DE19752025A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Regeln des Kraftstoffdruckes in einem Kraftstoffspeicher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln des Kraft­ stoffdruckes in einem Kraftstoffspeicher gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung zum Regeln des Kraftstoffdruckes in einem Kraftstoffspeicher.

Bei Kraftstoffeinspritzanlagen, die einen Kraftstoffspeicher aufweisen, ist die Regelung des Kraftstoffdruckes von beson­ derer Bedeutung, da zum einen der Kraftstoffdruck entspre­ chend der Dynamik der Brennkraftmaschine verändert werden muß und zum anderen ein zu hoher Kraftstoffdruck zu Energieverlu­ sten und beispielsweise zur Erwärmung des Kraftstofftanks führt.

Aus DE 195 48 278 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit Hochdruckeinspritzung bekannt, bei der Kraftstoff von einer Vorförderpumpe zu einer Hochdruckpumpe geführt wird, die den Kraftstoff hoch verdichtet und an den Kraftstoffspeicher weitergibt. Zur Regelung des Kraftstoff­ druckes im Kraftstoffspeicher wird zum einen die Drehzahl der Vorförderpumpe in Abhängigkeit von einem Vorsteuerwert und zum anderen in Abhängigkeit von der Differenz zwischen einem Sollwert für den Kraftstoffdruck und einem gemessenen Kraft­ stoffdruck geregelt. Zudem ist am Kraftstoffspeicher ein Druckregelventil vorgesehen, das bei Überdruck zum schnellen Absenken des Kraftstoffdruckes geöffnet wird.

Die Aufgabe der Erfindung beruht darin, ein genaueres Verfah­ ren zur Regelung des Kraftstoffdruckes bereitzustellen.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des An­ spruchs 1 und durch die Merkmale des Anspruch 11 gelöst. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung beruht darin, daß bei der Ermittlung des ersten Steuersignales für die Zuführeinrich­ tung zuerst die für die Einspritzung benötigte Einspritzmenge berechnet wird und anschließend aus der Einspritzmenge in Ab­ hängigkeit von Parametern der Zuführeinrichtung ein Steuersi­ gnal für die Zuführeinrichtung bestimmt wird, damit die Zu­ führeinrichtung die benötigte Einspritzmenge dem Kraft­ stoffspeicher zuführt. Damit wird die Bestimmung der benötig­ ten Einspritzmenge und die Bestimmung des Steuersignals für die Zuführeinrichtung getrennt, wodurch eine präzise Regelung des Kraftstoffdruckes ermöglicht.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher er­ läutert; es zeigen:

Fig. 1 ein Common-Rail-Einspritzsystem,

Fig. 2 ein Druckregelventil,

Fig. 3 das Steuerverhalten des Druckregelventils,

Fig. 4 einen schematischen Aufbau des Regelungsverfahrens,

Fig. 5 eine Darstellung der einzelnen Regelungskomponen­ ten,

Fig. 6 ein dynamisches Steuersignal,

Fig. 7 den Kraftstoffdruck und weitere Steuersignale für einen Einspritzvorgang.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Common-Rail-Einspritzanlage, bei der der Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 1 über eine Vorförderpumpe 2, ein Kraftstoffilter 3 und ein Drosselventil 4 zu einer Hochdruckpumpe 5 geführt wird. Die Hochdruckpumpe 5 ist an einen Kraftstoffspeicher 7 angeschlossen, an dem ein Druckregelventil 6 vorgesehen ist, das über eine Rückleitung 12 mit dem Kraftstofftank 1 in Verbindung steht. Der Kraft­ stoffspeicher 7 steht mit Einspritzventilen 9 in Verbindung, die einer Brennkraftmaschine 16 zugeordnet sind. Am Kraft­ stoffspeicher 7 ist ein Drucksensor 8 vorgesehen, der über eine Signalleitung mit einem Steuergerät 10 in Verbindung steht. Das Steuergerät 10 ist über eine erste Steuerleitung 13 mit dem Drosselventil 4, über eine zweite Steuerleitung 14 mit dem Druckregelventil 6 und über dritte Steuerleitungen 15 mit den Einspritzventilen 9 verbunden.

Zudem steht das Steuergerät 10 mit einem Datenspeicher 17 in Verbindung. Die Einspritzventile 9 weisen Leckageleitungen 11 auf, die zum Kraftstofftank 1 geführt sind. Das Steuergerät 10 ist zudem an einen Pedalwertgeber 18 angeschlossen, der den Fahrerwunsch ermittelt. Weiterhin steht das Steuergerät 10 mit einem Drehzahlgeber 19 in Verbindung, der der Brenn­ kraftmaschine 16 zugeordnet ist.

