DE112008000687B4 - Arrangement and method for controlling combustion in an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Anordnung für einen Verbrennungsmotor, wobei die Anordnung aufweist einen Verbrennungsraum (6), ein Einspritzmittel (5, 5'), das ausgebildet ist, um Kraftstoff in den Verbrennungsraum (6) einzuspritzen, wenn ein Verbrennungsvorgang ausgeführt werden soll, eine Steuereinheit (9), die dazu ausgebildet ist, das Einspritzmittel (5, 5') zu steuern, einen ersten Sensor (4a, 5a), der dazu ausgebildet ist, einen ersten Parameter zu ermitteln, der einen Wert hat, der in Bezug zu den Verbrennungsabläufen in dem Verbrennungsraum (6) steht, und einen zweiten Sensor (15, 15'), der dazu ausgebildet ist, einen zweiten Parameter zu ermitteln, der einen Wert hat, der in Bezug zu den Verbrennungsabläufen in dem Verbrennungsraum (6) steht, wobei die Steuereinheit (9) dazu ausgebildet ist, wenigstens einmal während eines laufenden Verbrennungsvorgangs Informationen von dem ersten Sensor (4a, 5a) zu erhalten, die den Wert des ersten Parameters betreffen und Informationen von dem zweiten Sensor (15, 15') zu erhalten, die den Wert des zweiten Parameters betreffen, und die Einspritzung von Kraftstoff mit Hilfe des Einspritzmittels (5, 5') während des verbleibenden laufenden Verbrennungsvorgangs auf der Basis der Parameterwerte zu steuern, wobei der erste Sensor (4a, 5a) dazu ausgebildet ist, einen Parameterwert zu ermitteln, der in Bezug zu dem Druck des in den Verbrennungsraum eingespritzten Kraftstoffs steht, und der zweite Sensor (15, 15') dazu ausgebildet ist, einen Parameterwert zu ermitteln, der sich aus dem laufenden Verbrennungsvorgang in dem Verbrennungsraum (6) ergibt.Arrangement for an internal combustion engine, the arrangement comprising a combustion chamber (6), an injection means (5, 5 ') which is designed to inject fuel into the combustion chamber (6) when a combustion process is to be carried out, a control unit (9) which is designed to control the injection means (5, 5 '), a first sensor (4a, 5a) which is designed to determine a first parameter which has a value which is related to the combustion processes in the Combustion chamber (6), and a second sensor (15, 15 '), which is designed to determine a second parameter, which has a value that is related to the combustion processes in the combustion chamber (6), wherein the control unit (9) is designed to receive information from the first sensor (4a, 5a) relating to the value of the first parameter and information from the second sensor (15, 15 ') at least once during an ongoing combustion process obtained, which relate to the value of the second parameter, and to control the injection of fuel with the aid of the injection means (5, 5 ') during the remaining ongoing combustion process on the basis of the parameter values, the first sensor (4a, 5a) being designed for this purpose to determine a parameter value which is related to the pressure of the fuel injected into the combustion chamber, and the second sensor (15, 15 ') is designed to determine a parameter value which results from the ongoing combustion process in the combustion chamber (6 ) results.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren für einen VerbrennungsmotorThe present invention relates to an arrangement and a method for an internal combustion engine

Es ist allgemein üblich, Verbrennungsabläufe in bestimmten Arten eines Verbrennungsmotors auf der Basis von gespeicherten Informationen von einem oder mehreren vorhergehenden Verbrennungsabläufen zu steuern, beispielsweise in homogenen Kompressionszündungsmotoren (HCCI, Homogeneous Charge Compression Ingnition). Die Steuerung kann individuell auf jeden Zylinder des Verbrennungsmotors angewandt werden, jedoch ist eine solche Steuerung insoweit begrenzt, dass eine Anpassung der Kraftstoffeinspritzung nur während eines nachfolgenden Verbrennungsvorgangs erreicht werden kann, wenn die Einspritzung von Kraftstoff nicht optimal während eines Verbrennungsvorgangs ist.It is common practice to control combustion processes in certain types of internal combustion engines based on stored information from one or more previous combustion processes, for example in homogeneous compression ignition engines (HCCI). The control can be applied individually to each cylinder of the internal combustion engine, but such control is limited to the extent that adaptation of the fuel injection can only be achieved during a subsequent combustion process if the fuel injection is not optimal during a combustion process.

Ein Weg, die Partikelmengen in den Abgasen von Dieselmotoren zu reduzieren, besteht darin, den Kraftstoff unter einem sehr hohen Druck in die Zylinder des Dieselmotors einzuspritzen. Ein sogenanntes „Commonrail“-System (Commonrail = gemeinsame Kraftstoffleitung) kann zu diesem Zweck verwendet werden. Ein Commonrail-System umfasst eine Hochdruckpumpe, die Kraftstoff unter einem sehr hohen Druck zu einem Druckspeicher (dem „Commonrail“) pumpt. Der Druck in dem Druckspeicher während einer Betätigung kann innerhalb des Bereichs von 250 bis 2000 bar liegen und in Zukunft möglicherweise noch höher. Der Kraftstoff in dem Druckspeicher soll an alle Zylinder des Verbrennungsmotors verteilt werden. Der Kraftstoff wird von dem Druckspeicher in die jeweiligen Zylinder mit Hilfe von elektronischen Einspritzvorrichtungen eingespritzt, die sich sehr schnell öffnen und schließen können. Eine elektrische Steuereinheit berechnet basierend auf den Informationen von verschiedenen Motorparametern, wie beispielsweise der Last und Drehzahl des Motors im Wesentlichen fortlaufend die Menge an Kraftstoff, die an die jeweiligen Zylinder abgegeben werden soll. Die elektronische Steuereinheit erhält auch Informationen von einem Drucksensor betreffend den vorherrschenden Druck in dem Druckspeicher. Basierend auf der Kenntnis von dem Druck in dem Druckspeicher steuert die elektronische Steuereinheit die Öffnungszeiten der elektronischen Einspritzvorrichtungen, so dass die berechnete Menge an Kraftstoff an die jeweiligen Zylinder abgegeben wird.One way to reduce the amount of particles in the exhaust gases from diesel engines is to inject the fuel into the cylinders of the diesel engine at a very high pressure. A so-called “common rail” system (common rail = common fuel line) can be used for this purpose. A common rail system includes a high pressure pump that pumps fuel under very high pressure to an accumulator (the "common rail"). The pressure in the accumulator during an actuation can be within the range of 250 to 2000 bar and possibly even higher in the future. The fuel in the pressure accumulator is to be distributed to all cylinders of the internal combustion engine. The fuel is injected from the pressure accumulator into the respective cylinder with the help of electronic injection devices, which can open and close very quickly. An electrical control unit essentially continuously calculates the amount of fuel that is to be delivered to the respective cylinders based on the information from various engine parameters, such as, for example, the load and speed of the engine. The electronic control unit also receives information from a pressure sensor regarding the prevailing pressure in the pressure accumulator. Based on the knowledge of the pressure in the pressure accumulator, the electronic control unit controls the opening times of the electronic injection devices so that the calculated amount of fuel is delivered to the respective cylinders.

Ein anderer Weg, Kraftstoff unter einem hohen Druck in die Zylinder des Verbrennungsmotors einzuspritzen, besteht darin, sogenannte Pumpe-Düse-Einheiten („Unit Injectors“) zu verwenden. Eine Pumpe-Düse-Einheit umfasst sowohl Einspritzmittel als auch eine Einspritzpumpe. Eine Pumpe-Düse-Einheit ist nahe bei jedem der Zylinder des Verbrennungsmotors angeordnet. Die Pumpe-Düse-Einheiten umfassen ein Wegeventil, das von einer elektrischen Steuereinheit gesteuert wird. Basierend auf der Kenntnis von dem Kraftstoffdruck, den die Pumpen der Pumpe-Düse-Einheiten erzeugen, gibt die elektrische Steuereinheit für eine gewünschte Menge an Kraftstoff, die in die jeweiligen Zylinder von den jeweiligen Pumpe-Düse-Einheiten eingespritzt werden soll, Steuersignale an die Wegeventile aus.Another way of injecting fuel under high pressure into the cylinders of the internal combustion engine is to use so-called unit injectors. A pump-nozzle unit comprises both injection means and an injection pump. A pump-nozzle unit is arranged close to each of the cylinders of the internal combustion engine. The unit injector includes a directional control valve that is controlled by an electrical control unit. Based on the knowledge of the fuel pressure that the pumps of the pump-nozzle units generate, the electrical control unit for a desired amount of fuel to be injected into the respective cylinders of the respective pump-nozzle units, control signals to the Directional control valves.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Anordnung und ein Verfahren für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, wobei die Verbrennungsabläufe mit einer sehr hohen Genauigkeit gesteuert werden können.The object of the present invention is to provide an arrangement and a method for an internal combustion engine, wherein the combustion processes can be controlled with a very high level of accuracy.

