DE19860398A1

DE19860398A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19860398A1
Application number: DE19860398A
Authority: DE
Inventors: Christof Hammel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-12-28
Filing date: 1998-12-28
Publication date: 2000-07-06
Anticipated expiration: 2018-12-29
Also published as: FR2787830A1; IT1314148B1; ITMI992660A0; DE19860398B4; ITMI992660A1; JP4316755B2; FR2787830B1; JP2000192842A

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine beschrieben. Bei einer ersten Winkelstellung einer Kurbel- und/oder Nockenwelle werden erste Größen und bei einer zweiten Winkelstellung zweite Größen bestimmt. Die ersten Größen werden zur Steuerung der nächsten Einspritzung verwendet. Wenigstens eine der zweiten Größen wird zur Steuerung der übernächsten Einspritzung verwendet.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine.

Bei bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Steuerung der Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine werden Magnetventile zur Steuerung des Beginns und des Endes der Einspritzung verwendet.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzumessung die Berechnung der Größen zur Steuerung der Einspritzung dergestalt auszuführen, daß die Größen rechtzeitig vor der Einspritzung vorliegen, daß die berechneten Größen möglichst aktuell sind und daß frühere Größen nicht durch eine spätere Berechnung beeinflußt werden. Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzumessung, Fig. 2 verschiedene über Zeit aufgetragene Signale und Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 sind die wesentlichen Elemente eines Systems zur Steuerung der Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine dargestellt. Die Steuerung ist mit 100 bezeichnet. Sie beaufschlagt einen Steller 110 mit Ansteuersignalen A. Desweiteren ist ein Impulsrad 125 vorgesehen, daß auf der Kurbel und/oder der Nockenwelle angeordnet ist, und von einem Sensor 120 abgetastet wird, der mit der Steuerung 100 verbunden ist. Ferner sind weitere Sensoren 130 vorgesehen, die Signale erzeugen, die dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine sowie Umgebungsbedingungen charakterisieren.

Der Sensor 120 liefert Impulse, die in bestimmten Winkelstellungen der Kurbel und/oder Nockenwelle auftreten. Vorzugsweise sind die Markierungen auf dem Impulsrad 125 derart angeordnet, daß jeweils beim oberen Totpunkt eines Zylinders der Brennkraftmaschine ein Impuls auftritt. Die weiteren Sensoren 130 umfassen unter anderem einen Sensor, der ein Signal liefert, das den Fahrerwunsch charakterisiert.

Ausgehend von den verschiedenen Betriebskenngrößen berechnet die Steuerung 100 Ansteuersignale A zur Beaufschlagung des Stellers 110. Ausgehend von dem Fahrerwunsch und der Drehzahl der Brennkraftmaschine bestimmt die Steuerung 100 eine Größe QK, die die einzuspritzende Kraftstoffmenge bestimmt. Ferner wird ausgehend von verschiedenen Größen, wie beispielswiese der einzuspritzenden Kraftstoffmenge QK eine Größe bestimmt, die den Einspritzbeginn festlegt. Neben dem Fahrerwunsch und der Drehzahl können noch weitere Größen, die den Betriebszustand des Fahrzeugs und/oder der Brennkraftmaschine kennzeichnen, berücksichtigt werden. Ausgehend von Größen, die den Einspritzbeginn und die einzuspritzende Kraftstoffmenge charakterisieren berechnet die Steuerung 100 die Ansteuersignale A zur Beaufschlagung des Stellers 100.

Bei dem Steller 110 handelt es sich vorzugsweise um ein Magnetventil oder um einen sogenannten Piezosteller. Abhängig vom Ansteuersignal A nimmt der Steller 110 eine solche Position ein, daß eine Einspritzung erfolgt bzw. nicht erfolgt. Vorzugsweise wird ein Signal ausgegeben, das den Ansteuerbeginn und ein Signal, daß das Ansteuerende festlegt, ausgegeben.

Die eigentliche Einspritzung ist häufig in mehrere Teileinspritzungen aufgeteilt. Vorzugsweise wird pro Verbrennungszyklus in einen Zylinder eine kleine Voreinspritzmenge und eine größere Haupteinspritzung durchgeführt. Neben einer Voreinspritzung und einer Haupteinspritzung können noch weitere Teileinspritzungen vorgesehen sein. So kann beispielsweise noch eine Nacheinspritzung vorgesehen sein. Ferner ist es möglich, daß die Voreinspritzung, die Haupteinspritzung und/oder die Nacheinspritzung jeweils in mehrere Voreinspritzungen, Haupteinspritzungen und/oder die Nacheinspritzungen aufgeteilt werden.