Das Steuergerät 10 ist weiterhin mit einem Spannungsmesser 35 der Versorgungsspannung 34 verbunden, der die Versorgungs­ spannung an das Steuergerät 10 meldet. Zudem ist ein Zu­ standssensor 37 der Brennkraftmaschine 16 zugeordnet, der den Betriebszustand der Brennkraftmaschine wie z. B. Start, Leer­ lauf oder Vollast bestimmt, und an das Steuergerät 10 weiter­ gibt. Weiterhin ist ein Kühlsystem 33 für die Brennkraftma­ schine 16 vorgesehen, das einen Temperatursensor 36 aufweist, der die Kühlwassertemperatur TCO mißt und an das Steuergerät 10 weitergibt.

Die Anordnung nach Fig. 1 funktioniert folgendermaßen: Das Steuergerät 10 erfaßt den Fahrerwunsch über den Pedalwertge­ ber 18 und die Drehzahl der Brennkraftmaschine 16 über den Drehzahlgeber 19. In Abhängigkeit von dem Fahrerwunsch und der Drehzahl der Brennkraftmaschine stellt das Steuergerät 10 einen entsprechenden Kraftstoffdruck im Kraftstoffspeicher 7 ein und steuert entsprechend die Einspritzventile 9 an. Auf diese Weise wird der Brennkraftmaschine 16 in Abhängigkeit vom Fahrerwunsch und von der Drehzahl der Brennkraftmaschine eine festgelegte Kraftstoffmenge über einen ermittelten Ein­ spritzzeitraum zugeführt.

Zur Regelung des Kraftstoffdruckes im Kraftstoffspeicher 7 mißt das Steuergerät 10 über den Drucksensor 8 den Kraft­ stoffdruck im Kraftstoffspeicher und steuert nach vorgegebe­ nen Verfahren, die im Datenspeicher 17 abgelegt sind, das Druckregelventil 6 und das Drosselventil 4 an. Die Kraft­ stoffmenge, die dem Kraftstoffspeicher 7 zugeführt wird, wird in diesem Ausführungsbeispiel durch den Öffnungsgrad des Drosselventils 4 festgelegt.

Ist die Hochdruckpumpe 5 beispielsweise in der Drehzahl re­ gelbar ausgeführt, so kann auch über die Regelung der Dreh­ zahl der Hochdruckpumpe 5 die Kraftstoffmenge gesteuert wer­ den, die dem Kraftstoffspeicher 7 zugeführt wird.

Ist beispielsweise die Vorförderpumpe 2 in der Drehzahl re­ gelbar ausgeführt, so kann auch über die Regelung der Dreh­ zahl der Vorförderpumpe 2 die Kraftstoffmenge gesteuert wer­ den, die dem Kraftstoffspeicher 7 zugeführt wird. Es sind so­ mit verschiedene Steuermöglichkeiten für die Kraftstoffzufuhr zum Kraftstoffspeicher 7 möglich.

Die Erfindung ist nicht auf die in Fig. 1 dargestellte An­ ordnung einer Zuführeinrichtung beschränkt, die eine Vorför­ derpumpe mit konstanter Drehzahl, ein Drosselventil 4 und ei­ ne Hochdruckpumpe 5 umfaßt, deren Drehzahl proportional zur Drehzahl der Brennkraftmaschine ist, sondern auf jede Zufüh­ reinrichtung anwendbar, die dem Kraftstoffspeicher Kraftstoff zu führt.

Der Druck im Kraftstoffspeicher 7 wird direkt durch eine ent­ sprechende Steuerung des Druckregelventils 6 eingestellt, das abhängig von einem ersten Steuersignal ab einem vorgegebenen Kraftstoffdruck im Kraftstoffspeicher 7 öffnet und Kraftstoff über die Rückleitung 12 aus dem Kraftstoffspeicher 7 zum Kraftstofftank 1 zurückführt.