Die Aufgabe wird mit der Anordnung nach Anspruch 1 gelöst. Der Verbrennungsvorgang beginnt zwangsläufig mit einer bestimmten Verzögerung, nachdem die Einspritzung des Kraftstoffs begonnen hat. Der Verbrennungsvorgang läuft entsprechend für eine kurze Zeitspanne weiter, nachdem die Einspritzung des Kraftstoffs beendet wurde. Die erfindungsgemäße Steuerung der Kraftstoffeinspritzung kann demnach nur während der Zeit erfolgen, solange sowohl ein Einspritzvorgang als auch ein Verbrennungsablauf ablaufen. Wenn die erhaltene Information angibt, dass ein andauernder Verbrennungsvorgang in einer bestimmten Hinsicht nicht optimal ist, hat die Steuereinheit die Möglichkeit, die fortlaufende Einspritzung von Kraftstoff in einer solchen Weise zu steuern, dass jegliche Fehler während des Rests des Verbrennungsvorgangs korrigiert werden. Jeder Verbrennungsvorgang in einem Verbrennungsmotor kann demnach in einer im Wesentlichen optimalen Weise ausgeführt werden, selbst wenn Fehler in irgendeiner Phase des Verbrennungsablaufs auftreten.The object is achieved with the arrangement according to claim 1. The combustion process inevitably begins with a certain delay after the fuel injection has started. The combustion process continues accordingly for a short period of time after the injection of the fuel has ended. The fuel injection control according to the invention can therefore only take place during the time as long as both an injection process and a combustion process are running. If the information obtained indicates that an ongoing combustion process is not optimal in a certain respect, the control unit has the possibility of controlling the continuous injection of fuel in such a way that any errors during the rest of the combustion process are corrected. Each combustion process in an internal combustion engine can thus be carried out in a substantially optimal manner, even if errors occur in any phase of the combustion process.

DE 10 2006 015 503 A1 offenbart zur Verbesserung eines Verbrennungsvorganges eines Kraftfahrzeuges insbesondere hinsichtlich Emission und/oder Geräuschentwicklung ein Verfahren zur Regelung eines Einspritzverlaufes, bei dem ein Brennstoff direkt in eine Brennkammer eingespritzt wird, wobei die Regelung eine Änderung des Einspritzverlaufes (23) zumindest während eines ersten Arbeitszyklus auf Basis zumindest eines während des ersten Arbeitszyklus aufgenommenen Parameters bewirkt. Des Weiteren ist eine entsprechende direkteinspritzende Verbrennungskraftmaschine vorgesehen. DE 10 2006 015 503 A1 discloses to improve a combustion process of a motor vehicle, in particular with regard to emission and / or noise development, a method for regulating an injection process, in which a fuel is injected directly into a combustion chamber, the regulation changing the injection process ( 23 ) at least during a first work cycle based on at least one parameter recorded during the first work cycle. A corresponding direct-injection internal combustion engine is also provided.

DE 10 2007 013 119 A1 offenbart zur Verbesserung eines Verbrennungsvorganges eines Kraftfahrzeuges ein Verfahren zur Regelung eines Einspritzverlaufes vorgesehen, bei dem ein Brennstoff eingespritzt wird, wobei zumindest ein mit einem Verlauf, insbesondere einem Verbrennungsverlauf, im Zusammenhang stehender erster Parameter während eines ersten Verbrennungszyklus ermittelt wird, ein Vergleich des ersten Parameters mit einem vorgebbaren zweiten Parameter erfolgt und über den Vergleich, insbesondere über eine Abweichung zwischen den beiden Parametern, eine Anpassung einer Einspritzung erfolgt. Des Weiteren ist eine entsprechende direkteinspritzende Verbrennungskraftmaschine vorgesehen. DE 10 2007 013 119 A1 discloses to improve a combustion process of a motor vehicle, a method for regulating an injection process is provided, in which a fuel is injected, with at least one first parameter related to a process, in particular a combustion process is determined during a first combustion cycle, the first parameter is compared with a predeterminable second parameter, and an injection is adjusted via the comparison, in particular via a deviation between the two parameters. A corresponding direct-injection internal combustion engine is also provided.

DE 100 56 477 A1 offenbart eine elektronische Steuerungseinheit, welche eine Befehlseinspritzmenge auf der Basis von Fahrbetriebsbedingungen berechnet und eine Einspritzzeit auf der Basis eines erfassten Brennstoffdrucks berechnet. Ferner berechnet die elektronische Steuerungseinheit eine vorläufige Einspritzperiode und berechnet erneut eine Einspritzperiode auf der Basis des Einspritzzeitbrennstoffdrucks und der Befehlseinspritzmenge, wenn der Einspritzzeitbrennstoffdruck korrekt erfasst wurde. DE 100 56 477 A1 discloses an electronic control unit that calculates a command injection amount based on driving operating conditions and calculates an injection timing based on a detected fuel pressure. Further, the electronic control unit calculates a preliminary injection period and recalculates an injection period based on the injection time fuel pressure and the command injection amount when the injection time fuel pressure is correctly detected.

