-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors, ein elektronisches Steuergerät für einen Verbrennungsmotor, ein Computerprogramm sowie ein maschinenlesbares Speichermedium.
-
Stand der Technik
-
Aus der Praxis ist es bekannt, dass die Ansteuerung einer Einspritzung von Brennstoff in einen Brennraum eines Zylinders eines Verbrennungsmotors eine komplexe Aufgabe ist. Beispielsweise müssen ein Einspritzzeitpunkt und eine Einspritzmenge des einzuspritzenden Brennstoffs genau bestimmt sein. Diese beiden Parameter können sich allerdings während eines Betriebs des Verbrennungsmotors, beispielsweise in Abhängigkeit eines Betriebspunkts, und/oder über eine Lebenszeit des Verbrennungsmotors verändern.
-
Aus
DE 10 2014 215 618 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine Einspritzmenge des Brennstoffs, die aus einem Hochdruckspeicher eines als Common-Rail-Systems ausgebildeten Einspritzsystems entnommen und in einen oder mehrere Brennräume von jeweils zugeordneten Zylindern eines Verbrennungsmotors eingespritzt wird, während des Betriebs des Verbrennungsmotors bestimmt wird. Dazu wird ein Brennstoffdruck in dem Hochdruckspeicher in Abhängigkeit eines Winkels erfasst und in ein frequenztransformiertes Druckspektrum des Brennstoffdrucks überführt. Die Einspritzmenge wird aus einer Amplitude des frequenztransformierten Druckspektrums zum Zeitpunkt der Zündfrequenz des Verbrennungsmotors ermittelt. Die ermittelte Einspritzmenge entspricht dabei der über alle Zylinder des Verbrennungsmotors gemittelten Einspritzmengen.
-
Es ist wünschenswert, einen Verbrennungsmotor derart zu betreiben, dass die Einspritzung des Verbrennungsmotors besonders genau und einfach realisiert werden kann.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors bereitgestellt, bei dem Brennstoff aus einem Hochdruckspeicher entnommen und in einem Brennraum zumindest eines Zylinders des Verbrennungsmotors eingespritzt wird, wobei das Verfahren die Schritte winkelsynchrones Erfassen eines Drucks des Brennstoffs in dem Hochdruckspeicher während einer ersten Einspritzung in den zumindest einen Zylinder und während einer späteren, zweiten Einspritzung in den zumindest einen Zylinder, Ermitteln eines Gradienten des erfassten Drucks, Ermitteln eines frequenztransformierten Spektrums des erfassten Drucks und eines frequenztransformierten Spektrums des ermittelten Gradienten, Korrigieren des frequenztransformierten Spektrums des erfassten Drucks um das frequenztransformierte Spektrum des ermittelten Gradienten und Ermitteln einer zylinderindividuellen Einspritzmenge des Brennstoffs, die in den zumindest einen Zylinder eingespritzt wurde, aus dem korrigierten frequenztransformierten Spektrum des erfassten Drucks aufweist.
-
Es hat sich herausgestellt, dass während des Einspritzens von Brennstoff in einen Zylinder eines Verbrennungsmotors über die Zeit der Druck in dem Hochdruckspeicher (insbesondere eines Common-Rail-Systems) kontinuierlich steigen kann, da bei aufeinanderfolgenden Einspritzungen, bei denen der Brennstoff in einem entsprechenden Einspritzvorgang in den Zylinder eingespritzt wird, beispielsweise zu wenig Brennstoff aus dem Hochdruckspeicher entnommen und gleichzeitig mittels der Förderpumpe kontinuierlich gleichbleibend viel Brennstoff in den Hochdruckspeicher befördert werden kann. Daher kann der Druck im Hochdruckspeicher kontinuierlich ansteigen. Alternativ kann es vorkommen, dass über mehrere Einspritzungen hinweg mehr Brennstoff in den Zylinder eingespritzt als in den Hochdruckspeicher nachgefüllt werden kann, so dass der Druck im Hochdruckspeicher kontinuierlich sinken kann. Beide Druckänderungen können also dynamisch während des Betriebs des Verbrennungsmotors auftreten.
