffs in eine Verbrennungskammer. Infolge dessen sind Mehrfach-Kraftstoffeinspritztechniken entwickelt
worden, wo die Kraftstoffeinspritzwellenform eine Vielzahl von unterschiedlichen
Kraftstoffeinspritzsignalen aufweist, und zwar verwendet zur Modifikation
der Verbrennungscharakteristika des Verbrennungsprozesses, um so
die Emissions- und Geräuschpegel
zu minimieren. Mehrfach-Kraftstoffeinspritzungen umfassen typischerweise
das Aufspalten der Gesamtkraftstofflieferung an den Zylinder während eines
speziellen Einspritzereignisses in gesonderte Kraftstoffeinspritzungen,
wie beispielsweise eine Piloteinspritzung, eine Haupteinspritzung
und eine Ankereinspritzung, wenn eine Drei-Schuss-Injektion erwünscht ist.
Jede dieser Einspritzungen kann auch allgemein als ein „Schuss" (a „shot"). bezeichnet werden
und der Ausdruck „Schuss" wird dazu verwendet,
um auf die tatsächliche
Kraftstoffeinspritzung Bezug zu nehmen oder auf das Befehlsstromsignal
zu einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung, wobei dieses eine Anzeige
bildet für
eine Einspritzung oder eine Lieferung von Kraftstoff an den Motor. Bei
unterschiedlichen Motorbetriebsbedingungen kann es notwendig sein,
unterschiedliche Einspritzstrategien zu verwenden, um sowohl die
gewünschte Motorleistung
als auch die Emissionssteuerung zu erreichen.
-
Patent-Abstrakt
of Japan Volume 011, No. 247 M-615 (12. August 1987) 1987-09-12
und
JP 62 055 458
A1 offenbaren eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für einen
Dieselmotor. Um die Beschleunigungsleistung des Motors durch Schließen eines Schließventils,
welches in einer öldichten
Passage angeordnet ist, zu verbessern, um so die Funktion einer
Piloteinspritzvorrichtung zu suspendieren, wenn ein Motor beschleunigt
wird, wird eine Steuerschaltung verwendet, um eine Motorbeschleunigung
zu detektieren, und zwar durch eine Änderung eines Spannungssignals
ausgegeben von einem Beschleunigungssensor, was einem Elektromagnetventil
gestattet, in die Schließposition
zu gelangen, um so eine Piloteinspritzvorrichtung zu suspendieren, wenn
eine Öffnungsdrehzahl
eine bestimmte Öffnungsdrehzahl übersteigt.
Infolgedessen wird die Kraftstoffeinspritzung erhöht und das
beschleunigte Kraftstoffinkre ment kann zu allen Zeiten in einfacher Weise
bewirkt werden, um so die Beschleunigungsleistung zu verbessern.
-
EP 1 077 321 B1 beschreibt
ein Kraftstoffeinspritzsteuersystem für einen Dieselmotor. Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
wird dem Kraftstoffeinspritzsteuersystem der zu sprühende Kraftstoff
während
der Primäreinspritzung
zu einem Zeitpunkt nahe des oberen Totpunktes des Kompressionshubs
des Zylinders aufgespaltet und mit drei koordinierten unterschiedlichen
Zeitsteuerungen durch eine Aufspalteinspritzsteuervorrichtung gespritzt.
Wenn beurteilt wird, dass die primäre Einspritzvollendungs-Zeitsteuerung
später
ist als der Zeitpunkt entsprechend 35° nach dem oberen Totpunkt des
Kompressionshubs, so werden das Einspritz-Intermission- oder Unterbrechungsintervall ΔT und/oder
die Aufspaltungszahl der Primäreinspritzung
reduziert, und zwar durch eine Korrekturvorrichtung, um die Einspritzvollendungs-Zeitsteuerung
vorzuschieben. Wenn solche Korrekturen noch nicht ausreichen, so
wird die Kraftstoffeinspritzmenge der Primäreinspritzung reduziert, und
zwar für
eine Korrektur, um die Kraftstoffeinspritzvollendungs-Zeitsteuerung
früher
vorzusehen als den Zeitpunkt entsprechend 35° nach dem oberen Totpunkt des
Kompressionshubs. Dies verhindert die Verschlechterung des verbrannten
Zustands des in der Endphase gesprühten Kraftstoffs der Primäreinspritzung,
wodurch eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs verhindert
wird und eine Erhöhung
von unvollständig
verbrannten Gasen. Eine Änderung
eines Ausgangsdrehmoments, die sich aus einer Änderung der Einspritzbetriebsart
ergibt, kann dadurch vermieden werden, dass man die vorläufige Einspritzung
mit einer Hilfseinspritzsteuervorrichtung derart durchführt, dass
die Korrektur der Brennstoffeinspritzmenge angesprochen wird.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Steuersystem vorgesehen, und zwar zur Steuerung von
Mehrfach-Einspritz- oder Mehrfach-Schuss-Kraftstoffeinspritzsignalen nach Anspruch
1, und ferner wird ein Verfahren vorgesehen zur Steuerung der Mehrfach-Schuss-Kraftstoffeinspritzsignale
gemäß Anspruch
9. Bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
-
In
dieser Beschreibung wird ein Einspritzereignis (injection event)
definiert als die Einspritzungen, die in einem Zylinder während eines
Zyklus des Motors auftreten. Beispielsweise umfasst ein Zyklus eines
Viertaktmotors für
einen speziellen Zylinder einen Einlasstakt, einen Kompressionstakt,
einen Expansionstakt und einen Ausstoßtakt. Daher umfasst das Einspritzereignis
für einen
Viertaktmotor die Anzahl der Injektionen oder Schüsse, die
in einem Zylinder während
der vier Takte oder Hübe
des Kolbens auftreten. Der Ausdruck „Schuss", wie er in der Technik verwendet wird,
kann sich auch auf die tatsächliche
Kraftstoffeinspritzung beziehen oder auf das Befehlsstromsignal
an eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung oder eine andere Kraftstoffbetätigungsvorrichtung,
und zwar eine Einspritzung oder Lieferung von Kraftstoff an den
Motor anzeigend. Während
bestimmter Beschleunigungsereignisse wird nicht der gesamte Kraftstoff,
der an den Motor in den unterschiedenen Kraftstoffschüssen eines
Mehrfach-Schuss-Kraftstoffeinspritzereignisses geliefert wird, aus
verschiedenen Gründen
verbrannt. Beispielsweise wenn ein Turbolader verwendet wird, ist während eines
Beschleunigungsereignisses die an den Motor gelieferte Luftmasse
kleiner, da die mit dem Motor assoziierte Turboladervorrichtung
auf eine höhere
Drehzahl kommen muss, um eine größere Luftmenge
entsprechend der Erhöhung
des Kraftstoffs zu liefern. Wenn eine reiche Kraftstoffmischung in
den Zylinder eingeführt
wird, so ist es wahrscheinlich, dass mehr Kraftstoff die Zylinderwände kontaktiert
als dies bei einer verhältnismäßig mageren
Kraftstoffmischung der Fall ist. Da die Zylinderwände typischerweise
kühler
sind verglichen mit dem Inneren des Zylinders, wird der Kraftstoff
nicht verbrannt, sondern mischt sich mit dem an der Zylinderwand
vorhandenen Schmieröl.