In DE 10 2005 010 435 A1 wird ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Strom- und Ladungsregelung eines piezoelektrischen Kraftstoff-Injektors vorgeschlagen, wobei einer Stromregeleinrichtung für den Injektor eine Ladungsregeleinrichtung übergeordnet ist. Ein die Regelabweichung der Ladungsregeleinrichtung verstärkender Regelverstärker ist ausgangsseitig mit dem Regler der Stromregeleinrichtung zur Vorgabe des Stromsollwerts verbunden. Ein schaltender Stromsteller in der Stromregeleinrichtung wirkt auf den Injektor ein, wobei der Verstärkungsfaktor auf einen Maximalwert eingestellt wird, bei der die Regelgröße als Sprungantwort bei einem Sollgrößensprung gerade noch nicht überschwingt.In DE 10 2005 010 435 A1 A method and a circuit arrangement for current and charge control of a piezoelectric fuel injector is proposed, a charge control device being superordinate to a current control device for the injector. A control amplifier which amplifies the control deviation of the charge control device is connected on the output side to the controller of the current control device for specifying the current setpoint. A switching current controller in the current control device acts on the injector, the gain factor being set to a maximum value at which the controlled variable does not just overshoot as a step response in the event of a setpoint step change.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Steuereinheit dazu ausgelegt, im Wesentlichen fortlaufend Informationen zu erhalten, die den Wert des Parameters von dem Sensor betreffen, um im Wesentlichen fortlaufend die Einspritzung von Kraftstoff mit Hilfe der Einspritzmittel während des verbleibenden Teils des laufenden Verbrennungsvorgang auf der Basis der erhaltenen Parameterwerte zu steuern. Die Einspritzung des Kraftstoffs kann demnach mit Rückmeldung während des verbleibenden Verbrennungsvorgangs gesteuert werden. Eine sehr genaue Steuerung des Verbrennungsvorgangs wird somit möglich gemacht. Die Steuereinheit kann dazu ausgebildet sein, wenigstens einen Parameterwert, der von dem Sensor erhalten wurde, mit einem erwarteten Parameterwert zu vergleichen und, in dem Falle einer unerwünschten Abweichung zwischen den Parameterwerten, die Einspritzung des Kraftstoffs mit Hilfe der Einspritzmittel während des verbleibenden Verbrennungsvorgangs zu steuern mit der Aufgabe, diese Abweichung zu kompensieren. Derartige erwartete Parameterwerte können in der Steuereinheit gespeichert sein oder von der Steuereinheit für jeden Vergleich berechnet werden.According to a preferred embodiment of the present invention, the control unit is designed to obtain substantially continuously information relating to the value of the parameter from the sensor in order to essentially continuously inject fuel using the injection means during the remaining part of the ongoing combustion process to control the basis of the parameter values obtained. The injection of the fuel can therefore be controlled with feedback during the remaining combustion process. This enables a very precise control of the combustion process. The control unit can be designed to compare at least one parameter value obtained from the sensor with an expected parameter value and, in the event of an undesirable deviation between the parameter values, to control the injection of the fuel with the aid of the injection means during the remaining combustion process with the task of compensating for this deviation. Such expected parameter values can be stored in the control unit or calculated by the control unit for each comparison.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Sensor dazu ausgebildet, einen Parameterwert zu ermitteln, der sich auf den Druck des Kraftstoffs bezieht, welcher in den Motorraum eingespritzt wird. Basierend auf den Informationen betreffend eine Anzahl von Motorparametern, beispielsweise die Last und Drehzahl des Motors, berechnet die Steuereinheit üblicherweise im Voraus die Kraftstoffmenge, die während eines Verbrennungsvorgangs bereitgestellt werden muss. Basierend auf dem erwarteten Einspritzdruck des Kraftstoffs während des Einspritzvorgangs schätzt die Steuereinheit die Zeitdauer ab, für die das Einspritzmittel aktiviert sein muss, damit die gewünschte Kraftstoffmenge bereitgestellt wird. In diesem Fall erhält die Steuereinheit somit Informationen betreffend den tatsächlichen Einspritzdruck des Kraftstoffs während eines laufenden Verbrennungsvorgangs. Wenn dieser Druckwert von dem erwarteten Druckwert abweicht, wird eine falsche Kraftstoffmenge eingespritzt und in dem Verbrennungsraum verbrannt. Basierend auf dieser Information kann die Steuereinheit die fortlaufende Einspritzung anpassen, so dass eine richtige Menge an Kraftstoff bereitgestellt und während des laufenden Verbrennungsvorgangs verbrannt wird.According to a further preferred embodiment of the present invention, the sensor is designed to determine a parameter value that relates to the pressure of the fuel that is injected into the engine compartment. Based on the information regarding a number of engine parameters, for example the load and speed of the engine, the control unit usually calculates in advance the amount of fuel that must be provided during a combustion process. Based on the expected injection pressure of the fuel during the injection process, the control unit estimates the length of time for which the injection means has to be activated in order for the desired amount of fuel to be provided. In this case, the control unit receives information regarding the actual injection pressure of the fuel during an ongoing combustion process. If this pressure value deviates from the expected pressure value, an incorrect amount of fuel is injected and burned in the combustion chamber. Based on this information, the control unit can adjust the continuous injection so that a correct amount of fuel is provided and burned during the ongoing combustion process.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Sensor dazu ausgebildet, einen Parameterwert zu ermitteln, der aus dem laufenden Verbrennungsvorgangs in dem Verbrennungsraum hervorgeht. Dadurch, dass ein oder mehrere Parameter während eines laufenden Verbrennungsvorgangs in dem Verbrennungsraum ermittelt werden, ist es möglich, zu entscheiden, ob der Vorgang in einer gewünschten Art und Weise ausgeführt wird. Zu diesem Zweck ist ein derartiger Sensor vorteilhaft innerhalb des Verbrennungsraums oder in unmittelbarer Nachbarschaft zu dem Verbrennungsraum angeordnet. Ein derartiger Sensor kann ein Drucksensor sein, der den anhaltenden Druck in dem Verbrennungsraum während eines Verbrennungsvorgangs ermittelt. Gemäß einer weiteren Alternative ist dieser Sensor ein Geräuschsensor, der das Geräusch ermittelt, das während eines Verbrennungsvorgangs auftritt. Wenn während eines Verbrennungsvorgangs ein erwarteter Druck oder ein erwartetes Geräusch nicht auftreten, kann die Einspritzung des Kraftstoffs angepasst werden, so dass der Druck oder das Geräusch während des Rests des laufenden Verbrennungsvorgangs in Richtung zu den gewünschten Werten geführt wird. Gemäß einer weiteren Alternative ist der Sensor dazu ausgebildet, einen Ionenstrom in dem Verbrennungsraum zu ermitteln. Wenn Kraftstoff und Luft in dem Verbrennungsraum verbrannt werden, werden freie Elektronen und geladenen Ionen in dem Verbrennungsgas ausgebildet. Dadurch dass ein elektrischer Strom an einem geeigneten Punkt in dem Verbrennungsraum angelegt wird, ist es möglich, den Ionenstrom und somit die Konzentration geladener Teilchen zu messen. Informationen über den Ionenstrom können verwendet werden, um den laufenden Verbrennungsvorgang zu beurteilen. Gemäß einer weiteren Alternative kann der Sensor ein optischer Sensor sein, der das Licht ermittelt, das während des Verbrennungsvorgangs erzeugt wird, wodurch ebenfalls ein Bild des laufenden Verbrennungsvorgangs bereitgestellt wird. Auch kann ein Laserstrahl durch den Verbrennungsraum geschickt werden, um die Präsenz verschiedener Substanzen in den Abgasen zu ermitteln, da jedes Molekül in dem Verbrennungsraum Laserlicht bei einer bestimmten Wellenlänge absorbiert.According to a further preferred embodiment of the present invention, the sensor is designed to determine a parameter value that results from the ongoing combustion process in the combustion chamber. By determining one or more parameters in the combustion chamber during an ongoing combustion process, it is possible to decide whether the process is to be carried out in a desired manner. For this purpose, such a sensor is advantageously arranged within the combustion chamber or in the immediate vicinity of the combustion chamber. Such a sensor can be a pressure sensor that determines the sustained pressure in the combustion chamber during a combustion process. According to a further alternative, this sensor is a noise sensor that detects the noise that occurs during a combustion process. If an expected pressure or noise does not occur during a combustion process, the injection of the fuel can be adjusted so that the pressure or the noise is guided towards the desired values during the rest of the ongoing combustion process. According to a further alternative, the sensor is designed to determine an ion current in the combustion chamber. When fuel and air are burned in the combustion chamber, free electrons and charged ions become in the combustion gas educated. By applying an electrical current to a suitable point in the combustion chamber, it is possible to measure the ion current and thus the concentration of charged particles. Information about the ion current can be used to assess the ongoing combustion process. According to a further alternative, the sensor can be an optical sensor that detects the light that is generated during the combustion process, thereby also providing an image of the ongoing combustion process. A laser beam can also be sent through the combustion chamber in order to determine the presence of various substances in the exhaust gases, since each molecule in the combustion chamber absorbs laser light at a specific wavelength.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, die Einspritzung von Kraftstoff während des Rests des laufenden Verbrennungsvorgangs zu steuern, indem die Länge der Zeitperiode variiert wird, während der das Einspritzmittel Kraftstoff einspritzt. Wenn beispielsweise der tatsächliche Kraftstoffdruck niedriger als der erwartete Kraftstoffdruck ist, oder während des Einspritzvorgangs mehr als erwartet abfällt, so kann es notwendig sein, dass die Einspritzzeit verlängert wird, um zu ermöglichen, dass die gewünschte Menge an Kraftstoff bereitgestellt und während des laufenden Verbrennungsvorgangs verbrannt wird. In einer entsprechenden Art und Weise kann eine erwartete Einspritzzeit verringert werden, wenn der tatsächliche Kraftstoffdruck höher als ein erwarteter Kraftstoffdruck ist. Alternativ kann die Steuereinheit dazu ausgebildet sein, die Einspritzung von Kraftstoff während des Rests des laufenden Verbrennungsvorgangs zu steuern, sodass die Einspritzung des Kraftstoffs wenigstens teilweise mit Unterbrechungen ausgeführt wird. Der Einspritzvorgang kann somit für eine kurze Periode unterbrochen und danach wieder aufgenommen werden.According to a further preferred embodiment of the present invention, the control unit is designed to control the injection of fuel during the remainder of the ongoing combustion process by varying the length of the time period during which the injection medium injects fuel. For example, if the actual fuel pressure is lower than the expected fuel pressure or falls more than expected during the injection process, the injection time may need to be extended to allow the desired amount of fuel to be provided and burned during the ongoing combustion process becomes. In a corresponding manner, an expected injection time can be reduced if the actual fuel pressure is higher than an expected fuel pressure. Alternatively, the control unit can be designed to control the injection of fuel during the rest of the ongoing combustion process, so that the injection of the fuel is carried out at least partially with interruptions. The injection process can thus be interrupted for a short period and then restarted.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Einspritzmittel eine piezoelektrische Einspritzvorrichtung. Eine piezoelektrische Einspritzvorrichtung hat ein bewegbares Element, das aus Keramik (Piezo) hergestellt ist, welche durch Elektrizität ausgedehnt wird. Das bewegbare Element wirkt auf eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzöffnungen ein. Eine solche Einspritzvorrichtung ermöglicht es auch, die Kraftstoffmenge anzupassen, die pro Zeiteinheit während eines laufenden Einspritzvorgangs eingespritzt wird. Die Einspritzmenge kann somit wie gewünscht während der Einspritzzeit variiert werden. Eine piezoelektrische Einspritzvorrichtung ist ebenfalls schnell und exakt und demnach sehr für eine Verwendung in diesem Zusammenhang geeignet. Die Steuereinheit umfasst vorteilhaft einen FPGA-(im Feld programmierbare Anordnung von Gattern) Schaltkreis, der ein integrierter Schaltkreis mit Hardware ist, die direkt von einem statischen Speicher (RAM (= Speicher mit wahlfreiem Zugriff), ROM (= Festwertspeicher) oder einem Flash-Speicher) zum Zeitpunkt des Beginns des Kreislaufs wieder programmiert werden und verändert werden kann, um bei jedem Start eine andere Funktion zu haben. Dies bedeutet, dass notwendige Berechnungen und Auswertungen bei einer sehr hohen Geschwindigkeit vollzogen werden können, was eine Vorraussetzung für die Möglichkeit einer im Wesentlichen fortlaufenden Rückmeldung und einer Steuerung der Kraftstoffeinspritzung während eines laufenden Verbrennungsvorgangs ist.According to a further preferred embodiment of the present invention, the injection means is a piezoelectric injection device. A piezoelectric injector has a movable member made of ceramic (piezo) which is expanded by electricity. The movable element acts on one or more fuel injection openings. Such an injection device also makes it possible to adapt the amount of fuel that is injected per unit of time during an ongoing injection process. The injection quantity can thus be varied as desired during the injection time. A piezoelectric injector is also quick and accurate and therefore very suitable for use in this context. The control unit advantageously comprises an FPGA (in the field programmable arrangement of gates) circuit, which is an integrated circuit with hardware that can be obtained directly from a static memory (RAM (= random access memory), ROM (= read-only memory) or a flash memory). Memory) can be reprogrammed at the time the circuit starts and can be changed to have a different function each time it is started. This means that the necessary calculations and evaluations can be carried out at a very high speed, which is a prerequisite for the possibility of essentially continuous feedback and control of the fuel injection during an ongoing combustion process.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird auch mit dem Verfahren nach Anspruch 9 gelöst.The object of the present invention is also achieved with the method according to claim 9.

