-
Stand der Technik
-
Die
Erfindung geht von einem Verfahren und von einer Vorrichtung zum
Betreiben einer Brennkraftmaschine sowie von einer Brennkraftmaschine nach
der Gattung der unabhängigen
Ansprüche
aus.
-
Es
sind bereits Verfahren und Vorrichtungen zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
sowie Brennkraftmaschinen bekannt, bei denen Kraftstoff sowohl direkt über ein
erstes Einspritzventil in einen Brennraum als auch über ein
zweites Einspritzventil in ein Saugrohr einspritzbar ist. Ein Einspritzventil
für die
Saugrohreinspritzung, insbesondere ein Niederdruckeinspritzventil,
und auch ein Einspritzventil für Direkteinspritzung,
insbesondere ein Hochdruckeinspritzventil weisen jedoch eine begrenzte
Spreizung ihres Zumessbereichs, also der pro Einspritzventilhub
absetzbaren Einspritzmenge auf. Falls der Zumessbereich für das entsprechende
Einspritzventil für
den maximalen Bedarf der Brennkraftmaschine an Kraftstoffmenge,
beispielsweise in einem Volllastbetriebszustand, beim Kaltstart
der Brennkraftmaschine oder bei Verwendung eines einen geringen Heizwert
aufweisenden Kraftstoffs, wie z. B. Ethanol, ausgelegt wird, wird
die minimal durch das entsprechende Einspritzventil absetzbare Kraftstoffmenge durch
die begrenzte Spreizung des Zumessbereichs nach unten beschränkt. Auf
diese Weise entstehen Einschränkungen
für einen
Betrieb der Brennkraftmaschine, in dem sehr kleine Einspritzzeiten
erforderlich sind, wie z. B. bei Mehrfacheinspritzung und/oder bei
hohen Kraftstoffdrücken.
Aus dem gleichen Grund ist auch die Realisierung hoher Raten von
Tankentlüftung
problematisch. Dies deshalb, weil bei hohen Raten von Tankentlüftung vergleichsweise kleine
Einspritzmengen zum Betrieb der Brennkraftmaschine erforderlich
sind.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Vorteile der Erfindung
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Betreiben einer Brennkraftmaschine sowie die Brennkraftmaschine mit
den Merkmalen der unabhängigen
Ansprüche
haben demgegenüber
den Vorteil, dass für
die Einspritzung von Kraftstoff in einem Volllastbetriebszustand der
Brennkraftmaschine eine erste Auswahl aus dem mindestens einen ersten
Einspritzventil und dem mindestens einen zweiten Einspritzventil
mit einem ersten Zumessbereich gewählt wird, der eine für den Volllastbetriebszustand
erforderliche Volllasteinspritzmenge umfasst, dass für die Einspritzung
von Kraftstoff in einem Teillastbetriebszustand der Brennkraftmaschine
eine zweite Auswahl aus dem mindestens einen ersten Einspritzventil
und dem mindestens einen zweiten Einspritzventil mit einem zweiten Zumessbereich
gewählt
wird, der das Einstellen einer für
den Betrieb der Brennkraftmaschine minimal erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge
umfasst, und dass die erste Auswahl und die zweite Auswahl unterschiedlich
gewählt
werden derart, dass nur der Zumessbereich der ersten Auswahl die
Volllasteinspritzmenge umfasst und/oder dass nur der Zumessbereich
der zweiten Auswahl die für
den Betrieb der Brennkraftmaschine minimal erforderliche Kraftstoffmenge
umfasst. Auf diese Weise lässt
sich die Spreizung des Zumessbereichs für den Betrieb der Brennkraftmaschine
erhöhen
und sowohl die Volllasteinspritzmenge als auch die für den Betrieb
der Brennkraftmaschine minimal erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge
umsetzen.
-
Eine
Spreizung des Zumessbereichs zumindest in Richtung der in einem
Teillastbetriebszustand der Brennkraftmaschine minimal erforderlichen
Kraftstoffeinspritzmenge wird durch den Gegenstand des unabhängigen Brennkraftmaschinenanspruchs
dadurch bewirkt, dass das mindestens eine erste Einspritzventil
und/oder das mindestens eine zweite Einspritzventil einen Zumessbereich
aufweist, der eine für
einen Betrieb der Brennkraftmaschine in einem Teillastbetrieb mindestens
erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge umfasst und der eine in einem
Volllastbetriebszustand erforderliche Volllasteinspritzmenge nicht
umfasst.
-
Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch
angegebenen Verfahrens bzw. der im unabhängigen Brennkraftmaschinenanspruch
angegebenen Brennkraftmaschine möglich.
