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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffzumesssystems einer
direkteinspritzenden Brennkraftmaschine. Dabei wird Kraftstoff aus
einem Kraftstoffvorratsbehälter
in einen Niederdruckbereich des Kraftstoffzumesssystems gefördert. Kraftstoff
aus dem Niederdruckbereich wird von mindestens einer bedarfsgesteuerten Hochdruckpumpe
in einen Hochdruckspeicher gefördert.
Ein in dem Hochdruckspeicher herrschender Einspritzdruck wird durch
Variation der Förderraten der
Hochdruckpumpen geregelt. Schließlich wird Kraftstoff aus dem
Hochdruckspeicher in Brennräume
der Brennkraftmaschine eingespritzt.
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Die Erfindung betrifft außerdem ein
Kraftstoffzumesssystem einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine.
Das Kraftstoffzumesssystem weist einen Kraftstoffvorratsbehälter und
mindestens eine Vorförderpumpe
zum Fördern
von Kraftstoff aus dem Kraftstoffvorratsbehälter in einen Niederdruckbereich
des Kraftstoffzumesssystems auf. Des weiteren weist das Kraftstoffzumesssystem
mindestens zwei bedarfsgesteuerte Hochdruckpumpen zum Fördern von
Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich in einen Hochdruckspeicher
auf. Ein Steuergerät
regelt bzw. steuert einen in dem Hochdruckspeicher herrschenden
Einspritzdruck durch Variation der Förderraten der Hochdruckpumpen. Über Kraftstoffeinspritzventile
wird Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher in Brennräume der
Brennkraftmaschine eingespritzt.
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Des Weiteren betrifft die vorliegende
Erfindung eine direkteinspritzende Brennkraftmaschine mit einem
Kraftstoffzumesssystem der oben beschriebenen Art. Die Erfindung
betrifft schließlich auch
ein Steuergerät
für eine
solche direkteinspritzende Brennkraftmaschine.
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Direkteinspritzende Brennkraftmaschinen der
eingangs genannten Art mit eingangs erwähnten Kraftstoffzumesssystemen
sind aus dem Stand der Technik beispielsweise in Form von Brennkraftmaschinen
mit Benzin-Direkteinspritzung
(BDE) bekannt. Das Kraftstoffzumesssystem weist eine üblicherweise
als Elektrokraftstoffpumpe ausgebildete Vorförderpumpe auf, die Kraftstoff
aus einem Kraftstoffvorratsbehälter
in einen Niederdruckbereich des Kraftstoffzumesssystems fördert. Mindestens
zwei Hochdruckpumpen des Kraftstoffzumesssystems fördern Kraftstoff
aus dem Niederdruckbereich mit Hochdruck in einen Hochdruckspeicher.
Durch den Einsatz von mindestens zwei Hochdruckpumpen kann auch
bei Brennkraftmaschinen mit einem relativ großen Hubraum bzw. bei Brennkraftmaschinen
mit sechs oder mehr Zylindern stets eine zuverlässige Kraftstoffversorgung
sichergestellt werden. Ein Kraftstoffzumesssystem mit zwei oder
mehr Hochdruckpumpen ist beispielsweise aus der
DE 100 23 033 A1 bekannt,
auf die ausdrücklich
Bezug genommen wird.
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Der Hochdruckspeicher ist beispielsweise als
eine Verteilerleiste eines Common-Rail(CR)-Kraftstoffzumesssystems ausgebildet. Von
dem Hochdruckspeicher münden
Einspritzventile ab, über
die Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher mit dem dort herrschenden
Einspritzdruck (Raildruck) in Brennräume der Brennkraftmaschine
eingespritzt werden kann. Die Einspritzventile werden von einem
Steuergerät
der Brennkraftmaschine angesteuert. Das Steuergerät hat des
Weiteren die Aufgabe, über
einen Druckregelkreis einen in dem Hochdruckspeicher herrschenden
Einspritzdruck zu regeln. Eine Erhöhung des Einspritzdrucks kann
durch geeignetes Ansteuern der Hochdruckpumpen, also durch Erhöhung der
Kraftstoffzufuhr in den Hochdruckspeicher, erzielt werden. Eine
Reduzierung des Einspritzdrucks kann durch geeignetes Ansteuern
eines aus dem Hochdruckspeicher abzweigenden Steuerventils, also
durch Erhöhung
des Kraftstoffablaufs aus dem Hochdruckspeicher, oder durch Reduktion
der Förderleistung
der Hochdruckpumpen erzielt werden. Das Steuerventil ist beispielsweise
als ein Mengensteuerventil (bei 1-Zylinder-Kolben-Hochdruckpumpen)
oder als ein Drucksteuerventil (bei 3-Zylinder-Radialkolben-Hochdruckpumpen) ausgebildet.
