DE102004021933A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine - Google Patents

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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/38Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402Multiple injections
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Abstract

Es werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine beschrieben, bei dem ein Sollwert für den Abstand zweier Einspritzungen vorgebbar ist. Es wird ein Istwert für den Abstand ermittelt. Ausgehend von der Differenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert ist eine Größe zur Korrektur einer Stellgröße vorgebbar.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
  • Es sind Verfahren und Vorrichtungen zur Steuerung einer Brennkraftmaschine bekannt. Bei solchen Verfahren und Vorrichtungen zur Steuerung von Brennkraftmaschinen werden häufig sogenannte Common-Rail-Systeme eingesetzt. Mit diesen wird die Kraftstoffeinspritzung in einem Einspritzzyklus in mehrere Teileinspritzungen, insbesondere eine Voreinspritzung, eine Haupteinspritzung und/oder eine Nacheinspritzung aufgeteilt. Dabei wird der Ansteuerbeginn der Voreinspritzung im Wesentlichen als Zeitabstand relativ zur Haupteinspritzung in Abhängigkeit von wenigstens der Einspritzmenge und der Drehzahl bestimmt. Dies hat zur Folge, dass bei der Programmierung des Ansteuerbeginns mit der jeweiligen aktuell gültigen Motordrehzahl der Zeitabstand in die Zukunft extrapoliert wird, um einen geometrischen Betriebspunkt auf dem Kurbelwellengeberrad für die Ansteuerung zu bekommen. Diese Berechnung wird bis zum Erreichen des Ansteuerbeginns an jeder Marke des Kurbelwellengeberrades wiederholt. Dies hat zur Folge, dass sich im weiteren Verlauf der Kompression zwischen bereits abgesetzten Voreinspritzungen und der Haupteinspritzung die Drehzahl gegenüber dem Zeitpunkt der Berechnung verändert. Dies äußert sich in einem zeitlichen Fehler des Ansteuerbeginns. Bei einer Abnahme der Drehzahl werden die Abstände größer als gewünscht. Ferner ergibt sich bei Ansteuerbeginnen, die in der Nähe der geometrischen Zahlenposition extrapoliert werden, ein unstetiges Verhalten des Abstandes, welches darin begründet liegt, dass teilweise kurz vor bzw. kurz nach der Marke extrapoliert wird und somit eine neue Drehzahlinformation für eine weitere Berechnung vorliegt, mit welcher der Ansteuerbeginn neu bestimmt wird.
  • Mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise, insbesondere mit den Merkmalskombinationen der unabhängigen Ansprüche können diese Kompressionsfehler sowie die Unstetigkeit im tatsächlichen Abstand ohne zusätzliche Sensorik und ohne aufwändige Algorithmen reduziert werden und damit die Stabilität der Verbrennung erhöht wird. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ist darin zu sehen, dass die Ansteuerbeginne unabhängig von ihrer absoluten Lage zum Kurbelwellengeberrad und unabhängig von der motorischen Kompression gleichbleibender Genauigkeit eingeregelt werden können.
  • Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist dabei nicht auf die Vor- und Haupteinspritzung beschränkt; sie kann bei beliebigen Einspritzungen, insbesondere Teileinspritzungen, insbesondere auch bei einer Vielzahl von Teileinspritzungen verwendet werden. Erfindungsgemäß kann die Vorgehensweise bei allen Teileinspritzungen verwendet werden, bei denen ein bestimmter zeitlicher Abstand gewüscht wird.
  • Zeichnung
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Figur dargestellten Ausführungsform beschrieben. Die 1 zeigt ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorgehensweise.
  • Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • In 1 sind die wesentlichen Elemente, die zum Verständnis der erfindungsgemäßen Vorgehensweise notwendig sind, als Blockdiagramm dargestellt. Mit 100 ist ein Steller bezeichnet, mit dem der Beginn und/oder die Dauer der Kraftstoffzumessung beeinflussbar sind. Dieser Steller wird mit einer Stellgröße A1 beaufschlagt, die von einer Stellgrößenermittlung 110 vorgegeben wird. Die Stellgrößenermittlung 110 verarbeitet das Ausgangssignal einer Vorgabe 120. Über verschiedene Verknüpfungspunkte 122 und 126 kann eine erste Korrektur 123 bzw. eine zweite Korrektur 127 auf das Ausgangssignal der Vorgabe 120 einwirken. Des Weiteren kann über einen Verknüpfungspunkt 128 eine dritte Korrektur 129 auf das Ausgangssignal der Stellgrößenermittlung, d. h. auf die Stellgröße A1 des Stellers 100 zugreifen. Der Steller 100 ist vorzugsweise als Magnetventil und/oder als piezoelektrischer Steller ausgebildet. Abhängig von dem Ansteuersignal A1 wird dieser durch Bestromung bzw. durch Beaufschlagung mit Spannung in eine erste oder eine zweite Position, bei er die Kraftstoffzumessung zulässt bzw. unterbindet, gebracht.
  • Während eines Einspritzzyklusses werden vorzugsweise mehrere Teileinspritzungen durchgeführt. Wird beispielsweise eine Voreinspritzung und eine Haupteinspritzung durchgeführt, so wird üblicherweise der Abstand der beiden Einspritzungen vorgegeben. Die Vorgabe 120 gibt in diesem Fall beispielsweise den Spritzbeginn, die Voreinspritzung vor. Die Stellgrößenermittlung 110 ermittelt ausgehend von dem Vorgabesignal dann die Stellgröße A1. Hierbei kann die Stellgrößenermittlung als Steuerung und/oder als Regelung ausgebildet sein.
  • Die Vorgabe des Spritzbeginns der Voreinspritzung und/oder der Haupteinspritzung erfolgt üblicherweise abhängig von wenigstens der einzuspritzenden Kraftstoffmenge oder einer sie kennzeichnenden Größe, wie der Last, und der Drehzahl. Insbesondere wird dabei die Momentandrehzahl zur Berechnung der Stellgröße A1 für den Steller verwendet. Ändert sich nun zwischen der Berechnung des Einspritzbeginns der Voreinspritzung und der Berechnung der Haupteinspritzung die Drehzahl, so ergeben sich Änderungen bei der Stellgröße. Dies hat wiederum einen geänderten Abstand der beiden Teileinspritzungen zur Folge.