-
Besonders
vorteilhaft ist dabei eine Brennkraftmaschine, bei der nur die Kombination
aus dem mindestens einen ersten Einspritzventil und dem mindestens
einen zweiten Einspritzventil einen Zumessbereich aufweist, der
die Volllasteinspritzmenge umfasst. Auf diese Weise wird sichergestellt,
dass die Spreizung des Zumessbereichs nicht nur die minimal erforderliche
Kraftstoffeinspritzmenge im Teillastbetriebszustand der Brennkraftmaschine
umfasst sondern auch die Volllasteinspritzmenge, ohne dass der Zumessbereich
eines der Einspritzventile selbst die Volllasteinspritzmenge umfassen
muss. Somit kann sowohl das mindestens eine erste Einspritzventil
als auch das mindestens eine zweite Einspritzventil einen Zumessbereich
aufweisen, der die in einem Teillastbetriebszustand der Brennkraftmaschine
mindestens erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge umfasst. In diesem
Fall weist sowohl das mindestens eine erste Einspritzventil als
auch das mindestens eine zweite Einspritzventil ein verbessertes Einspritzverhalten
im Kleinmengenbereich auf.
-
Gemäß der Unteransprüche des
im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens ergeben sich die folgenden
Vorteile:
Vorteilhaft ist es, wenn die erste Auswahl nur aus dem
mindestens einen ersten Einspritzventil oder nur aus dem mindestens
einen zweiten Einspritzventil gebildet wird. Auf diese Weise wird
zum einen sichergestellt, dass es mindestens ein Einspritzventil
gibt, dessen Zumessbereich die für
den Volllastbetriebszustand erforderliche Volllasteinspritzmenge
umfasst, so dass im Volllastbetriebszustand die erforderliche Volllasteinspritzmenge
durch dieses Einspritzventil eingespritzt werden kann, zum anderen wird
es dadurch aber ermöglicht,
dass es auch mindestens ein Einspritzventil geben kann, dessen Zumessbereich
die Volllasteinspritzmenge nicht umfassen muss und deshalb in Richtung
der für
den Teillast betriebszustand minimal erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge
erweitert werden kann, so dass auch im Kleinmengenbereich ein verbessertes
Einspritzverhalten erzielt werden kann.
-
Ein
weiterer Vorteil ergibt sich, wenn die erste Auswahl aus einer Kombination
des mindestens einen ersten Einspritzventils und des mindestens
einen zweiten Einspritzventils gebildet wird. Auf diese Weise können sämtliche
Einspritzventile in ihrem Zumessbereich auf die im Teillastbetriebszustand
minimal erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge erweitert werden,
ohne dass ihr Zumessbereich die für den Volllastbetriebszustand
erforderliche Volllasteinspritzmenge umfassen muss, so dass sämtliche
Einspritzventile ein verbessertes Einspritzverhalten im Kleinmengenbereich
aufweisen können.
Durch die Kombination des mindestens einen ersten Einspritzventils
und des mindestens einen zweiten Einspritzventils in der ersten
Auswahl kann dennoch sichergestellt werden, dass durch den Zumessbereich
dieser Kombination die für
den Volllastbetriebszustand erforderliche Volllasteinspritzmenge
eingestellt werden kann.
-
Zu
diesem Zweck kann dann in vorteilhafter Weise im Volllastbetriebszustand
sowohl durch das mindestens eine erste Einspritzventil als auch
durch das mindestens eine zweite Einspritzventil Kraftstoff eingespritzt
werden.
-
Vorteilhaft
ist weiterhin, wenn die zweite Auswahl nur aus dem mindestens einen
ersten Einspritzventil oder nur aus dem mindestens einen zweiten Einspritzventil
gebildet wird. Auf diese Weise lässt sich
für den
Teillastbetriebszustand die minimal erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge
auch nur mit Hilfe eines einzigen Einspritzventils einstellen, dessen
Zumessbereich die minimal erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge
umfasst. Dies verringert den Aufwand für die Realisierung der minimal
erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge.
-
Vorteilhaft
ist weiterhin, wenn die zweite Auswahl derart gebildet wird, dass
sie mindestens ein Einspritzventil umfasst, dessen Zumessbereich
die Volllasteinspritzmenge nicht umfasst und/oder dessen statischer
Durchfluss reduziert ist gegenüber
einem Einspritzventil, dessen Zumessbereich die Volllasteinspritzmenge
umfasst. Auf diese Weise lässt sich
in besonders einfacher und wenig aufwendiger Weise ein Einspritzventil
für die
zweite Auswahl zur Verfügung
stellen.
-
Vorteilhaft
ist weiterhin, wenn die erste Auswahl derart gebildet wird, dass
sie mindestens ein Einspritzventil umfasst, dessen Zumessbereich
die Volllasteinspritzmenge umfasst. Auf diese Weise lässt sich
die Volllasteinspritzmenge besonders einfach realisieren und erfordert
insbesondere nicht die Kombination mehrerer Einspritzventile.
