EP2066891A1 - Method and apparatus for generating injection signals for an injection system of an internal combustion engine - Google Patents

Method and apparatus for generating injection signals for an injection system of an internal combustion engine

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Publication number
EP2066891A1
EP2066891A1 EP07803450A EP07803450A EP2066891A1 EP 2066891 A1 EP2066891 A1 EP 2066891A1 EP 07803450 A EP07803450 A EP 07803450A EP 07803450 A EP07803450 A EP 07803450A EP 2066891 A1 EP2066891 A1 EP 2066891A1
Authority
EP
European Patent Office
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combustion
injection
parameter
signal
detector
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07803450A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Uwe Jung
Andreas Weigand
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Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive GmbH filed Critical Continental Automotive GmbH
Publication of EP2066891A1 publication Critical patent/EP2066891A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
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    • F02D41/402—Multiple injections
    • F02D41/403—Multiple injections with pilot injections
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D41/2451—Methods of calibrating or learning characterised by what is learned or calibrated
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to a method for generating injection signals for an injection system of an internal combustion engine, and to an electronic control system and an internal combustion engine for carrying out the method.
  • fuel is injected by means of an injector into a combustion chamber of the internal combustion engine.
  • an injection is triggered by means of an electronic injection signal.
  • the injection signal defines typical injection parameters, such as start of injection and duration of injection.
  • the injector is controlled differently in order to adapt the injection parameters to the current operating point.
  • the operating point of an internal combustion engine is typically determined by the load and the speed of the internal combustion engine.
  • engine control units In order to be able to carry out an injection, modern control units for internal combustion engines, referred to in the art as “engine control units” (ECUs), include characteristic maps which map the operating point to the injection parameters or the injection signal Prototype of the relevant internal combustion engine determined and then stored in the ECU of an internal combustion engine of the relevant series.
  • ECUs engine control units
  • combustion parameters such as, for example, the start of combustion, the burning time or the combustion center of gravity. From the generation of the injection signal to the start of injection, and from the start of injection to the start of combustion, each passes a period of time, which in internal combustion engines of the prior Technology is already considered as a constant deceleration in the map.
  • a disadvantage of this procedure is that combustion parameters differ during operation from their nominal values in the rule. This has several causes:
  • the components in particular injectors, change their operating characteristics over their lifetime.
  • drift Changing the operating characteristics of a component during its lifetime is also called drift.
  • Another problem is the fact that the commercially available fuel has different compositions. For example, fuel from different manufacturers, different filling stations or deliveries, already have significant differences in composition. As a result, even with identical operating parameters of the internal combustion engine, the time interval between start of injection and start of combustion can vary for different tank loads.
  • the present invention is therefore based on the object to determine a predetermined target value of a combustion parameter for an internal combustion engine with an injection system in more detail. This object is achieved by the features specified in the main claims.
  • a first injection signal which triggers an injection of fuel into a combustion chamber of the internal combustion engine, based on at least one injection signal parameter generated.
  • a combustion signal is generated, which represents a combustion of the injected fuel.
  • a combustion parameter is determined. Based on a deviation of the combustion parameter from a desired value of the injection signal parameter is corrected such that the deviation of a second subsequent injection signal, is reduced.
  • combustion parameter includes all characteristic parameters with which combustion in the combustion chamber can be detected. There are in particular pressure and temperature in the combustion chamber, as well as parameters which can be determined based on the pressure and temperature spread out of the combustion chamber addition. In addition to pressure propagation out of the combustion chamber, pressure waves, such as sound and ultrasound, are to be counted in particular. If, for example, a pressure or a temporal pressure change exceeds a predetermined threshold value, combustion can be concluded.
  • combustion characteristics are rotational parameters of a crankshaft driven by the internal combustion engine, for example a rotational speed or a torque, since combustion in the combustion chamber of an internal combustion engine normally causes a torque on a crankshaft. At a time sufficiently fine resolution of torque or speed combustion processes can be detected in the combustion chamber. In particular, a change in a rotation parameter is also a useful combustion parameter.
  • combustion parameter may also include a time or a time interval which contains information useful for controlling the internal combustion engine. These include in particular a start of combustion, a combustion duration, a combustion end time and a combustion center of gravity.
  • Combustion parameters which indicate a temporal characteristic of the combustion, are particularly advantageous for controlling the internal combustion engine.
  • the temporal characteristic can also be defined in particular with respect to a top dead center, or another time point defined with respect to a work cycle, preferably in degrees crank angle. Examples of such combustion characteristics are a start of combustion, a combustion center of gravity and a burning time.
  • all disturbing influences in particular manufacturing tolerances, drift and fuel quality, can be corrected by means of the invention.
  • combustion parameters for example a cetane number or an octane number
  • a fuel quality of the injected fuel Based on these combustion characteristics, for example, an ignition delay, which results from the fuel quality, can be taken into account in the second injection signal.
  • the cetane number or the octane number can be determined, for example, based on the time difference between the start of injection and the start of combustion. If the combustion parameter is the fuel quality, this has the advantage that this parameter is the same regardless of the injector and thus for all cylinders. For such
  • Combustion characteristic can therefore be controlled by means of only one detector several or all injectors of an internal combustion engine.
  • An injection signal parameter is understood to be a parameter which is suitable for generating an injection signal that can be used for operating the internal combustion engine alone or together with other injection signal parameters.
  • Suitable injection signal parameters are, for example, injection parameters (the term "injection signal parameter" is thus a generic term for the term "injection parameter").
  • injection signal parameter is thus a generic term for the term "injection parameter”
  • the start of injection, the duration of injection, the injection end time or the injection centroid injection parameters which are suitable to regulate the injection system. For example, based on a deviation of a measured start of combustion from a desired start of combustion for a later injection, the start of injection can be corrected in order to achieve the desired start of combustion more precisely.
  • a point in time at which the injection signal is to be triggered is a suitable injection signal parameter.
  • a combustion parameter such as, for example, a start of combustion or a combustion center of gravity
  • the first injection signal is generated, for example, by means of a combustion parameter stored in a ECU as the setpoint. This triggers a first injection of fuel into a combustion chamber of the internal combustion engine. Due to manufacturing tolerances, drift and fuel quality, the nominal value of the combustion parameter in the first injection is usually not exactly met.
  • a combustion signal representing combustion of the injected fuel is generated by means of a detector.
  • the effective combustion parameter ie
  • the injection signal parameter is corrected in such a way that the deviation is reduced.
  • a variable value for the correction can be stored in the ECU.
  • a second injection signal is generated based on the setpoint and the correction value.
  • the combustion parameter stored as a nominal value can also be variably stored and, on the basis of a comparison with the measured nominal value. be corrected.
  • the variable value for the correction does not need to be stored in this case. If the method is carried out iteratively, the corrected combustion parameter is advantageously used as the desired value for this embodiment in a next iteration run.
  • the detector used to detect the combustion signal is therefore designed as a pressure sensor or knock sensor.
  • This class of detectors is characterized by the fact that they detect pressure waves, in particular sound waves and / or ultrasonic waves, are inexpensive to produce, have a low reaction time and are reliable.
  • they can also be arranged outside the combustion chamber, for example on a combustion chamber housing, since the pressure and sound waves propagate through the combustion chamber housing. As a result, the detector is exposed to a lower load. For manufacturing reasons, an attachment in a cylinder head or on a cylinder head is particularly advantageous.
  • the main injection is to be understood as meaning the injection within a working cycle which has the largest
  • the main injection within a power stroke is usually also the injection in which the largest amount of fuel is injected. Since the actual value of the combustion parameter is already optimized for the second injection, it is particularly advantageous if the second injection is a main injection. This optimizes the most important injection.
  • the first injection may be a pre-injection of the same power stroke or any injection of an earlier power stroke. By performing the method iteratively, particularly good actual values for the combustion parameter can be achieved continuously.
  • Figure 1 shows an internal combustion engine with an electronic
  • FIG. 1 shows an internal combustion engine 1 in an embodiment of the invention.
  • the internal combustion engine 1 comprises an engine control unit (ECU) 10, an injection system 30 and an engine block 50.
  • the engine block 50 comprises a cylinder 51.
  • a cylinder head 61 Arranged on the cylinder 51 is a cylinder head 61, to which a detector 40 for measuring a
  • the cylinder 51 forms, together with the cylinder head 61, a housing which encloses a combustion chamber 53.