Dieser Kraftstoff verschlechtert die Schmierqualität des Motoröls und hat
einen nachteiligen Einfluss auf die Kraftstoffeffizienz des Motors. Ferner
kann solcher unverbrannter Kraftstoff in der Form von Kohlenwasserstoffen
emittiert werden, die verunreinigend wirken und daher eine nicht
erwünschte
Komponente der Emissionen des Motors sind.
-
Ferner
kann während
eines Beschleunigungsereignisses die Zeitdauer der Kraftstoffeinspritzereignisse
abnehmen. Es wird zunehmend schwieriger, Mehrfach-Schüsse in ein
schrumpfendes Zeitfenster für
einen Zylinder einzuspritzen, wenn die Motordrehzahl ansteigt. Eine
sich schnell ändernde Motordrehzahl
kann Zeitsteuerfehler für
alle Schüsse hervorrufen,
insbesondere für
den Ankerschuss, da es eine Zeitverzögerung nach dem Hauptschuss
gibt. Infolgedessen nimmt die Zeitdifferenz zwischen dem einen Ende
eines Kraftstoffschusses in einem speziellen Kraftstoffeinspritzereignis
und dem Beginn eines darauf folgenden Kraftstoffschusses in dem
gleichen Kraftstoffeinspritzereignis ab. Es wird daher zunehmend
wichtig, die individuellen Kraftstoffschösse genau zu liefern, wenn
die Zeitsteuerung zwischen den Kraftstoffschüssen enger wird. Die Änderung
der Motordrehzahl entspricht jedoch einer Änderung des Kurbelwellenwinkels
zum Einspritzen des speziellen Kraftstoffschusses. Daher kann der
gewünschte
oder Soll-Winkel, bestimmt für
die Einspritzung jedes Kraftstoffschusses in jedem Kraftstoffeinspritzereignis,
leicht versetzt sein gegenüber
dem tatsächlichen gewünschten
Einspritzwinkel. Eine derartige Situation ist nicht erwünscht, da
versetzte Kraftstoffeinspritzschüsse
in nachteiliger Weise auf die Leistungsfähigkeit des Motors, seine Effizienz
und die Emissionen Einfluss nehmen können.
-
Andererseits
gilt Folgendes: In einem Verzögerungsereignis
nimmt die Kraftstoffmenge, geliefert in einem Kraftstoffeinspritzereignis,
ab. Wenn die Kraftstoffmenge abnimmt, wird es zunehmend schwierig,
den Kraftstoff in unterschiedliche Kraftstoffschüsse physikalisch oder körperlich
aufzuteilen. Wenn die Kraftstoffmengen hinreichend klein sind, so können die
nicht richtig aufgeteilten Kraftstoffmengen eine unrichtige oder
unerwünschte
Performance, Effizienz und Emissionen des Motors hervorrufen.
-
Ferner
kann während
eines Verzögerungsereignisses
die Zeitdauer jeder Kraftstoffeinspritzung ansteigen. Wie für die Beschleunigung
oben diskutiert, kann die Zeit zur Winkelumwandlung für die individuellen
Kraftstoffschüsse
ungenau sein, wenn die Drehzahl des Motors sich ändert. Infolgedessen können ungenaue
(oder versetzte) Kraftstoffeinspritzereignisse in nachteiliger Weise
Einfluss nehmen auf die Performance, die Effizienz und die Emissionen des
Motors während
eines Verzögerungsereignisses.
-
Es
ist daher erwünscht,
eine Vorrichtung und ein Verfahren vorzusehen, um die Lieferung
von Kraftstoff an einen Motor zu steuern, und zwar zur Steuerung
oder Kontrolle der Emissionen während der
Beschleunigung und der Verzögerung.
Demgemäß richtet
sich die vorliegende Erfindung auf die Überwindung eines oder mehrerer
der oben genannten Probleme.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung und ein
Verfahren offenbart, und zwar zur elektronischen Steuerung eines
Mehrfach-Schuss-Kraftstoffeinspritzereignisses während der Beschleunigungs-
und Verzögerungsereignisse,
um so die Kraftstoffemissionen während solcher
Ereignisse besser zu steuern. Insbesondere ist eine elektronische
Steuervorrichtung (elektronischer Controller) betreibbar, um ein
Beschleunigungs- oder Verzögerungsereignis
zu erkennen, und zwar basierend auf bestimmten abgefühlten Motorparametern,
und sodann folgt eine dynamische Einstellung der Anzahl von Kraftstoffeinspritzungen
zur Steuerung der Lieferung des Kraftstoffs an den Motor während der
Beschleunigungs- oder Verzögerungsereignisse.
Infolgedessen können
die Emissionen des Motors innerhalb vorbestimmter Grenzen während der
Beschleunigungs- und Verzögerungsereignisse
gehalten werden.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Für ein besseres
Verständnis
der vorliegenden Erfindung sei auf die folgenden Zeichnungen Bezug
genommen, wobei diese zeigen:
-
1 ist
eine typische schematische Ansicht eines elektronisch gesteuerten
Kraftstoffeinspritzsystems, verwendbar gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
-
2 ist
ein schematisches Profil eines Drei-Schuss-Kraftstoffeinspritzereignisses;
-
3 ist
ein schematisches Diagramm einer exemplarischen Stromwellenform
für ein Drei-Schuss-Kraftstoffeinspritzereignis;
und
-
4 ist
eine graphische Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels eines elektrischen Steuersystems
aufgebaut gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung.
-
Best Art zur Ausführung der
Erfindung
-
1 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
eines hydraulisch betätigten,
elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzsystems 10 in
einer exemplarischen Konfiguration, und zwar geeignet für einen
direkt eingespritzten Kompressionszündungsmotor 12. Das
Kraftstoffsystem 10 umfasst eine oder mehrere elektronisch
gesteuerte Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, wie beispielsweise
eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 14, und zwar geeignet
zur Positionierung in einer entsprechenden Zylinderkopfbohrung des
Motors 12. Obwohl sich das Ausführungsbeispiel der 1 auf
einen Sechs-Zylinder-In-Line-Motor bezieht, erkennt man und versteht,
dass das die vorliegende Erfindung auch in gleicher Weise bei anderen Motortypen
wie beispielsweise V-Typ-Motoren und Drehkolbenmotoren einsetzbar
ist und dass der Motor irgendeine Vielzahl von Zylindern oder Verbrennungskammern
aufweisen kann. Ferner gilt Folgendes: Obwohl das Ausführungsbeispiel
der 1 ein hydraulisch betätigtes, elektronisch gesteuertes Kraftstoffeinspritzsystem
veranschaulicht, wird in gleicher Weise erkannt, dass die vorliegende
Erfindung auch ebenso bei anderen Typen von Kraftstoffeinspritzvorrichtungen
anwendbar ist, und zwar einschließlich elektronisch gesteuerten
Einspritzvorrichtungen, mechanisch betätigten, elektronisch gesteuerten
Einspritzeinheiten und auch bei fluidaktivierten „Common
rail"-Kraftstoffeinspritzsystemen
mit digital gesteuerten Kraftstoffventilen.
