DE102015207274A1 - Verfahren zur geräuschmindernden Ansteuerung von schaltbaren Ventilen, insbesondere von Einspritzventilen einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Verfahren zur geräuschmindernden Ansteuerung von schaltbaren Ventilen, insbesondere von Einspritzventilen einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung von schaltbaren Ventilen, insbesondere von Einspritzventilen einer Brennkraftmaschine, wobei bei der Ansteuerung wenigstens eines Ventils zusätzlich wenigstens ein die Ventilbewegung verlangsamender Bremsimpuls angesteuert wird, und wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Lage und/oder die Länge der Ansteuerung des wenigstens einen Bremsimpulses verändert wird (415), dass eine aufgrund der durch die Veränderung der Ansteuerung des wenigstens einen Bremsimpulses hervorgerufene Momentenänderung der Brennkraftmaschine ausgewertet wird (440), und dass die Ansteuerung des wenigstens einen Bremsimpulses in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Auswertung der Momentenänderung angepasst wird (445).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung von schaltbaren Ventilen, insbesondere von Einspritzventilen einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Computerprogramm, ein maschinenlesbarer Datenträger zur Speicherung des Computerprogramms und ein elektronisches Steuergerät, mittels derer das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist.
  • Stand der Technik
  • In zwei- oder mehrrädrigen Kraftfahrzeugen zur gesteuerten Saugrohreinspritzung von Kraftstoff in Saugkanäle oder Brennkammern einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine (Ottomotor) eingesetzte Einspritzventile, meist einfache und kostengünstige Magnetventile, werden bekanntermaßen mittels einer Bordnetz- bzw. Batteriespannung oder einer gegenüber der Batteriespannung erhöhten Boosterspannung betrieben. Der Einspritzdruck beträgt wenige bar und die Ansteuerung erfolgt durch Anlegen der konstanten Batteriespannung an eine elektrische Treiberspule eines solchen Einspritzventils während der Ansteuerdauer. Am Ende der Ansteuerung wird die Spule von der Batteriespannung getrennt.
  • Beim Öffnen eines solchen Einspritzventils schlägt ein Magnetanker hörbar an einen oberen Hubanschlag an. Dieses Verhalten führt insbesondere bei Zweirädern aufgrund der relativ geringen Geräuschdämpfung durch das Fahrzeugchassis zur Beeinträchtigung des Komforts. Daher wird bei Zweirädern in an sich bekannter Weise der Stromkreis eines jeweiligen Einspritzventils kurz vor dem genannten Anschlagen des Magnetankers am oberen Hubanschlag für eine bestimmte, bevorzugt empirisch ermittelte Zeitdauer abgeschaltet bzw. unterbrochen, wodurch sich ein die Ventilbewegung verlangsamender Bremsimpuls ergibt. Mögliche Schwankungen der genannten Batteriespannung haben dabei einen starken Einfluss auf den Zeitpunkt und die Zeitdauer dieser Abschaltung, wodurch sich die Wirksamkeit des Bremsimpulses zur Geräuschminderung erheblich verschlechtert.
  • Es ist ferner bekannt, beim Abschalten bzw. Schließen eines hier betroffenen Einspritzventils entsprechend zu verfahren, d.h. das Ventil kurz vor dem Anschlagen des Magnetankers an einem unteren Hubanschlag für eine bestimmte, ebenfalls bevorzugt empirisch ermittelte Zeitdauer kurzzeitig wieder einzuschalten bzw. einen kurzen zusätzlichen Ansteuerimpuls anzusteuern, wodurch sich ein auch die Schließbewegung des Ventils entsprechend verlangsamender Bremsimpuls ergibt.
  • Aus DE XX XXXX XXX XXX A1 (Anmelder-Az: R 352476) geht zudem hervor, einen genannten Bremsimpuls adaptiv anzusteuern, wobei abhängig von einer aktuell vorliegenden Batteriespannung ein genannter Bremsimpuls angesteuert wird und die Wirkung des Bremsimpulses auf den genannten Anschlagzeitpunkt erfasst wird. Hat der Bremsimpuls keine geräuschmindernde Wirkung, wird der Zeitpunkt und/oder die Zeitdauer des Bremsimpulses verändert und ein so veränderter Bremsimpuls angesteuert. Entsprechend wird so weiterverfahren, bis ein geeigneter Bremsimpuls gefunden ist.
