DE2943950C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht von einem Verfahren gemäß der Gattung des Haupt­ anspruchs aus.

Bei einer derart ausgestatteten Brennkraftmaschine tritt ein gravierender Nachteil auf, der in der geringen Beschleuni­ gungsfähigkeit aus niedriger Drehzahl bzw. aus niedriger Last heraus besteht im Verhältnis zu der durch die Aufladung erzeugten Leistung. Fahrzeuge, die mit Turbolader ausgerüstet sind, können bei dem heutigen Stadtverkehr eine merkliche Behinderung darstellen. Bei dem Beschleunigungsvorgang treten dabei z. B. Drücke von 0,8 bis 0,9 bar (Absolutdruck) im Saugrohrbereich zwischen Lader und Brennraum auf, was auf die Drosselwirkung des im Moment des Beschleunigens noch langsam laufenden Laders bzw. auf dessen Trägheitsmoment zurückzu­ führen ist. Aus diesem Grunde wird die Brennkraftmaschine in diesen Betriebsbereichen mit einer ungenügenden Luftmenge versorgt.

Es ist durch die US-PS 34 01 679 eine Kraftstoffeinspritzpumpe der gattungsgemäßen Art bekannt, bei der eine Spritzverstellung in Abhängigkeit vom Ladedruck erfolgt. Damit wird der Spritzbeginn mit zunehmender Drehzahl und zunehmender Last nach "Früh" verstellt. Dies erfolgt kontinuierlich über den gesamten Betriebsbereich. Diese Ein­ richtung hat jedoch ebenfalls den Nachteil, daß im Beschleunigungs­ falle der Ladedruck stark absinkt und somit auch die Spritzbeginn­ verstellung im Beschleunigungsfalle in Richtung "Spät" verstellt wird. Dies führt zu einem Leistungsabfall.

Bei einer anderen bekannten Brennkraftmaschine (DE-OS 27 18 613), die zusätzlich zur Einhaltung einer rauchfreien Verbrennung mit einem ladedruck­ abhängigen Vollastanschlag (LDA) ausgestattet ist, wird die Vollastmenge an einspritzbarem Kraftstoff in der Beschleunigungsphase auf einen sehr niedrigen Wert begrenzt. Um die Beschleunigungs­ fähigkeit zu erhöhen, wird die den Beschleunigungswunsch des Fahrzeugführers ausdrückende Betätigungsgeschwindigkeit des Fahrpedals als Steuergröße erfaßt und entsprechend dieser Steuergröße kurzzeitig der Vollastanschlag über den LDA verstellt. Durch das Fahrpedal wird dabei eine Pumpe betätigt, deren Arbeitsraum über ein Rückschlagventil mit dem Arbeitsraum des LDA verbunden ist, wobei dieser Arbeits­ raum gegenüber der Ladedruckentnahmestelle durch eine Drossel abgekoppelt ist und wobei ferner eine weitere Drossel stromauf­ wärts des Rückschlagventils vorgesehen ist, über die die von der Pumpe geförderte Luft je nach Verstellgeschwindigkeit des Fahrpedals zum Teil oder ganz entweichen kann.

Es ist ferner durch die US-PS 43 46 688 eine Kraftstoffeinspritz­ pumpe bekannt, bei der mit Hilfe einer elektronischen Einrichtung ein Beschleunigungszustand der von einer Kraftstoffeinspritzpumpe versorgten Brennkraftmaschine ermittelt wird. Beim Auftreten eines solchen Beschleunigungszustands wird der Saugraumdruck über ein eine Entlastungsbohrung steuerndes Magnetventil reduziert und die Spritz­ beginnverstellung in Richtung "Spät" eingestellt. Damit soll vermieden werden, daß Klopferscheinungen auftreten oder daß zuviel NO _x in den Abgasen der Brennkraftmaschine enthalten ist. Nachteilig ist dabei, daß es bei dieser Ausgestaltung ebenfalls nicht möglich ist, im Beschleunigungsfalle den momentanen Leistungsabfall zu vermeiden. Die bekannte Kraftstoffeinspritzpumpe ist zur Versorgung von Diesel­ brennkraftmaschinen vorgesehen und nicht speziell auf die besonderen Verhältnisse einer mit Turboaufladern betriebenen Dieselbrennkraft­ maschine abgestimmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten, gattungsgemäßen Art so weiterzubilden, daß im Beschleunigungsfalle eine Drehmomentensteigerung erzielt werden kann, ohne die zulässige Rußemission zu überschreiten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merk­ male des Patentanspruchs 1 gelöst. Diese Lösung hat den Vorteil, daß durch die Vorverstellung des Spritzbeginns ein wesentlich höherer Brennraum­ mitteldruck bei gleicher Rußemission und erhöhtem Kraftstoffanteil erzielbar ist. Damit wird ohne eine Erhöhung der Rußemission eine verbesserte Leistung der Brennkraftmaschine erreicht.

