DE19908411A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer direkt einspritzenden Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs im Startbetrieb - Google Patents

Abstract

Beschrieben werden ein Verfahren und ein Steuergerät (10) zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem Kraftstoff mittels einer in einem Niederdruckbereich arbeitenden Vorförderpumpe (2) und einer in einem Hochdruckbereich arbeitenden Hauptförderpumpe (5) in einen Druckspeicher (6) gefördert wird und von dem Druckspeicher (6) mittels wenigstens eines Einspritzventils (11) direkt in einen Brennraum der Brennkraftmaschine (1) eingespritzt wird, wobei der in dem Druckspeicher (6) auf den Kraftstoff einwirkende Druck mittels eines für den Hochdruckbereich ausgelegten Drucksensors (8) gemessen wird. Das Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass der Drucksensor (8) mittels des durch die Vorförderpumpe (2) bereitgestellten Niederdrucks für Messungen im Niederdruckbereich abgeglichen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem Kraftstoff mittels einer in einem Niederdruckbereich arbeitenden Vorförderpumpe und einer in einem Hochdruckbereich arbeitenden Hauptförderpumpe in einen Druckspeicher gefördert wird und von dem Druckspeicher mittels wenigstens eines Einspritzventils direkt in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird, und bei dem der in dem Druckspeicher auf den Kraftstoff einwirkende Druck mittels eines für den Hochdruckbereich ausgelegten Drucksensors gemessen wird. Zudem betrifft die Erfindung ein Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens sowie eine entsprechende Brennkraftmaschine.

Bei Brennkraftmaschinen, bei denen Kraftstoff direkt in einen Brennraum eingespritzt wird, beispielsweise beim Dieselmotor oder dem jüngst entwickelten direkt einspritzenden Benzinmotor, sind bekanntlich relativ hohe Einspritzdrücke erforderlich, um die erforderlichen Brennraumbedingungen bereitstellen zu können.

Bekanntermaßen wird bei solchen Brennkraftmaschinen der erforderliche Hochdruck (etwa 140 bar) mittels einer sogenannten Hauptförderpumpe, die über die Brennkraftmaschine selbst mechanisch angetrieben wird, bereitgestellt.

Bei der Benzin-Direkteinspritzung (BDE) gewinnt der Kraftstoffdruck zunehmend an Bedeutung, da er maßgeblich für die Güte der Aufbereitung und die Eindringtiefe des Kraftstoffs in der Brennkammer verantwortlich ist. Insbesondere im sogenannten "Schichtbetrieb", im Gegensatz zum "Homogenbetrieb", ist es erforderlich, den Kraftstoff zeitlich und räumlich sehr definiert in den Brennraum einzubringen. Um das gesamte Potential der grundsätzlich bei der direkteinspritzenden Verbrennung zur Verfügung stehenden Drücke ausnutzen zu können, werden je nach Betriebspunkt der Verbrennung unterschiedliche Drücke des Kraftstoffs bei der Einspritzung in die Brennkammer eingestellt.

Vor der Einspritzung wird der Kraftstoff zunächst einem sogenannten Druckspeicher zugeführt, mit dem die Brennkammer(n) der Brennkraftmaschine über ein oder mehrere Einspritzventil(e) räumlich verbunden sind. In dem Druckspeicher wird nun der für die Direkteinspritzung erforderliche Kraftstoffdruck mittels des von der Hauptförderpumpe geförderten Kraftstoffes aufgebaut.

Da die Hauptförderpumpe allerdings erst bei ausreichender Drehzahl der Brennkraftmaschine ihre volle Nutzleistung bereitstellen kann, ist zusätzlich eine sogenannte Vorförderpumpe erforderlich, mittels der auch im Startbetrieb der Brennkraftmaschine eine insbesondere für den Kaltstart ausreichende Menge an Kraftstoff in den Druckspeicher gefördert werden kann. Die Vorförderpunmpe wird allerdings elektrisch betrieben und fördert den Kraftstoff mit nur einem Niedrigdruck von gleichbleibend etwa 4 bar.