-
Das
Kraftstoffsystem 10 der 1 weist
eine Vorrichtung oder Mittel 16 auf, um Betätigungsfluid oder
Betätigungsströmungsmittel
an jede Einspritzvorrichtung 14 zu liefern, ferner eine
Vorrichtung oder Mittel 18 zur Lieferung von Kraftstoff
an jede Einspritzvorrichtung, elektronische Steuermittel 20 zur Steuerung
des Kraftstoffeinspritzsystems einschließlich der Art und Frequenz,
mit der Kraftstoff durch die Einspritzvorrichtungen (Injektoren) 14 eingespritzt wird,
einschließlich
Zeitsteuerung, Anzahl von Einspritzungen pro Einspritzereignis,
Kraftstoffmenge pro Einspritzung, Zeitverzögerung zwischen jeder Einspritzung
und das Einspritzprofil. Das System kann auch eine Vorrichtung oder
Mittel 22 aufweisen zur Rezirkulation von Strömungsmittel
und/oder zur Wiedergewinnung von hydraulischer Energie aus dem jede
Einspritzvorrichtung 14 verlassenden Betätigungsströmungsmittel.
-
Die
Betätigungsströmungsmittel-Versorgungsmittel
16 weisen
vorzugsweise einen Betätigungsströmungsmittelsumpf
oder -reservoir
24 auf, eine mit einem verhältnismäßig niedrigen
Druck arbeitende Betätigungsströmungsmittel-Transferpumpe
26,
einen Betätigungsströmungsmittelkühler
28 und
einen oder mehrere Betätigungsströmungsmittelfilter
30,
eine Hochdruckpumpe
32 zur Erzeugung eines relativ hohen
Drucks in dem Betätigungsströmungsmittel
und mindestens eine einen relativ hohen Druck aufweisende Betätigungsströmungsmittel-Sammelleitung
oder „Rail"
36. Ein „Common rail"-Durchlass
38 ist
in Strömungsmittelverbindung mit
dem Auslass von der einen relativ hohen Druck besitzenden Betätigungsströmungsmittelpumpe
32 verbunden.
Ein „Rail"-Zweigdurchlass
40 verbindet den
Betätigungsströmungsmitteleinlass
jeder Einspritzvorrichtung
14 mit dem Hochdruck-„Common rail"-Durchlass
38. Im Falle eines
mechanisch betätigten,
elektronisch gesteuerten Injektors oder Einspritzvorrichtung würden Sammelleitung
36, „Common
Rail"-Durchlass
38 und
Zweigdurchlässe
40 typischerweise
mit irgendeiner Bauart einer Nockenbetätigungsanordnung oder mechanischer
Mittel zur Betätigung
solcher Einspritzvorrichtungen ersetzt sein. Beispiele einer mechanisch
betätigten,
elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzeinheit (fuel injector
unit) sind in den
U.S. Patenten
5 947 380 und
5 407
131 beschrieben.
-
Die
Vorrichtung 22 kann ein Abfallsammelströmungsmittel-Steuerventil 50 für jede Einspritzvorrichtung
aufweisen, eine gemeinsame Rezirkulationsleitung 52 und
einen Hydraulikmotor 54 verbunden zwischen der Betätigungsströmungsmittelpumpe 32 und
der Rezirkulationsleitung 52. Das einen Betäti gungsströmungsmittelabfluss
jeder Einspritzvorrichtung 14 verlassende Betätigungsströmungsmittel würde in die
Rezirklationsleitung 52 eintreten, die dieses Strömungsmittel
zu den hydraulischen Energierezirkulations- oder Wiedergewinnungsmitteln 22 führt. Ein
Teil des rezirkulierten Betätigungsströmungsmittels
wird zur Hochdruck-Betätigungsströmungsmittelpumpe 32 kanalisiert
und ein anderer Teil wird zu dem Betätigungsströmungsmittelsumpf 24 über Rezirkulationsleitung 34 zurückgeführt.
-
In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist
das Betätigungsströmungsmittel
Motorschmieröl und
der Betätigungsströmungsmittelsumpf 24 ist
ein Motorschmiermittelölsumpf.
Dies gestattet, dass das Kraftstoffeinspritzsystem als ein parasitisches
Subsystem mit dem Schmierölzirkulationssystem
des Motors verbunden wird. Alternativ könnte das Betätigungsströmungsmittel
Kraftstoff oder irgendeine andere Flüssigkeitsart sein.
-
Die
Kraftstoffversorgungsmittel 18 weisen vorzugsweise einen
Kraftstofftank 42 auf, ferner einen Kraftstoffversorgungsdurchlass 44,
angeordnet in Strömungsmittelverbindung
zwischen dem Kraftstofftank und dem Kraftstoffeinlass jeder Einspritzvorrichtung 14,
eine einen relativ niedrigen Druck besitzende Kraftstofftransferpumpe 46,
eine oder mehrere Kraftstofffilter 48, ein Kraftstofflieferregulierventil 49 und
einen Kraftstoffzirkulations- und Rücklaufdurchlass 47,
angeordnet in Strömungsmittelverbindung
zwischen jeder Einspritzvorrichtung 14 und dem Kraftstofftank 42.
-
Elektronische
Steuermittel 20 umfassen vorzugsweise ein elektronisches
Steuermodul (ECM = electronic control module) 56, was auch
als eine Steuervorrichtung (controller) bezeichnet wird, wobei die
Verwendung eines solchen Moduls im Stand der Technik bekannt ist.