Die durch den frühen Spritzbeginn bewirkten und mit Geräusch­ steigerung verbundenen Druckanstiege im Brennraum können während der kurzen Phase des Beschleunigens in Kauf genommen werden. Im anschließenden und im wesentlichen stationären Betrieb der Brennkraftmaschine werden die optimalen Spritzbeginnwerte beibehalten.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens sowie vorteilhafte Einrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den Verlauf der Brennraumdrücke bei zwei verschiedenen Zeiten des Spritzbeginns, aufgetragen über der Luftzahl λ,

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Spritzversteller, der die Form eines Stufenkolbens aufweist, der einen über ein Entlastungsventil steuerbaren Ausgleichsarbeitsraum aufweist,

Fig. 4 eine Ausgestaltungsform des Entlastungsventils als drittes Ausführungsbeispiel,

Fig. 5 den Verlauf des Abgasdrucks stromaufwärts der Turbine des Abgasturboladers in Abhängigkeit von der Zeit während eines Beschleunigungs­ vorgangs und

Fig. 6 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem steuerbaren, ladedruckgesteuerten Vollastanschlag.

Das bei einer selbstzündenden Brennkraftmaschine zur Beschleu­ nigung eines mit Verbrennungsmotor betriebenen Fahrzeugs zur Verfügung stehende Drehmoment wird insbesondere durch die zulässige Trübung des Abgases bzw. die Rauchentwicklung begrenzt. Die Rauchentwicklung in den Abgasen ist einerseits abhängig von der zugeführten Frischluftmenge und andererseits von der eingespritzten Kraftstoffmenge, d. h. von der Luftzahl λ. Die Rauchentwicklung ist ferner abhängig von der Lage des Spritzbeginns in bezug auf den oberen Totpunkt (OT). Es ist eine wesentliche Forderung, eine selbstzündende Brennkraftmaschine rauchfrei zu betreiben. Wird nun eine solche Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbo­ lader betrieben, so bewirkt die Trägheit des Abgasturboladers in den Fällen, in denen die Brennkraftmaschine aus niedriger Drehzahl auf höhere Drehzahl gebracht werden soll, im Beschleu­ nigungsfall also, daß der Druck im Saugrohr zwischen Abgasturbo­ lader und Brennkraftmaschine auf 0,8 bis 0,9 bar absinkt. Das bedeutet aber, daß der Brennkraftmaschine eine relativ geringe Luftmenge zur Verfügung steht, in die zur Einhaltung der Rauchgrenze nur eine ebenso geringe Kraftstoffmenge eingespritzt werden kann.

Diese gerade während des Beschleunigens verminderte Ladung wirkt sich sehr negativ auf das Beschleunigungsverhalten von mit solchen Brennkraftmaschinen betriebenen Fahrzeugen aus.

In Fig. 1 ist der Zusammenhang zwischen Brennraummitteldruck, Luftzahl λ und Spritzbeginn dargestellt. Die Messung erfolgte dabei bei einer Drehzahl von 1000 Umdrehungen pro Minute und einem Saugrohrdruck von 0,9 bar, also einem Zustand, bei dem die Brennkraftmaschine aus etwa Leerlaufdrehzahl beschleunigt werden soll. Die durchgezogene Linie entspricht dem Verlauf des mittleren Brennraumdrucks über der Luftzahl g für einen Spritzbeginn von 10° vor OT, während die gestrichelte Linie den Druckverlauf bei 20° vor OT darstellt. Die Pfeile deuten jeweils den Punkt an, bei dem der zulässige Rauch in der Größenordnung einer Schwärzungszahl (SZB) von 3,5 (Bosch) überschritten wird. Man sieht deutlich, daß bei früherem Spritzbeginn ein wesentlich höherer Brennraummitteldruck gefahren werden kann (bei gleichem Rauch) und daß die zulässige Schwärzungszahl erst bei höherer Anreicherung mit Kraftstoff überschritten wird. Nachteilig ist dabei jedoch, daß der steilere Druckanstieg bei einem früheren Spritzbeginn sich nachteilig auf die Geräuschent­ wicklung auswirkt. Da jedoch die Zeiten, während der die Brennkraftmaschine sich in einem Beschleunigungszustand der beschriebenen Art befindet, relativ gering sind, ist es vertretbar, innerhalb dieses Bereiches sich den zulässigen Grenzwerten wesentlich stärker zu nähern, als während des im wesentlichen stationären Betriebes der Brennkraftmaschinen mit einer Auslegung von Einspritzmenge und Einspritzzeitpunkt für einen sicheren, rauchfreien Betrieb mit niedriger Geräusch­ emission.