Um neben der Druckerzeugung auch eine Regelung des . Kraftstoffdrucks zu ermöglichen, ist es ferner bekannt, den im Druckspeicher auf den Kraftstoff einwirkenden Druck mittels eines Drucksensors zu ermitteln. Bei Kenntnis dieses Drucks ist es dann möglich, durch ein Ansteuern der Einspritzventile, d. h. durch ein Öffnen der Ventile über einen definierten Zeitraum, den Einspritzvorgang möglichst kontrolliert erfolgen zu lassen.

Eine entsprechende Einspritzanlage ist beispielsweise in der DE 43 11 731 A1 beschrieben. Bei dieser Anlage wird der vom Drucksensor gemessene Einspritzdruck zusammen mit den den Betriebszustand der Brennkraftmaschine kennzeichnenden Größen als weitere Größe einem elektronischen Steuergerät zur Ermittlung der erforderlichen Öffnungszeit der Einspritzventile zugeführt.

Der Drucksensor ist aber grundsätzlich auf den im Dauerbetrieb der Brennkraftmaschine vorwiegend vorliegenden Hochdruck ausgelegt und weist dort seine größte Messgenauigkeit auf. Daher sind die im Niederdruckbereich ermittelten Druckwerte entsprechend ungenau und lassen somit nur eine sehr ungenügend kontrollierbare Einspritzung zu.

Die Brennkraftmaschine wird meist nur während des Startbetriebs im Niederdruckbereich betrieben. Allerdings kann es auch vorkommen, dass die Brennkraftmaschine aufgrund eines technischen Ausfalls der Hauptförderpumpe zumindest über einen begrenzten Zeitraum ausschliesslich im Niederdruckbereich betrieben wird. Zudem liegen die im Schichtbetrieb erforderlichen Drücke oftmals deutlich unter den genannten 140 bar und können durchaus in Niederdruck- bis Mitteldruckbereiche von etwa 40 bar gelangen.

Hinsichtlich der Ausgestaltung des Druckspeichers besteht bereits aus technischen Gründen ein Bedarf, das Speichervolumen zu vergrößern. Beispielsweise ist es bekannt, dass eine temperaturbedingte Bildung von Gasblasen im Kraftstoff in der Nähe der Einspritzventile durch Vergrößerung des Druckspeichervolumens deutlich reduziert werden kann. Im Gegensatz dazu zeichnet sich aber auch eine Tendenz ab, insbesondere aus Kostengründen die Baugröße und damit die Leistung der Hauptförderpumpe zu verringern. Dies hat zur Folge, dass die für den Druckaufbau im Druckspeicher während des Startbetriebs erforderliche Zeit eher zunimmt als abnimmt.

Die genannte Problematik wird nun bei einer als Einzylinderpumpe ausgestalteten Hauptförderpumpe dadurch noch verschärft, dass insbesondere bei niedrigen Drehzahlen, die bspw. während der Phase des Anstartens der Brennkraftmaschine auftreten, der von der Pumpe bereitgestellte Förderstrom starken zeitlichen, ggf. etwa periodischen Schwankungen unterliegt. Zudem wird bei bekannten Brennkraftmaschinen die Hauptförderpumpe nicht zur Drucksteigerung genutzt. Der Druck wird vielmehr über ein Ventil auf den Vorförderdruck abgebaut, bspw. über eine entsprechende Ansteuerung durch das Steuergerät. Die Ursache für diese Vorgehensweise ist, dass der Druck sich als Funktion von Drehzahl, Menge, Zeitpunkt etc. irgendwie zwischen dem Vorförderdruck und etwa 120 bar einstellt und somit die Menge des eingespritzten Kraftstoffes nicht kalkulierbar ist.