-
Dieser Druckgradient kann das mit jedem Einspritzvorgang periodisch wiederkehrende Drucksignal im Hochdruckspeicher überlagern, das pro Einspritzung durch einen Druckabfall aufgrund der Einspritzung und durch eine Druckzunahme aufgrund der Nachbefüllung des Hochdruckspeichers gekennzeichnet sein kann. Um dennoch eine zylinderindividuelle Einspritzmenge des Brennstoffs genau bestimmen zu können, kann der über eine längere Zeit erfasste, bezüglich des Drehwinkels der Kurbelwelle, also des Kurbelwellendrehwinkels bzw. kurz Kurbelwellenwinkels, winkelsynchron gemessene Druck dahingehend analysiert werden, dass ein Gradient des erfassten Drucks ermittelt werden kann. Der Gradient des erfassten Drucks kann beispielsweise der kontinuierlichen Druckänderung (beispielsweise Druckanstieg oder Druckabfall) in dem Hochdruckspeicher entsprechen. Sowohl der erfasste Druck als auch der ermittelte Gradient können, beispielsweise mittels einer diskreten Fourier-Transformation, in den Frequenzraum überführt werden, so dass ein frequenztransformiertes Spektrum des erfassten Drucks, oder in anderen Worten ein frequenztransformiertes Druckspektrum, und ein frequenztransformiertes Spektrum des ermittelten Gradienten, also in anderen Worten ein frequenztransformiertes Gradientenspektrum, berechnet werden können. Das frequenztransformierte Druckspektrum wird um das frequenztransformierte Gradientenspektrum korrigiert, so dass aus dem korrigierten frequenztransformierten Druckspektrum die zylinderindividuelle Einspritzmenge des Brennstoffs für die erste und/oder zweite Einspritzung bei der Einspritzfrequenz ermittelt werden kann. Dazu kann beispielsweise ein Modell zugrunde gelegt werden, bei dem der erfasste Druck und die Fluidtemperatur Modellgrößen für die Einspritzmenge sein können. Beispielsweise können die Amplitude und/oder Phase des korrigierten Druckspektrums für jede Einspritzung separat bei der Einspritzfrequenz ermittelt und aus diesen Werten unter Verwendung einer Kennfeldfunktion, die diese Werte mit der Einspritzmenge in Beziehung setzt, die jeweilige Einspritzmenge ermittelt werden.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren kann daher während der Laufzeit des Verfahrens wenige Rechenschritte aufweisen, so dass es effizient in der Motorsteuerung implementiert werden kann. Im Vergleich zu einer Kompensation des in Abhängigkeit des Kurbelwellendrehwinkels gemessenen Druckgradienten im Winkelraum, bei dem der erfasste Druck um den Druckgradienten vor der Frequenz-Transformation korrigiert werden müsste, sind weniger Rechenschritte notwendig, da nicht alle Messdaten vor der Frequenz-Transformation modifiziert werden müssen. Die Kompensation des Druckgradienten kann eine verfälschte Feststellung der mittels des Modells ermittelten Einspritzmenge verhindern, so dass die Einspritzung, wenn sie unter Berücksichtigung der ermittelten Einspritzmenge erfolgt, einfach und genau realisiert werden kann. Ferner kann die Einspritzmenge auch bei nicht stationären Druckbedingungen über viele Einspritzungen hinweg genau ermittelbar sein.
-
Bei dem Verfahren kann der Hochdruckspeicher pro Einspritzung mittels zwei Förderhüben durch eine Hochdruckdruckpumpe mit Brennstoff versorgt werden, so dass das Drucksignal der Einspritzung vorteilhafterweise von einem Pumpensignal trennbar sein kann.
-
Bei der Durchführung des Verfahrens kann ein Betriebspunkt des Verbrennungsmotors im Wesentlichen gleich sein.
-
In einer Ausführungsform kann der Gradient ermittelt werden, indem eine Druckänderung zwischen der ersten Einspritzung und der zweiten Einspritzung mittels einer linearen Funktion modelliert wird. Dieser Maßnahme kann die Idee zugrunde liegen, dass der Gradient in erster Näherung linear über die auszuwertenden Einspritzvorgänge steigt oder fällt. Die lineare Funktion kann eine lineare Steigung aufweisen und/oder zum Bespiel eine Gerade sein. Diese Maßnahme kann daher eine einfache Implementierung des Verfahrens darstellen, die der Druckänderung in erster Näherung Rechnung tragen kann.
