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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Eintrittszeitpunktes
eines vom Drehwinkel einer drehenden Welle abhängigen zukünftigen Ereignisses. Ein solches
Ereignis kann beispielsweise derjenigen Zeitpunkt markieren, an
dem eine Kraftstoffeinspritzpumpe in Abhängigkeit vom Drehwinkel der
Kurbel- oder Nockenwelle einer Brennkraftmaschine den höchsten Kraftstoffeinspritzdruck
erzeugt.
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Aus
der
DE 101 43 954
C1 ist bekannt, dass zur Erfassung der Drehzahl dieser
Welle einer Brennkraftmaschine üblicherweise
ein an der Kurbelwelle befestigtes Signalgeberzahnrad genutzt wird,
dessen Zähne
sich bei einer Drehung desselben an einem geeigneten Sensor vorbeibewegen
und in diesem ein auswertbares elektrisches Signal erzeugen. Die
Zähne sind
dabei vorzugsweise in einem Abstand zueinander anordnet, der mit
den Arbeitshüben
der einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine korrespondiert.
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Dieses
Sensorsignal wird einem Auswertegerät (beispielsweise einem Motorsteuergerät) zugeleitet und
dort ausgewertet. Dabei wird üblicherweise
diejenige Zeit gemessen, die die Kurbelwelle benötigt, um sich einen bestimmten
Drehwinkel zu drehen. Dabei entspricht dieser Drehwinkel dem Umfangsabstand
von zwei Zähnen
oder Segmenten des Signalgeberzahnrades. Auf diese Weise werden
sogenannte Segment- oder Zahnzeiten ermittelt, aus denen die Drehzahl
der Kurbelwelle ableitbar ist.
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Da
beim Betrieb einer Brennkraftmaschine ein ständiger Wechsel zwischen Kompression
und Expansion des Arbeitsgases in dessen Zylindern zu verzeichnen
ist, zeigt auch die Kurbel welle oder eine von dieser angetriebene
Nockenwelle über
eine Kurbelwellenumdrehung keinen konstanten Verlauf. Vielmehr ist
die Drehzahl der Brennkraftmaschine von einer periodischen Schwingung überlagert,
die vor allem von unterschiedlichen Momentenbeiträgen einzelner
Zylinder herrühren.
Zudem ist insbesondere bei Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgängen der
Brennkraftmaschine kein drehzahlkonstantes Signal von dem erwähnten Drehzahlsensor
zu erwarten. Daher wird für
einige Nutzungsfälle
von einem Mittelwert der Wellendrehzahl ausgegangen, der beispielsweise
aus den während
einer Kurbelwellenumdrehung erzeugten Messsignale bzw. Zahnzeiten
abgeleitet wird.
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Dies
ist jedoch mit dem Problem verbunden, dass kurzzeitige Drehzahländerungen,
hervorgerufen beispielsweise während
Drehzahlbeschleunigungs- oder Drehzahlverzögerungsvorgängen, so nicht erfassbar sind.
Zudem kann in der Praxis nicht ausgeschlossen werden, dass die genannten
Markierungen oder Zähne des
Geberrades mechanische Fehler oder Ungenauigkeiten aufweisen, wie
beispielsweise Winkelfehler der Segmente oder Zähne, Scheibenschlag oder Abweichungen
in der Zahnform, so dass die Winkelgeschwindigkeit der Welle nur
ungenau gemessen wird. Als Folge davon kann es zu einer ungenauen
Motorsteuerung kommen, welches erhöhte Schadstoffemissionen und/oder
einen erhöhten
Kraftstoffverbrauch zur Folge hat.
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In
dem oben genannten Stand der Technik werden diesbezüglich Korrekturverfahren
vorgeschlagen, mit denen fehlerbehaftete Zahnzeiten korrigierbar
sind.
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Wie
bereits angedeutet, wird die Information über die Drehzahl der Kurbelwelle
oder der Nockenwelle von dem Steuergerät unter anderem für die Steuerung
des Einspritzbeginns oder des Einspritzendes von Kraftstoff in den
Brennraum der Brennkraftmaschine genutzt. Da die Erzeugung des Kraftstoffeinspritzdruckes zumindest
bei sogenannten Pumpe-Düse-Motoren drehwinkelabhängig festgelegt
ist, kommt es darauf an, zylinderbezogen die Kraftstoffeinspritzventile
hinsichtlich des Einspritzbeginns und des Einspritzendes druckerzeugungsbezogen
zum richtigen Zeitpunkt zu betätigen.