Die erfindungsgemäße zeitweilige Verstellung des Spritz­ beginns während der Beschleunigungsphasen ist mit einem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 durchführbar. Es ist dort die Spritzbeginnverstelleinrichtung einer im einzelnen nicht dargestellten Einspritzpumpe wiedergegeben mit einem Spritz­ verstellkolben 1, der in einer geschlossenen Zylinderbohrung 2 verschiebbar angeordnet ist und auf seiner einen Seite einen Steuerdruckraum 4 einschließt, während er auf der anderen Seite durch eine Rückstellfeder 5, die in einem von dem Spritzverstellkolben eingeschlossenen Entlastungsraum 6 angeordnet ist, belastet wird.

Der Spritzverstellkolben 1 ist beweglich mit einem Ver­ stellarm 8 verbunden, durch den ein nicht weiter dargestelltes Förderbeginnstellorgan der Einspritzpumpe betätigt wird. In bekannter Weise steht der Steuerdruckraum 4 über eine eine Drossel 9 enthaltene Leitung 10 ständig mit einer Steuer­ druckquelle in Verbindung, die einen drehzahlabhängig ge­ steuerten Druck aufweist. Bei vielen bekannten Ausführungen von Einspritzpumpen ist diese Steuerdruckquelle der Saugraum der Einspritzpumpe. Dabei kann die Leitung 10 z. B. im Spritzverstellkolben selbst angeordnet sein und über einen Durchbruch 11, der zur Durchführung des Verstellarms 8 in den Saugraum 12 der Einspritzpumpe zwischen Zylinderbohrung 2 und Saugraum vorgesehen ist, mit dem Saugraum verbunden sein. Der Entlastungsraum 6 dient zur Aufnahme der Leck-Kraftstoff­ menge, die über eine Entlastungsleitung 14 zum Kraftstoff­ vorratsbehälter 15 zurückgeführt wird.

Vom Steuerdruckraum 4 führt eine Verbindungsleitung 16 zu einem Arbeitsraum 17 einer Pumpeinrichtung 18. Diese weist in einem geschlossenen Zylinder 19 einen Pumpkolben 20 auf, der über eine Betätigungsstange 21 mit dem Gaspedal 22 verbunden ist. Der Pumpkolben 20 schließt auf der einen Seite im Zylinder 19 den Arbeitsraum 17 und auf der anderen Seite einen Druckraum 23 ein. Dieser ist über eine Druckleitung 24 ständig mit dem Saugraum 12 der Einspritzpumpe bzw. mit der Steuerdruck­ quelle verbunden. In dem Pumpkolben ist eine erste Längsbohrung 25 vorgesehen, die den Arbeitsraum 17 mit dem Druckraum 23 verbindet. In der Längsbohrung 25 befindet sich eine erste Drossel 26. Es ist ferner eine zweite Längsbohrung 27 vorgesehen, die in gleicher Weise den Arbeitsraum 17 mit dem Druckraum 23 verbindet. In dieser zweiten Längsbohrung bzw. an einem seiner Enden ist ein Rückschlagventil 28 angeordnet, das vorzugsweise als Flatterventil ausgebildet ist und in Strömungs­ richtung zum Arbeitsraum 17 öffnet.

Die beschriebene Einrichtung arbeitet folgendermaßen:

Wenn das Gaspedal 22 in Richtung Vollast bewegt wird, wenn also ein Beschleunigungsvorgang durchgeführt werden soll, wird der Pumpkolben 20 so verstellt, daß sich das Volumen des Arbeitsraums 17 verringert. Bei der Verstell­ bewegung ist das Rückschlagventil 28 augenblicklich geschlossen. Dieses Ventil spricht auch auf sehr langsame Verstellbewegung des Pumpkolbens 20 an. Wenn die durch den Pumpkolben 20 verdrängte Kraftstoffmenge größer ist als die Kraftstoffmenge, die über die erste Drossel 26 zum Druckausgleich in den Druckraum 23 zurückströmen kann, kommt es zu einer Druckerhöhung im Arbeitsraum 17 und im Steuerdruckraum 4. Diese Druckerhöhung bewirkt eine Verschiebung des Spritzverstellkolbens 1 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 5 und somit eine Verstel­ lung des Spritzbeginns der Einspritzpumpe auf größere Winkel vor OT, d. h. nach "Früh". Da sich der erhöhte Steuerdruck nach dem Ende der Stellbewegung des Pumpkolbens 20 über die erste Drossel 26 und die Drossel 9 ausgleichen kann, kehrt der Spritzverstellkolben nach einer durch die Größe der Drosseln 9 und 29 und die Größe der Rückstellkraft bzw. der Auslenkung des Spritzverstellkolbens bestimmten Zeit wieder in die ursprüngliche Stellung zurück. Der beschriebene Vorgang stellt eine hydraulische Differenzierung der Laständerungs­ geschwindigkeit dar. Gleichzeitig wird durch die Bewegung des Gaspedals 22 die notwendige Verstellkraft für den Spritzverstellkolben erzeugt. Die Verstellzeit steht dabei in direkter Abhängigkeit von der Höhe der Laständerungsge­ schwindigkeit und von der Größe der Laständerung. Wird das Gaspedal 22 zurückgenommen bzw. auf geringere Last gestellt, so gleicht sich die Volumenvergrößerung des Arbeitsraums 17 über die zweite Längsbohrung 27 augenblicklich aus, so daß es zu keiner Beeinflussung des Steuerdrucks im Steuerdruckraum 4 kommt.