FigurenlisteFigure list

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die angefügten Figuren mittels Beispielen beschrieben, in denen:

  • 1 eine Anordnung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt,
  • 2 eine Anordnung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt, und
  • 3 ein Verfahren für einen Verbrennungsmotor gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Preferred embodiments of the invention are described below with reference to the attached figures by means of examples, in which:
  • 1 shows an arrangement for an internal combustion engine according to a first embodiment of the invention,
  • 2nd shows an arrangement for an internal combustion engine according to a second embodiment of the invention, and
  • 3rd A method for an internal combustion engine according to an embodiment of the invention shows.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION

1 zeigt einen Teil eines Kraftstoffeinspritzungssystems für einen Verbrennungsmotor, der ein Dieselmotor sein kann. Das Kraftstoffeinspritzsystem ist vorteilhaft in einem Lastfahrzeug eingesetzt. Das Kraftstoffeinspritzsystem hat ein sogenanntes Commonrail-System. Das Kraftstoffsystem umfasst eine Kraftstoffleitung 1 zum Bereitstellen von Kraftstoff ausgehend von einem nicht dargestellten Kraftstofftank zu den jeweiligen Zylindern des Verbrennungsmotors. Einer der Zylinder 2 des Verbrennungsmotors ist in 1 gezeigt. Eine Hochdruckpumpe 3 ist in der Kraftstoffleitung 1 angeordnet, um den Kraftstoff mit Druck zu beaufschlagen, so dass er unter einem hohen Druck in einen Druckspeicher 4 zugeführt wird, der die Form eines sogenannten Commonrails annimmt. Kraftstoffleitungen 1a erstrecken sich zwischen dem Druckspeicher 4 und den jeweiligen Zylindern 2 des Verbrennungsmotors. Jede Kraftstoffleitung 1a führt zu einem Einspritzmittel 5 zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Zylinder 2. Wenn das Einspritzmittel 5 in eine geöffnete Stellung gebracht wird, spritzt es Kraftstoff von dem Druckspeicher unter einem hohen Druck in einen Verbrennungsraum 6 des Zylinders 2 ein. Das Einspritzmittel 5 ist mit einer Vielzahl von Öffnungen zum Einspritzen des Kraftstoffs in der Form einer Vielzahl von Düsen in den Verbrennungsraum 6 hinein versehen. Das Einspritzmittel 5 ist vorteilhaft eine piezoelektrische Einspritzvorrichtung. Mit einem piezoelektrischen Einspritzer kann eine sehr schnelle und exakte Einspritzung des Kraftstoffs erreicht werden. Die Einspritzöffnungen einer piezoelektrischen Einspritzvorrichtung sind auch einstellbar, wodurch es ermöglicht wird, die Menge an eingespritztem Kraftstoff während eines Einspritzvorgangs zu variieren. Der Verbrennungsraum 6 ist in üblicher Weise nach unten durch einen bewegbaren Kolben 7 begrenzt. Der Kolben 7 ist mit einer Kurbelwelle 8 über eine Verbindungsstange 9 verbunden. Die Bewegungen des Kolbens 7 in dem Zylinder 2 werden mit Hilfe der Kurbelwelle 8 in eine Drehbewegung umgewandelt. Eine Eingangsleitung 10 ist mit dem Verbrennungsraum 6 über eine Öffnung 11 verbunden, um es zu ermöglichen, dem Verbrennungsraum 6 Luft zuzuführen. Die Luft kann möglicherweise zurückgeführte Abgase enthalten. Die Luft ist vorteilhaft mit Druck beaufschlagt und gekühlt, ehe sie in den Verbrennungsraum 6 geführt wird. Ein Einlassventil 12 ist in der Öffnung 11 angeordnet, um die Luftzufuhr zu dem Verbrennungsraum 6 zu steuern. 1 shows part of a fuel injection system for an internal combustion engine, which may be a diesel engine. The fuel injection system is advantageously used in a truck. The fuel injection system has a so-called common rail system. The fuel system includes a fuel line 1 for providing fuel starting from a fuel tank, not shown, to the respective cylinders of the internal combustion engine. One of the cylinders 2nd of the internal combustion engine is in 1 shown. A high pressure pump 3rd is in the fuel line 1 arranged to pressurize the fuel so that it is under high pressure in an accumulator 4th is supplied, which takes the form of a so-called common rail. Fuel lines 1a extend between the accumulator 4th and the respective cylinders 2nd of the internal combustion engine. Every fuel line 1a leads to an injection agent 5 for injecting fuel into a cylinder 2nd . If the injector 5 is brought into an open position, it injects fuel from the pressure accumulator a high pressure in a combustion chamber 6 of the cylinder 2nd a. The injection medium 5 has a plurality of openings for injecting fuel in the form of a plurality of nozzles into the combustion chamber 6 into it. The injection medium 5 is advantageously a piezoelectric injector. With a piezoelectric injector, a very quick and exact injection of the fuel can be achieved. The injection ports of a piezoelectric injector are also adjustable, which allows the amount of fuel injected to be varied during an injection event. The combustion chamber 6 is in the usual way down by a movable piston 7 limited. The piston 7 is with a crankshaft 8th via a connecting rod 9 connected. The movements of the piston 7 in the cylinder 2nd are made using the crankshaft 8th converted into a rotary motion. An input line 10 is with the combustion chamber 6 through an opening 11 connected to enable the combustion chamber 6 To supply air. The air may contain recirculated exhaust gases. The air is advantageously pressurized and cooled before it enters the combustion chamber 6 to be led. An inlet valve 12th is in the opening 11 arranged to supply air to the combustion chamber 6 to control.