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Der
in diesem Sinne drucktechnisch richtige Zeitpunkt des Einspritzbeginns
bzw. des Einspritzendes ist dabei u.a. abhängig von der jeweiligen Betriebssituation
der Brennkraftmaschine, die sich beispielsweise durch die Motordrehzahl,
die Temperatur und die zur Verfügung
stehende Luftmenge definieren lässt.
Der Einspritzbeginn liegt dabei meistens in der Druckaufbauphase
eines Pumpenelementes des Pumpe-Düse-Motors, also deutlich vor
dem Zeitpunkt des höchsten
Kraftstoffdrucks. In diesem Zusammenhang ist es jedoch sehr wichtig,
diesen in der Druckaufbauphase befindlichen Kraftstoffeinspritzdruck
für die
Ansteuerung des Kraftstoffeinspritzventils zeitlich genau zu treffen,
da von diesem stark die tatsächlich
eingespritzte Kraftstoffmenge abhängt.
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Zwar
ist in bezug auf den Drehwinkel der Kurbel- oder Nockenwelle eines
solchen Motors der Einspritzbeginn und das Einspritzende durch den
Drehwinkel der Nocken- bzw. Kurbelwelle festgelegt, in der Regel
liegt dieser jedoch zwischen zwei Geberradzahnflanken, so dass es
notwenig ist, aus dem bisher gemessenen Drehzahlverlauf der betrachteten
Welle eine Abschätzung
oder Extrapolation dahingehend vorzunehmen, dass der errechnete
Einspritzzeitpunkt den durch den Drehwinkel der Kurbel- oder Nockenwelle
vorgegebenen kraftstoffdruckgünstigen
Einspritzbeginn SOI (Start Of Injection) so genau wie möglich trifft.
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Die
bisher bekannten Extrapolationsverfahren sind vergleichsweise komplex,
rechenintensiv und wegen der diesbezüglich notwendigen Computerausstattung
teuer, so dass Bedarf an einer anderen, insbesondere kostengünstigeren
Lösung
besteht. Ein solches Verfahren ist zudem bevorzugt überall dort
nutz bar, wo an beschleunigten oder verzögert drehenden Wellen der Eintrittszeitpunkt
eines drehwinkelbezogen zukünftigen
Ereignisses bestimmt werden soll.
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Die
Druckschrift
DE 41
13 958 C2 offenbart ein Verfahren, mit dem ein Zeitpunkt,
insbesondere der Einspritzzeitpunkt einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung
bei einer Brennkraftmaschine, in Abhängigkeit zumindest von der
Drehzahl der Brennkraftmaschine, insbesondere von der Änderung
der Drehzahl, genau bestimmt werden kann.
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In
der Druckschrift
US
5,311,771 A wird ein Verfahren offenbart, um die Drehlage
einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine zu bestimmen. Dieses
Verfahren beinhaltet das Überwachen
der Kurbelwellendrehung und entsprechendes Erzeugen eines Kurbelwellensignals.
Dabei wird ein Zeitsignal erzeugt, das eine festgelegte Frequenz
aufweist. Das Zeitsignal und das Kurbelwellensignal werden empfangen.
Jeder Puls des Kurbelwellensignals wird gesampelt und entsprechend
wird die Periode jedes gesampelten Pulses bestimmt. Dabei werden
Signale erzeugt, die der bestimmten Pulsperiode entsprechen. Nach
dem Anfang des entsprechenden Pulsperiodensignals wird ein entsprechender
Wert ermittelt, der die Periode des nächst zu erzeugenden Pulses
vorhersagt. Ein Vorhersagesignal wird erzeugt und der Vorhersagewert
wird empfangen. Auf diesem Hervorsagewert wird ein Zwischenpositionssignal
erzeugt. Dabei gibt dieses Zwischenpositionssignal die vorherbestimmte
Drehbewegung der Kurbelwelle wieder.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit
dem auf einfache Weise der Eintrittszeitpunkt eines vom Drehwinkel
einer drehenden Welle abhängigen
zukünftigen
Ereignisses bestimmbar ist.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs,
während
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den
Unteransprüchen
entnehmbar sind.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ausgehend von der
zuletzt sensierten Markierung des Drehzahlgeberrades und der zuletzt
ermittelten Zahnzeit der Zeitpunkt eines bevorstehenden und von dem
Drehwinkel der Welle abhängigen
Ereignisses durch eine Berechnung ermittelbar ist, die den Verlauf
der bisherigen Zahnzeiten berücksichtigt.