Fig. 2 zeigt schematisch den Aufbau des Druckregelventils 6, das ein Gehäuse 21 aufweist, das eine Steuerkammer 23 be­ grenzt. Das Druckregelventil 6 ist über eine Zuleitung 20 an den Kraftstoffspeicher 7 angeschlossen. Die Zuleitung 20 mün­ det über eine Ventilöffnung 28 in die Steuerkammer 23. Die Steuerkammer 23 weist einen Abfluß 24 auf, der über die Rück­ leitung 12 an den Kraftstofftank 1 angeschlossen ist. Der Ventilöffnung 28 ist ein Schließglied 29 zugeordnet, das in der Steuerkammer 23 angeordnet ist und über eine Schließfeder 25 gegen einen entsprechende Dichtsitz 22 gedrückt wird. Zu­ dem ist das Schließglied 29 mit einem Anker 26 eines Elektro­ magneten verbunden. Dem Anker 26 ist eine Magnetspule 27 zu­ geordnet, an die die zweite Steuerleitung 14 angeschlossen ist.

Das Druckregelventil 6 der Fig. 2 funktioniert folgenderma­ ßen: Durch die Federkraft der Schließfeder 25 und durch eine entsprechende Bestromung der Magnetspule 27 wird das Schließ­ glied 29 mit einer entsprechenden Kraft gegen den zugeordne­ ten Dichtsitz 22 gedrückt. Damit wird ein Haltedruck vorgege­ ben, bis zu dem das Schließglied 29 die Zuleitung 20 ver­ schließt. Überschreitet der Kraftstoffdruck im Kraft­ stoffspeicher 7, d. h. der Raildruck den vorgegebenen Halte­ druck, so wird das Schließglied 29 vom Dichtsitz 22 abgehoben und Kraftstoff fließt aus dem Kraftstoffspeicher 7 über den Abfluß 24 und die Rückleitung 12 zum Kraftstofftank 1 zurück.

Fig. 3 zeigt den Raildruck P in Abhängigkeit von dem puls­ weiten modulierten zweiten Steuersignal S2, mit dem das Steu­ ergerät 10 das Druckregelventil 6 steuert. Beispielsweise wird bei einem Tastverhältnis von 40% ein Haltedruck von 800 bar eingestellt. Dies bedeutet, daß das Druckregelventil 6 bis zu einem Kraftstoffdruck von 800 bar geschlossen ist und erst dann öffnet, wenn der Kraftstoffdruck im Kraftstoffspei­ cher 7 den Haltedruck von 800 bar übersteigt.

Fig. 4 zeigt schematisch in Form eines Blockschaltbildes den Aufbau des Regelungsverfahrens. Ein erster Regelungsblock 30 regelt das hochdruckseitige Stellglied, das in diesem Ausfüh­ rungsbeispiel dem Druckregelventil 6 entspricht. Ein zweiter Regelungsblock 31 regelt das niederdruckseitige Stellglied, das in diesem Ausführungsbeispiel dem Drosselventil 4 ent­ spricht.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann zusätzlich zum Drosselventil 4 die Förderleistung der Vorförderpumpe 2 und/oder der Druck zwischen der Vorförderpumpe 2 und der Hochdruckpumpe 5 beispielsweise durch ein weiteres Druckre­ gelventil und/oder die Förderleistung der Hochdruckpumpe 5 gesteuert werden.

Dem ersten Regelungsblock 30 werden die Drehzahl N der Brenn­ kraftmaschine, die berechnete Einspritzmenge MF, der Raildruck FUP, die Kühlmitteltemperatur TCO der Brennkraftma­ schine, die Versorgungsspannung VB und ein Zustandssignal ES für den Betriebszustand der Brennkraftmaschine zugeführt. Aus diesen Größen ermittelt der erste Regelungsblock 30 ein drit­ tes Steuersignal HP für das hochdruckseitige Stellglied, das der Einspritzanlage 32 zugeführt wird. Zudem ermittelt der erste Regelungsblock 30 einen Drucksollwert FUPS, der vor­ zugsweise dem zweiten Regelungsblock 31 zugeführt wird.

Dem zweiten Regelungsblock 31 wird die Drehzahl N der Brenn­ kraftmaschine, die berechnete Einspritzmenge MF, der Raildruck FUP und die Versorgungsspannung VB zugeführt. Der zweite Regelungsblock 31 ermittelt aus den zugeführten Daten ein viertes Ansteuersignal VC, das dem Einspritzsystem 32 zu­ geführt wird. Im Einspritzsystem 32 wird der Raildruck FUP des Kraftstoffspeichers 7 gemessen und an den ersten und den zweiten Regelungsblock 30, 31 geführt.

Fig. 5 zeigt die genaue Funktionsweise des ersten und des zweiten Regelungsblockes 30, 31, die vorzugsweise im Steuer­ gerät 10 realisiert sind. Im ersten Regelungsblock 30 wird aus der Drehzahl N, der Kühlmitteltemperatur TCO und der be­ rechneten Einspritzmenge MF ein Drucksollwert FUPS in einer fünften Berechnungseinheit 56 berechnet.