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Das Steuergerät weist einen Druckregler auf. Die
Regelung des in dem Hochdruckspeicher herrschenden Einspritzdrucks
erfolgt beispielsweise über einen
geschlossenen Regelkreis mit einer Vorsteuerung. Aus dem Ausgangssignal
der Regelung und dem Vorsteuersignal wird ein Ansteuersignal für das Steuerventil
der Hochdruckpumpen gebildet. Nach dem Stand der Technik werden
die Steuerventile von allen Hochdruckpumpen mit dem gleichen Ansteuersignal
angesteuert, das jedoch um einen Winkel verschoben ist, der zwischen
den Nocken der Hochdruckpumpen liegt.
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Bei einer derartigen Ansteuerung
der Steuerventile wird nicht berücksichtigt,
dass die Hochdruckpumpen aufgrund von Fertigungstoleranzen, Verschleiß, Temperaturschwankungen
o. ä. unterschiedliche
Förderkennlinien
und somit trotz gleicher Ansteuerung unterschiedliche Förderraten
aufweisen können.
Das wirkt sich dahingehend aus, dass der in dem Hochdruckspeicher
herrschende Einspritzdruck nach der Förderung einer stärkeren Hochdruckpumpe
(mit einer größeren Förderrate)
höher ist
als nach der Förderung
einer schwächeren
Hochdruckpumpe (mit einer niedrigeren Förderrate). Diese Unterschiede
im Druckniveau können
dazu führen,
dass unterschiedliche Kraftstoffmengen in die Brennräume eingespritzt
werden. Außerdem
kann die Druckregelung durch das schwankende Druckniveau in dem
Hochdruckspeicher zu Schwingungen angeregt werden.
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Aus der
DE 694 17 846 T2 ist ein
Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffzumesssystems bekannt, bei
dem – im
Unterschied zu der vorliegenden Erfindung – ein in dem Hochdruckspeicher
herrschender Einspritzdruck nicht geregelt wird. Außerdem umfasst
das bekannte Kraftstoffzumesssystem lediglich eine Hochdruckpumpe,
die zwar über
zwei Pumpenelemente verfügt,
aber dennoch als eine Hochdruckpumpe zu sehen ist.
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Ein Verfahren zum Betreiben eines
Kraftstoffzumesssystems der eingangs genannten Art ist aus der
US 6,076,504 bekannt. Allerdings
weist auch das dort beschriebene Kraftstoffzumesssystem lediglich
eine Hochdruckpumpe mit zwei Pumpenelementen auf.
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Der vorliegenden Erfindung liegt
die Aufgabe zugrunde, bei Kraftstoffzumesssystemen mit mehreren
bedarfsgesteuerten Hochdruckpumpen, die versetzt zueinander angesteuert
werden, den in dem Hochdruckspeicher herrschenden Einspritzdruck
auf einem möglichst
konstanten Druckniveau zu halten.
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Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung
ausgehend von dem Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems
der eingangs genannten Art vor, dass
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- – der
Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich von mindestens zwei Hochdruckpumpen
in den Hochdruckspeicher gefördert
wird;
- – für jede der
Hochdruckpumpen eine die Förderkennlinie
der Hochdruckpumpen charakterisierende Größe ermittelt wird;
- – anhand
der charakterisierenden Größen die Förderraten
der Hochdruckpumpen ermittelt werden;
- – ein
Mittelwert über
alle Förderraten
gebildet wird;
- – für jede der
Hochdruckpumpen aus der Differenz der Förderrate und dem Mittelwert
ein Korrekturwert ermittelt wird; und
- – im
Rahmen einer Adaption die Förderraten
der Hochdruckpumpen mit Hilfe der Korrekturwerte auf den gleichen
Wert korrigiert werden.