Ein solches Ereignis kann beispielsweise der Einspritzbeginn oder
das Einspritzende eines Kraftstoffeinspritzventils einer direkt
einspritzenden Brennkraftmaschine sein, der zeitlich innerhalb oder
dicht nach Ablauf der nächsten
Zahnzeit liegt.
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Die
Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Bestimmung des Eintrittszeitpunktes
eines vom Drehwinkel einer drehenden Welle abhängigen zukünftigen Ereignisses, wobei
an der Welle unter definierten Abständen umfangsverteilt Markierungen
vorhanden sind. Bei diesem Verfahren werden
- – mittels
eines Sensors Markierungen an der Welle oder an einem dort befestigten
Geberzahnrad erfasst und zu einem Auswertegerät geleitet,
- – anschließend wird
in dem Auswertegerät
der zeitliche Abstand zwischen dem Erfassen von zwei benachbarten
Markierungen als Zahnzeit gemessen und abgespeichert,
- – sodann
durch Subtraktion von bisher ermittelten Zahnzeiten ein Differenzwert
bzw. Korrekturwert gebildet,
- – und
schließlich
durch Addition dieses Differenzwertes zu der zuletzt gemessenen
Zahnzeit ein Zeitraum bestimmt, der mit dem Messzeitpunkt der letzten
Markierung beginnt und dessen Ende das an den Drehwinkel der drehenden
Welle gekoppelte Ereignis zumindest angenähert markiert.
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Dabei
liegt der Zeitpunkt des an den Wellendrehwinkel gekoppelten Ereignisses
vorzugsweise innerhalb oder kurz nach Ablauf der nächsten zu
messenden Zahnzeit.
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In
einer ersten Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist vorgesehen, dass zur Bildung eines ersten Differenzwertes COR1
die beiden letzten gemessenen Zahnzeiten herangezogen werden. Dieser
Differenzwert COR1 wird beispielsweise dadurch gebildet, dass die
vorletzte Zahnzeit von der zuletzt ermittelten Zahnzeit subtrahiert
wird.
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In
einer zweiten Variante wird ein Differenzwert COR2 aus den letzten
drei gemessenen Zahnzeiten gebildet, wobei dieser Differenzwert
durch die Gleichung COR2 = COR1 + d2tn,mit d2tn = tn – 2tn-1
+ tn-2,gegeben ist, worin tn für die zuletzt gemessene Zahnzeit,
tn-1 die vorletzte Zahnzeit und tn-2 die drittletzte Zahnzeit stehen.
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In
einer dritten Variante ist vorgesehen, dass zur wenigstens angenäherten Bestimmung
des zukünftigen
Ereignisses alle Zahnzeiten wenigstens der letzten vollständigen Wellenumdrehung
herangezogen werden.
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Zudem
kann vorgesehen sein, dass aus den genanten Zahnzeiten und die Differenzwerten
die Drehzahl der Welle sowie deren Beschleunigung oder Verzögerung ermittelt
wird.
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Gegenstand
der Erfindung ist auch, dass bei der Verfahrensdurchführung die
Zahnzeiten an einer Kurbelwelle oder Nockenwelle einer Brennkraftmaschine
ermittelt werden.
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In
diesem Zusammenhang kann in einer konkreten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen
sein, dass das zukünftige
Ereignis den wellendrehwinkelbezogene Einspritzbeginn oder das Einspritzende
eines Kraftstoffeinspritzventils der Brennkraftmaschine markiert.
Dadurch ist vorteilhaft durch ein Steuergerät der vom Drehwinkel der Nocken-
oder Kurbelwelle abhängige
einspritzdruckoptimale Betätigungszeitpunkt
für das Kraftstoffeinspritzventil
sehr viel genauer als bisher bestimmbar.
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In
Abhängigkeit
vom Umfang der in die Bestimmung des Differenz- oder Korrekturwertes
COR1, COR2, einbezogenen Zahnzeiten ergeben sich unterschiedliche
Genauigkeitsgrade bei der Bestimmung des genannten Ereigniszeitpunktes.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass
eine durchschnittliche Zahnzeit tn,m zur Berechnung des zukünftigen
Ereignisses oder Zeitpunktes SOI,COR3 genutzt wird. Dieser Zeitpunkt ist
beispielsweise wiederum der druckoptimale Einspritzzeitpunkt eines
Kraftstoffeinspritzventils.