-
Zeichnung
-
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es
zeigen:
-
1 eine
schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine,
-
2 ein
Funktionsdiagramm zur Erläuterung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
-
3 ein
Diagramm der Kraftstoffeinspritzmenge abhängig vom Betriebszustand der
Brennkraftmaschine,
-
4 ein
erstes Diagramm für
die Ansteuersignale der Einspritzventile abhängig vom Betriebszustand gemäß einem
ersten Beispiel,
-
5 ein
zweites Diagramm für
die Ansteuersignale der Einspritzventile abhängig vom Betriebszustand gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel,
-
6 ein
Diagramm der Ansteuersignale für die
Einspritzventile abhängig
vom Betriebszustand gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
und
-
7 ein
Diagramm für
die Ansteuersignale der Einspritzventile abhängig vom Betriebszustand der
Brennkraftmaschine gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel.
-
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
In 1 kennzeichnet 1 eine
Brennkraftmaschine. Die Brennkraftmaschine 1 ist dabei
beispielsweise als Ottomotor oder als Dieselmotor ausgebildet. In 1 sind
dabei nur die für
die Erfindung wesentlichen Elemente der Brennkraftmaschine 1 dargestellt.
So umfasst die Brennkraftmaschine 1 mindestens einen Zylinder 15,
in dessen Brennraum über
ein erstes Einspritzventil 5 Kraftstoff direkt eingespritzt
wird. Über
ein Saugrohr 20 wird dem Brennraum des Zylinders 15 Frischluft
zugeführt.
Ferner ist ein zweites Einspritzventil 10 vorgesehen, über das Kraftstoff
in das Saugrohr 20 eingespritzt wird, und von dort ebenfalls
in den Brennraum 15 gelangt. Das bei der Verbrennung des
Luft-/Kraftstoffgemisches im Brennraum des Zylinders 15 gebildete
Abgas wird in einen Abgasstrang 40 ausgestoßen. Einlass-
und Auslassventile des Zylinders 15 sind der Übersichtlichkeit
halber in 1 nicht dargestellt. Ebenso
wenig ist aus Gründen
der Übersichtlichkeit
für den
Fall eines Ottomotors eine Drosselklappe stromauf des zweiten Einspritzventils 10 im
Saugrohr 20 und eine Zündkerze
zur Zündung
des Luft-/Kraftstoffgemisches im Brennraum des Zylinders 15 dargestellt. Beim
ersten Einspritzventil 5 kann es sich beispielsweise um
ein Hochdruckeinspritzventil handeln. Beim zweiten Einspritzventil 10 kann
es sich beispielsweise um ein Niederdruckeinspritzventil handeln.
Die Ansteuerung des ersten Einspritzventils 5 und des zweiten
Einspritzventils 10 erfolgt jeweils durch eine Vorrichtung 25,
die beispielsweise durch die Motorsteuerung der Brennkraftmaschine 1 gebildet
wird. Diese Ansteuerung erfolgt dabei beispielsweise und in dem
Fachmann bekannter Weise zur Umsetzung einer gewünschten Last, beispielsweise in
Form eines umzusetzenden Solldrehmomentes oder einer umzusetzenden
Sollleistung der Brennkraftmaschine 1. Für den Fall,
dass die Brennkraftmaschine 1 ein Fahrzeug antreibt, kann
die gewünschte
Sollleistung oder das gewünschte
Solldrehmoment beispielsweise von einem Fahrpedalmodul 35 abhängig vom
Betätigungsgrad
eines Fahrpedals durch den Fahrer in Form eines Fahrerwunsches FW
der Motorsteuerung 25 vorgegeben werden. Der Fahrerwunsch
FW kann dabei beispielsweise in Form eines Fahrerwunschmomentes
oder einer Fahrerwunschleis tung ausgedrückt werden. Zusätzlich können noch
weitere Momenten- oder Leistungsanforderungen bei der Bildung des
Sollmomentes bzw. der Sollleistung berücksichtigt werden, beispielsweise
von Fahrzeugfunktionen wie einer Fahrdynamikregelung, einer Fahrgeschwindigkeitsregelung,
einer Antriebsschlupfregelung usw. Im Folgenden soll der Einfachheit
halber angenommen werden, dass das Sollmoment bzw. die Sollleistung
allein vom Fahrerwunsch FW bestimmt wird. Dabei soll im Folgenden
ohne Beschränkung
der Allgemeinheit beispielhaft davon ausgegangen werden, dass der Fahrerwunsch
FW in Form eines Drehmoments vorgegeben wird und somit ein von der
Brennkraftmaschine 1 umzusetzendes Soll-Drehmoment darstellt.
