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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung und eine Brennkraftmaschine nach den Oberbegriffen der nebengeordneten Patentansprüche.
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Ein Verfahren der eingangs genannten Art kommt beispielsweise bei Brennkraftmaschinen mit einem Common Rail Kraftstoffsystem zum Einsatz. Das Common Rail, oder kurz Rail genannt, ist eine gemeinsame Kraftstoff-Hochdruckleitung für die Versorgung der Zylinder mit Kraftstoff. An das Rail sind Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen, auch Injektoren genannt, angeschlossen. Einspritzzeitpunkt und Einspritzdauer der Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen werden pro Zylinder durch ein Steuergerät mittels eines Kennfelds abhängig von einer Soll-Einspritzmenge und von einem aktuellen Raildruck gesteuert. Vom Steuergerät werden pro Kraftstoff-Einspritzvorrichtung Ansteuersignale für einen Aktor erzeugt, der wiederum für einen Einspritzvorgang ein Ventilelement betätigt.
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Fertigungstoleranzen der Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen, ein Verschleiß über die Lebensdauer, Druckwelleneffekte im Hochdruckbereich des Einspritzsystems und sonstige veränderliche Randbedingungen im Betrieb der Brennkraftmaschine können Abweichungen einer Ist-Einspritzmenge von einer Soll-Einspritzmenge verursachen. Diese Mengenabweichungen können durch Korrekturen einer Ansteuerdauer der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung teilweise kompensiert werden. So können bspw. Fertigungstoleranzen durch einen sog. Injektormengenabgleich (IMA) kompensiert, im Hochdruckbereich entstehende Druckschwingungen durch eine Druckwellenkorrektur (DWK) teilweise ausgeglichen oder Auswirkungen durch Verschleiß mit einer Nullmengenkalibrierung (NMK) minimiert werden.
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Aus der
DE 10 2005 002 242 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine bekannt. Hierbei handelt es sich um einen Piezoaktor. Das Ansteigen der auf den Piezoaktor einwirkenden Kraft wird als Öffnen des Ventilelements und das Abfallen des Drucks als Schließen des Ventilelements interpretiert. Der Ist-Spritzbeginn und das Ist-Spritzende werden auf einen Sollwert geregelt.
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Aus der
DE 34 26 799 A1 ist eine Einrichtung zur Regelung einer Brennkraftmaschine bekannt. Diese umfasst eine den Spritzbeginn und das Spritzende der Einspritzung bestimmende Steuervorrichtung. Dabei wird der Fehler, der durch Veränderungen der Abfall- oder Anzugszeiten entsteht kompensiert.
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Die
DE 10 2005 032 087 A1 betrifft ebenfalls ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern von Einspritzventilen. Es wird eine Nadelschließzeitdauer und die Ansteuerzeitdauer abhängig von der Nadelschließzeitdauer ermittelt.
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Die
DE 101 22 441 A1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine. Hierbei wird ein Körperschallsensor eingesetzt.
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Die
DE 102 32 356 A1 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung von Injektoren eines Kraftstoffzumesssystems. Dabei wird der Einspritzbeginn und die Einspritzdauer auf einen Sollwert geregelt.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren, eine Steuer- und Regeleinrichtung sowie eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, dass diese noch zuverlässiger und präziser arbeiten, so dass Fertigungstoleranzen noch besser kompensiert, Verschleißeinflüsse stärker reduziert und geringere Emissionen bei niedrigem Kostenaufwand erzielt werden.
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Zur Lösung der Aufgabe wird ausgehend von dem Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass eine Ansteuerdauer der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung so verändert wird, dass die Differenz zwischen einem Ist-Einspritzende und einem Soll-Einspritzende minimal wird. Dazu wird vorzugsweise ein Ansteuerbeginn verschoben. Als Regelgröße wird der zeitliche Abstand zwischen einem Ansteuerende und dem Ist-Einspritzende verwendet. Weiterhin wird als Stellgröße des Regelkreises eine Ansteuerdauer verwendet.