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Die
durchschnittliche Zahnzeit tn,m lässt sich vorzugsweise bestimmen
durch die Gleichung
mit n für die Anzahl der Zähne auf
der Signalgeberzahnradscheibe, c für die Anzahl der Messungen
eines jeden Zahns und i als Laufvariable.
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In
Kenntnis dieser durchschnittlichen Zahnzeit tn,m lässt sich
das zukünftige
Ereignis bzw. der zukünftige
Zeitpunkt SOI, COR3 durch die Gleichung SOI,
COR3 = tn,m·(Solleinspritzwinke1/6º)berechnen.
Der Solleinspritzwinkel wird beispielsweise von einem Motorsteuergerät in Abhängigkeit
von der aktuellen Motorbetriebssituation ermittelt.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
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1 eine
vereinfachte schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine sowie
einer dieser zugeordneten Drehzahlbestimmungsvorrichtung,
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2 eine
Darstellung des Verlaufs der Kurbelwellendrehzahl über den
Kurbelwellendrehwinkel zwischen zwei Zündzeitpunkten,
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3 eine
Darstellung wie in 2, jedoch mit Angaben zur erfindungsgemäßen Bestimmung
des Zeitraumes bis zu einem Kraftstoffeinspritzbeginn, und
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4 eine
Darstellung wie in 3, jedoch mit anderen Angaben
zur noch genaueren Bestimmung des genannten Zeitraumes.
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In 1 ist
eine Brennkraftmaschine 1 schematisch dargestellt, deren
Betrieb von einem Steuergerät 2 gesteuert
und geregelt wird. Dazu benötigt
dieses Steuergerät
Informationen über
die Drehzahl der Kurbelwelle 3 dieses Motors 1,
die durch eine Drehzahlerfassungsvorrichtung bestimmt wird. Diese
Drehzahlerfassungsvorrichtung umfasst im wesentlichen eine Drehzahlgeberscheibe 4,
die drehfest mit der Kurbelwelle 3 verbunden ist, sowie
einen Sensor 5 zur Erfassung von an dem Geberrad 4 angeordneten
oder ausgebildeten Markierungen. Diese Markierungen sind vorliegend
als Zähne
eines Geberzahnrades 4 ausgebildet.
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Aus
den Ausgangssignalen des Sensors 5 ermittelt das Steuergerät 2 eine
erste Information über
die aktuelle Kurbelwellendrehzahl N, die dann anschließend in
einem hardware- oder softwaremäßig ausgebildeten
Korrekturmodul 6 im Hinblick auf mögliche Fehler beziehungsweise
Ungenauigkeiten im Drehzahlsignal des Sensors 5 korrigiert
wird. Eine von der Kurbelwelle 3 angetriebene und nicht
dargestellte Nockenwelle weist dabei ein zu der Kurbelwellendrehzahl
N proportionalen Drehzahlverlauf auf, so dass bei den folgenden Erläuterungen
gleichbedeutend von der Kurbelwellen- oder Nockenwellendrehzahl
gesprochen werden kann.
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Aus
der gegebenenfalls korrigierten Drehzahlinformation leitet das Steuergerät 2 dann
Steuerungs- oder Regelungsgrößen ab,
zu denen beispielsweise die in die Brennkraftmaschine 1 einzuspritzende
Kraftstoffmenge und/oder Betätigungszeitpunkte
für Kraftstoffeinspritzventile
gehören.
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Die
Nockenwelle dient bei konventionellen Brennkraftmaschinen bekanntermaßen zur
Betätigungsansteuerung
der Ein- und Auslassventile eines solchen Motors. Zudem wird die
Nockenwelle bei Kraftstoff direkt einspritzenden Motoren mit einem
sogenannten Pumpe-Düse-Einspritzsystem
auch zum Aufbau des notwenigen Kraftstoffeinspritzdrucks genutzt,
wobei dieser Druck durch eine mechanische Kopplung zwischen der
Nockenwelle und dem Druckerzeuger (Pumpe) wiederum motordrehzahlabhängig ist.