Durch diese beschriebene Ausgestaltung der Erfindung wird in sehr einfacher und wenig störanfälliger Weise eine Einrichtung geschaffen, mit der während des Beschleunigungsvorgangs der Spritzbeginn auf "Früh" verstellt werden kann. Nach Ablauf der Beschleunigungsphase erfolgt die Steuerung des Spritz­ verstellkolbens 1 in ungestörter üblicher Weise, so daß die Spritzbeginnwerte für den im wesentlichen stationären Normalbetrieb nicht beeinflußt werden. Durch einen Anschlag 29 wird die Auslenkung des Spritzverstellkolbens 1 begrenzt. Dies ist wichtig für den Fall, daß mehrere wiederholte Pumpbewegungen mit dem Pumpkolben 20 ausgeführt werden. Um eine unzulässige Erhöhung des Drucks im Arbeitsraum 17 und im Steuerdruckraum 4 zu vermeiden, ist ferner ein Druckbegrenzungsventil 30 vorgesehen, das das System Steuerdruckraum 4 und Arbeitsraum 17 zum Saugraum 12 hin entlastet. Damit wird vermieden, daß bei unkontrollierter Betätigung des Gaspedals zu hohe Spritzbeginnwerte vor OT eingestellt werden.

Anstelle der beschriebenen hydraulischen Lösung kann natürlich auch das Beschleunigungssignal auf elektrischem Weg erzielt werden. Dabei wird der zurückgelegte Gaspedal­ weg differenziert und entsprechend dem somit gewonnenen Beschleunigungssignal eine Verstellung des Spritzverstell­ kolbens 1 auf elektrischem oder elektrohydraulischem Weg bewirkt. Dies ist besonders dann vorteilhaft anwendbar, wenn die Spritzbeginnverstellung für den Normalbetrieb bereits auf elektrischem Wege geschieht, wie z. B. in der DE-OS 22 10 400 beschrieben. Mit dem Beschleunigungs­ signal kann bei einer solchen Anlage gesondert eingegriffen werden.

Das Beschleunigungssignal kann natürlich auch an anderen Stellen des Systems gewonnen werden, z. B, an dem Mengenver­ stellorgan der Einspritzpumpe.

Wird das Beschleunigungssignal als elektrisches Signal gewonnen, so läßt sich in vorteilhafter Weise über ein Zeitglied die Dauer der Frühverstellung des Spritzverstellkolbens bzw. Spritzbeginns bestimmen. Mit diesem Zeitglied kann dem Trägheitsverhalten des Laders Rechnung getragen werden.