-
In einer Ausführungsform kann bei der Ermittlung des Gradienten eine erste Gruppe von Druckwerten in einem ersten Auswertefenster für die erste Einspritzung und eine zweite Gruppe von Druckwerten in einem zweiten Auswertefenster für die zweite Einspritzung berücksichtigt werden. Dabei kann eine Länge der der jeweiligen Einspritzung zugeordneten Auswertefenster im Winkelraum frei gewählt werden. Insbesondere kann die Länge der beiden Auswertefenster gleich sein. Ein Beginn des jeweiligen Auswertefensters kann durch den erwarteten Einspritzzeitpunkt und/oder eine Länge des jeweiligen Auswertefensters kann durch die erwartete Einspritzdauer definiert sein. Die Ermittlung des Gradienten unter Verwendung von diskreten Druckwerten kann die Modellierung des Gradienten erheblich vereinfachen, da weniger Messpunkte berücksichtigt werden müssen. Die Auswahl der Auswertefenster kann dabei einen geringen Rechenaufwand bei der Implementierung des Verfahrens darstellen.
-
In einer Ausführungsform kann die erste Gruppe und/oder die zweite Gruppe einen Druckwert oder mehrere Druckwerte umfassen. Beispielsweise ist die Anzahl der Druckwerte in jeder der Gruppe gleich. Umfasst die Gruppe nur einen einzelnen Druckwert, kann dieser beispielsweise ein erfasster Druckwert oder ein über mehrere erfasste Druckwerte gemittelter Druckwert sein.
-
In einer Ausführungsform kann der Druck über eine Erfassungszeit, in der der Druck winkelsynchron erfasst werden kann, zunehmen und der Gradient kann als linear ansteigende Gerade an die erste Gruppe von Druckwerten und an die zweite Gruppe von Druckwerten angepasst werden. In anderen Worten kann eine Gerade an die Druckwerte der ersten Gruppe und an die Druckwerte der zweiten Gruppe angepasst werden, so dass mit wenig Rechenaufwand der Gradient des Drucks modelliert werden kann.
-
In einer Ausführungsform kann die erste und/oder zweite Gruppe von Druckwerten zu Beginn des jeweiligen Auswertefensters ausgewählt werden. Dieser Maßnahme kann die Annahme zugrunde liegen, dass bei einem gleichen Betriebspunkt während mehrerer Einspritzvorgänge der Druck im Hochdruckspeicher nach entnommener Brennstoffentnahme für die Einspritzung und wieder zugeführtem Brennstoff gleich sein sollte. Der Druckanstieg bzw. Druckabfall kann daher besonders sichtbar bei der ausgewählten zweiten Gruppe von Druckwerten sein. Insbesondere ist bei dem Beginn des Auswertefensters noch keine Druckänderung aufgrund der Einspritzung sichtbar, da der Druckabfall im Hochdruckspeicher erst später erfolgen kann.
-
In einer Ausführungsform kann das Korrigieren des frequenztransformierten Spektrums des erfassten Drucks Bilden einer Differenz zwischen dem frequenztransformierten Spektrum des erfassten Drucks und dem frequenztransformierten Spektrum des Gradienten, also Abziehen des Gradientenspektrums vom Druckspektrum, aufweisen. Diese Maßnahme kann eine besonders einfache Korrektur des frequenztransformierten Druckspektrums darstellen.
-
Dabei kann der modellierte Gradient vor seiner Frequenztransformation wieder in diskrete Druckwerte, insbesondere über den gesamten erfassten Winkelbereich und mit gleicher Schrittweite wie die in diesem Bereich erfassten Druckwerte, überführt werden, so dass die Transformation in den Frequenzraum einfach durchgeführt werden kann.
-
Es versteht sich, dass mehr als zwei Einspritzungen in dem Verfahren berücksichtigt werden können, so dass die Genauigkeit des Verfahrens signifikant erhöht sein kann.
