DE69720323T2

DE69720323T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Einspritzung im Übergangszustand für einen aufgeladenen Dieselmotor

Info

Publication number: DE69720323T2
Application number: DE69720323T
Authority: DE
Inventors: Riccardo Buratti; Alessandro Carlo
Original assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Current assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Priority date: 1996-06-14
Filing date: 1997-06-12
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2017-06-13
Also published as: US5778850A; EP0812981A3; EP0812981A2; EP0812981B1; ES2195054T3; DE69720323D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern der Übergangszustandseinspritzung eines Dieselmotors mit Turbolader.
Wie bekannt ist, wird während des Übergangszustandsbetriebs eines Dieselmotors, z. B. wenn er schnell beschleunigt, eine plötzliche Erhöhung des Kraftstoffeinspritzdrucks erzeugt, um das Abgasrauchniveau zu verringern, was jedoch auch zu einem störend hohen Verbrennungsgeräuschpegel des Motors führt.
Um die Erhöhung des Geräuschpegels zu verringern, hat man sich Vorrichtungen zum Steuern des Einspritzdrucks ausgedacht, die einen optimalen Einspritzdruckwert für alle Motordrehzahlen, einschließlich Übergangsdrehzahlen, liefern.
Die Patentanmeldung WO-95/23921, eingereicht am 28.2.95, beschreibt beispielsweise eine Steuervorrichtung zum Verlangsamen der Erhöhung des Einspritzdrucks und zum Auferlegen einer maximalen Geschwindigkeit der Erhöhung, die sich gemäß der Motordrehzahl und der Menge an Kraftstoff, die zum Motor geliefert wird, ändert.
In einer solchen Vorrichtung ist jedoch die Kalibrierung der maximalen Geschwindigkeit der Erhöhung des Einspritzdrucks besonders schwierig und es gelingt nicht, für die Optimierung jeder einzelnen Beschleunigung zu sorgen, so daß eine Menge Kompromisse bei der Erfüllung der Anforderungen bei unterschiedlichen Bedingungen gemacht werden müssen.
Beim Kalibrieren der maximalen Geschwindigkeit der Erhöhung werden überdies Größen, die sich ernsthaft auf das Verbrennungsgeräusch und das Abgasrauchniveau auswirken, wie z. B. Motorlast vor der Beschleunigung und der beim Beginn der Beschleunigung eingelegte Gang, nicht berücksichtigt.
Obwohl das Verbrennungsgeräusch des Motors verringert wird, weist die beschriebene Steuervorrichtung an sich den Nachteil der Erhöhung des Abgasrauchniveaus durch Erzeugen einer weniger als optimalen Übergangszustandsgeschwindigkeit der Erhöhung des Einspritzdrucks auf.
Um das Verbrennungsgeräusch des Motors zu verringern, wurde auch ein Einspritzschema vorgeschlagen, das in jedem Motorzyklus eine doppelte Einspritzung mit einer kurzen Voreinspritzung, gefolgt von einer längeren Haupteinspritzung, beinhaltet.
Gemäß diesem Schema liefert die Voreinspritzung eine kleine Menge an Kraftstoff, um die Vorverbrennung einzuleiten und somit die Temperatur und den Druck innerhalb der Verbrennungskammer der Zylinder zu erhöhen und den Wirkungsgrad zu verbessern und die Explosionswirkung der Verbrennung, die durch die Haupteinspritzung eingeleitet wird, zu verringern.
Obwohl tatsächlich für eine Verringerung des Verbrennungsgeräuschs insgesamt gesorgt wird, kann eine Voreinspritzung nicht den Beitrag beseitigen, der von einer plötzlichen Erhöhung des Einspritzdrucks infolge beispielsweise einer schnellen Beschleunigung geliefert wird.
Derzeit werden die Voreinspritzdauer und die Voreinspritzung überdies mit Bezug auf den stationären Betrieb des Motors mit vorbestimmter Temperatur und vorbestimmtem Druck innerhalb der Verbrennungskammer der Zylinder berechnet, und sind daher unwirksam, wenn sie auf den Übergangszustandsbetrieb des Motors angewendet werden, bei dem die Temperatur und der Druck in der Verbrennungskammer der Zylinder niedriger sind.
Insbesondere sind während des Übergangszustandsbetriebs des Motors die stationären Voreinspritz-Vorwerte zu hoch, so daß die Voreinspritzung die Verbrennung einleitet, bei der das Gemisch nicht wirksam brennt. Folglich erreichen die Temperatur und der Druck innerhalb der Verbrennungskammer der Zylinder nicht die vorausgesagten Werte, wenn die Haupteinspritzung durchgeführt wird, wobei somit die durch die Voreinspritzung bewirkte Verbesserung der Verbrennung, die durch die Haupteinspritzung ausgelöst wird, beeinträchtigt wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein unkompliziertes, kostengünstiges Verfahren und eine ebensolche Vorrichtung zum wirksameren Steuern des Einspritzdrucks und somit zum Erreichen eines besseren Kompromisses zwischen dem Verbrennungsgeräusch und dem Abgasrauchniveau des Motors bereitzustellen.