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Dies ist mit geringem Applikationsaufwand und ohne Einfluss auf die Hardware, beispielsweise eine Endstufe, realisierbar. Der zeitliche Abstand Abstand zwischen dem Ansteuerende und dem Ist-Einspritzende entspricht mindestens in etwa einer Ventilelementschließdauer und kann in einem geschlossenen Regelkreis durch Verschieben des Beginns eines Ansteuersignals schnell so eingeregelt werden, dass man den Soll-Einspritzendezeitpunkt erhält.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Brennkraftmaschine und eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung Mittel aufweisen, die ein Verfahren der obigen Art mit den Merkmalen der nebengeordneten Patentansprüche gewährleisten. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich darüber hinaus auch in der nachfolgenden Beschreibung und in der Zeichnung, wobei diese Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf jeweils explizit hingewiesen wird.
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Viele Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen verwenden sog. ”fliegende” Ventilelemente, deren Öffnungsbewegung nicht durch einen Anschlag begrenzt wird, sondern die durch eine Ansteuerung eines dem Ventilelement zugeordneten Aktors in einem geöffneten Schwebezustand gehalten werden, oder deren Öffnungsbewegung solange andauert, wie der Aktor angesteuert wird. Wird die Ansteuerung beendet, wird das Ventilelement durch eine ständig in Schließrichtung wirkende Beaufschlagungseinrichtung, beispielsweise durch eine hydraulische Kraft, in Schließrichtung bewegt, bis es am Ventilsitz auftrifft. Dabei sind die Geschwindigkeit des Ventilelements während der Öffnungsbewegung als auch die Geschwindigkeit während der Schließbewegung im allgemeinen mit hinreichender Genauigkeit bekannt. Dies wird erfindungsgemäß ausgenutzt, um lediglich durch Verändern der Ansteuerdauer das Einspritzende und damit auch die Einspritzmenge so zu beeinflussen bzw. zu korrigieren, dass vorgegebene Sollwerte eingehalten werden. Es muss also nur eine einzige Betriebsgröße – nämlich die Ansteuerdauer – bspw. in einem Regelkreis durch Verschieben des Ansteuerbeginns ausgeregelt werden, um die für den Betrieb der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung wesentlichen Parameter, wie Einspritzbeginn, Einspritzende, Einspritzdauer und Einspritzmenge auf gewünschte Werte einzustellen bzw. einzuregeln, die einen verbrauchs- und emissionsarmen Betrieb der Brennkraftmaschine gewährleisten und somit die gesetzlichen Forderungen nach Verbesserung von Abgasemissionswerten und Senkung des Kraftstoffverbrauchs erfüllen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist damit sehr effektiv und kostengünstig.