-
Es wird angemerkt, dass bei allen Verfahren, die im Frequenzraum arbeiten, d.h. die als Merkmal die Amplitude bzw. Phasenlage einer frequenztransformierten Funktion oder von frequenztransformierten Messwerten, nutzen können, solche Gradienten eine Genauigkeit der Bestimmung dieser Merkmale beeinträchtigen können. Ein mögliches Beispiel ist die Auswertung eines Drehzahlsignals, das sich je nach Fahrsituation, beispielweise in einem Schubbetrieb, einem Freefall, etc., im Wesentlichen näherungsweise linear ändern kann. In diesem Beispiel kann der relevante Spektralanteil, also die Amplitude und/oder Phase, mittels des beschriebenen Verfahrens korrigiert werden.
-
Gemäß einem zweiten Aspekt ist ein elektronisches Steuergerät für einen Verbrennungsmotor vorgesehen, das so eingerichtet ist, Schritte eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt durchzuführen. Dabei kann das elektronische Steuergerät beispielsweise als herkömmlicher Prozessor ausgebildet sein, auf dem ein spezielles Computerprogramm ablaufen kann, das das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt steuert. Alternativ oder zusätzlich kann das elektronische Steuergerät als elektronisches Motorsteuergerät ausgebildet sein oder in diesen aufgenommen sein. Alternativ oder zusätzlich kann das elektronische Steuergerät entsprechende Einheiten aufweisen, die eine oder mehrere Verfahrensschritte des Verfahrens durchführen können. Dabei können das elektronische Steuergerät bzw. die Einheiten beispielweise mittels entsprechender Schaltungen realisiert sein.
-
Gemäß einem dritten Aspekt ist ein Computerprogramm vorgesehen, das dazu eingerichtet ist, Schritte eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt durchzuführen, wenn es von einem Prozessor, insbesondere des elektronischen Steuergeräts, durchgeführt wird. Das Computerprogramm, beispielsweise das oben genannte spezielle Computerprogramm, kann Instruktionen aufweisen und einen Steuergerätecode bilden, der einen Algorithmus zum Durchführen des Verfahrens umfasst.
-
Gemäß einem vierten Aspekt ist ein maschinenlesbares Speichermedium vorgesehen, auf welchem ein Computerprogramm gemäß dem dritten Aspekt gespeichert ist. Das maschinenlesebare Speichermedium kann beispielsweise als externer Speicher, als interner Speicher, als Festplatte oder als USB-Speichergerät ausgebildet sein.
-
Figurenliste
-
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht eines Verbrennungsmotors mit einer Brennstoffeinspritzung in Form eines Common-Rail-Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 eine schematische Darstellung eines elektronischen Steuergeräts für den Verbrennungsmotor in 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 3 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel, das von dem elektrischen Steuergerät in 2 durchgeführt wird;
- 4 ein schematisches Diagramm, das die Ermittlung des Gradienten aus den erfassten Druckwerten mittels des in 3 gezeigten Verfahrens veranschaulicht; und
- 5 schematische Diagramme, die eine Realisierung des Verfahrens in 3 im Vergleich zu einem Betrieb des Verbrennungsmotors in 1 ohne Verwendung des Verfahrens in 3 zeigt.
-
Ausführungsformen der Erfindung
-
Ein sechszylindriger Verbrennungsmotor 10 eines Diesel-Kraftfahrzeugs weist eine Brennstoffeinspritzung 12 auf, die als Common-Rail-System ausgebildet ist. Die Brennstoffeinspritzung 12 ist dazu ausgelegt, Brennstoff in Form von Diesel aus einem Hochdruckspeicher 14 der Brennstoffeinspritzung 12 zu entnehmen und in einem Brennraum 15 von Zylindern 16 des Verbrennungsmotors 10 mittels zugeordneten Injektoren 18 einzuspritzen. Der Übersicht halber sind lediglich ein Brennraum 15, ein Zylinder 16 und ein Injektor 18 mit einem Bezugszeichen versehen.
-
Die Brennstoffeinspritzung 12 weist einen Brennstofftank 20 auf, der stromabwärts mit einer Brennstoffförderpumpe 22, die als Niederdruckpumpe ausgebildet ist, über eine entsprechende Zuleitung 24 verbunden ist. Die Brennstoffförderpumpe 22 ist über ein Druckregelventil 26 in der Zuleitung 24 mit einer Hochdruckpumpe 28 verbunden, die wiederum mit dem Hochdruckspeicher 14 in Fluid-Verbindung steht. Der Brennstoff ist aus dem Hochdruckspeicher 14 in die identisch ausgebildeten Injektoren 18 zuführbar, die dazu eingerichtet sind, den Brennstoff in den jeweiligen Brennraum 15 der zugeordneten Zylinder 16, die jeweils mit einem verschiedenen Injektor 18 verbunden sind, zuzumessen. Der Hochdruckspeicher 14 und jeder Injektor 18 sind über eine Abführleitung 30 mit dem Brennstofftank 20 verbunden.