Vorzugsweise müssen das Steuerverfahren und die Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auch in der Lage sein, die Voreinspritzung während des Übergangszustandsbetriebs des Motors wirksamer zu steuern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern der Einspritzung während eines Übergangsbetriebszustands eines Dieselmotors mit Turbolader bereitgestellt, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:

– Erzeugen eines Bezugs-Einspritzdruckwerts als Funktion von mindestens einem ersten Betriebsparameter des Motors in jedem Motorzyklus, wobei der Bezugs-Einspritzdruckwert einen optimalen Einspritzdruckwert für einen stationären Betrieb des Motors definiert;
– Erzeugen eines inkrementalen Einspritzdruckwerts als Funktion von mindestens einem zweiten Betriebsparameter des Motors in jedem Motorzyklus, wobei der inkrementale Einspritzdruckwert die maximale zulässige Veränderung des Einspritzdrucks zwischen einem Motorzyklus und dem nächsten während des Übergangsbetriebszustands des Motors definiert; und
– Erzeugen eines gewünschten Einspritzdruckwerts in jedem Motorzyklus als Funktion des Bezugs-Einspritzdruckwerts und des inkrementalen Einspritzdruckwerts, derart, daß die Veränderung des Einspritzdrucks des Motors während des Übergangsbetriebszustands den maximalen zulässigen Wert nicht übersteigt;
dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Betriebsparameter der Ladedruck des Motors ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird auch eine Vorrichtung zum Steuern der Einspritzung während eines Übergangsbetriebszustands eines Dieselmotors mit Turbolader bereitgestellt, wobei die Vorrichtung umfaßt:

– ein erstes Verarbeitungsmittel, das mindestens einen ersten Betriebsparameter des Motors empfängt und in jedem Motorzyklus einen Bezugs-Einspritzdruckwert erzeugt, der einen optimalen Einspritzdruckwert für einen stationären Betrieb des Motors definiert;
– ein zweites Verarbeitungsmittel, das mindestens einen zweiten Betriebsparameter des Motors empfängt und in jedem Motorzyklus einen inkrementalen Einspritzdruckwert erzeugt, der die maximale zulässige Veränderung des Einspritzdrucks zwischen einem Motorzyklus und dem nächsten während des Übergangsbetriebszustands des Motors definiert; und
– ein drittes Verarbeitungsmittel, das den Bezugs-Einspritzdruckwert und den inkrementalen Einspritzdruckwert empfängt und in jedem Motorzyklus einen gewünschten Einspritzdruckwert als Funktion des Bezugs-Einspritzdruckwerts und des inkrementalen Einspritzdruckwerts erzeugt, derart, daß die Veränderung des Einspritzdrucks des Motors während des Übergangsbetriebszustands den maximalen zulässigen Wert nicht übersteigt;
dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Betriebsparameter der Ladedruck des Motors ist.

Ein bevorzugtes, nicht-begrenzendes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird beispielhaft mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in denen gilt:
1 zeigt ein Blockdiagramm einer elektronischen zentralen Steuereinheit mit einer Steuervorrichtung gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt ein Blockdiagramm einer elektronischen zentralen Steuereinheit mit einer Steuervorrichtung gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung;
3 bis 12 zeigen Zeitkurven von Größen, die durch die Steuervorrichtung der 1 und 2 gesteuert werden.
Die Ziffer 1 in 1 gibt eine elektronische zentrale Steuereinheit zum Steuern der Common-Rail-Einspritzung eines Dieselmotors 2 mit Turbolader und Direkteinspritzung an.
Die elektronische zentrale Steuereinheit 1 – von welcher nur die Teile, die für die vorliegende Erfindung sachdienlich sind, dargestellt sind – umfaßt eine Parameterberechnungseinheit 3, die am Motor 2 gemessene Signale empfängt und Betriebsparameter des Motors 2 erzeugt, die zum Steuern der Einspritzung erforderlich sind; eine Steuervorrichtung 4, die die Betriebsparameter empfängt und Einspritzsteuerparameter erzeugt; und eine bekannte Einspritzdruck-Regelungseinheit 5 (die nicht im einzelnen beschrieben wird), die mit den Einspritzsteuerparametern versorgt wird.
Insbesondere empfängt die Parameterberechnungseinheit 3 ein Signal S₁ , das mit der Drehzahl des Motors 2 in Beziehung steht, und ein Signal S₂ , das mit dem Ladedruck P_s des Motors 2 in Beziehung steht, und erzeugt Betriebsparameter des Motors 2, wie z. B. Drehzahl N, die Menge Q an eingespritztem Kraftstoff und einen quantisierten, digitalisierten Ladedruck P_S .
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung empfängt die Steuervorrichtung 4 die Parameter N, Q und P_S und erzeugt in jedem Motorzyklus einen gewünschten Einspritzdruckwert P_o , der zur Regelungseinheit 5 geliefert und von dieser verwendet wird, um den Einspritzdruck zu steuern.
Insbesondere umfaßt die Steuervorrichtung 4 eine erste und eine zweite Verarbeitungseinheit 6, 7, die die Parameter N, Q und P_S empfangen und jeweilige Zwischenwerte erzeugen; und eine dritte Verarbeitungseinheit 8, die die Zwischenwerte empfängt und den Wert P_o erzeugt.
Insbesondere empfängt die erste Verarbeitungseinheit 6 die Parameter N und Q und erzeugt für jeden Motorzyklus einen Bezugs-Einspritzdruckwert P_MAP, der zur dritten Verarbeitungseinheit 8 geliefert wird und einen optimalen Einspritzdruckwert für einen stationären Betrieb des Motors definiert, wie durch die Parameter N und Q definiert. Als Beispiel kann die erste Verarbeitungseinheit 6 ein Verzeichnis umfassen, in dem P_MAP-Werte als Funktion der Parameter N und Q gespeichert sind.
Die zweite Verarbeitungseinheit 7 empfängt die Parameter N und P_s und erzeugt für jeden Motorzyklus einen inkrementalen Einspritzdruckwert DP_MAX, der zur dritten Verarbeitungseinheit 8 geliefert wird und die maximale zulässige Veränderung des Einspritzdrucks zwischen einem Motorzyklus und dem nächsten während des Übergangsbetriebszustands des Motors 2 definiert. Als Beispiel kann die zweite Verarbeitungseinheit 7 ein Verzeichnis umfassen, in dem DP_MAX Werte als Funktion der Parameter N und P_s gespeichert sind.