Das erste Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wurde bei einem üblicherweise bei der überwiegenden Zahl von Einspritz­ pumpen vorhandenen rein hydraulisch arbeitenden Spritz­ versteller verwirklicht. Dabei wurde das Beschleunigungssignal selbst als Stellgröße verwendet, wobei keine wesentlichen Eingriffe in die Konstruktion der Einspritzpumpe notwendig sind. Eine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung gegebene andere Möglichkeit, den Spritzzeitpunkt zu verstellen, zeigt Fig. 3. Dort ist ein abgewandelter Spritz­ verstellkolben 1′ vorgesehen, der als Stufenkolben ausgebildet ist. Der im Durchmesser größere Kolbenteil 32 entspricht dabei dem Spritzverstellkolben 1 in Fig. 2. Er schließt wie dort in einer entsprechenden Zylinderbohrung 2′ einen Steuerdruckraum 4 ein, der über eine Leitung 10 im Kolbenteil 32 und den Durchbruch 11 mit dem Saugraum 12 der Einspritzpumpe ständig verbunden ist. Mit dem Kolbenteil 32 ist ferner auch der Verstellarm 8 gekuppelt. Die Zylinder­ bohrung 2′ ist in diesem Falle jedoch als Stufenzylinder­ bohrung ausgeführt, wobei der Zylinderbohrungsteil 33 mit dem kleineren Durchmesser der Aufnahme des entsprechenden kleineren Stufenkolbenteils 34 dient. Dieser begrenzt in dem Zylinderbohrungsteil 33 den Entlastungsraum 6, der über die Entlastungsleitung 14 mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 15 verbunden ist. Im Entlastungsraum 6 ist wie im vorstehenden Ausführungsbeispiel die Rückstellfeder 5 angeordnet, die auf den kleineren Stufenkolbenteil 34 wirkt. Zwischen der dem Steuerdruckraum 4 abgewandten Stirnfläche 36 des größeren Stufenkolbenteils 32 und dem kleineren Stufenkolbenteil 34 wird in dem größeren Stufenbohrungsteil 35 ein ringförmiger Ausgleichsarbeitsraum 37 eingeschlossen. Dieser ist über eine Bohrung 39, in der eine Drossel 40 enthalten ist, ständig mit dem Saugraum 1 bzw. mit der Steuerdruckquelle verbunden. Die Bohrung 39 kann z. B. wie gezeigt, im größeren Stufenkolbenteil 32 verlaufen und in ähnlicher Weise wie die Leitung 10 über den Durchbruch 11 mit dem Saugraum 12 verbunden sein. Vom Ausgleichsarbeitsraum 37 führt ferner eine zweite Entlastungsleitung 41 ebenfalls zum Kraftstoffvorratsbehälter 15. In der zweiten Entlastungs­ leitung 41 ist dabei ein Ventil 42 angeordnet, das hier als Magnetventil ausgestaltet ist. Das Magnetventil wird von einer Steuereinrichtung 43 angesteuert, die als Steuersignal ein am Gaspedal 22 gewonnenes Spannungsänderungssignal erhält. Dies kann beispielsweise über ein Potentiometer 44 geschehen, das mit dem Gaspedal 22 gekoppelt ist.

Die Einrichtung arbeitet folgendermaßen:

Zunächst wird in bekannter Weise in den Steuerdruckraum 4 über die Leitung 10 der drehzahlabhängige Steuerdruck einge­ geben und der Spritzverstellkolben 1′ entsprechend entgegen der Kraft der Feder 5 so verschoben, bis Kräftegleichgewicht am Kolben herrscht. Als wirksame Fläche ist bei geschlossenem Ventil 42 die steuerdruckraumseitige Stirnfläche abzüglich der ausgleichsarbeitsraumseitigen Stirnfläche 36 zu sehen. Der Ausgleichsarbeitsraum 37 ist über die Drossel 40 ständig mit dem Steuerdruckraum 12 verbunden und weist, sofern keine zu plötzlichen Steuerdruckänderungen auftreten, den gleichen Druck auf wie der Steuerdruckraum 4.

Zur Spritzbeginnverstellung wird nun auf ein entsprechendes Beschleunigungssignal hin das Ventil 42 geöffnet, so daß der Ausgleichsarbeitsraum 37 druckentlastet wird. Entsprechend größer wird die auf den Stufenkolbenteil 32 ausgeübte hydraulische Kraft, so daß der Spritzverstellkolben 1′ weiter entgegen der Kraft der Rückstellfeder 5 verschoben wird. So werden Spritzbeginnwerte erreicht, die z. B. bei 20° vor OT liegen.

Bei dieser Ausgestaltung wird das Beschleunigungssignal in vorteilhafter Weise auf elektrischem Weg gewonnen. Die am Potentiometer 44 abgegriffene Spannung wird differenziert und mit einem Mindestwert, der den Grad der Laständerung kennzeichnet, verglichen, ab dem eine Spritzbeginnverstellung notwendig ist. Bei Überschreiten dieses Sollwerts wird ein Zeitglied gesetzt, über dessen Laufzeit das Magnetventil 42 geöffnet wird.

Mit Hilfe des Zeitglieds kann in vorteilhafter Weise eine Mindestdauer der Spritzbeginnverstellung auch bei kleinen Beschleunigungsvorgängen eingestellt werden, wobei diese Dauer der Spritzbeginnverstellung im Verhältnis zu dem Zeit- und Trägheitsverhalten des Turboladers steht. Natürlich kann mit einer entsprechend ausge­ stalteten Steuereinrichtung 43 auch das Beschleunigungssignal als analoge Größe gewonnen werden und das Ventil 42 analog zu diesem Signal geöffnet werden. Hierbei wird in vorteil­ hafter Weise vor allen Dingen schnellen und großen Last­ wechseln Rechnung getragen.