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Vorteile der
Erfindung
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Es ist denkbar, zunächst für jede Hochdruckpumpe
eine die Förderkennlinie
charakterisierende Größe zu ermitteln.
Eine solche Größe ist beispielsweise
die Förderrate
der einzelnen Hochdruckpumpen oder der in dem Hochdruckspeicher
im Anschluss an eine Förderung
der einzelnen Hochdruckpumpen herrschender Einspritzdruck. Anhand
der charakterisierenden Größen wird
ermittelt, ob die Förderraten
der Hochdruckpumpen unterschiedliche Werte aufweisen und um wie
viel die einzelnen Förderraten
korrigiert werden müssen,
damit sie den gleichen Wert aufweisen. Dann werden die Förderraten
auf den gleichen Wert korrigiert.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
werden also die Förderraten
der einzelnen Hochdruckpumpen erlernt und in der Ansteuerung adaptiv
berücksichtigt,
um ein von den Förderkennlinien
der Hochdruckpumpen unabhängiges
Druckniveau in dem Hochdruckspeicher zu erzielen. Das Niveau des
in dem Hochdruckspeicher herrschenden Einspritzdrucks ist unabhängig von
Fertigungstoleranzen, Temperaturschwankungen und Förderverlusten
aufgrund von Alterungserscheinungen oder Verschleiß.
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Bei der Adaption der Förderraten
ist es unerheblich, ob die Förderraten
nach oben oder nach unten korrigiert werden; wichtig ist allein,
dass sie auf den gleichen Wert korrigiert werden. Wenn die Förderraten
nach unten, also auf einen niedrigen Wert, korrigiert werden, ist
damit zu rechnen, dass der in dem Hochdruckspeicher herrschende
Einspritzdruck abfällt.
Dieser Druckabfall wird von der Druckregelung ausgeregelt, indem
die Förderraten
sämtlicher Hochdruckpumpen
gleichermaßen
angehoben werden. Ebenso wird der Einspritzdruck von der Druckregelung
abgesenkt, wenn es zu einem Druckanstieg aufgrund der Adaption der
Förderraten
der Hochdruckpumpen in dem Hochdruckspeicher kommt. Bei der vorliegenden
Erfindung werden also gewissermaßen einer übergeordneten Regelung des
Einspritzdrucks für
jede der Hochdruckpumpen eine Regelung der Förderrate auf einen gemeinsamen
Wert unterlagert.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
können
Unterschiede im Niveau des in dem Hochdruckspeicher herrschenden
Einspritzdrucks ausgeglichen werden. Dadurch wird stets eine konstante
Kraftstoffmenge in die Brennräume
der Brennkraftmaschine eingespritzt. Das führt zu einem besonders gleichmäßigen Motorlauf
bei geringem Geräuschniveau,
geringen Abgasemissionen und geringem Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine.
Außerdem
wird durch das erfindungsgemäße Verfahren
verhindert, dass die Druckregelung zu Schwingungen angeregt wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung
der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass zur Korrektur
der Förderraten
der Hochdruckpumpen den Hochdruckpumpen zugeordnete Steuerventile mit
korrigierten Ansteuersignalen angesteuert werden. Die Steuerventile
sind bspw. als Mengensteuerventile (bei 1-Zylinder-Kolben-Hochdruckpumpen) oder
als Drucksteuerventile (bei 3-Zylinder-Radialkolben-Hochdruckpumpen)
ausgebildet. Die im Rahmen der Druckregelung ermittelten und bis
auf einen zeitlichen Versatz zueinander für alle Hochdruckpumpen identischen
Ansteuersignale für
die Steuerventile werden also derart korrigiert, dass die tatsächlichen
Förderraten
der Hochdruckpumpen gleich groß sind.