  • Aus DE 10 2009 047 453 A1 geht ein Verfahren zum Betrieb eines Einspritzventils hervor, bei dem am Ende einer Öffnungsbewegung des Ventils durch Auswertung von an einer Ankerwicklung eines Magnetankers auftretenden elektrischen Strömen oder Spannungen eine Aufprallinformation gewonnen wird. Durch Ansteuerung des Ventils auf der Grundlage der gewonnenen Aufprallinformation kann die Anschlaggeschwindigkeit des Magnetankers und damit die Geräuschemission verringert werden.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass insbesondere bei einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs die Wirksamkeit eines genannten Bremsimpulses stark von internen Parametern wie der genauen Ansteuerlage in Bezug auf die Bewegung eines genannten Magnetankers bzw. einer genannten Ventilnadel sowie der Länge der Ansteuerung des Bremsimpulses abhängt. Auch weist die Bewegung des Magnetankers bzw. der Ventilnadel in Folge von Streuungen von internen Ventilparametern, z.B. der Schließfederkraft oder des Ventilhubs, exemplarabhängige Streuungen auf. Zudem wird die Bewegung durch externe Parameter bzw. Bedingungen, z.B. die Batterie- bzw. Bordnetzspannung, die Kraftstoffeigenschaften, die Kraftstofftemperatur oder die Spulentemperatur, beeinflusst. Die Ansteuerung der Bremsimpulse muss daher auch an genannte externe Bedingungen sehr genau angepasst werden.
  • Werden zudem die Ansteuerlage und/oder die Ansteuerdauer eines Bremsimpulses fehlerhaft oder ungenau vorgegeben, so bleibt die geräuschmindernde Wirkung aus und es kann im schlechtesten Fall sogar zu ungewollt ausbleibenden oder zusätzlichen Einspritzungen kommen, was erhebliche negative Auswirkungen auf das Fahrverhalten bzw. den Komfort des Kraftfahrzeugs und/oder auf die Schadstoffemissionen der Brennkraftmaschine hat.
  • Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Berechnung hier betroffener Bremsimpulse anhand eines im Wesentlichen echtzeitfähigen, bevorzugt iterativen Adaptionsprozesses durchzuführen, bei dem als Eingangsinformation bevorzugt ein drehzahlbasiertes bzw. -bezogenes Merkmal, z.B. eine von einem Drehzahlgeber gelieferte Drehzahl, genutzt wird. Durch die mögliche Echtzeitfähigkeit kann der iterative Adaptionsprozess im laufenden Betrieb der Brennkraftmaschine bzw. des Kraftfahrzeugs ausgeführt werden.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist insbesondere vorgesehen, dass die Ansteuerung genannter Bremsimpulse, d.h. die Ansteuerlage bzw. Positionierung und/oder die Ansteuerlänge der Impulse, systematisch verändert bzw. variiert wird und die aufgrund der durch die Veränderung hervorgerufenen Einspritzmengenänderung jeweils resultierende Momentenänderung auf der Grundlage eines genannten drehzahlbezogenen Merkmals bewertet wird. Die genannte Variation der Bremsimpulse kann entweder durch nacheinander durchgeführtes Öffnen und Schließen bzw. Ein- und Ausschalten wenigstens eines Bremsimpulses oder durch Variation der Bremsimpulse von Einspritzzyklus zu Einspritzzyklus, und damit von Verbrennung zu Verbrennung, periodisch erfolgen.
  • Bei der genannten Bewertung der Momentenänderung auf der Grundlage eines genannten drehzahlbezogenen Merkmals kann vorgesehen sein, dass das drehzahlbezogene Merkmal zu Beginn oder vor einer Kompressionsphase eines Verbrennungszyklus’ der Brennkraftmaschine und am Ende oder nach Beendigung einer Verbrennungsphase der Brennkraftmaschine ermittelt wird.