-
Abhängig vom
gewünschten
Soll-Drehmoment und/oder von weiteren Einflussgrößen prüft die Motorsteuerung 25,
ob die Brennkraftmaschine 1 in einem Teillastbetriebszustand
oder in einem Volllastbetriebszustand betrieben werden soll. Abhängig von dieser
Prüfung
entscheidet die Motorsteuerung 25, ob zur Umsetzung des
gewünschten
Soll-Drehmomentes das erste Einspritzventil 5 oder das
zweite Einspritzventil 10 oder beide Einspritzventile 5, 10 freigegeben
werden sollen. Die Freigabe des ersten Einspritzventils 5 erfolgt
dabei durch ein erstes Freigabesignal EV1 und die Freigabe des zweiten
Einspritzventils 10 erfolgt mittels eines zweiten Freigabesignals
EV2. In 1 sind der Übersichtlichkeit halber lediglich
das erste Freigabesignal EV1 und das zweite Freigabesignal EV2 zur
Ansteuerung der Einspritzventile 5, 10 dargestellt.
Tatsächlich
ist neben der Freigabe des ersten Einspritzventils 5 und der
Freigabe des zweiten Einspritzventils 10 jedoch auch an
eine gewünschte
Einspritzmenge und damit über
die bekannte Einspritzkennlinie die erforderliche Einspritzzeit
zur Umsetzung der gewünschten
Einspritzmenge für
die Ansteuerung der Einspritzventile 5, 10 zu
berücksichtigen.
Somit ist die Einspritzung durch das erste Einspritzventil 5 und
das zweite Einspritzventil 10 nicht nur abhängig vom
gewünschten Betriebszustand
der Brennkraftmaschine 1, sondern auch abhängig von
der durch das jeweilige Einspritzventil 5, 10 abzuspritzenden
Kraftstoffmenge. Solange dabei das erste Freigabesignal EV1 gesetzt
ist, spritzt das erste Einspritzventil 5 Kraftstoff direkt
in den Brennraum des Zylinders 15 ab. Ist das erste Freigabesignal
EV1 dagegen zurückgesetzt,
so spritzt das erste Einspritzventil 5 keinen Kraftstoff
ab. Entsprechend spritzt das zweite Einspritzventil 10 Kraftstoff
in das Saugrohr 20 ab, solange das zweite Freigabesignal
EV2 gesetzt ist. Ist hingegen das zweite Freigabesignal EV2 zurückgesetzt,
so spritzt das zweite Einspritzventil 10 keinen Kraftstoff
ab.
-
Im
Folgenden wird anhand des Funktionsdiagramms nach 2 der
Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens
sowie der Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung 25 an
einem Beispiel näher
erläutert.
Das Funktionsdiagramm der Vorrichtung 25 kann dabei beispielsweise
software- und/oder hardwaremäßig in der
Motorsteuerung der Brennkraftmaschine 1 implementiert sein.
Die Vorrichtung 25 kann wie zuvor beschrieben durch die
Motorsteuerung gebildet sein, wobei in 2 nur die
für die
Erfindung maßgeblichen
Elemente der Motorsteuerung 25 in Form des Funktionsdiagramms
dargestellt sind.
-
Die
Vorrichtung 25 umfasst eine Empfangseinheit 45,
die vom Fahrpedalmodul 35 den Fahrerwunsch FW empfängt. Die
Empfangseinheit 45 kann dabei wie in 2 angedeutet
noch weitere Anforderungen von anderen Fahrzeugfunktionen an das
von der Brennkraftmaschine 1 umzusetzende Solldrehmoment
empfangen. Sämtliche
Anforderungen werden dann von der Empfangseinheit 45 beispielsweise durch
Momentenkoordination in dem Fachmann bekannter Weise in ein resultierendes
umzusetzendes Solldrehmoment MSOLL umgewandelt. Dieses resultierende
Solldrehmoment MSOLL wird ebenfalls in dem Fachmann bekannter Weise
einem so genannten Kraftstoffpfad 50 zugeführt, der
das resultierende Solldrehmoment MSOLL in eine einzuspritzende Kraftstoffmenge
Q umwandelt. Dabei wird dem Kraftstoffpfad 50 optional
eine Information S zugeführt,
die angibt, ob die Brennkraftmaschine 1 aktuell gestartet wurde,
abhängig
z. B. von der Betätigung
eines Zündschlosses,
sowie ein Temperatursignal T, das für die Brennkraftmaschinentemperatur
repräsentativ ist
und beispielsweise mittels eines Kühlwassertemperatursensors ermittelt
wird. Liegt die Brennkraftmaschinentemperatur T unterhalb eines
vorgegebenen Schwellwertes und wird durch das Signal S ein aktueller
Start der Brennkraftmaschine 1 festgestellt, so wird ein
Kaltstart der Brennkraftmaschine 1 erkannt und die einzuspritzende
Kraftstoffmenge Q unabhängig
vom resultierenden Soll-Drehmoment MSOLL auf eine Volllasteinspritzmenge
QV eingestellt. Der Schwellwert für die Ermittlung
des Kaltstarts kann beispielsweise auf einem Prüfstand und/oder in Fahrversuchen
geeignet appliziert werden.