Zur Korrektur der Ansteuersignale wird vorteilhafterweise die Dauer
der Ansteuerung der Steuerventile variiert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass für jede der
Hochdruckpumpen ein in dem Hochdruckspeicher herrschender Einspritzdruck
als die Förderkennlinie
der Hochdruckpumpe charakterisierende Größe ermittelt wird. Statt aus
dem Einspritzdruck können
die korrigierten Ansteuersignale auch aus anderen, den Verlauf der
Förderkennlinie
einer Hochdruckpumpe charakterisierenden Größe ermittelt werden. Vorteilhafterweise
wird für
jede Hochdruckpumpe der im Anschluss an eine Förderung der Hochdruckpumpe
in dem Hochdruckspeicher herrschende Einspritzdruck ermittelt und
der Hochdruckpumpe zugeordnet, die zuletzt gefördert hat. Aus den ermittelten
Einspritzdrücken
kann die Förderrate
der einzelnen Hochdruckpumpen bestimmt werden, wenn die Eigenschaften
und Kenngrößen des
Kraftstoffzumesssystems bekannt sind. Die Förderraten können bspw. mit Hilfe von Kennfeldern
aus den in dem Hochdruckspeicher herrschenden Einspritzdrücken ermittelt
werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung werden die korrigierten Ansteuersignale für die Steuerventile
der Hochdruckpumpen für
jede der Hochdruckpumpen einzeln aus einem gemeinsamen Ansteuersignal
ermittelt, das für
jede der Hochdruckpumpen gesondert adaptiert wird.
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Vorteilhafterweise werden die Korrekturwerte
zu dem gemeinsamen Ansteuersignal hinzuaddiert. Vorzugsweise werden
die Korrekturwerte über die
Zeit auf integriert, bevor sie zu dem gemeinsamen Ansteuersignal
hinzuaddiert werden. Durch die Integration der Korrekturwerte können Schwingungen
in dem Kraftstoffzumesssystem stark gedämpft und sogar ganz verhindert
werden. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass jeder Korrekturwert
einem eigenen Integrator zugeführt
wird, d. h. für
jede Hochdruckpumpe ist ein eigener Integrator vorgesehen.
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Gemäß noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Korrekturwerte
oder die aufintegrierten Korrekturwerte nach der Adaption gespeichert
werden und die Integratoren beim nächsten Fahrzyklus mit den gespeicherten
Werten initialisiert werden.
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Vorteilhafterweise wird die Korrektur
der Förderraten
der Hochdruckpumpen bei Last- oder Druckdynamik unterbrochen. Alternativ
wird vorgeschlagen, dass Last- und Druckdynamik in die Korrektur
der Förderraten
der Hochdruckpumpen kompensierend eingerechnet wird.
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Als eine weitere Lösung der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ausgehend von dem Kraftstoffzumesssystem
einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine der eingangs genannten
Art vorgeschlagen, dass das Kraftstoffzumesssystem
- – mindestens
zwei Hochdruckpumpen;
- – Mittel
zum Ermitteln einer die Förderkennlinie der
Hochdruckpumpen charakterisierenden Größe für jede der Hochdruckpumpen;
- – Mittel
zum Ermitteln der Förderraten
der Hochdruckpumpen anhand der charakterisierenden Größen;
- – Mittel
zum Bilden eines Mittelwerts über
alle Förderraten;
- – Mittel
zum Ermitteln eines Korrekturwerts für jede Förderrate aus der Differenz
der Förderrate und
dem Mittelwert; und
- – Mittel
zum Korrigieren der Förderraten
der Hochdruckpumpen mit Hilfe der Korrekturwerte auf den gleichen
Wert
aufweist.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung
der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Kraftstoffzumesssystem
Mittel zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
aufweist.
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Als noch eine weitere Lösung der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ausgehend von einer direkteinspritzenden
Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass
das Kraftstoffzumesssystem nach Anspruch 13 oder 14 ausgebildet
ist.