  • Das Verfahren beruht auf dem technischen Effekt, dass durch gezielte Veränderung der Ansteuerlage und/oder der Ansteuerdauer eines Bremsimpulses eine messbare Mengenänderung der Einspritzmenge bewirkt wird. Diese Mengenänderung hat wiederum Einfluss auf das resultierende Moment, welches anhand der Drehzahl abgeschätzt werden kann. Daher können umgekehrt über die Drehzahl Rückschlüsse auf die aktuelle Lage und/oder die aktuelle Dauer der Bremsimpulse gezogen werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine gegenüber dem Stand der Technik robustere Berechnung bzw. Bedatung von Bremsimpulsen und eine dadurch erheblich verbesserte geräuschreduzierende Ansteuerung insbesondere von Saugrohr-Einspritzventilen von fremdgezündeten Brennkraftmaschinen (Ottomotoren). Das Verfahren ermöglicht durch genaue Lage bzw. Positionierung und Ansteuerdauer der Bremsimpulse eine erhebliche Reduzierung insbesondere beschriebener Schaltgeräusche solcher Einspritzventile, ist jedoch vorteilhaft ohne eine zusätzliche Messtechnik zur eingangs genannten Erfassung von elektrischem Strom und Spannung an einem Einspritzventil bzw. mit demgegenüber zumindest erheblich verringertem messtechnischem Aufwand realisierbar. Darüber hinaus bewirkt das erfindungsgemäße Verfahren einen geringeren mechanischen Verschleiß der Bauelemente eines hier betroffenen Ventils.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass zur Verbesserung des Komforts bzw. der Laufruhe während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Ausgleich der genannten Momentenänderung erfolgt. Während der erfindungsgemäßen kurzen Adaptionszeiten ergibt sich zwar eine nur geringfügige Verschlechterung der Laufruhe der Brennkraftmaschine. Jedoch kann zum Ausgleich der Momentenänderung eine Haupteinspritzung und/oder eine Nebeneinspritzung eines Einspritzzyklus’ entsprechend angepasst werden, und zwar bevorzugt mittels eines entsprechenden Reglers.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann das erfindungsgemäße Verfahren auch als Ergänzung zu einer im Stand der Technik bekannten Vorgehensweise mit einer Messung von Strom und Spannung an einem Einspritzventil erfolgen. Auch bei einem solchen kombinierten Ansatz kann die genannte Drehzahlinformation zur Bewertung und Adaption einer Mengenänderung durch entsprechend applizierte Bremsimpulse genutzt werden.
  • Das erfindungsgemäße Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere wenn es auf einem Rechengerät oder einem Steuergerät abläuft. Es ermöglicht die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einem elektronischen Steuergerät, ohne an diesem bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist der maschinenlesbare Datenträger vorgesehen, auf welchem das erfindungsgemäße Computerprogramm gespeichert ist. Durch Aufspielen des erfindungsgemäßen Computerprogramms auf ein elektronisches Steuergerät wird das erfindungsgemäße elektronische Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist, um ein schaltbares Ventil, insbesondere ein Einspritzventil einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs bzw. ein entsprechendes Einspritzsystem, mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zu steuern.
  • Die Erfindung ist grundsätzlich bei allen schaltbaren Ventilen, bei denen hier betroffene Bremsimpulse zur Geräuschreduzierung angesteuert werden können, mit den hierin beschriebenen Vorteilen einsetzbar. Besondere Vorteile in Bezug auf den Komfort bzw. die Geräuschbildung sowie den mechanischen Verschleiß ergeben sich bei Einspritzventilen von Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweiligen angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt schematisch ein im Stand der Technik bekanntes Magnetventil der hier betroffenen Art in einer Schnittansicht.
  • 2 zeigt typische Ansteuer- und Bremsimpulse gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren bei einem Einspritzventil einer Brennkraftmaschine.
  • 3a–3d zeigen qualitative Impulsverläufe gemäß zweier Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Ansteuerung zur Adaption von hier betroffenen Bremsimpulsen.
  • 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand eines Flussdiagramms.
  • Beschreibung von Ausführungsbeispielen
  • Wie bereits in DE 10 2009 047 453 A1 beschrieben, zeigt 1 schematisch Elemente eines Magnetventils 10, welches als Einspritzventil in einem Injektor 11 zur Kraftstoff-Direkteinspritzung oder Saugrohreinspritzung einer Brennkraftmaschine verwendet werden kann. Vorliegend ist das Magnetventil 10 geschlossen. Dargestellt ist eine Ankerwicklung 12 mit einem Anker 14, der bei einer Bestromung in die Ankerwicklung 12 gezogen wird. Der Anker 14 ist in seiner Bewegung durch einen unteren Hubanschlag 16 sowie einen oberen Hubanschlag 18 begrenzt.
  • Bei geschlossenem Magnetventil 10 liegt der Anker 14 auf dem unteren Hubanschlag 16 auf. Durch eine axiale Bohrung im Anker 14 ist eine Ventilnadel 20 geführt, welche an ihrem in der Zeichnung oberen Ende fest mit einem scheibenförmigen Teller 22 verbunden ist. Auf diesen wirkt eine Schraubenfeder 24 ein und beaufschlägt die Ventilnadel 20 somit in Schließrichtung.