-
Dasselbe
geschieht, wenn das resultierende Solldrehmoment MSOLL einen Wert
annimmt, der für den
Volllastbetriebszustand der Brennkraftmaschine 1 charakteristisch
ist, beispielsweise bei voll durchgetretenem Fahrpedal. Ferner ist
dem Kraftstoffpfad 50 optional ein Signal F über die
aktuell verwendete Kraftstoffart und/oder -qualität zugeführt. Die
aktuell verwendete Kraftstoffart kann dabei in dem Fachmann bekannter
Weise ermittelt werden. Dabei kann im Falle eines einen geringeren
Heizwert aufweisenden Kraftstoffs wie z. B. Ethanol ebenfalls die
Volllasteinspritzmenge QV vom Kraftstoffpfad 50 angefordert
werden. Die Auswertung des Vorliegens eines Kaltstarts bzw. eines
Kraftstoffs mit geringerem Heizwert im Vergleich zu einem Referenzkraftstoff
kann dabei in dem Fachmann bekannter Weise im Kraftstoffpfad 50 erfolgen
und wird hier deshalb nicht näher
erläutert.
Die im Kraftstoffpfad 50 ermittelte einzuspritzende Kraftstoffmenge
Q wird einer Kennlinie 65 zugeführt, die den Zusammenhang zwischen
der einzuspritzenden Kraftstoffmenge Q und dem aktuellen Betriebszustand
B der Brennkraftmaschine darstellt. Die Kennlinie 65 ist
nachfolgend anhand von 3 näher erläutert. Abhängig von der einzuspritzenden
Kraftstoffmenge Q ermittelt die Kennlinie 65 den zugeordneten
aktuellen Betriebszustand B der Brennkraftmaschine und gibt ihn
an eine Auswähleinheit 30 weiter.
Die Auswähleinheit 30 bildet
dann abhängig
vom aktuellen Betriebszustand B der Brennkraftmaschine das erste
Freigabesignal EV1 und das zweite Freigabesignal EV2, wie es gemäß den 4 bis 7 beispielhaft
beschrieben wird.
-
In 3 ist
die Kennlinie 65 näher
dargestellt. Dabei ist die einzuspritzende Kraftstoffmenge Q über dem
aktuellen Betriebszustand B der Brennkraftmaschine 1 aufgetragen.
-
Die
Kennlinie 65 zeigt für
einzuspritzende Kraftstoffmengen Q unterhalb eines vorgegebenen Schwellwertes
QS einen Teillastbetriebszustand T der Brennkraftmaschine 1 an.
Für geforderte
Einspritzmengen Q oberhalb des vorgegebenen Schwellwertes QS hingegen zeigt die Kennlinie 65 das
Vorliegen eines Volllastbetriebszustandes V der Brennkraftmaschine 1 an.
Somit wird also gemäß 3 für geforderte
Kraftstoffeinspritzmengen Q größer dem
vorgegebenen Schwellwert QS der Volllastbetriebszustand V
der Brennkraftmaschine 1 angenommen, auch wenn die geforderte
Einspritzmenge Q noch nicht der Volllasteinspritzmenge QV entspricht. Dabei wird im Volllastbetriebszustand
V der Brenn kraftmaschine 1 eine erste Auswahl aus dem ersten
Einspritzventil 5 und dem zweiten Einspritzventil 10 mit
einem ersten Zumessbereich von der Auswähleinheit 30 gewählt, der
die für
den Volllastbetriebszustand maximal erforderliche Volllasteinspritzmenge
QV mit umfasst, wohingegen für die Einspritzung
von Kraftstoff im Teillastbetriebszustand T der Brennkraftmaschine 1 eine
zweite Auswahl aus dem ersten Einspritzventil 5 und dem
zweiten Einspritzventil 10 mit einem zweiten Zumessbereich
von der Auswähleinheit 30 gewählt wird,
der das Einstellen einer für
den Betrieb der Brennkraftmaschine 1 minimal erforderlichen
Kraftstoffeinspritzmenge Qmin1 mit umfasst.
Der erste Zumessbereich ist dabei in 3 schraffiert
dargestellt und mit dem Bezugszeichen 55 gekennzeichnet.
Der zweite Zumessbereich ist in 3 gegenläufig zum ersten
Zumessbereich 55 schraffiert und mit dem Bezugszeichen 60 gekennzeichnet.
Dabei zeigt sich, dass die erste Auswahl und die zweite Auswahl
unterschiedlich von der Auswähleinheit 30 gewählt werden
derart, dass nur der erste Zumessbereich die maximal erforderliche
Volllasteinspritzmenge QV umfasst und dass
nur der zweite Zumessbereich die für den Betrieb der Brennkraftmaschine 1 minimal
erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge Qmin1 umfasst.
Dabei reicht der erste Zumessbereich im Beispiel von 3 von
einem zweiten Minimalwert Qmin2 bis zur maximal
erforderlichen Volllasteinspritzmenge QV, und
der zweite Zumessbereich reicht von der minimal erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge
Qmin1 bis zu einem Maximalwert Qmax. Gemäß 3 ist
dabei Qmin1 < Qmin2 < Qmax < QV.
Der vorgegebene Schwellwert QS liegt damit
idealer Weise im Bereich Qmin2 ≤ QS ≤ Qmax. Somit ist sichergestellt, dass für jede einzuspritzende
Kraftstoffmenge Q eine Auswahl aus dem ersten Einspritzventil 5 und
dem zweiten Einspritzventil 10 von der Auswähleinheit 30 gefunden werden
kann, deren Zumessbereich die aktuell einzuspritzende Kraftstoffmenge
Q umsetzen kann.
-
Gemäß einer
alternativen Ausführungsform kann
es auch vorgesehen sein, dass die Auswähleinheit 30 die erste
Auswahl und die zweite Auswahl unterschiedlich derart wählt, dass
nur der Zumessbereich der ersten Auswahl die Volllasteinspritzmenge QV umfasst oder dass nur der Zumessbereich
der zweiten Auswahl die für
den Betrieb der Brennkraftmaschine minimal erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge
Qmin1 umfasst. Dabei sollte aber insgesamt
sichergestellt sein, dass der erste Zumessbereich sämtliche
einzuspritzende Kraftstoffmengen Q des Volllastbetriebszustandes
V und der zweite Zumessbereich sämtliche
für den
Teillastbetriebszustand T einzuspritzende Kraftstoffmengen Q umsetzen
kann.
-
In 3 wird
die Grenze zwischen dem Teillastbetriebszustand T und dem Volllastbetriebszustand
V im Diagramm durch die Schwelle BS dargestellt, die sich in Zuordnung
zum vorgegebenen Schwellwert QS der einzuspritzenden
Kraftstoffmenge Q über
die Kennlinie 65 ergibt.
-
Gemäß einer
ersten Ausführungsform
wird die erste Auswahl von der Auswähleinheit 30 nur aus dem
ersten Einspritzventil 5 gebildet. Die zweite Auswahl wird
in diesem Beispiel nur aus dem zweiten Einspritzventil 10 gebildet.
Das bedeutet, dass der erste Zumessbereich der Zumessbereich des
ersten Einspritzventils 5 und der zweite Zumessbereich
der Zumessbereich des zweiten Einspritzventils 10 ist. Dabei
kann der zweite Zumessbereich des zweiten Einspritzventils 10 im
Vergleich zum ersten Zumessbereich des ersten Einspritzventils 5 derart
zu kleineren einzuspritzenden Kraftstoffmengen Q verschoben werden,
so dass der Zumessbereich des zweiten Einspritzventils 10 die
Volllasteinspritzmenge QV nicht mehr umfasst,
wegen Qmax < QV. Dies kann
beispielsweise dadurch bewirkt werden, dass der statische Durchfluss
des zweiten Einspritzventils 10 gegenüber dem statischen Durchfluss
des ersten Einspritzventils 5 reduziert wird, die Kennlinie
des zweiten Einspritzventils 10 als Zusammenhang zwischen Einspritzdauer
und Einspritzmenge somit eine flachere Steigung aufweist als die
Kennlinie des ersten Einspritzventils 5. Gemäß 5,
das die Freigabesignale EV1, EV2 über den aktuellen Betriebszustand B
der Brennkraftmaschine 1 anzeigt, wird dann im Teillastbetriebszustand
T ≤ BS durch
Setzen des zweiten Freigabesignals EV2 und Rücksetzen des ersten Freigabesignals
EV1 lediglich das zweite Einspritzventil 10 zur Einspritzung
vorgesehen, während im
Volllastbetriebszustand V > BS
durch Setzen des ersten Freigabesignals EV1 und Rücksetzen
des zweiten Freigabesignals EV2 lediglich das erste Einspritzventil 5 zur
Kraftstoffeinspritzung freigegeben wird.
-
Gemäß einer
zweiten Ausführungsform
erfolgt die erste Auswahl nur aus dem zweiten Einspritzventil 10 und
die zweite Auswahl nur aus dem ersten Einspritzventil 5,
so dass sich der umgekehrte Fall wie im ersten Ausführungsbeispiel
ergibt. Jetzt entspricht der erste Zumessbereich dem Zumessbereich
des zweiten Einspritzventils 10 und der zweite Zumessbereich
dem Zumessbereich des ersten Einspritzventils 5. Somit
wird im Teillastbetriebszustand T ≤ BS
lediglich das erste Einspritzventil 5 durch Setzen des
ersten Freigabesignals EV1 und Rücksetzen des
zweiten Freigabesignals EV2 freigegeben, während im Volllastbetriebszustand
V > BS durch Setzen des
zweiten Freigabesignals EV2 und Rücksetzen des ersten Freigabesignals
EV1 lediglich das zweite Einspritzventil 10 freigegeben
wird.
-
In
diesem Fall umfasst der Zumessbereich des ersten Einspritzventils 5 die
Volllasteinspritzmenge QV nicht, beispielsweise
indem ihr statischer Durchfluss gegenüber dem zweiten Einspritzventil 10 reduziert
ist, dessen Zumessbereich die Volllasteinspritzmenge QV umfasst.
-
Gemäß einer
dritten Ausführungsform
nach 6 wird die erste Auswahl von der Auswähleinheit 30 aus
einer Kombination des ersten Einspritzventils 5 und des
zweiten Einspritzventils 10 gebildet. Die zweite Auswahl
hingegen wird nur aus dem ersten Einspritzventil 5 gebildet.
Somit ergibt sich der erste Zumessbereich 55 durch Kombination
der Kraftstoffeinspritzung des ersten Einspritzventils 5 und
des zweiten Einspritzventils 10. Der zweite Zumessbereich 60 ist
dann der Zumessbereich des ersten Einspritzventils 5. Somit
ist das erste Einspritzventil 5 gemäß 6 sowohl
im Teillastbetriebszustand als auch im Volllastbetriebszustand freigegeben
und das erste Freigabesignal EV1 in beiden Betriebszuständen gesetzt.
-
Das
zweite Einspritzventil 10 ist hingegen nur im Volllastbetriebszustand
V freigegeben und das zweite Freigabesignal EV2 demnach nur im Volllastbetriebszustand
V gesetzt.
-
In
einer vierten Ausführungsform
nach 7 wird wiederum wie bei der dritten Ausführungsform die
erste Auswahl durch Kombination des ersten Einspritzventils 5 und
des zweiten Einspritzventils 10 gebildet, die zweite Auswahl
jedoch nur aus dem zweiten Einspritzventil 10. Somit entspricht
bei der vierten Ausführungsform
der zweite Zumessbereich 60 dem Zumessbereich des zweiten
Einspritzventils 10. Somit ist im vierten Ausführungsbeispiel
nach 7 das zweite Freigabesignal EV2 sowohl im Teillastbetriebszustand
als auch im Volllastbetriebs zustand gesetzt, während das erste Freigabesignal
EV1 lediglich im Volllastbetriebszustand gesetzt ist.
-
Somit
wird im dritten Ausführungsbeispiel und
im vierten Ausführungsbeispiel
im Volllastbetriebszustand sowohl durch das erste Einspritzventil 5 als
auch durch das zweite Einspritzventil 10 Kraftstoff eingespritzt.
-
Bei
der ersten Ausführungsform
umfasst der Zumessbereich des ersten Einspritzventils 5 die
Volllasteinspritzmenge QV und beim zweiten
Ausführungsbeispiel
umfasst der Zumessbereich des zweiten Einspritzventils 10 die
Volllasteinspritzmenge QV. Sämtlichen
Ausführungsbeispielen
gemeinsam ist es, dass mindestens eines der Einspritzventile 5, 10 einen
Zumessbereich aufweist, der die für den Betrieb der Brennkraftmaschine 1 im
Teillastbetriebszustand mindestens erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge
Qmin1 umfasst und der die im Volllastbetriebszustand
erforderliche Volllasteinspritzmenge QV nicht umfasst
und beispielsweise gemäß dem zweiten
Zumessbereich 60 ausgebildet ist mit Qmin1 ≤ Q ≤ Qmax < QV. Ferner zeigen die Ausführungsbeispiele 3 und 4 einen
Fall, in dem nur die Kombination aus dem ersten Einspritzventil 5 und
dem zweiten Einspritzventil 10 einen Zumessbereich in Form
des ersten Zumessbereichs 55 aufweist, der die Volllasteinspritzmenge QV umfasst. Bei der dritten und der vierten
Ausführungsform
ist es dabei auch möglich,
dass beide Einspritzventile 5, 10 jeweils den
zweiten Zumessbereich 60 aufweisen, wobei sich in Kombination
der beiden Einspritzventile im Volllastbetriebszustand dann der
erste Zumessbereich 55 ergibt. In dem Fall ist beispielsweise
Qmin2 = 2·Qmin1 und
QV = 2·Qmax.
-
Somit
weisen in diesem Fall beide Einspritzventile 5, 10 ein
verbessertes Einspritzverhalten im Kleinmengenbereich, speziell
im Bereich der minimal erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge Qmin1 auf. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
wird das zweite Einspritzventil 10, also das Niederdruckeinspritzventil
im Saugrohr 20 für
die Abdeckung der Volllasteinspritzmenge QV und
das erste Einspritzventil 5, also das Hochdruckeinspritzventil
für die
Abdeckung der minimal erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge Qmin1 ausgelegt. Vorteil dabei ist eine hohe
Flexibilität
bei der Realisierung von Mehrfachdirekteinspritzung durch das erste
Einspritzventil 5 bei hohen Drücken, bei denen nur eine kleine
Ein spritzmenge im Bereich der minimal erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge
Qmin1 erforderlich ist.
-
Insgesamt
ermöglicht
die Erfindung eine Entschärfung
der fertigungsbedingten Toleranzen des ersten Einspritzventils 5 und
des zweiten Einspritzventils 10, da der jeweilige Zumessbereich
kleiner sein darf und nicht den ganzen Bereich von der minimal erforderlichen
Kraftstoffeinspritzmenge Qmin1 bis zur Volllasteinspritzmenge
QV abdecken muss. Ferner kann die realisierbare
Tankentlüftungsrate
erhöht werden,
so dass die Tankentlüftung
im Falle des ersten Ausführungsbeispiels
mit reinem Betrieb des zweiten Einspritzventils 10 im Teillastbetriebszustand durchgeführt werden
kann. Dadurch wird eine Robustheit gegen Klopfen bei Volllast und
eine erhöhte Füllung durch
die Direkteinspritzung beibehalten.
-
Werden
mehrere Saugrohreinspritzventile und/oder mehrere Direkteinspritzventile
verwendet, so lässt
sich das beschriebene Verfahren weiter verbessern, weil der erste
Zumessbereich 55 durch die Einspritzung von mehr als zwei
Einspritzventilen bereitgestellt werden kann. Ferner lässt sich
auf diese Weise der zweite Zumessbereich 60 noch weiter
in Richtung kleinerer minimal erforderlicher Kraftstoffeinspritzmengen
verschieben, da die Spreizung des Zumessbereichs der einzelnen Einspritzventile
noch kleiner als im Falle der Verwendung von zwei Einspritzventilen
sein kann.
-
Im
Falle des dritten Ausführungsbeispiels und
des vierten Ausführungsbeispiels
nach 6 und 7 können auch beide Einspritzventile 5, 10 jeweils
einen Zumessbereich gemäß dem zweiten Zumessbereich 60 aufweisen
und somit für
sich allein genommen nicht die Volllasteinspritzmenge QV abspritzen.
Dabei kann in diesem Fall der erste Zumessbereich aus der Kombination
der beiden Einspritzventile 5, 10 auch bis zu
einem Wert gehen, der größer als
die Volllasteinspritzmenge QV ist, wobei nur
Werte bis zur Volllasteinspritzmenge QV abgerufen
werden.
-
Die
Auswähleinheit 30 gibt
dann abhängig vom
zugeführten
Betriebszustand B gemäß der Kennlinie 65 die
Freigabesignale EV1, EV2 gemäß dem jeweiligen
Ausführungsbeispiel
nach 4, 5, 6 oder 7 für die erforderli che
Einspritzdauer zur Umsetzung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge
Q ab. Zu diesem Zweck ist die einzuspritzende Kraftstoffmenge Q
des Kraftstoffpfades 50 auch der Auswähleinheit 30 zugeführt. Außerhalb
der erforderlichen Einspritzdauer bzw. Einspritzzeit sind die Freigabesignale
EV1, EV2 generell auf Null gesetzt und damit zurückgesetzt. Die Ermittlung der
zur Umsetzung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge Q erforderlichen
Einspritzzeit erfolgt dabei in dem Fachmann bekannter Weise mit
Hilfe der Kennlinien der Einspritzventile 5, 10 in
der Auswahleinheit 30. Diese Kennlinien sind in der Auswähleinheit 30 abgelegt.
Dabei kann die einzuspritzende Kraftstoffmenge Q gleichmäßig auf
die beiden Einspritzventile 5, 10 oder unterschiedlich
verteilt werden. Auch kann beispielsweise die Saugrohreinspritzung
früher
einsetzen als die Direkteinspritzung, damit der dadurch abgespritzte
Kraftstoff noch rechtzeitig zur Verbrennung in den Brennraum des
Zylinders 15 gelangen kann.
-
Die
Erfindung wurde vorstehend anhand der Verwendung eines einzigen
Zylinders 15 beschrieben und kann in entsprechender Weise
auf mehrere Zylinder übertragen
werden, wobei das zweite Einspritzventil 10 auch mehreren
Zylindern zugeordnet werden kann, für die zu unterschiedlichen
Zeiten Kraftstoff vom zweiten Einspritzventil 10 abgespritzt wird.
-
Gemäß einer
alternativen Ausführungsform können sowohl
das erste Einspritzventil 5 als auch das zweite Einspritzventil 10 als
Direkteinspritzventile ausgebildet sein und Kraftstoff direkt in
den Brennraum des Zylinders 15 einspritzen. Alternativ
können sowohl
das erste Einspritzventil 5 als auch das zweite Einspritzventil 10 als
Saugrohreinspritzventile ausgebildet sein und Kraftstoff über das
Saugrohr 20 in den Brennraum des Zylinders 15 oder
der Zylinder einspritzen.