  • the injection system 30 is designed as a common rail system. It comprises an accumulator 36 and an injector 31 connected to the accumulator 36, which passes through the cylinder head 61, so that an injection into the cylinder 51 can be made.
  • the ECU 10 comprises an electronic circuit 11, an injector-side interface 12 and a detector-side interface 13.
  • the ECU 10 is connected to the detector 40 via the detector-side interface 13.
  • the ECU 10 is connected to the injector 31 via the injector-side interface 12.
  • the electronic circuit 11 comprises a correction map 14, a nominal value map 15, a logic circuit 16, and an analog-to-digital converter (A / D converter) 17, which serves as signal generating means.
  • the nominal value characteristic map 15 comprises a mapping from an operating point of the internal combustion engine 1 to a nominal value of the start of combustion.
  • the setpoint associated with the operating point is the optimum time for the start of combustion.
  • the desired value is preferably stored with respect to top dead center in degrees crank angle or in an equivalent size.
  • the maps may have been determined, for example, in a prototype or in a simulation of the internal combustion engine 1.
  • the correction map 14 includes a map of an operating point of the internal combustion engine 1 to an additive correction value of the start of combustion.
  • the correction map 14 may be initialized with the correction values 0 (zero) for all operating points.
  • the logic circuit 16 comprises a signal analysis means 18 and a correction means 19.
  • a signal analysis means 18 By the signal analysis means 18, a digitized combustion signal can be evaluated by determining a combustion parameter.
  • the combustion parameter can be transmitted to the correction means 19.
  • the correction means 19 has write and read access to the correction map 14 and at least read access to the setpoint value map 15.
  • the correction means 19 can link a value of the setpoint value map 15 with a value of the correction map 14, for example by an addition.
  • the logic circuit 16 reads out a desired value for the start of combustion in the nominal value characteristic field 15 and an additive correction value in the correction characteristic field 14.
  • the logic circuit 16 By means of the A / D converter 17, the logic circuit 16 generates a first input. Injection signal based on the sum of setpoint and correction value, so that this sum occupies the function of the injection signal parameter in this embodiment.
  • the A / D converter 17 sends the first injection signal to the injector 31, causing it to initiate a first injection of fuel into the combustion chamber 53.
  • the fuel generates combustion along with compressed air in the combustion chamber 53. Due to the combustion, the detector 40 generates a combustion signal, which is digitized in the A / D converter 17 and forwarded to the logic circuit 16.
  • the logic circuit 16 determines based on the digitized signal the effective start of combustion of the first injection, ie the actual value of the start of combustion.
  • the logic circuit 16 thereby takes into account time delays which have resulted from a finite pressure propagation velocity and the digitization of the combustion signal.
  • a further correction value is determined, which is added to the correction value in the correction characteristic field 14.
  • the correction value and the further correction value can be positive or negative. Therefore, at a later time, the internal combustion engine 1 may still or again be at the same operating point. Based on the operating point reads the logic circuit 16 in the setpoint value map 15, the target value for the start of combustion and in the map 14 from the now corrected correction value.
  • the logic circuit 16 By means of the A / D converter 17, the logic circuit 16 generates a second injection signal based on the sum of the desired value and the corrected correction value.
  • the second injection signal is transmitted to the injector 31, whereupon it initiates a second injection. Due to the adaptation of the correction map 14, the setpoint for the start of combustion for the second injection is made more accurate than for the first injection.
  • This method can be used iteratively in order to guarantee as precise as possible firing starts from injection to injection or from stroke to stroke. In some cases, however, it is sufficient to use the procedure in greater time intervals to adapt the correction map 14.
  • the correction map 14 is corrected for at least one operating point of the internal combustion engine 1 in an analogous manner. It should additionally be mentioned that in a simplified embodiment, instead of the correction characteristic map 14, only one correction value is used and corrected, which is used for several or all operating points of the internal combustion engine 1.
  • a corrected map can be used in which the injection signal parameter, ie the sum of the desired value and the correction value, is stored and corrected In this case, therefore, the injection signal parameter will be read out directly from the corrected characteristic map, and the start of combustion need not necessarily be used as the injection signal parameter
  • further parameters that can be used as a corrected characteristic map are, for example, the start of injection or Time at which the injection signal is to be triggered.
  • a fuel quality in particular a cetane number, an octane number or a calorific value of the fuel used can be used as injection signal parameters.
  • the cetane number can be determined, for example, by first calibrating the internal combustion engine by means of a reference diesel fuel. Based on the delay of the start of combustion for a fuel whose quality is to be determined, the cetane number can be determined.
  • These injection signal parameters are particularly useful when the injectors have no high drift and high manufacturing tolerances, since this the accuracy of the determined cetane number can interfere. However, such disturbing influences can be corrected in improved embodiments, for example by means of a measurement and additional consideration of the injected fuel quantity.
  • the octane number of gasoline can be determined.
  • the calorific value of a currently used fuel can be used. This is proportional to the time integral of the pressure generated in the combustion chamber by an injection.
  • an additive correction map 14 with additive correction values as in the previous embodiment is not the only possible solution.
  • a correction of the injection signal parameter can also be carried out by means of other suitable mathematical combinations and correspondingly adapted correction characteristic map 14.
  • factors which are to be multiplied by the values of the desired value characteristic map 15 can also be stored in the correction map 14.
  • injector-side interface 12 and the detector-side interface 13 do not have to be physically separate, but can be combined in a physical interface with different logical interfaces or different channels.
  • the invention is not limited to internal combustion engines with only one cylinder 51.
  • the invention is independent of the number of cylinders and can be performed individually for all ZyIin-.
  • the invention may be practiced using only a detector 40, and any suitable electronic control system.
  • FIG. 2 shows a graph with synchronous time-resolved signals 71, 72, 73, 74 which is determined in an experiment were.
  • the ordinate indicates the time course in milliseconds, while the abscissa represents the pressure signals in random units.
  • the pressure signal 71 was generated by a pressure sensor which was attached to a cylinder head of an internal combustion engine. During the signal generation, the internal combustion engine was operated. The time segment of the graph is selected such that an injection falls within the time segment. The filtering of the pressure signal 71 yields the envelope 72.
  • time-related combustion parameters namely the start of combustion t ⁇ and the combustion center of gravity
  • a very large slope of the envelope 72 serves as an indication of a start of combustion in the combustion chamber 53.
  • the derivative of the envelope curve 72 must exceed a certain threshold value.
  • air is first compressed during a compression stroke. This leads to an increase in pressure which manifests itself in the first belly 72a of the envelope 72 with a certain slope, which, however, does not yet exceed the threshold value.
  • a very large slope occurs, which exceeds the threshold value and is therefore interpreted as start of combustion t ⁇ .
  • the combustion center of gravity can be determined using appropriate mathematical methods.
  • the pressure profiles 73, 74 were measured directly by means of a pressure sensor in the cylinder as a check. In this case, no injection was undertaken for the pressure curve 73, while the same course of injection was used for the pressure curve 74 as for the pressure signal 71.
  • the pressure curves 73, 74 initially run the same, which reflects the compression of air in the cylinder during the compression stroke. However, as soon as the combustion starts due to the injection, the pressure curve 74 increases significantly more than the pressure curve 73. The on This start of combustion, which is evident in this way, agrees very well with the start of combustion t ⁇ determined by means of the envelope 72.

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Abstract

The present invention relates to a method and an apparatus which more accurately reach a predefined setpoint value of a combustion characteristic variable for an internal combustion engine (1) with an injection system (30). To this end, a first injection signal which triggers an injection of fuel into a combustion chamber (53) of the internal combustion engine (1) is generated using at least one injection signal parameter. A combustion signal which represents a combustion of the injected fuel is generated by means of a detector (40). The combustion characteristic variable is determined using the combustion signal. The injection signal parameter is corrected using a deviation of the combustion characteristic variable from a setpoint value, in such a way that the deviation of a second injection signal which is generated using the corrected injection parameter is reduced for an injection which is to be performed later.