Die berechnete Einspritzmenge stellt die Kraftstoffmenge dar, die bei dem nächsten Einspritzvorgang der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Die einzuspritzende Kraftstoffmenge MF wird vom Steuergerät 10 in Abhängigkeit von der Drehzahl und dem Fahrerwunsch und in Abhängigkeit von einem Motorkennfeld, das im Datenspeicher 17 abgelegt ist, berechnet. Die Berechnung des Drucksollwertes FUPS erfolgt in Abhängigkeit von Motor­ kennfeldern und Steuerverfahren, die im Datenspeicher 17 ab­ gelegt sind.

Der Drucksollwert FUPS wird einer siebten Addiereinheit 57 zugeführt. Zudem wird der Drucksollwert FUPS an eine vierte Berechnungseinheit 53 geführt.

Der siebten Addiereinheit 57 wird zudem der Raildruck FUP zu­ geführt, wobei die siebte Addiereinheit 57 eine Druckdiffe­ renz FUPD nach folgender Formel bildet:
FUPD = FUPS - FUP. Die siebte Addiereinheit 57 gibt die Druckdifferenz FUPD an eine Linearisiereinheit 58 weiter. Die Linearisiereinheit 58 ermittelt nach bekannten Verfahren aus der Drehzahl N, dem Raildruck FUP und der Druckdifferenz FUPD ein linearisiertes Steuersignal LS, das einen aktuellen Rege­ leingriff darstellt. Die Linearisiereinheit 58 beinhaltet ei­ nen linearisierten PI-Regler, dessen Berechnungsvorschrift für das linearisierte Steuersignal LS folgendermaßen lautet:

LS(i) = LS(i-1) + K.(FUPD(i) - (1-(TA/TN)).FUPD(i-1)),
wobei mit LS(i) der aktuelle Regeleingriff zum Zeitpunkt i, mit LS(i-1) der vorhergehende Regeleingriff zum Zeitpunkt (i-1), mit FUPD(i) die aktuelle Regeldifferenz, mit FUPD(i-1) die vorhergehende Regeldifferenz bezeichnet ist, wobei die Regeldifferenz dem Druckdifferenzwert FUPD(i) entspricht. Mit K ist ein Verstärkungsfaktor von beispielsweise 0,1% pro Me­ gapascal, mit TN eine Nachstellzeit von beispielsweise 80 ms und mit TA eine Abtastzeit von beispielsweise 20 ms bezeich­ net. Die Abtastzeit TA legt die Zeit fest, die zwischen dem Zeitpunkt i und dem Zeitpunkt i+1 liegt, zu dem die Werte ab­ getastet werden.

Der Verstärkungsfaktor K gleicht das nichtlineare Verhalten des Druckregelventils 6 über den Raildruck FUP aus. Dabei be­ rechnet sich der Verstärkungsfaktor K nach folgender Formel: K = K0.LF, wobei mit K0 ein Basisverstärkungsfaktor mit ei­ nem Wert von zum Beispiel 0,1% pro Megapascal und mit LF ein Linearisierungsfaktor von zum Beispiel 1,5 bezeichnet ist. Der Linearisierungsfaktor LF wird dabei aus einer Kennlinie entnommen und hängt vom Raildruck FUP ab.

Der in der Linearisierungseinheit 58 berechnete Regeleingriff LS(i) wird anschließend einer zweiten Begrenzungseinheit 59 zugeführt. Die zweite Begrenzungseinheit 59 verhindert eine Überlastung von Steuergerätekomponenten bei einer hohen Be­ triebsspannung. Zudem wird durch die zweite Begrenzungsein­ heit 59 zur Verbesserung der Regelgüte der Arbeitsbereich des Druckreglers 6 an den temperaturabhängigen Stellbereich des Druckreglers 6 angepaßt.

Die Begrenzung des wirksamen Regeleingriffs LS erfolgt daher vorzugsweise in Abhängigkeit vom Motorbetriebszustand ES, von der Batteriespannung VB und der Kühlmitteltemperatur TCO. Die Stellbereichsgrenzen sind in Kennfeldern im Datenspeicher 17 abgelegt, die über die Batteriespannung VB und/oder die Kühl­ mitteltemperatur TCO aufgespannt sind, wobei für jeden Motor­ betriebszustand ein eigenes Kennfeld abgelegt ist. Die Motor­ betriebszustände sind beispielsweise der Start der Brenn­ kraftmaschine, der Leerlauf oder der Vollastbetrieb.