Das ECM 56 weist typischerweise Verarbeitungs- oder Prozessing-Mittel
auf, wie beispielsweise einen Mikrocontroller oder einen Mikroprozessor,
einen Governor, wie beispielsweise einen Proportional-Integral-Ableitungs
(PID = proportional integral derivative)-Regler zum Regeln der Motordrehzahl
und Schaltungen einschließlich
Eingangs/Ausgangs-Schaltung, Leistungsversorgungsschaltung, Signalkonditio nierschaltung,
Elektromagnet-Treiberschaltung, Analog-Schaltungen und/oder programmierte
Logikanordnung und auch einen zugehörigen Speicher. Der Speicher
ist mit dem Mikrocontroller oder Mikroprozessor verbunden und speichert
Befehlssätze,
Karten, Nachschau-Tabellen, Variable und mehr. Das ECM 56 kann
dazu verwendet werden, um viele Aspekte der Kraftstoffeinspritzung zu
steuern, und zwar einschließlich
der folgenden: 1) Kraftstoffeinspritzungs-Zeitsteuerung, 2) Gesamtkraftstoffeinspritzungsmenge
während
eines Einspritzereignisses, 3) Kraftstoffeinspritzdruck, 4) Anzahl
der getrennten oder separaten Einspritzungen oder Kraftstoffschüsse während jedes
Einspritzereignisses; 5) die Zeitintervalle zwischen gesonderten Einspritzungen
oder Kraftstoffschüssen,
6) die Zeitdauer jeder Einspritzung oder jedes Kraftstoffschusses,
7) die Kraftstoffmenge assoziiert mit jeder Einspritzung oder mit
jedem Kraftstoffschuss, 8) den Betätigungsströmungsmitteldruck, 9) den elektrischen Strompegel
der Einspritzvorrichtungswellenform und 10) jedwede Kombination
der oben genannten Parameter. Jeder dieser Parameter ist variabel
steuerbar, und zwar unabhängig
von der Motordrehzahl und Last. Das ECM 56 empfängt eine
Vielzahl von Sensoreingangssignalen S1–S8, die bekannten Sensoreingangsgrößen entsprechen,
wie beispielsweise Motorbetriebsbedingungen einschließlich Motordrehzahl,
Motortemperatur, Druck des Betätigungsströmungsmittels,
Zylinderkolbenposition usw., wobei diese Größen verwendet werden zur Bestimmung der
gewünschten
oder Soll-Kombination
von Einspritzparametern für
ein darauf folgendes Einspritzereignis.
-
Beispielsweise
ist in 1 ein Motortemperatursensor 58 verbunden
mit Motor 12 veranschaulicht. In einem Ausführungsbeispiel
weist der Motortemperatursensor einen Motoröltemperatursensor auf. Jedoch
kann auch ein Motorkühlmitteltemperatursensor
verwendet werden, um die Motortemperatur zu detektieren. Der Motortemperatursensor 58 erzeugt
ein Signal, was in 1 mit S1 bezeichnet
ist und eingegeben wird in das ECM 56 über Leitung S1. In
dem speziellen in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel
gibt das ECM 56 das Steuersignal 89 aus, um den
Betätigungsströmungsmitteldruck
von der Pumpe 32 zu steuern, und ein Kraftstoffeinspritzsignal
S10 wird ausgegeben zur Erre gung eines Elektromagneten
oder einer anderen elektrischen Betätigungsvorrichtung innerhalb
jeder Kraftstoffeinspritzvorrichtung, wodurch die Kraftstoffsteuerventile
innerhalb jeder Einspritzvorrichtung 14 gesteuert werden
und wodurch bewirkt wird, dass Kraftstoff in jeden entsprechenden
Motorzylinder eingespritzt wird. Jeder der Einspritzparameter ist
variabel steuerbar, unabhängig
von der Motordrehzahl und Last. In dem Fall der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 14 ist
das Steuersignal S10 ein Kraftstoffeinspritzsignal,
das ein ECM-befohlener Strom zu dem Einspritzvorrichtungselektromagneten
oder einem anderen elektrischen Betätiger ist.
-
Man
erkennt, dass die Art der erwünschten Kraftstoffeinspritzung
während
eines speziellen Kraftstoffeinspritzereignisses sich typischerweise verändert, und
zwar abhängig
von verschiedenen Motorbetriebsbedingungen zu der Zeit. Um die Emissionen
zu verbessern, wurde gefunden, dass die Lieferung von Mehrfach-Kraftstoffeinspritzungen
zu einem bestimmten Zylinder während
eines Kraftstoffeinspritzereignisses bei bestimmten Motorbetriebsbedingungen
sowohl den erwünschten
Motorbetrieb und auch Emissionssteuerung oder -kontrolle erreicht. 2 veranschaulicht
eine Mehrfach-Einspritzung einschließlich drei gesonderter Kraftstoffeinspritzungen,
nämlich
einer ersten Kraftstoffeinspritzung oder einem Pilotschuss 60,
einer zweiten Kraftstoffeinspritzung oder Hauptschuss 62 und
einer dritten Kraftstoffeinspritzung oder Ankerschuss 64.
Wie in 2 gezeigt, wird der Pilotschuss 60 in
die Verbrennungskammer vor dem Hauptschuss 62 eingespritzt
und zwar um einen vorbestimmten Zeitfaktor, Kurbelwinkel oder Hauptverzögerung 61 und
der Ankerschuss nach dem Hauptschuss 62 in der Folge angeordnet,
und zwar basierend auf einem vorbestimmten Zeitfaktor, Kurbelwinkel
und Ankerverzögerung 63.
Basierend auf einer Programmierung assoziiert mit der elektronischen
Steuervorrichtung 56 und auch verschiedener unterschiedlicher
Karten und/oder Nachschau-Tabellen, gespeichert innerhalb des Speichers
des ECM 56, einschließlich
Karten und/oder Tabellen, die sich auf die Motordrehzahl, Motorlast,
den Druck assoziiert mit dem „Rail"-Durchlass 38 (Rail-Druck),
die gesamte Soll-Kraftstoffmenge und andere Parameter beziehen,
wird die Steuervorrichtung (Controller) 56 in der Lage
sein, die entsprechende Anzahl von Kraftstoffschüssen dynamisch zu bestimmen,
ferner die Kraftstoffmenge, die erforderlich ist für jeden
Kraftstoffschuss und die entsprechende Unterteilung derselben, und
die Steuervorrichtung wird ferner in der Lage sein, die Zeitsteuerung
und Dauer jedes individuellen Schusses und auch die Ankerverzögerung 63 zu
bestimmen. In der Drei-Schuss-Mehrfach-Einspritzung gemäß 2 wird
ein Teil des Gesamtkraftstoffs, der an die Verbrennungskammer geliefert
wird, durch den Pilotschuss 60 eingespritzt, ein Teil dieses
Gesamtkraftstoffes wird durch den Hauptschuss 62 eingespritzt und
der verbleibende Teil des Gesamtkraftstoffs wird durch den Ankerschuss 64 eingespritzt.
Bei bestimmten Motorbetriebsbedingungen besitzt ein Mehrfach-Kraftstoffeinspritzereignis
unter Verwendung von drei Kraftstoffschüssen Vorteile hinsichtlich
der Abgasemissionen, einschließlich
einer reduzierten Teilchenemission und/oder reduzierter Nox-Emission und auch Vorteile hinsichtlich
der Soll-Motor-Performance. Das Mehrfach-Kraftstoffeinspritzereignis kann
zwei, drei oder mehr Schüsse
umfassen, und zwar abhängig
von den laufenden Motorbetriebsbedingungen.