Eine weitere Eingriffsmöglichkeit für die Verstellung des Spritzbeginns besteht darin, daß die Rückstellkraft auf den Spritzverstellkolben geändert wird. Hierbei kann z. B. auf elektrischem oder elektrohydraulischem Weg die Vorspannung der Rückstellfeder 5 verändert werden. Einrichtungen zur Veränderung der Rückstellkraft sind z. B. durch die DE-OS 27 16 307 bekannt. Dort wird allerdings die Rückstellkraft in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine verändert.

Bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen wurde das Beschleunigungssignal entweder auf elektrischem Weg oder auf hydraulischem Weg erzielt. Eine weitere Möglichkeit der Signalgewinnung besteht darin, den Druckanstieg vor der Turbine des Abgasturboladers in der Beschleunigungsphase als Steuerwert zu verwenden. Im gleichen Maße wie der Druck stromabwärts des Laders abnimmt, nimmt aufgrund des trägen Verhaltens des Abgasturboladers der Abgasgegendruck vor der Trubine zu, wenn es aufgrund einer Kraftstoffanreicherung zu einem erhöhten Ausstoß von Gasmengen kommt. In Fig. 5 ist dieses Verhalten als Diagramm wiedergegeben. Es ist der Abgasgegendruck über der Zeit aufgetragen, wobei die Zeit t ₁ den Beschleunigungsbeginn darstellt.

Fig. 4 zeigt gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Einrichtung zur Gewinnung des Beschleu­ nigungssignals. Es ist dabei ein pneumatischer Stellmotor 47, im ausgeführten Beispiel eine Druckdose vorgesehen, in der als Stellglied 48 eine Membran einen Steuerdruckraum 49 begrenzt. der mit dem Abgasrohr der Brennkraftmaschine stromaufwärts der Turbine des Abgasturboladers verbunden ist. Auf der dem Steuerdruckraum 49 abgewandten Seite der Membran wird diese durch eine sich am Gehäuse 50 der Druckdose 47 abstützende Druckfeder 51 belastet. Mit der Membran ist ein Übertragungsglied 52 in Form einer Betätigungsstange fest verbunden, die aus dem Steuerdruckraum dicht herausge­ führt wird und am gegenüberliegenden Ende ein Ventilschließ­ glied 53 aufweist. Dieses arbeitet mit einem Ventilsitz 54 zusammen, der durch das Ende einer zweiten Entlastungsleitung 41′ gebildet wird, die in eine zum Kraft­ stoffvorratsbehälter führende Sammelleitung 55 mündet. Die Entlastungsleitung 41′ entspricht dabei der zweiten Entlastungsleitung 41 vom Ausführungsbeispiel nach Fig. 3. Das dort vorgesehene Ventil 42 mit der Steuereinrichtung 43 kann dabei durch die Ausgestaltung nach Fig. 4 ersetzt werden. Die differenzierende Wirkung wird hier dadurch erzeugt, daß der Steuerdruckraum 49 über eine Drosselbohrung 56 mit der Umgebungsluft verbunden ist. Diese Drosselbohrung kann dabei entweder in der Membran 48 angeordnet sein, wobei der die Druckfeder 51 enthaltene Raum über eine Öffnung 57 mit der Umgebungsluft verbunden ist, oder es kann die Drosselbohrung direkt in der den Steuerdruck­ raum 49 begrenzenden Gehäusewand vorgesehen werden. Durch die Drosselbohrung 56 wird erreicht, daß ab einer bestimmten Größe einer dynamischen Änderung des Abgasgegendrucks die Membran 48 ausgelenkt wird und die zweite Entlastungsleitung 41′ zum Kraftstoffsammelbehälter hin geöffnet wird.