-
In jedem Zylinder 16 ist ein Kolben (nicht gezeigt) vorgesehen, der zum Komprimieren des freien Volumens des Brennraums 15 des Zylinders 16 dient und dessen Bewegung unter Verwendung einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) des Verbrennungsmotors 10 zum Antrieb des Verbrennungsmotors 10 verwendet wird. Eine Nockenwelle (nicht gezeigt) des Verbrennungsmotors 10 wird über die Kurbelwelle betrieben und dient dem Öffnen und Schließen der Einlassventile bzw. Auslassventile für jeden Zylinder 16.
-
Ein elektronisches Steuergerät 32 gemäß einem Ausführungsbeispiel ist dazu eingerichtet, jeden Injektor 18 derart mit einem zugeordneten Steuersignal in Form eines Ansteuerstroms anzusteuern, dass er zu einem bestimmten Öffnungszeitpunkt öffnet und zu einem bestimmten Schließzeitpunkt schließt. Der Ansteuerstrom bedingt die Ansteuerdauer des Injektors 18. Das Steuergerät 32 ist ferner dazu eingerichtet, ein Druckregelventil 34, das an dem Hochdruckspeicher 14 angeordnet ist, und eine Zumesseinheit 36, die in der Hochdruckpumpe 28 vorgesehen ist, anzusteuern. Es ist ebenfalls möglich, dass das Common-Rail-System 12 lediglich das Druckregelventil 34 oder die Zumesseinheit 36 aufweist. Ein Drucksensor 38, der an dem Hochdruckspeicher 14 angeordnet ist, ist dazu eingerichtet, einen aktuellen Druck des Brennstoffs in dem Hochdruckspeicher 14 winkelsynchron kontinuierlich zu messen. Dazu ist der Drucksensor 38 durch das elektronische Steuergerät 32 mit Spannung versorgbar und dazu eingerichtet, Druckmesssignals, die in Abhängigkeit eines Drehwinkels der Kurbelwelle, d.h. des Kurbelwellenwinkels, erfasst werden, an das Steuergerät 32 auszugeben. Das elektronische Steuergerät 32 kann beispielsweise als elektronische Motorsteuerung ausgebildet oder ein Bauteil jener sein.
-
Das in 2 gezeigte elektronische Steuergerät 32 weist eine erste Einheit 40 auf, die für mittels des Sensors 38 winkelsynchron gemessene Druckwerte ein erstes bzw. zweites Auswertefenster für eine erste Einspritzung bzw. für eine zweite Einspritzung des Brennstoffs mittels eines gleichen der Injektoren 18 in den zugeordneten Zylinder 16 festlegt und eine erste Gruppe von Druckwerten bzw. eine zweite Gruppe von Druckwerten in dem der ersten Einspritzung bzw. zweiten Einspritzung zugeordneten Auswertefenster auswählt. Jede der beiden Gruppen können beispielsweise ein Punkt oder mehrere Punkte zu Beginn jedes Auswertefensters vor einem Druckabfall umfassen. Ein Ausgabesignal der Einheit 40, das die Druckwerte Pi und ihre zugeordneten Winkelwerte φi als Paare {Pi;φi} angibt ist, ist einer Einheit 42 zuführbar, die dazu eingerichtet ist, eine linearen Gradienten des gemessenen Drucks aus den Druckwerten und zugeordneten Winkelwerten der beiden Gruppen zu ermitteln. Dazu ist die Einheit 42 eingerichtet, eine Gerade an die Druckwerte der ersten Gruppe und die Druckwerte der zweiten Gruppe zu modellieren. Ein Funktionsparameter der Geraden ist der Kurbelwellenwinkel φ. Die Einheit 42 ist ferner dazu eingerichtet, die modellierte Gerade in diskrete Druckwerte in Abhängigkeit des Winkels umzuwandeln. Ein Ausgabesignal der Einheit 42, das den ermittelten Gradienten in Form der diskreten Druckwerte in Abhängigkeit des Kurbelwellenwinkels angibt, ist einer Einheit 44 zuführbar, die dazu eingerichtet ist, ein frequenztransformiertes Gradientenspektrum aus den diskreten Punkten der umgewandelten Gerade zu bilden.