Der auf diese Weise begrenzte Regeleingriff LSG wird an­ schließend an eine erste Multipliziereinheit 60 geführt. Die erste Multipliziereinheit 60 multipliziert den begrenzten Re­ geleingriff LSG mit einem zweiten Korrekturfaktor KB, der von der Batteriespannung VB abhängt. Der zweite Korrekturfaktor KB, der eine Kompensation des Stellstromes an dem entspre­ chenden Stellglied in Bezug auf die Versorgungsspannung VB erreicht, wird entweder einer entsprechenden Kennlinie im Da­ tenspeicher 17 entnommen, oder wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, in einer ersten Berechnungseinheit 40 nach fol­ gender Näherungsgleichung ermittelt: KB = (VBR/VB), wobei mit VBR eine vorgegebene Referenzspannung und mit VB die Versor­ gungsspannung des Stellgliedes bezeichnet ist, wobei die Ver­ sorgungsspannung näherungsweise im Kraftfahrzeug der Batte­ riespannung entspricht und das Stellglied in diesem Fall das Druckregelventil 6 ist.

Die erste Multipliziereinheit 60 ermittelt nach folgender Formel ein zweites Steuersignal HP: HP = LSG.KB. Das zweite Steuersignal stellt den korrigierten, aktuellen Regeleingriff dar, der über die zweite Steuerleitung 14 an das Druckregel­ ventil 6 geführt wird. Das zweite Steuersignal ist als puls­ weitenmoduliertes Steuersignal ausgebildet, das durch sein Tastverhältnis, wie in Fig. 3 dargestellt, den Druck im Kraftstoffspeicher 7 vorgibt.

Der zweite Regelungsblock 31 ermittelt ein erstes Steuersi­ gnal für das Drosselventil 4 im wesentlichen in Abhängigkeit von dem Kraftstoffmassenstrom, der zur Aufrechterhaltung des gewünschten Raildrucks und zur Bereitstellung der vom Fahrer angeforderten Einspritzmenge mindestens dem Kraftstoffspei­ cher 7 zugeführt werden muß.

Dazu wird in einer zweiten Berechnungseinheit 42 aus der vom Fahrer angeforderten und berechneten Einspritzmenge MF und der Motordrehzahl N und der Zylinderzahl Z der Brennkraftma­ schine nach folgender Gleichung der Einspritzmassenstrom MFI berechnet: MFI = Z.N.MF.0,5. Die berechnete Einspritz­ masse MF ist dabei in mg Kraftstoffmasse pro Einspritztakt angegeben, wobei pro Einspritztakt nur die Hälfte der Zylin­ der eine Einspritzung ausführen. Der Einspritzmassenstrom MFI wird an eine dritte Multipliziereinheit 44 geführt.

Zudem wird vorzugsweise ein Leckagemassenstrom MFL abhängig vom gemessen Raildruck FUP aus einem ersten Kennfeld 41 er­ mittelt und an eine zweite Multipliziereinheit 43 weitergege­ ben. Die zweite Multipliziereinheit 43 multipliziert den Leckagemassenstrom MFL mit einem ersten Sicherheitsfaktor SL, der aus einem ersten Datenfeld 54 des Datenspeichers ausgele­ sen wird. Der erste Sicherheitsfaktor SL wurde experimentell bestimmt und weist positive Werte auf, die größer als 1 sind. Die zweite Multipliziereinheit 43 berechnet nach folgender Formel einen Sicherheitsleckagemassenstrom ML: ML = MFL.SL. Der Wert des Sicherheitsmassenstroms ML wird an eine erste Addiereinheit 45 geführt.

Die dritte Multipliziereinheit 44 liest aus einem zweiten Da­ tenfeld 55 des Datenspeichers 17 einen zweiten Sicherheits­ faktor SI aus und multipliziert den Einspritzmassenstrom MFI mit dem zweiten Sicherheitsfaktor SI und erhält somit einen Sicherheitsmassenstrom MI, den die dritte Multipliziereinheit 44 an die erste Addiereinheit 45 weitergibt. Der Sicherheits­ massenstrom MI wird nach folgender Formel berechnet: MI = MFI.SI. Der zweite Sicherheitsfaktor SI wird experimentell er­ mittelt und weist einen positiven Wert größer als 1 auf.