Eine elektrische Steuereinheit 9 ist dazu ausgebildet, den Betrieb der Hochdruckpumpe 3 und die Einspritzmittel 5 zu steuern, so dass eine optimale Menge an Kraftstoff zu gewünschten Zeiten in den Verbrennungsraum 6 einspritzt werden kann. Ein Drucksensor 4a ist in den Druckspeicher 4 eingesetzt, um den innerhalb des Speichers 4 vorherrschenden Druck zu ermitteln und um im Wesentlichen fortlaufend Signale an die Steuereinheit 9 mit Informationen über den ermittelten Kraftstoffdruck zu senden. Die Steuereinheit 9 umfasst einen FPGA-Schaltkreis 9a, der eine programmierbarer Schaltkreis ist, welcher eine sehr schnelle Verarbeitung von Daten und ein Steuern der Einspritzmittel 5 ermöglicht. Eine Abgasleitung 13 soll die Abgase von den Verbrennungsabläufen in dem Verbrennungsraum 6 wegführen. Die Abgabe von Abgasen aus dem Verbrennungsraum 6 wird mittels eines Auslassventils 14 reguliert. Die Steuereinheit 9 ist auch dazu ausgebildet, das Einlassventil 12 und das Auslassventil 14 zu steuern. Ein Sensor 15, hier beispielhaft als Drucksensor 15 dargestellt, ist in dem Verbrennungsraum 6 angeordnet, um den in dem Verbrennungsraum 6 während eines laufenden Verbrennungsvorgangs vorherrschenden Druck zu ermitteln. Der Sensor 15 kann alternativ ein Geräuschsensor sein, der das Geräusch ermittelt, das während eines laufenden Verbrennungsvorgangs erzeugt wird, ein Sensor, der einen Ionenstrom in dem Verbrennungsraum ermittelt, oder ein optischer Sensor, der das Licht ermittelt, das während eines laufenden Verbrennungsvorgangs erzeugt wird. Der Drucksensor 15 ist dazu ausgebildet, im Wesentlichen fortlaufend Signale an die Steuereinheit 9 mit Informationen über den Druck zu senden, den er in dem Verbrennungsraum 6 ermittelt hat.An electrical control unit 9 is designed to operate the high pressure pump 3rd and the injectors 5 to control, so that an optimal amount of fuel at desired times in the combustion chamber 6 can be injected. A pressure sensor 4a is in the pressure accumulator 4th used to the inside of the store 4th to determine prevailing pressure and essentially continuously signals to the control unit 9 with information about the determined fuel pressure. The control unit 9 includes an FPGA circuit 9a , which is a programmable circuit which enables very fast processing of data and control of the injection means 5 enables. An exhaust pipe 13 should the exhaust gases from the combustion processes in the combustion chamber 6 lead away. The emission of exhaust gases from the combustion chamber 6 is by means of an exhaust valve 14 regulated. The control unit 9 is also designed to control the intake valve 12th and the exhaust valve 14 to control. A sensor 15 , here as an example as a pressure sensor 15 is shown in the combustion chamber 6 arranged around the in the combustion chamber 6 to determine the pressure prevailing during an ongoing combustion process. The sensor 15 may alternatively be a noise sensor that detects the noise that is generated during an ongoing combustion process, a sensor that detects an ion current in the combustion chamber, or an optical sensor that detects the light that is generated during an ongoing combustion process. The pressure sensor 15 is designed to send signals to the control unit essentially continuously 9 with information about the pressure he is sending in the combustion chamber 6 has determined.

Während des Betriebs des Verbrennungsmotors erhält die Steuereinheit 9 im Wesentlichen fortlaufend Steuersignale betreffend Motorparameter, beispielsweise die Last und die Drehzahl des Motors. Auf der Basis dieser Informationen berechnet die Steuereinheit 9 die Menge an Kraftstoff, die an die Zylinder 2 des Verbrennungsmotors abgegeben werden muss. Die Steuereinheit 9 erhält zur gleichen Zeit Informationen betreffend den momentanen Druck in dem Druckspeicher 4 von dem Drucksensor 4a. Ausgehend von der Kenntnis der gewünschten Kraftstoffmenge und dem vorherrschenden Druck in dem Druckspeicher 4, kann die Steuereinheit 9 die Zeitdauer bestimmen, während der sich das Einspritzmittel 5 in einer offenen Stellung befinden muss, damit die gewünschte Kraftstoffmenge an den Verbrennungsraum 6 abgegeben wird. Wenn sich der Kolben 7 in dem Zylinder 2 nach unten bewegt, öffnet sich das Einlassventil 12, so dass Luft und jegliche rückgeführten Abgase von der Eingangsleitung 10 in den sich ausdehnenden Verbrennungsraum 6 in einer Menge eingesaugt werden, die durch die Steuereinheit 9 gesteuert ist. Wenn der Kolben 7 eine untere Extremstellung erreicht, schließt die Steuereinheit 9 das Einlassventil 12. Die darauffolgende Aufwärtsbewegung des Kolbens 7 verursacht eine Verdichtung der Luft und der Abgase in dem Verbrennungsraum 6. Die Luft und die Abgase in dem Verbrennungsraum 6 erfahren dadurch eine Temperaturerhöhung in Proportion zu dem Grad der Verdichtung. Wenn der Kolben 7 sich einer oberen Extremstellung nähert, bringt die Steuereinheit 9 das Einspritzmittel 5 in eine offene Stellung, so dass Kraftstoff beginnt, unter einem hohen Druck in den Verbrennungsraum 6 eingespritzt zu werden. Der Kraftstoff entzündet sich und verbrennt während eines Verbrennungsvorgangs in dem Verbrennungsraum 6.The control unit receives during the operation of the internal combustion engine 9 essentially continuous control signals relating to engine parameters, for example the load and the speed of the engine. The control unit calculates on the basis of this information 9 the amount of fuel delivered to the cylinders 2nd of the internal combustion engine must be delivered. The control unit 9 at the same time receives information regarding the current pressure in the pressure accumulator 4th from the pressure sensor 4a . Based on the knowledge of the desired amount of fuel and the prevailing pressure in the pressure accumulator 4th , the control unit 9 determine the length of time during which the injection means 5 must be in an open position so that the desired amount of fuel is delivered to the combustion chamber 6 is delivered. If the piston 7 in the cylinder 2nd Moving down, the inlet valve opens 12th so that air and any recirculated exhaust gases from the inlet pipe 10 into the expanding combustion chamber 6 be sucked in an amount by the control unit 9 is controlled. If the piston 7 reached a lower extreme position, the control unit closes 9 the inlet valve 12th . The subsequent upward movement of the piston 7 causes compression of the air and exhaust gases in the combustion chamber 6 . The air and the exhaust gases in the combustion chamber 6 experience an increase in temperature in proportion to the degree of compression. If the piston 7 the control unit brings up to an extreme extreme position 9 the injection medium 5 in an open position so that fuel starts under high pressure in the combustion chamber 6 to be injected. The fuel ignites and burns in the combustion chamber during a combustion process 6 .

Während eines laufenden Verbrennungsvorgangs erhält die Steuereinheit 9 im Wesentlichen fortlaufend Informationen von dem Drucksensor 4a betreffend den Kraftstoffdruck, der in dem Druckspeicher 4 vorherrscht. Die Steuereinheit 9 vergleicht den vorherrschenden Kraftstoffdruck mit einem erwarteten Druckwert. Wenn es eine Abweichung gibt, steuert die Steuereinheit 9 die Einspritzmittel 5 in einer solchen Art und Weise, dass die Abweichung während des Rests des Verbrennungsvorgangs korrigiert wird. Die Steuereinheit 9 kann entsprechend den Einspritzvorgang in einer solchen Art und Weise steuern, dass die Einspritzzeit relativ zu einer vorher erwarteten Einspritzzeit verlängert oder verkürzt wird. Die Steuereinheit 9 kann den Einspritzvorgang in einer solchen Art und Weise steuern, dass die Menge an Kraftstoff, die eingespritzt wird, während der Einspritzzeit variiert. In dem Fall kann die Steuereinheit 9 den Einspritzvorgang steuern, so dass Kraftstoff mit Unterbrechungen in den Verbrennungsraum 6 eingespritzt wird. Während des laufenden Einspritzvorgangs erhält die Steuereinheit 9 auch im Wesentlichen fortlaufend Informationen von dem Drucksensor 15 betreffend den in dem Verbrennungsraum 6 vorherrschenden Druck. Die Steuereinheit 9 vergleicht den in dem Verbrennungsraum 6 vorherrschenden Druck mit einem erwarteten Druckwert. Wenn es eine unerwünschte Abweichung gibt, steuert die Steuereinheit 9 die Einspritzmittel 5 in einer solchen Art und Weise, dass die Abweichung während des Rests des Einspritzvorgangs auf wenigstens eine der vorstehend aufgezeigten Weisen korrigiert wird. Eine solche im Wesentlichen fortlaufende Rückmeldesteuerung der Kraftstoffeinspritzung während eines laufenden Verbrennungsvorgangs ermöglicht es, eine sehr exakte Steuerung der Kraftstoffeinspritzung zu erreichen. Die Leistung und der Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors können somit mit sehr hoher Genauigkeit optimiert werden. Die Entladung von Teilchen und Emissionen des Verbrennungsmotors können verringert oder mit einer sehr hohen Genauigkeit an die bestehende Gesetzgebung angepasst werden. Der Druckanstieg, der als ein Ergebnis des Verbrennungsvorgangs in dem Verbrennungsraum 6 auftritt, führt dazu, dass der Kolben 7 nach oben gedrückt wird. Wenn der Kolben 7 die untere Extremstellung passiert hat, öffnet die Steuereinheit 9 das Auslassventil 14. Die nachfolgende Aufwärtsbewegung des Kolbens 7 drückt die Abgase, die während des Verbrennungsvorgangs gebildet worden sind, aus der Abgasleitung 13.The control unit receives during an ongoing combustion process 9 essentially continuous information from the pressure sensor 4a regarding the fuel pressure in the pressure accumulator 4th prevails. The control unit 9 compares the prevailing fuel pressure with an expected pressure value. If there is a deviation, the control unit controls 9 the injectors 5 in such a way that the deviation is corrected during the rest of the combustion process. The control unit 9 can accordingly control the injection process in such a manner that the injection time is lengthened or shortened relative to a previously expected injection time. The control unit 9 can control the injection process in such a way that the amount of fuel injected during the Injection time varies. In that case the control unit 9 control the injection process so that fuel stops in the combustion chamber 6 is injected. The control unit receives during the current injection process 9 also essentially continuous information from the pressure sensor 15 regarding that in the combustion chamber 6 prevailing pressure. The control unit 9 compares that in the combustion chamber 6 prevailing pressure with an expected pressure value. If there is an undesirable deviation, the control unit controls 9 the injectors 5 in such a manner that the deviation is corrected during the remainder of the injection process in at least one of the ways outlined above. Such essentially continuous feedback control of the fuel injection during an ongoing combustion process makes it possible to achieve very precise control of the fuel injection. The performance and fuel consumption of the internal combustion engine can thus be optimized with very high accuracy. The discharge of particles and emissions from the internal combustion engine can be reduced or adapted to existing legislation with very high accuracy. The pressure increase that occurs as a result of the combustion process in the combustion chamber 6 occurs, causes the piston 7 is pushed up. If the piston 7 the control unit opens 9 the exhaust valve 14 . The subsequent upward movement of the piston 7 pushes the exhaust gases formed during the combustion process out of the exhaust pipe 13 .