Die dritte Verarbeitungseinheit 8 empfängt den Bezugs-Einspritzdruckwert P_MAP und den inkrementalen Einspritzdruckwert DP_MAX und erzeugt in jedem Motorzyklus einen gewünschten Einspritzdruckwert P_O als Funktion von P_MAP und DP_MAX, derart, daß die Veränderung des Einspritzdrucks zwischen einem Motorzyklus und dem nächsten während des Übergangsbetriebszustands des Motors den maximalen zulässigen Wert nicht übersteigt.
Insbesondere umfaßt die dritte Verarbeitungseinheit 8 eine erste Addierschaltung 9; die in jedem Motorzyklus (durch den Buchstaben i angegeben) den inkrementalen Einspritzdruckwert DP_MAX und den gewünschten Einspritzdruckwert P_O,i–1 empfängt, der im vorherigen Motorzyklus i-1 berechnet wurde, wie nachher im einzelnen beschrieben, und einen korrigierten Einspritzdruckwert P_O gleich der Summe von P_O,i–1 und DP_MAX erzeugt.
Der korrigierte Einspritzdruckwert P_C definiert den korrigierten Einspritzdruckwert, der im i-ten Motorzyklus der festgelegten maximalen zulässigen Veränderung des Einspritzdrucks entspricht.
Die dritte Verarbeitungseinheit 8 umfaßt auch eine Unterscheidungsschaltung 10, die den Bezugs-Einspritzdruckwert P_MAP und den korrigierten Einspritzdruckwert P_C empfängt und einen gewünschten Einspritzdruckwert P_O gleich dem geringeren von P_MAP und P_C erzeugt (Knoten 11).
Die dritte Verarbeitungseinheit 8 umfaßt auch eine Speicherschaltung 12 mit einem Eingang, der mit dem Knoten 11 verbunden ist, die für das Speichern des gewünschten Einspritzdruckwerts P_O sorgt, der im i-ten Motorzyklus berechnet wird und im nächsten Motorzyklus zur Addierschaltung 9 geliefert werden soll.
Der Bezugs-Einspritzdruckwert P_MAP und der gewünschte Einspritzdruckwert P_O werden auch zu anderen Teilen der Steuervorrichtung 4 zum Durchführen von Funktionen auf der Basis des Einspritzdrucks geliefert, wie nachher mit Bezug auf 2 beschrieben.
Der Bezugs-Einspritzdruckwert P_MAP und der gewünschte Einspritzdruckwert Po können auch zu anderen Teilen der elektronischen zentralen Steuereinheit 1 zum Durchführen von Funktionen auf der Basis des Einspritzdrucks geliefert werden, z. B. zu einer Einheit (in 1 nicht dargestellt) zum Berechnen des Voreinspritzwinkels, und wie im einzelnen in der vorstehend erwähnten Patentanmeldung WO-95/23921 beschrieben.
Der Betrieb der Steuervorrichtung 4 in 1 ist aus der vorangehenden Beschreibung klar. Es genügt zu sagen, daß bei Abwesenheit der Unterscheidungsschaltung 10 ein Übergangsbetriebszustand des Motors, z. B. infolge einer schnellen Beschleunigung, eine plötzliche Erhöhung der Parameter N und Q und eine scharfe Erhöhung des Bezugs-Einspritzdruckwerts P_MAP, der von der ersten Verarbeitungseinheit 6 erzeugt wird, erzeugen würde.
Der Bezugs-Einspritzdruckwert P_MAP, der direkt zur Einspritzdruck-Regelungseinheit 5 geliefert wird, würde wiederum eine schnelle Erhöhung des Einspritzdrucks und daher einen hohen Verbrennungsgeräuschpegel des Motors 2 erzeugen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird jedoch die Regelungseinheit 5 mit einem gewünschten Einspritzdruckwert P_O versorgt, der während des Übergangsbetriebszustands des Motors 2 niedriger ist als der Bezugs-Einspritzdruckwert P_MAP.
Während des Übergangsbetriebszustands des Motors weist daher der gewünschte Einspritzdruckwert P_O eine niedrigere Geschwindigkeit der Erhöhung im Vergleich zum Bezugs-Einsprttzdruckwert P_MAP auf, da er um eine Menge gleich dem inkrementalen Einspritzdruckwert DP_MAX in jedem Motorzyklus inkrementiert wird.
Bis der korrigierte Einspritzdruckwert P_C den Bezugs-Einsprttzdruckwert P_MAP erreicht, ist der Übergangsbetriebszustand des Motors vorbei und die Einspritzdruck-Regelungseinheit 5 wird wieder mit dem Bezugs-Einsprttzdruckwert P_MAP versorgt, der den optimalen Einspritzdruckwert für den stationären Betrieb des Motors 2 definiert.
Das Erzeugen des inkrementalen Einspritzdruckwerts DP_MAX als Funktion der Drehzahl N und des Ladedrucks P_S des Motors 2 sorgt für eine erhebliche Verringerung des Abgasrauchniveaus im Vergleich zur bekannten Lösung, bei der der inkrementale Einspritzdruckwert DP_MAX als Funktion der Parameter N und Q berechnet wird.
Der Ladedruckwert ist aufgrund einer Verzögerung durch den Abgasturbolader bei der Anpassung an neue Betriebsbedingungen tatsächlich während des Übergangszustands niedriger als während des stationären Betriebs des Motors 2 und Labortests haben gezeigt, daß die Berechnung von DP_MAX auf der Basis eines mit dem Ladedruckwert in Beziehung stehenden Parameters für eine unkomplizierte, eindeutige Kalibrierung der maximalen Geschwindigkeit der Erhöhung des Einspritzdrucks unter beliebigen Beschleunigungsbedingungen sorgt.
Überdies sorgt die Kalibrierung der maximalen Geschwindigkeit der Erhöhung auf der Basis eines solchen Parameters auch für die Berücksichtigung von Größen, die sich ernsthaft auf das Verbrennungsgeräusch und das Rauchniveau des Motors 2 auswirken, wie z. B. Motorlast vor der Beschleunigung und der beim Beginn der Beschleunigung eingelegte Gang.