Mit Hilfe des ersten und des zweiten Sicherheitsfaktors wird sichergestellt, daß mehr Kraftstoff dem Kraftstoffspeicher 7 zugeführt wird, als dem Kraftstoffspeicher 7 entnommen wird. Vorzugsweise sind der erste und der zweite Sicherheitsfaktor in einem Kennfeld abgelegt, das von der Betriebszeit der Brennkraftmaschine abhängt, wodurch Alterungseffekte der Ein­ spritzanlage berücksichtigt werden. Anstelle der Betriebszeit kann auch die Kilometerleistung das Kraftfahrzeuges verwendet werden.

Die erste Addiereinheit 45 berechnet einen Kraftstoffmassen­ strom MR nach folgender Formel: MR = ML + MI. Der Kraftstoff­ massenstrom MR wird anschließend einer dritten Berechnungs­ einheit 47 zugeführt. Die dritte Berechnungseinheit 47 be­ rechnet aus dem Kraftstoffmassenstrom MR und der Motordreh­ zahl N ein Basissteuersignal VCB. Dazu ermittelt die dritte Berechnungseinheit 47 aus einem Förderkennfeld, das vom Kraftstoffmassenstrom MR und der Motordrehzahl N abhängt, das Basisansteuersignal VCB. Das Förderkennfeld bildet die nie­ derdruckseitige Fördercharakteristik der Zuführeinrichtung ab, die von den verwendeten Komponenten abhängt. Das Förder­ kennfeld gibt das Verhältnis zwischen dem ersten Steuersignal und der Kraftstoffmenge wieder, die bei Steuerung der Zufüh­ reinrichtung mit dem ersten Steuersignal dem Kraftstoffspei­ cher 7 zugeführt wird.

In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die nieder­ druckseitige Fördercharakteristik im wesentlichen durch das Drosselventil 4 bestimmt, da die Vorförderpumpe 2 mit kon­ stanter Drehzahl und die Hochdruckpumpe 5 mit einer Drehzahl proportional zur Motordrehzahl N läuft. Das Förderkennfeld wird experimentell ermittelt.

Bei Verwendung einer drehzahlgeregelten Vorförderpumpe oder einer drehzahlgeregelten Hochdruckpumpe ist das Förderkenn­ feld entsprechend anzupassen und/oder zusätzlich zum Drossel­ ventil auch die Vorförderpumpe oder die Hochdruckpumpe zu re­ geln. Dabei werden jedoch auch die Steuersignale für die Vor­ förderpumpe und die Hochdruckpumpe erst nach Bestimmung des Kraftstoffmassenstroms aus entsprechenden Förderkennfeldern bestimmt.

Das Basissteuersignal VCB wird einer vierten Multiplizierein­ heit 49 zugeführt. Die vierte Multipliziereinheit 49 multi­ pliziert das Basissteuersignal VCB mit einem Druckkorrektur­ faktor CP und ermittelt ein druckkorrigiertes Steuersignal VCP nach folgender Formel: VCP = VCB.CP. Der Druckkorrek­ turfaktor CP wird anhand eines zweiten Kennfeldes 46 in Ab­ hängigkeit vom gemessenen Raildruck FUP ermittelt.

Der Druckkorrekturfaktor CP wird verwendet, da die Förderung der Hochdruckpumpe 5 vom Raildruck FUP abhängt und mit zuneh­ mendem Raildruck FUP abnimmt. Deshalb muß bei einem höheren Raildruck FUP das Drosselventil 4 für die Förderung des glei­ chen Kraftstoffstroms in den Kraftstoffspeicher 7 weiter ge­ öffnet werden als bei einem niedrigeren Raildruck FUP.

Das korrigierte Basissignal VCP wird an die fünfte Addierein­ heit 50 geführt. Die fünfte Addiereinheit 50 summiert das korrigierte Basissignal VCP und einen Nullpunktwert AD und vorzugsweise einen Dynamikeingriff VD zu einem ersten Steuer­ signal VC. Der Nullpunktwert AD wird aus einem dritten Kenn­ feld 48 in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur TCO aus­ gelesen. Der Nullpunktwert AD kompensiert die Veränderung des Nullpunktes des Drosselventils 4 in Abhängigkeit von der Tem­ peratur des Drosselventils 4. Bei einer höheren Temperatur erhöht sich der Widerstand des Drosselventils 4 und als Folge davon ist ein höherer Stellstrom zum Steuern des Drosselven­ tils 4 notwendig als bei einer niedrigeren Temperatur. Nähe­ rungsweise wird anstelle der Temperatur des Drosselventils 4 die Kühlmitteltemperatur TCO der Brennkraftmaschine verwen­ det. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß das Drosselven­ til 4 unabhängig von seiner Temperatur präzise den gewünsch­ ten Öffnungsgrad aufweist.

