DE4223955A1

DE4223955A1 - Method and device for determining the amount of fuel supplied to an internal combustion engine

Info

Publication number: DE4223955A1
Application number: DE4223955A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Stumpp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1992-07-21
Filing date: 1992-07-21
Publication date: 1994-01-27
Also published as: EP0579967B1; JPH06167239A; DE59304255D1; EP0579967A3; EP0579967A2

Description

State of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der einer Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffmenge gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.The invention relates to a method and device for determining the amount of fuel supplied to an internal combustion engine according to Preamble of the independent claims.

Eine solche Vorrichtung und ein solches Verfahren ist aus der DE-OS 30 32 381 (US-A 4 762 107) bekannt. Dort wird eine elektroni sche Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Selbstzündung beschrieben, die eine Einspritzdüse und eine sich darin bewegende Düsennadel umfaßt. Ein Geber tastet die Position oder die Bewegung der Düsennadel in der Einspritzdüse ab und erzeugt ein entsprechen des Abtastsignal. Eine Auswerteschaltung bestimmt ausgehend von dem Abtastsignal ein die Dauer der Kraftstoffeinspritzung in die Brenn kraftmaschine angebendes Spritzdauersignal, mit welchem die Kraft stoffmenge bestimmbar ist. Diese Kraftstoffmenge wird als Lastsignal für eine betriebsparameterabhängige Vorgabe des Einspritzbeginns und/oder der Abgasrückführrate verwendet. Such a device and such a method is known from the DE-OS 30 32 381 (US-A 4 762 107) is known. There is an electronic cal control device for an internal combustion engine with auto-ignition described, the one injector and a moving therein Includes nozzle needle. An encoder feels the position or the movement the needle in the injector and generates a match of the scanning signal. An evaluation circuit determines based on that Sampling signal on the duration of fuel injection into the combustion Engine-indicating spray duration signal with which the force amount of substance can be determined. This amount of fuel is called a load signal for an operating parameter-dependent specification of the start of injection and / or the exhaust gas recirculation rate used.

Aufgrund von Veränderungen bzw. von Streuungen gibt dieses Signal die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge nicht exakt wieder. Diese Ungenauigkeit der Kraftstoffmenge bewirkt wiederum eine erhöh te Abgasemissionen aufgrund der ungenauen Steuerung der Abgasrück führung bzw. des Einspritzbeginns.This signal gives due to changes or variations the amount of fuel actually injected is not exactly correct. This inaccuracy of the amount of fuel in turn causes an increase exhaust emissions due to the imprecise control of the exhaust gas return leadership or the start of injection.

Aus der DE-OS 31 18 425 (US-A 4 426 981) ist eine weitere Vorrich tung zum Erfassen der, den Brennräumen eines Dieselmotors zugeführ ten, Kraftstoffmenge bekannt. Diese Vorrichtung umfaßt einen Druck sensor, der den Druck im Pumpenelement erfaßt, sowie eine Schal tungsanordnung, die ausgehend von dem Signal des Drucksensors die Kraftstoffmenge bestimmt.From DE-OS 31 18 425 (US-A 4 426 981) is another Vorrich device for detecting the, the combustion chambers of a diesel engine supplied fuel quantity known. This device comprises a pressure sensor that detects the pressure in the pump element, as well as a scarf arrangement, which, based on the signal from the pressure sensor Determined fuel quantity.

Aufgrund von Veränderungen bzw. Streuungen des Düsenöffnungsdrucks bzw. des Schließdrucks des Einspritzventils ergibt sich auch bei dieser Einrichtung nur eine unzureichende Genauigkeit der Kraft stoffmenge. Insbesondere treten bei solchen Kraftstoffzumeßsystemen Drifterscheinungen auf, aufgrund derer sich die Zuordnung zwischen erfaßtem Signal und der tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmenge im Laufe des Betriebes der Brennkraftmaschine verändert.Due to changes or variations in the nozzle opening pressure or the closing pressure of the injection valve also results in this device has insufficient force accuracy amount of substance. In particular occur in such fuel metering systems Drift phenomena due to which the association between detected signal and the amount of fuel actually injected changed during the operation of the internal combustion engine.