Description

Beschreibungdescription
Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Einspritzsignalen für ein Einspritzsystem eines VerbrennungsmotorsMethod and device for generating injection signals for an injection system of an internal combustion engine
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Einspritzsignalen für ein Einspritzsystem eines Verbrennungsmotors, sowie ein elektronisches Kontrollsystem und einen Verbrennungsmotor zur Durchführung des Verfahrens .The present invention relates to a method for generating injection signals for an injection system of an internal combustion engine, and to an electronic control system and an internal combustion engine for carrying out the method.
In modernen Verbrennungsmotoren wird Kraftstoff mittels eines Injektors in einen Brennraum des Verbrennungsmotors eingespritzt. Dabei wird eine Einspritzung mittels eines elektronischen Einspritzsignals ausgelöst. Durch das Einspritzsignal werden typische Einspritzparameter, wie Einspritzbeginn und Einspritzdauer, festgelegt. Je nach Arbeitspunkt des Verbrennungsmotors wird der Injektor unterschiedlich angesteuert, um die Einspritzparameter dem momentanen Arbeitspunkt anzupassen. Dabei ist der Arbeitspunkt eines Verbrennungsmotors typischerweise durch die Last und die Drehzahl des Verbren- nungsmotors bestimmt. Um eine Einspritzung vornehmen zu können, umfassen daher moderne Steuergeräte für Verbrennungsmotoren, in der Fachwelt „engine control unit" (ECU) genannt, Kennfelder, welche den Arbeitspunkt auf die Einspritzparameter, respektive das Einspritzsignal abbilden. Das Kennfeld wird dabei vorgängig im Prüfstand mittels eines Prototyps des betreffenden Verbrennungsmotors ermittelt und anschließend in der ECU eines Verbrennungsmotors der betreffenden Serie gespeichert .In modern internal combustion engines, fuel is injected by means of an injector into a combustion chamber of the internal combustion engine. In this case, an injection is triggered by means of an electronic injection signal. The injection signal defines typical injection parameters, such as start of injection and duration of injection. Depending on the operating point of the internal combustion engine, the injector is controlled differently in order to adapt the injection parameters to the current operating point. The operating point of an internal combustion engine is typically determined by the load and the speed of the internal combustion engine. In order to be able to carry out an injection, modern control units for internal combustion engines, referred to in the art as "engine control units" (ECUs), include characteristic maps which map the operating point to the injection parameters or the injection signal Prototype of the relevant internal combustion engine determined and then stored in the ECU of an internal combustion engine of the relevant series.
Für einen optimalen Betrieb eines Verbrennungsmotors sind jedoch nicht die Einspritzparameter entscheidend, sondern Verbrennungskenngrößen, wie beispielsweise der Brennbeginn, die Brenndauer oder der VerbrennungsSchwerpunkt . Von der Generierung des Einspritzsignals bis zum Einspritzbeginn, sowie vom Einspritzbeginn bis zum Brennbeginn, verstreicht jeweils eine Zeitdauer, welche in Verbrennungsmotoren des Standes der Technik als konstante Verzögerung in dem Kennfeld bereits berücksichtigt ist. Nachteilig an dieser Vorgehensweise ist jedoch, dass Verbrennungskenngrößen während des Betriebes von ihren Sollwerten in der Regel abweichen. Dies hat verschiede- ne Ursachen:However, for optimal operation of an internal combustion engine, it is not the injection parameters that are decisive, but combustion characteristics, such as, for example, the start of combustion, the burning time or the combustion center of gravity. From the generation of the injection signal to the start of injection, and from the start of injection to the start of combustion, each passes a period of time, which in internal combustion engines of the prior Technology is already considered as a constant deceleration in the map. A disadvantage of this procedure, however, is that combustion parameters differ during operation from their nominal values in the rule. This has several causes:
Zum einen führen Fertigungstoleranzen einzelner Bauteile und Steuerungen des Verbrennungsmotors, insbesondere des Einspritzsystems, dazu, dass das fest gespeicherte und für den Prototyp ausgemessene Kennfeld schon von Anbeginn nur ungefähr für einen Verbrennungsmotor einer Serienproduktion zutrifft.On the one hand, manufacturing tolerances of individual components and controls of the internal combustion engine, in particular the injection system, lead to the fact that the fixed stored and measured for the prototype map already applies from the beginning only approximately for an internal combustion engine series production.
Zudem verändern die Bauteile, insbesondere Injektoren, im Laufe ihrer Lebensdauer ihre Betriebscharakteristiken. DieIn addition, the components, in particular injectors, change their operating characteristics over their lifetime. The
Veränderung der Betriebscharakteristik eines Bauteils im Laufe seiner Lebensdauer wird auch Drift genannt.Changing the operating characteristics of a component during its lifetime is also called drift.
Ein weiteres Problem stellt der Umstand dar, dass der kommer- ziell erhältliche Kraftstoff unterschiedliche Zusammensetzungen aufweist. So kann beispielsweise Kraftstoff unterschiedlicher Hersteller, unterschiedlicher Tankstellen oder Lieferungen, bereits deutliche Unterschiede in der Zusammensetzung aufweisen. Dies führt dazu, dass selbst bei identischen Be- triebsparametern des Verbrennungsmotors, der zeitliche Abstand zwischen Einspritzbeginn und Brennbeginn für unterschiedliche Tankladungen schwanken kann.Another problem is the fact that the commercially available fuel has different compositions. For example, fuel from different manufacturers, different filling stations or deliveries, already have significant differences in composition. As a result, even with identical operating parameters of the internal combustion engine, the time interval between start of injection and start of combustion can vary for different tank loads.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen vorgegebenen Sollwert einer Verbrennungskenngröße für einen Verbrennungsmotor mit einem Einspritzsystem genauer zu bestimmen. Diese Aufgabe wird durch die in den Hauptansprüchen angegebenen Merkmale gelöst .The present invention is therefore based on the object to determine a predetermined target value of a combustion parameter for an internal combustion engine with an injection system in more detail. This object is achieved by the features specified in the main claims.
Dabei wird ein erstes Einspritzsignal, welches eine Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum des Verbrennungsmotors auslöst, anhand mindestens eines Einspritzsignalparameters erzeugt. Mittels eines Detektors wird ein Verbrennungssignal erzeugt, welches eine Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffes repräsentiert. Anhand des Verbrennungssignals wird eine Verbrennungskenngröße ermittelt. Anhand einer Abweichung der Verbrennungskenngröße von einem Sollwert wird der Einspritzsignalparameter derart korrigiert, dass die Abweichung eines zweiten nachfolgenden Einspritzsignals, reduziert wird.In this case, a first injection signal, which triggers an injection of fuel into a combustion chamber of the internal combustion engine, based on at least one injection signal parameter generated. By means of a detector, a combustion signal is generated, which represents a combustion of the injected fuel. Based on the combustion signal, a combustion parameter is determined. Based on a deviation of the combustion parameter from a desired value of the injection signal parameter is corrected such that the deviation of a second subsequent injection signal, is reduced.
Unter den Begriff Verbrennungskenngröße fallen dabei samtIi - che Kenngrößen, anhand welcher eine Verbrennung in dem Brennraum detektiert werden kann. Es sind insbesondere Druck und Temperatur in dem Brennraum, sowie Kenngrößen, welche anhand der Druck- und Temperaturausbreitung aus dem Brennraum hinaus ermittelbar sind. Zu der Druckausbreitung aus dem Brennraum hinaus sind insbesondere auch Druckwellen, wie beispielsweise Schall und Ultraschall, zu zählen. Übersteigt beispielsweise ein Druck oder eine zeitliche Druckänderung einen vorgegebenen Schwellwert, so kann auf eine Verbrennung geschlossen werden.The term combustion parameter includes all characteristic parameters with which combustion in the combustion chamber can be detected. There are in particular pressure and temperature in the combustion chamber, as well as parameters which can be determined based on the pressure and temperature spread out of the combustion chamber addition. In addition to pressure propagation out of the combustion chamber, pressure waves, such as sound and ultrasound, are to be counted in particular. If, for example, a pressure or a temporal pressure change exceeds a predetermined threshold value, combustion can be concluded.