An sich sorgt die erfindungsgemäße Steuervorrichtung 4 für das Erreichen einer besseren Übergangszustandsgeschwindigkeit der Erhöhung des Einspritzdrucks und im Vergleich zur bekannten Vorrichtung für einen besseren Kompromiß zwischen dem Verbrennungsgeräusch und dem Rauchniveau des Motors 2 unter beliebigen Beschleunigungsbedingungen.
Dies ist in den 3 bis 6 deutlich dargestellt, in denen die gepunkteten, gestrichelten und durchgehenden Linien jeweils die Zeitkurven einer Größe unter Verwendung überhaupt keiner Steuervorrichtung, unter Verwendung der bekannten Steuervorrichtung und unter Verwendung der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung 4 zeigen. Der Pfeil in den 3 bis 6 gibt den Beginn des Übergangsbetriebszustands an.
Insbesondere zeigt 3 eine Zeitkurve des inkrementalen Einspritzdruckwerts DP_MAX. Wie zu sehen ist, erzeugt unter Verwendung der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung 4 (Kurve AA) ein Übergangsbetriebszustand des Motors 2 eine schärfere Erhöhung des inkrementalen Einspritzdruckwerts DP_MAX im Vergleich zur bekannten Steuervorrichtung (Kurve AB), was somit, wie in Fig 4 gezeigt, zu einer besseren Geschwindigkeit der Erhöhung des Einspritzdrucks im Vergleich zur bekannten Vorrichtung führt.
Insbesondere zeigt 4 eine Zeitkurve des Einspritzdrucks P₁ des Motors 2 und zeigt deutlich, wie unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung (Kurve AC) ein Übergangsbetriebszustand des Motors 2 eine schärfere Erhöhung des Einspritzdrucks als die bekannte Steuervorrichtung (Kurve AD), aber eine allmählichere Erhöhung, als wenn überhaupt keine Steuervorrichtung verwendet wird (Kurve AE), erzeugt. Mit anderen Worten, unter Verwendung der Steuervorrichtung 4 nimmt der Einspritzdruck schneller zu als mit der bekannten Vorrichtung und weniger schnell, als wenn überhaupt keine Steuervorrichtung verwendet wird.
Die verbesserte Geschwindigkeit der Erhöhung des Einspritzdrucks wird im Abgasrauchniveau des Motors 2 ohne Beeinträchtigung des Verbrennungsrauschpegels klar widergespiegelt, wie in den 5 und 6 gezeigt, die jeweilige Zeitkurven des Abgasrauchniveaus F_s und des Verbrennungsgeräuschpegels R_c des Motors 2 zeigen.
Wie in 5 deutlich gezeigt, weisen während eines Übergangsbetriebszustands des Motors 2 die Rauchniveaus, die unter Verwendung der bekannten Vorrichtung (Kurve AG) und der Steuervorrichtung 4 (Kurve AH) erhalten werden, einen im wesentlichen identischen anfänglichen Teil und einen Endteil auf, bei dem, obwohl sie höher sind, als wenn überhaupt keine Steuervorrichtung verwendet wird (Kurve AF), die Steuervorrichtung 4 für eine beträchtliche Verringerung des Abgasrauchniveaus im Vergleich zur bekannten Vorrichtung sorgt.
Überdies wird die Verbesserung des Abgasrauchniveaus ohne Beeinträchtigung des Verbrennungsgeräuschpegels des Motors 2 erreicht. Wie in 6 deutlich gezeigt, nimmt der Verbrennungsgeräuschpegel tatsächlich während eines Übergangsbetriebszustands bei Abwesenheit von irgendeiner Steuervorrichtung (Kurve AL) beträchtlich zu, aber beträchtlich weniger in Gegenwart der bekannten Steuervorrichtung (Kurve AM) und der Steuervorrichtung 4 (Kurve AN).
Mit anderen Worten, die Berechnung der maximalen Geschwindigkeit der Erhöhung (DP_MAX) des Einspritzdrucks auf der Basis des Ladedrucks sorgt für eine beträchtliche Verringerung des Abgasrauchniveaus des Motors 2, zumindest gegen Ende des Übergangsbetriebszustands, ohne Beeinträchtigung des Verbrennungsgeräuschpegels des Motors 2.
2 zeigt ein Blockdiagramm einer elektronischen zentralen Steuereinheit 1 ähnlich jener in 1, in der die Teile, die beiden gemeinsam sind, unter Verwendung desselben Numerierungssystems gekennzeichnet sind, und die einen weiteren Teil der Steuervorrichtung 4 gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt.
Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung erzeugt die Steuervorrichtung 4 zusätzlich zum gewünschten Druckwert P_o auch einen Betriebs-Vorwert A_O und einen Betriebsdauerwert D_O , die den implementierten Voreinspritz-Vorwert bzw. den implementierten Voreinspritz-Dauerwert definieren und die auch zur Regelungseinheit 5 geliefert und von dieser verwendet werden, um die Voreinspritzung zu steuern.
Insbesondere umfaßt die Steuervorrichtung 4 auch eine vierte und eine fünfte Verarbeitungseinheit 16, 17, die die Parameter N, Q und P_S empfangen und jeweilige Zwischenwerte erzeugen; und eine sechste Verarbeitungseinheit 18, die die Zwischenwerte empfängt und die Werte A_O und D_O erzeugt.
Insbesondere empfängt die vierte Verarbeitungseinheit 16 die Parameter N und Q und erzeugt in jedem Motorzyklus einen Bezugs-Vorwert A_R und einen Bezugsdauerwert D_R , die zur sechsten Verarbeitungseinheit 18 geliefert werden und einen optimalen Voreinspritz-Vorwert bzw. einen optimalen Voreinspritz-Dauerwert für den stationären Betrieb des Motors 2 definieren, wie durch die Parameter N und Q definiert. Als Beispiel kann die vierte Verarbeitungseinheit 16 ein Verzeichnis umfassen, in dem Werte A_R und D_R als Funktion der Parameter N und Q gespeichert sind.