  • Am in der Zeichnung unteren Ende des Injektors 11 ist ein Ventilsitz bzw. Dichtsitz 26 angeordnet. Eine Auslassöffnung 28 ist bei am Dichtsitz 26 aufliegender Ventilnadel 20 geschlossen. Sonstige Elemente des Magnetventils 10, wie zum Beispiel Kraftstoffkanäle, sind nicht dargestellt. Alle Bewegungen geschehen in einer auf die 1 bezogenen vertikalen Richtung.
  • Symbolisch dargestellt ist weiterhin eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung 27 mit einem Computerprogramm 29 und einem maschinenlesbaren Speichermedium 31, welche zur Steuerung des Magnetventils 10 gemäß dem nachfolgend beschriebenen Verfahren dient.
  • Bei Bestromung der Ankerwicklung bzw. -spule 12 durch Anlegen einer Bordnetzspannung Ubat ergibt sich eine magnetische Kraftwirkung auf den Anker 14, wodurch der Anker 14 in Richtung der bestromten Ankerwicklung 12, d.h. in Bezug auf die Zeichnung nach oben, bewegt wird. Dadurch wird die Ventilnadel 20 aus ihrem Dichtsitz 26 herausbewegt und die Einspritzung freigegeben. Bei dieser Bewegung trifft er zuerst auf den scheibenförmigen Teller 22 auf und nimmt diesen zusammen mit der Ventilnadel 20 gegen die Kraft der Schraubenfeder 24 mit. Die Bewegung des Ankers 14 endet am oberen Hubanschlag 18.
  • Am Ende der Ansteuerung wird die Ankerspule 12 von der Bordnetzspannung getrennt, wodurch der Spulenstrom z.B. über eine (nicht gezeigte) Zenerdiode abfließt. Dadurch verschwindet die genannte Magnetkraft und der Anker sowie die Ventilnadel werden durch die vorgespannte Schraubenfeder 24 wieder in ihre Ausgangslage, d.h. an den unteren Hubanschlag 16, gebracht, der Dichtsitz 26 wieder abgedichtet und die Einspritzung so beendet.
  • Zur Erklärung der nachfolgend verwendeten Nomenklatur bei der erfindungsgemäßen Ansteuerung von Bremsimpulsen eines Einspritzventils einer Brennkraftmaschine zeigt die 2 entsprechende elektrische Ansteuerspannungsverläufe und sich daraus an einer genannten Treiberspule des Einspritzventils ergebende Stromverläufe sowie sich aus den Spannungs- bzw. Stromverläufen ergebende Hubverläufe eines Ankers bzw. einer Ventilnadel eines in 1 gezeigten Magnetventils. Die Spannungswerte 200, 205 der jeweiligen Ansteuerung eines Bremsimpulses verlaufen im Wesentlichen rechteckförmig und die dazugehörigen Stromverläufe folgen diesen zeitlich verzögert nach, so dass sich die gezeigten rampenförmigen Stromstärkewerte 210, 215 ergeben.
  • Die in 2 gezeigten Impulsdauern 220, 225, 230 (IT0, IT1, IT2) der gezeigten Bremsimpulse entsprechen einem bestromten Einspritzventil, wohingegen die Impulsdauern 235, 240 (P0, P1) erfindungsgemäßen kurzzeitigen Abschaltungen bzw. Unterbrechungen dieser Bremsimpulse entsprechen. Der in 2 ebenfalls gezeigte abbremsende Hubverlauf 245 des Ankers bzw. der Ventilnadel wird im Bereich der dort gezeigten Hubanstiegsflanke 250 durch die kurzzeitige Unterbrechung des Bremsimpulses 235 (P0) entsprechend modifiziert.
  • Anhand der 3a–3d werden zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben, und zwar in den 3a und 3c ein erstes Ausführungsbeispiel, bei dem Bremsimpulse zeitlich hintereinander kurzzeitig ein- und ausgeschaltet werden, und in den 3b und 3d ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem Bremsimpulse zyklisch variiert werden, wobei eine iterative Adaption bzw. Anpassung erfolgt.
  • 3a zeigt schematisch oben einen Ansteuerverlauf für einen an einem Einspritzventil durchgeführten ungeraden Einspritzzyklus und unten einen entsprechenden Ansteuerverlauf für einen geraden Einspritzzyklus. Durch den Vergleich der resultierenden Motormomente zwischen geraden und ungeraden Einspritzzyklen erfolgt eine beispielhafte erfindungsgemäße Adaption des Bremsimpulses. Der Bremsimpuls wird durch kurzzeitiges Abschalten der Ansteuerung mit einer Abschaltlänge P0 realisiert und durch die Wahl des vorderen Ansteuerimpulses IT0 in seiner Lage variiert. Erfindungsgemäß wird der vordere Ansteuerimpuls IT0 iterativ verändert 300, um die Wirksamkeit des Bremsimpulses zu adaptieren. Es ist anzumerken, dass in diesem Ausführungsbeispiel nur die Lage der Abschaltung bei im Wesentlichen fester Länge der Impulslänge P0 verändert wird.