Zudem ist bei direkteinspritzenden Motoren (Benzin, Diesel) die Einspritzzeit zeitlich begrenzt, da nur eingespritzt werden kann zwischen dem schließenden Auslassventil des Brennraums und dem Zeitpunkt, wo der Zylinderdruck kleiner als der Druck im Druckspeicher ist. Für die Einspritzmenge ist somit der im Druckspeicher herrschende Kraftstoffdruck eine sehr wichtige Größe.

Es ist ferner bekannt, dass gerade beim Kaltstart Emissionen nahezu ungefiltert den Brennraum verlassen können. Daher werden, im Gegensatz zur EURO2-Abgasnorm, deren Vorgaben erst nach dem Ende eines Kaltstarts eingreifen, bei der zukünftigen EURO3- und EURO4-Norm auch die Startemissionen (voraussichtlich) Berücksichtigung finden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein eingangs beschriebenes Verfahren sowie eine entsprechende Brennkraftmaschine dahingehend weiterzubilden, dass die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik vermieden werden und bei einer Kraftstoff direkt in einen Brennraum einspritzenden Brennkraftmaschine auch im Startbetrieb eine möglichst genaue Kontrollierung der eingespritzten Kraftstoffmenge zu erlauben.

Diese Aufgabe wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, dass der Drucksensor mittels des durch die Vorförderpumpe bereitgestellten Niederdrucks für Messungen im Niederdruckbereich abgeglichen wird. Nach dem vorgeschlagenen Abgleich kann der Drucksensor nunmehr mit hoher Messgenauigkeit auch im Niederdruckbereich verwendet werden und somit auch in diesem Druckbereich die für eine kontrollierte Regelung der Einspritzmengen, d. h. der Einspritzzeiten, erforderlichen Druckwerte bereitstellen. Somit kann bereits im Startbetrieb der Brennkraftmaschine die Kraftstoffmenge mit größerer Genauigkeit zugeteilt werden. Dadurch entstehen kürzere, sichere Startzeiten und geringere Emissionen, ohne dass zusätzliche Produktionskosten entstehen, da ein zweiter Drucksensor für den Niederdruckbereich sowie eine entsprechend technisch aufwendige Regelung nicht mehr erfordert werden. Die Hauptförderpumpe kann von Beginn des Betriebs der Brennkraftmaschine an hinzugeschaltet werden, um insbesondere eine möglichst frühzeitige und volle Ausschöpfung des gesamten Druckspektrums (etwa 4-140 bar) zu ermöglichen.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der Abgleich des Drucksensors bei Stillstand der Brennkraftmaschine, insbesondere nach einem Abschalten dieser, erfolgt. Der Abgleich erfolgt dabei kurz nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine, wenn der Hauptförderdruck gegen Null geht und in dem Druckspeicher nur noch der durch die Vorförderpumpe bereitgestellte Vorförderdruck herrscht bzw. gar kein Druck mehr vorhanden ist.

Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel kann der Abgleich durchgeführt werden, kurz nachdem die Brennkraftmaschine gestartet wird. Dabei kann es erforderlich sein, während des Abgleichs das Druckregelventil der Hauptförderpumpe zu öffnen und die Pumpe somit mit einer entsprechenden zeitlichen Verzögerung zu starten.

Grundsätzlich kann der Abgleich nach jedem Abschalten oder jedem Starten der Brennkraftmaschine, oder nur in regelmäßigen Zeitabständen durchgeführt werden.

Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren liefert somit zum einen gut reproduzierbare Druckwerte für den Vorförderdruck, wobei der maximale Vorförderdruck als bekannt vorausgesetzt werden kann, beispielsweise aus den entsprechenden Datenblättern der jeweils verwendeten elektrischen Pumpe. Zum anderen erfordert die Durchführung des Verfahrens auch keine besonderen Aufwendungen bei der technischen Realisierung, beispielsweise etwa ein aufwendiges Regelungssystem.