Fig. 6 zeigt ein letztes Ausführungs­ beispiel der Erfindung, gemäß dem zur Anpassung der Einspritzmenge ein ladedruckabhängig verstellbarer Vollastanschlag bei der Einspritzpumpe vorgesehen wird. Durch diese Maßnahme wird, wie eingangs beschrieben, die einspritzbare Kraftstoffmenge während des Beschleunigungsvorgangs entsprechend dem niedrigen Ladedruck erheblich beschränkt. Durch die oben beschriebene Verstellung des Spritzbeginns konnten bei gleicher Kraftstoffeinspritzmenge höhere Leistungen der Brennkraftmaschine erzielt werden. Die Leistung während des Beschleunigens kann jedoch weiterhin noch dadurch erhöht werden, daß zusätzlich etwas mehr Kraftstoff, als durch den ladedruckabhängig gesteuerten Vollastanschlag vorgegeben, eingespritzt wird. Die Verstell­ einrichtung für den Vollastanschlag wird dabei so ausgelegt, daß ein genügend großer Sicherheitsabstand von einer rauchenden Verbrennung eingehalten wird. Aus Fig. 1 ist nun ersichtlich, daß bei einer Frühverstellung des Spritzbeginns sich die zulässige Rauchgrenze stärker einer Luftzahl λ = 1,0 nähert. Insofern ist es möglich, der angesaugten Luftmenge etwas mehr Kraftstoff zuzuführen, was letztlich weiterhin zur Leistungssteigerung gemäß der Erfindung ausge­ nutzt werden kann. Deshalb wird bei der Einrichtung gemäß Fig. 6 gleichzeitig mit dem Beschleunigungssignal die Steuer­ größe des ladedruckabhängig gesteuerten Vollastanschlags beeinflußt. Der Vollastanschlag hat dabei einen pneumatischen Stellmotor 59 in Form einer Druckdose, bei der eine Stellmembran 60 einen Druckraum 61 begrenzt, der über eine Drossel 62 mit dem Saugrohr 63 der Brennkraftmaschine stromabwärts des Laders verbunden ist. Die Stellmembran 60 wird auf der dem Druckraum 61 abgewandten Seite durch eine Rückstellfeder 64 belastet und ist mit einem Betätigungsglied 66 fest verbunden, das in bekannter Weise den Vollastanschlag der Einspritzpumpe 67 verstellt. Ein verstellbarer Anschlag 68, der im Druckraum 61 vorgesehen ist, verhindert bei drucklosem Druckraum eine zu starke Verstellung des Vollastanschlags im Sinne einer zu starken Abmagerung. Insoweit entspricht dieses Ausführungs­ beispiel der üblichen Ausgestaltung eines ladedruckabhängig gesteuerten Vollastanschlags. Weiterhin ist der Druckraum 61 nun über eine Abströmleitung 69 mit der Atmosphäre verbunden. In der Abströmleitung ist zunächst eine zweite Drossel 70 vorgesehen und stromabwärts davon ein Schaltventil 71, das z. B. als Magnetventil ausgeführt ist. Dieses Magnetventil erhält in gleicher Weise wie das Magnetventil 42 bei der Ausgestaltung nach Fig. 3 ein Steuersignal von der Steuereinrichtung 43 und wird bei Anliegen dieses Steuersignals geschlossen.

Die Einrichtung arbeitet folgendermaßen:

Bei geöffnetem Ventil 71 wird mit Hilfe der Drosseln 62 und 70 und der wirksamen Fläche der Stellmembran 60 im Verhältnis zur Kraft der Rückstellfeder 64 die Verstell­ charakteristik des ladedruckabhängig gesteuerten Vollast­ anschlags festgesetzt. Es stellt sich, durch das Teilungs­ verhältnis der Drosseln 62 und 70 bestimmt, im Druckraum 61 ein mittlerer Druck ein, der niedriger ist, als der z. Zt. herrschende maximale Ladedruck, solange das Ventil 71 geöffnet ist. Durch Schließen des Ventils 71 gelangt der volle Lade­ druck in den Druckraum 61, wodurch ein an sich höherer Lade­ druck simuliert wird und der Vollastanschlag entsprechend diesem simulierten Ladedruck verstellt wird. Durch diese Ausgestaltung erhält man einen zusätzlichen Drehmomentgewinn durch Erhöhung der Einspritzmenge während der Beschleunigungs­ phasen ohne großen zusätzlichen Aufwand.

Claims (18)

1. Verfahren zum Beschleunigen einer mit Abgasturbolader betriebenen selbstzündenden Brennkraftmaschine, die von einer Einspritzpumpe mit Kraft­ stoff versorgt wird, wobei eine Spritzbeginnverstelleinrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebs­ weise der Brennkraftmaschine darauf überprüft wird, ob ein Beschleunigungszustand bestimmter Mindestgrößenordnung vorliegt oder eingestellt werden soll und daß für diesen Betriebsfall ein Beschleunigungssignal erzeugt wird, entsprechend dem für den Beschleunigungsvorgang der Spritzbeginn über seine bei stationärem Betrieb der Brenn­ kraftmaschine vorhandene Einstellung hinaus in Richtung "Früh" verstellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorliegen des Beschleunigungssignals zusätzlich die Einspritzmenge um einen einstellbaren Betrag erhöht wird.