  • 3c zeigt, wie in 3a, schematisch oben einen Ansteuerverlauf für einen ungeraden Einspritzzyklus sowie unten einen Ansteuerverlauf für einen geraden Einspritzzyklus. Wiederum erfolgt erfindungsgemäß durch den Vergleich der resultierenden Motormomente zwischen geraden und ungeraden Zyklen eine Adaption der Impulsparametrierung. Im Gegensatz zu 3a erfolgt eine iterative Anpassung eines hinteren Bremsimpulses IT2, der durch kurzzeitige Unterbrechung der Ansteuerung mit einer Impulsdauer P1 und anschließendes Wiedereinschalten gebildet wird. Der hintere Bremsimpuls IT2 wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, ähnlich wie in dem in 3a gezeigten Ausführungsbeispiel, durch iterative Veränderung der Länge der Ansteuerunterbrechung P1 in seiner Lage verändert 310.
  • 3b zeigt schematisch eine weitere mögliche Ansteuerung eines Einspritzventils zur Adaption des Bremsimpulses P0, der durch kurzzeitige Abschaltung der Ansteuerung erzeugt wird. Durch zyklische Veränderung und iterative Anpassung bzw. Verschiebung 320 der Lage der temporären Abschaltung P0 kann wiederum durch eine Auswertung der sich ergebenden zyklischen Momentänderung eine Adaption realisiert werden. Im Vergleich zu den Ausführungsbeispielen in 3a und 3c wird der Bremsimpuls nicht zyklisch an- und ausgeschaltet, sondern zyklisch um eine sich anpassende Lage IT0_ref variiert. Die kontinuierliche Anpassung der Bremsimpulslage IT0_ref stellt somit die Adaption dar, wobei die zyklische Variation um diese Lage dazu genutzt wird, das System gezielt anzuregen.
  • 3d zeigt schematisch eine mögliche Ansteuerung eines Einspritzventils zur Adaption eines hinteren Bremsimpulses IT2, wobei wiederum durch kurzzeitige Abschaltung P1 330 der Ansteuerung der hintere Bremsimpuls IT2 gebildet wird. Erfindungsgemäß wird eine zyklische Variation der Abschaltung bzw. Austastung P1 330 um eine Referenzlänge P1_ref genutzt, um das System anzuregen und über einen zyklischen Momentenvergleich eine Rückmeldung über die aktuelle Wirksamkeit des Bremsimpulses IT2 zu generieren. Basierend auf dieser Rückmeldung kann dann die Referenzlänge P1_ref adaptiert werden, um so die Wirksamkeit des Bremsimpulses zu optimieren.
  • Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der beiden anhand von 3 beschriebenen Ausführungsbeispiele erfolgt zur Verbesserung des Komforts und der Laufruhe der Brennkraftmaschine ein Ausgleich der beim Adaptionsprozess sich kurzzeitig ergebenden zyklischen Momentenänderung. Sobald eine solche Momentendifferenz erfasst wird, gleicht z.B. ein Regler diese Differenz aus, indem er die Länge der Gesamtansteuerung, wie nachfolgend beschrieben, ebenfalls zyklisch variiert. Als Regelgröße zur Parametrierung der Bremsimpulse dient dabei dann nicht mehr die zyklische Momentenänderung, sondern eine nachfolgend beschriebene zyklische Anpassung mit einer Ausgleichszeit ΔIT1 des Ansteuerimpulses IT1, welche erforderlich ist, trotz der zyklischen Parametervariation der Bremsimpulse eine möglichst hohe Laufruhe der Brennkraftmaschine zu gewährleisten.
  • So wird in dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 3a zum Ausgleich des vorübergehend abgeschalteten vorderen Bremsimpulses die zweite Bremsimpulsdauer IT1 um eine entsprechende Ausgleichzeit ΔIT1 verlängert 305. Gemäß 3c wird zum Ausgleich des vorübergehend abgeschalteten hinteren Bremsimpulses die erste Bremsimpulsdauer IT1 um eine entsprechende Ausgleichzeit ΔIT1 nach früh hin vergrößert bzw. verlängert 315.