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Durch das ständige Überwachen des Ist-Einspritzendes ist gewährleistet, dass Fertigungstoleranzen, verschleißbedingte Veränderungen der Ventilelemente und der Ventilsitze, Druckwelleneffekte und sonstige veränderliche Randbedingungen im Betrieb der Brennkraftmaschine über die Lebensdauer der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung erkannt und ausgeglichen werden können, wobei eine Vielzahl von bisher angewendeten Systemfunktionen entfallen kann. Somit wird das Gesamtsystem vereinfacht und der Applikationsaufwand verringert. Komplexe Wechselwirkungen zwischen einzelnen Funktionen werden reduziert oder gänzlich vermieden. Durch das Verfahren kann ferner die Endprüfung bei der Fertigung der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung vereinfacht werden, weil Prüfdaten der Endprüfung nicht mehr oder nur in geringem Umfang für eine Mengenkorrektur im Betrieb der Brennkraftmaschine benötigt werden. Eine Beeinflussung von Leistung, Geräusch oder Emission durch Abweichung der Ist-Einspritzmenge von einer Soll-Einspritzmenge wird auch bei wechselnden Randbedingungen im Betrieb der Brennkraftmaschine vermieden. Außerdem können die ermittelten Informationen den elektronischen Diagnoseeinrichtungen (z. B. Onboard-Diagnose-Einrichtung) des Kraftfahrzeugs zur Verfügung gestellt werden, um Fehler an der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung zu erkennen und den Fahrer bspw. über eine Kontrollleuchte am Armaturenbrett zum Aufsuchen einer Werkstatt veranlassen.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass zur Ermittlung des Ist-Einspritzendes ein Druckverlauf in der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung und/oder in einem Kraftstoffverteiler und/oder und/oder in einer Leitung zwischen Kraftstoffverteiler und Kraftstoff-Einspritzvorrichtung und/oder ein Signal eines Körperschallsensors ausgewertet wird. Die genannten Druckverläufe sind mit üblicherweise ohnehin vorhandenen Sensoren auf einfache Art ermittelbar, so dass keine zusätzliche Hardware für die Durchführung des Verfahrens erforderlich ist. Gleiches gilt für Körperschallsensoren, die bei vielen Brennkraftmaschinen beispielsweise für die Erfassung eines Brennverlaufs ohnehin vorhanden sind. Diese Weiterbildung ist daher kostengünstig.
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Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass zur Ermittlung des Ist-Einspritzendes Rückwirkungen eines Schließens des Ventilelements auf einen Aktor mindestens einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ausgewertet werden. Solche Rückwirkungen werden beispielsweise in Form entsprechender Signale über die vorhandenen elektrischen Ansteuerleitungen von dem Aktor an die Steuer- und/oder Regeleinrichtung übertragen. Ein zusätzlicher Sensor ist in diesem Fall nicht erforderlich, wodurch Kosten gespart werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass ein Sollwert für die Regelgröße aus einem Kennfeld ermittelt wird, in welches eine Ansteuerdauer und/oder eine Einspritzmenge und ein Kraftstoffdruck eingespeist wird. Die Ermittlung der Regelgröße aus einem Kennfeld bietet die vorteilhafte Möglichkeit, viele Größen, die die Kraftstoff-Einspritzung beeinflussen, angemessen zu berücksichtigen. Darüber hinaus werden durch ein solches Kennfeld Rechenressourcen gespart.
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Wenn das Kennfeld in einem Motorprüfstand bestimmt wird, können sehr viele Parameter berücksichtigt werden, und es werden an der Serien-Brennkraftmaschine Rechenresssourcen eingespart.
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Wird das Kennfeld dagegen während des normalen Betriebs der Brennkraftmaschine unter Einhaltung bestimmter Randbedingungen (beispielsweise Neuzustand der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung) für jede Kraftstoff-Einspritzvorrichtung individuell eingelernt, können Besonderheiten einzelner Kraftstoff-Einspritzvorrichtungstypen von vorn herein im Kennfeld berücksichtigt werden.
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Außerdem wird vorgeschlagen, dass ein Einfluss mindestens einer aktuellen Betriebsgröße, insbesondere einer aktuellen Temperatur, auf eine Bewegungsgeschwindigkeit des Ventilelements durch eine gesteuerte Korrektur der Regelung berücksichtigt wird. Dies ermöglicht eine besonders genaue Korrektur des Einspritzvorgangs und kann bspw. durch eine überlagerte Korrektur der Regelung der Ansteuerdauer erreicht werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend wird anhand von Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine;
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2 ein Diagramm, in dem ein Ansteuersignal und ein Hub eines Ventilelements über der Zeit aufgetragen sind, wenn ein Einspritzende nicht gereglt wird;
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3 ein Diagramm ähnlich zu 2, jedoch mit Regelung des Einspritzendes; und
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4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine von 1.