Gemäß einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass der Abgleich durch ein Abschalten, vorzugsweise ein vorübergehendes Abschalten der Hauptförderpumpe oder ein Öffnen des Hauptregelventils erfolgt. Vorteil dieser Vorgehensweise ist, dass der Abgleich bei laufender Brennkraftmaschine erfolgen kann. Dies setzt allerdings einen Betriebszustand der Brennkraftmaschine voraus, bei dem der erforderliche vorübergehende Druckabfall im Druckspeicher zumindest kurzzeitig in Kauf genommen werden kann, beispielsweise im o. g. Homogenbetrieb.

In Weiterführung des Erfindungsgedankens kann ferner vorgesehen sein, dass der Vorförderdruck gemessen und zwischen dem Niederdruckbereich und dem Hochdruckbereich eine Interpolation, insbesondere eine lineare Interpolation, der von dem Drucksensor ausgegebenen Druckwerte durchgeführt wird. Somit lassen sich nach dem Abgleich im gesamten physikalisch zur Verfügung stehenden Druckbereich Druckmessungen mit hoher Messgenauigkeit durchführen, wodurch im Falle einer angenommenen linearen Abhängigkeit zwischen der eigentlichen Messgröße (z. B. einer elektrischen Spannung) des Drucksensors und dem aus der Messgröße zu ermittelnden Druckwert im übrigen auch die Druckmessungen im Hochdruckbereich an Messgenauigkeit gewinnen können.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere während eines Startbetriebs der Brennkraftmaschine, kann vorgesehen sein, dass die in den Brennraum eingespritzte Kraftstoffmasse aus der Summe bzw. dem Integral des Produkts aus Kraftstoffdruck und kleinen bzw. infinitesimalen Zeitintervallen ermittelt wird. Durch die Zuteilung von Kraftstoff anhand des Integrals pdt, insbesondere beim Kaltstart, wird aufgrund der höheren Genauigkeit des jeweiligen Druckwertes eine noch genauere Steuerung der Einspritzventile und damit der eingespritzten Kraftstoffmenge möglich.

Bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Steuergerät sind zur Lösung der genannten Aufgabe Prozessormittel zum Abgleichen des Drucksensors für Messungen im Niederdruckbereich mittels des durch die Vorförderpumpe bereitgestellten Vorförderdrucks vorgesehen.

Gemäß einer Ausführungsform der Steuereinheit können Mittel zum Interpolieren der von dem Drucksensor ausgegebenen Druckwerte im Bereich zwischen den gemessenen Werten des Vorförderdrucks und den für den Hochdruckbereich vorgegebenen Druckwerten vorgesehen sein.

Schließlich können gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel Prozessormittel, mittels derer die während einer Startphase der Brennkraftmaschine in den Brennraum eingespritzte Kraftstoffmasse aus der Summe bzw. dem Integral des Produkts aus Kraftstoffdruck und kleinen bzw. infinitesimalen Zeitintervallen berechenbar ist, vorgesehen sein.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines anhand von Zeichnungen illustrierten Ausführungsbeispiels.

Im Einzelnen zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs;

Fig. 2a einen typischen zeitlichen Verlauf des in einem Druckspeicher einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine vorliegenden Druckverlaufs während eines Startbetriebs;

Fig. 2b ein der Fig. 2a entsprechendes Zeitdiagramm, allerdings für den Druckverlauf nach einem Abschalten der Brennkraftmaschine; sowie

Fig. 3 einen exemplarischen Abgleich eines Drucksensors einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine im Niederdruckbereich mit linearer Extrapolation.

Fig. 1 zeigt ein Kraftstoffversorgungssystem 1 einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, insbesondere für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug. Die Brennkraftmaschine weist vier Zylinder und damit vier Brennräume auf. Bei der Brennkraftmaschine handelt es sich um eine Ausführungsform, bei der der Kraftstoff, vorzugsweise Benzin, direkt in die Brennräume eingespritzt wird.