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Insoweit
ist es die Aufgabe des Motorsteuergerätes 1 den richtigen
Zeitpunkt für
die Betätigung
der Kraftstoffeinspritzventile zu bestimmen, wozu es sich der eingangs
erwähnten
Information über
die aktuelle Kurbelwellen- oder Nockenwellendrehzahl bzw. der daraus
abgeleiteten Zahnzeiten bedient. Vor diesem Hintergrund ist es im
Hinblick auf das Betriebsverhalten eines solchen Antriebsmotors
sehr wichtig, den Einspritzzeitpunkt einspritzdruckabhängig richtig,
also weder zu früh
noch zu spät
einzustellen.
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2 zeigt
nun den Drehzahlverlauf 7 einer Nocken- oder Kurbelwelle
der Brennkraftmaschine 1 über den Kurbelwellendrehwinkel
Kw während
eines Verdichtungstaktes kurz vor der Einspritzung des Kraftstoffs
in den Brennraum der Brennkraftmaschine. Der Zeitpunkt Km kennzeichnet
die Mitte zwischen zwei Zündvorgängen, in
dem die Drehzahl N ihren größten Wert
erreicht. Diese Drehzahl N nimmt bei weiter ansteigendem Kurbelwellenwinkel
Kw wegen der Kompressionsarbeit des Kolbens an dem hier betrachteten
Zylinder stetig ab, um bei einem Kurbelwellendrehwinkel Kzü (gleichbedeutend
mit dem Zündzeitpunkt)
einen Minimalwert aufzuweisen.
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Zwischen
den beiden Zeitpunkten Km und Kzü sind
kurbelwinkelbezogen die Zeitpunkte Zn angegeben, in denen der Sensor 5 an
dem Geberad 4 die letzte Zahnflanke und die vorletzte Zahnflanke
Zn-1 bei Drehzahlwerten von Nn, Nn-1 vor dem durch die Kurbelwelle
bzw. Nockenwellendrehwinkel vorgegebenen Einspritzbeginn SOI erfasst
hat. Der Zeitraum zwischen der Erfassung von zwei benachbarten Zahnflanken wird
als Zahnzeit tn bezeichnet. Diese Zahnzeit tn gibt demnach denjenigen
Zeitraum an, den die Kurbelwelle während der Arbeitstakte der
einzelnen Zylinder zum Durchlaufen einer durch die Zahnflanken der
Zähne vorgegebenen
Winkelspanne des Geberzahnrades 4 benötigt. Der Zeitraum vom Zeitpunkt
Zn der letzten Zahnflankensensierung bis zum einspritzdruckbezogen
erwünschten
Ein spritzbeginn SOI ist mit tSOI benannt und ergibt sich gemäß einer
bekannten Interpolationsrechnung aus der Gleichung tSOI = 1/NSOI·(Solleinspritzwinke1/6º) (Gl.1)mit NSOI
als Drehzahl N zum Zeitpunkt SOI. Der Solleinspritzwinkel wird von
dem Steuergerät 2 in
Abhängigkeit
von der aktuellen Motorbetriebssituation ermittelt und kann beispielsweise
20º vor
der oberen Totpunktlage des Kolbens betragen.
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Der
erwünschte
Einspritzzeitpunkt SOI beziehungsweise der diesem zugeordnete Kurbel-
oder Nockenwellenwinkel liegt wie erwähnt in den meisten Fällen ungünstigerweise
zwischen zwei Geberradzahnflanken, so dass die Drehzahl NSOI der
Welle 3 zum gewünschten
Einspritzbeginn SOI unbekannt ist. Bei bekannten Verfahren wird
daher die Wellendrehzahl zum erwünschten
Einspritzbeginn oder dieser Zeitpunkt von vorhandenen Werten ausgehend
geschätzt
respektive extrapoliert.