2 zeigt einen Teil eines alternativen Kraftstoffeinspritzsystem für einen Verbrennungsmotor. Die Bauteile dieses Einspritzsystems wurden mit denselben Referenzzeichen versehen, wie die entsprechenden Bauteile des Einspritzsystems, das in 1 gezeigt ist. In diesem Fall werden Pumpe-Düse-Einheiten 5 zum Einspritzen von Kraftstoff unter einem hohen Druck in die jeweiligen Zylinder des Verbrennungsmotors verwendet. Ein Zylinder 2 ist in 2 gezeigt. Eine Pumpe-Düse-Einheit 5 umfasst eine kombiniert Hochdruckpumpe und ein Einspritzmittel. Ein Drucksensor 5a ist hier nahe bei der Pumpe-Düse-Einheit 5' angebracht, um den Kraftstoffdruck zu ermitteln, den die Pumpe der Pumpe-Düse-Einheit während eines Einspritzvorgangs erzeugt. Ein Sensor 15' ist hier teilweise innerhalb des Verbrennungsraums 6 des Zylinders 2 angeordnet, um den Ionenstrom zu messen, der in dem Verbrennungsraum 6 während eines laufenden Verbrennungsvorgangs erzeugt wird. 2nd shows part of an alternative fuel injection system for an internal combustion engine. The components of this injection system have been given the same reference numerals as the corresponding components of the injection system that in 1 is shown. In this case, unit injector 5 used to inject fuel under high pressure into the respective cylinders of the internal combustion engine. A cylinder 2nd is in 2nd shown. A unit injector 5 comprises a combined high pressure pump and an injection medium. A pressure sensor 5a is close to the unit injector here 5 ' attached to determine the fuel pressure that the pump of the unit injector generates during an injection process. A sensor 15 ' is partially inside the combustion chamber 6 of the cylinder 2nd arranged to measure the ion current in the combustion chamber 6 is generated during an ongoing combustion process.

Während des Betriebs des Verbrennungsmotors wird Kraftstoff von einer nicht dargestellten Förderpumpe unter einem verhältnismäßig geringen Druck zu der Pumpe-Düse-Einheit 5' über eine Leitung 1 zugeführt. Die Steuereinheit 9 berechnet die Menge an Kraftstoff, die zu den Zylindern 2 des Verbrennungsmotors zugeführt werden muss. Basierend auf der Kenntnis einer gewünschten Kraftstoffmenge und eines erwarteten Drucks, den die Pumpe-Düse-Einheit 5' erzeugen kann, ermittelt die Steuereinheit 9 die Zeitdauer, während der das Einspritzmittel der Pumpe-Düse-Einheit 5' in einer geöffneten Stellung sein muss, damit die gewünschte Kraftstoffmenge dem Verbrennungsraum 6 zugeführt werden kann. Während eines laufenden Einspritzvorgangs erhält die Steuereinheit 9 im Wesentlichen fortlaufend Informationen von dem Drucksensor 5a betreffend den vorherrschenden Einspritzdruck. Die Steuereinheit 9 vergleicht den vorherrschenden Einspritzdruck mit einem erwarteten Druckwert. Wenn es eine Abweichung gibt, steuert die Steuereinheit 9 die Pumpe-Düse-Einheit 5' in einer solchen Art und Weise, dass die Abweichung während des Rests des Einspritzvorgangs korrigiert wird. Während des laufenden Einspritzvorgangs erhält die Steuereinheit 9 auch im Wesentlichen fortlaufend Informationen von dem Sensor 15' betreffend den Ionenstrom, der in dem Verbrennungsraum 6 ermittelt wurde. Die Steuereinheit 9 vergleicht den Ionenstrom, der in dem Verbrennungsraum 6 ermittelt wurde, mit einem erwarteten Ionenstrom. Wenn es eine unerwünschte Abweichung gibt, steuert die Steuereinheit 9 das Einspritzmittel der Pumpe-Düse-Einheit 5', so dass die Abweichung während des Rests des Einspritzvorgangs korrigiert wird. Das Ergebnis ist eine Steuerung mit im Wesentlichen fortlaufender Rückmeldung der Einspritzung des Kraftstoffs während eines laufenden Einspritzvorgangs und die sich daraus ergebende Möglichkeit einer sehr exakten Steuerung der Kraftstoffeinspritzung. During the operation of the internal combustion engine, fuel is supplied from a feed pump, not shown, to the pump-nozzle unit under a relatively low pressure 5 ' over a line 1 fed. The control unit 9 calculates the amount of fuel delivered to the cylinders 2nd of the internal combustion engine must be supplied. Based on knowledge of a desired amount of fuel and an expected pressure that the unit injector 5 ' the control unit determines 9 the length of time during which the injection medium of the pump-nozzle unit 5 ' must be in an open position so that the desired amount of fuel enters the combustion chamber 6 can be supplied. The control unit receives during an ongoing injection process 9 essentially continuous information from the pressure sensor 5a regarding the prevailing injection pressure. The control unit 9 compares the prevailing injection pressure with an expected pressure value. If there is a deviation, the control unit controls 9 the unit injector 5 ' in such a way that the deviation is corrected during the remainder of the injection process. The control unit receives during the current injection process 9 also essentially continuous information from the sensor 15 ' regarding the ion current in the combustion chamber 6 was determined. The control unit 9 compares the ion current in the combustion chamber 6 was determined with an expected ion current. If there is an undesirable deviation, the control unit controls 9 the injection medium of the unit injector 5 ' , so that the deviation is corrected during the remainder of the injection process. The result is a control with essentially continuous feedback of the injection of the fuel during an ongoing injection process and the resultant possibility of a very precise control of the fuel injection.