Aus der DE-OS 30 11 595 (US-A 4 426 980) ist eine Vorrichtung be kannt, mit der sich solche Drifterscheinungen kompensieren lassen. Mittels dieser Einrichtung wird die Zuordnung zwischen dem Signal bezüglich der Position der Regelstange und der Kraftstoffmenge kom pensiert. Streuungen zwischen einzelnen Pumpenexemplaren können mit dieser Einrichtung nicht kompensiert werden. Auch eignet sich diese Einrichtung nicht für magnetventilgesteuerte Kraftstoffzumeßsysteme, da diese keine Regelstange aufweisen.From DE-OS 30 11 595 (US-A 4 426 980) a device is be with which such drift phenomena can be compensated. Using this device, the assignment between the signal regarding the position of the control rod and the amount of fuel pens. Scattering between individual pump specimens can also occur this facility cannot be compensated. This is also suitable Device not for solenoid-controlled fuel metering systems, since these have no control rod.

Bei magnetventilgesteuerten Systemen wird als Kraftstoffmenge die Magnetventilschließdauer verwendet.In the case of systems controlled by solenoid valves, the quantity of fuel is Solenoid valve closing time used.

Object of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der einer Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffmenge der eingangs genannten Art eine Möglichkeit aufzu zeigen, mit dem eine driftfreie sehr genaue Kraftstoffmenge bestimm bar ist.The invention has for its object in a method and Device for determining the supply to an internal combustion engine Amount of fuel of the type mentioned a possibility show with which a drift-free, very precise fuel quantity can be determined is cash.

Advantages of the invention

Mittels der erfindungsgemäßen Einrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine driftfreie Kraftstoffmenge bereitgestellt werden. Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.By means of the device according to the invention and the inventive A drift-free amount of fuel can be provided to the method. Advantageous and expedient refinements and developments of Invention are characterized in the subclaims.

drawing

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung darge stellten Ausführungsform erläutert.The invention is based on the Darge in the drawing presented embodiment explained.

Description of the embodiment

Eine Brennkraftmaschine 100 bekommt von einer Kraftstoffpumpe 110 über eine Kraftstoffleitung Kraftstoff zugemessen. Ein Steller 120 bestimmt abhängig von einem Ansteuersignal T_i die der Brennkraft maschine 100 zugeführte Kraftstoffmenge. Eine Steuereinrichtung 130 stellt das Ansteuersignal T_i bereit. Die Steuereinrichtung 130 verarbeitet Signale verschiedener Sensoren 150. Diese Sensoren 150 stellen wenigstens ein Drehzahl- sowie ein Kraftstofftemperatur signal zur Verfügung. Des weiteren werden der Steuereinrichtung 130 die Ausgangssignale von Sensoren 160, 164 und 168 zugeführt. An internal combustion engine 100 receives fuel from a fuel pump 110 via a fuel line. An actuator 120 determines the amount of fuel supplied to the engine 100 as a function of a control signal T _i . A control device 130 provides the control signal T _i . The control device 130 processes signals from various sensors 150 . These sensors 150 provide at least one speed and one fuel temperature signal. Furthermore, the control device 130 is supplied with the output signals from sensors 160 , 164 and 168 .

Die Ausgangssignale dieser Sensoren gelangen zu einer Mittelwertbil dung 134 und von dort zu einer Mengenberechnung 136. Diese Mengenbe rechnung 136 verarbeitet des weiteren die Ausgangssignale der Senso ren 150. Die Ansteuerschaltung 132 berechnet ausgehend von den Sen sorsignalen die Ansteuersignale T_i. Das Ausgangssignal der Mengen berechnung 136 steht für weitere Steuereinrichtungen 140 zur Verfü gung.The output signals of these sensors arrive at averaging 134 and from there to a quantity calculation 136 . This quantity calculation 136 further processes the output signals of the sensors 150 . The control circuit 132 calculates the control signals T _{i on} the basis of the sensor signals. The output signal of the quantity calculation 136 is available for further control devices 140 .

Diese weiteren Steuereinrichtungen 140 beeinflussen z. B. die Abgas rückführrate, den Spritzbeginn bzw. die höchstzulässige einzu spritzende Kraftstoffmenge.These further control devices 140 influence e.g. B. the exhaust gas recirculation rate, the start of injection or the maximum permissible amount of fuel to be injected.