Die fünfte Verarbeitungseinheit 17 empfängt die Parameter N, Q, P_S , einen Bezugs-Einspritzdruckwert P_MAP und einen gewünschten Einspritzdruckwert P_O , wie im einzelnen mit Bezug auf 1 beschrieben, und erzeugt in jedem Motorzyklus einen Vorkorrekturwert A_C und einen Dauerkorrekturwert D_C , die die an der Voreinspritzung bzw. der Voreinspritzungsdauer durchzuführende Korrektur während des Übergangsbetriebszustands des Motors 2 definieren.
Alternativ können der Bezugs-Einspritzdruckwert P_MAP und der gewünschte Einspritzdruckwert Po durch eine Steuervorrichtung der in WO-95/23921, eingereicht am 28.2.95, beschriebenen Art erzeugt werden.
Die fünfte Verarbeitungseinheit 17 umfaßt eine Berechnungsschaltung 19, die die Parameter N, Q und P_S empfängt, einen ersten und einen zweiten Multiplikationskoeffizienten K₁, K₂ erzeugt, und die beispielsweise ein Verzeichnis umfassen kann, in dem Koeffizienten K₁ und K₂ als Funktion der Parameter N, Q und P_S gespeichert sind.
Die fünfte Verarbeitungseinheit 17 umfaßt auch eine zweite Addierschaltung 20, die den Bezugs-Einspritzdruckwert P_MAP und den gewünschten Einspritzdruckwert P_O empfängt und einen Differenz-Einspritzdruckwert P_DIF gleich der Differenz zwischen P_MAP und P_O erzeugt; eine erste Multiplikationsschaltung 21, die den Differenz-Einspritzdruckwert P_D _IF und den ersten Multiplikationskoeffizienten K₁ empfängt und einen Vorkorrekturwert A_C gleich PDIF, multipliziert mit K₁ , erzeugt; und eine zweite Multiplikationsschaltung 22, die den Differenz-Einspritzdruckwert P_DIF und den zweiten Multiplikationskoeffizienten K₂ empfängt und einen Dauerkorrekturwert D_C gleich P_DIF, multipliziert mit K₂ , erzeugt.
Die sechste Verarbeitungseinheit 18 umfaßt eine dritte Addierschaltung 23, die den Bezugs-Vorwert A_R und den Vorkorrekturwert A_C empfängt und einen Betriebs-Vorwert A_O gleich der algebraischen Summe von A_R und A_C erzeugt; und eine vierte Addierschaltung 24, die den Bezugsdauerwert D_R und den Dauerkorrekturwert D_C empfängt und einen Betriebsdauerwert D_O gleich der algebraischen Summe von D_R und D_C erzeugt.
Der Betrieb der Steuervorrichtung 4 in 2 ist aus der vorangehenden Beschreibung klar. Es genügt zu sagen, daß gemäß der vorliegenden Erfindung während der Übergangsbetriebszustände des Motors 2 die Betriebs-Voreinspritz- Vor- und -Dauerwerte A_O und D_O als Funktion der Differenz zwischen dem optimalen Einspritzdruckwert für den stationären Betrieb des Motors 2 (P_MAP) und dem gewünschten Einspritzdruckwert in jedem Motorzyklus (P_o ) und als Funktion der Multiplikationskoeffizienten K₁, K₂ , die für die Berücksichtigung des Betriebszustands des Motors 2, wie durch die Betriebsparameter N, Q und P_S definiert, sorgen, berechnet werden.
Ein positives oder negatives Vorzeichen der Koeffizienten K₁ und K₂ erhöht oder verringert den Voreinspritz-Vorwert (A_O ) und -Dauerwert (D_O ). Das heißt, der Voreinspritz-Vorwert (A_O ) wird um eine Menge verringert, die zur Differenz zwischen dem optimalen Einspritzdruckwert für den stationären Betrieb des Motors 2 (P_MAP) und dem gewünschten Einspritzdruckwert in jedem Motorzyklus (P_o ) proportional ist, wenn der erste Multiplikationskoeffizient K₁ negativ ist, und wird erhöht, wenn K₁ positiv ist. Ebenso wird der Voreinspritz-Dauerwert (D_O) um eine Menge verringert, die zu der Differenz proportional ist, wenn der zweite Multiplikationskoeffizient K₂ negativ ist, und wird erhöht, wenn K₂ positiv ist.
Die obigen Konekturen am Voreinspritz-Vor- und -Dauerwert können gleichzeitig oder einzeln vorgenommen werden und jede sorgt für eine erhebliche Verringerung des Verbrennungsgeräuschpegels des Motors 2 im Vergleich zu überhaupt keiner Korrektur.
Dies ist in den 7 bis 12 deutlich dargestellt, in denen die durchgehenden und gepunkteten Linien die Zeitkurven einer Größe darstellen, die mit bzw. ohne Steuervorrichtung 4 erhalten werden. Der Pfeil in den 7 bis 12 gibt den Beginn der Übergangsbetriebsstufe des Motors 2 an.
Insbesondere zeigt 7 eine Zeitkurve der Voreinspritz-Betriebs- und Bezugs-Vorwerfe A_O und A_R und zeigt deutlich, wie während eines Übergangsbetriebszustands die Steuervorrichtung 4 für die Verringerung des Voreinspritz-Vorwerts (Kurve BA) bezüglich des stationären Werts (Kurve BB) sorgt.
8 zeigt andererseits eine Zeitkurve der Voreinspritz-Betriebs- und -Bezugsdauerwerte D_O und D_R , und zeigt deutlich, wie während eines Übergangsbetriebszustands die Steuervorrichtung 4 für die Erhöhung des Voreinspritz-Dauerwerts (Kurve BC) bezüglich des stationären Werts (Kurve BD) sorgt.