-
Eine
exemplarische Stromwellenform für
ein Drei-Schuss-Einspritzereignis ist in 3 gezeigt, wobei
Folgendes dargestellt ist: Ein erstes oder Pilotschusssteuersignal 66,
ein zweites oder Hauptschusssteuersignal 68, ein drittes
oder Ankerschusssteuersignal 70 und ein Hauptverzögerungssignal 72 zwischen
den Pilot- und Hauptschüssen
und ein Ankerverzögerungssignal 74 zwischen
den Haupt- und Ankerschüssen.
Die Dauer jedes der Steuersignale 66, 68, 70 kann
durch das ECM 56 verändert
werden und die Dauer der Verzögerung 72 und 74 kann
in ähnlicher
Weise durch das ECM 56 gesteuert werden. In einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
wird die Zeitsteuerung und Dauer des Hauptschusses bestimmt und
durch das ECM 56 eingestellt und die Zeitsteuerung und
die Dauer des Pilotschusses und des Ankerschusses werden danach
bestimmt, und zwar basierend auf der Hauptschuss-Zeitsteuerung. Im
Hinblick darauf gilt Folgendes: Der Start des Pilotschusses wird
typischerweise bestimmt basierend auf bekannten Parametern, wie
beispielsweise der Hauptschuss-Zeitsteuerung und dem Pilot-Voreilen und
die Ankerschuss-Zeitsteuerung
wird gerade eine Zeitverzögerung
basierend auf der Beendi gung des Hauptschusses sein. Andere Verfahren
zur Bestimmung der verschiedenen Parameter assoziiert mit den drei
Kraftstoffeinspritzschüssen
werden in ähnlicher
Weise erkannt und antizipiert.
-
3 veranschaulicht
auch die „Pull-in"- und Haltestrompegel
assoziiert mit einer typischen hydraulisch betätigten, elektronisch gesteuerten
Kraftstoffeinspritzvorrichtung oder einer anderen Kraftstoffeinspritzvorrichtung.
Wenn hydraulisch betätigte, elektronisch
gesteuerte Kraftstoffeinspritzvorrichtungen verwendet werden, so
weist das Einspritzsignal im allgemeinen eine „Zwei-Tier"-Form
auf, die Folgendes umfasst: Einen „Pull-in"-Strompegel und einen im allgemeinen
niedrigen „Hold-in"-Strompegel. Der
höhere „Pull-in"-Strom wird verwendet,
um die Kraftstoffeinspritzvorrichtung schnell zu öffnen und dadurch
die Ansprechzeit zu vermindern, d. h. die Zeit zwischen der Initiierung
eines Kraftstoffeinspritzsignals und der Zeit, in der der Kraftstoff
tatsächlich anfängt, in
den Motorzylinder einzutreten. Sobald die Kraftstoffeinspritzung
begonnen hat, kann ein einen niedrigen Pegel besitzende „Hold-in"-Strom verwendet
werden, um die Einspritzvorrichtung offen zu halten, und zwar für den Rest
des Einspritzereignisses. Die Pilot-, Haupt- und Anker-„Pull-in"-Zeitdauern sind in gleicher Weise veranschaulicht
in der repräsentativen
Stromwellenform gemäß 3.
Basierend auf den Motorbetriebsbedingungen, der Art des Kraftstoffs
und der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, die verwendet werden und
anderer Parameter, erkennt und antizipiert man, dass die in 3 gezeigte
Wellenform modifiziert und demgemäß geändert werden kann.
-
4 veranschaulich
ein Ausführungsbeispiel
eines Steuersystems aufgebaut gemäß den Lehren der vorliegenden
Erfindung, und zwar vorgesehen zur Erzeugung von Kraftstoffeinspritzsignalen S10 für
die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 14. Während der
Motorbeschleunigung steigt die Drehzahl des Motors entsprechend
der angeforderten Beschleunigungsrate an und eine zusätzliche
Kraftstoffmenge wird an den Motor geliefert, um die Beschleunigung
zu erleichtern. Die an den Motor während solcher Beschleunigungsereignisse
gelieferte Kraftstoffmenge wird typischerweise bestimmt aus oder
begrenzt durch einen Kraftstoff, das Drehmoment oder eine andere
Karte oder Tabelle, verfügbar
für die elektronischen
Steuermittel 20, wobei diese Karten und Nachschau-Tabellen
in irgendeiner Art und Weise, wie sie im Stand der Technik bekannt
ist, implementiert werden können.
Diese zusätzliche
Kraftstoffmenge, geliefert an den Motor während eines Beschleunigungsereignisses,
erfordert im allgemeinen eine entsprechende Menge zusätzlicher
Luft, um die gewünschten
Emissions- und Performance-Standards aufrechtzuerhalten, wobei diese
Luftmenge normalerweise erzeugt und geliefert wird durch eine Turboladervorrichtung,
die mit dem Motor assoziiert ist. Diese turbogeladene Luft wird
mit dem Kraftstoff gemischt, um die vollständige Verbrennung von dem ganzen
Kraftstoff, geliefert an die entsprechenden Zylinder des Motors 12,
zu erleichtern.
-
Während gewisser
Beschleunigungszustände
kann es jedoch vorkommen, dass die Turboladervorrichtung nicht das
entsprechende Ansprechen erreicht, um die Luftmenge proportional
zur zusätzlichen
an den Motor gelieferten Kraftstoffmenge zu erhöhen. Infolgedessen kann das
Luft-zu-Kraftstoff-Verhältnis signifikant
während
bestimmter Beschleunigungsereignisse abnehmen und dabei kann die
Luft/Kraftstoff-Mischung zu reich an Kraftstoff sein. Das gleiche
Problem kann in Motoren ohne Turbolader auftreten. Die inadäquate Luftmenge
wird üblicherweise
durch die Verzögerung
der Ansprechzeit der Turboladervorrichtung hervorgerufen, wobei diese üblicherweise
Zeit braucht, um so schnell zu laufen, dass die gewünschte Kapazität während eines
Beschleunigungsereignisses vorhanden ist. Das hohe Kraft-zu-Luft-Verhältnis gestattet,
dass mehr Kraftstoff die Zylinderwände kontaktiert als dies bei einer
verhältnismäßig magereren
Kraftstoffmischung der Fall ist. Die Wände des Zylinders sind normalerweise
vergleichsweise kühler,
wodurch dieser Kraftstoff nicht verbrennen kann und stattdessen
mit dem an der Zylinderwand befindlichen Schmieröl gemischt wird. Dieser nicht
verbrannte Kraftstoff kann die Schmiereigenschaften des Öls verschlechtern und
er kann auch als Kohlenwasserstoffe vom Motor emittiert werden.
Der Fachmann erkennt, dass das Auftreten dieser Ereignisse unerwünscht ist.