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Vorgehensweise am Beispiel der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung beschrieben. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise kann aber auch auf andere Teileinspritzungen angewendet werden. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist anwendbar, wenn eine erste und eine zweite Teileinspritzung durchgeführt wird. Im Folgenden wird die erste Teileinspritzung als Voreinspritzung und die zweite Teileinspritzung als Haupteinspritzung bezeichnet.

Um eine optimale Verbrennung erzielen zu können, müssen die Teileinspritzungen eine bestimmte Lage zum oberen Totpunkt des jeweiligen Zylinders aufweisen. Insbesondere bei Dieselbrennkraftmaschinen muß der Ansteuerbeginn sowohl der Voreinspritzung als auch der Haupteinspritzung exakt vorgegeben werden. Die Voreinspritzung wird in dem Bereich von ca. 95° vor dem oberen Totpunkt und die Haupteinspritzung 25° vor dem oberen Totpunkt ausgelöst.

In die Berechnung der Ansteuerbeginne sowohl für die Vor- als auch für die Haupteinspritzung sind die Einspritzmenge QK und die mittlere Motordrehzahl N erforderlich. Die Berechnung der Ansteuerdauer sowohl der Vor- als auch der Haupteinspritzung erfordern die Einspritzmenge QK und den aktuellen Einspritzdruck P.

Die Motordrehzahl N bleibt in dem Zeitraum zwischen der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung im wesentlichen konstant. Die Einspritzmenge QK kann sich innerhalb dieser Zeit deutlich ändern. Insbesondere bei sogenannten Common- Rail-Systemen, bei der der Kraftstoffdruck dem Druck in dem sogenannten Rail entspricht, besitzt der Kraftstoffdruck P eine sehr hohe Dynamik. Es muß daher von einer beträchtlichen Änderung dieser Größe zwischen der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung ausgegangen werden.

Aus diesem Grund ist es erforderlich, daß die Voreinspritzung und die Haupteinspritzung an unterschiedlichen Zeitpunkte berechnet werden. Es sind winkelsynchrone Interrups vorgesehen, die jeweils bei einer bestimmten Winkelstellung der Kurbelwelle und/oder der Nockenwelle auftreten. Der Interrupt, der die Berechnung der Größen für die Voreinspritzung auslöst, erfolgt vorzugsweise 168° vor dem oberen Totpunkt und der Interrupt, der die Berechnung der Größen für die Haupteinspritzung auslöst, erfolgt 78° vor dem oberen Totpunkt.

Die verbrennungstechnische Bedeutung der Voreinspritzung liegt darin, den Brennraum für die nachfolgende Haupteinspritzung vorzukonditionieren. Es ist daher nicht so sehr die absolute Lage bezogen auf die Stellung der Kurbel- und/oder Nockenwelle, sondern vielmehr die relative Lage der Voreinspritzung in Bezug auf die Haupteinspritzung von Bedeutung. Dieser Forderung wird dadurch Rechnung getragen, daß der Abstand zwischen dem Ansteuerbeginn der Voreinspritzung und dem Ansteuerbeginn der Haupteinspritzung aus einem Kennfeld ausgelesen wird. D. h. der Ansteuerbeginn ABVE der Voreinspritzung ergibt sich gemäß der folgenden Formel.

ABVE = ABVR + ABHE

Dabei entspricht die Größe ABHE dem Ansteuerbeginn der Haupteinspritzung und die Größe ABVR dem Abstand zwischen dem Ansteuerbeginn für die Vor- und die Haupteinspritzung.

Problematisch ist, daß bei der Berechnung der Voreinspritzung für einen Einspritzvorgang der Ansteuerbeginn ABHE für diese Haupteinspritzung noch nicht berechnet ist. Wird anschließend mit neuen Betriebsbedingungen der Ansteuerbeginn der Haupteinspritzung berechnet, so kann dieser neuberechnete Wert für den Beginn der Haupteinspritzung ABHE deutlich von dem vorangegangen Wert, der zur Berechnung der Voreinspritzung verwendet wurde, abweichen. Dies kann unter ungünstigen Bedingungen dazu führen, daß Haupteinspritzung und Voreinspritzung einen zu großen oder einen deutlich zu kleinen Abstand besitzen.