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Schließlich wird als eine weitere
Lösung
der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ausgehend von einem Steuergerät für eine direkteinspritzende Brennkraftmaschine
der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass das Kraftstoffzumesssystem
mindestens zwei Hochdruckpumpen und das Steuergerät
- – Mittel
zum Ermitteln einer die Förderkennlinie der
Hochdruckpumpen charakterisierenden Größe für jede der Hochdruckpumpen;
- – Mittel
zum Ermitteln der Förderraten
der Hochdruckpumpen anhand der charakterisierenden Größen;
- – Mittel
zum Bilden eines Mittelwerts über
alle Förderraten;
- – Mittel
zum Ermitteln eines Korrekturwerts für jede Förderrate aus der Differenz
der Förderrate und
dem Mittelwert; und
- – Mittel
zum Korrigieren der Förderraten
der Hochdruckpumpen mit Hilfe der Korrekturwerte auf den gleichen
wert
aufweist.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung
der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Steuergerät Mittel
zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
aufweist.
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Von besonderer Bedeutung ist die
Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens
in der Form eines Steuerelements, das für ein Steuergerät einer direkt
einspritzenden Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs,
vorgesehen ist. Dabei ist auf dem Steuerelement ein Programm abgespeichert,
das auf einem Rechengerät,
insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig und zur Ausführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
geeignet ist. In diesem Fall wird also die Erfindung durch ein auf
dem Steuerelement abgespeichertes Programm realisiert, so dass dieses
mit dem Programm versehene Steuerelement in gleicher Weise die Erfindung darstellt
wie das Verfahren, zu dessen Ausführung das Programm geeignet
ist. Als Steuerelement kann insbesondere ein elektrisches Speichermedium
zur Anwendung kommen, beispielsweise ein Read-Only-Memory oder ein
Flash-Memory.
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Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten
und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
der Erfindung, die in der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden
alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination
den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung
in den Patentansprüchen
oder deren Rückbeziehung
sowie unabhängig von
ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in
der Zeichnung. Es zeigen:
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1 ein
schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine;
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2 einen
Verlauf eines geregelten Einspritzdrucks eines aus dem Stand der
Technik bekannten Kraftstoffzumesssystems ohne Adaption der Förderraten;
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3 einen
Verlauf eines geregelten Einspritzdrucks eines erfindungsgemäßen Kraftstoffzumesssystems
mit Adaption der Förderraten;
und
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4 ein
Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform.
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Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels
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In 1 ist
eine direkteinspritzende Brennkraftmaschine 1 eines Kraftfahrzeugs
dargestellt, bei der ein Kolben 2 in einem Zylinder 3 hin-
und herbewegbar ist. Der Zylinder 3 ist mit einem Brennraum 4 versehen,
der u. a. durch den Kolben 2, ein Einlassventil 5 und
ein Auslassventil 6 begrenzt ist. Mit dem Einlassventil 5 ist
ein Ansaugrohr 7 und mit dem Auslassventil 6 ein
Abgasrohr 8 gekoppelt.
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Im Bereich des Einlassventils 5 und
des Auslassventils 6 ragen ein Einspritzventil 9 und
eine Zündkerze 10 in
den Brennraum 4. Über
das Einspritzventil 9 kann Kraftstoff in den Brennraum 4 eingespritzt
werden. Mit der Zündkerze 10 kann
der Kraftstoff in dem Brennraum 4 entzündet werden.
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Der Kolben 2 wird durch
die Verbrennung des Kraftstoff in dem Brennraum 4 in eine
Hin- und Herbewegung versetzt, die auf eine nicht dargestellte Kurbelwelle übertragen
wird und auf diese ein Drehmoment ausübt.
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Die Brennkraftmaschine 1 weist
ein Kraftstoffzumesssystem 11 auf, durch das der über das Einspritzventil 9 in
den Brennraum 4 einzuspritzende Kraftstoff zugemessen wird.
Das Kraftstoffzumesssystem 11 weist einen Kraftstoffvorratsbehälter 12 auf,
aus dem von einer als Elektrokraftstoffpumpe ausgebildeten Vorförderpumpe 13 Kraftstoff
in einen Niederdruckbereich ND des Kraftstoffzumesssystems 11 gefördert wird.
Zwei Hochdruckpumpen 14, 15 fördern Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich
ND in einen Hochdruckspeicher 16. Die Hochdruckpumpen 14, 15 sind
als 1-Zylinder-Hochdruckpumpen mit jeweils zwei Rückschlagventilen 17 und
einem Mengensteuerventil 18 ausgebildet. Durch die Mengensteuerventile 18 kann
eine Mengensteuerleitung 19 geöffnet bzw. geschlossen werden.