Der Dynamikeingriff VD wird mit Hilfe einer vierten Berech­ nungseinheit 53 ermittelt, die ein begrenztes DT1-Regelglied darstellt. Die Berechnungsvorschrift der vierten Berechnungs­ einheit 53 ist folgendermaßen festgelegt:

wobei mit VD(i) der aktuelle Wert des dynamischen Eingriffs zum Zeitpunkt i, mit VD(i-1) der vorhergehende Wert des dyna­ mischen Eingriffs zum Zeitpunkt (i-1), mit FUPS(i) der aktu­ elle Drucksollwert, mit FUPS(i-1) der vorhergehende Druck­ sollwert, mit KD ein Verstärkungsfaktor von beispielsweise 0,1%.sec/Megapascal, mit TA eine Abtastzeit von bei­ spielsweise von 20 ms und mit T1 eine Zeitkonstante von bei­ spielsweise 200 ms bezeichnet ist. Die Abtastzeit ist die Zeit, die zwischen dem Abtastzeitpunkt i und dem Abtastzeit­ punkt i+1 liegt.

Vorzugsweise wird die Zeitkonstante T1 und der Verstärkungs­ faktor KD in Abhängigkeit vom Motorbetriebszustand und der Motordrehzahl N festgelegt. Die Aufgabe des Dynamikeingriffs beruht darin, insbesondere beim Übergang zwischen Motorbe­ triebszuständen die Kraftstoffzufuhr auf der Niederdruckseite überproportional anzuheben oder abzusenken, um so den Druck­ aufbau oder den Druckabbau im Kraftstoffspeicher 7 zu be­ schleunigen.

In einer fünften Multipliziereinheit 51 wird das erste Steu­ ersignal VC vorzugsweise mit dem zweiten Korrekturfaktor KB multipliziert, der eine Kompensation des Stellstromes in be­ zug auf unterschiedliche Versorgungsspannungen des nieder­ druckseitigen Stellgliedes, das heißt in diesem Ausführungs­ beispiel in bezug auf die Versorgungsspannung des Drosselven­ tils 4, bewirkt.

Die sechste Multipliziereinheit 51 ermittelt somit ein Stell­ signal VCP nach folgender Formel: VCP = VC.KB. Das Stellsi­ gnal VCP wird anschließend einer ersten Begrenzungseinheit 52 zugeführt, die eine Stellbereichsbegrenzung des Stellsignals durchführt. Die Stellbereichsbegrenzung verhindert eine Über­ lastung der Steuergerätekomponenten bei einer hohen Batterie­ spannung. Zudem wird zur Verbesserung der Regelgüte der Ar­ beitsbereich des Drosselventils 4 an den temperaturabhängigen Stellbereich des Drosselventils 4 angepaßt.

Die Begrenzung des wirksamen Reglereingriffs erfolgt in Ab­ hängigkeit von der Versorgungsspannung, die näherungsweise der Batteriespannung entspricht. Die Stellbereichsgrenzen sind in einem Kennfeld abgelegt, das über die Versorgungs­ spannung VB aufgespannt ist. Das begrenzte Stellsignal V wird von der ersten Begrenzungseinheit 52 über die erste Steuer­ leitung 13 als erstes Steuersignal an das Drosselventil 4 ge­ führt.

Fig. 6 zeigt den Drucksollwert FUPS und den Dynamikeingriff VD in Abhängigkeit von der Zeit t. Dabei ist deutlich zu er­ kennen, daß mit dem sprunghaften Anstieg des Drucksollwertes FUPS der Dynamikeingriff VD überproportional ansteigt und an­ schließend wieder auf den Wert Null zurückgeht.