Weitere Beispiele von Verbrennungskenngrößen sind Rotationsparameter einer durch den Verbrennungsmotor angetriebenen Kurbelwelle, beispielsweise eine Drehzahl oder ein Drehmoment, da eine Verbrennung in dem Brennraum eines Verbren- nungsmotors normalerweise ein Drehmoment auf eine Kurbelwelle bewirkt. Bei einer zeitlicher genügend feinen Auflösung von Drehmoment oder Drehzahl können Verbrennungsvorgänge in dem Brennraum detektiert werden. Insbesondere ist auch eine Änderung eines Rotationsparameters eine nützliche Verbrennungs- kenngröße .Further examples of combustion characteristics are rotational parameters of a crankshaft driven by the internal combustion engine, for example a rotational speed or a torque, since combustion in the combustion chamber of an internal combustion engine normally causes a torque on a crankshaft. At a time sufficiently fine resolution of torque or speed combustion processes can be detected in the combustion chamber. In particular, a change in a rotation parameter is also a useful combustion parameter.
Unter den Begriff der Verbrennungskenngröße kann auch ein Zeitpunkt oder ein Zeitintervall fallen, welcher oder welches eine zur Regelung des Verbrennungsmotors nützliche Informati- on enthält. Hierzu zählen insbesondere ein Brennbeginn, eine Verbrennungsdauer, ein Verbrennungsendzeitpunkt und ein VerbrennungsSchwerpunkt . Verbrennungskenngrößen, welche eine zeitliche Charakteristik der Verbrennung angeben, sind besonders vorteilhaft um den Verbrennungsmotor zu regeln. Die zeitliche Charakteristik kann insbesondere auch in Bezug auf einen oberen Totpunkt, oder einen sonstigen bezüglich eines Arbeitstaktes definierten Zeitpunkt, vorzugsweise in Grad Kurbelwinkel, definiert sein. Beispiele solcher Verbrennungskenngrößen sind ein Brennbeginn, ein VerbrennungsSchwerpunkt und eine Brenndauer. Für diese Klasse von Verbrennungskenngrößen können sämtliche störenden Einflüsse, insbesondere Fertigungstoleranzen, Drift und Kraftstoffqualität, mittels der Erfindung korrigiert werden.The term combustion parameter may also include a time or a time interval which contains information useful for controlling the internal combustion engine. These include in particular a start of combustion, a combustion duration, a combustion end time and a combustion center of gravity. Combustion parameters, which indicate a temporal characteristic of the combustion, are particularly advantageous for controlling the internal combustion engine. The temporal characteristic can also be defined in particular with respect to a top dead center, or another time point defined with respect to a work cycle, preferably in degrees crank angle. Examples of such combustion characteristics are a start of combustion, a combustion center of gravity and a burning time. For this class of combustion parameters, all disturbing influences, in particular manufacturing tolerances, drift and fuel quality, can be corrected by means of the invention.
Weitere vorteilhafte Verbrennungskenngrößen, beispielsweise eine Cetanzahl oder eine Oktanzahl, geben eine Kraftstoffqualität des eingespritzten Kraftstoffes an. Anhand dieser Verbrennungskenngrößen kann beispielsweise ein Zündverzug, welcher sich aus der Kraftstoffqualität ergibt in dem zweiten Einspritzsignal berücksichtigt werden. Die Cetanzahl oder die Oktanzahl können beispielsweise anhand der Zeitdifferenz von Einspritzbeginn und Brennbeginn ermittelt werden. Ist die Verbrennungskenngröße die Kraftstoffqualität , so hat dies den Vorteil, dass diese Kenngröße unabhängig von dem Injektor und somit für sämtliche Zylinder gleich ist. Für eine solcheFurther advantageous combustion parameters, for example a cetane number or an octane number, indicate a fuel quality of the injected fuel. Based on these combustion characteristics, for example, an ignition delay, which results from the fuel quality, can be taken into account in the second injection signal. The cetane number or the octane number can be determined, for example, based on the time difference between the start of injection and the start of combustion. If the combustion parameter is the fuel quality, this has the advantage that this parameter is the same regardless of the injector and thus for all cylinders. For such
Verbrennungskenngröße können daher mittels nur eines Detektors mehrere oder sämtliche Injektoren eines Verbrennungsmotors geregelt werden.Combustion characteristic can therefore be controlled by means of only one detector several or all injectors of an internal combustion engine.
Unter einem Einspritzsignalparameter ist ein Parameter zu verstehen, welcher geeignet ist um alleine oder zusammen mit anderen Einspritzsignalparametern ein für das Betreiben des Verbrennungsmotors verwendbares Einspritzsignal zu erzeugen. Geeignete Einspritzsignalparameter sind beispielsweise Ein- spritzparameter (Der Begriff „Einspritzsignalparameter" ist also ein Oberbegriff des Begriffs „Einspritzparameter") . So sind beispielsweise der Einspritzbeginn, die Einspritzdauer, der Einspritzendzeitpunkt oder der Einspritzschwerpunkt Einspritzparameter, welche geeignet sind um das Einspritzsystem zu regeln. Beispielsweise kann anhand einer Abweichung eines gemessenen Brennbeginns von einem Sollbrennbeginn für eine spätere Einspritzung der Einspritzbeginn korrigiert werden, um den Sollbrennbeginn präziser zu erzielen. Ebenso ist ein Zeitpunkt, zu welchem das Einspritzsignal ausgelöst werden soll, ein geeigneter Einspritzsignalparameter.An injection signal parameter is understood to be a parameter which is suitable for generating an injection signal that can be used for operating the internal combustion engine alone or together with other injection signal parameters. Suitable injection signal parameters are, for example, injection parameters (the term "injection signal parameter" is thus a generic term for the term "injection parameter"). For example, the start of injection, the duration of injection, the injection end time or the injection centroid injection parameters, which are suitable to regulate the injection system. For example, based on a deviation of a measured start of combustion from a desired start of combustion for a later injection, the start of injection can be corrected in order to achieve the desired start of combustion more precisely. Likewise, a point in time at which the injection signal is to be triggered is a suitable injection signal parameter.
Als Einspritzsignalparameter kann in einer bevorzugten Ausführungsform jedoch auch eine Verbrennungskenngröße, wie beispielsweise ein Brennbeginn oder ein VerbrennungsSchwerpunkt , dienen. In diesem Fall wird das erste Einspritzsignal beispielsweise anhand einer in einer ECU als Sollwert gespei- cherten Verbrennungskenngröße erzeugt. Dadurch wird eine erste Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum des Verbrennungsmotors ausgelöst. Aufgrund von Fertigungstoleranzen, Drift und Kraftstoffqualität wird in der Regel der Sollwert der Verbrennungskenngröße in der ersten Einspritzung nicht genau getroffen.In a preferred embodiment, however, a combustion parameter, such as, for example, a start of combustion or a combustion center of gravity, can also serve as injection signal parameters. In this case, the first injection signal is generated, for example, by means of a combustion parameter stored in a ECU as the setpoint. This triggers a first injection of fuel into a combustion chamber of the internal combustion engine. Due to manufacturing tolerances, drift and fuel quality, the nominal value of the combustion parameter in the first injection is usually not exactly met.
Aus diesem Grund wird mittels eines Detektors ein Verbrennungssignal, welches eine Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffes repräsentiert, erzeugt. Anhand des Verbrennungs- Signals wird die effektive Verbrennungskenngröße, also einFor this reason, a combustion signal representing combustion of the injected fuel is generated by means of a detector. On the basis of the combustion signal is the effective combustion parameter, ie
Ist-Wert, ermittelt. Aufgrund einer Abweichung der ermittelten Verbrennungskenngröße von ihrem Sollwert wird der Einspritzsignalparameter derart korrigiert, dass die Abweichung reduziert wird. Dazu kann beispielsweise ein variabler Wert für die Korrektur in der ECU gespeichert werden. Ein zweites Einspritzsignal wird anhand des Sollwertes sowie des Korrekturwertes erzeugt.Actual value determined. Due to a deviation of the determined combustion parameter from its desired value, the injection signal parameter is corrected in such a way that the deviation is reduced. For this purpose, for example, a variable value for the correction can be stored in the ECU. A second injection signal is generated based on the setpoint and the correction value.