-
Ferner,
abhängig
von dem Ansprechvermögen
der Kraftstoffsteuerstrategie während
eines Beschleunigungsereignisses, kann die Zeitdauer jedes Kraftstoffeinspritzereignisses
abnehmen, wenn die Drehzahl des Motors ansteigt. Zudem gilt Folgendes: Die
Zeitdauer oder das Intervall zwischen dem Ende eines Kraftstoffschusses
und dem Anfang eines darauf folgenden Kraftstoffschusses kann abnehmen, wodurch
eine genaue Zeitsteuerung jedes unterschiedlichen Kraftstoffschusses
um so wichtiger wird. Beim Beschleunigungsereignis kann es jedoch
passieren, dass der Start jedes unterschiedlichen Kraftstoffschusses
nicht zur gewünschten
oder Soll-Zeit erfolgt. Der Grund dafür ist, dass beim Start der
relative Winkel jedes Kraftstoffschusses normalerweise in einen
absoluten Kurbelwellenwinkelwert übertragen wird, und zwar entsprechend
der Winkelposition der Kurbelwelle assoziiert mit dem Motor während des
entsprechenden Kraftstoffeinspritzereignisses. Da jedoch die Drehzahl
des Motors sich schnell ändert,
kann die tatsächliche
Platzierung des Kraftstoffschusses weniger genau sein, und zwar
infolge der Zeit, durch die die Kurbelwelle die berechnete Winkelposition
erreicht. Es ist daher schwierig, eine erwünschte oder Soll-Kraftstoffmenge
zu der gewünschten
Zeitsteuerung oder Dauer zu erhalten. Wenn beispielsweise die Beschleunigung
in der Einspritzzeitsteuerung berücksichtigt wird, kann es schwierig
sein, den gesamten gewünschten
oder Soll-Brennstoff dann zu erhalten, wenn er oder wo er erwünscht ist.
Diese versetzte Kraftstoffschuss-Zeitsteuerung kann zur Folge haben,
dass der Motor eine erratische Performance besitzt und dass schlechte Emissionen
während
des Beschleunigungsereignisses auftreten. Ferner gilt Folgendes:
Infolge der Luft-zu-Kraftstoff-Verhältnis-Probleme kann der Kraftstoff,
der an den Zylinder geliefert wird, unerwünschte Emissionen hervorrufen.
In einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist daher während
der Perioden der Beschleunigung vorgesehen, dass die mit dem Pilotschuss
assoziierte Kraftstoffmenge reduziert wird oder der Pilotschuss
kann insgesamt eliminiert werden und die damit assoziierte Kraftstoffmenge
wird in den verbleibenden Kraftstoffschüssen platziert oder verteilt.
In einem anderen Ausführungsbeispiel
kann die Zeitsteuerung des Pilotschusses näher an dem oberen Totpunkt
des Kolbens des Kompressionshubs gelegt werden, um die Aussetzung
der Zylinderwand gegenüber
Pilotkraftstoffsprühen
zu minimieren.
-
Um
diese Probleme während
eines Beschleunigungsereignisses zu überwinden, können ein
oder mehrere Kraftstoffschüsse
während
des Beschleunigungsereignisses abgeschaltet werden. Das Abschalten
von Schüssen,
wie beispielsweise des Pilotschusses, kann in einem Kraftstoffeinspritzereignis
während
der Beschleunigung das Auftreten von Kraftstoffeindringungen in
die Zylinderwände
reduzieren, was die Kraftstoffverdünnung des Schmieröls reduziert
und die Menge an Kohlenwasserstoff-Nebenprodukten in den Abgasen
des Motors. Eine Verminderung der Menge an nicht verbranntem Kraftstoff
im Zylinder hilft bei der Verbesserung der Kraftstoffeffizienz und
der Emissionen des Motors. Ferner hilft eine reduzierte Anzahl von
unterschiedlichen Kraftstoffeinspritzungen bei der Reduktion der
Probleme assoziiert mit den Zeit-zu-Winkel-Umwandlungsfehlern zu Beginn
der Haupt/Ankerschuss-Sequenz, wie oben diskutiert. Demgemäß ist in
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung Folgendes vorgesehen: Entweder der Pilotschuss oder
der Ankerschuss oder beide Schüsse
werden während
eines Beschleunigungsereignisses abgeschaltet, wodurch die Wahrscheinlichkeit
des Auftretens von Problemen der oben diskutierten Art beträchtlich
reduziert wird, und zwar während
des Beschleunigungsereignisses. In einem anderen Ausführungsbeispiel
kann irgendeiner der Pilot-, Haupt- oder Ankerschüsse weggelassen
werden oder irgendeine Kombination davon. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
jedoch wird der Hauptschuss beibehalten, während entweder der Pilotschuss
und/oder die Ankerschüsse entfernt
werden.
-
Während eines
Verzögerungsereignisses nimmt
andererseits die Kraftstoffmenge, geliefert an die Zylinder des
Motors 12, schnell ab. Wenn die Kraftstoffmenge abnimmt,
so wird eine genaue Unterteilung der gewünschten Kraftstoffmenge in
die Vielzahl von unterschiedlichen Schüssen zunehmend schwierig. Eine
nicht ordnungsgemäße Unterteilung
des Kraftstoffs in die entsprechenden Schüsse kann zu einer unerwünschten
Motor-Performance und einem schlechten Motor-Wirkungsgrad während des
Verzögerungsereignisses
führen.
Ferner gilt Folgendes: Während
eines Verzögerungsereignisses kann
die Zeit-zu-Winkel-Umwandlung (die Kurbelwellenposition) des Starts
jedes Schusses während eines
Kraftstoffeinspritzereignisses versetzt sein, und zwar infolge der Änderung
(Verminderung) der Motordrehzahl, ähnlich wie dies oben für ein Beschleunigungsereignis
diskutiert wurde. Eine derartige Versetzung oder Fehler kann eine
unerwünschte Motor-Performance
zur Folge haben und somit einen schlechten Motor-Wirkungsgrad.
-
Um
diese Probleme während
eines Verzögerungsereignisses
zu überwinden,
wird die Gesamtzahl der Kraftstoffschüsse während eines Verzögerungsereignisses
gemäß einem
Ausführungsbeispiel der
Erfindung vermindert. Man erkennt und geht davon aus, dass eben
der Pilotschuss, eben der Ankerschuss oder beide – der Pilotschuss
und der Ankerschuss – während eines
Verzögerungsereignisses abgeschaltet
werden können.
Infolgedessen kann die Kraftstoffmenge, geliefert an den entsprechenden Zylinder,
in eine kleinere Anzahl von Schüssen
aufgeteilt werden und die Probleme assoziiert mit den Zeit-zu-Winkel-Umwandlungsfehlern
in den Startzeiten der Vielzahl von Kraftstoffschüssen wird
vermindert. Demgemäß gilt Folgendes:
Das Abschalten eines oder mehrerer Schüsse während eines Verzögerungsereignisses
reduziert die Wahrscheinlichkeit des Auftretens der oben diskutierten
Probleme während
des Verzögerungsereignisses.
Alternativ kann der Hauptschuss auch abgeschaltet sein. Für Emissionen
und aus Gründen
der Performance bleibt jedoch der Hauptschuss vorzugsweise eingeschaltet.