Fig. 7 zeigt die berechnete Einspritzmenge MF, den Raildruck FUP, den Drucksollwert FUPS, das zweite Steuersignal S2 des Druckregelventils und das erste Steuersignal S1 für das Dros­ selventil über die Zeit t aufgetragen. Dabei ist deutlich die hohe Regelgüte und die schnelle Anpassung des Raildrucks an den Drucksollwert erkennbar.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung beruht darin, daß zu­ erst der Kraftstoffmassenstrom MR bestimmt wird und anschlie­ ßend abhängig vom Kraftstoffmassenstrom MR das erste Steuer­ signal für das niederdruckseitige Stellglied berechnet wird. Damit wird die Berechnung des Kraftstoffmassenstroms MR von der Berechnung des Steuersignals entkoppelt. Auf diese Weise wird eine präzisere Regelung ermöglicht. Zudem wird Applika­ tionsaufwand eingespart, da der Kraftstoffmassenstrom MR ab­ hängig von Betriebsparametern berechnet wird und anschließend in der dritten Berechnungseinheit 47 abhängig von einem För­ derkennfeld, das an die jeweilige Einspritzanlage angepaßt ist, das entsprechende erste Steuersignal ermittelt wird.

Werden verschiedene Zuführeinrichtungen zum Zuführen von Kraftstoff in den Kraftstoffspeicher 7 eingesetzt, so kann das Steuergerät durch entsprechende unterschiedliche Förder­ kennfelder, die in der dritten Berechnungseinheit 47 berück­ sichtigt werden, an die verschiedenen Zuführeinrichtungen an­ gepaßt werden. Dies erlaubt eine schnelle und einfache Anpas­ sung der Regelfunktion an verschiedene Einspritzsysteme.

Insbesondere durch die Berücksichtigung des Raildruckes im Druckkorrekturfaktor CP, durch die Berücksichtigung der Null­ punktverschiebung durch den Nullpunktwert AD und durch die Berücksichtigung der Versorgungsspannung VB wird ein sehr präzises Regelungsverfahren bereitgestellt.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung beruht darin, daß bei der niederdruckseitigen Regelung der Kraftstoffzufuhr der Raildruck FUP nicht direkt berücksichtigt wird. Selbst bei dem Dynamikeingriff VD wird nicht der Raildruck FUP, son­ dern der Drucksollwert FUPS verwendet, um die Kraftstoffzu­ fuhr zu regeln. Damit wird ein Aufschaukeln der Regelung des Raildrucks FUP sicher vermieden.

Claims (11)

1. Verfahren zum Regeln des Kraftstoffdruckes in einem Kraftstoffspeicher (7) einer Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine (16),
wobei dem Kraftstoffspeicher (7) über eine Zuführeinrichtung (2, 4, 5) Kraftstoff zugeführt wird,
wobei über ein Druckregelventil (6) Kraftstoff vom Kraftstoffspeicher abgeführt wird,
wobei der Druck im Kraftstoffspeicher (7) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß abhängig vom Fahrerwunsch und von der Drehzahl der Brennkraftmaschine (16) eine Einspritzmenge (MR) für die Brennkraftmaschine bestimmt wird,
daß abhängig von der Einspritzmenge (MR) ein erstes Steuersignal (VCB) für die Zuführeinrichtung (2, 4, 5) bestimmt wird, mit dem die Zuführeinrichtung gesteuert wird,
daß abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine (16), abhängig vom Druck im Kraftstoffspeicher (7) und abhängig von einem Solldruck (FUPS) ein zweites Steuersignal (LS) für das Druckregelventil (6) bestimmt wird, mit dem das Druckregelventil (6) gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Steuersignal abhängig von der Versorgungsspannung (VB) der Zuführeinrichtung korrigiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Steuersignal abhängig von der Versorgungsspannung des Druckregelventil (6) korrigiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste oder das zweite Steuersignal auf einen vorgegebenen Wertebereich (52, 59) begrenzt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzmenge in Abhängigkeit vom Druck im Kraftstoffspeicher korrigiert (41, 43, 45) wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Steuersignal abhängig vom Druck im Kraftstoffspeicher (7) korrigiert wird (46, 49).

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Steuersignal abhängig von der Temperatur der Zuführeinrichtung korrigiert wird (48, 56).

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens aus der Drehzahl der Brennkraftmaschine ein Drucksollwert (FVPS) für den Kraftstoffspeicher bestimmt wird, und daß abhängig vom Drucksollwert das erste Steuersignal korrigiert wird (50).

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß abhängig von der Änderung des Drucksollwertes das Steuersignal überproportional korrigiert wird (VD, 50).

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Steuersignal aus einem Kennfeld (47) ermittelt wird, das vom Kraftstoffmassenstrom (MR) und der Drehzahl (N) der Brennkraftmaschine (16) abhängt.

11. Vorrichtung zum Regeln des Kraftstoffdruckes in einem Kraftstoffspeicher einer Einspritzanlage nach dem Verfahren nach Anspruch 1.