  • Ebenso wird in dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 3b, ähnlich wie bei 3a, zum Ausgleich der zyklischen Variation der Bremsimpulse die zweite Ansteuerimpulsdauer IT1 um eine entsprechende Ausgleichzeit ΔIT1 verlängert 325. Gemäß 3d wird, ähnlich wie bei 3c, zum Ausgleich der zyklischen Variation des hinteren Bremsimpulses die erste Ansteuerimpulsdauer IT1 um eine entsprechende Ausgleichzeit ΔIT1 nach früh hin vergrößert bzw. verlängert 335.
  • In 4 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand eines Prozessablaufs dargestellt. Dem dort gezeigten Verfahren liegt der technische Effekt zugrunde, dass durch die beschriebene iterative Anpassung der Größen IT0 bzw. P1 sich der Einfluss der Bremsimpulse auf die eingespritzte Kraftstoffmenge ändert. Denn durch das beschriebene zyklische Ein- und Ausschalten von Bremsimpulsen und/oder das zyklische Verschieben der Bremsimpulslage verändert sich der Einfluss auf die eingespritzte Kraftstoffmenge von einem Einspritz- bzw. Verbrennungszyklus zu einem nachfolgenden Einspritzzyklus. Die in den aufeinanderfolgenden Einspritzzyklen resultierenden Drehmomente werden verglichen und in Bezug auf den Einfluss der unterschiedlichen Bremsimpulse bewertet.
  • Bei dieser Bewertung macht man sich ferner den folgenden Effekt zunutze, nämlich dass im Falle eines geöffneten Einspritzventils eine beim Ein- und Ausschalten von Bremsimpulsen zu kleine Parametrierung von IT0 eine charakteristische zyklische Momentenänderung ergibt, da das Einspritzventil bei der Ansteuerung von IT0 noch gar nicht begonnen hat, sich zu öffnen. Im Gegensatz dazu bewirkt ein zu langer Bremsimpuls IT0, dass zwischen ein- und ausgeschalteten Bremsimpulsen keine messbare Momentenänderung von Einspritzzyklus zu Einspritzzyklus auftritt, da der Bremsimpuls in dieser Ansteuersituation unwirksam ist.
  • Die genannte, sich aus der Einspritzmengenänderung ergebende resultierende (Dreh-)Momentenänderung wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel über ein in der DE XX XXXX XXX XXX A1 (Anmelder-Az: R 340722) an sich bereits beschriebenes, und wie in 4 zu ersehen, erfindungsgemäß modifiziertes Verfahren bewertet. Bei diesem Verfahren wird ein Wert des Drehmoments aus einem Merkmal hergeleitet, welches auf einer Auswertung einer Drehzahl einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine basiert. Das genannte Merkmal wird dabei aus Werten der Drehzahl, welche in mindestens einem Bereich vor der Verbrennung, insbesondere zu Beginn oder vor einer Kompressionsphase des Verbrennungszyklus, und in mindestens einem Bereich nach der Verbrennung, insbesondere am Ende oder nach einer Verbrennungsphase, ermittelt werden, berechnet. Insbesondere erfolgt dabei eine modellbasierte Auswertung des so ermittelten Drehzahlsignals.
  • Nach dem Start 400 der in 4 gezeigten Routine wird zunächst geprüft 405, ob der Beginn eines neuen Verbrennungszyklus‘ vorliegt und ob eine Adaption der Bremsimpulse aufgrund definierbarer Randbedingungen erforderlich ist, d.h. z.B. die letzte Adaption länger als eine definierbare Zeitschwelle in der Vergangenheit zurückliegt. Erst bei Erfülltsein dieser Bedingung 405 werden die nachfolgenden Schritte ausgeführt, wobei die durch die gestrichelte Linie 410 umrandeten Schritte wenigstens zweimal hintereinander ausgeführt werden.
  • In Schritt 415 werden entweder die Werte für IT0 oder die Werte für P1 zyklisch um einen definierten, bevorzugt zuvor eingestellten Referenzwert IT0_ref bzw. P1_ref variiert, wodurch eine Anregung des Systems entsteht. In Schritt 420 wird die aktuelle Drehzahl der Brennkraftmaschine erfasst bzw. aus einem Steuergerät der Brennkraftmaschine ausgelesen. Basierend auf der erfassten Drehzahl sowie einer genannten, modellbasierten Korrelation 430 erfolgt in Schritt 425 eine Auswertung, deren Ergebnis ein berechnetes drehzahlbasiertes Merkmal darstellt. Auf der Grundlage des drehzahlbasierten Merkmals wird in Schritt 435 in der genannten Weise ein aktueller Wert des Drehmoments der Brennkraftmaschine berechnet.