Anstelle des vorangehend beschriebenen fest gespeicherten Sollwertes zusammen mit dem variablen Korrekturwert kann auch die als Sollwert gespeicherte Verbrennungskenngröße variabel speicherbar sein und anhand eines Vergleichs mit der gemesse- nen Verbrennungskenngröße korrigiert werden. Der variable Wert für die Korrektur braucht in diesem Fall nicht mehr gespeichert zu werden. Wird das Verfahren iterativ durchgeführt, so wird vorteilhafterweise für diese Ausführungsform in einem nächsten Iterationsdurchgang die korrigierte Verbrennungskenngröße als Sollwert verwendet.Instead of the fixed stored nominal value described above together with the variable correction value, the combustion parameter stored as a nominal value can also be variably stored and, on the basis of a comparison with the measured nominal value. be corrected. The variable value for the correction does not need to be stored in this case. If the method is carried out iteratively, the corrected combustion parameter is advantageously used as the desired value for this embodiment in a next iteration run.
Eine Verbrennung von Kraftstoff löst in dem Brennraum Druckwellen aus. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der zur Erfassung des Verbrennungssignals verwendete Detektor daher als Drucksensor oder Klopfsensor ausgeführt. Diese Klasse von Detektoren zeichnet sich dadurch aus, dass sie Druckwellen, insbesondere Schallwellen und/oder Ultraschallwellen, erfassen, kostengünstig herstellbar sind, über eine geringe Reaktionszeit verfügen und zuverlässig sind. Zudem können sie auch außerhalb des Brennraumes, beispielsweise an einem Brennraumgehäuse, angeordnet werden, da sich die Druck- und Schallwellen durch das Brennraumgehäuse fortpflanzen. Dadurch ist der Detektor einer geringeren Belastung aus- gesetzt. Aus fertigungstechnischen Gründen ist eine Anbringung in einem Zylinderkopf oder an einem Zylinderkopf besonders vorteilhaft.Combustion of fuel releases pressure waves in the combustion chamber. In a further advantageous embodiment, the detector used to detect the combustion signal is therefore designed as a pressure sensor or knock sensor. This class of detectors is characterized by the fact that they detect pressure waves, in particular sound waves and / or ultrasonic waves, are inexpensive to produce, have a low reaction time and are reliable. In addition, they can also be arranged outside the combustion chamber, for example on a combustion chamber housing, since the pressure and sound waves propagate through the combustion chamber housing. As a result, the detector is exposed to a lower load. For manufacturing reasons, an attachment in a cylinder head or on a cylinder head is particularly advantageous.
Unter der Haupteinspritzung ist diejenige Einspritzung inner- halb eines Arbeitstaktes zu verstehen, welche den größtenThe main injection is to be understood as meaning the injection within a working cycle which has the largest
Beitrag zum Drehmoment der Kurbelwelle leistet. Zudem ist die Haupteinspritzung innerhalb eines Arbeitstaktes meistens auch diejenige Einspritzung, bei welcher die größte Kraftstoffmenge eingespritzt wird. Da für die zweite Einspritzung der Ist- Wert der Verbrennungskenngröße bereits optimiert ist, ist es besonders vorteilhaft, wenn die zweite Einspritzung eine Haupteinspritzung ist. Dadurch wird die wichtigste Einspritzung optimiert. Die erste Einspritzung kann dabei eine Voreinspritzung desselben Arbeitstaktes oder eine beliebige Ein- spritzung eines früheren Arbeitstaktes sein. Indem das Verfahren iterativ durchgeführt wird, können fortlaufend besonders gute Ist-Werte für den Verbrennungsparameter erzielt werden.Contribution to the torque of the crankshaft makes. In addition, the main injection within a power stroke is usually also the injection in which the largest amount of fuel is injected. Since the actual value of the combustion parameter is already optimized for the second injection, it is particularly advantageous if the second injection is a main injection. This optimizes the most important injection. The first injection may be a pre-injection of the same power stroke or any injection of an earlier power stroke. By performing the method iteratively, particularly good actual values for the combustion parameter can be achieved continuously.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Dabei zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to the drawing, for example. Showing:
Figur 1 einen Verbrennungsmotor mit einem elektronischenFigure 1 shows an internal combustion engine with an electronic
Kontrollsystem in einer Ausführungsform der Erfin- düng ;Control system in one embodiment of the invention düng;
Figur 2 einen Graph mit synchronen zeitaufgelösten Signalen.2 shows a graph with synchronous time-resolved signals.
Figur 1 zeigt einen Verbrennungsmotor 1 in einer Ausführungsform der Erfindung. Der Verbrennungsmotor 1 umfasst eine Motorsteuerung (engine control unit, ECU) 10, ein Einspritzsystem 30 und einen Motorblock 50. Der Motorblock 50 umfasst einen Zylinder 51. Auf dem Zylinder 51 ist ein Zylinderkopf 61 angeordnet, an welchem ein Detektor 40 zur Messung einesFIG. 1 shows an internal combustion engine 1 in an embodiment of the invention. The internal combustion engine 1 comprises an engine control unit (ECU) 10, an injection system 30 and an engine block 50. The engine block 50 comprises a cylinder 51. Arranged on the cylinder 51 is a cylinder head 61, to which a detector 40 for measuring a
Drucks angeordnet ist. Der Zylinder 51 bildet zusammen mit dem Zylinderkopf 61 ein Gehäuse, welches einen Brennraum 53 umschließt .Pressure is arranged. The cylinder 51 forms, together with the cylinder head 61, a housing which encloses a combustion chamber 53.
Das Einspritzsystem 30 ist als Common-Rail -System ausgebildet. Es umfasst einen Druckspeicher 36 und einen mit dem Druckspeicher 36 verbundenen Injektor 31, welcher durch den Zylinderkopf 61 hindurch führt, sodass eine Einspritzung in den Zylinder 51 vorgenommen werden kann.The injection system 30 is designed as a common rail system. It comprises an accumulator 36 and an injector 31 connected to the accumulator 36, which passes through the cylinder head 61, so that an injection into the cylinder 51 can be made.
Die ECU 10 umfasst eine elektronische Schaltung 11, eine in- jektorseitige Schnittstelle 12 und eine detektorseitige Schnittstelle 13. Über die detektorseitige Schnittstelle 13 ist die ECU 10 mit dem Detektor 40 verbunden. Über die injek- torseitige Schnittstelle 12 ist die ECU 10 mit dem Injektor 31 verbunden. Die elektronische Schaltung 11 umfasst ein Korrekturkennfeld 14, ein Sollwertkennfeld 15, eine Logikschaltung 16, sowie einen Analog-Digital-Wandler (A/D-Wandler) 17, welcher als Signalerzeugungsmittel dient.The ECU 10 comprises an electronic circuit 11, an injector-side interface 12 and a detector-side interface 13. The ECU 10 is connected to the detector 40 via the detector-side interface 13. The ECU 10 is connected to the injector 31 via the injector-side interface 12. The electronic circuit 11 comprises a correction map 14, a nominal value map 15, a logic circuit 16, and an analog-to-digital converter (A / D converter) 17, which serves as signal generating means.
Das Sollwertkennfeld 15 umfasst eine Abbildung von einem Arbeitspunkt des Verbrennungsmotors 1 auf einen Sollwert des Brennbeginns. Der zu dem Arbeitspunkt zugehörige Sollwert ist der optimale Zeitpunkt für den Brennbeginn. Der Sollwert ist bezüglich des oberen Totpunktes vorzugsweise in Grad Kurbel - winkel oder in einer äquivalenten Größe gespeichert . Die Kennfelder können beispielsweise in einem Prototypen oder in einer Simulation des Verbrennungsmotors 1 ermittelt worden sein.The nominal value characteristic map 15 comprises a mapping from an operating point of the internal combustion engine 1 to a nominal value of the start of combustion. The setpoint associated with the operating point is the optimum time for the start of combustion. The desired value is preferably stored with respect to top dead center in degrees crank angle or in an equivalent size. The maps may have been determined, for example, in a prototype or in a simulation of the internal combustion engine 1.
Das Korrekturkennfeld 14 umfasst eine Abbildung von einem Arbeitspunkt des Verbrennungsmotors 1 auf einen additiven Korrekturwert des Brennbeginns . Das Korrekturkennfeld 14 kann mit den Korrekturwerten 0 (null) für sämtliche Arbeitspunkte initialisiert sein.The correction map 14 includes a map of an operating point of the internal combustion engine 1 to an additive correction value of the start of combustion. The correction map 14 may be initialized with the correction values 0 (zero) for all operating points.