Die Sensoren 160, 164 und 168 liefern Signale, ausgehend von denen die eingespritzte Kraftstoffmenge berechnet werden kann. Bei Vertei ler- und Reihenpumpe handelt es sich bei dem Sensor 160 um einen Ge ber, der ein Signal RW bezüglich der Position des Regelschiebers bzw. der Regelstange liefert. Dieses Signal wird üblicherweise als Schieberweg oder Regelweg RW bezeichnet. Dieses Signal dient dazu, um mittels eines Stellreglers, die Regelstange bzw. den Regelschie ber auf eine vorgegebene Position einzuregeln. Ausgehend von diesem Signal, das der Position der Regelstange bzw. des Regelschiebers entspricht ergibt sich eine erstes die Kraftstoffmenge angebendes Signal QRW.The sensors 160 , 164 and 168 provide signals from which the amount of fuel injected can be calculated. In the case of a distributor and in-line pump, the sensor 160 is a sensor that supplies a signal RW with respect to the position of the control slide or control rod. This signal is usually referred to as a slide path or control path RW. This signal is used to regulate the control rod or the control slide to a predetermined position by means of a control regulator. Based on this signal, which corresponds to the position of the control rod or control slide, a first signal QRW indicating the fuel quantity is obtained.

Des weiteren kann ein Sensor 164 vorgesehen sein, der den Druck im Elementraum der Pumpe erfaßt. Die Zeitspanne, in der der Druck im Elementraum größer als ein Schwellwert ist, wird üblicherweise als Elementraumdruckdauer ED bezeichnet. Die Elementraumdruckdauer ED ist ebenfalls ein Maß für die tatsächlich eingespritzte Kraftstoff menge. Ausgehend von der Elementraumdruckdauer ED sowie eventuell weiteren Betriebskenngrößen und Konstanten ergibt sich ein zweites die Kraftstoffmenge angebendes Signal QED. Sensoren und die entspre chende Signalverarbeitung zur Bestimmung der Elementraumdruckdauer ED und des zweiten Signals QED werden z. B. in der DE-OS 31 18 425 (US-A 4 426 981) beschrieben. Furthermore, a sensor 164 can be provided, which detects the pressure in the element space of the pump. The time period in which the pressure in the element space is greater than a threshold value is usually referred to as the element space pressure duration ED. The element space pressure duration ED is also a measure of the amount of fuel actually injected. Based on the element space pressure duration ED and possibly further operating parameters and constants, there is a second signal QED indicating the fuel quantity. Sensors and the corresponding signal processing for determining the element space pressure duration ED and the second signal QED are, for. B. in DE-OS 31 18 425 (US-A 4 426 981).

Bei dem Sensor 168 handelt es sich um einen Sensor zur Erfassung des tatsächlichen Einspritzbeginns und des tatsächlichen Einspritzendes. Dieser Sensor erfaßt die Öffnungsdauer eines Einspritzventils. Die Öffnungsdauer wird üblicherweise auch als Spritzdauer SD bezeichnet. Ausgehend von der Spritzdauer SD sowie eventuell weiteren Betriebs kenngrößen und Konstanten ergibt sich ein drittes die Kraftstoffmen ge angebendes Signal QSD. Sensoren und die entsprechende Signalver arbeitung zur Bestimmung der Spritzdauer SD und des dritten Signals QSD werden z. B. in der DE-OS 30 32 381 (US-A 4 762 107) beschrieben.Sensor 168 is a sensor for detecting the actual start and end of injection. This sensor detects the opening time of an injection valve. The opening time is usually also referred to as the spraying time SD. Based on the spray duration SD and any other operating parameters and constants, there is a third signal QSD indicating the fuel quantity. Sensors and the corresponding signal processing for determining the spray duration SD and the third signal QSD are, for. B. in DE-OS 30 32 381 (US-A 4 762 107) described.

Die beschriebenen Sensoren sind üblicherweise bei Reihen- und Ver teilerpumpen vorhanden. Bei magnetventilgesteuerten Pumpen entfällt die Regelstange bzw. der Regelschieber und an seine Stelle tritt ein Magnetventil. Mittels dieses Magnetventils lassen sich der Ein spritzbeginn und das Einspritzende steuern. Üblicherweise sind diese Magnetventile so angeordnet, daß mit dem Schließen des Magnetventils der Einspritzbeginn und mit dem Öffnen des Magnetventils das Ein spritzende festgelegt wird. Ausgehend von dem genauen Zeitpunkt, bei dem das Magnetventil öffnet und schließt, ergibt sich die Magnetven tilschließdauer MD. Dieses Signal bzgl. der Magnetventilschließdauer MD ersetzt das Signal RW. Ausgehend von dieser Magnetventilschließ dauer MD ergibt sich ein viertes die Kraftstoffmenge angebendes Signal QMD.The sensors described are usually in series and Ver divider pumps available. In the case of pumps controlled by solenoid valves, there is no need the control rod or control slide and takes its place Magnetic valve. By means of this solenoid valve, the on Control start of injection and end of injection. Usually these are Solenoid valves arranged so that when the solenoid valve closes the start of injection and with the opening of the solenoid valve on splashing is set. Based on the exact time at When the solenoid valve opens and closes, the solenoid valves result closing time MD. This signal regarding the solenoid valve closing time MD replaces the RW signal. Starting from this solenoid valve closing duration MD results in a fourth indicating the amount of fuel QMD signal.