  • Um eine genaue Einstellung des Abstandes der beiden Teileinspritzungen zu ermöglichen, ist deshalb erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Abstand der beiden Teileinspritzungen gemessen mit einem vorgebbaren Sollwert verglichen und auf diesen eingeregelt wird. Ausgehend von diesem Regler wird dann ein Korrektursignal zur Korrektur der Vorgabe oder der Stellgröße A1 gebildet. Hierzu ist in 1 ein Regler 130 vorgesehen, dem das Ausgangssignal eines Verknüpfungspunktes 135 zugeführt wird. An einem ersten Eingang des Verknüpfungspunktes 135 liegt das Ausgangssignal einer Sollwertvorgabe 140 und an einem zweiten Eingang das Ausgangssignal einer Druckwellenkorrektur 150. Mit dem Ausgangssignal des Reglers wird bei einer bevorzugten Ausgestaltung ein Schaltmittel 160 beaufschlagt, das wiederum einen Verknüpfungspunkt 124 bzw. bei einer Ausgestaltung ein Verknüpfungspunkt 128 beaufschlagt. Der Verknüpfungspunkt 124 ist signalseitig zwischen der Vorgabe und der Stellgrößenermittlung 110 eingeschaltet und der Verknüpfungspunkt 128 ist zwischen der Stellgrößenermittlung 110 und dem Steller 100 eingeschaltet. D. h. das Ausgangssignal des Reglers, das einen Korrekturwert bereithält, wird zur Korrektur des Ausgangssignals der Vorgabe oder zur Korrektur des Ansteuersignals des Stellers verwendet.
  • Über den Verknüpfungspunkt 128 wird die Stellgröße korrigiert. Über den Verknüpfungspunkt 124 wird eine Größe korrigiert, ausgehend von der die Stellgröße gebildet wird.
  • Mittels des Schalters 160 ist es möglich, die Korrektur nur in bestimmten Betriebszuständen durchzuführen.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Signal verwendet wird, das eine Druckwellenkorrektur 150 ein Signal bereitstellt. Die Druckwellenkorrektur 150 stellt ein Signal bereit, das den Abstand zwischen den beiden Teileinspritzungen charakterisiert. Diese Größe bezüglich des tatsächlichen Abstandes wird mit dem Sollwert, Sollwertvorgabe 140 des gewünschten Abstandes verglichen. Der Regler 130 regelt dann den tatsächlichen Abstand auf den gewünschten Sollwert ein, indem er einen entsprechenden Korrekturwert zur Korrektur der Stellgröße A1 oder des Vorgabewerts bereitstellt. Die Vorgehensweise ist dabei nicht auf die Druckwellenkorrektur beschränkt. Der Abstand kann auch von anderen Funktionen, die den Abstand zwischen zwei Einspritzungen verarbeiten, bereitgestellt werden. Alternativ können verschiedene Signale erfass und/oder berechnet werden, ausgehend von denen dann ein Signal bestimmt wird, das den Abstand charakterisiert.
  • Die Druckwellenkorrektur 150 berücksichtigt Effekte, die darauf beruhen, dass durch eine Einspritzung der Kraftstoffdruck kurzfristig absinkt und dadurch bei der nachfolgenden Teileinspritzung bei gleicher Ansteuerdauer eine geringere oder höhere Kraftstoffzumessung erfolgt. Diese Korrektur ist im Wesentlichen abhängig von dem Abstand der beiden Teileinspritzungen, d. h. der Druckwellenkorrektur 150 steht ein Signal zur Verfügung, das den Abstand der beiden Teileinspritzungen charakterisiert. Erfindungsgemäß wird dieses Signal als Istwert der Regelung 130 zugeführt, die den Abstand der beiden Teileinspritzungen auf einen gewünschten Sollwert einregelt. Dieser gewünschte Sollwert und Abstand ist vorzugsweise weder abhängig von der Last und der Drehzahl N der Brennkraftmaschine.
  • D. h. erfindungsgemäß wird der Abstand zwischen den beiden Teileinspritzungen auf einen Sollwert geregelt, ausgehend von dieser Regelung wird ein Korrekturwert zur Korrektur einer Stellgröße vorgegeben. Dabei wird die Stellgröße selbst oder eine Größe, ausgehend von der die Stellgröße gebildet wird, korrigiert. Die Druckwellenkorrektur gibt ebenfalls ausgehend von dem Abstand der beiden Teileinspritzungen einen Korrekturwert für die Stellgröße oder die Größe, ausgehend von der die Stellgröße gebildet wird, vor. D. h. eine der Korrekturen 123, 127 und/oder 129 entspricht der Druckwellenkorrektur 150.
  • D. h. erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der von der Steuereinheit gemessene zeitliche elektrische Abstand zwischen zwei Einspritzungen vom gewünschten Sollwert des Abstandes subtrahiert wird und auf einen Regler 130 gegeben wird. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass dieses Signal auch als Eingangsgröße für die Druckwellenkorrekturfunktion verwendet werden kann. Der Regler 130 ist vorzugsweise als PI-Regler ausgebildet. Die Ausgangsgröße des Reglers wird zum Sollwert der jeweiligen Einspritzung addiert, so dass sich der Regelkreis schließt. Ferner ist eine Berücksichtigung der hydraulischen Korrekturfunktionen, beispielsweise die Druckwellenkorrektur ebenfalls vorgesehen, so dass eine Regelung des hydraulischen Einspritzbeginns bzw. des hydraulischen Einspritzendes ermöglicht wird.
  • Erfindungsgemäß ist die Vorgehensweise nicht auf die Vor- und Haupteinspritzung beschränkt. Sie kann auch bei allen anderen Kombinationen von Teileinspritzungen verwendet werden. Dabei kann als Abstand der beiden Teileinspritzungen vorzugsweise der Abstand zwischen dem Ende der ersten und dem Beginn der zweiten Teileinspritzung verwendet. Wobei die Ansteuersignale, die das Ende bzw. den Beginn der Teileinspritzungen festlegen, verwendet werden. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist dabei auch auf andere Definitionen des Abstandes anwendbar. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass als Abstand der Teileinspritzungen der Abstand zwischen dem Beginn der ersten und dem Beginn der zweiten Einspritzung definiert ist. Dies ist insbesondere bei Einspritzungen der Fall, in denen die erste Teileinspritzung für eine feste Zeitdauer erfolgt.
  • Bei einer Ausführungsform, bei der die zweite Teileinspritzung für eine feste Zeitdauer erfolgt, kann auch vorgesehen sein, dass der Abstand als Abstand des Endes und des Endes der zweiten Einspritzung definiert ist.