Die Logikschaltung 16 umfasst ein Signalanalysemittel 18 und ein Korrekturmittel 19. Durch das Signalanalysemittel 18 kann ein digitalisiertes Verbrennungssignal ausgewertet werden, indem eine Verbrennungskenngröße ermittelt wird. Die Verbrennungskenngröße ist an das Korrekturmittel 19 übermittelbar. Das Korrekturmittel 19 hat Schreib- und Lesezugriff auf das Korrekturkennfeld 14 und zumindest Lesezugriff auf das Sollwertkennfeld 15. Zudem kann das Korrekturmittel 19 einen Wert des Sollwertkennfeldes 15 mit einem Wert des Korrekturkennfeldes 14 verknüpfen, beispielsweise durch eine Addition.The logic circuit 16 comprises a signal analysis means 18 and a correction means 19. By the signal analysis means 18, a digitized combustion signal can be evaluated by determining a combustion parameter. The combustion parameter can be transmitted to the correction means 19. The correction means 19 has write and read access to the correction map 14 and at least read access to the setpoint value map 15. In addition, the correction means 19 can link a value of the setpoint value map 15 with a value of the correction map 14, for example by an addition.
Anhand eines momentanen Arbeitspunktes des Verbrennungsmotors 1 liest die Logikschaltung 16 in dem Sollwertkennfeld 15 ei- nen Sollwert für den Brennbeginn und in dem Korrekturkennfeld 14 einen additiven Korrekturwert aus. Mithilfe des A/D- Wandlers 17 erzeugt die Logikschaltung 16 ein erstes Ein- spritzsignal anhand der Summe aus Sollwert und Korrekturwert, so dass diese Summe in diesem Ausführungsbeispiel die Funktion des Einspritzsignalparameters einnimmt. Der A/D-Wandler 17 sendet das erste Einspritzsignal an den Injektor 31, wodurch dieser eine erste Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum 53 auslöst. Der Kraftstoff erzeugt zusammen mit komprimierter Luft in dem Brennraum 53 eine Verbrennung. Aufgrund der Verbrennung erzeugt der Detektor 40 ein Verbrennungssignal, welches in dem A/D-Wandler 17 digitalisiert und an die Logikschaltung 16 weitergeleitet wird. Die Logikschaltung 16 ermittelt anhand des digitalisierten Signals den effektiven Brennbeginn der ersten Einspritzung, also den Ist-Wert des Brennbeginns. Vorteilhafterweise berücksichtigt die Logikschaltung 16 dabei Zeitverzögerungen, welche sich aufgrund einer endlichen Druckausbreitungsgeschwindigkeit und der Digitalisierung des Verbrennungssignals ergeben haben. Durch einen Vergleich des Ist-Wertes mit dem Sollwert des Brennbeginns wird ein weiterer Korrekturwert ermittelt, welcher zu dem Korrekturwert in dem Korrekturkennfeld 14 addiert wird. Der Korrekturwert sowie der weitere Korrekturwert können positiv oder negativ sein. Zu einem späteren Zeitpunkt kann sich der Verbrennungsmotor 1 daher immer noch oder erneut in demselben Arbeitspunkt befinden. Anhand des Arbeitspunktes liest die Logikschaltung 16 in dem Sollwertkennfeld 15 den Sollwert für den Brennbeginn und in dem Kennfeld 14 den nunmehr korrigierten Korrekturwert aus. Mithilfe des A/D- Wandlers 17 erzeugt die Logikschaltung 16 ein zweites Einspritzsignal anhand der Summe von Sollwert und korrigiertem Korrekturwert. Das zweite Einspritzsignal wird an den Injek- tor 31 übermittelt, worauf dieser eine zweite Einspritzung auslöst. Aufgrund der Anpassung des Korrektur-Kennfeldes 14 wird der Sollwert für den Brennbeginn für die zweite Einspritzung genauer getroffen als für die erste Einspritzung. Dieses Verfahren kann iterativ verwendet werden, um fortlau- fend von Einspritzung zu Einspritzung oder von Arbeitstakt zu Arbeitstakt möglichst präzise Brennbeginne zu garantieren. In manchen Fällen ist es jedoch ausreichend, das Verfahren in größeren Zeitabständen durchzuführen, um das Korrekturkennfeld 14 anzupassen.On the basis of a momentary operating point of the internal combustion engine 1, the logic circuit 16 reads out a desired value for the start of combustion in the nominal value characteristic field 15 and an additive correction value in the correction characteristic field 14. By means of the A / D converter 17, the logic circuit 16 generates a first input. Injection signal based on the sum of setpoint and correction value, so that this sum occupies the function of the injection signal parameter in this embodiment. The A / D converter 17 sends the first injection signal to the injector 31, causing it to initiate a first injection of fuel into the combustion chamber 53. The fuel generates combustion along with compressed air in the combustion chamber 53. Due to the combustion, the detector 40 generates a combustion signal, which is digitized in the A / D converter 17 and forwarded to the logic circuit 16. The logic circuit 16 determines based on the digitized signal the effective start of combustion of the first injection, ie the actual value of the start of combustion. Advantageously, the logic circuit 16 thereby takes into account time delays which have resulted from a finite pressure propagation velocity and the digitization of the combustion signal. By comparing the actual value with the setpoint value of the start of combustion, a further correction value is determined, which is added to the correction value in the correction characteristic field 14. The correction value and the further correction value can be positive or negative. Therefore, at a later time, the internal combustion engine 1 may still or again be at the same operating point. Based on the operating point reads the logic circuit 16 in the setpoint value map 15, the target value for the start of combustion and in the map 14 from the now corrected correction value. By means of the A / D converter 17, the logic circuit 16 generates a second injection signal based on the sum of the desired value and the corrected correction value. The second injection signal is transmitted to the injector 31, whereupon it initiates a second injection. Due to the adaptation of the correction map 14, the setpoint for the start of combustion for the second injection is made more accurate than for the first injection. This method can be used iteratively in order to guarantee as precise as possible firing starts from injection to injection or from stroke to stroke. In some cases, however, it is sufficient to use the procedure in greater time intervals to adapt the correction map 14.
In einer weitergehenden Ausführungsform wird das Korrektur- kennfeld 14 für mindestens einen, Arbeitspunkt des Verbrennungsmotors 1 in analoger Weise korrigiert. Es sei ergänzend erwähnt, dass in einer vereinfachten Ausführungsform anstelle des Korrekturkennfeldes 14, lediglich ein Korrekturwert verwendet und korrigiert wird, welcher für mehrere oder samtIi - che Arbeitspunkte des Verbrennungsmotors 1 verwendet wird.In a further embodiment, the correction map 14 is corrected for at least one operating point of the internal combustion engine 1 in an analogous manner. It should additionally be mentioned that in a simplified embodiment, instead of the correction characteristic map 14, only one correction value is used and corrected, which is used for several or all operating points of the internal combustion engine 1.
Es sei ebenfalls ergänzend angemerkt, dass anstelle eines Korrekturkennfeldes 14 auch ein „korrigiertes Kennfeld" verwendet werden kann, in welchem der Einspritzsignalparameter, also die Summe von dem Sollwert und dem Korrekturwert gespeichert und korrigiert wird. Zur Erzeugung des Einspritzsignals kann dieser ausgelesen und direkt zur Erzeugung des Einspritzsignals verwendet werden. In diesem Fall wird also der Einspritzsignalparameter direkt aus dem korrigierten Kennfeld ausgelesen werden. Als Einspritzsignalparameter muss dabei nicht zwingend der Brennbeginn verwendet werden. Beispiele weiterer Parameter, die als korrigiertes Kennfeld verwendet werden können, sind beispielsweise der Einspritzbeginn oder der Zeitpunkt, zu welchem das Einspritzsignal ausgelöst wer- den soll.It should also be noted in addition that instead of a correction map 14, a "corrected map" can be used in which the injection signal parameter, ie the sum of the desired value and the correction value, is stored and corrected In this case, therefore, the injection signal parameter will be read out directly from the corrected characteristic map, and the start of combustion need not necessarily be used as the injection signal parameter Examples of further parameters that can be used as a corrected characteristic map are, for example, the start of injection or Time at which the injection signal is to be triggered.