Verfahren und Vorrichtungen zur Bestimmung der Kraftstoffmenge aus gehend von dem Öffnungs- und Schließzeitpunkt des Magnetventils sind bekannt. Bei einem Verfahren sind Sensoren vorgesehen, die die Bewe gung der Magnetventilnadel erfassen. Des weiteren existieren Verfah ren, die ausgehend von dem zeitlichen Verlauf des Stroms durch das Magnetventil, bzw. der an dem Magnetventil anliegenden Spannung den genauen Öffnungs- und Schließzeitpunkt des Magnetventils erkennen. Methods and devices for determining the amount of fuel are from the opening and closing time of the solenoid valve known. In one method, sensors are provided which detect the movement capture the solenoid valve needle. There are also procedures ren, which are based on the temporal course of the current through the Solenoid valve, or the voltage applied to the solenoid valve recognize the exact opening and closing time of the solenoid valve.

Die von diesen Sensoren bereitgestellten die Kraftstoffmenge ange benden Signale sind nur von einer beschränkten Genauigkeit. Wird die so gewonnene Kraftstoffmenge zur Steuerung von weiteren Größen ver wendet, so ergeben sich erhebliche Fehler bei einer solchen Steuerung.The amount of fuel provided by these sensors is indicated emitting signals are of limited accuracy. Will the fuel quantity obtained in this way for controlling further quantities uses, there are significant errors in such Control.

Üblicherweise wird die Abgasrückführrate abhängig von der einge spritzten Kraftstoffmenge eingestellt. Ist die Kraftstoffmenge unge nau, so ergibt sich ebenfalls eine ungenaue Abgasrückführung, was wiederum eine erhöhte Abgasemissionen bewirkt. Die Kraftstoffmenge QK wird ferner für die Einstellung des Einspritzbeginns sowie zur Festlegung der höchstzulässigen Kraftstoffmenge benötigt. Es ist also erforderlich, daß dieses Signal mit möglichst hoher Genauigkeit ermittelt wird.Usually, the exhaust gas recirculation rate is dependent on the injected fuel quantity set. The amount of fuel is not nau, so there is also an inaccurate exhaust gas recirculation, what in turn causes increased exhaust emissions. The amount of fuel QK is also used for setting the start of injection and for Determination of the maximum permitted fuel quantity required. It is So required that this signal with the highest possible accuracy is determined.

Im Laufe der Betriebszeit des Kraftstoffzumeßsystems verändert sich zudem die Zuordnung zwischen dem Ausgangssignal der verschiedenen Sensoren und der tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmenge. Diese Erscheinung wird üblicherweise als Drift bezeichnet. Diese Unge nauigkeiten bzw. die Drift beruhen zum einen auf der Veränderung bzw. der Streuung der Förderkolbenlage relativ zur Regelschie ber- bzw. zur Regelstangenposition. Des weiteren verändert sich der Düsenöffnungsdruck bzw. der Schließdruck des Einspritzventils.Changes in the course of the operating time of the fuel metering system also the assignment between the output signal of the various Sensors and the amount of fuel actually injected. This Appearance is commonly referred to as drift. This mess Accuracies or drift are based on the one hand on the change or the scatter of the delivery piston position relative to the control slide Over or to the control rod position. Furthermore, the changes Nozzle opening pressure or the closing pressure of the injection valve.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, daß die unterschiedlichen, die Kraft stoffmenge angebenden, Signale ein unterschiedliches Driftverhalten aufweisen. So beeinflußt eine Änderung des Düsenöffnungsdrucks die verschiedenen Kraftstoffmengen der verschiedenen Sensoren unter schiedlich. Bei konstantem Regelschieberweg RW, Regelweg RW, Ele mentdruck ED bzw. Magnetventilansteuerzeit MD steigt die Kraftstoff menge QK bei fallendem Düsenöffnungs-(Schließ)Druck. Bei konstanter Einspritzdauer SD fällt die Kraftstoffmenge QK bei fallendem Düsen öffnungs-(Schließ) Druck. According to the invention it was recognized that the different, the force signals indicating a different drift behavior exhibit. So changing the nozzle opening pressure affects the different fuel quantities of the different sensors different. With constant control slide travel RW, control travel RW, Ele ment pressure ED or solenoid valve control time MD increases the fuel amount of QC with falling nozzle opening (closing) pressure. At constant Injection duration SD, the amount of fuel QK falls with falling nozzles opening (closing) pressure.