Wie in den 9 bis 12 dargestellt, sorgen die Korrekturen, die an den Voreinspritz-Vor- und -Dauerwerten vorgenommen werden, jeweils für das Verringern des Verbrennungsgeräuschs R_C des Motors 2 ohne Erhöhung des Abgasrauchniveaus F_S .
Insbesondere zeigen die Kurven BF und BE in 9 (relativ zum Verbrennungsgeräusch R_C ) und die Kurven BH und BG in 10 (relativ zum Abgasrauchniveau F_S ) die Differenz der Größen mit und ohne Voreinspritz-Vorkonektur; und die Kurven BL und BI in 11 (relativ zum Verbrennungsgeräusch R_C ) und die Kurven BN und BM in 12 (relativ zum Abgasrauchniveau F_S) zeigen die Differenz der Größen mit und ohne Voreinspritz-Dauerkorrektur.
Natürlich können an dem Steuerverfahren und der Steuervorrichtung, wie hierin beschrieben und dargestellt, Änderungen vorgenommen werden, ohne jedoch vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Steuern der Einspritzung während eines Übergangsbetriebszustands eines Dieselmotors (2) mit Turbolader, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt: – Erzeugen eines Bezugs-Einspritzdruckwerts (P_MAP) als Funktion von mindestens einem ersten Betriebsparameter (N, Q des Motors (2) in jedem Motorzyklus, wobei der Bezugs-Einspritzdruckwert (P_MAP) einen optimalen Einspritzdruckwert für einen stationären Betrieb des Motors (2) definiert; – Erzeugen eines inkrementalen Einspritzdruckwerts (DP_MAX) als Funktion von mindestens einem zweiten Betriebsparameter (N, P_S ) des Motors (2) in jedem Motorzyklus, wobei der inkrementale Einspritzdruckwert (DP_MAX) die maximale zulässige Veränderung des Einspritzdrucks zwischen einem Motorzyklus und dem nächsten während des Übergangsbetriebszustands des Motors (2) definiert; und – Erzeugen eines gewünschten Einspritzdruckwerts (P_O ) in jedem Motorzyklus als Funktion des Bezugs-Einspritzdruckwerts (P_MAP) und des inkrementalen Einspritzdruckwerts (DP_MAX), derart, daß die Veränderung des Einspritzdrucks des Motors (2) während des Übergangsbetriebszustands den maximalen zulässigen Wert nicht übersteigt; dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Betriebsparameter der Ladedruck (P_S ) des Motors (2) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der inkrementale Einspritzdruckwert (DP_MAX) auch als Funktion der Drehzahl (N) des Motors (2) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Erzeugens eines gewünschten Einspritzdruckwerts (P_O ) in jedem Motorzyklus die Schritte umfaßt: – Erzeugen eines korrigierten Einspritzdruckwerts (P_c ) durch Addieren des inkrementalen Einspritzdruckwerts (DP_MAX) und eines Betriebs-Einspritzdruckwerts (P_o,i-1); – Erzeugen des gewünschten Einspritzdruckwerts (P_O ) gleich dem geringeren des korrigierten Einspritzdruckwerts (P_C ) und des Bezugs-Einspritzdruckwerts (P_MAP); und – Speichern des gewünschten Einspritzdruckwerts (P_O ) in jedem Motorzyklus; wobei der Betriebs-Einspritzdruckwert (P_o,i-1) in jedem Motorzyklus gleich dem gewünschten Einspritzdruckwert (P_O ) ist, der in einem vorherigen Motorzyklus gespeichert wurde.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Betriebsparameter die Drehzahl (N) des Motors (2) ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugs-Einspritzdruckwert (P_MAP) auch als Funktion der Menge (Q an Kraftstoff, die zum Motor (2) geliefert wird, erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es auch die Schritte umfaßt: – Erzeugen eines Bezugswerts (A_R, D_R) als Funktion von mindestens einem ersten Betriebsparameter (N, Q des Motors (2); wobei der Bezugswert (A_R, D_R ) einen optimalen Wert einer Steuermenge zum Steuern einer Voreinspritzung während eines stationären Betriebs des Motors (2) definiert; – Erzeugen eines Konekturwerts (A_C, D_C) zum Konigieren des Bezugswerts (A_R, D_R ) und als Funktion von mindestens einem zweiten Betriebsparameter (N, Q, P_S, P_MAP, P_O ) des Motors (2); und – Erzeugen eines Betriebswerts (A_O, D_O ) der Steuermenge als Funktion des Bezugswerts (A_R, D_R ) und des Konekturwerts (A_C, D_C ).
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermenge die Voreinspritzung umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es die Schritte umfaßt: – Erzeugen eines Differenz-Einspritzdruckwerts (P_DIF) gleich der Differenz zwischen einem Bezugs-Einspritzdruckwert (P_MAP) und einem gewünschten Einspritzdruckwert (P_O ); wobei der Bezugs-Einspritzdruckwert (P_MAP) einen optimalen Einspritzdruckwert für den stationären Betrieb des Motors (2) definiert; und der gewünschte Einspritzdruckwert (P_O ) einen gewünschten Einspritzdruckwert des Motors (2) definiert; – Erzeugen eines ersten Multiplikationskoeffizienten (K₁ ) als Funktion von mindestens einem dritten Betriebsparameter (N, Q, P_s ) des Motors (2); – Erzeugen eines Vorkonekturwerts (A_C ) durch Multiplizieren des Differenz-Einspritzdruckwerts (P_DIF) mit dem ersten Multiplikationskoeffizienten (K ₁); – Erzeugen eines Bezugs-Voreinspritzwerts (A_R ) als Funktion von mindestens einem ersten Betriebsparameter (N, Q) des Motors (2); wobei der Bezugs-Vorwert (A_R ) einen optimalen Wert einer Steuermenge zum Steuern der Voreinspritzung während des stationären Betriebs des Motors (2) definiert; und – Erzeugen eines Betriebs-Vorwerts (A_O ) durch algebraisches Addieren des Bezugs-Vorwerts (A_R ) und des Vorkonekturwerts (A_C ).
