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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung
einer Brennkraftmaschine gemäß den Oberbegriffen
der unabhängigen
Ansprüche.
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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.
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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.
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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.
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Zeichnung
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand der in der Figur dargestellten
Ausführungsform
beschrieben. Die 1 zeigt ein Blockdiagramm der
erfindungsgemäßen Vorgehensweise.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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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.
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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.
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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.
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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.
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Über den
Verknüpfungspunkt 128 wird
die Stellgröße korrigiert. Über den
Verknüpfungspunkt 124 wird
eine Größe korrigiert,
ausgehend von der die Stellgröße gebildet
wird.
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Mittels
des Schalters 160 ist es möglich, die Korrektur nur in
bestimmten Betriebszuständen durchzuführen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.