Bei einer geöffneten
Mengensteuerleitung 19 wird der angesaugte Kraftstoff wieder
in den Niederdruckkreislauf zurückgeschoben,
anstatt in den Hochdruckkreislauf gefördert zu werden. Die Mengensteuerventile 18 werden mittels
Ansteuersignalen T angesteuert. Alternativ können die Hochdruckpumpen 14, 15 auch
als 3-Zylinder-Radialkolbenpumpen mit jeweils einem Drucksteuerventil
ausgebildet sein, das mittels des Ansteuersignals T angesteuert
wird.
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Der Hochdruckspeicher 16 ist
als eine Speicherleiste eines Common-Rail(CR)-Kraftstoffzumesssystems
ausgebildet. An dem Hochdruckspeicher 16 ist ein Drucksensor 24 angeordnet,
der den in dem Hochdruckspeicher 16 herrschenden Einspritzdruck
erfasst und ein entsprechendes Ausgangssignal p_r erzeugt. Aus dem
Hochdruckspeicher 16 münden
mehrere – im
vorliegenden Fall vier – Einspritzventile 9, über die
Kraftstoff in die Brennräume 4 der
Zylinder 3 der Brennkraftmaschine 1 eingespritzt
wird. Zum Einspritzen von Kraftstoff werden die Einspritzventile 9 mit
einem entsprechenden Ansteuersignal ES angesteuert. Die Zündkerze 10 wird durch
ein Ansteuersignal ZW angesteuert.
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Um den Druck in dem Niederdruckbereich ND
des Kraftstoffzumesssystems 11 auf einem vorgebbaren wert
zu halten, ist in dem Niederdruckbereich ND ein Niederdruckregler 20 angeordnet, über den
Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich ND zurück in den Kraftstoffvorratsbehälter 12 fließen kann, falls
der Druck in dem Niederdruckbereich ND einen vorgebbaren Druckwert übersteigt.
Zwischen der Vorförderpumpe 13 und
den Hochdruckpumpen 14, 15 ist ein Filter 21 angeordnet.
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Ein Steuergerät 22 ist von Eingangssignalen 23 beaufschlagt,
die mittels Sensoren gemessene Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 darstellen. Das
Steuergerät 22 ist
beispielsweise mit einem Luftmassensensor, einem Lambda-Sensor, einem Drehzahlsensor
oder dem Drucksensor 24 verbunden. Das Steuergerät 22 erzeugt
Ausgangssignale 25, mit denen über Aktoren bzw. Steller das
Verhalten der Brennkraftmaschine 1 beeinflusst werden kann.
Das Steuergerät 22 ist
beispielsweise mit dem Einspritzventil 9 (Ansteuersignal
ES), der Zündkerze 10 (Ansteuersignal
ZW), den Mengensteuerventilen 18 (Ansteuersignal T) oder
einer in dem Ansaugrohr 7 angeordneten Drosselklappe verbunden
und erzeugt die zu deren Ansteuerung erforderlichen Signale.
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Das Steuergerät 22 ist u.a. dazu
vorgesehen, die Betriebsgrößen der
Brennkraftmaschine 1 zu steuern und/oder zu regeln. Das
Steuergerät 22 steuert
bzw. regelt die von dem Einspritzventil 9 in den Brennraum 4 eingespritzte
Kraftstoffmasse insbesondere im Hinblick auf einen geringen Kraftstoffverbrauch
und/oder eine geringe Schadstoffemission. Zu diesem Zweck ist das
Steuergerät 22 mit
einem Mikroprozessor versehen, der in einem Steuerelement, insbesondere
einem Read-Only-Memory oder einem Flash-Memory, ein Programm abgespeichert
hat, das dazu geeignet ist, die genannte Steuerung bzw. Regelung
durchzuführen.
In dem Steuerelement ist des Weiteren ein Programm gespeichert, das
zur Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
geeignet ist.