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermenge die Einspritzdauer umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es die Schritte umfaßt: – Erzeugen eines Differenz-Einspritzdruckwerts (P_DIF) gleich der Differenz zwischen einem Bezugs-Einspritzdruckwert (P_MAP) und einem gewünschten Einspritzdruckwert (P_O ); wobei der Bezugs-Einspritzdruckwert (P_MAP) einen optimalen Einspritzdruckwert für den stationären Betrieb des Motors (2) definiert; und der gewünschte Einspritzdruckwert (P_O ) einen gewünschten Einspritzdruckwert des Motors (2) definiert; – Erzeugen eines zweiten Multiplikationskoeffizienten (K₂ ) als Funktion von mindestens einem vierten Betriebswert, der an dem Motor (2) gemessen wird; – Erzeugen eines Dauerkorrekturwerts (D_C ) durch Multiplizieren des Differenz-Einspritzdruckwerts (P_DIF) mit dem zweiten Multiplikationskoeffizienten (K₂ ); – Erzeugen eines Bezugsdauerwerts (D_R ) als Funktion von mindestens einem ersten Betriebsparameter (N, Q) des Motors (2); wobei der Bezugsdauerwert (D_R ) einen optimalen Wert einer Steuermenge zum Steuern der Voreinspritzung während des stationären Betriebs des Motors (2) definiert; und – Erzeugen eines Betriebsdauerwerts (D_O ) durch algebraisches Addieren des Bezugsdauerwerts (D_R ) und des Dauerkorrekturwerts (D_C ).
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugswert (A_R, D_R ) als Funktion der Drehzahl (N) des Motors (2) und der Menge (Q) von Kraftstoff, die zum Motor (2) geliefert wird, erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Multiplikationskoeffizient (K₁ ) als Funktion der Drehzahl (N) des Motors (2), der Menge (Q) an Kraftstoff, die zum Motor (2) geliefert wird, und des Ladedrucks (P_S ) des Motors (2) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Multiplikationskoeffizient (K₂ ) als Funktion der Drehzahl (N) des Motors (2), der Menge (Q) an Kraftstoff, die zum Motor (2) geliefert wird, und des Ladedrucks (P_S ) des Motors (2) erzeugt wird.
Vorrichtung zum Steuern der Einspritzung während eines Übergangsbetriebszustands eines Dieselmotors (2) mit Turbolader, wobei die Vorrichtung umfaßt: – ein erstes Verarbeitungsmittel (6), das mindestens einen ersten Betriebsparameter (N, Q des Motors (2) empfängt und in jedem Motorzyklus einen Bezugs-Einspritzdruckwert (P_MAP) erzeugt, der einen optimalen Einspritzdruckwert für einen stationären Betrieb des Motors (2) definiert; – ein zweites Verarbeitungsmittel (7), das mindestens einen zweiten Betriebsparameter (N, P_S ) des Motors (2) empfängt und in jedem Motorzyklus einen inkrementalen Einspritzdruckwert (DP_MAX) erzeugt, der die maximale zulässige Veränderung des Einspritzdrucks zwischen einem Motorzyklus und dem nächsten während des Übergangsbetriebszustands des Motors definiert; und – ein drittes Verarbeitungsmittel (8), das den Bezugs-Einspritzdruckwert (P_MAP) und den inkrementalen Einspritzdruckwert (DP_MAX) empfängt und in jedem Motorzyklus einen gewünschten Einspritzdruckwert (P_O ) als Funktion des Bezugs-Einspritzdruckwerts (P_MAP) und des inkrementalen Einspritzdruckwerts (DP_MAX) erzeugt, derart, daß die Veränderung des Einspritzdruck des Motors (2) während des Übergangsbetriebszustands den maximalen zulässigen Wert nicht übersteigt; dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Betriebsparameter der Ladedruck (P_S) des Motors (2) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Verarbeitungsmittel (7) auch die Drehzahl (N) des Motors (2) empfängt.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Verarbeitungsmittel (8) umfaßt: – ein erstes Addiermittel (9), das den inkrementalen Einspritzdruckwert (DP_MAX) und einen Betriebs-Einspritzdruckwert (P_o,i-1) empfängt und einen korrigierten Einspritzdruckwert (P_C ) gleich der Summe des inkrementalen Einspritzdruckwerts (DP_MAX) und des Betriebs-Einspritzdruckwerts (P_o,i-1) erzeugt; – ein Unterscheidungsmittel (10), das den korrigierten Einspritzdruckwert (P_C ) und den Bezugs-Einsprttzdruckwert (P_MAP) empfängt und den gewünschten Einspritzdruckwert (P_O ) gleich dem geringeren des korrigierten Einspritzdruckwerts (P_O ) und des Bezugs-Einspritzdruckwerts (P_MAP) erzeugt; und – ein Speichermittel (12), das den gewünschten Einspritzdruckwert (P_O ) empfängt; wobei der Betriebs-Einspritzdruckwert (P_o,i-1) in jedem Motorzyklus gleich dem gewünschten Einspritzdruckwert (P_O ) ist, der in einem vorherigen Motorzyklus gespeichert wurde.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Betriebsparameter die Drehzahl (N) des Motors (2) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Verarbeitungsmittel (6) auch die Menge (Q) an Kraftstoff, die zum Motor (2) geliefert wird, empfängt.