  • In Schritt 440 erfolgt ein Vergleich des zuletzt berechneten Drehmomentwertes mit einem zuvor entsprechend berechneten Drehmomentwert. Wurden die Schritte 415 bis 435 erst nur einmal durchlaufen, werden diese Schritte zunächst für einen nachfolgenden Verbrennungszyklus erneut ausgeführt. Ergibt der Vergleich zweier solcher Drehmomentwerte, dass die Differenz sich um weniger als einen empirisch vorgegebenen Schwellenwert von einem Sollwert unterscheidet, wird mit Schritt 445 weiterverfahren. Ansonsten wird zu Schritt 441 übergegangen, in dem die Werte von IT0_ref bzw. P1_ref basierend auf der vorliegenden Drehmomentendifferenz angepasst werden. Anschließend wird zu Schritt 415 zurückgesprungen und erneut die Ansteuerung des Bremsimpulses um die angepassten Referenzwerte IT0_ref und P1_ref variiert und ein entsprechender neuer Drehmomentwert berechnet, der dann wiederum mit einem vorher bestimmten bzw. dem zuletzt bestimmten Drehmomentwert verglichen wird.
  • Alternativ kann vorgesehen sein, dass in Schritt 415 keine Variation der Parameter IT0 und P1 um die Referenzwerte IT0_ref und P1_ref erfolgt, sondern ein Ein- und Ausschalten der Bremsimpulse.
  • In Schritt 445 werden die in der Routine angepassten Bremsimpulsparameter gespeichert und die Variation von IT0 und P1 bzw. das Ein- und Ausschalten der Bremsimpulse deaktiviert sowie die Routine beendet 450.
  • Die modellbasierte Auswertung beruht auf dem Effekt, dass die in einen Zylinder einer Brennkraftmaschine eingespritzte Kraftstoffmenge unter bestimmten Randbedingungen sowohl mit einem sogenannten pmi (indicated mean effective pressure, indizierter Mitteldruck) als auch mit einem auf einer Auswertung des Drehzahlsignals basierenden Merkmal MWF (mechanical work feature, Merkmal für mechanische Arbeit) des jeweiligen Zylinders korreliert. Bestimmte Betriebs- bzw. Randbedingungen sind bspw. eine stöchiometrische oder auch magere Verbrennung, damit eine Menge von Kraftstoff möglichst vollständig umgesetzt wird.
  • Dabei ist pmi der allgemein bekannte indizierte Mitteldruck, der ein Maß für eine von dem jeweiligen Zylinder geleistete Arbeit bezogen auf ein Hubvolumen darstellt und proportional zum Drehmoment ist. Dieser ist wie folgt definiert:
    Figure DE102015207274A1_0002
    wobei Vh für das Hubvolumen eines Zylinders, p für den in dem Zylinder herrschenden Druck und φ für den Winkel zwischen Kurbelwelle und Mittelachse des Zylinders steht.
  • Hierfür sind verschiedene Ansätze denkbar. Beispielsweise können verschiedene Zahnzeiten oder Segmentzeiten der Kurbelwelle verwendet werden, welche bekanntermaßen direkt proportional zur Drehzahl der Kurbelwelle sind. Diese Drehsignalwerte können dann als Eingangsgrößen für eine Berechnung zugrunde gelegt werden, wobei die Berechnung das genannte drehzahlbasierte Merkmal zur Bestimmung des Drehmomentes ergibt. Dabei kann das genannte MWF (mechanical work feature) zum Einsatz kommen und entspricht bei dieser Vorgehensweise der Differenz von Rotationsenergien Erot der Kurbelwelle zu verschiedenen Winkelständen und berechnet sich wie folgt: MWF = Erot|y°KWnZOT – Erot|x°KWvZOT (2)
  • Dabei beschreibt y°KWnZOT den Wert y des Winkels um den sich die Kurbelwelle (KW) im Vergleich zu ihrem Stand, an dem sich ein entsprechender Kolben im zentralen oberen Totpunkt (ZOT) befindet, weitergedreht hat. Analog hierzu beschreibt x°KWvZOT den Wert des Winkels vor dieser Position. Verglichen wird durch MWF der Energieunterschied zwischen einem Zustand des entsprechenden Kurbelwellen-Systems vor ZOT und einem Zustand des Kurbelwellen-Systems nach ZOT. Folglich ist MWF ein mit geringem Rechenaufwand bestimmbares Merkmal für eine abgegebene Arbeit aufgrund einer Verbrennung in der Brennkraftmaschine.