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Die Brennkraftmaschine 1 aus 1 kann in einer Vielzahl
von Betriebsarten betrieben werden. So ist es beispielsweise möglich, die
Brennkraftmaschine in einem Homogenbetrieb, einem Schichtbetrieb
oder einem homogenen Magerbetrieb zu betreiben. Zwischen den genannten
Betriebsarten der Brennkraftmaschine 1 kann umgeschaltet
werden. Derartige Umschaltungen werden von dem Steuergerät
22 durchgeführt.
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Das in
1 dargestellte
Kraftstoffzumesssystem
11 zeichnet sich insbesondere dadurch
aus, dass es nur einen Kraftstoffkreislauf zum Zumessen von Kraftstoff
in sämtliche
Brennräume
4 der
Brennkraftmaschine
1 aufweist. In diesem einen Kraftstoffkreislauf
sind beide Hochdruckpumpen
14,
15 angeordnet.
Beide Hochdruckpumpen
14,
15 werden über einen
gemeinsamen Druckregelkreis unabhängig voneinander durch das
Steuergerät
22 angesteuert. Ein
Anstieg des Einspritzdrucks p_r ergibt sich durch eine Förderung
von Kraftstoff der Hochdruckpumpen
14,
15 in den
Hochdruckspeicher
16. Ein Druckabfall ist nach der Einspritzung
von Kraftstoff in den Brennraum
4 zu verzeichnen. Eine
derartige direkteinspritzende Brennkraftmaschine
1 ist
beispielsweise aus der
DE
100 23 033 A1 bekannt, auf die ausdrücklich Bezug genommen wird.
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Die in dem Steuergerät 22 implementierte Regelung
des Einspritzdrucks p_r erzeugt während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 zunächst ein – bis auf
einen zeitlichen Versatz zueinander – identisches Ansteuersignal
T' für die beiden
Hochdruckpumpen 14, 15. Beide Hochdruckpumpen 14, 15 werden
also mit der gleichen, Ansteuerzeit T angesteuert: In der Praxis
ist es jedoch häufig
der Fall, dass die beiden Hochdruckpumpen 14, 15 unterschiedliche
Förderkennlinien
aufweisen. Die unterschiedlichen Förderkennlinien sind beispielsweise
durch Fertigungstoleranzen, Verschleiß oder Temperaturschwankungen
verursacht. Wenn die Hochdruckpumpen 14, 15 mit
unterschiedlichen Förderkennlinien
mit dem gleichen Ansteuersignal T angesteuert werden, führt das
dazu, dass das Druckniveau in dem Hochdruckspeicher nach der Förderung
der stärkeren
Hochdruckpumpe 14 höher
ist als nach der Förderung
der schwächeren
Hochdruckpumpe 15. Aufgrund der Schwankungen des Druckniveaus
werden unterschiedliche Kraftstoffmengen in die Brennräume 4 eingespritzt
und zudem kann die Regelung des Einspritzdrucks p_r zu Schwingungen
angeregt werden.
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In 2 ist
der Verlauf des Einspritzdrucks p_r über der Zeit t eines Kraftstoffzumesssystems 11 ohne
Adaption der Förderraten
q dargestellt, dessen Hochdruckpumpen 14, 15 unterschiedliche
Förderkennlinien
aufweisen. Es ist deutlich zu erkennen, dass in dem Hochdruckspeicher 16 nach
der Förderung
der Hochdruckpumpe 14 ein höheres Druckniveau als nach
der Förderung
der Hochdruckpumpe 15 herrscht.
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Diese Schwankungen des Druckniveaus sind
in 2 durch eine mit
26 bezeichnete gestrichelte Linie veranschaulicht.
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Um die Schwankungen des Niveaus des
Einspritzdrucks p_r im Anschluss an die Förderung der Hochdruckpumpen 14, 15 zu
eliminieren, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
die Ansteuersignale T' für jede der
Hochdruckpumpen 14, 15 individuell zu adaptieren,
so dass jede Hochdruckpumpe 14, 15 die gleiche
Förderrate
q_1 = q_2 aufweist.
