DE10196491B4

DE10196491B4 - Verfahren für eine verbesserte geteilte Einspritzung für Verbrennungsmotoren sowie Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE10196491B4
Application number: DE10196491.9T
Authority: DE
Inventors: Anne-Lise Grosmougin; Jr. Avery Richard M.
Original assignee: Detroit Diesel Corp
Current assignee: Detroit Diesel Corp
Priority date: 2000-07-31
Filing date: 2001-06-26
Publication date: 2016-04-07
Anticipated expiration: 2021-06-27
Also published as: JP2004505202A; GB0301373D0; GB2380270A; WO2002010581A1; US6305348B1; AU2001273642A1; CA2415652A1; DE10196491T5; GB2380270B

Abstract

Verfahren zum Steuern einer Kraftstoffzufuhr bei einem Verbrennungsmotor, welcher betrieben werden kann in einer Vielzahl von Betriebsmodi, einschließlich eines Startmodus und eines Normalmodus, wobei der Normalmodus einen Leerlauf-Normalmodus und einen Nicht-Leerlauf-Normalmodus umfasst, der Motor einen Split-Einspritzungsstatus und ein Kraftstoffeinspritzsystem aufweist, welche gestaltet sind zum Durchführen einer Split-Einspritzung, bei welcher ein Pilot-Einspritzereignis getrennt ist von einem Haupteinspritzereignis durch eine Verzögerung, wenn der Split-Einspritzstatus aktiviert ist, und gestaltet sind zum Ausführen einer Einfacheinspritzung, wenn der Split-Einspritzstatus deaktiviert ist, wobei das Verfahren umfasst: Festlegen einer Temperaturschwelle; Überwachen einer Motorbetriebstemperatur; Vergleichen der Motorbetriebstemperatur mit der Temperaturschwelle; Betreiben des Motors im Startmodus; Aktivieren des Split-Einspritzstatus ohne Abhängigkeit von dem Temperaturvergleich, während der Motor im Startmodus arbeitet; nach Betreiben des Motors im Startmodus, Betreiben des Motors im Leerlauf-Normalmodus; Aktivieren des Split-Einspritzmodus ohne Abhängigkeit von einer Zeitgrenze, während der Motor im Leerlauf-Normalmodus arbeitet und die Motorbetriebstemperatur unter die Temperaturschwelle fällt, um einen Kalttemperatur-Motorbetrieb zu verbessern, und andernfalls Deaktivieren des Split-Einspritzstatus, während der Motor im Leerlauf-Normalmodus arbeitet, Betreiben des Motors im Nicht-Leerlauf-Normalmodus; und Deaktivieren des Split-Einspritzstatus, während der Motor im Nicht-Leerlauf-Normalmodus arbeitet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors mit Kompressionszündung und einen entsprechenden Verbrennungsmotor.
Hintergrund der Erfindung
Bei der Steuerung von Kraftstoffeinspritzsystemen werden herkömmlicherweise verwendet elektronische Steuereinheiten mit einem flüchtigen und nicht flüchtigen Speicher, einer Eingangs- und Ausgangstreiberschaltungsanordnung und einem Prozessor, welcher in der Lage ist, einen gespeicherten Befehlssatz auszuführen, um die verschiedenen Funktionen des Motors und seine dazugehörigen Systeme zu steuern. Eine besondere elektronische Steuereinheit kommuniziert mit zahlreichen Sensoren, Aktuatoren und anderen elektronischen Steuereinheiten, welche benötigt werden zum Steuern verschiedener Funktionen, welche verschiedene Aspekte einer Kraftstoffzufuhr, einer Getriebesteuerung und viele andere umfassen können.
Kraftstoffinjektoren, welche elektronische Steuerventile zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzung verwenden, sind weit verbreitet. Der Grund hierfür liegt in der genauen Steuerung über das Einspritzereignis, vorgesehen durch elektronische Steuerventile. In Betrieb bestimmt die elektronische Steuereinheit eine Aktivierungs- bzw. Erregungszeit für das Steuerventil entsprechend momentanen Motorzuständen. Die Erregung des Steuerventils bewirkt eine kaskadenartige Abfolge von hydraulischen Ereignissen, welche zum Anheben der Strahlspitzennadel führt, was ein Auftreten einer Kraftstoffeinspritzung bewirkt.