  • Bei der Berechnung können auch aus einem engen Bereich um die jeweilige Winkelstellung herum mehrere Werte der Drehzahl ermittelt und daraus ein Mittelwert gebildet werden, um zum Beispiel einen weniger rauschbehafteten Wert für die Drehzahl zu erhalten. Es ist weiterhin denkbar, aus mehreren Bereichen vor und nach der Verbrennung, Werte in der oben beschriebenen Art und Weise für die Drehzahl zu ermitteln und sie paarweise angeordnet zu Winkeln vor und nach der Verbrennung, oder zusammengefasst zu einem Wert vor und einem Wert nach der Verbrennung, zur Differenzbildung im MWF heranzuziehen.
  • Die genannte zyklische Momentenänderung dient als Regelgröße zur Adaption der Bremsimpulse. Dabei werden die Werte von IT0 und P0 bzw. P1 und IT2 solange iterativ verändert 415, bis sich eine gewünschte zyklische Momentenänderung einstellt. Ist die gewünschte zyklische Momentenänderung erreicht, wird bevorzugt der eingestellte Bremsimpuls 445 beibehalten und der in 4 gezeigte Adaptionsprozess zumindest vorübergehend beendet bzw. deaktiviert 450. Der beschriebene Adaptionsprozess wird entweder zu vorgegebenen Zeitpunkten oder ereignisgesteuert, z.B. wenn die Batteriespannungsänderung einen definierten Grenzwert übersteigt, wiederholt. Das beschriebene Verfahren kann in Form eines Steuerprogramms für ein elektronisches Steuergerät zur Steuerung einer Brennkraftmaschine oder in Form einer oder mehrerer entsprechender elektronischer Steuereinheiten (ECUs) realisiert werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102009047453 A1 [0006, 0024]

Claims (13)

  1. Verfahren zur Steuerung von schaltbaren Ventilen, insbesondere von Einspritzventilen einer Brennkraftmaschine, wobei bei der Ansteuerung wenigstens eines Ventils wenigstens ein die Ventilbewegung verlangsamender Bremsimpuls angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage und/oder die Länge der Ansteuerung des wenigstens einen Bremsimpulses verändert wird (415), dass eine aufgrund der durch die Veränderung der Ansteuerung des wenigstens einen Bremsimpulses hervorgerufene Momentenänderung der Brennkraftmaschine ausgewertet wird (440), und dass die Ansteuerung des wenigstens einen Bremsimpulses in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Auswertung der Momentenänderung angepasst wird (445).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Veränderung der Ansteuerung des wenigstens einen Bremsimpulses durch nacheinander durchgeführtes Einschalten und Ausschalten oder durch nacheinander durchgeführtes Ausschalten und Einschalten des wenigstens einen Bremsimpulses erfolgt (235, 240).
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Veränderung der Ansteuerung des wenigstens einen Bremsimpulses von Einspritzzyklus zu Einspritzzyklus periodisch erfolgt (320).
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Veränderung der Ansteuerung des wenigstens einen Bremsimpulses sowie die genannte Auswertung der Momenentenänderung anhand eines iterativen Adaptionsprozesses (410) erfolgen.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Auswertung der Momentenänderung modellbasiert (430) erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Momentenänderung anhand eines auf die Drehzahl der Brennkraftmaschine bezogenen Merkmals ermittelt wird (420, 430).
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das auf die Drehzahl der Brennkraftmaschine bezogene Merkmal zu Beginn oder vor einer Kompressionsphase eines Verbrennungszyklus’ der Brennkraftmaschine und am Ende oder nach Beendigung einer Verbrennungsphase der Brennkraftmaschine ermittelt wird (405).
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die durch eine genannte Veränderung der Ansteuerung des wenigstens einen Bremsimpulses hervorgerufene Momentenänderung der Brennkraftmaschine durch Änderung der Ansteuerung des wenigstens einen Ventils ausgeglichen wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der genannten Veränderung der Ansteuerung des wenigstens einen Bremsimpulses die Ansteuerlage bei im Wesentlichen fester Ansteuerlänge verändert wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei der genannten Veränderung der Ansteuerung des wenigstens einen Bremsimpulses die Ansteuerlänge bei im Wesentlichen fester Ansteuerlage verändert wird.
  11. Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen.
  12. Maschinenlesbarer Datenträger, auf welchem ein Computerprogramm gemäß Anspruch 11 gespeichert ist.
  13. Elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, um ein schaltbares Ventil, insbesondere ein Einspritzventil einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs bzw. ein entsprechendes Einspritzsystem, mittels eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 zu steuern.
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