-
In
einem Ausführungsbeispiel,
nicht gemäß der vorliegenden
Erfindung, wird der Kraftstoff vom abgeschalteten Schuss oder von
den abgeschalteten Schüssen
insgesamt aus dem entsprechenden Kraftstoffeinspritzereignis dann
entfernt, wenn entweder ein Beschleunigungsereignis oder ein Verzögerungsereignis
detektiert wird. In der Tat gilt in einem solchen Ausführungsbeispiel
Folgendes: Die Kraftstoffmenge assoziiert mit jedem der verbleibenden Schüsse verbleibt
die gleiche, aber die Gesamtmenge des Kraftstoffs, geliefert an
das spezielle Kraftstoffeinspritzereignis, ist kleiner als das gewünschte und die
Zahl der Gesamtschüsse
in dem Kraftstoffereignis wird auch reduziert. In dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
jedoch wird der Kraftstoff von dem abgeschalteten Schuss oder den
abgeschalteten Schüssen
beibehalten für
das spezielle Kraftstoffeinspritzereignis, und zwar durch Verteilen
des Kraftstoffs assoziiert mit dem abgeschalteten Schuss oder den
Schüssen
auf die verbleibenden Schüsse.
In einem solchen Ausführungsbeispiel
wird die Gesamtkraftstoffmenge, geliefert in dem speziellen Kraftstoffeinspritzereignis,
wie gewünscht
beibehalten, aber es gibt eine geringe Anzahl an gesamten Schüssen in
dem Kraftstoffeinspritzereignis und eine größere Kraftstoffmenge wird mit
einem oder mehreren der verbleibenden Schüsse assoziiert.
-
Man
erkennt ferner und antizipiert, dass in dem Ausführungsbeispiel, wo die Kraftstoffmenge vom
abgeschalteten Schuss oder den Schüssen auf den verbleibenden
Schuss oder die Schüsse
in einem speziellen Kraftstoffeinspritzereignis verteilt wird, Folgendes
gilt: Wenn die gesamte Kraftstoffmenge in dem abgeschalteten Schuss
oder den Schüssen
kleiner ist als die Schwellenkraftstoffmenge, dann kann diese Kraftstoffmenge
insgesamt aus dem speziellen Kraftstoffeinspritzereignis entfernt werden
statt dass man die Verteilung in den verbleibenden Schuss oder die
verbleibenden Schüsse
vornimmt. Der Grund dafür
ist der folgendes: Da in speziellen Kraftstoffeinspritzereignissen
die Rückverteilung
einer solchen kleinen Kraftstoffmenge in die verbleibenden Schüsse nicht
effizient oder erwünscht sein
kann oder es kann sogar nicht praktikabel sein, so dass die insgesamte
Entfernung eine erwünschtere
Option ist. Dies gilt jedoch nicht gemäß der Erfindung.
-
Das
ECM 56 kann auch derart ausgelegt sein, dass ein Kraftstoffeinspritzschuss
oder mehrere Kraftstoffeinspritzschüsse entfernt oder abgeschaltet werden,
und zwar nur für
die Dauer des entsprechenden Beschleunigungs- oder Verzögerungsereignisses
dann, wenn ein solches Ereignis detektiert wird. Wenn ein Motor
nicht mehr beschleunigt oder verzögert, was immer das spezielle
Ereignis kann sein, so können
die Kraftstoffeinspritzsignale auf normal zurückgebracht werden, d. h. der
abgeschaltete Schuss oder die abgeschalteten Schüsse können wieder eingeschaltet werden,
entweder graduell oder über
eine Anzahl von Einspritzsignalen hinweg oder aber in abrupter Weise
in einem einzigen Kraftstoffeinspritzereignis, oder aber elektronische
Steuermittel 20 können
einen oder mehrere Kraftstoffeinspritzschüsse für eine bestimmte Zeitgröße abgeschaltet
halten, bis andere vorbestimmte Kriterien erfüllt sind. Man erkennt und antizipiert,
dass die spezielle implementierte Strategie typischerweise von einem
Ausführungsbeispiel
zum anderen sich ändert.
-
Um
die vorliegende Erfindung zu praktizieren, müssen die elektronischen Steuermittel 20 oder das
ECM 56 betreibbar sein, um bestimmte Motorbeschleunigungs-
oder Verzögerungsbedingungen
zu detektieren, zu bestimmen oder in anderer Weise zu erkennen,
und zwar von Bedingungen wie beispielsweise der, dass das Einspritzsignal
dementsprechend gesteuert werden kann, um die gewünschte Kraftstoffeinspritzwellenform
zu erreichen einschließlich
der Anzahl von Schüssen
darinnen, die notwendig sind, um die Emissionen innerhalb ordnungsgemäßer Grenzen
zu halten. Dies kann auf einer Verschiedenheit von Wegen erreicht
werden und irgendeine oder eine Kombination kann verwendet werden.
In einem Ausführungsbeispiel
sind Signalerzeugungsmittel, wie beispielsweise ein Motordrehzahlsensor,
mit dem ECM 56 gekuppelt und treibbar, um ein Signal 78 auszugeben,
welches eine Anzeige für
die Drehzahl des Motors bildet. Basierend auf dem Eingangssignal 76 ist
das ECM 56 betätigbar, um
die Änderungsrate
der Motordrehzahl über
die Zeit hinweg zu bestimmen. Wenn die Änderungsrate der Motordrehzahl
einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, beispielsweise im
Bereich von ungefähr
1000 Umdrehungen bis ungefähr
2000 Umdrehungen pro Minute (pro Sekunde) so bestimmt das ECM 56 oder
erkennt, dass diese Rate der Geschwindigkeits- oder Drehzahl-Änderung
einer Anzeige eines Beschleunigungs- oder Verzögerungsereignisses ist, das
eine vorbestimmte Emissionsgrenze übersteigt und daher erfolgt
die Steuerung der Kraftstoffeinspritzsignale demgemäß.
-
In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
ist das ECM 56 betreibbar zum Empfang eines Signals 80,
welches das Luft-zu-Kraftstoff-Verhältnis der Kraftstoffmischung
anzeigt, die an die Zylinder des Motors geliefert wird. Während bestimmter
Beschleunigungsereignisse nimmt das Luft-zu-Kraftstoff-Verhältnis ab
und zwar infolge einer Vergrößerung der an
den Motor geliefer ten Kraftstoffmenge. Während bestimmter anderer Verzögerungsereignisse
wird das Luft-zu-Kraftstoff-Verhältnis
ansteigen und zwar infolge einer Verminderung der an den Motor gelieferten
Kraftstoffmenge. Das ECM 56 wird somit bestimmen oder in
anderer Weise erkennen, dass bestimmte Beschleunigungs- oder Verzögerungszustände vorliegen,
wenn das Luft-zu-Kraftstoff-Verhältnis ansteigt
oder abnimmt, und zwar um eine vorbestimmte Schwellengröße. Das
ECM 56 wird danach die Kraftstoffeinspritzsignale demgemäß steuern.