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Dabei
wird die in dem Steuergerät 2 vorliegende
letzte Drehzahl Nn als konstant angesehen und für die Extrapolationsrechnung
als Drehzahlwert NSOI,EX genutzt. Für die Extrapolationsberennung
desjenigen Zeitraumes tSOI,EX, der vom Zeitpunkt der Messung der
letzten gemessenen Zahnflanke Zn bis zum gewünschten Einspritzbeginn SOI
vergeht, wird die folgende Gleichung genutzt: tSOI,EX = 1/NSOI,EX·(Solleinspritzwinkel/6º) (Gl.2)
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Da
sich die Wellendrehzahl N aber durch die Kompressionsarbeit am hier
betrachteten Zylinder bis zum erwünschten Einspritzbeginn SOI
auf den Drehzahlwert NSOI,IST verringert hat, ist der für die Extrapolationsberechnung
genutzte Drehzahlwert NSOI,EX um den in 2 dargestellten
Drehzahlbetrag 10 fehlerhaft. Dies wirkt sich bei der Bestimmung
desjenigen Zeitpunktes SOI,EX aus, zu dem nach dieser Berechnung der Einspritzbeginn
erfolgen soll. Dieser Zeitpunkt SOI,EX liegt deutlich erkennbar
am Ende des Zeitraumes tSOI,EX, der sich um den Zeitraum oder Drehwinkel 9 vor
dem drucktechnisch erwünschten
Einspritzbeginn befindet. Daraus ergeben sich folgende Ungleichungen: NSOI,IST < NSOI,EX → tSOI > tSOI,EX (Gl.3)
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2 zeigt
dies anschaulich, gemäß der ausgehend
von dem Drehzahlwert Nn eine Extrapolation 8 erfolgt. Während demnach
die Extrapolation unter der Voraussetzung der Konstanz der Drehzahl
(Nn = NSOI,EX) zu einem extrapolierten Zeitraum tSOI,EX bis zum
Einspritzbeginn SOI,EX führt,
müsste
nach der Erfassung der letzten Zahnflanke Zn tatsächlich der
Zeitraum tSOI vergehen, bis der druckoptimale Einspritzbeginn SOI
erfolgen sollte. Die auf den Kurbelwellenwinkel Kw bezogene Abweichung
ist in 2 mit dem Bezugszeichen 9 markiert und
errechnet sich aus der Differenz zwischen dem Zeitraum tSOI und
demjenigen Zeitraum tSOI,EX, der zwischen dem Sensieren der letzten
Zahnflanke vor dem kraftstoffdrucktechnisch erwünschten Zeitpunkt SOI und dem
extrapolierten SOI,EX vergeht.
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Diese
Abweichung 9 führt
im konkreten Motorbetrieb dazu, dass der Einspritzbeginn durch Betätigung des
Einspritzventils zu früh
erfolgt, da der optimale Kraftstoffdruck durch die nockenwellengetriebene
Kraftstoffpumpe noch nicht erzeugt wurde. Dies kann eine schlechtere
Verbrennung mit ggf. schlechterer Leistungsausbeute, schlechteren
Abgaswerten sowie einen höheren
Kraftstoffverbrauch bewirken.
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Abweichend
davon schlägt
die Erfindung eine Korrekturberechnung vor, die den o.g. Extrapolationsfehler
deutlich reduziert. Dazu wird in einer ersten Variante ein additiver
Korrekturwert COR1 berechnet. Dieser Korrekturwert COR1 entspricht
dem Unterschied zwischen der Zahnzeit tn und der Zahnzeit tn-1 vor
dem gewünschten
Einspritzbeginn SOI. Durch diese Beachtung der Zahnzeiten erfolgt
eine lineare Berücksichtigung der
zu erwartende Abnahme der Kurbel- oder Nockenwellendrehzahl durch
die Kompressionsarbeit des Kolbens der Brennkraftmaschine in dem
hier betrachteten Zylinder. Damit gelten folgende Gleichungen für den notwenigen
Korrekturwert COR1 und die Zeitdauer tSOI,COR1 bis zum errechneten
Einspritzbeginn SOI,COR1: COR1 = tn – tn-1 (Gl.4)und tSOI,COR1 = tn + COR1 (Gl.5)
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Dadurch
wird ein Extrapolationsfehler 11 wenn auch nicht vermieden,
so doch gegenüber
dem in 2 gezeigten Extrapolationsfehler 10 um
den Drehzahlbetrag 12 vorteilhaft auf einen Drehzahlwert NSOI,COR1
reduziert. Im Ergebnis kommt, wie 3 zeigt,
der errechnete Zeitpunkt tSOI,COR1 für den Einspritzbeginn SOI,COR1
dem Zeitpunkt SOI für
gewünschten
Einspritzbeginn jedenfalls sehr nahe, so dass das Betriebsverhalten
der Brennkraftmaschine dadurch deutlich verbessert ist. Es gelten
daher folgende Beziehungen für
die Drehzahl und den Zeitraum tSOI zwischen der letzten Messung
Zn einer Zahnflanke bis zum Erreichen des errechneten Einspritzbeginns: NSOI < NSOI,COR1 < NSOI,EX (Gl.6) tSOI > tSOI,COR1 > tSOI,EX (Gl.7)
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Gemäß der Erfindung
kann der gewünschte
Einspritzbeginn SOI noch genauer ermittelt werden. Wie 4 entnehmbar
ist, wird zur Bestimmung eines Korrekturwertes COR2 die Änderung der
vorletzten und der drittletzten Zahnzeit tn-1 und tn-2 berücksichtigt.