Der Kraftstoff wird von einer Vorförderpumpe 2 mit integriertem Druckregler aus einem Kraftstoffbehälter 3 über einen Kraftstofffilter 4 zu einer Hauptförderpumpe 5 transportiert, von der der Kraftstoff in eine Druckkammer 6 (Druckspeicher) gepumpt wird. Mit Hilfe der Vorförder- 2 und der Hauptförderpumpe 5 ist in der Druckkammer 6 ein relativ hoher, auf den Kraftstoff einwirkender Druck vorhanden.

An die Druckkammer 6 sind ein Drucksteuerventil 7 sowie ein Drucksensor 8 angeschlossen, wobei mit letzterem der in der Druckkammer 6 vorhandene und auf den Kraftstoff einwirkende Druck gemessen werden kann. Der Drucksensor 8 erzeugt ein elektrisches Signal "prail", das dem in der Druckkammer 6 gemessenen Druck entspricht, und das über eine Leitung 9 ein elektrisches Steuergerät 10 beaufschlagt. Mit Hilfe des Drucksteuerventils 7 und des Drucksensors 8 kann der Druck in der Druckkammer 6, also der auf den Kraftstoff einwirkende Druck, von dem Steuergerät 10 auf einen hohen und etwa konstanten Ausgangswert geregelt werden.

Bei dem Steuergerät 10 handelt es sich vorzugsweise um einen programmierbaren Mikroprozessor, der mit Speichern und sonstigen erforderlichen Bauteilen versehen ist, und der in das Kraftfahrzeug eingebaut ist. Das Steuergerät 10 erhält dabei die für die Durchführung des Verfahrens erforderlichen Signale, u. a. von den jeweiligen Sensoren, bspw. von dem Drucksensor 8, und erzeugt daraus die erforderlichen Signale zur Ansteuerung bspw. von Aktoren, so z. B. zur Ansteuerung von Einspritzventilen 11 oder des Drucksteuerventils 7.

An die Druckkammer 6 sind in diesem Ausführungsbeispiel vier Einspritzventile 11 angeschlossen. Jedes der Einspritzventile 11 ist direkt einem Brennraum der Brennkraftmaschine zugeordnet. Durch die geschlossenen Einspritzventile 11 wird die Druckkammer 6 von dem jeweiligen Brennraum getrennt. Über elektrische Leitungen 12 sind die Einspritzventile 11 mit dem Steuergerät 10 verbunden. Zur Ansteuerung eines der Einspritzventile 11 erzeugt das das Steuergerät 10 ein elektrisches Signal ti, mit dem das entsprechende Einspritzventil in seinen geöffneten Zustand gesteuert wird. Die Länge des Signals ti entspricht der Einspritzdauer, während der Kraftstoff aus der Druckkammer 6 über das entsprechende Einspritzventil 11 in den zugehörigen Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird.

Bei der gezeigten Brennkraftmaschine ist nun eine elektrische Vorförderpumpe vorgesehen, die einen von der Motordrehzahl unabhängigen Druck von etwa 4 bar erzeugt.

Dieser Druck wird von einer von der Brennkraftmaschine direkt angetriebenen Hauptförderpumpe auf eine Hochdruck von etwa 40 bis 120 bar gebracht. Dieser Hauptdruck ist damit im Wesentlichen abhängig von der Motordrehzahl und der Anzahl der Kolben der Pumpe.