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In 3 ist
der zeitliche Verlauf des Einspritzdrucks p_r eines erfindungsgemäßen Kraftstoffzumesssystems 11 mit
adaptierten Förderraten
q der Hochdruckpumpen 14, 15 dargestellt. Es ist
deutlich zu erkennen, dass sich im Anschluss an die Förderung
der Hochdruckpumpen 14, 15 jeweils das gleiche
Druckniveau in dem Hochdruckspeicher 16 einstellt. Dadurch
wird sichergestellt, dass stets die gleiche Kraftstoffmenge in dem
Brennraum 4 eingespritzt wird. Außerdem wird die Druckregelung
nicht zu Schwingungen angeregt.
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Die Adaption der Förderraten
q der Hochdruckpumpen 14, 15 des Kraftstoffzumesssystems 11 erfolgt
nach dem in 4 dargestellten
erfindungsgemäßen Verfahren.
Von der in dem Steuergerät 22 implementierten
Druckregelung, die durch Funktionsblock 30 repräsentiert
ist, wird zunächst
ein gemeinsames Ansteuersignal T' für beide
Hochdruckpumpen 14, 15 ermittelt. Das Ansteuersignal
T' wird nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren
für jede
der Hochdruckpumpen 14, 15 gesondert adaptiert.
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Das erfindungsgemäße Verfahren beginnt bei Funktionsblock 31.
Zunächst
wird in Funktionsblock 32 im Anschluss an die Förderung
der Hochdruckpumpe 14 der Einspritzdruck p_r1 bestimmt und
der Hochdruckpumpe 14 zugeordnet. Ebenso wird in Funktionsblock 33 im
Anschluss an die Förderung
der Hochdruckpumpe 15 der Einspritzdruck p_r2 bestimmt
und der Hochdruckpumpe 15 zugeordnet.
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Aus den ermittelten Einspritzdrücken p_r1, p_r2
werden in Funktionsblöcken 34, 35 für jede der Hochdruckpumpen 14, 15 die
Förderraten
q_1, q_2 ermittelt. Das kann bspw. mit Hilfe von Kennfeldern geschehen.
Aus den Förderraten
q_1, q_2 wird in einem Funktionsblock 36 ein Mittelwert
q_m für
alle Förderraten
q_1, q_2 der Hochdruckpumpen 14, 15 gebildet.
Anschließend
werden für
jede Hochdruckpumpe 14, 15 in Funktionsblöcken 37, 38 ein
Korrekturwert k_1, k_2 aus der Differenz der Förderrate q_1, q_2 und dem Mittelwert
q_m gebildet.
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Die Korrekturwerte k_1, k-2 werden
in Funktionsblöcken 39, 40 über die
Zeit aufintegriert. Dann werden die integrierten
Korrekturwerte k_1, k_2 in Funktionsblöcken 41, 42 zu
dem gemeinsamen Artsteuersignal T' hinzuaddiert. Damit ist das erfindungsgemäße Verfahren
beendet (Funktionsblock 43).
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Die Mengensteuerventile 18 der
Hochdruckpumpen 14, 15 werden nicht unmittelbar
mit dem von der Druckregelung im Funktionsblock 30 erzeugten und
für alle
Hochdruckpumpen 14, 15 identischen Ansteuersignal
T', sondern mit
den für
jede Hochdruckpumpe 14, 15 individuell adaptierten
Ansteuersignalen T_1, T_2 angesteuert (Funktionsblock 44). Genauer
gesagt, wird das Mengensteuerventil 18 der Hochdruckpumpe 14 mit
dem adaptierten Ansteuersignal T_1 und das Mengensteuerventil 18 der
Hochdruckpumpe 15 mit dem adaptierten Ansteuersignal T_2
angesteuert.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Korrekturwerte
k_1, k_2 oder die auf integrierten Korrekturwerte k_1, k_2 nach
der Adaption gespeichert werden und die Integratoren (Funktionsblöcke 39, 40)
beim nächsten
Fahrzyklus mit den gespeicherten Werten initialisiert werden.
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Es wird des weiteren vorgeschlagen,
dass die Korrektur der Förderraten
q_1, q_2 der Hochdruckpumpen 14, 15 bei Lastoder
Druckdynamik unterbrochen wird. Alternativ wird vorgeschlagen, dass Last-
und Druckdynamik in die Korrektur der Förderraten q_1, q_2 der Hochdruckpumpen 14, 15 kompensierend
eingerechnet wird.