3 zeigt schematisch ein Verfahren für einen Verbrennungsmotor, der die in den 1 oder 2 gezeigten Bauteile umfasst. Der Verbrennungsmotor umfasst somit einen Verbrennungsraum 6, ein Einspritzmittel 5, 5', das dazu ausgebildet ist, Kraftstoff in den Verbrennungsraum 6 einzuspritzen, wenn ein Verbrennungsvorgang ausgeführt werden soll, eine Steuereinheit 9, die dazu ausgebildet ist, das Einspritzmittel 5, 5' zu steuern, und einen Sensor 4a, 5a, 15, 15', der dazu ausgebildet ist, einen Parameter p zu ermitteln, der einen Wert hat, welcher in Bezug zu dem Verbrennungsvorgang in dem Verbrennungsraum 6 steht. Das Verfahren beginnt bei Schritt 16. Die Steuereinheit 9 erhält hier Informationen von einem Sensor 4a, 5a, 15, 15' betreffend einem ermittelten Parameterwert p, der in Bezug zu einem laufenden Verbrennungsvorgang in dem Verbrennungsraum 6 steht. Bei Schritt 17 vergleicht die Steuereinheit 9 den Parameterwert p, den sie von dem Sensor 4a, 5a, 15, 15' erhalten hat, mit einem erwarteten Parameterwert pn . Wenn der erhaltene Parameterwert p dem erwarteten Parameterwert pn entspricht, beginnt der Vorgang wieder bei Schritt 16. Die Einspritzung des Kraftstoffs wird dann in einer vorbestimmten Art und Weise fortgeführt. Wenn der erhaltene Parameterwert p nicht mit dem erwarteten Parameterwert pn übereinstimmt, fährt der Vorgang mit Schritt 18 fort, bei dem die Steuereinheit 9 entscheidet, ob die Abweichung akzeptabel ist oder nicht. In bestimmten Fällen kann die Abweichung akzeptabel sein, da sie so klein ist, dass es besser ist eine Anpassung der Kraftstoffeinspritzung zurückzustellen. In anderen Fällen kann der Parameter p einen Wert haben, der einen niedrigeren Gehalt an beispielsweise Teilchen und Emissionen in den Abgasen angibt als bei dem erwarteten Parameterwert pn angegeben sind. Wenn diese Abweichung akzeptabel ist, beginnt der Vorgang wieder bei Schritt 16. Wenn eine unerwünschte Abweichung vorliegt, entscheidet die Steuereinheit bei Schritt 19, wie im Hinblick auf eine Kompensation der Abweichung die Einspritzung des Kraftstoffs während des Rests des Verbrennungsvorgangs verändert werden soll. Die Einspritzung des Kraftstoffs kann bzgl. eines vorbestimmten Werts entsprechend verlängert oder verkürzt sein. Alternativ oder in Kombination damit kann die Einspritzmenge pro Zeiteinheit korrigiert werden oder die Einspritzung des Kraftstoffs kann mit Unterbrechungen ausgeführt werden. Nach der Anpassung der Kraftstoffeinspritzung beginnt der Vorgang wieder bei Schritt 16. 3rd shows schematically a method for an internal combustion engine, which the in the 1 or 2nd includes components shown. The internal combustion engine thus comprises a combustion chamber 6 , an injector 5 , 5 ' , which is designed to fuel into the combustion chamber 6 to inject a control unit when a combustion operation is to be carried out 9 , which is designed to the injection means 5 , 5 ' to control and a sensor 4a , 5a , 15 , 15 ' which is designed to set a parameter p to determine which has a value which is related to the combustion process in the combustion chamber 6 stands. The process begins at step 16 . The control unit 9 receives information from a sensor here 4a , 5a , 15 , 15 ' regarding a determined parameter value p related to an ongoing combustion process in the combustion chamber 6 stands. At step 17th compares the control unit 9 the parameter value p they from the sensor 4a , 5a , 15 , 15 ' received with an expected parameter value p n . If the parameter value obtained p the expected parameter value p n corresponds, the process starts again at step 16 . The injection of the fuel is then continued in a predetermined manner. If the parameter value obtained p not with the expected parameter value p n matches, the process moves to step 18th where the control unit 9 decides whether the deviation is acceptable or not. In certain cases, the deviation may be acceptable because it is so small that it is better to postpone fuel injection adjustment. In other cases, the parameter p have a value that indicates a lower content of, for example, particles and emissions in the exhaust gases than the expected parameter value p n are specified. If this deviation is acceptable, the process starts again at step 16 . If there is an undesirable deviation, the control unit decides at step 19th how to change the fuel injection during the remainder of the combustion process to compensate for the deviation. The injection of the fuel can be lengthened or shortened accordingly with respect to a predetermined value. Alternatively or in combination with this, the injection quantity per unit of time can be corrected or the injection of the fuel can be carried out with interruptions. After adjusting the fuel injection, the process starts again at step 16 .

Der vorstehend angegebene Vorgang läuft vorteilhaft im Wesentlichen fortlaufend während eines laufenden Verbrennungsvorgangs ab. Das Ergebnis ist eine fortlaufende Überwachung und Steuerung, so dass der tatsächliche Verbrennungsvorgang mit einer sehr hohen Genauigkeit einem optimalen Verbrennungsvorgang entsprechen wird. Mit den Sensoren 4a, 5a, 15, 15', die vorstehend beispielhaft angegeben sind, kann der Parameter p der Druck sein, bei dem der Kraftstoff in den Verbrennungsraum eingespritzt wird, der in dem Verbrennungsraum vorherrschende Druck, der Ionenstrom in dem Verbrennungsraum, das Licht von dem Verbrennungsvorgang etc.The process specified above advantageously takes place essentially continuously during an ongoing combustion process. The result is continuous monitoring and control so that the actual combustion process will correspond to an optimal combustion process with very high accuracy. With the sensors 4a , 5a , 15 , 15 ' , which are given by way of example above, the parameter p be the pressure at which the fuel is injected into the combustion chamber, the pressure prevailing in the combustion chamber, the ion current in the combustion chamber, the light from the combustion process, etc.

Die Erfindung ist in keiner Weise auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann frei innerhalb des Umfangs der Ansprüche variiert werden. In den in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen werden zwei Sensoren zum Ermitteln unterschiedlicher Parameter während eines Einspritzvorgangs verwendet, jedoch kann es auch ausreichend sein, einen solchen Parameter zu ermitteln. Natürlich können auch mehr als zwei Parameter ermittelt werden, um einen verbleibenden Verbrennungsvorgang zu steuern. In den Ausführungsbeispielen ist der Verbrennungsmotor eine Dieselmotor, jedoch können es auch andere Arten von Verbrennungsmotoren sein, wie beispielsweise Varianten der Ottomotoren und HCCI-Motoren.The invention is in no way limited to the described embodiment, but can be varied freely within the scope of the claims. In the in the 1 and 2nd In the illustrated embodiments, two sensors are used to determine different parameters during an injection process, but it may also be sufficient to determine such a parameter. Of course, more than two parameters can also be determined in order to control a remaining combustion process. In the exemplary embodiments, the internal combustion engine is a diesel engine, but it can also be other types of internal combustion engines, such as, for example, variants of the gasoline engines and HCCI engines.

Claims (13)