Der mechanische Drucksensor ist für den Einsatz im Hochdruckbereich, bspw. auf 140 bar ausgelegt. Die grösste Messgenauigkeit besitzt er nämlich bei vollem Hub eines vorgesehenen Druckgebers. Im Bereich des Hochdrucks liegt der Messfehler bei etwa 3% vom maximalen Druckwert. Bei angenommener Linearität zwischen dem eigentlichen Messsignal (i. a. Spannung U) und dem ausgegebenen Druckwert bedeutet dies bei Vollauschlag entsprechend eine Genauigkeit von etwa 3% des gemessenen Druckwertes. Damit ergibt sich im Niederdruckbereich, z. B. bei einem Zehntel des Maximaldruckes (14 bar), ein relativer Fehler von 30% des gemessenen Wertes. Der Druck wird somit in diesem Bereich nur ungenügend genau erfasst.

Bei der Benzindirekteinspritzung wird zuerst der Vorförderdruck aufgebaut. Dieser Druck wird bei Stillstand der Bennkraftmaschine nicht verändert. Dadurch kann der Druckgeber mit dem Vorförderdruck (z. B. 4 bar) bei diesem Stillstand abgeglichen, d. h. geeicht, werden.

In Fig. 2a ist ein typischer zeitlicher Verlauf des in einer Druckkammer (6) ( = Druckspeicher) einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine (1) vorliegenden Druckverlaufs während des Startbetriebs gezeigt. Beim Starten der Brennkraftmaschine (t = 0) können alternativ zwei unterschiedliche Ausgangsbedingungen bezüglich des in der Druckkammer herrschenden Drucks vorliegen.

Im Normalfall wird der Ausgangsdruck Null sein, und zwar wenn die Brennkraftmaschine vor dem Start ausreichend lange außer Betrieb war, so dass sich in der Druckkammer zwischenzeitlich ein Normaldruck (Umgebungsdruck) von etwa 1 bar einstellen konnte. In diesem Fall kann vorgesehen sein, dass während des Abgleichs die Hauptförderpumpe (5) durch Öffnen des Hauptregelventils keinen zusätzlichen Druck aufbaut, so dass sich zunächst nur der Vorförderdruck von etwa 4 bar aufbaut bzw. einstellt. Der Abgleich kann in dem durch die Strichelung angedeuteten Zeitfenster erfolgen. Nachdem der Abgleich erfolgt ist, kann dann die Hauptförderpumpe hinzugeschaltet werden, womit der Druck entsprechend dem in Fig. 2a gezeigten Verlauf ansteigt.

Der Zeitrahmen des Startbetriebs beträgt gewöhnlich etwa 2-5 Sekunden. Innerhalb dieses Zeitrahmens steigt der Druck vom Ausgangswert auf den durch die Hauptförderpumpe bereitgestellten Maximaldruck von etwa 120-140 bar. Das gezeigte Diagramm ist aufgrund des 2 Größenordnungen umfassenden Druckbereichs an der y-Achse entsprechend umskaliert.

Von weiterer Bedeutung für die Erfindung ist nun der für den Förderdruck der Hauptförderpumpe während der Startphase der Brennkraftmaschine charakteristische Verlauf, der im Wesentlichen daher rührt, dass die Hauptförderpumpe von der Brennkraftmaschine mechanisch angetrieben ist. Der wellenartige bze. pulsierende Verlauf korreliert somit in etwa mit der Motordrehzahl, die im Startbetrieb ähnlichen Schwankungen unterworfen ist. Diese Druckschwankungen sind jedenfalls die Ursache dafür, dass während der Startphase genaue Druckwerte nicht einfach mittels linearer Extrapolation, ausgehend von bekannten Hochdruckwerten, gewonnen werden können, und somit auch im Niederdruckbereich möglichst exakte Druckmessungen erforderlich sind, um trotz der relativ großen Druckschwankungen kontrollierbare Kraftstoffmengen in den Brennraum einspritzen zu können.