Dadurch wird der zeitliche oder drehwinkelbezogene Verlauf der Drehzahl
N in noch günstigerem
Umfang in die Berechnung des Einspritzbeginns SOI,COR2 einbezogen. Damit
gelten folgende Gleichungen für
den notwenigen Korrekturwert COR2 und die Zeitdauer tSOI,COR2 von der
Sensierung Zn der letzten Zahnflanke bis zum errechneten Einspritzbeginn
SOI,COR2: COR2 = dt1n + d2tn (Gl.8)mit dt1n = tn – tn-1 (Gl.9)und dt1n-1 = tn-1 – tn-2(Gl.10)sowie d2tn = dt1n – dt1n-1
= tn – 2tn-1
+ tn-2 (Gl.11)
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Daraus
ergibt sich für
den errechneten Einspritzbeginn tSOI,COR2
= tn + COR2 (Gl.12)
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Wenn
der Drehzahlverlauf nicht so gleichmäßig ist wie in den 2 bis 3 dargestellt,
so bietet dieses letztgenannte Verfahren eine höhere Genauigkeit als die anderen
vorgestellten Verfahren. Dies wird in 4 durch
den kurzen Pfeil 13 ausgedrückt, der den Zeitraum zwischen
dem drehwinkelbezogenen erwünschten
Einspritzbeginn SOI und dem berechneten Einspritzbeginn SOI,COR2
kennzeichnet.
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Schließlich kann
in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass
für jeden
Zahn der Geberscheibe
4 eine durchschnittliche Zahnzeit
tn,m berechnet wird. Dabei kann auf eine beliebige Anzahl von Zahnzeit-Messwerten
zurückgegriffen
werden. Diese sozusagen tiefpassgefilterte Zahnzeit tn,m kann dann
für die
Extrapolationsberechnungen beispielsweise gemäß den vorgestellten Verfahrensvarianten
genutzt werden. In einer Gleichung ausgedrückt errechnet sich diese tiefpassgefilterte
Zahnzeit tn,m demnach aus
wobei
der Wert n für
die Anzahl der Zähne
auf der Geberscheibe
4 steht, c die Anzahl der Messungen
eines jeden Zahns und i die Laufvariable angibt. Damit ist c auch
gleichbedeutend mit der Anzahl der vollständigen Umdrehungen des Signalgeberzahnrades
4 bei
der Bestimmung einer solchen durchschnittlichen Zahnzeit, da ja
die Zahnzeit eines jeden Zahnes pro Umdrehung nur einmal gemessen
werden kann.
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Durch
die in Gleichung Gl.13 dargestellte Funktion wird demnach für jeden
Zahn eines Signalgeberzahnrades eine gefilterte Zahnzeit tn,m bereit
gestellt, die in dem Auswertegerät 2 abgespeichert
werden. Zum oder kurz nach dem Zeitpunkt Zn der Messung der letzten
Zahnflanke vor dem Einspritzbeginn SOI kann daher für die Extrapolationsrechnung
die gefilterte Zahnzeit tn,m für
den nächsten
Zahn verwendet werden.
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Ein
derart berechneter Zeitpunkt SOI,COR3 für den Einspritzbeginn lässt sich
allgemein durch folgende Gleichung ausdrücken: SOI,COR3 = f (tn,m) (Gl.14)
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Für eine diesbezügliche Extrapolationsrechnung
gilt demnach SOI,COR3 = tn,m·(Solleinspritzwinke1/6º) (Gl.15)
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Die
Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens
sowie deren Varianten macht deutlich, dass sich durch dieses der
Eintrittszeitpunkt eines vom Drehwinkel einer Welle 3 abhängigen Ereignisses
sehr genau bestimmen lässt.
Dies kommt insbesondere bei einem Steuerungsverfahren zur Anwendung,
bei dem der Betätigungsbeginn
und das Betätigungsende
eines Kraftstoffeinspritzventils gesteuert wird, welches mit einer nockenwellengetriebenen
Kraftstoffeinspritzpumpe über
eine Kraftstoffzuführung
verbunden ist.