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Auführungsformen der Erfindung
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Eine Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, die in ihrer Gesamtheit in 1 mit dem Bezugszeichen 10 versehen ist, umfasst einen Motorblock 11 mit mehreren Brennräumen 12. Der Motorblock 11 weist einen Temperatursensor 13 auf. Kraftstoff wird in die Brennräume 12 direkt jeweils mittels einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 14, auch Injektor genannt, eingespritzt. Hierzu verfügt jede der Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 14 über ein nadelartiges Ventilelement 15, welches mit einem gehäuseseitigen Ventilsitz 16 an einer Einspritzdüse (nicht dargestellt) der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 14 zusammenarbeitet. Der Ventilsitz 16 stellt einen Anschlag des Ventilelements 15 beim Schließen der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 14 dar. Ein Anschlag, der eine Öffnungsbewegung des Ventilelements 15 begrenzt, ist nicht vorhanden, da es sich vorliegend um eine sog. ”ballistische” Ausführungsform des Ventilelements (”fliegendes” Ventilelement) handelt.
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Durch einen Aktor 17, beispielsweise eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung, kann das Ventilelement 15 in Längsrichtung bewegt werden, wodurch die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 14 öffnet und schließt. Der Aktor 17 wird durch Ansteuersignale, die von einer Steuer- und Regeleinrichtung 18 über eine Ansteuer- und/oder Datenleitung 19 an die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 14 gesendet werden, betätigt. In die Steuer- und Regeleinrichtung 18 ist ein Regelkreis zum Regeln einer Einspritzphase integriert, der für jede Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 14 eine individuelle Regelung ermöglicht.
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Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 14 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel über Leitungen 24 an einen Kraftstoffverteiler 20 angeschlossen, der auch als ”Common Rail” oder kurz „Rail” bezeichnet wird. Der Kraftstoff ist im Rail 20 unter hohem Druck gespeichert. Hierzu wird der Kraftstoff über eine Hochdruck-Fördereinrichtung 21 in das Rail 20 gefördert. Der Druck im Rail 20 wird durch einen zeitlich hoch auflösenden Drucksensor 22 überwacht. Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 14 weist an dem vom Ventilsitz 16 abgewandten Ende einen Körperschallsensor 23 auf, der Körperschallschwingungen erfasst. Durch Auswerten des Signals des Körperschallsensors 23 kann die Steuer- und Regeleinrichtung 18 ein Anschlagen des Ventilelements 15 am Ventilsitz 16 beim Schließen der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 14 und damit ein Ist-Einspritzende erkennen. Bei anderen, nicht dargestellten Ausführungsformen von Brennkraftmaschinen können andere Sensortypen in Verbindung mit anderen Verfahren zur Ermittlung des Anschlags des Ventilelements 15 bzw. des Ist-Einspritzendes zum Einsatz kommen. So kann bspw. auch der Drucksensor 22 verwendet werden, um über den Druckverlauf im Rail 20 auf das Ist-Einspritzende zu schließen.
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2 zeigt im oberen Abschnitt ein Diagramm 60, welches den Verlauf eines Ansteuersignals 100 zur Ansteuerung des Aktors 17, um das Ventilelement 15 aus dem Ventilsitz 16 zu heben (Öffnungsbewegung), über der Zeit t darstellt. Das Ansteuersignal 100 weist eine im Grunde senkrechte Ansteuerflanke zu einem Ansteuerbeginn 110 und nach Ablauf einer Ansteuerdauer 130 eine im Grunde senkrechte Ansteuerflanke zu einem Ansteuerende 120 auf. Das Ansteuersignal 100 ist also im Wesentlichen ein Rechteckimpuls.