Ebenso kann mit der Erfindung eine Kraftstoffqualität, insbesondere eine Cetanzahl, eine Oktanzahl oder ein Brennwert des verwendeten Kraftstoffes als Einspritzsignalparameter verwen- det werden. Die Cetanzahl kann beispielsweise ermittelt werden, indem der Verbrennungsmotor zunächst mittels eines Referenzdieselkraftstoffes kalibriert wird. Anhand der Verzögerung des Brennbeginns für einen Kraftstoff, dessen Qualität ermittelt werden soll, lässt sich die Cetanzahl ermitteln. Diese Einspritzsignalparameter sind insbesondere dann nützlich, wenn die Injektoren keine hohe Drift und keine hohen Fertigungstoleranzen aufweisen, da diese die Genauigkeit der ermittelten Cetanzahl stören können. Solche störenden Einflüsse können jedoch in verbesserten Ausführungsformen beispielsweise mittels einer Messung und zusätzlichen Berücksichtigung der eingespritzten Kraftstoffmenge korrigiert wer- den. In analoger Weise zu der Cetanzahl kann auch die Oktanzahl von Benzin ermittelt werden. Ebenso kann der Heizwert eines momentan verwendeten Kraftstoffes verwendet werden. Dieser ist proportional zum Zeitintegral des Druckes, welcher in dem Brennraum durch eine Einspritzung erzeugt wird.Likewise, with the invention, a fuel quality, in particular a cetane number, an octane number or a calorific value of the fuel used can be used as injection signal parameters. The cetane number can be determined, for example, by first calibrating the internal combustion engine by means of a reference diesel fuel. Based on the delay of the start of combustion for a fuel whose quality is to be determined, the cetane number can be determined. These injection signal parameters are particularly useful when the injectors have no high drift and high manufacturing tolerances, since this the accuracy of the determined cetane number can interfere. However, such disturbing influences can be corrected in improved embodiments, for example by means of a measurement and additional consideration of the injected fuel quantity. In an analogous way to the cetane number, the octane number of gasoline can be determined. Likewise, the calorific value of a currently used fuel can be used. This is proportional to the time integral of the pressure generated in the combustion chamber by an injection.
Es sei zudem erwähnt, dass ein additives Korrekturkennfeld 14 mit additiven Korrekturwerten wie im vorangehenden Ausführungsbeispiel nicht die einzig mögliche Lösung ist. Eine Korrektur des Einspritzsignalparameters kann auch mittels ande- rer geeigneter mathematischer Verknüpfungen und entsprechend angepasstem Korrekturkennfeld 14 vorgenommen werden. So können in dem Korrekturkennfeld 14 anstelle von Summanden auch Faktoren gespeichert werden, welche mit den Werten des Sollwertkennfeldes 15 zu multiplizieren sind.It should also be noted that an additive correction map 14 with additive correction values as in the previous embodiment is not the only possible solution. A correction of the injection signal parameter can also be carried out by means of other suitable mathematical combinations and correspondingly adapted correction characteristic map 14. Thus, instead of summands, factors which are to be multiplied by the values of the desired value characteristic map 15 can also be stored in the correction map 14.
Es sei auch erwähnt, dass die injektorseitige Schnittstelle 12 und die detektorseitige Schnittstelle 13 physikalisch nicht getrennt sein müssen, sondern in einer physikalischen Schnittstelle mit unterschiedlichen logischen Schnittstellen oder unterschiedlichen Kanälen vereinigt sein können.It should also be noted that the injector-side interface 12 and the detector-side interface 13 do not have to be physically separate, but can be combined in a physical interface with different logical interfaces or different channels.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf Verbrennungsmotoren mit nur einem Zylinder 51 begrenzt. Die Erfindung ist unabhängig von der Anzahl Zylindern und kann für alle ZyIin- der einzeln durchgeführt werden. Für geeignete Verbrennungs- kenngrößen, welche nicht von einem einzelnen Injektor 31 abhängen, wie beispielsweise eine Kraftstoffqualität, kann die Erfindung auch mittels nur eines Detektors 40, und eines geeigneten elektronischen Kontrollsystems durchgeführt werden.Of course, the invention is not limited to internal combustion engines with only one cylinder 51. The invention is independent of the number of cylinders and can be performed individually for all ZyIin-. For suitable combustion characteristics that do not depend on a single injector 31, such as fuel quality, the invention may be practiced using only a detector 40, and any suitable electronic control system.
Figur 2 zeigt einen Graph mit synchronen zeitaufgelösten Signalen 71, 72,73, 74 welche in einem Experiment ermittelt wurden. Die Ordinate gibt den zeitlichen Verlauf in Millisekunden an, während die Abszisse die Drucksignale in zufälligen Einheiten darstellt.FIG. 2 shows a graph with synchronous time-resolved signals 71, 72, 73, 74 which is determined in an experiment were. The ordinate indicates the time course in milliseconds, while the abscissa represents the pressure signals in random units.
Das Drucksignal 71 wurde von einem Drucksensor, welcher an einem Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors angebracht war, generiert. Während der Signalgenerierung wurde der Verbrennungsmotor betrieben. Der Zeitausschnitt des Graphs ist so gewählt, dass eine Einspritzung in den Zeitausschnitt fällt. Die Filterung des Drucksignals 71 ergibt die Hüllkurve 72.The pressure signal 71 was generated by a pressure sensor which was attached to a cylinder head of an internal combustion engine. During the signal generation, the internal combustion engine was operated. The time segment of the graph is selected such that an injection falls within the time segment. The filtering of the pressure signal 71 yields the envelope 72.
Anhand der Hüllkurve 72 können auf einfache Weise zeitbezogene Verbrennungskenngrößen, nämlich der Brennbeginn tθ und der VerbrennungsSchwerpunkt , ermittelt werden. So dient eine sehr große Steigung der Hüllkurve 72 als Hinweis auf einen Brenn- beginn in dem Brennraum 53. Dazu muss die Ableitung der Hüllkurve 72 einen bestimmten Schwellwert übersteigen. In dem Zylinder wird während eines Verdichtungstaktes zunächst Luft komprimiert. Dies führt zu einem Druckanstieg, welcher sich zwar in dem ersten Bauch 72a der Hüllkurve 72 mit einer ge- wissen Steigung manifestiert, die den Schwellwert jedoch noch nicht übersteigt. Zum Zeitpunkt tθ erfolgt ein sehr große Steigung, die den Schwellwert überschreitet und daher als Brennbeginn tθ interpretiert wird. Mit entsprechenden mathematischen Verfahren kann der VerbrennungsSchwerpunkt ermit- telt werden.Based on the envelope 72, time-related combustion parameters, namely the start of combustion tθ and the combustion center of gravity, can be determined in a simple manner. Thus, a very large slope of the envelope 72 serves as an indication of a start of combustion in the combustion chamber 53. For this purpose, the derivative of the envelope curve 72 must exceed a certain threshold value. In the cylinder, air is first compressed during a compression stroke. This leads to an increase in pressure which manifests itself in the first belly 72a of the envelope 72 with a certain slope, which, however, does not yet exceed the threshold value. At time tθ, a very large slope occurs, which exceeds the threshold value and is therefore interpreted as start of combustion tθ. The combustion center of gravity can be determined using appropriate mathematical methods.