Claims (6)

  1. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, bei dem ein Sollwert für einen Abstand einer ersten Einspritzung und einer zweiten Einspritzung vorgebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Istwert für den Abstand ermittelt wird, dass ausgehend von der Differenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert eine Größe zur Korrektur einer Stellgröße oder einer Größe, ausgehend von der die Stellgröße gebildet wird, vorgebbar ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Istwert ausgehend von einer Größe, die eine Druckwellenkorrektur erfasst, ermittelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckwellenkorrektur ausgehend von dem Abstand ein Korrekturwert für die Stellgröße oder die Größe, ausgehend von der die Stellgröße gebildet wird, bereitstellt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgröße korrigiert wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Größe, ausgehend von der die Stellgröße gebildet wird, korrigiert wird.
  6. Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, mit ersten Mitteln, die einen Sollwert für den Abstand einer ersten Einspritzung und einer zweiten Einspritzung vorgeben, dadurch gekennzeichnet, dass zweite Mittel vorgesehen sind, die ein Istwert für den Abstand ermitteln, und die ausgehend von der Differenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert eine Größe zur Korrektur einer Stellgröße oder einer Größe, ausgehend von der die Stellgröße gebildet wird, vorgeben.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102006033932B4 (de) 2006-07-21 2018-06-14 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine

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