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Im unteren Abschnitt von 2 sind in einem Diagramm 70 verschiedene Hubverläufe des Ventilelements 15 über der Zeit t dargestellt, die durch das Ansteuersignal 100 bewirkt werden, ohne dass das Ist-Einspritzende auf ein Soll-Einspitzende eingeregelt wird. Der Beginn des Hubs kann mit sehr guter Näherung dem Einspritzbeginn 190 gleichgesetzt werden. Analog hierzu ist das Ist-Einspritzende 195 dann erreicht, wenn kein Hub mehr vorhanden ist, also das Ventilelement 15 im Ventilsitz 16 angeschlagen hat. Die Hubbewegung beginnt gegenüber dem Beginn der Ansteuerung (Diagramm 60) mit einer Verzögerung, die durch eine gewisse Trägheit der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 14, aber auch durch Fertigungstoleranzen der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 14, einen Verschleiß über die Lebensdauer, Druckwelleneffekte im Rail 20 oder sonstige veränderliche Randbedingungen im Betrieb der Brennkraftmaschine 10 bedingt ist. Deshalb fällt die Verzögerung bei unterschiedlichen Injektoren 14 oder beim gleichen Injektor 14 zu unterschiedlichen Lebenszeitpunkten trotz gleicher Ansteuerdauer 130 unterschiedlich groß aus. In 2 sind durch die Linien 140 drei solche Fälle dargestellt, die durch die Indizes a (gestrichelter Verlauf), b (durchgezogener Verlauf), und c (gepunkteter Verlauf) unterscheidbar bezeichnet sind. Ausführungen ohne Nennung des Index gelten für alle drei Fälle. Man erkennt die unterschiedlichen Ist-Einspritzbeginne 190a, 190b und 190c und Ist-Einspritzenden 195a, 195b und 195c, wobei der Index b eine an sich gewünschte ”ideale” Situation bezeichnet, bei der die Abweichung von einem Soll-Einspritzende 200 und einer Soll-Ventilelementschließdauer 210 minimal ist.
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Der Hubverlauf ergibt sich aufgrund folgender Sachverhalte: Bei der oben erwähnten ballistischen Ausführungsform hebt das Ventilelement 15 nach dem Ansteuerbeginn 110. durch einen in 1 nicht gezeichneten Öffnungsmechanismus, beispielsweise eine hydraulische Hubsteuerung, vom Ventilsitz 16 ab (Ist-Einspritzbeginn 190) und setzt die Öffnungsbewegung solange ungehindert fort, bis die Ansteuerung beendet wird (Bezugszeichen 120 in Diagramm 60). Mit dem Ende der Ansteuerung in 120 kehrt sich die Bewegungsrichtung um, und das Ventilelement 15 kehrt unter dem Einfluss eines nicht gezeichneten Schließmechanismus während einer Ventilelementschließdauer 170 wieder in seine Ausgangslage zurück, es erreicht also den Ventilsitz 16 (Ist-Einspritzende 195). Das bedeutet für den Fall des zu frühen Einspritzbeginns 190a, dass das Ventilelement 15 vergleichsweise weit angehoben wird und entsprechend spät wieder in den Ventilsitz 16 zurückkehrt (spätes Ist-Einspritzende 195a). Eine Einspritzdauer 180a, die Ventilelementschließdauer 170a und damit auch eine Einspritzmenge an Kraftstoff sind dadurch gegenüber den Sollwerten (bspw. Soll-Ventilelementschließdauer 210) vergrößert. Bei vergleichsweise spätem Einspritzbeginn 190c wird das Ventilelement 15 entsprechend wenig angehoben und kehrt dann vergleichsweise früh zurück in den Ventilsitz 16. Die Einspritzdauer 180c, die Ventilelementschließdauer 170c und damit auch die Einspritzmenge sind dadurch gegenüber dem Sollwert (bspw. Soll-Ventilelementschließdauer 210) verringert.
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Durch Auswertung der Signale des Körperschallsensors 23 kann das Ist-Einspritzende erfasst und hieraus die Abweichung eines zeitlichen Abstandes zwischen Ansteuerende 120 und Ist-Einspritzende 195 des Ventilelements 15 (= Ventilelementschließdauer 170) von dem Sollwert 210 festgestellt und für die nächstfolgende Einspritzung durch einen in der Steuer- und Regeleinrichtung 18 integrierten Regelkreis korrigiert werden. Hierdurch wird letztlich eine Differenz zwischen dem Ist-Einspritzende und einem Soll-Einspritzende (entsprechend dem idealen Hubverlauf 140b) minimiert.