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (18) zur Erfassung einer Laständerungsgeschwindigkeit und zur Erzeugung eines dieser Laständerungsgeschwindigkeit entsprechenden Beschleunigungssignals vorgesehen ist und daß das Beschleunigungssignal als Steuergröße der Spritzbeginnverstelleinrichtung zur Verstellung des Spritzbeginns auf "Früh" zugeführt wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Beschleunigungssignal ein Zeitglied mit einer einstellbaren Laufzeit gestartet wird, dessen Ausgang mit der Spritzbeginnverstelleinrichtung verbunden ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer des durch die Einrichtung zur Erfassung einer Laständerungs­ geschwindigkeit erzeugten Beschleunigungssignals von der Höhe der Laständerungsgeschwindigkeit abhängt.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzbeginnverstelleinrichtung einen mit dem Förderbeginnstellorgan der Einspritzpumpe verbundenen Spritzverstellkolben (1) aufweist, der von einem in Abhängigkeit von der Drehzahl sich ändernden Steuerdruck entgegen der Rückstellkraft einer Feder (5) beaufschlagt ist, und daß ent­ sprechend dem Beschleunigungssignal der Steuer­ druck vergrößerbar ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in Abhängigkeit vom Beschleunigungssignal ein Teil der Spritzverstellkolbenfläche, auf die der Steuerdruck wirkt, zu- oder abschaltbar ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit vom Beschleunigungssignal die Vorspannung der Rückstellfeder (5) änderbar ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Gaspedal (22) ein Pumpkolben (20) verbunden ist, dessen Arbeitsraum (17) mit dem Steuerdruckraum (4) des Spritzverstellkolbens (1) verbunden ist, und daß der Arbeitsraum (17) über wenigstens eine Drossel (9, 26) mit der Steuerdruckquelle ständig in Verbindung steht und der Arbeitsraum (17) des Pumpkolbens (20) über ein in Richtung zum Arbeitsraum (17) öffnendes Rückschlagventil (28) mit der Steuer­ druckquelle verbindbar ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Auslenkweg des Spritzverstellkolbens (1) be­ grenzender Anschlag (29) und ein Druckbegrenzungsventil (30) in einer Verbindungsleitung zwischen dem aus Steuerdruckraum (4) und Arbeitsraum (17) bestehenden System und einem Entlastungsraum vorgesehen sind, wobei das Druckbegrenzungsventil (30) in Richtung zu diesem Entlastungsraum öffnet.

11. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Spritzverstellkolben (1′) als Stufenkolben (32, 34) ausgebildet ist, von dessen größeren Kolbenteil (32) in einem beidseitig geschlossenen Zylinder auf der einen Seite der Steuerdruckraum (4) begrenzt ist, der ständig mit der Steuerdruckquelle verbunden ist, und daß auf der anderen Seite ein zwischen den kleineren Kolbenteil (34) und dem größeren Kolbenteil (32) im größeren Stufenbohrungsteil (35) des Zylinders gebildeter ringförmiger Ausgleichsarbeitsraum (37) eingeschlossen ist, der über eine Drossel (40) ständig mit der Steuerdruckquelle verbunden und über ein in Abhängigkeit vom Beschleunigungssignal steuerbares Ventil (42) entlastbar ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlastungsventil (42) ein Elektromagnetventil ist und von einer Steuereinrichtung (43) gesteuert wird, die zur Erzeugung des Beschleunigungssignals die Laständerung auf elektrischem Wege differenziert.

13. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Laständerungssignal der Abgasdruck vor der Turbine des Abgasturboladers verwendet wird und aus der Druckänderung dieses Abgasdrucks durch Differenziation das Beschleunigungssignal als Steuergröße gewonnen wird.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Differenzierglied und Stellglied für die Änderung des Spritzbeginns ein pneumatischer Stellmotor (47) dient, in dem ein federbelastetes Stellglied (48) einen Steuer­ druckraum (49) einschließt, der über eine Drosselbohrung (56) ständig mit der Umgebungsluft verbunden ist, wobei der Steuerdruckraum (49) mit dem Abgasrohr stromaufwärts der Turbine in Verbindung steht und am Stellglied (48) ein Übertragungsglied (52) befestigt ist.

15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsglied (52) mit dem dem Ausgleichsarbeitsraum (37) zugeordneten Entlastungsventil (42; 53, 54) verbunden ist und bei durch plötzlich steigenden Abgasdruck entgegen der Kraft seiner Feder (51) ausgelenktem Stellglied (48) im Sinne einer Öffnung des Entlastungsventils (42; 53, 54) verstellt wird.

16. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit der Vorverstellung des Spritzbeginns durch das Beschleu­ nigungssignal auch eine Einrichtung zur Änderung der Einspritzmenge in Richtung Mehrmenge betätigt wird.

17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Einrichtung zur Erzeugung einer Mehrmenge ein ladedruckabhängig gesteuerter Vollast­ anschlag (LDA) vorgesehen ist.

18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der ladedruckabhängige Vollastanschlag einen pneumatischen Stellmotor (59) aufweist, dessen federbelastetes Stellglied einen Druckraum (61) begrenzt, der über eine Drossel (62) mit dem Saugrohr (63) der Brennkraftmaschine stromab­ wärts des Laders und über eine zweite Drossel (70) und ein Schaltventil (71) mit der Umgebungsluft verbunden ist, und daß das Schaltventil (71) bei Anliegen des Beschleunigungssignals geschlossen wird.