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt: – ein viertes Verarbeitungsmittel (16), das mindestens einen ersten Betriebsparameter (N, Q) des Motors (2) empfängt und einen Bezugswert (A_R, D_A) erzeugt, der einen optimalen Wert einer Steuermenge zum Steuern der Voreinspritzung während eines stationären Betriebs des Motors (2) definiert; – ein fünftes Verarbeitungsmittel (17), das mindestens einen zweiten Betriebsparameter (N, Q, P_S , P_MAP, P_O ) des Motors (2) empfängt und einen Korrekturwert (A_C, D_C ) zum Korrigieren des Bezugswerts (A_R, D_R ) erzeugt; und – ein sechstes Verarbeitungsmittel (18), das den Bezugswert (A_R, D_A ) und den Korrekturwert (A_C, D_C ) empfängt und einen Betriebswert (A_O, D_O ) der Steuermenge erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermenge die Voreinspritzung umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das vierte Verarbeitungsmittel (16) ein erstes Berechnungsmittel (16) umfaßt, das mindestens einen ersten Betriebsparameter (N, Q) des Motors (2) empfängt und einen Bezugs-Vorwert (A_R ) erzeugt, der einen optimalen Vorwert zum Steuern der Voreinspritzung während des stationären Betriebs des Motors (2) definiert; wobei die Steuervorrichtung (4) auch dadurch gekennzeichnet ist, daß das fünfte Verarbeitungsmittel (17) umfaßt: – ein zweites Addiermittel (20), das einen Bezugs-Einspritzdruckwert (P_MAP) und einen gewünschten Einspritzdruckwert (P_O ) empfängt und einen Differenz-Einspritzdruckwert (P_DIF) gleich der Differenz zwischen dem Bezugs-Einspritzdruckwert (P_MAP) und dem gewünschten Einspritzdruckwert (P_O ) erzeugt; wobei der Bezugs-Einspritzdruckwert (P_MAP) einen optimalen Einspritzdruckwert für den stationären Betrieb des Motors (2) definiert; und der gewünschte Einspritzdruckwert (P_O ) einen gewünschten Einspritzdruckwert des Motors (2) definiert; – ein zweites Berechnungsmittel (19), das mindestens einen dritten Betriebsparameter (N, Q, P_S ) des Motors (2) empfängt und einen ersten Multiplikationskoeffizienten (K₁ ) erzeugt; – ein erstes Multiplikationsmittel (21), das den Differenz-Einspritzdruckwert (P_DIF) und den ersten Multiplikationskoeffizienten (K₁ ) empfängt und einen Vorkonekturwert (A_C ) gleich dem Produkt des Differenz-Einspritzdruckwerts (P_DIF) und des ersten Multiplikationskoeffizienten (K₁ ) erzeugt; wobei die Steuervorrichtung (4) auch dadurch gekennzeichnet ist, daß das sechste Verarbeitungsmittel (18) umfaßt: ein drittes Addiermittel (23), das den Bezugs-Vorwert (A_R ) und den Vorkonekturwert (A_C ) empfängt und einen Betriebsvorwert (A_O ) gleich der algebraischen Summe des Bezugs-Vorwerts (A_R ) und des Vorkonekturwerts (A_C ) erzeugt.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermenge die Einspritzdauer umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das vierte Verarbeitungsmittel (16) ein drittes Berechnungsmittel (16) umfaßt, das mindestens einen ersten Betriebsparameter (N, Q) des Motors (2) empfängt, und einen Bezugsdauerwert (D_R ) erzeugt, der einen optimalen Dauerwert zum Steuern der Voreinspritzung während des stationären Betriebs des Motors (2) definiert; wobei die Steuervorrichtung (4) auch dadurch gekennzeichnet ist, daß das fünfte Verarbeitungsmittel (17) umfaßt: – ein viertes Addiermittel (20), das einen Bezugs-Einspritzdruckwert (P_MAP) und einen gewünschten Einspritzdruckwert (P_O ) empfängt und einen Differenz-Einspritzdruckwert (P_DIF) gleich der Differenz zwischen dem Bezugs-Einspritzdruckwert (P_MAP) und dem gewünschten Einspritzdruckwert (P_O) erzeugt; wobei der Bezugs-Einspritzdruckwert (P_MAP) einen optimalen Einspritzdruckwert für den stationären Betrieb des Motors (2) definiert; und der gewünschte Einspritzdruckwert (P_O ) einen gewünschten Einspritzdruckwert des Motors (2) definiert; – ein viertes Berechnungsmittel (19), das mindestens einen vierten Betriebsparameter (N, Q, P_S ) des Motors (2) empfängt und einen zweiten Multiplikationskoeffizienten (K₂ ) erzeugt; – ein zweites Multiplikationsmittel (22), das den Differenz-Einspritzdruckwert (P_DIF) und den zweiten Multiplikationskoeffizienten (K₂ ) empfängt und einen Dauerkorrekturwert (D_C ) gleich dem Produkt des Differenz-Einspritzdruckwerts (P_DIF) und des zweiten Multiplikationskoeffizienten (K₂ ) erzeugt; wobei die Steuervorrichtung (4) auch dadurch gekennzeichnet ist, daß das sechste Verarbeitungsmittel (18) umfaßt: – ein fünftes Addiermittel (24), das den Bezugsdauerwert (D_R ) und den Dauerkorrekturwert (D_C ) empfängt und einen Betriebsdauerwert (D_O ) gleich der algebraischen Summe des Bezugsdauerwerts (D_R ) und des Dauerkorrekturwerts (D_C) erzeugt.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das vierte Verarbeitungsmittel (16) eine Drehzahl (N) des Motors (2) und eine Menge (Q) an Kraftstoff, die zum Motor (2) geliefert wird, empfängt.
Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Berechnungsmittel (19) die Drehzahl (N) des Motors (2), die Menge (Q) an Kraftstoff, die zum Motor (2) geliefert wird, und den Ladedruck (P_S ) des Motors (2) empfängt.
Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Berechnungsmittel (19) die Drehzahl (N) des Motors (2), die Menge (Q) an Kraftstoff, die zum Motor (2) geliefert wird, und den Ladedruck (P_S ) des Motors (2) empfängt.