In Fig. 2 sind verschiedene Größen der Zeit t aufgetragen. In der obersten Zeile sind mit nach unten weisenden Pfeilen die Zeitpunkte markiert, bei denen die Impulse des Sensors 120 auftreten. Mit OT(K-1) ist der obere Totpunkt des K-1 ten und mit OT(K) der obere Totpunkt des K-ten Zylinders bezeichnet.

Darunter sind mit nach oben weisenden Pfeilen die Zeitpunkte gekennzeichnet, bei denen die Interrupts auftreten, die jeweils die Berechnung der Größen für die Vor- und die Haupteinspritzung auslösen. In der Zeile darunter sind die Zeiträume markiert, in denen die Voreinspritzungen in den ersten Zylinder und in den zweiten Zylinder auftreten können. Mit VE(K-1) ist der mögliche Zeitraum für die Voreinspritzung in den K-1 ten und mit VE2 in den k ten Zylinder bezeichnet.

In der darunter liegenden Zeile sind entsprechend die möglichen Zeitraum für die Haupteinspritzung HE(K-1) des K-1 ten und der Zeitraum für die Haupteinspritzung HE(K) für den K ten Zylinder gekennzeichnet. In der untersten Zeile sind die Bereiche angegeben, in denen die Größen zur Steuerung der Einspritzung berechnet werden.

Die zeitliche Trennung der beiden Berechnungen ist nicht möglich, da insbesondere die Ansteuerdauer möglichst aktuell berechnet werden soll. Desweiteren liegt zu Beginn der Berechnung für die K- te Haupteinspritzung HE(K) der Ansteuerbeginn ABVE(K) für die k -te Voreinspritzung VE(K) bereits fest, bzw. das Ansteuersignal wurde schon an den Steller abgegeben.

Damit unter diesen gegebenen Randbedingungen auch noch der Abstand zwischen der Voreinspritzung K und der Haupteinspritzung K dem gewünschten Wert entspricht, darf der Ansteuerbeginn ABHE(K) für die nachfolgend berechnete Haupteinspritzung HE(K) nicht mehr gegenüber dem zugrunde gelegten Wert ABHE(K-1) der Haupteinspritzung HE(K-1) verändert werden.

Um die Beeinflussung des Abstandes ABVER zwischen der Vor- und Haupteinspritzung durch die Berechnung der Haupteinspritzung zu beseitigen, wird wie im folgenden beschrieben, vorgegangen. In einem ersten Schritt 300 wird überprüft, ob ein oberer Totpunkt OT vorliegt. Erkennt die Abfrage 300, daß ein solcher vorliegt, wird im Schritt 310 ein Zähler K um 1 erhöht. Die anschließende Abfrage 320 überprüft, ob ein erster Interrupt IR1(K) vorliegt.

Liegt dieser Interrupt IR1(K) vor, so erfolgt in Schritt 330 die Berechnung der Größen für die Voreinspritzung. Dabei wird die Dauer DVE(K) der Voreinspritzung abhängig von der einzuspritzenden Kraftstoffmenge QK und dem Kraftstoffdruck P vorgegeben. Der Abstand ABVER(K) wird als Funktion f1 von wenigstens der Drehzahl N und weiterer Größen wie der eingespritzten Kraftstoffmenge QK vorgegeben. Vorzugsweise wird dieser Wert aus einem mit entsprechenden Kennfeld und/oder Kennfeldern ausgelesen.

Der Ansteuerbeginn ABVE(K) für die nächstfolgende Voreinspritzung wird dann ausgehend von dem Abstand ABVER(K) und der Größe ABHEW(K-1) berechnet. Bei der Größe ABHEW(K-1) handelt es sich um die bei der vorangehenden Einspritzung berechneten Ansteuerbeginn für die Haupteinspritzung.

Die anschließende Abfrage 340 überprüft, ob der Interrupt IR2(K) aufgetreten ist. Ist dies der Fall, so werden im Schritt 350 die Größen für die Haupteinspritzung berechnet. Die Dauer DHE(K) der Haupteinspritzung wird abhängig von der eingespritzten Kraftstoffmenge QK und dem Kraftstoffdruck P vorgegeben. Anschließend wird der neue Wert ABHEW(K) für den gewünschten Ansteuerbeginn als Funktion f2 von wenigstens der eingespritzten Kraftstoffmenge QK und der Drehzahl N berechnet. Diese Größe gibt den gewünschten Ansteuerbeginn für die Haupteinspritzung, bei der die Haupteinspritzung für diese Betriebszustände optimal wäre, an. Anschließend erfolgt die Berechnung der Größe ABHEK(K), diese Größe wird gleich dem Wert ABHEW(K-1) gesetzt. Die Größe ABHEK(K) entspricht der Größe, mit dem der Steller angesteuert wird, um den Beginn der Haupteinspritzung auszulösen. Bei Ansteuerbeginn der Haupteinspritzung wird der bei der vorhergehenden Einspritzung berechnete Wert für den Ansteuerbeginn der vorhergehenden Haupteinspritzung verwendet.