-
Eine Einheit 46 ist dazu eingerichtet, aus den mittels des Sensors 38 erfassten Druckwerten P ein frequenztransformiertes Druckspektrum DFT(P) zu ermitteln. Das Ausgabesignal der Einheit 44 und das Ausgabesignal der Einheit 46, die die jeweiligen Spektren angeben, werden einer Einheit 48 zugeführt, die dazu eingerichtet ist, das frequenztransformierte Gradientenspektrum DFT(G) von dem frequenztransformierten Spektrum DFT(P) des erfassten Drucks abzuziehen, um einem korrigiertes frequenztransformiertes Druckspektrum DFT(P)_k zu erhalten. Ein Ausgabesignal der Einheit 48, das das Differenzspektrum DFT(P)_k angibt, ist einer Einheit 50 zuführbar, die dazu eingerichtet ist, unter Berücksichtigung eines Modells die Einspritzmenge Q der ersten Einspritzung bzw. der zweiten Einspritzung zu ermitteln, indem eine Phase und/oder Amplitude des korrigierten Druckspektrums bei der Einspritzfrequenz fE im jeweiligen frequenztransformierten Auswertefenster unter Berücksichtigung eines zugrunde gelegten Modells ermittelt wird. Das Modell setzt die Einspritzmenge Q mit dem Druck P und einer Fluidtemperatur des Brennstoffs in Beziehung und verwendet ein Kennfeld zur Berechnung der Einspritzmenge aus den ermittelten Werten. Die Einspritzfrequenz fE ist bekannt. Ein Ausgabesignal der Einheit 50, das der Einspritzmenge Q entspricht, ist einer Einheit 52 zuführbar, die dazu eingerichtet ist, die Ansteuerdauer AD des Injektors 18 zu regeln. Die Einspritzmenge Q dient dabei als Führungsgröße für die Regelung. Ein Istwert der Ansteuerdauer AD_Ist wird der Einheit 52 zugeführt und eine Soll-Ansteuerdauer AD_Soll wird dem Injektor 18 als Strom aufgeprägt.
-
In einer alternativen Implementierung weist das elektronische Steuergerät 32 einen Prozessor und einen Speicher eines herkömmlichen Computers auf. In dem Speicher ist ein Computerprogramm abgelegt, das dazu eingerichtet ist, das Ausgabesignal der Einheit 50 oder 52 zu erzeugen. Zum besseren Verständnis wird das in 3 gezeigte Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel für das in 2 gezeigte elektronische Steuergerät 32 beschrieben.
-
Bei einem Betrieb des Steuergeräts 32 wird in einem Verfahren zum Betreiben des Verbrennungsmotors 10 in einem ersten Verfahrensschritt SO mittels des Sensors 38 der Druck winkelsynchron erfasst. In einem weiteren Schritt S2, der von der Einheit 40 ausgeführt wird, wird das jeweilige Auswertefenster für die erste und zweite Einspritzung festgelegt und jeweils die Gruppe von Druckwerten pro Auswertefenster ausgewählt. 4 veranschaulicht diesen Verfahrensschritt und zeigt dazu ein Diagramm, dessen x-Achse 54 den Kurbelwellendrehwinkel φ und dessen y-Achse 56 die diskreten Druckwerte P zeigt. Eine Kurve 58 zeigt das periodische Drucksignal. Der Druck P kann für n Einspritzungen bei einem Betriebspunkt erfasst werden, die alle in dem Verfahren berücksichtigt werden, auch wenn das Verfahren der Einfachheit halber für nur zwei Einspritzungen beschrieben wird. Die Auswertefenster Z1, Z2 beginnen jeweils kurz vor einem Druckabfall im Hochdruckspeicher 14, der dadurch hervorgerufen wird, dass der Brennstoff dem betrachteten Injektor 18 zugeführt wird. Je eine Gruppe G1, G2, ..., Gn von mehreren Druckwerten wird zu Beginn jedes Auswertefensters Z1, Z2, ..., Zn ausgewählt und gemittelt, so dass jeweils ein gemittelter Druckwert P1, P2, ..., Pn ermittelt wird. In