Zusätzlich zu den Signalen 71, 72 wurden zur Kontrolle die Druckverläufe 73, 74 mittels eines Drucksensors in dem Zylinder direkt gemessen. Dabei wurde für den Druckverlauf 73 kei- ne Einspritzung vorgenommen, während für den Druckverlauf 74 dieselbe Einspritzung vorgenommen wurde wie für das Drucksignal 71. Die Druckverläufe 73, 74 verlaufen zunächst gleich, was die Komprimierung von Luft in dem Zylinder während des Verdichtungstaktes widerspiegelt. Sobald jedoch aufgrund der Einspritzung die Verbrennung einsetzt, steigt der Druckverlauf 74 deutlich stärker an als der Druckverlauf 73. Der auf diese Weise ersichtliche Brennbeginn stimmt sehr gut mit dem mittels der Hüllkurve 72 ermittelten Brennbeginn tθ überein. In addition to the signals 71, 72, the pressure profiles 73, 74 were measured directly by means of a pressure sensor in the cylinder as a check. In this case, no injection was undertaken for the pressure curve 73, while the same course of injection was used for the pressure curve 74 as for the pressure signal 71. The pressure curves 73, 74 initially run the same, which reflects the compression of air in the cylinder during the compression stroke. However, as soon as the combustion starts due to the injection, the pressure curve 74 increases significantly more than the pressure curve 73. The on This start of combustion, which is evident in this way, agrees very well with the start of combustion tθ determined by means of the envelope 72.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Erzeugung von Einspritzsignalen für ein Einspritzsystem (30) eines Verbrennungsmotors (1) , umfassend die Verfahrensschritte: a) Erzeugen eines ersten Einspritzsignals anhand eines Einspritzsignalparameters, wobei das erste Einspritzsignal eine Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum (53) des Verbrennungsmotors (1) auslöst; b) Erzeugen eines Verbrennungssignals, welches eine Verbren- nung des eingespritzten Kraftstoffes repräsentiert; c) Ermitteln einer Verbrennungskenngröße anhand des Verbrennungssignals; d) Korrigieren des Einspritzsignalparameters anhand einer Abweichung der ermittelten Verbrennungskenngröße von einem Sollwert, derart dass die Abweichung für eine spätere Einspritzung reduziert wird; und e) Erzeugen eines zweiten Einspritzsignals anhand des korrigierten Einspritzsignalparameters .1. A method for generating injection signals for an injection system (30) of an internal combustion engine (1), comprising the method steps: a) generating a first injection signal based on an injection signal parameter, the first injection signal injecting fuel into a combustion chamber (53) of the internal combustion engine ( 1) triggers; b) generating a combustion signal, which represents a combustion of the injected fuel; c) determining a combustion parameter based on the combustion signal; d) correcting the injection signal parameter based on a deviation of the determined combustion parameter from a desired value such that the deviation is reduced for a later injection; and e) generating a second injection signal based on the corrected injection signal parameter.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskenngröße eine zeitliche Charakteristik der Verbrennung angibt, insbesondere dass die Verbrennungskenngröße einen Brennbeginn, eine Verbrennungsdauer, einen Verbrennungsendzeitpunkt oder einen VerbrennungsSchwerpunkt (ts) angibt.2. The method according to claim 1, characterized in that the combustion characteristic indicates a temporal characteristic of the combustion, in particular that the combustion parameter indicates a start of combustion, a combustion duration, a combustion end time or a combustion center of gravity (t s ).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskenngröße eine Kraftstoffqualität angibt, insbesondere dass die Verbrennungskenngröße eine Cetanzahl oder eine Oktanzahl des Kraftstoffes angibt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the combustion parameter indicates a fuel quality, in particular that the combustion parameter indicates a cetane number or an octane number of the fuel.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einspritzsignalparameter die Verbrennungskenngröße oder eine weitere Verbrennungskenngröße ist. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the injection signal parameter is the combustion parameter or a further combustion parameter.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einspritzsignalparameter ein Einspritzparameter, insbe- sondere ein Einspritzbeginn, eine Einspritzdauer, ein Einspritzendzeitpunkt, ein Einspritzschwerpunkt, oder ein Zeitpunkt, zu welchem das Einspritzsignal ausgelöst wird, ist.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the injection signal parameter is an injection parameter, in particular an injection start, an injection duration, an injection end time, an injection centroid, or a time at which the injection signal is triggered.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor (40) ein Drucksensor oder ein Klopfsensor ist, welcher vorzugsweise in oder an einem Gehäuse des Brennraumes (53), insbesondere in oder an einem Zylinderkopf (61), angeordnet ist.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the detector (40) is a pressure sensor or a knock sensor, which is preferably arranged in or on a housing of the combustion chamber (53), in particular in or on a cylinder head (61) ,
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Einspritzung eine Haupteinspritzung ist.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the second injection is a main injection.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte a) bis e) iterativ durchgeführt werden.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the method steps a) to e) are carried out iteratively.
9. Elektronisches Kontrollsystem (10) zur Erzeugung von Einspritzsignalen für ein Einspritzsystem (30) eines Verbrennungsmotors (1) , umfassend ein Signalerzeugungsmittel (17) , ein Signalanalysemittel (18) , ein Korrekturmittel (19) , eine injektorseitige Schnittstelle (12) und eine detektorseitige Schnittstelle (13) , wobei9. An electronic control system (10) for generating injection signals for an injection system (30) of an internal combustion engine (1), comprising a signal generating means (17), a signal analysis means (18), a correction means (19), an injector-side interface (12) and a detector-side interface (13), wherein
- durch das Signalerzeugungsmittel (17) anhand eines Einspritzsignalparameters ein Einspritzsignal erzeugbar und an die injektorseitige Schnittstelle (12) übermittelbar ist; - durch die detektorseitige Schnittstelle (13) ein Verbrennungssignal, welches eine Verbrennungskenngröße umfasst, empfangbar und an das Signalanalysemittel (18) übermittel bar ist; - durch das Korrekturmittel (19) anhand einer Abweichung der ermittelten Verbrennungskenngröße von einem Sollwert der Einspritzsignalparameter zur Reduzierung der Abweichung korrigierbar ist.- An injection signal can be generated by the signal generating means (17) on the basis of an injection signal parameter and transmitted to the injector-side interface (12); by the detector-side interface (13) a combustion signal which comprises a combustion parameter, receivable and communicable to the signal analysis means (18); - Can be corrected by the correction means (19) based on a deviation of the determined combustion characteristic of a desired value of the injection signal parameters to reduce the deviation.
10. Elektronisches Kontrollsystem (10) nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskenngröße eine zeitliche Charakteristik der Verbrennung angibt, insbesondere dass die Verbrennungskenngröße einen Brennbeginn, eine Verbrennungsdauer, einen Verbrennungsendzeitpunkt oder einen VerbrennungsSchwerpunkt angibt .10. An electronic control system (10) according to claim 9, characterized in that the combustion characteristic indicates a temporal characteristic of the combustion, in particular that the combustion parameter indicates a start of combustion, a combustion duration, a combustion end time or a combustion center of gravity.
11. Elektronisches Kontrollsystem (10) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskenngröße eine Kraftstoffqualität angibt, insbesondere dass die Verbrennungskenngröße eine Cetanzahl oder eine Oktanzahl des Kraftstoffes angibt.11. An electronic control system (10) according to claim 9 or 10, characterized in that the combustion parameter indicates a fuel quality, in particular that the combustion parameter indicates a cetane number or an octane number of the fuel.
12. Elektronisches Kontrollsystem (10) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Einspritzsignalparameter die Verbrennungskenngröße oder eine weitere Verbrennungskenngröße ist.12. An electronic control system (10) according to any one of claims 9 to 11, characterized in that the injection signal parameter is the combustion characteristic or a further combustion characteristic.
13. Elektronisches Kontrollsystem (10) nach einem der Ansprü- che 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Einspritzsignalparameter ein Einspritzparameter, insbesondere ein Einspritzbeginn, eine Einspritzdauer, ein Einspritzendzeitpunkt, ein Einspritzschwerpunkt oder ein Zeit- punkt, zu welchem das Einspritzsignal ausgelöst wird, ist. 13. The electronic control system (10) according to any one of claims 9 to 12, characterized in that the injection signal parameter is an injection parameter, in particular an injection start, an injection duration, an injection end time, an injection centroid or a time at which the injection signal is triggered , is.
14. Elektronisches KontrollSystem (10) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor (40) ein Drucksensor oder ein Klopfsensor ist, welcher vorzugsweise in oder an einem Gehäuse des Brennraumes (53) , insbesondere in oder an einem Zylinderkopf (61) , angeordnet ist.14. An electronic control system (10) according to any one of claims 9 to 13, characterized in that the detector (40) is a pressure sensor or a knock sensor, which preferably in or on a housing of the combustion chamber (53), in particular in or on a cylinder head (61) is arranged.
15. Verbrennungsmotor (1), umfassend einen Injektor (31), ei- nen Detektor (40) zur Ermittlung der Verbrennungskenngröße und ein elektronisches Kontrollsystem (10) nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei der Detektor (40) mit der detektor- seitigen Schnittstelle (13) verbunden ist und die injektor- seitige Schnittstelle (12) mit dem Injektor (31) verbunden ist. 15. An internal combustion engine (1) comprising an injector (31), a detector (40) for determining the combustion parameter and an electronic control system (10) according to one of claims 9 to 14, wherein the detector (40) with the detector side interface (13) is connected and the injector-side interface (12) to the injector (31) is connected.
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