Alternativ kann es in Ausnahmefällen vorkommen, dass beim Start der Brennkraftmaschine noch der Vorförderdruck von etwa 4 bar vorliegt, beispielsweise bei relativ kurze Zeit nach einem Abschalten der Brennkraftmaschine erfolgendem Neustart (Warmstart). Innerhalb relativ kurzer Zeiträume, beispielsweise im Bereich von einigen Sekunden bis wenigen Minuten, kann sich nämlich der nach dem vorangegangenen Ausschalten in der Druckkammer noch herrschende Vorförderdruck noch nicht abbauen und steht dann für einen Abgleich gemäß der Erfindung unmittelbar zur Verfügung. Der Abgleich kann auch hier in dem durch die in Fig. 2a gezeigte Strichelung angedeuteten Zeitfenster erfolgen.

Fig. 2b zeigt nun ein der Fig. 2a entsprechendes Zeitdiagramm, allerdings für den Druckverlauf im Druckspeicher nach einem Abschalten der Brennkraftmaschine. Das Diagramm weist aufgrund der Größenskala der möglichen Druckwerte einen Fig. 2a entsprechenden Skalierungsbruch vor. Etwa 1-5 Sekunden nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine stellt sich in der Druckkammer 6 der Vorförderdruck von etwa 4 bar ein und es kann in dem gestrichelten Zeitfenster der erfindungsgemäße Abgleich durchgeführt werden. Dieses Zeitdiagramm weist im übrigen auch an der x-Achse einen "Skalenbruch" auf, denn nach einem längeren Zeitraum von etwa einigen Minuten (oder sogar länger) stellt sich in der Druckkammer (6) beispielsweise aufgrund von Leckagen der Umgebungsdruck von etwa 1 bar ein. Daher sollte der Abgleich nicht zu spät erfolgen. Alternativ kann nach Abstellen des Motors die Vorförderpumpe wieder kurz eingeschaltet werden und baut so einen Druck von 4 bar auf. Dabei ist das Hauptventil geschlossen. Vorteil dabei ist, dass im Nachlauf auch bei "retardless"-Systemen der Druck in einen niederen Druckbereich eingelesen werden kann.

Schließlich zeigt Fig. 3 ein Beispiel eines Abgleichs bzw. einer Kalibrierung des Drucksensors (8) im Niederdruckbereich mittels linearer Extrapolation. Hierbei wird das eigentliche Messsignal des Drucksensors, nämlich ein elektrischer Spannungswert U, mit den jeweils zugeordneten absoluten Druckwerten abgeglichen bzw. kalibriert. In diesem Beispiel erfolgt der Abgleich durch lineare Interpolation zwischen einem im Hochdruckbereich bekannten Wert, insbesondere dem Maximaldruck, und dem im Niederdruckbereich mittels des Vorförderdrucks gewonnenen Wertes, ebenfalls insbesondere des maximalen Vorförderdrucks. Diese Werte können beispielsweise aus Datenblättern entnommen werden oder in einem getrennten Kalibrierungsschritt erfasst werden. Ferner können diese Werte, insbesondere der Niederdruckwert, durch geeignete Mittelung über mehrere Messwerte gewonnen werden, wobei die zugrundegelegten Werte zu unterschiedlichen Zeiten gewonnenen Messungen entstammen können. Darüber hinaus kann die Interpolation auch nicht-linear erfolgen, etwa im Falle eines nicht-linearen Verlaufs der Kennlinie (Spannung U über Druck p) des Drucksensors 8.

Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren und das entsprechende Steuergerät können im Falle der direkteinspritzenden Benzinmotoren als Teil der von der Anmelderin entwickelten und vertriebenen "Motronic" implementiert werden sowie im Falle der Diesel- Motorentechnik bei der dort verwendeten bekannten Steuerungseinheit. Ist wird allerdings hervorgehoben, dass eine Verwendung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens und des Steuergeräts nicht auf den Bereich der Automobilindustrie beschränkt ist, sondern überall dort, wo gattungsgemäße direkt-einspritzende Brennkraftmaschinen Einsatz finden, beispielsweise bei zukünftigen Stromgeneratoren oder Schiffsmotoren. Sie findet allerdings vorwiegend Einsatz bei Brennkraftmaschinen, die entweder relativ häufig an- und abgeschaltet werden müssen und/oder bei denen eine Verbrennung in einem relativ breiten Druckbereich erfolgt, beispielsweise Brennkraftmaschinen, die im genannten Schichtbetrieb betrieben werden können.