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Dem liegt die Annahme zu Grunde, dass zwei direkt hintereinander folgende Einspritzungen unter annähernd gleichen Bedingungen stattfinden. Die Regelgröße des Regelkreises ist vorzugsweise die Ventilelementschließdauer 170. In einer alternativen Ausführungsform könnte die Regelgröße auch das Einspritzende 195 sein. Die Stellgröße des Regelkreises ist vorzugsweise die Ansteuerdauer 130. Sie könnte in einer alternativen Ausführungsform auch der Ansteuerbeginn 110 sein. Die Ansteuerdauer 130 wird vom Regelkreis derart angepasst, dass eine Korrektur am Ansteuerbeginn 110 vorgenommen wird und dabei das zeitliche Ansteuerende 120 (Soll-Vorgabe) unverändert bleibt. Der Regelkreis korrigiert damit Einspritzbeginn 190, Einspritzende 195, Einspritzdauer 180 und so auch die Einspritzmenge an Kraftstoff.
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3 zeigt im oberen Abschnitt in Diagramm 80 das Ansteuersignal 100 in einer durch den Regelkreis ausgeregelten Anordnung und im unteren Abschnitt wieder den entsprechenden Hubverlauf über die Zeit t, jeweils für die drei bereits in 2 beschriebenen Fälle, wobei für äquivalente Inhalte die gleichen Bezugszeichen und Indizes verwendet werden wie in 2. Die Ansteuerdauer 130a, 130b, 130c ist nun – je nach Abweichung des Ist-Einspritzendes 195a–c vom Soll-Einspritzende 200 – verschoben; das Ansteuerende 120 ist unverändert. Die Ansteuerdauern 130a–c stellen jene Ansteuerdauern dar, die bei der jeweiligen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 14 zu einer minimalen Differenz zwischen Ist-Einspritzende 195 und Soll-Einspritzende 200 führen. Um ein zu spätes Ist-Einspritzende 195a zu korrigieren (Kurve 140a in 2), wird die Ansteuerdauer 130a (Stellgröße) vom Regelkreis entsprechend verkürzt, bis die Ventilelementschließdauer 170 (Regelgröße) dem Sollwert 210 entspricht (Diagramm 90). Um ein zu frühes Ist-Einspritzende 195c zu korrigieren (Kurve 140c in 2), wird die Ansteuerdauer 130c (Stellgröße) entsprechend verlängert bis die Ventilelementschließdauer 170 (Regelgröße) ebenfalls dem Sollwert 210 entspricht.
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Aus Diagramm 90 erkennt man, dass nun für alle drei dargestellten Fälle die Differenz zwischen Ist-Einspritzende und Soll-Einspritzende (vergl. Bezugszeichen 195) minimal ist, und dass nun auch der Einspritzbeginn 190 und die Einspritzdauer 180 den idealen Werten entsprechen.
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Die Geschwindigkeit des Ventilelements 15 und damit die Ventilelement-Schließdauer 170 hängen neben der Ansteuerdauer 130 zusätzlich vom Druck im Rail 20 ab. Daher ist zur Ermittlung der Soll-Ventilelementschließdauer 210 (Regelgröße) in der Steuer- und Regeleinrichtung 18 ein Kennfeld implementiert und gespeichert, das die Abhängigkeit der Soll-Ventilelementschließdauer 210 von der Ansteuerdauer 130 und vom Druck im Rail 20 berücksichtigt. In einer alternativen Ausführungsform können auch die Soll-Einspritzmenge und der Druck im Rail zur Bestimmung der Soll-Ventilelementschließdauer herangezogen werden. Die Parameter des Kennfeldes sind dabei für eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 14 einer durchschnittlichen Ausführungsform in der Applikationsphase der Brennkraftmaschine 10 bestimmt und gespeichert und/oder in einem Neuzustand der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 14 während des Betriebs der Brennkraftmaschine 10 bei Einhaltung bestimmter Randbedingungen individuell eingelernt oder angepasst worden.