Erfindungsgemäß wird deshalb anstelle eines Signals der Mittelwert von wenigstens zwei Signalen verarbeitet. Die Mittelwertbildung bil det den Mittelwert aus wenigstens zwei Signalen, die von den Senso ren 160, 164 und 168 bereitgestellt werden. Vorzugsweise wird der Mittelwert aus dem dritten Signal QSD, das sich aus der Spritzdauer SD ergibt, und einem der anderen Signale gebildet. In der einfach sten Ausführungsform wird das arithmetische Mittel gemäß einer der folgenden Formeln gebildet:
QK = (QSD + QMD) / 2
QK = (QSD + QRW) / 2
QK = (QSD + QED) / 2.According to the invention, the mean value of at least two signals is therefore processed instead of a signal. The mean value formation forms the mean value from at least two signals which are provided by sensors 160 , 164 and 168 . The mean value is preferably formed from the third signal QSD, which results from the spray duration SD, and one of the other signals. In the simplest embodiment, the arithmetic mean is formed according to one of the following formulas:
QK = (QSD + QMD) / 2
QK = (QSD + QRW) / 2
QK = (QSD + QED) / 2.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform erfolgt eine ge wichtete Mittelwertbildung. Hierbei ergibt sich die Kraftstoffmenge QK beispielsweise gemäß der Formel:
QK = (A_*QSD + B_*QMD) / 2.In a particularly advantageous embodiment, weighted averaging takes place. Here the fuel quantity QK results, for example, according to the formula:
QK = (A _* QSD + B _* QMD) / 2.

A und B sind Konstanten, die so gewählt werden, daß gilt A + B = 2.A and B are constants that are chosen such that A + B = 2.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann auch vorgesehen sein, daß ein Mittelwert aus drei oder mehreren Signalen berechnet wird.In a further embodiment of the invention can also be provided be that an average is calculated from three or more signals becomes.

Durch Bildung des Mittelwerts aus wenigstens zwei die Kraftstoffmen ge angebenden Signalen, die unterschiedliches Driftverhalten aufwei sen, kompensieren sich die Fehler der einzelnen Signale. Das gemit telte Signal ist genauer als die einzelnen Signale, dabei ist der Gewinn an Genauigkeit größer, als er sich üblicherweise durch eine Mittelwertbildung ergibt.By averaging at least two the fuel amounts signals indicating different drift behavior the errors of the individual signals compensate each other. That with telte signal is more accurate than the individual signals, where is the Gain in accuracy greater than that usually achieved through a Averaging results.

Claims

1. Method for determining the amount of fuel (QK) supplied to an internal combustion engine, in particular for a self-igniting internal combustion engine, in which a first signal (QSD), which indicates the amount of fuel, is determined on the basis of a signal relating to an injection duration (SD). characterized in that at least one further signal indicating the fuel quantity is detected and for determining the fuel quantity signal (QK) an average of the first signal (QSD) and the further signal (QRW, QED, QMD) is formed.

2. The method according to claim 1, characterized in that the Mit telwert formed from two signals that indicate the amount of fuel becomes.

3. The method according to claim 1, characterized in that the Mit is formed from three signals that indicate the amount of fuel becomes.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized ge indicates that the further signal (QRW) based on a Re gel slide path or control path (RW) can be specified.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized ge indicates that the further signal (QED) starting from an Ele mentraumdruckzeit (ED) can be specified.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized ge indicates that the further signal (QMD) starting from a Solenoid valve closing time (MD) can be specified.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized ge indicates that weighted averaging takes place.

8. Device for determining the supply to an internal combustion engine th amount of fuel (QC) especially for a self-igniting Internal combustion engine, by means of a first signal (QSD), the indicates the amount of fuel based on a signal related to one Determine injection duration (SD), characterized in that means to detect at least one other indicating the amount of fuel Signal are provided and with means for determining the Fuel quantity signal (QK) an average of the first signal (QSD) and the further signal (QRW, QED, QMD) form.