Erfindungsgemäß wird mit zwei unterschiedlichen Ansteuerbeginnen für die Haupteinspritzung gearbeitet. Der erste Wert ABHEK entspricht dem tatsächlich verwendeten Ansteuersignal und berücksichtigt den geforderten Abstand zwischen Voreinspritzung und Haupteinspritzung. Der zweite Wert ABHEW berücksichtigt die geänderten Betriebsbedingungen zu diesem Zeitpunkt. Dieser Wert wird aber erst bei der nächsten Einspritzung als Ansteuerwert verwendet.

Eine erste Winkelstellung der Kurbelwelle bewirkt einen ersten Interrupt IR1, der die Bestimmung erster Größen auslöst. Die ersten Größen ABVE, DVE bestimmen den Beginn und/oder die Dauer der Voreinspritzung. Die Größe DVE, die die Dauer der Voreinspritzung bestimmt, wird bei der nächsten Voreinspritzung, die auf den Interrupt IR1 folgt, verwendet. Die Größe ABVE, die zur Steuerung des Beginns der Voreinspritzung dient, wird zur Steuerung der nächsten Voreinspritzung nach dem Interrupt verwendet.

Eine zweite Winkelstellung der Kurbelwelle bewirkt einen zweiten Interrupt IR2, der die Bestimmung zweiter Größen auslöst. Die zweiten Größen ABHE, DHE bestimmen den Beginn und/oder die Dauer der Haupteinspritzung. Die Größe DHE, die die Dauer der Haupteinspritzung bestimmt, wird bei der nächsten Haupteinspritzung, die auf den Interrupt IR2 folgt, verwendet. Die Größe ABHE, die zur Steuerung des Beginns der Haupteinspritzung dient, wird erst zur Steuerung der übernächsten Haupteinspritzung nach dem Interrupt verwendet.

Durch diese Maßnahme ist gewährleistet, daß bei den Größen DVE und DHE, die die Dauer der Voreinspritzung und/oder der Haupteinspritzung bestimmen, jeweils die aktuellsten Betriebskenngrößen verwendet werden. Desweiteren ist gewährleistet, daß der Abstand zwischen der Vor- und der Haupteinspritzung dem gewünschten Wert entspricht.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine, wobei bei einer ersten Winkelstellung einer Kurbel- und/oder einer Nockenwelle erste Größen und bei einer zweiten Winkelstellung zweite Größen bestimmt werden, wobei die ersten Größen zur Steuerung der nächsten Einspritzung verwendet werden und wenigstens eine der zweiten Größen zur Steuerung der übernächsten Einspritzung verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und/oder die zweite Winkelstellung einen Interrupt zur Folge haben, der die Bestimmung der ersten und/oder der zweiten Größen auslöst.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Größen wenigsten einen Beginn und/oder eine Dauer der Einspritzung bestimmen.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Größen zur Steuerung einer ersten Teileinspritzung dienen.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Größen zur Steuerung einer zweiten Teileinspritzung dienen.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Größen, die den Beginn der zweiten Teileinspritzung bestimmt, zur Steuerung der übernächsten Einspritzung verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe, die die Dauer der zweiten Teileinspritzung bestimmt, zur Steuerung der nächsten Einspritzung verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der ersten Teileinspritzung um eine Voreinspritzung und bei der zweiten Teileinspritzung um eine Haupteinspritzung handelt.

9. Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine, mit Mitteln die bei einer ersten Winkelstellung einer Kurbel- und/oder einer Nockenwelle erste Größen und bei einer zweiten Winkelstellung zweite Größen bestimm, und mit Mitteln, die die ersten Größen zur Steuerung der nächsten Einspritzung verwenden und mit Mitteln, die wenigstens eine der zweiten Größen zur Steuerung der übernächsten Einspritzung verwenden.