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Sollen Temperaturschwankungen oder spezielle Eigenschaften der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 14, die die Geschwindigkeit des Ventilelements 15 bzw. die Ventilelement-Schließdauer 170 beeinflussen, berücksichtigt werden, vorliegen, dann kann die Ventilelementschließdauer 170 durch eine gesteuerte Korrektur überlagert werden, welche den Einfluss der abweichenden Geschwindigkeit des Ventilelements 15 global oder individuell für jede Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 14 kompensiert. Dazu können z. B. der Ansteuerbeginn 110 und/oder die Ansteuerdauer 130 beeinflusst werden.
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Ein möglicher Ablauf der Regelung der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 14 ist in 4 in einem Flussdiagramm dargestellt. In Schritt 300 wird unter Berücksichtigung von relevanten Parametern, mindestens der Ansteuerdauer 130 und dem Druck im Rail 20, unter Benutzung des oben beschriebenen Kennfeldes die Soll-Ventilelementschließdauer 210 und das Soll-Einspritzende 200 ermittelt und gespeichert. Es folgt Schritt 310, in dem durch Auswerten der Signale des Körperschallsensors 23 das Ist-Einspritzende 195 einer aktuellen Einspritzung festgestellt wird. Daraus wird in Schritt 320 in der Steuer- und Regeleinrichtung 18 die Ist-Ventilelementschließdauer 170 der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 14 ermittelt, die von der ermittelten Soll-Ventilelementschließdauer 210 abweichen kann. In Schritt 330 wird die Soll-Ventilelementschließdauer 210 mit der Ist-Ventilelementschließdauer 170 verglichen.
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Wird eine Differenz festgestellt, wird der Differenzwert in den oben beschriebenen Regelkreis (Schritt 340) eingebracht, dessen Regelmechanismus aber erst bei der nächsten Einspritzung greifen kann. Bei der nächsten Einspritzung wird also durch Anpassung der Ansteuerdauer (= Stellgröße; vergl. Bezugszeichen 130a–c in Diagramm 80) die Ventilelementschließdauer 170 (Regelgröße) auf den vorgegebenen Sollwert 210 ausgeregelt und dabei das Soll-Einspritzende 200 festgehalten. Das bedeutet, dass der Ansteuerbeginn 110 entsprechend der festgestellten Differenz aus Ist-Ventilelementschließdauer 170 und Soll-Ventilelementschließdauer 210 verschoben wird. Die Regelung kann – wie bereits oben beschrieben – von einer gesteuerten Korrektur zur Berücksichtigung der unterschiedlichen Ventilelementgeschwindigkeit bedingt durch Temperaturschwankungen oder speziellen Eigenschaften der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 14 überlagert werden.
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Wird in Schritt 330 keine Differenz festgestellt, muss der Regelkreis (Schritt 340) nicht angestoßen werden, bzw. muss die Ventilelementschließdauer 170 nicht ausgeregelt werden, da gleiche Bedingungen, wie bei der vorangegangenen Einspritzung vorgefunden wurden.
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In einer alternativen Ausführungsform kann auf den Vergleich der Soll-Ventilelementschließdauer 210 mit der Ist-Ventilelementschließdauer 170 (Schritt 330) verzichtet werden. In diesem vereinfachten Verfahren wird dann in jedem Fall der Regelkreis angestossen, auch wenn keine Differenz zwischen der Soll-Ventilelementschließdauer mit der Ist-Ventilelementschließdauer besteht und kein Einspritzende auszuregeln ist.