einem weiteren Verfahrensschritt S4, der von der Einheit 42 ausgeführt wird, wird der Gradient des erfassten Drucks ermittelt, indem eine Gerade (Kurve 60) an die Punkte P1, P2 angepasst wird. Die Gerade 60 wird wieder in diskrete Druckwerte umgewandelt. In einem weiteren Verfahrensschritt S6, der von der Einheit 44 ausgeführt wird, wird mittels einer diskreten Fourier-Transformation ein frequenztransformiertes Gradientenspektrum DFT(G) des ermittelten Gradienten 60 berechnet. In einem weiteren Verfahrensschritt S8, der mittels der Einheit 46 ausgeführt wird, wird aus dem erfassten Druck (Kurve 58) mittels einer diskreten Fourier-Transformation ein frequenztransformiertes Druckspektrum DFT(P) ermittelt. In einem Verfahrensschritt S10, der von der Einheit 48 ausgeführt wird, wird die Differenz DFT(P)_k zwischen dem frequenztransformierten Druckspektrum DFT(P) und dem frequenztransformierten Gradienten DFT(G) ermittelt. In einem weiteren Verfahrensschritt S12, der von der Einheit 50 ausgeführt wird, wird die zylinderindividuelle Einspritzmenge Q unter Ermittlung der Phase und/oder Amplitude im frequenztransformierten Druckspektrum bei der Einspritzfrequenz fE in jedem der ebenfalls frequenztransformierten Auswertefenster Z1, Z2 ermittelt. In einem weiteren Verfahrensschritt S12, der von der Einheit 52 ausgeführt wird, wird eine Regelung der Ansteuerdauer AD für den Injektor 18 mit der ermittelten Einspritzmenge Q als Führungsgröße für den Injektor 18 durchgeführt. Es wird ein Stromsignal an den Injektor 18 ausgegeben, der einen Sollwert für die Ansteuerdauer AD-Soll des Injektors 18 darstellt.
-
5 zeigt einen Ausschnitt aus Messungen, die an einem Motorprüfstand aufgenommen sind. Die Messungen zeigen eine IMR („Injection Mean Rail“)-Amplitude (Kurve 70), die den Spektralanteil (hier Amplitude) des frequenztransformierten Druckverlaufs für die 6-fache Nockenwellenfrequenz (da hier ein 6-Zylindermotor beschrieben ist) in Einheiten von 1/10 Bar (bar), eine Drehzahl n des Verbrennungsmotors 10 in Einheiten von Umdrehungen pro Minute (rpm) (Kurve 72), einen Raildruck P im Hochdruckspeicher 14 (Kurve 74) in Einheiten von bar, eine nominelle Einspritzmenge Qn (Kurve 76) in Einheiten von mg/Hub, die in einem Neuzustand des Injektors 18 zu erwarten ist, und die mittels des Models ermittelte Einspritzmenge Q (Kurve 78) in Einheiten von mg/Hub in Abhängigkeit der Zeit t in Millisekunden. Die linke Seite von 5 zeigt eine Berechnung der modellierten Einspritzmenge Q ohne Verwendung des Verfahrens, während eine rechte Seite von 5 die modellierte Einspritzmenge Q unter Berücksichtigung des zuvor dargestellten, erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt. Die Kompensation des Druckgradienten ist besonders deutlich in dem Bereich zu sehen, in dem der Druck im Hochdruckspeicher 14 stark ansteigt (um t=225 s). Dieser Bereich ist mit einem Oval markiert. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine signifikante Verbesserung der berechneten Modelleinspritzmenge erreicht. Während im linken Teil von 5 bei starken Druckgradienten deutliche Abweichungen zwischen der nominellen Einspritzmenge Qn und der ermittelten Modelleinspritzmenge Q zu erkennen sind, folgt im rechten Teil von 5 die Modelleinspritzmenge Q sehr gut der nominellen Einspritzmenge Qn.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102014215618 A1 [0003]