Claims (11)

1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem Kraftstoff mittels einer in einem Niederdruckbereich arbeitenden Vorförderpumpe (2) und einer in einem Hochdruckbereich arbeitenden Hauptförderpumpe (5) in einen Druckspeicher (6) gefördert wird und von dem Druckspeicher (6) mittels wenigstens eines Einspritzventils (11) direkt in einen Brennraum der Brennkraftmaschine (1) eingespritzt wird, wobei der in dem Druckspeicher (6) auf den Kraftstoff einwirkende Druck mittels eines für den Hochdruckbereich ausgelegten Drucksensors (8) gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (8) mittels des durch die Vorförderpumpe (2) bereitgestellten Niederdrucks für Messungen im Niederdruckbereich abgeglichen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgleich des Drucksensors (8) bei Stillstand der Brennkraftmaschine (1), insbesondere nach einem Abschalten dieser erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgleich durch ein Abschalten, vorzugsweise ein vorübergehendes Abschalten der Hauptförderpumpe (5) bei vorzugsweise geöffnetem Regelventil erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgleich durch ein Zuschalten der Vorförderpumpe bei Motorstillstand und bei geschlossenem Hauptregelventil erfolgt.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorförderdruck gemessen wird und zwischen dem Niederdruckbereich und dem Hochdruckbereich eine Interpolation, insbesondere eine lineare Interpolation, der von dem Drucksensor (8) ausgegebenen Druckwerte durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, insbesondere während eines Startbetriebs der Brennkraftmaschine (1), dadurch gekennzeichnet, dass die in den Brennraum eingespritzte Kraftstoffmasse aus der Summe bzw. dem Integral des Produkts aus Kraftstoffdruck und kleinen bzw. infinitesimalen Zeitintervallen ermittelt wird.

7. Steuerelement, insbesondere Read-Only-Memory, für ein Steuergerät (10) einer Brennkraftmaschine (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, auf dem ein Programm abgespeichert ist, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig und zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 geeignet ist.

8. Steuergerät für eine Brennkraftmaschine (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, die einen Brennraum aufweist, in den Kraftstoff mittels einer in einem Niederdruckbereich arbeitenden Vorförderpumpe (2) und einer in einem Hochdruckbereich arbeitenden Hauptförderpumpe (5) über einen Druckspeicher (6) und mittels wenigstens eines Einspritzventils (11) direkt einspritzbar ist, und bei dem der auf den Kraftstoff einwirkende Druck mittels eines für den Hochdruckbereich ausgelegten Drucksensors (8) messbar ist, gekennzeichnet durch Prozessormittel zum Abgleichen des Drucksensors (8) für Messungen im Niederdruckbereich mittels des durch die Vorförderpumpe (2) bereitgestellten Vorförderdrucks.

9. Steuergerät nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Mittel zum Interpolieren der von dem Drucksensor (8) ausgegebenen Druckwerte im Bereich zwischen gemessenen Werten des Vorförderdrucks und für den Hochdruckbereich vorgegebenen Druckwerten.

10. Steuergerät nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch Prozessormittel, mittels derer die während eines Startbetriebs der Brennkraftmaschine (1) in den Brennraum eingespritzte Kraftstoffmasse aus der Summe bzw. dem Integral des Produkts aus Kraftstoffdruck und kleinen bzw. infinitesimalen Zeitintervallen berechenbar ist.

11. Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, die nach einem Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 arbeitet und/oder bei der ein Steuerelement nach Anspruch 7 sowie ein Steuergerät (10) nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10 vorgesehen sind.