Anordnung für einen Verbrennungsmotor, wobei die Anordnung aufweist einen Verbrennungsraum (6), ein Einspritzmittel (5, 5'), das ausgebildet ist, um Kraftstoff in den Verbrennungsraum (6) einzuspritzen, wenn ein Verbrennungsvorgang ausgeführt werden soll, eine Steuereinheit (9), die dazu ausgebildet ist, das Einspritzmittel (5, 5') zu steuern, einen ersten Sensor (4a, 5a), der dazu ausgebildet ist, einen ersten Parameter zu ermitteln, der einen Wert hat, der in Bezug zu den Verbrennungsabläufen in dem Verbrennungsraum (6) steht, und einen zweiten Sensor (15, 15'), der dazu ausgebildet ist, einen zweiten Parameter zu ermitteln, der einen Wert hat, der in Bezug zu den Verbrennungsabläufen in dem Verbrennungsraum (6) steht, wobei die Steuereinheit (9) dazu ausgebildet ist, wenigstens einmal während eines laufenden Verbrennungsvorgangs Informationen von dem ersten Sensor (4a, 5a) zu erhalten, die den Wert des ersten Parameters betreffen und Informationen von dem zweiten Sensor (15, 15') zu erhalten, die den Wert des zweiten Parameters betreffen, und die Einspritzung von Kraftstoff mit Hilfe des Einspritzmittels (5, 5') während des verbleibenden laufenden Verbrennungsvorgangs auf der Basis der Parameterwerte zu steuern, wobei der erste Sensor (4a, 5a) dazu ausgebildet ist, einen Parameterwert zu ermitteln, der in Bezug zu dem Druck des in den Verbrennungsraum eingespritzten Kraftstoffs steht, und der zweite Sensor (15, 15') dazu ausgebildet ist, einen Parameterwert zu ermitteln, der sich aus dem laufenden Verbrennungsvorgang in dem Verbrennungsraum (6) ergibt.Arrangement for an internal combustion engine, the arrangement comprising a combustion chamber (6), an injection means (5, 5 ') which is designed to inject fuel into the combustion chamber (6) when a combustion process is to be carried out, a control unit (9) which is designed to control the injection means (5, 5 '), a first sensor (4a, 5a) which is designed to determine a first parameter which has a value which is related to the combustion processes in the Combustion chamber (6), and a second sensor (15, 15 '), which is designed to determine a second parameter, which has a value that is related to the combustion processes in the combustion chamber (6), wherein the control unit (9) is designed to receive information from the first sensor (4a, 5a) relating to the value of the first parameter and information from the second sensor (15, 15 ') at least once during an ongoing combustion process obtained, which relate to the value of the second parameter, and to control the injection of fuel with the aid of the injection means (5, 5 ') during the remaining ongoing combustion process on the basis of the parameter values, the first sensor (4a, 5a) being designed for this purpose to determine a parameter value which is related to the pressure of the fuel injected into the combustion chamber, and the second sensor (15, 15 ') is designed to determine a parameter value which results from the ongoing combustion process in the combustion chamber (6 ) results. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (9) dazu ausgebildet ist, im Wesentlichen fortlaufend Informationen betreffend den Wert des Parameters von dem ersten Sensor (4a, 5a) und/oder zweiten Sensor (15, 15') zu erhalten und im Wesentlichen fortlaufend die Einspritzung von Kraftstoff mit Hilfe des Einspritzmittels (5, 5') während des verbleibenden laufenden Verbrennungsvorgangs auf der Basis der erhaltenen Parameterwerte zu steuern.Arrangement after Claim 1 , characterized in that the control unit (9) is designed to receive information regarding the value of the parameter from the first sensor (4a, 5a) and / or second sensor (15, 15 ') essentially continuously and essentially continuously To control the injection of fuel with the aid of the injection means (5, 5 ') during the remaining ongoing combustion process on the basis of the parameter values obtained. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (9) dazu ausgebildet ist, wenigstens einen Parameterwert, den sie von dem ersten Sensor (4a, 5a) oder dem zweiten Sensor (15, 15') erhalten hat, mit einem erwarteten Parameterwert zu vergleichen und dann, wenn es eine unerwünschte Abweichung zwischen den Parameterwerten gibt, die Einspritzung von Kraftstoff mit Hilfe des Einspritzmittels (5, 5') während des verbleibenden laufenden Verbrennungsvorgangs zu steuern mit der Aufgabe, diese Abweichung zu kompensieren.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (9) is designed to transmit at least one parameter value which it has received from the first sensor (4a, 5a) or the second sensor (15, 15 ') to compare the expected parameter value and, if there is an undesirable deviation between the parameter values, to control the injection of fuel with the aid of the injection means (5, 5 ') during the remaining ongoing combustion process with the task of compensating for this deviation. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Sensor (15, 15') sich wenigstens teilweise innerhalb oder in unmittelbarer Nähe zu dem Verbrennungsraum (6) befindet. Arrangement after Claim 1 , characterized in that the second sensor (15, 15 ') is at least partially inside or in close proximity to the combustion chamber (6). Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (9) dazu ausgebildet ist, die Einspritzung von Kraftstoff mit Hilfe des Einspritzmittels (5, 5') während des verbleibenden laufenden Verbrennungsvorgangs zu steuern, indem sie die Länge der Zeitperiode variiert, innerhalb der das Einspritzmittel Kraftstoff einspritzt.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (9) is designed to control the injection of fuel by means of the injection means (5, 5 ') during the remaining ongoing combustion process by varying the length of the time period, within which the injector injects fuel. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (9) dazu ausgebildet ist, die Kraftstoffeinspritzung mit Hilfe des Einspritzmittels (5) während des verbleibenden laufenden Verbrennungsvorgangs zu steuern, so dass die Einspritzung des Kraftstoffs wenigstens teilweise mit Unterbrechungen ausgeführt wird.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (9) is designed to control the fuel injection with the aid of the injection means (5) during the remaining ongoing combustion process, so that the fuel injection is carried out at least partially with interruptions. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzmittel (11) eine piezoelektrische Einspritzvorrichtung ist.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the injection means (11) is a piezoelectric injection device. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (9) einen FPGA-Schaltkreis (9a) umfasst.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (9) comprises an FPGA circuit (9a). Verfahren für einen Verbrennungsmotor, wobei der Verbrennungsmotor einen Verbrennungsraum (6) aufweist, ein Einspritzmittel (5, 5'), das dazu ausgebildet ist, Kraftstoff in den Verbrennungsraum (6) einzuspritzen, wenn ein Verbrennungsvorgang ausgeführt werden soll, eine Steuereinheit (9), die dazu ausgebildet ist, das Einspritzmittel (5, 5') zu steuern, einen ersten Sensor (4a, 5a), der dazu ausgebildet ist, einen ersten Parameter zu ermitteln, der einen Wert aufweist, welcher in Bezug zu den Verbrennungsabläufen in dem Verbrennungsraum (6) steht, und einen zweiten Sensor (15, 15'), der dazu ausgebildet ist, einen zweiten Parameter zu ermitteln, der einen Wert aufweist, welcher in Bezug zu den Verbrennungsabläufen in dem Verbrennungsraum (6) steht, umfassend die Schritte: Erhalten von Informationen von dem ersten Sensor (4a, 5a) betreffend den Wert des ersten Parameters und erhalten von Informationen von dem zweiten Sensor (15, 15') betreffend den Wert des zweiten Parameters wenigstens einmal während eines laufenden Verbrennungsvorgangs und Steuern der Kraftstoffeinspritzung mit Hilfe des Einspritzmittels (5) während des verbleibenden laufenden Verbrennungsvorgangs auf der Basis der Parameterwerte, wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfasst: Ermitteln eines Werts des ersten Parameters, der in Bezug zu dem Druck des Kraftstoffs steht, der in den Verbrennungsraum eingespritzt wird; und Ermitteln eines Werts des zweiten Parameters, der sich aus dem laufenden Verbrennungsvorgang in der Verbrennungskammer (6) ergibt.Method for an internal combustion engine, the internal combustion engine having a combustion chamber (6), an injection means (5, 5 ') which is designed to inject fuel into the combustion chamber (6) when a combustion process is to be carried out, a control unit (9) which is designed to control the injection means (5, 5 '), a first sensor (4a, 5a) which is designed to determine a first parameter which has a value which is related to the combustion processes in the Combustion chamber (6), and a second sensor (15, 15 '), which is designed to determine a second parameter, which has a value that is related to the combustion processes in the combustion chamber (6), comprising the steps : Obtaining information from the first sensor (4a, 5a) regarding the value of the first parameter and receiving information from the second sensor (15, 15 ') relating to the value of the second parameter at least once during an ongoing combustion process and Controlling the fuel injection with the aid of the injection means (5) during the remaining ongoing combustion process on the basis of the parameter values, the method further comprising the following steps: Determining a value of the first parameter that is related to the pressure of the fuel injected into the combustion chamber; and Determining a value of the second parameter, which results from the ongoing combustion process in the combustion chamber (6). Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch die Schritte: Erhalten von Informationen betreffend den Wert des Parameters im Wesentlichen fortlaufend von dem ersten Sensor (4a, 5a) und/oder von dem zweiten Sensor (15, 15') und im Wesentlichen fortlaufend Steuern der Kraftstoffeinspritzung mit Hilfe des Einspritzmittels (5, 5') während des verbleibenden laufenden Verbrennungsvorgangs auf der Basis der erhaltenen Parameterwerte.Procedure according to Claim 9 , characterized by the steps: obtaining information relating to the value of the parameter essentially continuously from the first sensor (4a, 5a) and / or from the second sensor (15, 15 ') and essentially continuously controlling the fuel injection with the aid of the injection means (5, 5 ') during the remaining ongoing combustion process based on the parameter values obtained. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch die Schritte: Vergleichen von wenigstens einem Parameterwert, der von dem ersten Sensor (4a, 5a) oder dem zweiten Sensor (15, 15') erhalten wurde, mit einem erwarteten Parameterwert und dann, wenn es eine unerwünschte Abweichung zwischen den Parameterwerten gibt, Steuern der Kraftstoffeinspritzung mit Hilfe des Einspritzmittels (5, 5') während des verbleibenden laufenden Verbrennungsvorgangs mit der Aufgabe die Abweichung zu kompensieren.Procedure according to Claim 9 or 10 , characterized by the steps of: comparing at least one parameter value obtained from the first sensor (4a, 5a) or the second sensor (15, 15 ') with an expected parameter value and then when there is an undesired deviation between the parameter values there, controlling the fuel injection with the aid of the injection means (5, 5 ') during the remaining ongoing combustion process with the task of compensating for the deviation. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 11, gekennzeichnet durch den Schritt: Steuern der Kraftstoffeinspritzung mit Hilfe des Einspritzmittels (5) während des verbleibenden laufenden Verbrennungsvorgangs durch Variieren der Dauer der Zeitperiode, innerhalb derer das Einspritzmittel Kraftstoff einspritzt.Method according to one of the preceding Claims 9 to 11 , characterized by the step: controlling the fuel injection with the aid of the injection means (5) during the remaining ongoing combustion process by varying the duration of the time period in which the injection means injects fuel. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 12, gekennzeichnet durch den Schritt: Steuern der Kraftstoffeinspritzung mit Hilfe des Einspritzmittels (5) während des verbleibenden laufenden Verbrennungsvorgangs, sodass die Einspritzung des Kraftstoffs wenigstens teilweise mit Unterbrechungen ausgeführt wird.Method according to one of the preceding Claims 9 to 12th , characterized by the step: controlling the fuel injection with the aid of the injection means (5) during the remaining ongoing combustion process, so that the fuel injection is carried out at least partially with interruptions.
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