-
Man
erkennt und erwartet, dass irgendeines oder eine Vielzahl von anderen
Signale liefernden Mechanismen in gleicher Weise mit dem ECM 56 gekoppelt
sein kann, um ein Signal daran zu liefern, welches einen Zustand
anzeigt, der mit einem Beschleunigungs- oder Verzögerungsereignis
korreliert werden kann, wenn eine gewünschte oder Soll-Emissionsgrenze überschritten
wird. Solche Mechanismen können
irgendeiner von verschiedenen Mechanismen sein, die im Stand der
Technik bekannt sind, wie beispielsweise ein „Rail"-Drucksensor
(rail pressure sensor), ein Lufteinlassverstärkungsdruck-Sensor und auch
noch andere Sensoren.
-
Industrielle Anwendbarkeit
-
Wie
hier beschrieben, sind die vorliegende Vorrichtung sowie das vorliegende
Verfahren besonders brauchbar in allen Motor-Typen, wie beispielsweise
Motoren, die in Fahrzeugen, Arbeitsmaschinen, Seefahrzeugen, elektrischen
Generatoren, stationären
Motoren und dgl. verwendet werden. Die vorliegende Vorrichtung und
das vorliegende Verfahren liefern daher ein Steuersystem und ein
Verfahren zur Steuerung der Anzahl von Kraftstoffschüssen (Kraftstoffeinspritzung)
in irgendeinem Mehrfach-Schuss (Mehrfach-Einspritzung)-Kraftstoffeinspritzungssignal,
und zwar basierend auf bestimmten Beschleunigungs- oder Verzögerungszuständen, die unerwünschte Abgasemissionen
ergeben.
-
Es
ist erkannt und wird erwartet, dass die Motorschwellenwerte, die
Zeitperioden der Motor-Performance, überwacht durch elektronische Steuermittel
und dgl., in die elektronischen Steuermittel 20 vorprogrammiert
werden können
oder dass derartige Werte in Karten oder Tabellen in einem Speichermittel
oder in Datenspeichermitteln assoziiert mit den elektronischen Steuermitteln 20 gespeichert
sind. Alternativ können
derartige Werte durch geeignete Formeln oder mathematische Berechnungen
bestimmt werden, und zwar ausgeführt
durch das ECM 56 in einer sich fortsetzenden Schleife oder zu
festen Zeitintervallen. Insofern können in dem ECM 56 zur
Verwendung während
aller Betriebsbedingungen des Motors folgende Größen gespeichert oder in anderer
Weise programmiert werden: Kraftstoffkarten, die sich auf den „Rail"-Druck beziehen, Motordrehzahl,
Motorbelastung, Pilot/Haupt/Anker-Zeitdauern, Pilot/Haupt/Anker-Kraftstoffmengen, Anker-Zeitsteuerungsverzögerung,
Pilot/Haupt-Zeitsteuerung und andere Parameter. Diese Betriebs- oder
Operationskarten, Tabellen und/oder mathematischen Gleichungen,
gespeichert in dem ECM-programmierbaren Speicher, bestimmen und
steuern die verschiedenen Parameter assoziiert mit den entsprechenden
Mehrfach-Einspritzereignissen, um die erwünschte Motor-Performance zu
erreichen. Es wird demgemäß erkannt
und erwartet, dass elektronische Steuermittel 20 derartige
Schritte durchführen,
und zwar auf irgendeinem der bekannten Wege.
-
Es
wird ferner erkannt und angenommen, dass die elektronischen Steuermittel 20 bestimmte Beschleunigungs-
oder Verzögerungsereignisse
bestimmen oder erkennen, ein oder mehrere Kraftstoffschüsse eliminieren
oder abschalten, und zwar Kraftstoffschüsse assoziiert mit dem Kraftstoffeinspritzsignal,
basierend auf eben einer der verschiedenen Eingangsgrößen daran,
oder die Steuermittel können dies
tun, basierend auf einer Kombination derartiger Eingangsgrößen, wobei
möglicherweise
unterschiedliche Gewichtungen den unterschiedlichen Eingangswerten
zugeordnet werden. Es wird ferner erkannt und angenommen, dass die
durch die elektronischen Steuermittel 20 ergriffene Wirkung
irgendeine oder eine Kombination der verschiedenen Wirkungen sein kann,
die möglich
sind, und zwar ausgewählt
aus Folgendem: Eliminieren oder Abschalten von nur einem Pilotschuss,
Eliminieren oder Abschalten von nur dem Ankerschuss, oder Eliminieren
oder Abschalten von sowohl dem Pilot- als auch den Ankerschüssen.
-
Es
wird erkannt und angenommen, dass das ECM 56 ausgelegt
sein kann, um einen oder mehrere Kraftstoffeinspritzschüsse zu eliminieren
oder abzuschalten, und zwar für
die Dauer des entsprechenden Beschleunigungs- oder Verzögerungsereignisses. Wenn
der Motor seinen Betriebszustand erreicht und nicht länger beschleunigt
oder verzögert,
was auch immer der Fall sein mag, so können die Kraftstoffeinspritzsignale
auf normal zurückgeführt werden,
d. h. der abgeschaltete Schuss oder die abgeschalteten Schüsse können wieder
aktiviert werden, und zwar entweder graduell oder über eine
Anzahl von Kraftstoffeinspritzsignalen hinweg oder aber abrupter
in einem Signalkraftstoffeinspritzereignis oder aber die elektronischen
Steuermittel 20 können
einen oder mehrere Kraftstoffeinspritzschüsse für eine bestimmte Zeitgröße abgeschaltet
halten oder bis ein weiteres vorbestimmtes Kriterium erfüllt ist.
-
Man
kann voraussetzen, dass die Motoreffizienz und Performance während bestimmter
Beschleunigungsereignisse zur Steuerung von Emission verschlechtert
wird, wenn die Kraftstoffmenge, die an den Motor während eines
solchen Ereignisses geliefert wird, abnimmt oder wenn eine oder
mehrere Schüsse
abgeschaltet werden. Man erkennt, dass das Abschalten von einem
oder mehreren Kraftstoffschüssen
während
bestimmter Verzögerungsereignisse
nicht besonders schädlich
bezüglich
der Performance des Motors ist, da der Motor verzögert, und das
Vorsehen von zusätzlichem
Kraftstoff während eines
solchen Verzögerungsereignisses
wird normalerweise nicht notwendig sein. In beiden Ereignissen jedoch
erkennt man, dass die Gesamtemissionen des Motors 12 innerhalb
erwünschter
Grenzen gehalten werden können
und dass die Gesamtemissionen innerhalb gewünschter Grenzen im bevorzugten Ausführungsbeispiel
gehalten werden.
-
Weitere
Aspekte, Ziele und Vorteile der Erfindung erhält man aus einem Studium der
Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche.