DE102013220589B3 - Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine sowie Einrichtung zum Steuern und Regeln einer Brennkraftmaschine, Einspritzsystem und Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine sowie Einrichtung zum Steuern und Regeln einer Brennkraftmaschine, Einspritzsystem und Brennkraftmaschine Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einem eine Anzahl von Zylindern aufweisenden Motor und einem ein Common-Rail aufweisendes Einspritzsystem mit einer Anzahl von den Zylindern zugeordneten Injektoren, wobei einem Injektor ein Einzelspeicher zugeordnet ist, der zum Vorhalten von Kraftstoff aus dem Common-Rail für den Injektor ausgebildet ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: – Einspritzen von Kraftstoff mittels einem Injektor in einen Zylinder, wobei pro Arbeitsspiel eines Zylinders eine Mehrfacheinspritzung erfolgt, mit den Schritten: – Einspritzen einer ersten Einspritzmenge an Kraftstoff in einer ersten vorgehenden Einspritzung und Einspritzen einer zweiten Einspritzmenge an Kraftstoff in einer zweiten nachgehenden Einspritzung, und – Bestimmen eines Kraftstoff-Drucks für den Common-Rail und/oder den Einzelspeicher. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass – ein Einspritzmengen-Parameter des Kraftstoffs für die erste vorgehende Einspritzung bestimmt wird; – ein Einzelspeicher-Druck und/oder ein Common-Rail-Druck für die zweite nachgehende Einspritzung bestimmt wird; und – ein Einspritzmengen-Parameter des Kraftstoffs für die zweite nachgehende Einspritzung bestimmt wird, wobei – wahlweise der Einzelspeicher-Druck und/oder der Common-Rail-Druck zur Bestimmung des Einspritzmengen-Parameters des Kraftstoffs für die zweite nachgehende Einspritzung berücksichtigt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine. Die Erfindung betrifft auch eine Einrichtung zum Steuern und/oder Regeln einer Brennkraftmaschine mit einem Motorregler und einem Einspritzrechenmodul, die ausgebildet sind zur Durchführung des Verfahrens. Weiter betrifft die Erfindung ein Einspritzsystem mit einem ein Common-Rail für eine Brennkraftmaschine mit einem eine Anzahl von Zylindern aufweisenden Motor und mit einer Anzahl von den Zylindern zugeordneten Injektoren, wobei einem Injektor ein Einzelspeicher zugeordnet ist, der zum Vorhalten von Kraftstoff aus dem Common-Rail zur Injektion in den Zylinder ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft auch eine Brennkraftmaschine mit einem eine Anzahl von Zylindern aufweisenden Motor und einem Einspritzsystem mit einem Common-Rail und mit einer Anzahl von Injektoren, wobei einem Injektor ein Einzelspeicher zugeordnet ist, der zum Vorhalten von Kraftstoff aus dem Common-Rail zur Injektion in den Zylinder ausgebildet ist.
  • Bei einer Brennkraftmaschine bestimmen der Einspritzbeginn und das Einspritzende maßgeblich die Güte der Verbrennung und die Zusammensetzung des Abgases. Um die gesetzlichen Grenzwerte einzuhalten, werden diese beiden Kenngrößen überlicherweise von einem elektronischen Steuergerät, sei es als separates Modul zur Einspritzsteuerung und/oder Regelung oder sei es als Teil eines Motorreglers (ECU) geregelt. Auf diese Weise lässt sich je nach Bedarf ein Einspritzmengen-Parameter, wie beispielsweise die Einspritzmenge des Kraftstoffs selbst oder ein anderer geeigneter Einspritzmengen-Parameter angeben, der signifikant für die Einspritzmenge ist, d. h. über den sich ein Schluss auf die Einspritzmenge des Kraftstoffs bilden lässt, insbesondere eine Berechnung, verlässliche Annahme, Abschätzung oder sonstige verlässliche Bestimmung der Einspritzmenge des Kraftstoffs bilden läßt. Ggfs. kann der Einspritzmengen-Parameter selbst anstatt der Einspritzmenge des Kraftstoffs für weitere Massnahmen berücksichtigt werden. Ein solcher angemessener Einspritzmengen-Parameter kann insbesondere auch eine Einspritzdauer eines Injektors und/oder eine Bestromungsdauer eines Injektors sein. Dafür maßgeblich kann der Einspritzbeginn ein Einspritzende bzw. ein Bestromungsbeginn für einen Injektor, ein Bestromungsende für einen Injektor oder eine beliebige Kombination dieser und anderer Einspritzmengen-Parameter genutzt werden. Auf Grundlage solcher Bestimmungen, welche insbesondere auf die Einspritzdauer oder dergleichen Einspritzmengen-Parameter bzw. die Einspritzmenge selbst abzielen, lässt sich im Ergebnis eine Angabe über die tatsächliche verwendete Kraftstoffmenge pro Arbeitsspiel (Arbeitsspiel) eines Zylinders machen. Dies ist einem Motorlauf sowie der Einhaltung von Emissionsbestimmungen zuträglich und wird nicht nur im stationären, sondern zunehmend auch für einen transienten Verlauf eines Motorbetriebs wichtig.
  • Bewährt hat sich das Konzept eines Injektors mit einem Einzelspeicher im Rahmen eines Common-Rail-Einspritzsystems, wie er beispielsweise in DE 199 35 519 C2 beispielhaft beschrieben ist. Der Einzelspeicher wird über einen Kraftstoffzulaufkanal von dem Druckanschluss mit unter Druck stehendem Kraftstoff versorgt und steht direkt in Strömungsverbindung mit dem Hochdruckkanal für den unter hohem Druck stehenden Kraftstoff im Common-Rail. Das Volumen des Einzelspeichers ist groß, verglichen mit dem Volumen des Hochdruckkanals und des Düsenvorraums im Injektor. Aufgrund der Anordnung des Injektors – ggfs. entkoppelt vom Common-Rail über ein Drosselelement – steht im Gehäuse des Kraftstoffinjektors genügend Raum im Einzelspeicher zur Verfügung, um Kraftstoff für wenigstens eine gesamte Einspritzmenge für ein Arbeitsspiel eines Zylinders, jedenfalls aber für eine Teileinspritzung im Rahmen des Arbeitsspiels, vorzuhalten.
  • Ein Verfahren zur Regelung einer Brennkraftmaschine mit einem Common-Rail-System nebst Einzelspeichern, ist aus DE 10 2007 037 037 B3 bekannt, bei welchem eine Einspritzdauer zur Ansteuerung der Injektoren berechnet wird; dies auf Grundlage einer Drehzahlregelung eines äußeren Regelkreises und einer Einspritzdauerregelung eines inneren Regelkreises.
  • In DE 103 44 181 A1 ist eine Brennkraftmaschine mit einem Common-Rail-System einschließlich Einzelspeichern beschrieben, in etwa wie es in 1 schematisch gezeigt ist. Es wird der Kraftstoffdruck der Einzelspeicher während eines Messintervalls erfasst und gespeichert. Anhand der gespeicherten Druckwerte wird ein Einspritzende bestimmt und ein virtueller Einspritzbeginn berechnet.
  • In DE 10 2009 002 793 A1 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem für eine Mehrfacheinspritzung der Druck einer Hochdruckquelle und der Druck eines Einzelspeichers verwendet wird.
  • Um den eingangs genannten Anforderungen in verbesserter Weise gerecht zu werden, hat sich eine Mehrfacheinspritzung als besonders vorteilhaft erwiesen. Es ist üblich, bei Mehrfacheinspritzungen – d. h. insbesondere mit einer Haupteinspritzung (HE) sowie einer Voreinspritzung (VE) und/oder einer Nacheinspritzung (NE) – anzunehmen, dass für eine Einspritzung Systemdruck herrscht, insbesondere auch für eine nachgehende Einspritzung anzunehmen, dass Systemdruck herrscht, d. h. das System am Injektor sei mit einem Druck des Common-Rail beaufschlagt. Während dies grundsätzlich richtig ist, hat es sich gleichwohl als ebenfalls relevant erwiesen, bei einem Common-Rail-System einschließlich Einzelspeicher und Injektor der eingangs erläuterten Art für Mehrfacheinspritzungen den Druck des Common-Rail durchgehend als tatsächlichen für die Einspritzmenge relevanten Systemdruck anzunehmen; d. h. sowohl für eine Haupteinspritzung als auch eine Nebeneinspritzung. Wünschenswert ist es bei einem Einspritzsystem in Form eines Common-Rail-Systems mit Einzelspeicher und Injektor, eine Kraftstoffmenge bei einer Mehrfacheinspritzung in verbesserter Weise zu steuern, insbesondere eine Einspritzmenge für eine nachgehende Einspritzung in besonders verlässlicher Weise und/oder in verbesserter Weise zu bestimmen.
  • An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung – insbesondere eine Einrichtung zum Steuern und/oder Regeln und ein Einspritzsystem sowie eine Brennkraftmaschine – anzugeben, bei welcher allgemein die Kraftstoffmenge bei einer Mehrfacheinspritzung in verbesserter Weise gesteuert wird. Insbesondere soll die im Rahmen einer nachgehenden Einspritzung eingebrachte Kraftstoffmenge, d. h. die Einspritzmenge, bei einer Mehrfacheinspritzung in verbesserter Weise gesteuert werden.
  • Die Aufgabe, betreffend das Verfahren, wird durch die Erfindung mit einem Verfahren des Anspruchs 1 gelöst. Basierend auf einem Einspritzsystem mit Common-Rail, einem Einzelspeicher und einem Injektor, geht die Erfindung aus von einem Verfahren, bei dem Kraftstoff mittels eines Injektors in einen Zylinder eingespritzt wird, wobei pro Arbeitsspiel eines Zylinders eine Mehrfacheinspritzung erfolgt mit den Schritten:
    • – Einspritzen einer ersten Einspritzmenge an Kraftstoff in einer ersten vorgehenden Einspritzung und Einspritzen einer zweiten Einspritzmenge an Kraftstoff in einer zweiten nachgehenden Einspritzung, und
    • – Bestimmen eines Kraftstoffdrucks für den Common-Rail und den Einzelspeicher.
  • Erfindungsgemäß sind bei dem Verfahren die Schritte vorgesehen, dass
    • – ein Einspritzmengen-Parameter des Kraftstoffes für die erste vorgehende Einspritzung bestimmt wird;
    • – ein Einzelspeicher-Druck und/oder ein Common-Rail-Druck für die zweite nachgehende Einspritzung bestimmt wird; und
    • – ein Einspritzmengen-Parameter des Krafstoffs, für die zweite nachgehende Einspritzung bestimmt wird. Erfindungsgemäß wird wahlweise der Einzelspeicher-Druck und/oder der Common-Rail-Druck zur Bestimmung des Einspritzmengen-Parameters des Kraftstoffs für die zweite nachgehende Einspritzung berücksichtigt.
  • Grundsätzlich ist unter einem Einspritzmengen-Parameter des Kraftstoffs im eingangs genannten Sinne jeder Parameter zur Steuerung des Einspritzsystems zu verstehen, der geeignet ist, eine Einspritzmenge von Kraftstoff in einen Zylinderraum beim Arbeitsspiel des Zylinders zu beeinflussen, insbesondere massgeblich zu beschreiben; bevorzugt ist eine Einspritzmengen-Paramter ein Mass für die Einspritzmenge. Die Bestimmung des Einspritzmengen-Parameters kann insofern die Bestimmung der Einspritzmenge selbst und/oder eine für die Einspritzmenge relevante Steuergröße umfassen. Insbesondere kann unter einem Einspritzmengen-Paramter – insbesondere für eine erste und/oder eine zweite Einspritzung – eine Einspritzmenge selbst, insbesondere eine Gesamt-Einspritzmenge, erste Einpritzmenge und/oder zweite Einspritzmenge verstanden werden; insbesondere gilt dies für einen Einspritzmengen-Parameter der ersten Einspritzung, ggfs. auch der zweiten Einspritzung.
  • Unter einem Einspritzmengen-Paramter kann zusätzlich oder alternativ auch eine Steuergröße verstanden werden, wie eine Einspritzdauer, ein Einspritzbeginn, ein Einsspritzende für eine Einspritzung und/oder eine Bestromungsdauer, ein Bestromungsbeginn, ein Bestromungsende für einen Injektor oder dgl. Parameter – insbesondere für eine erste und/oder eine zweite Einspritzung, bevorzugt einer zweiten Einspritzung – sowie eine beliebige Kombination derselben. Insbesondere kann eine Steuergröße in Abhängigkeit der Einspritzmenge selbst, insbesondere einer SOLL-Einspritzmenge, angegeben werden.
  • Ein Einspritzmengen-Parameter kann ein Kennfeld umfassen, insbesondere mittels einem Kennfeld angegeben werden. Insbesondere kann eine Anzahl von Kennfeldern vorgesehen sein, welche einen Einpritzmengen-Parameter, bevorzugt eine Bestromungsdauer und/oder einen Bestromungsbeginn eines Injektors angeben, vorzugsweise in Abhängigkeit eines Druckwertes und/oder einer (SOLL-)Einspritzmenge (beispielsweise zur Bestimmung einer Bestromungsdauer) oder in Abhängigkeit einer Motordrehzahl und/oder eines Motor-Moments (beispielsweise zur Bestimmung eines Bestromungsbeginns).
  • Bevorzugt kann ein erstes Kennfeld zur Angabe einer Bestromungsdauer eines Injektors vorgesehen sein, das die Bestromungsdauer bevorzugt in Abhängigkeit wenigstens des Common-Rail-Drucks angibt, bevorzugt zusätzlich in Abhängigkeit einer (SOLL-)Einspritzmenge. Bevorzugt kann zusätzlich zum ersten Kennfeld ein weiteres erstes Kennfeld zur Angabe einer Bestromungsdauer-Korrektur eines Injektors vorgesehen sein, das die Bestromungsdauer-Korrektur bevorzugt in Abhängigkeit wenigstens eines Einzelspeicher-Drucks angibt, bevorzugt zusätzlich in Abhängigkeit einer (SOLL-)Einspritzmenge angibt.
  • Bevorzugt kann ein zweites Kennfeld zur Angabe eines Bestromungsbeginns eines Injektors vorgesehen sein, das den Bestromungsbeginn bevorzugt in Abhängigkeit wenigstens der Motor-Drehzahl angibt, bevorzugt zusätzlich in Abhängigkeit eines Motor-Drehmoments angibt. Bevorzugt kann zusätzlich zum ersten Kennfeld ein weiteres zweites Kennfeld zur Angabe einer Bestromungsbeginn-Korrektur eines Injektors vorgesehen sein, das die Bestromungsbeginn-Korrektur bevorzugt in Abhängigkeit wenigstens eines Einzelspeicher-Drucks angibt, bevorzugt zusätzlich in Abhängigkeit einer (SOLL-)Einspritzmenge angibt.
  • Unter einem ”Bestimmen” eines Wertes wie eines Einspritzmengen-Parameters ist insbesondere ein Messen, Rechnen, Extrapolieren, Simulieren, Auslesen aus einem Kennfeld oder dergleichen ermitteln eines Wertes gemeint. Es kann auch das Vorgeben eines Wertes z. B. als ein SOLL-Wert oder IST-Wert aus einer Steuerung und/oder Regelung betreffen. Es kann auch das Vorgeben eines Wertes, z. B. der Einspritzmenge selbst durch Einstellen einer Steuergröße wie einer Bestromungsdauer und/oder einem Bestromungsbeginn betreffen.
  • Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass für solche Fälle, in denen der Druck einer nachgehenden Einspritzung am Injektor als Systemdruck (d. h. als Druck des Common-Rail) angesetzt wird, dann ggf. in zu korrigierender Weise von einer Einspritzmenge bei nachgehender Einspritzung ausgegangen wird, die zu gering ist. Der tatsächliche Druck im Einzelspeicher ist dagegen relevant, der nicht notwendigerweise dem Druck des Common Rail entsprechen muss.
  • Die Erfindung hat erkannt, dass eine Bestimmung eines Einspritzmengen-Parameters für die nachgehende Einspritzung den bei anstehender Nacheinspritzung anliegenden Druck im Einzelspeicher zu berücksichtigen hat und sieht erfindungsgemäß vor, dass zur Bestimmung des Einspritzmengen-Parameters des Kraftstoffs für die zweite nachgehende Einspritzung wahlweise der Einzelspeicher-Druck und/oder der Common-Rail-Druck herangezogen wird. Es kann also gewählt werden, ob der Einzelspeicher-Druck und/oder der Common-Rail-Druck herangezogen wird, insbesondere je nach Zustand eines Systemparamters.
  • Insbesondere hat es sich im Rahmen einer Weiterbildung als vorteilhaft erwiesen, einen Druck zur Bestimmung des Einspritzmengen-Parameters des Kraftstoffs für die zweite nachgehende Einspritzung zu berücksichtigen, der geringer ist als der Common-Rail-Druck. Bei dieser Weiterbildung wird davon ausgegangen, dass durch Entnahme von Kraftstoff aus dem Common-Rail für die nachgehende Einspritzung anstehender Druck im Einzelspeicher regelmäßig unterhalb des Common-Rail-Drucks liegt.
  • Vorzugsweise führt das Konzept der Erfindung dazu, dass ein Einspritzmengen-Parameter des Krafstoffs für die zweite nachgehende Einspritzung unter Berücksichtigung eines korrigierten Einspritzdrucks, nämlich des Einzelspeicher-Drucks, bestimmt wird. Insbesondere ist eine angestrebte Einspritzmenge bei nachgehender Einspritzung derart vornehmbar, dass grundsätzlich eine tatsächlich gewünschte Gesamt-Krafstoffmenge bei einer Mehrfacheinspritzung in den Zylinder pro Arbeitsspiel eingebracht wird. Insgesamt hat das Konzept der Erfindung den Vorteil, dass eine gewünschte Kraftstoffmenge bei einer Mehrfacheinspritzung sichergestellt wird, insbesondere sichergestellt wird im Rahmen einer nachgehenden Einspritzung. Das Konzept der Erfindung ermöglicht es, die angestrebte Einspritzmenge bei nachgehender Einspritzung einstellbar abhängig vom tatsächlich vorliegenden Einzelspeicher-Druck und/oder Common-Rail-Druck vorzunehmen. Eine Einbringung einer gewünschten Gesamtkraftstoffmenge bei einer Mehrfacheinspritzung ist somit sichergestellt; dies unabhängig von einer Einspritzmenge bei vorgehender Einspritzung.
  • Die Erfindung führt im Rahmen der Aufgabenstellung auch auf eine Einrichtung des Anspruchs 15 und ein Einspritzsystem des Anspruchs 16 sowie eine Brennkraftmaschine des Anspruchs 17.
  • Das Konzept bietet vorzugsweise die Basis für einen in verbesserter Weise darstellbaren Motorlauf, insbesondere stabileren Motorlauf. Insbesondere werden zeitliche Druckgradienten im Zylinder geglättet, so dass beispielsweise eine Geräuschemission und/oder Triebwerksbelastung gemindert ist. Auch ist eine Einhaltung von Emissionsrichtlinien in verbesserter Weise möglich, insbesondere auch unabhängig von einem anzufahrenden Betriebspunkt der Brennkraftmaschine. Auch können Abgasemissionen vom Neuzustand und über die Laufzeit eine Injektors durch Korrektur einer Vor- und Nacheinspritzung eines Injektors eingehalten werden. Das Konzept bietet darüber hinaus die Basis für eine vergleichsweise flexible Motorbedatung. Insgesamt führt das Konzept auf dieser Basis zu einer verbesserten Angabe, insbesondere korrekten Berechnung, eines Motormoments und Abgasmassenstroms. Die Vorteile des Konzepts kommen nicht nur im eigentlichen Einspritzverlauf zum Tragen, sondern führen darüber hinaus auch über eine flexiblere Motorbedatung hinaus zu einem insgesamten verbesserten Betrieb der Brennkraftmaschine.
  • Das Konzept ermöglicht insbesondere eine Verbesserung eines Injektors mit Einzelspeicher (bevorzugt mit und ohne Einzelspeicherdruck-Sensorik) für einen gesteuerten Motorbetrieb mit Mehrfacheinspritzung. In einer Weiterbildung ist eine Lernmethodik vorgesehen (bevorzugt mit und ggfs. auch ohne Einzelspeicherdruck-Sensorik möglich).
  • Diese und andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, das oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.
  • Bevorzugt wird ein Einspritzmengen-Parameter, insbesondere die Einspritzmenge selbst, des Kraftstoffs für die erste vorgehende Einspritzung bestimmt; bevorzugt nicht notwendigerweise unter Anpassung einer Bestromungsdauer und/oder eines Bestromungsbeginns des Injektors – also z. B. vortielhaft durch Vorgabe eines Standardwertes einer Bestromungsdauer und/oder eines Bestromungsbeginns des Injektors.
  • Bevorzugt wird ein Einspritzmengen-Parameter, insbesondere die Einspritzmenge selbst, des Kraftstoffs für die zweite nachgehende Einspritzung bestimmt, unter Anpassung einer Bestromungsdauer und/oder eines Bestromungsbeginns des Injektors. Die Bestromungsdauer und/oder der Bestromungsbeginn des Injektors haben sich als bevorzugte Steuer- und Regelparameter im Rahmen einer Einspritzregelung und/oder Motorregelung erwiesen. Insbesondere lässt sich ein Verfahren zur schnellen und zylinderindividuellen Bestimmung eines tatsächlichen Einspritzbeginns und Einspritzendes aus den Bestromungszeiten nutzen, wie es in DE 103 44 181 A1 herangezogen wird, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Zitat in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird. Insbesondere kann vorliegend unter Angabe eines Korrekturwertes eines vorgegebenen Standardwertes einer Bestromungsdauer und/oder eines Bestromungsbeginns des Injektors für die zweite nachgehende Einspritzung die Einspritzmenge für die zweite nachgehende Einspritzung angepasst werden.
  • Im Rahmen einer bevorzugten Weiterbildung wird ein Einspritzmengen-Parameter des Kraftstoffes, insbesondere eine Einspritzmenge selbst, für die zweite nachgehende Einspritzung bestimmt; vorzugsweise in Abhängigkeit eines Schwellwertes. Bevorzugt ist der Schwellwert ausgebildet, eine anpassungsrelevante Schwellabweichung des Einzelspeicher-Drucks vom Common-Rail-Druck anzuzeigen. Ein Einzelspeicher-Druck und/oder ein Common-Rail-Druck können bevorzugt durch einen Drucksensor, wie beispielsweise einen Dehnungsmessstreifen oder dgl. am Einzelspeicher und/oder Common-Rrail gemessen werden. Eine Schwellabweichung des Einzelspeicher-Drucks vom Common-Rail-Druck kann bevorzugt als Differenz-Schwellwert zwischen einem Einzelspeicher-Druck und einem Common-Rail-Druckangegeben werden.
  • Eine besonders bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass zum Bestimmen der Einspritzmenge des Kraftstoffs für die zweite nachgehende Einspritzung der Common-Rail-Druck herangezogen wird für den Fall, dass der Betrag einer Differenz zwischen Common-Rail-Druck und Einzelspeicher-Druck unterhalb des Schwellwerts liegt, bzw. statt des Common-Rail-Druck der Einzelspeicher-Druck herangezogen wird für den Fall, dass der Betrag einer Differenz zwischen Common-Rail-Druck und Einzelspeicher-Druck oberhalb des Schwellwerts liegt.
  • Im Rahmen einer besonders bevorzugten weiterbildenden Variante des Verfahrens hat es sich als vorteilhaft erwiesen, zusätzlich oder alternativ zur Druckmessung, wie vorgehend beschrieben, einen für eine nachgehende Einspritzung relevanten Druck, d. h. Einzelspeicher-Druck, rechnerisch zu bestimmen, insbesondere analytisch und/oder durch Extra- oder Inter-Polation von Kennfeldern.
  • Besonders bevorzugt im Rahmen der vorgenannten Variante lässt sich auf einen Einzelspeicher-Druck für die zweite nachgehende Einspritzung schließen, abhängig von einem Einspritzmengen-Parameter der vorgehenden Einspritzung und/oder abhängig von einer Pause zwischen vorgehender Einspritzung und nachgehender Einspritzung. Diesem weiterbildenden Grundsatz folgend, hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass das Verfahren im Rahmen der Weiterbildung durch die weiteren Schritte gekennzeichnet ist:
    • – Bestimmen einer Spritzpause zwischen der ersten Einspritzung und der zweiten Einspritzung,
    • – Bestimmen eines Einzelspeicher-Drucks zum Bestimmen des Einspritzmengen-Parameters des Kraftstoffs für die zweite nachgehende Einspritzung.
  • Bevorzugt erfolgt dies wenigstens in Abhängigkeit von dem Einspritzmengen-Parameter des Kraftstoffs für die erste vorgehende Einspritzung und der Spritzpause. Beispielsweise lässt sich bevorzugt die Spritzpause aus einem Spritzende (SE) der ersten vorgehenden Einspritzung und einem Spritzbeginn (SB) der zweiten nachgehenden Einspritzung bestimmen.
  • Die Weiterbildung gemäß der Variante hat erkannt, dass der tatsächliche Druck im Einzelspeicher für die nachgehende Einspritzung wesentlich von der Einspritzmenge bzw. einem dieser zugeordneten Einspritzmengen-Parameter abhängig ist; denn es wurde erkannt, dass die Einspritzmenge der vorgehenden Einspritzung grundsätzlich zu einem Druckeinbruch des Common-Rail-Drucks, d. h. im Common-Rail, führt, der sich auch im Einzelspeicher-Druck etabliert. Damit liegt also ein Einzelspeicher-Druck der grundsätzlich nach der vorgehenden Einspritzung unterhalb des dazu als vergleichsweise stationär angenommenen Common-Rail-Drucks liegt.
  • Im Rahmen der weiterbildenden Variante wurde auch erkannt, dass die Länge einer Spritzpause maßgeblich für einen Wiederanstieg des Einzelspeicher-Drucks ist. Ein Wiederanstieg kann vorliegen insbesondere von einem durch den vorgenannten Druckeinbruch bewirkten unteren Wert zu einem am Ende der Spritzpause vorliegenden oberen Wert eines Einzelspeicher-Drucks, d. h. einem Wert wie er für eine nachgehende Einspritzung tatsächlich relevant ist. Die Variante sieht in besonders bevorzugter Weise vor, dass wenigstens einer der Parameter ”Einspritzmengenparameter des Kraftstoffs für die erste vorgehende Einspritzung oder ”Spritzpause”, bevorzugt jedoch beide in Kombination zur Bestimmung des Einspritzmengen-Parameters, insbesondere der Einspritzmenge, für die zweite nachgehende Einspritzung herangezogen werden.
  • Besonders vorteilhaft wird der für die folgende Einspritzung vorliegende tatsächliche Druck, insbesondere Einzelspeicher-Druck, analytisch oder Interpolation aus einem oder mehreren Kennfeldern in Abhängigkeit der vorgehenden Einspritzmenge und der Spritzpause zwischen vorgehender Einspritzung und nachgehender Einspritzung ermittelt.
  • Im Rahmen einer besonders bevorzugten Ausführungsform der bevorzugten Weiterbildung kann – wie beispielhaft im Einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben ist – vorgesehen sein, dass für eine erste Einspritzung ein Common-Rail-Druck(-Signal) ausreichend ist, um einen Bestromungsbeginn und/oder eine Bestromungsdauer für einen Injektor für die erste Einspritzung aus wenigstens einem Kennfeld, bevorzugt einem Standard-Kennfeld, bevorzugt einem zugeordneten ersten und zweiten Kennfeld, auszulesen; anders ausgedrückt kann in dem Falle einer ersten vorgehenden Einspritzung davon ausgegangen werden, dass der Einzelspeicherdruck in etwa dem Raildruck entspricht.
  • Im Rahmen der besonders Ausführungsform der bevorzugten Weiterbildung kann – wie beispielhaft im Einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben ist – vorgesehen sein, dass für eine zweite Einspritzung ein Druckabfall und eine Wiederbefüllung des Einzelspeichers ausgelöst ist durch die erste vorgehenden Einspritzung. In Abhängigkeit von der eingespritzten Kraftstoffmenge (z. B. Volumen oder zur Vereinfachung SOLL-Volumen als Vorgabegröße (Einspritzmengen-Parameter) für eine Kraftstoffmenge der ersten Einspritzung) und in Abhängigkeit von der Einspritzpause ergibt sich dann ein Einzelspeicherdruck zu Beginn der zweiten nachgehenden Einspritzung. Es kann ein gemessener oder bevorzugt ermittelter Einzelspeicherdruck, insbesondere ein rechnerisch ermittelter Einzelspeicherdruck, zu Beginn der zweite Einspritzung verwendet werden, um einen Bestromungsbeginn und/oder eine Bestromungsdauer aus wenigstens einem Kennfeld, bevorzugt einem Korrektur-Kennfeld, bevorzugt einem zugeordneten ersten und zweiten Kennfeld auszulesen; anders ausgedrückt kann in dem Falle einer zweiten nachgehenden Einspritzung davon ausgegangen werden, dass der Einzelspeicherdruck nicht notwendigerweise in etwa dem Raildruck entsprechen muss.
  • Im Rahmen der Variante ist bevorzugt vorgesehen, dass für einen ersten Fall, in dem die erste Einspritzmenge oberhalb eines Einspritzmengen-Schwellwerts und/oder die Spritzpause unterhalb eines Spritzpausen-Schwellwertes liegt, der Einzelspeicher-Druck statt des Common-Rail-Drucks zum Bestimmen der Einspritzmengen des Kraftstoffs für die zweite nachgehende Einspritzung vorgegeben wird. Verkürzt ausgedrückt, geht der vorgenannte erste Fall der Variante davon aus, dass wenn die Menge der vorangegangen Einspritzung derart groß ist und/oder die Spritzpause zur nachfolgenden Einspritzung derart klein ist, dass der Druck des Einzelspeichers nicht mehr als ähnlich oder dem Systemdruck entsprechend angesehen werden kann; der erste Fall dazu geeignet ist, im Einspritzsteuer- oder Regelgerät bzw. Motorsteuer- oder Regelgerät eine Druckkorrektur vorzunehmen, welche die nachgehende Einspritzung derart beeinflusst, dass die korrekte Einspritzmenge von Kraftstoff in den Zylinder eingebracht wird. Wesentlich dafür ist dann, dass der Einzelspeicher-Druck statt des Common-Rail-Drucks zum Bestimmen der Kraftstoffmenge des Kraftstoffs für die zweite nachgehende Einspritzung vorgegeben wird.
  • In einem zweiten Fall der weiterbildenden Variante ist vorgesehen, dass wenn die erste Einspritzmenge unterhalb eines Einspritzmengen-Schwellwerts und/oder die Spritzpause oberhalb eines Spritzpausen-Schwellwertes liegt, der Common-Rail-Druck statt des Einzelspeicher-Drucks zum Bestimmen der Einspritzmenge des Kraftstoffs für die zweite nachgehende Einspritzung vorgegeben wird. Dieser zweite Fall geht verkürzt ausgedrückt von der Überlegung aus, dass wenn die Menge der vorgehenden Einspritzung derart klein ist und/oder die Spritzpause zur Folgeeinspritzung derart groß ist, dass der Einzelspeicher-Druck praktisch wieder auf den Systemdruck steigen kann, insbesondere dem Common-Rail-Druck, angestiegen ist; für den zweiten Fall dann die nachgehende Einspritzung ohne Druckkorrektur, d. h. wesentlich unter Annahme des Common-Rail-Drucks, erfolgen kann.
  • Diese Massgaben und weitere in der Zeichnung im Detail erläuterten Umstände erweisen sich als brauchbare Kriterien zum Zuschalten von Korrekturkennfeldern. Inbesondere in den 8 bis 10 der Zeichnung wird in Bezug auf die Steuer- und/oder Regelschritte D2, B2 ein Korrekturkennfeld vorgeschlagen, dass optional zu einem Standardkennfeld genutzt werden kann. Insbesondere kann eine Hinzunahme einer Korrektur, vorzugsweise über ein Korrekturkennfeld, unter der Bedingung erfolgen, dass der Einzelspeicher-Druck signifikant vom Common-Rail-Druck abweicht; also beispielsweise der Schwellwert einer Differenz zwischen einem Einzelspeicher-Druck und einem Common-Rail-Druck für die zweite Einspritzung überschritten ist. In dem Fall erweist sich eine Bestimmung des Einspritzmengen-Parameters des Kraftstoffs für die zweite nachgehende Einspritzung unter Berücksichtigung des Einzelspeicher-Drucks als besonders vorteilhaft; insbesondere unter Korrektur eines STANDARD-Einspritzmengen-Parameters des Kraftstoffs für die zweite nachgehende Einspritzung aus einem Standardkennfeld – berücksichtigend einen Common-Rail-Druck – mittels eines KORREKTUR-Einspritzmengen-Parameters aus einem Korrekturkennfeld – berücksichtigend einen Einzelspeicher-Druck –, sodass zur Bestimmung des Einspritzmengen-Parameters des Kraftstoffs für die zweite nachgehende Einspritzung im Ergebnis ein INDIVIDUAL-Einspritzmengen-Parameter angebbar ist; insbesondere individuell für jeden Injektor bzw. Zylinder des Motors. Ein Einspritzmengen-Parameter kann Einspritzmenge selbst, eine Einspritzdauer oder eine Betrsomungsdauer oder ein Beginn derselben sein; dies als STANDARD-Wert, KORREKTUR-Wert bzw. INDIVDUAL-Wert.
  • Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine zuvor beschriebene Druckkorrektur, insbesondere das wahlweise Heranziehen eines tatsächlichen Einzelspeicher-Drucks und/oder Common-Rail-Drucks zur Bestimmung des Einspritzmengen-Parameters für die zweite nachgehende Einspritzung im Rahmen einer Kennfeldbehandlung umgesetzt wird. Bevorzugt werden dazu ein Lernkennfeld, insbesondere ein zuvor genanntes Korrekturkennfeld, und ein Steuerkennfeld, insbesondere ein zuvor genanntes Standardkennfeld, zur Verfügung gestellt. Das Lernkennfeld ist bevorzugt als injektorindividuelles Lernkennfeld ausgebildet und/oder das Steuerkennfeld ist bevorzugt für einen SOLL-Injektor ausgelegt. Unter einem SOLL-Injektor ist im Wesentlichen ein Standardinjektor oder dgl. als Standardmaß vorgesehener Injektor geeignet; dies kann beispielsweise ein Injektor mit seinen Eigenschaften im Einbauzustand zu Beginn der Injektorlebenszeit sein. Ein vom Lernkennfeld beschriebener individueller Injektor kann abweichend von einem SOLL-Injektor Eigenschaften haben, die alters-bedingt oder einbauort-bedingt sind oder andere Ursachen haben kann. Bevorzugt sieht die Weiterbildung vor, dass der Einspritzmengen-Parameter, insbesondere die Einspritzmenge, bzw. derjenigen eines SOLL-Injektor ist, welcher korrigiert wird, um einen Wert, der sich wahlweise unter Berücksichtigung des Einzelspeicher-Drucks und/oder des Common-Rail-Drucks für die zweite Einspritzung ergibt.
  • Ein Standardinjektor kann auch ein Injektor mit Richtwerten sein, die sich z. B. durch Mittelwertbildung oder sonstige Durchschnittsbildung oder Kennfeldermittlung ergibt.
  • Besonders bevorzugt kann der Einzelspeicher-Druck in ein Lernkennfeld erfasst werden, das aus einem Auswertealgorithmus erzeugt wird. Bevorzugt erzeugt der Auswertealgorithmus einen Ausgabewert, der in das Lernkennfeld eingeht, über ein Gewichtungs- und/oder Bewertungsprozess. Dies führt dazu, dass ein Kennfeld sich mit zunehmender Betriebsdauer des Injektors verändern kann, insbesondere der Lebensdauer des Injektors angemessen ist oder jedenfalls verbessert ist. Statistische Schwankungen oder dgl. Effekte können sich bereits im Lernkennfeld herausmitteln.
  • Besonders bevorzugt wird der Einzelspeicher-Druck in ein Lernkennfeld, insbesondere erfasst, dass einem Steueralgorithmus zugrundegelegt wird, wobei der Steueralgorithmus einen Ausgabewert erzeugt, der in ein Steuerkennfeld eingeht. Anders ausgedrückt sieht die Weiterbildung vor, dass das Lernkennfeld nicht unmittelbar, d. h. insbesondere nicht in Echtzeit, zur Steuerung eines Motors bzw. Einspritzsystems herangezogen wird, sondern dies einem Steueralgorithmus auf Basis eines Steuerkennfelds vorbehalten ist. Zur Übernahme von Werten aus dem Lernkennfeld in das Steuerkennfeld kann ein geeignet konsolidierter Steueralgorithmus herangezogen werden, der insofern sicherstellt, dass nur ausreichend verlässliche eingelernte Werte zur tatsächlichen Steuerung des Motors und des Einspritzsystems herangezogen werden; z. B. kann eine Übernahme von Werten aus einem Lernkennfeld in ein Steuerkennfeld nach einem oder mehreren Arbeitspielen erfolgen.
  • Bevorzugt kann im Rahmen einer besonders Ausführungsform der bevorzugten Weiterbildung en – wie beispielhaft im Einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben ist – eine Lernmethodik mit einer Einzelspeicher-Druck-Sensorik vorgesehen sein.
  • Bevorzugt kann – vorzugsweise auch mit einer Einzelspeicher-Druck-Sensorik – eine erste und/oder zweite Einspritzung, vorzugsweise wie oben beschrieben, gesteuert durchgeführt werden. Im Nachgang kann ein Steuergerät die Größen Einspritzbeginn und/oder Einspritzende für die einzelnen Einspritzpulse der ersten undzweiten Einspritzung auswerten. Die ausgewerteten Daten können in einem injektorindividuellen Korrekturkennfeld zusammengeführt werden. Grundätzlich, ist es auch möglich einen gemessenen Wert für „Einzelspeicherdruck zu Beginn der Einspritzung” beim Lernen zu verwenden. Es ist allerdings zu bevorzugen, das Lernverfahren an den gesteuerten Betrieb anzugleichen; dies kann das Ablegen der Lernwerte und/oder der Abruf der Vorgabewerte für gesteuerten Betrieb konsistent gestalten.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung im Vergleich zum Stand der Technik, welcher zum Teil ebenfalls dargestellt ist, beschrieben.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:
  • 1 ein Systemschaubild einer Brennkraftmaschine mit Common-Rail, Injektor und Einzelspeicher eines Einspritzsystems bekannter Art zur Veranschaulichung der Funktionsweise;
  • 2 einen beispielhaften Verlauf eines Einzelspeicher-Drucks, abhängig von einer Injektorbestromung mit vergleichsweise geringer Einspritzmenge Q1 einer vorgehenden Einspritzung und vergleichsweise langer Spritzpause T12 zur nachgehenden Einspritzung;
  • 3 einen beispielhaften Verlauf eines Einzelspeicher-Drucks, abhängig von einer Injektorbestromung mit vergleichsweise großer Einspritzmenge Q1 einer vorgehenden Einspritzung und vergleichsweise kurzer Spritzpause T12 zur nachgehenden Einspritzung;
  • 4 ein realer Injektor-Strom und ein diesem zugeordneter realer und geglätteter Einzelspeicher-Druckverlauf pES als Funktion eines Kurbelwellenwinkels, im Prizip wie sie schematisch in 3 dargestellt;
  • 5 ein Regel- und Steuerschema eines Einspritzsystems mit einem Motorregler und einem Einspritzrechenmodul und geeigneten Kennfeldern zur verbesserten Mengenregelung einer gewünschten Kraftstoffmenge bei einer Mehrfacheinspritzung, insbesondere Korrektur von Regelparametern zur Festlegung einer Einspritzmenge einer nachgehenden Einspritzung bzw;
  • 6 ein Schema zur Veranschaulichung einer Einspritzmengenbestimmung bei einem SOLL-Injektor über ein sogenanntes Goldkennfeld;
  • 7 ein weiteres Schema im Rahmen einer ersten Ausführungsform für ein weiterführendes Konzept zur Bestimmung einer Einspritzmenge unter Zugrundelegung eines zylinderindividuellen Kennfeldes, das auf eine erste bevorzugte Basisreglerstruktur zur Bestimmung einer Bestromungsdauer für einen Injektor aufsetzt;
  • 8 ein weiteres Schema im Rahmen einer zweiten Ausführungsform für ein konkreteres weiterführendes Konzept unter Ermittlung von Standardwerten bzw. Korrekturwerten (globaler bzw. individueller) Werten für Bestromungsdauer BD und Bestromungsbegin BB für einen Injektor das auf eine zweite bevorzugte Basisreglerstruktur für einen Injektor aufsetzt;
  • 9 ein Schema zur Verananschaulichung einer Lernfunktion für eine injektorindividuelle Bestromungsdauer bzw. zur Ausbildung eines Lernkennfelds für die injektorindividuelle Bestromungsdauer;
  • 10 ein analoges Schema zur Veranschaulichung einer Lernfunktion für einen injektorindividuellen Bestromungsbeginn bzw. zur Darstellung eines Lernkennfeldes eines injektorindividuellen Bestromungsbeginns.
  • 1 zeigt ein Systemschaubild einer elektronisch geregelten Brennkraftmaschine 1000, bei welcher dem dargestellten Motor 1 Kraftstoff über ein Einspritzsystem 100 mit einem Common-Rail 6, einem Einzelspeicher 7 und einem Injektor 8 eingespritzt wird. Im Einzelnen umfasst daher das Einspritzsystem 100, Pumpen 3 mit einer Saugdrossel 4 zur Förderung des Kraftstoffs von einem Kraftstofftank 2 zum Common-Rail 6, eine Anzahl von Einzelspeichern 8 und Injektoren 7 zum Einspritzen des Kraftstoffs in die Brennräume 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 ... 1.n (n = 8, 12, 16, 20, 24, oder dgl. Zahl). Die Brennräume 1.n werden im Folgenden in vereinfachender Weise auch als Zylinder bezeichnet. Bei diesem Einspritzsystem 100 ist der hydraulische Widerstand des Einzelspeichers 8 und der Zulaufleitungen entsprechend angepasst. Das Common-Rail 6 kann als ein größeres Speichervolumen oder lediglich als einfache Leitung mit entsprechend hoher Druckbeaufschlagung ausgeführt sein.
  • Die Betriebsweise der Brennkraftmaschine 1000 wird durch ein elektronisches Steuergerät (ECU) 10 geregelt, wobei eine weiterführende Steuerung und Regelung des Einspritzsystems 100 im Rahmen der 5 weiter erläutert ist zur Darstellung einer besonders bevorzugten Ausführungsform. Das konische Steuergerät beinhaltet Bestandteile eines Mikrocomputersystems, beispielsweise ein Mikroprozessor, I/O Bausteine, Puffer und Speicherbausteine (EEPROM, RAM oder dgl.). Die Bausteine sind für den Betrieb der Brennkraftmaschine 1000 mit relevanten Betriebsdaten in den Kennfeldern/Kennlinien oder dgl. Lookup-Tabellen appliziert. Diese können beispielsweise für eine Vorsteuerung herangezogen werden.
  • Das elektronische Steuergerät 10 berrechnet aus den Eingangsgrößen EIN, die auch einen Einzelspeicher-Druck pE einen Common-Rail-Druck pCR und eine Motordrehzahl bzw. Drehmoment nMOT, MMOT umfassen. Weitere Eingangsgrößen EIN umfassen beispielsweise Ladeluftdruck eines Turboladers sowie Temperaturen von Kühl- und Schmiermittel und des Kraftstoffs. Eine Anzahl von Ausgangsgrößen AUS sieht auch ein Signal für eine Einspritzdauer SD, ggfs. auch Spritzbeginn SB und Spritzende SE oder entsprechende Signale einer Injektorbestromung. Neben der konkret gezeigten Einspritzdauer SD können die weiteren Ausgangsgrößen AUS der ECU 10 auch Stellsignale zur Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine bzw. des Motors 1 umfassen, beispielsweise einen Einspritzbeginn SB und ein Einspritzende SE. Diese werden in geeigneter Weise in Bestromungssignale für die Injektoren 8 umgesetzt zur Darstellung einer Einspritzdauer eines Spritzbeginns und eines Spritzendes SD, SB, SE. Eine Anzahl von Ausgangsgrößen AUS sieht auch ein moduliertes Signal PWM zur Steuerung einer Drossel 4 zwischen einer Niederdruck und Hochdruckkraftstoffpumpe 3, 5 vor. Ein Einzelspeicherdurck pE wird mit entsprechender Drucksensorik am Einzelspeicher 7 ggf. einzelspeicher-individuell abgegriffen. Ein Common-Rail-Druck pCR wird am Common-Rail 6 durch einen entsprechenden Drucksensor abgegriffen. So ist vorliegend ein Common-Rail-Drucksensor 9 zur Messung des Common-Rail-Drucks pCR gezeigt, sowie eine geeignete Drucksensorik 7.1...7.n zur Messung eines zylinderindividuellen Einzelspeicher-Drucks pE(n) an jedem der Einzelspeicher 7.
  • 2 zeigt veranschaulichend einen Verlauf eines Injektor-Stroms und ein diesem zugeordneten Verlauf eines Einzelspeicher-Drucks für eine erste Fallkonstellation einer Mehrfacheinspritzung mit Haupteinspritzung HE und Nebeneinspritzung, hier ein Nacheeinspritzung NE. Das Anschauungsdiagramm zeigt insofern eine Haupteinspritzung HE als vorgehende Einspritzung und eine Nacheinspritzung NE als nachgehende Einspritzung. Grundsätzlich kann im Rahmen des Konzepts auch eine hier nicht gezeigte Voreinspritzung VE als vorgehende Einspritzung und eine Haupteinspritzung HE als nachgehende Einspritzung dienen. Auch kann das Konzept der Erfindung angewandt werden auf eine Voreinspritzung VE als vorgehende Einspritzung und eine Nacheinspritzung NE als nachgehende Einspritzung; insofern ohne Berücksichtigung einer Haupteinspritzung HE. Auch kann das Konzept der Erfindung angewandt werden auf eine Mehrfacheinspritzung, bei welcher eine Voreinspritzung VE als vorgehende Einspritzung dient, eine Haupteinspritzung HE als erste nachgehende Einspritzung dient und sodann die Haupteinspritzung HE als weitere vorgehende Einspritzung dient und die Nacheinspritzung NE als zweite nachgehende Einspritzung dient, im Rahmen des Konzepts. Daraus wird ersichtlich, dass das Konzept nicht beschränkt ist auf lediglich eine einzige vorgehende Einspritzung und lediglich eine einzige nachgehende Einspritzung oder deren unmittelbares Aufeinanderfolgen, sondern vielmehr in variabler Weise anwendbar ist, auch auf Mehrfacheinspritzungen, die mehr als zwei Einspritzvorgänge einer Haupteinspritzung und Nacheinspritzung aufweisen in beliebigem Abstand. Insbesondere ist das Konzept anwendbar auf eine Mehrfacheinspritzung mit mehr als zwei Einspritzvorgängen, insbesondere auf alle oder einzelne dieser Einspritzvorgänge beispielsweise auf drei, vier oder fünf usw. oder auf lediglich eine Auswahl derselben (z. B. Vorgang zwei von fünf und/oder drei von fünf und/oder vier von fünf).
  • Bezugnehmend auf 2 zeigt das obere Diagramm einen Injektor-Strom IInj für eine Haupteinspritzung HE mit einer steigenden Flanke, welche den Stromungsbeginn der Haupteinspritzung BBHE markiert und einer fallenden Flanke, welche das Ende einer Bestromung zur Haupteinspritzung BEHE markiert. Eine entsprechende steigende Flanke BBNE markiert den Bestromungsbeginn der Nebeneinspritzung NE und eine entsprechende abfallende Flanke des Injektor-Stroms IInj markiert das Bestromungsende BENE der Nebeneinspritzung NE.
  • Die Signalform als solche weist eine über dem Basisstrom I0 liegenden Peak IP auf, welcher einer möglichst schnellen und damit exakten Startakturierung des Injektors zuträglich ist; der Injektorstrom IInj nimmt danach bis auf einen Haltestrom IH, ab, welcher einer Aufrechterhaltung einer Akturierung des Injektors zuträglich ist; dies jedenfalls für eine Haupteinspritzung HE und eine Nebeneinspritzung NE, d. h. gemäß dem Konzept der Erfindung entsprechend der vorgehenden Einspritzung (HE) und nachgehenden Einspritzung (NE).
  • Unter Berücksichtigung eines jeweiligen den Flanken BBHE, BENE, BBNE, BENE folgenden Spritzverzugs ergibt sich in an sich bekannter Weise aus dem Vergleich des Injektor-Stroms IInj mit dem Verlauf eines Einzelspeicher-Drucks pES im unteren Teil der 2 als Funktion der Zeit in Einheiten des Kurbelwellenwinkels. Der Einzelspeicher-Druck pES ist im im Vergleich zum stationären Systemdruck, d. h. hier dem Common-Rail-Druck pRAIL gezeigt. Die Spritzverzugswerte für Spritzbeginn und Spritzende V1HE, V2HE bzw. V1NE, V2NE sind durch horizontale Pfeile in 2 dargestellt und ergeben sich als Abstand der Zeitpunkte für Bestromungsbeginn BB und Spritzbeginn SB (V1HE, V1NE) jeweils für einen Spritzbeginn der Haupteinspritzung SBHE und Nebeneinspritzung SBNE. Die entsprechenden Spritzverzögerungen am Spritzende ergeben durch Vergleich der Bestromungsendzeitpunkte BE mit Spritzende SE (V2HE, V2NE) jeweils für die Haupteinspritzung (SEHE, SENF). Dem Spritzbeginn und Spritzende sind entsprechende Druckwerte jeweils für Haupteinspritzung und Nebeneinspritzung zugeordnet, nämlich pSEHE und pSENE.
  • Des Weiteren ist in 2 durch einen Vergleich des Zeitpunkts t1 von Spritzende der Haupteinspritzung und des Zeitpunkts t2 von Spritzbeginn der Nebeneinspritzung – im wesentlichen die den entsprechenden Druckextremwerten p_SEHE und p_SBNE zugeordneten Zeitpunkte – eine Spritzpause T12 entnehmbar, die vergleichsweise groß ist. Des Weiteren ist in 2, symbolisch, eine Einspritzmenge Q1 für eien Haupteinsrpitzung HE und eine Einspritzmenge Q2 für eine Nebeneinspritzung eingetragen. Die Summe Q1 + Q2 = Q ergibt die Gesamtmenge als einzuspritzende Kraftstoffmenge Qpro Arbeitsstil des Zylinders. Diese Gesamteinspritzmenge Q = Q1 + Q2 ist letztlich massgeblich für ein Motordrehmoment MMot, das zur Regelung einer Brennkraftmaschine 1000 zu beachten ist. Wie vom vorliegenden Konzept erkannt, ist es wichtig, somit die Einspritzmenge bzw. einen dafür erforderlichen Einspritzmengen-Parameter, wie z. B. Spritzbeginn SB und/oder Einspritzdauer SD bzw. deren zugeordnete Werte eines Bestromungsbeginns BB und/oder Bestromungsdauer BD so festzulegen, dass die Einspritzmengen Q2 für eine Nacheinsprichtung NE gerade derart vorliegt, dass unabhängig davon wieviel Kraftstoff mit einer Einspritzmenge Q1 bei einer Haupteinspritzung HE eingespritzt wurde, dennoch die gewünschte Gesamteinspritzmenge Q zum Erreichen eines gewollten Motordrehmoments MMot angestrebt wird, insbesondere als SOLL-Wert eingestellt wird; dazu ist es erforderlich, die Einspritzmenge Q2 für eine Nacheinsprichtung NE möglichst korrekt vorzugeben.
  • 2 zeigt dazu eine Situation, bei welcher die Einspritzmengen Q1 einer Haupteinspritzung vergleichweise klein und eine Spritzpause T12 vergleichsweise groß ist. Dies hat zur Folge, dass ein Druck des Einzelspeichers pSBNE zu Beginn der Nacheinspritzung NE praktisch wieder auf den Systemdruck, nämlich fast bis den Common-Rail-Druck pRAIL ansteigen kann. Im vorliegenden Fall ist die Einspritzmenge der Haupteinspritzung Q1 geringer als eine Schwelleinspritzmenge QS und die Spritzpause T12 liegt oberhalb eines Spritzpausen-Schwellwertes T. Folglich zeigt sich regelmäßig, dass der für eine zweite nachgehende Einspritzung relevante Einzelspeicher-Druck pSBNE innerhalb einer Bandbreite pRAIL+/–pS um den Common-Rail-Druck pRAIL liegt.
  • Für diese in 2 dargestellte Fallkonstellation erweist es sich als ausreichend, den Common-Rail-Druck pRAIL zum Bestimmen der Einspritzmenge des Kraftstoffs für die zweite nachgehende Einspritzung Q2 vorzugeben; im Ergebnis führt dies zu einer vergleichsweise korrekt vorgegebenen Gesamteinspritzmenge Q von Kraftstoff, um das Motormoment MMot bestmöglich einstellen zu können.
  • 3 zeigt ein analoges Diagramm eines Injektor-Stroms IInj und eines Einzelspeicher-Druckverlaufs pES mit einer der Einfachhheit halber reduzierten Beschriftung. Aus Übersichtsgründen ist des Weiteren für identische oder ähnliche Merkmale der Strom- und Druckverläufe bzw. für Merkmale identischer oder ähnlicher Funktion ein identisches Bezugszeichen benutzt. Im Folgenden wird zur Verdeutlichung des Konzepts auf die Unterschiede in den Kurvenverläufen in 2 und 3 eingegangen. Wesentlich ist, dass eine erste Einspritzmenge von Kraftstoff Q1 während einer vorgehenden Haupteinspritzung oberhalb eines Schwellwertes QS liegt. Damit ist ein Druckeinbruch bis zum Spritzende der Haupteinspritzung pSEHE größer als der entsprechende Druckeinbruch der 2. Des weiteren ist eine Spritzpause T12 sehr viel geringer und insbesondere unterhalb eines Spritzpausen-Schwellwertes Ts, so dass zu Beginn der nachgehenden Nebeneinspritzung NE der Einzelspeicher-Druck pSBNE noch deutlich unterhalb des Systemdrucks, hier der Common-Rail-Druck pRAIL, liegt bzw. noch nicht wieder auf den Common-Rail-Druck ansteigen konnte. Dementsprechend ist aus der in 3 dargestellten Fallkonstellation, bei welcher die erste Einspritzmenge oberhalb eines Einspritzmengen-Schwellwertes QS liegt und die Spritzpause unterhalb eines Spritzpausen-Schwellwertes TS ersichtlich, dass es zur Bestimmung einer Einspritzmenge für die zweite nachgehende Einspritzung Q2 inkorrekt wäre, den Common-Rail-Druck pRAIL anzusetzen. Vielmehr ist dem Konzept der hier ausgestellten Ausführungsform folgend in korrigierender Weise ein tatsächlicher Einzelspeicher-Druck pSBNE statt des Common-Rail-Drucks pCR zu berücksichtigen; nämlich zur Bestimmung der Einspritzmenge oder eines dafür signifikanten Einspritzmengen-Parameters des Kraftstoffs für die zweite nachgehende Einspritzung. Dementsprechend wird Q2, ein Einspritzbeginn SBNE und/oder ein Spritzende SENF bzw. eine Einspritzdauer SDNE für die Nacheinspritzung NE unter Annahme des tatsächlichen Einzelspeicher-Drucks pSBNE bestimmt.
  • 4 zeigt einen beispielhaften realen Verlauf eines Injektor-Stroms IInj bzw. eines Einzelspeicher-Drucks pES, real und geglättet, für eine Mehrfacheinspritzung mit Haupteinspritzung HE und Nebeneinspritzung NE. Im vorliegenden Fall der 4 verläuft der Injektor-Strom IInj und der Einzelspeicher-Druck pES gemäß der Fallkonstelation, wie sie in 3 dargestellt ist, d. h. der Einzelspeicher-Druck pSBNE liegt deutlich unterhalb des Systemsdrucks, hier der Common-Rail-Druck pRAIL und ist deshalb zur Bestimmung der Einspritzmenge für Kraftstoff für die zweite nachgehende Einspritzung heranzuziehen.
  • 5 zeigt ein Organisationsschaubild einer Einrichtung 101 zum Steuerung und/oder Regeln einer Brennkraftmaschine 1000, wobei die Einrichtung 101 detaillierter mit einer Reihe von Funktionsmodulen dargestellt ist. Die Einrichtung ist Teil eines Einspritzsystems 100 mit einem Common-Rail 6, Injektor 8 sowie Einzelspeicher 7 und zugehöriger Drucksensorik 7.n bzw. 9 zur Ermittlung von Einzelspeicher-Druck pE und Common-Rail-Druck pCR analog der in 1 dargestellten Vorgehensweise.
  • Die Einrichtung 101 zum Steuern und/oder Regeln weist darüber hinaus einen in 1 gezeigten Motorregler 10 und ein Einspritzrechenmodul 20 auf. Der Motorregler 10 ist in der Lage das Einspritzsystem 100 mittels Steueranweisungen 16, 18 zu steuern, d. h. insbesondere im Hinblick auf Einspritzzeiten und Drücke ausgelegte Steueranweisungen 16, 18 an das Common-Rail 6 und einen Injektor 8 bzw. deren Peripherie und Stelleinheiten zu geben. Der Motorregler 10 stützt sich dabei auf ein Steuerkennfeld SKF, das in einem den Motorregler 10 zugeordneten Speicherbaustein 11 hinterlegt ist.
  • Das Einspritzrechenmodul 20 liefert Datenwerte an ein den Einspritzrechenmodul 20 zugeordnetes Lernkennfeld LKF, das in einem Speicherbausteil 21 vorgehalten wird und während des Motorbetriebs bedatet werden kann. Das Lernkennfeld LKF nimmt die Datenwerte DW aus dem Einspritzrechenmodul 20 auf. Konkret liefert ein Auswertemodul 20.2 unter Umsetzung eines Auswertealgorithmus Datenwerte DW, die in das Lernkennfeld LKF eingehen. Der Ausgabealgorithmus ist dazu ausgelegt, über geeignete Gewichtungs- und/oder Bewertungsprozesse – wie sie z. B. in Bezug auf die Schritte D25 und B25 in 9 und 10 beiepielhaft erläutert sind – ihm zugeleitete Daten auf Plausibilität zu prüfen und mit geeigneter Dämpfung zu gewichten. Da die Brennkraftmaschine 1000 und deren Motor 100 und Injektor 8 sowie sonstiger Peripherie eher einer langsamen Änderungsentwicklung unterliegt – beispielsweise im Rahmen eines Alterungsprozesses des Injektors 8 – ist es vorteilhaft einen Lernprozess mit durchaus vergleichsweise schneller Änderungsdynamik auf die eher langsamere Zeitskala einer Hardware-Veränderung anzupassen und dabei Fluktuationen und dergleichen auszufiltern und/oder eine Verlässlichkeitsprüfung umszusetzen derart, dass sich nur statistisch duchgesetzte Werte im Lernkennfeld LKF aufgenommen werden.
  • Das Modul 20.2 zur Umsetzung des Auswertealgorithmus im Einspritzrechenmodul 20 wiederum wird geführt von einem im Weiteren auch als ESD-Box bezeichneten Modul 20.1 zur Erfassung von Einspritzdauern und Umsetzung eines Entscheidungsalgorithmus zur Ermittlung eines Korrekturwertes; beispielhaft in 9 und 10 zur Umsetzung einer injektorindividuellen Bestromungsdauer BD oder eines Bestromungsbeginns BB. Modul 20.1 kann einen Speicher SPE aufweisen, welcher transient die Wert pCR und pES aufzeichnet. Ebenso kann das Modul 20.1 der 5 eine Logik LOG aufweisen, welche Zeitwerte, wie Spritzbeginn und Spritzende errechnet und an das Modul 20.2 weitergibt. Der Entscheidungsalgorithmus ist dazu ausgebildet, Einspritzmengen-Parameter wie beispielsweise die Einspritzmenge selbst, Zeitparameter wie Einspritzdauer SD, Spritzbeginn SB, Spritzende SE und/oder Druckwerte wie Rail-Druck pRAIL, Spritzende-Drücke pSE und Spritzbeginn-Drücke pSB in Relation zu setzen. Das Modul 20.1 weist dazu einen geeigneten Baustein des Speichers SPE und eine geeigneten Baustein der Logik LOG auf.
  • Eine Angleichung von Steuerkennfeld SKF und Lernkennfeld LKF zwischen den Speicherbausteinen 11, 21 kann widerum mittels einem Steueralgorithmus in einem Abgleichmodul 30 erfolgen. Ein Abgleichmodul 30 kann beispielsweise im einfachsten Fall umsetzen, dass gewisse Einträge in einem Lernkennfeld LKF in das Steuerkennfeld SKF übernommen werden, sobald sich diese im Lernkennfeld nach einer bestimmten Zeitdauer erhalten bzw. statistisch haben.
  • Auch kann der genannte Entscheidungsalgorithmus im Modul 20.2 oder, bevorzugt im Abgleichmodul 30, prüfen ob eine Einspritzmenge Q1 unterhalb eines Einspritzmengen-Schwellwerts QS oder oberhalb eines Einspritzmengen-Schwellwerts QS liegt und/oder zu prüfen, ob eine Spritzpause T12 oberhalb eines Spritzpausen-Schwellwerts TS oder unterhalb eines Spritzpausen-Schwellwerts TS liegt und/oder zu prüfen, ob ein Einzelspeicher-Druck pES im Rahmen einer Bandbreite pRAIL+/–pS um den Rail-Druck pRAIL liegt. Der Entscheidungsalgorithmus ist insbesondere in der Lage Einspritzmengenbestimmungen gemäß einer Systematik wie sie in 6 dargestellt ist, umzusetzen. Auch kann eine Bestimmung des Spritzbeginns für die Nebeneinspritzung pSBNE durch Extrapolation über ein hydraulisches Modell aus dem Spritzende für eine Haupteinspritzung PSBHE ermitteln lassen, beispielsweise unter Berechnung desselben mittels einer Befüll- und Entleermethode für das Volumen des Einzelspeichers 7 im Injektor 8. Alternativ kann der Spritzbeginn-Druck pSBNE gemessen werden oder in sonstiger Weise kann vom Druck an einem Spritzende pSE auf den Spritzbeginndruck pSB geschlossen werden (etwa auch durch nähernde Schätzung, Extrapolation oder einer oben erläuterten Rechnung unter Zugrundelegung eines hydraulischen Modells).
  • Ein Auswertealgorithmus des Abgleichmoduls 30 ist insbesondere ausgebildet, Datenwerte zu erzeugen, die zur Eintragung in ein Steuerkennfeld SKF, wie es in 7 gezeigt ist, umzusetzen bzw. einem Steuerkennfeld entnommene Werte mit einem entsprechenden Korrekturwert des Lernkennfeldes LKF zu korrigieren; ein solcher Art oder anders korrigierter Wert eines Einspritzmengenparamters kann dann zur Ansteuerung eines Injektors 8 übernommen werden.
  • Insgesamt kann der Aufbau einer in 5 dargestellten Steuer- und Regeleinrichtung 101 für eine Brennkraftmaschine 1000 dazu genutzt werden, dass Steuerwerte SW – ggfs. aber nicht auszuschliessen nicht in Echtszeit – nach einer gewissen Zeit, etwa einer Anzahl von Arbeitszyklen oder im Falle von sich einstellenden Betriebszuständen an durch kontinuierliche Bedatung der Brennkraftmaschine generierten Datenwerten orientieren, d. h. ein Steuerkennfeld SKF lässt sich anhand eines Lernkennfeldes LKF kontinuierlich korrigieren, insbesondere zur korrigierten Festlegung von Bestromungsdauer BD, Bestromungsbeginn BB und/oder Bestromungsende BE eines Injektors für eine zweite nachgehende Einspritzung im Rahmen einer Mehrfacheinspritzung.
  • 6 verdeutlicht den grundsätzlichen Zusammenhang zwischen einer tatsächlichen Einspritzmenge Qist, die sich direkt aus einer Einspritzdauer SD eines Injektors ergibt; letztere ergibt sich wiederum unter anderem aus den in 3 und 4 ersichtlichen Einspritzverzügen aus den Bestromungszeiten BD, BB, BE. Der Zusammenhang zwischen Qist und SD und BD ist in einem Standardkennfeld für den entsprechenden Injektor – hier als fette Linie dargestellt – niedergelegt und somit als Zuordnungsvorschrift verfügbar, um aus einer auf der X-Achse des Kennfelds aufgetragenen Einspritzdauer SD direkt eine tatsächliche Einspritzmenge Qist zu bestimmen; die Kennfeldlinie KF-Q ist in 6 entsprechend bezeichnet. Die Einspritzdauer SD ergibt sich vorliegend direkt aus einer Druckmessung am Injektor, nämlich durch Messung eines Einzelspeicherdrucks ESD aus der ein Spritzende SE und ein Spritzbeginn SB für einen Einspritzvorgang direkt ersichtlich oder aber z. b. über einen Algorithmus der DE 103 44 181 A1 bestimmbar ist mittels einer Inter- oder Extrapolationsvorschrift der ESD-Box.
  • Eine SOLL-Einspritzmenge Q_SOLL ergibt sich unter anderem aus den Drehmomentanforderungen eines Motormoments MMot an die Brennkraftmaschine. Eine geänderte Drehmomentanforderung macht regelmäßig eine Änderung einer Einspritzmenge Q erforderlich; in der in 6 angegeben Form als dQ = Q_SOLL – Q_IST. Entsprechend wäre die umgekehrte Zuordnungsvorschrift, wie sie in 6 dargestellt ist, auszuführen, um zu einer anderen Einspritzdauer SD zu gelangen, damit eine geänderte Einspritzmenge für den Betrieb des Motors 1 festgelegt wird. Da die in 6 dargestellte Kennlinie des Standardkennfelds KF-Q für einen bestimmten Einspritzdruck p – nämlich Common-Rail-Druck pRAIL oder Einzelspeicherdruck pES nach dem Konzept der Erfindung wie diese in 2 bis 4 dargestellt sind – vorgegeben ist, ergeben sich andere Werte, je nachdem welcher Systemdruck für den Einspritzvorgang einer Nacheinspritzung als relevant angesetzt wird. Dies gilt insbesondere für eine Nacheinspritzung NE, nämlich für die Festlegung eines Common-Rail-Drucks pRAIL oder Einzelspeicherdrucks p_SBNE als relevanter Systemdruck für die zweite nachgehende Einspritzung. Beispielsweise kann das in 6 dargestellte Standardkennfeld KF-Q (Gold-KF) genutzt werden, um eine virtuelle Einspritzmenge Q-IST_virtuell für einen Injektor individuell zu bestimmen gemäß dem Schritt D22 in 9, um einen Abgleich mit einer tatsächlichen Einsrpitzmenge zur Erstellung eines Lernkennfeldes LKF gemäß 9 umsetzen zu können – dies bei Nutzung eines Einzelspeicherdrucks pES als Eingangsgrösse. Beispielsweise kann das in 6 dargestellte Standardkennfeld KF-Q (Gold-KF) auch genutzt werden, um eine virtuelle Einspritzmenge Q-IST_virtuell zu bestimmen für einen SOLL-Injektor – dies bei Nutzung eines Common-Rail-Drucks pRAIL als Eingangsgrösse.
  • Im Folgenden wird insbesondere die Einspritzdauer SD und die Bestromungsdauer BD als ein Einspritzmengen-Parameter bezeichnet, der im wesentlichen äquivalent zu einer Einspritzmenge Q benutzt werden kann. Das Konzept der Erfindung ist insofern mit jeder dieser Grössen oder diese betimmenden Größen umsetzbar unabhängig davon wann und in welcher Form bzw. ob eine Umrechnung in eine Einspritzmenge Q erfogt, da eine Einspritzdauer SD und eine tatsächliche Einspritzmenge Q bei bestimmtem Druck über den Zusammenhang in 6 eindeutig zuzuordnen sind.
  • 7 zeigt einen Ausschnitt einer ersten bevorzugten Basisreglerstruktur zur Bestimmung einer Bestromungsdauer und ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung für einen Injektor (welches wiederum eine Einspritzdauer festlegt). Wird in einer Basissteuerung im Schritt S1 ein SOLL-Wert einer Einspritzmenge beispielsweise aufgrund eines SOLL-Motordrehmoments vorgegeben, so ergibt sich aus dem Bestromungsdauer-Standardkennfeld SKF im Schritt S2 bei vorgegebenen Systemdruck – hier dem Common-Rail-Druck pRAIL – für den SOLL-Wert einer Einspritzmenge QSOLL im dritten Schritt S3 ein bestimmter Wert einer Bestromungsdauer BD. Im Ergebnis hat dies unmittelbar eine gewisse Einspritzdauer zur Folge, so dass man – jedenfalls im Falle eines Standard- oder SOLL-Injektors zunächst davon ausgehen kann, dass das angeforderte QSOLL auch tatsächlich dem Zylinderraum zugeführt wird; dies gilt also zunächst für einen SOLL-Injektor da als Systemdruck hier der Common-Rail-Druck pRAIL angenommen wurde.
  • In Erweiterung dieser Basisreglerstruktur sieht die weiterführende Reglerstruktur der 7 zudem vor, dass der SOLL-Wert einer Einspritzmenge QSOLL in einem vorgelagerten weiteren ersten Schritt S1' zu korrigieren ist auf eine korrigierte Einspritzmenge QSOLLkor für den oben genannten ersten Schritt S1 (analog gilt dies für eine Einspritzdauer SD-SOLL im vorgelagerten weiteren ersten Schritt S1' bzw. eine korrigierte Einspritzdauer SDSOLLkorr im oben genannten ersten Schritt S1). Diese Korrektur ergibt sich aufgrund eines Lernkennfeldes, das eine Einspritzmengenkorrektur liefert dQ abhängig von einem festgelegten relevanten Systemdruck zum Zeitpunkt der Einspritzung, nämlich insbesondere dem Zeitpunkt einer Nacheinspritzung NE; da diese Korrektur einem individuellen Injektor dient ist hier grundsätzlich der Einzelspeicherdruck pES anszusetzen. Ein solches Lernkennfeld LKF kann injektorindividuell vorgegeben werden und vor allem im Betrieb laufend neu bedatet werden auf Basis der tatsächlichen z. B. gemessenen oder rechnerisch bestimmten (virtuellen) Einzelspeicherdrücke pES wahlweise statt einem Common-Rail-Druck pCR. Das im Schritt S2' dargestellte Lernkennfeld LKF legt eine Einspritzmengenänderung injektorindividuell fest für einen bestimmten Druck bei Spritzbeginn pES_SB; d. h. bei einem Einzelspeicherdruck statt dem Common-Rail-Druck. Eine entsprechende Einspritzmengenänderung ist im Schritt S3' – analog den in 8 aufgeführten dritten Schritten D3, B3 zur Ermitllung der korrigierten Werte – zur SOLL-Einspritzmenge QSOLLkor zu korrigieren und geht dann im ersten Schritt S1 als QSOLLkor in die Bestromungsdauerbestimmung im Schritt S2 ein. Insofern kann die im folgenden anhand von 8 erläuterte Schrittfolge D2 als analog zum Schritt S2' und die im folgenden anhand von 8 erläuterte Schrittfolge D1 als analog zum Schritt S1' angesehen werden. Im Schritt S3 der 7 wird eine korrigierte Bestromungsdauer BD zur Ansteuerung des Injektors 8 ausgegeben; dies analog zur Schrittfolge D4 der 8.
  • 8 zeigt nun eine zweite bevorzugte Basisreglerstruktur und ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung für einen Injektor, nämlich zur Bestromung des Injektors 8; hier im Teil I zur Festlegung einer Bestromungsdauer BD und im Teil II zur Festlegung eines Bestromungsbeginns BB; in beiden Fällen korrigiert unter Festlegung eines relevanten Systemsdrucks mit einer Einzelspeicherdruckmessung ESD, d. h. wahlweise eines Einzelspeicherdrucks pES oder Common-Rail-Drucks pCR.
  • Die Reglerstruktur sieht in dem ersten Teil I ein Standardkennfeld Inj-KF vor, das Eingangsgrößen einer SOLL-Einspritzmenge QSOLL bei vorgegebenem Systemdruck pRAIL – letztlich durch Definition eines SOLL-Injektors – zunächst einen ”globalen” Standard-Wert einer Bestromungsdauer BDglonal ausgibt, der insofern grundsätzlich eine erste gute Annahme für alle Injektoren 8 des Motors 1 ist. Es zeigt sich, dass dieser Wert, insbesondere injektorindividuell, zu korrigieren ist über eine zylinderindividuelle Bestromungsdauer ΔBDzylinderindividuell. Dazu wird weiter ein für den Einzelspeicherdruck relevantes Kennfeld ESD-KF-ΔBD vorgegeben, das bei Eingang einer SOLL-Einspritzmenge QSOLL und eines Einzelspeicherdrucks pES bei Spritzbeginn, also pSB, eine korrigierte Bestromungsdaher ΔBD ausgibt, individuell für jeden der eingesetzten Injektoren. Dies gilt insbesondere für den Spritzbeginn SB einer nachgehenden Einspritzung, also einer Nebeneinspritzung, hier der Nacheinspritzung unter Angabe des zugehörigen Einszelspeicherdrucks pSBNE. Für einen bestimmten Immuninjektor lässt sich somit der globale Wert einer Bestromungsdauer BDglobal (bestimmt mittels des allgemeinen Systemdrucks eines Common-Rails pRAIL) zylinderindividuell korrigieren aufgrund der Maßgabe des für die Einspritzung tatsächlich relevanten Drucks im Einzelspeicher (bestimmt mittels wahlweise des allgemeinen Systemdrucks eines Common-Rails pRAIL und/oder des Einszelspeicherdrucks pES). Im Schritt D1 der Regelstruktur Teil I der 8 lässt sich somit ein zunächst allgemeiner Bestromungsdauerwert BDglobal festlegen unter Zugrundelegung eines Systemsdruck pRail, der korrigiert wird über einen in Schritt D2 bestimmten zylinderindividuellen Bestromungswert ΔBDzylinderindividuell. Im Schritt D3 der Reglerstruktur Teil I in 8 wird so ein korrigierter Bestromungsdauerwert BDESDkorrigiert festlegbar und kann als Steuerwert an den Injektor 8 im Schritt D4 gegeben werden.
  • Bezugnehmend zunächst auf 9 ist erläutert, wie sich das injektorindividuelle Lernkennfeld ESD-KF-ΔBD (LKF) zur Darstellung des Schritts D2 in Teil I der 8. erstellen lässt. Dazu wird in einem Sensorik- und Auswertemodul – hier ESD-Box in etwa analog des Moduls 20.1 in 5 – zuächst über eine Einzelspeicherdruckmessung eine Einspritzdauer SDgemessen bestimmt; dies beispielsweise unter Messung eines Spritzendes und einer mathematischen Bestimmung eines virtuellen Spritzbeginns im Schritt D21. Die weiteren Schritte D22 bis D25 können in einem in 5 gezeigtzen Auswertemodul 20.2 implementiert werden. Im Schritt D22 kann dann unter Zugrundelegung eines Einzelspeicherdrucks pES zu Spritzbeginn, also pSB, und der gemessenen Einspritzdauer SDgemessen unter Zugrundelegung eines Kennfeldes Vol-KF für die Einspritzmenge im Schritt D22 jedenfalls eine virtuelle IST-Einspritzmenge QIST,virtuell bestimmt werden. Im Schritt D23 wird wird dann mit Hilfe eines Injektorkennfelds Inj-KF, wiederum unter Nutzung des Einzelspeicherdrucks pSB bei Spritzbeginn, eine virtuelle Bestromungsdauer BDSOLL,virtuell als SOLL-Wert ermittelt. Der virtuelle SOLL-Wert einer Bestromungsdauer BDSOLL,virtuell ergibt sich somit insgesamt aus der gemessenen Einspritzdauer SDgemessen und dem tatsächlich anliegenden Druck eines Einzelspeichers zu Spritzbeginn pSB.
  • Dieser virtuelle SOLL-Wert einer Bestromungsdauer BDSOLL,virtuell kann abgeglichen werden mit der tatsächlichen Bestromungsdauer BDBestromung,Injektor im Schritt D24 und ergibt zunächst einen Roh-Differenz-Wert einer Fehlerabweichung ΔBD. Daraus kann nach einer Gewichtung im Schritt D25 eine Fehlerabweichung ΔBDgewichtet für die Bestromungsdauer gewonnen werden. Die Abweichung für die Bestromungsdauer ergibt sich im Ergebnis, aus einem Abgleich zwischen tatsächlich gemessener Bestromung BDBestromung,Injektor und tatsächlicher Einspritzdauer SDgemessen.
  • Die Fehlerprüfung und Gewichtung im Schritt D25 erfolgt mit vergleichsweise hoher Dämpfung bzw. geringem Gewichtsmaß, da eine Motordrift als grundsätzlich langsam angenommen wird gegenüber etwaigen Schwankungen in den Fehlerwerten ΔBD, nach dem Schritt D24. Die im Schritt D25 vorgenommene Gewichtung kann als Teil eines Auswertealgorithmus dienen, der außerdem einen Bewertungsprozess implementieren kann, um ein vergleichsweise verlässliches Lernkennfeld ESD-KF-ΔBD zu erstellen und gleichzeitig dieses mit entsprechend hoher Dämpfung zu entwickeln. Das Lernkennfeld im Schritt D2 muss nicht zwangsläufig in Echtzeit umgesetzt werden, sondern kann beisspielsweise verzögert in einem folgenden Arbeitsspiel ganz oder teilweise zur Korrektur eines Standardkennfeldes Inj-KF des Schrittes D1 in 8 herangezogen werden.
  • Im Ergebnis liegt dann eine Beziehung zwischen den Bestromungsdauerabweichungen ΔBD für eine ideale Einspritzmenge QSOLL bei bestimmtem Einzelspeicherdruck pSB für Spritzbeginn, – insbesondere der Nebeneinspritzung NE, also bei bestimmtem Einzelspeicherdruck pSBNE – vor. Diese kann zur Bestimmung der oben erläuterten Zylinder-individuellen oder Injektor-individuellen Bestromungsdauer-Abweichung ΔBDzylinderindividuell genutzt werden im Schritt D2. Relevant dabei ist, dass in der Tat der Einzelspeicherdruck pSB zu Beginn einer Nacheinspritzung genutzt wird. Beispielsweise kann eine Bestromungsdauerabweichung von etwa einem ½° KW-Winkel bei einem aktuellen Einzelspeicherdruck pES von etwa 1900 bar im Lernkennfeld ESD-KF-ΔBD einzutragen sein. Eine Annahme einer solchen Abweichung bei Rail-Druck pRAIL würde zu einem falschen Korrekturverhalten für den Injektor führen. Da der Injektor bei einem anderen Einzelspeicherdruck womöglich mit einem anderen Kurbelwellengrad zu korrigieren ist. Die hier in Bezug auf 9 und 8 gemachten Erläuterungen betreffend eine Nacheinspritzung NE in Bezug auf eine Haupteinspritzung HE sind nicht beschränkt auf eine solche Abfolge von Nebeneinspritzung und Haupteinspritzung HE, und gelten insbesondere in analoger Weise betreffend eine Haupteinspritzung HE in Bezug auf eine Voreinspritzung VE.
  • 8 zeigt im Teil II der Reglerstruktur auf wie ein Spritzbeginn BDglobal in einem Schritt B1 aus einem Standardkennfeld BOI-KF unter Vorgabe einer Motordrehzahl nMOT und eines Motormoments MMot bestimmt wird; wiederum letztlich unter Definition eines Standar-Injektors, der hier auch als SOLL-Injektor bezeichnet ist. In einem zweiten Schritt B2 kann eine zylinderindividuelle Abweichung dazu als ΔBDzylinderindividuell angegeben werden aus einem Lernkennfeld ESD-KF-ΔBD (LKF) unter Vorgabe einer SOLL-Einspritzmenge QSOLL und eines tatsächlichen anliegenden Einzelspeicherdrucks pSB. Während das Lernkennfeld LKF zunächst eine Zeit t für die Spritzbeginn-Abweichung liefert, so kann diese in einem Schritt k zu einem Kurbelwellenwinkel °KW umgewandelt werden.
  • In einem Schritt D3 kann der Spritzbeginn BBglobal (BOI – ”Begin of Injection”) zu einem Wert BDESD,korrigiert werden, der entweder einen früheren Zeitpunkt oder einen späteren Zeitpunkt als Bestromungsbeginn als BBglobal bestimmt. Liegt der Bestromungsbeginn BBESDkorrigiert vor dem Standard-Bestromungsbeginn BBglobal, so kann dies im Ergebnis zu einer längeren Einspritzdauer SD führen. Liegt der Bestromungsbeginn BDESDkorrigiert hinter dem Standard-Bestromungsbeginn BDglobal so kann dies mit Einschränkung zu einer geringen Einspritzdauer SD (ihren. Der korrigierte Bestromungsbeginn BBESDkorrigiert wird im Schritt D4 an den Injektor 8 gegeben.
  • Weiter zeigt 10 dazu das Regelschema zur Erstellung eines Kennfeldes ESD-KF-ΔBD für den Schritt D2 der 8. Zunächst wird ein Standardkennfeld SV-KF zur Ermitllung eines Spritzverzugs SVSOLL vorgegeben, d. h. eine bestimmte Spritzverzögerung wird im Schritt B22 bestimmt unter Eingabe eines ermittelten Einzelspeicherdrucks zu Spritzbeginn pSB und eines SOLL-Werts einer Einspritzmenge; z. B. einer Gesamteinspritzmenge Q oder einer Einspritzmenge Q2 für die Nacheinspritzung NE. Im Schritt B21 wird von einem Standardeinspritzbeginn BBglobal ausgegangen, der abgeglichen wird im Schritt B23 mit einem in der ESD-Box im Schritt B21 bestimmten Spritzbeginn SBgemessen unter Zugrundelegung einer Messung. Die Abweichung wird mit einem Konversionsmodul k' zu einem tatsächlichen Spritzverzug SVIST umgesetzt und im Schritt B24 abgeglichen mit dem oben erläuterten Standard eines Spritzverzugs SVSOLL. Ein daraus sich ergebender Differenzwert ΔBD wird einem Gewichtungsmodul B25 zugeführt und es wird ein gewichteter Wert für einen Spritzbeginn ΔBDgewichtet ermittelt. Das Gewichtungsmodul B25 hat außerdem eine Funktionalität zur Überprüfung und Dämpfung der Differenzwerte ΔBD für den Spritzverzug, um Schwankungen, Fluktuationen und Ausreisser an eine langsame Motordrift anzupassen. Im Ergebnis füllt sich das Lernkennfeld ESD-KF-ΔBD bei laufender Bedatung entsprechend einer langsamen Veränderung des Motors 1 und/oder des Injektors 8 und kann, wenn nicht instantan, so doch im nächsten Arbeitsspiel oder einem der nächsten Arbeitsspiele oder erst nach auf einer sehr viel längeren Zeitskala dem Steuerkennfeld SKF, wie in 8 erläutert im Schritt B3, zur Korrektur zugeführt werden oder von diesem ganz übernommen werden. Die hier in Bezug auf 10 und 8 gemachten Erläuterungen betreffend eine Nacheinspritzung NE in Bezug auf eine Haupteinspritzung HE sind nicht beschränkt auf eine solche Abfolge von Nebeneinspritzung und Haupteinspritzung HE, und gelten insbesondere in analoger Weise betreffend eine Haupteinspritzung HE in Bezug auf eine Voreinspritzung VE.
  • Ein Lernbetrieb und ein Steuerbetrieb, d. h. eine Nutzung eines Lernkennfeldes LKF im Speicher 21 zu einem Steuerkennfeld SKF im Speicher 11 kann optional sein, d. h. die Schritte D3 und B3 können optional mit oder ohne Berücksichtigung der in Schritten D2 und B2 gewonnenen Werte ausgeführt werden, ggf. können die Abweichungswerte ΔBDzylinderindividuell oder ΔBBzylinderindwiduell auf Null gesetzt werden. Auch kann die Zuschaltung dieser Werte beispielsweise verzögert für einen oder mehrere Zyklen des Motors 1 erfolgen, so dass eine Korrektur zwar weitgehend aktualisiert, jedoch nicht mit sofortiger Wirkung erfolgt.
  • Das Modul 20.1 der 5 wird in Bezug auf 9 und 10 auch als ESD-Box der Schritte D21 und B21 bezeichnet und ist insofern für die vorläufige Speicherung eines Druckverlaufs pES am Einzelspeicher 7 und einer daraus mit Logikbausteil LOG ermittelten Zeitabfolge von Spritzbeginn und Spritzende und Einspritzdauer zuständig. Die weitere Reglerstruktur kann im Auswertemodul 20.2 der 5 untergebracht sein, wobei auf Lernkennfelder LKF mit ungewichteten Werten nach Schritten D24 und B24 – hier den Abweichungswerten ΔBD und ΔBB – zurückgegriffen wird. Die Gewichtungsmodule D25 und B25 können in einer Abwandlung dem Gewichtungs- und/oder Bewertungsprozess 30 zugeordnet werden. Als Steuerkennfeld SKF geht dann eine Kombination aus Standardkennfeld (Gold-Kennfeld) und injektorindividuellen Kennfeld (ΔSKF) in die Motorsteuerung 10 ein.

Claims (17)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einem eine Anzahl von Zylindern aufweisenden Motor und einem ein Common-Rail aufweisendes Einspritzsystem mit einer Anzahl von den Zylindern zugeordneten Injektoren, wobei einem Injektor ein Einzelspeicher zugeordnet ist, der zum Vorhalten von Kraftstoff aus dem Common-Rail für den Injektor ausgebildet ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: – Einspritzen von Kraftstoff mittels einem Injektor in einen Zylinder, wobei pro Arbeitsspiel eines Zylinders eine Mehrfacheinspritzung erfolgt, mit den Schritten: – Einspritzen einer ersten Einspritzmenge an Kraftstoff in einer ersten vorgehenden Einspritzung und Einspritzen einer zweiten Einspritzmenge an Kraftstoff in einer zweiten nachgehenden Einspritzung, und – Bestimmen eines Kraftstoff-Drucks für den Common-Rail und/oder den Einzelspeicher, dadurch gekennzeichnet, dass – ein Einspritzmengen-Parameter für die erste vorgehende Einspritzung bestimmt wird; – ein Einzelspeicher-Druck und/oder ein Common-Rail-Druck für die zweite nachgehende Einspritzung bestimmt wird und – ein Einspritzmengen-Parameter für die zweite nachgehende Einspritzung bestimmt wird, mittels – Auswählen und Berücksichtigen des Einzelspeicher-Drucks und/oder des Common-Rail-Drucks zur Bestimmung des Einspritzmengen-Parameters für die zweite nachgehende Einspritzung.
  2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass ein Einspritzmengen-Parameter für die erste vorgehende Einspritzung und/oder die zweite nachgehende Einspritzung bestimmt wird unter Anpassung einer Bestromungsdauer und/oder eines Bestromungsbeginns.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung unter Bildung von wenigstens einem Kennfeldwert jeweils der Bestromungsdauer und/oder eines Bestromungsbeginns und/oder unter Angabe eines Korrekturwertes eines vorgegebenen Standardwertes jeweils der Bestromungsdauer und/oder eines Bestromungsbeginns des Injektors erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass ein Einspritzmengen-Parameter für die zweite nachgehende Einspritzung bestimmt wird in Abhängigkeit eines Schwellwertes, der ausgebildet ist, eine anpassungsrelevante Abweichung des Einzelspeicher-Drucks vom Common-Rail-Druck anzuzeigen.
  5. Verfahren nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichung eine Differenz zwischen einem Einzelspeicher-Druck und einem Common-Rail-Druck für die zweite Einspritzung ist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet durch die weiteren Schritte: – Bestimmen einer Spritzpausendauer zwischen der ersten Einspritzung und der zweiten Einspritzung, – Bestimmen eines Einzelspeicher-Drucks zum Bestimmen des Einspritzmengen-Parameters für die zweite nachgehende Einspritzung.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung wenigstens in Abhängigkeit von dem Einspritzmengen-Parameter für die erste vorgehende Einspritzung und der Spritzpausendauer erfolgt.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Einspritzmengen-Parameter eine Einspritzmenge selbst ist, vorzugsweise eine SOLL- und/oder IST-Grösse der Einspritzmenge, im Fall der ersten Einspritzung, und/oder der Einspritzmengen-Parameter eine Einspritzdauer und/oder ein Einspritzbeginn, vorzugsweise eine SOLL- und/oder IST-Grösse der Einspritzdauer, im Fall der zweiten Einspritzung, umfasst.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzpausendauer aus einem Spritzende (SE) der ersten vorgehenden Einspritzung und einem Spritzbeginn (SB) der zweiten nachgehenden Einspritzung bestimmt wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Einzelspeicher-Druck für die zweite nachgehende Einspritzung analytisch und/oder durch Interpolation eines Druckverlaufs des Einzelspeicher-Drucks aus einem Kennfeld ermittelt wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass – die Einspritzmenge der ersten vorgehenden Einspritzung oberhalb eines Einspritzmengen-Schwellwerts und/oder die Spritzpausendauer unterhalb eines Spritzpausen-Schwellwertes liegt, der Einzelspeicher-Druck statt des Common-Rail-Drucks zum Bestimmen der Einspritzmenge des Kraftstoffs für die zweite nachgehende Einspritzung vorgegeben wird, und/oder für den Fall, dass – die Einspritzmenge der ersten vorgehenden Einspritzung unterhalb eines Einspritzmengen-Schwellwerts und/oder die Spritzpausendauer oberhalb eines Spritzpausen-Schwellwertes liegt, der Common-Rail-Druck statt des Einzelspeicher-Drucks zum Bestimmen der Einspritzmenge des Kraftstoffs für die zweite nachgehende Einspritzung vorgegeben wird.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein Lernkennfeld als ein Injektor-individuelles Lernkennfeld ausgebildet ist und/oder ein Steuerkennfeld für einen SOLL-Injektor ausgelegt ist, wobei die Einspritzmenge (Q), diejenige eines SOLL-Injektors ist, welche korrigiert wird um einen Wert (dQ), der sich durch Auswählen und unter Berücksichtigung des Einzelspeicher-Drucks und/oder des Common-Rail-Drucks für die zweite nachgehende Einspritzung ergibt.
  13. Verfahren nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass der Einzelspeicher-Druck in einem Lernkennfeld erfasst wird, das mit einem Auswertealgorithmus erzeugt wird, wobei der Auswertealgorithmus einen Ausgabewert erzeugt, der in das Lernkennfeld über einen Gewichtungs- und/oder Bewertungsprozeß eingeht.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13 dadurch gekennzeichnet, dass der Einzelspeicher-Druck in einem Lernkennfeld erfasst wird, das einem Steueralgorithmus zugrunde gelegt wird, wobei der Steueralgorithmus einen Ausgabewert erzeugt, der in ein Steuerkennfeld eingeht.
  15. Einrichtung zum Steuern und/oder Regeln einer Brennkraftmaschine, mit einem Motorregler und einem Einspritz-Rechenmodul, die ausgebildet sind zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei dem Motorregler ein Steuerkennfeld und dem Einspritz-Rechenmodul ein Lernkennfeld zugeordnet ist.
  16. Einspritzsystem mit einem ein Common-Rail für eine Brennkraftmaschine mit einem eine Anzahl von Zylindern aufweisenden Motor und mit einer Anzahl von den Zylindern zugeordneten Injektoren, wobei einem Injektor ein Einzelspeicher zugeordnet ist, der zum Vorhalten von Kraftstoff aus dem Common-Rail zur Injektion in den Zylinder ausgebildet ist und mit einer Einrichtung zum Steuern und/oder Regeln einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 15.
  17. Brennkraftmaschine mit einem eine Anzahl von Zylindern aufweisenden Motor und einem Einspritzsystem nach Anspruch 16, mit einem Common-Rail und einer Anzahl von Injektoren.
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