Verschiedene Versuche wurden unternommen, um Kraftstoffeinspritzfähigkeiten zu verbessern. Ein derartiges Verfahren ist bekannt als Split-Einspritzung (bzw. geteilte Einspritzung). Eine Split-Einspritzung besteht aus einer ersten Einspritzung, bezeichnet als Pilot-Einspritzung, gefolgt von einer Verzögerung, und einer anschließenden zweiten Einspritzung, bezeichnet als Haupteinspritzung. Beim Durchführen einer geteilten Einspritzung ist eine genaue Steuerung von Impulsgrößen, Zeitgabe und Trennung wesentlich. Oft sind Betriebszustände, in welchen eine geteilte Einspritzung durchgeführt werden kann, beschränkt auf untere Motordrehzahlen infolge von Schwierigkeiten hinsichtlich des Erreichens einer genauen Steuerung des Einspritzprozesses.
Das Dokument US 6 032 642 A offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern einer Kraftstoffzufuhr bei einem Verbrennungsmotor, wobei eine Temperaturschwelle festgelegt wird, die Motortemperatur mit überwacht wird und mit der festgelegten Temperaturschwelle verglichen wird. Unterhalb der festgelegten Temperaturschwelle erfolgt während des Leerlaufs eine Split-Einspritzung.
Aus EP 8 25 337 A2 ist ein Kraftstoffeinspritzverfahren bekannt, bei dem während des Startvorgangs unabhängig von der Motortemperatur eine Split-Einspritzung erfolgt.
Das Dokument US 5 647 317 A offenbart ein Steuerverfahren für eine Kraftstoffeinspritzung, wobei während des Leerlaufs zur Geräuschunterdrückung eine Split-Einspritzung vorgenommen wird.
Offenbarung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und einen Verbrennungsmotor für eine verbesserte geteilte Einspritzung zu schaffen, welche einen Kalttemperaturmotorbetrieb verbessert.
Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 und 3 angegebenen Merkmale gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Es ist ein Verfahren zum Steuern einer Kraftstoffzufuhr bei einem Verbrennungsmotor vorgesehen. Der Motor ist betriebsfähig in einer Vielzahl von Betriebsmodi, einschließlich eines Startmodus und eines Normalmodus. Der Normalmodus umfasst einen Leerlaufnormalmodus und einen Nicht-Leerlaufnormalmodus. Der Motor hat einen Split-Einspritzstatus, welcher festgelegt werden kann als aktiviert oder deaktiviert. Der Motor hat ein Kraftstoffeinspritzsystem, welches geeignet ist zum Ausführen einer Split-Einspritzung, wobei ein Pilot-Einspritzereignis getrennt ist von einem Haupteinspritzereignis durch eine Verzögerung, wenn der Split-Einspritzstatus aktiviert ist. Das Krafteinspritzsystem ist geeignet zum Ausführen einer Einfacheinspritzung, wenn der Split-Einspritzstatus deaktiviert ist. Das Verfahren umfasst ein Festlegen einer Temperaturschwelle, ein Überwachen einer Motorbetriebstemperatur und ein Vergleichen der Motorbetriebstemperatur mit der Temperaturschwelle. Das Verfahren umfasst ferner ein Betreiben des Motors im Startmodus und ein Aktivieren des Split-Einspritzstatus ohne Durchführen des Temperaturvergleichs, während der Motor im Startmodus arbeitet. Das Verfahren umfasst ferner, nach einem Betreiben des Motors im Startmodus, ein Betreiben des Motors im Leerlaufnormalmodus und ein Aktivieren des Split-Einspritzstatus ohne Anwenden einer Zeitgrenze, während der Motor im Leerlaufnormalmodus arbeitet und die Motorbetriebstemperatur unter die Temperaturschwelle fällt, um einen Kalttemperaturmotorbetrieb zu verbessern. Andernfalls wird der Split-Einspritzstatus deaktiviert, während der Motor im Leerlaufnormalmodus arbeitet.
Ferner umfasst das Verfahren ein Betreiben des Motors im Nicht-Leerlaufnormalmodus und ein Deaktivieren des Split-Einspritzstatus, während der Motor im Nicht-Leerlaufnormalmodus arbeitet. Das Verfahren umfasst ferner ein Betreiben des Motors im Nicht-Leerlaufnormalmodus und ein Aktivieren des Split-Einspritzstatus ohne Anwenden einer Zeitgrenze, während der Motor im Nicht-Leerlaufnormalmodus arbeitet und die Motorbetriebstemperatur unter die Temperaturschwelle fällt, um einen Kalttemperaturmotorbetrieb zu verbessern. Andernfalls wird der Split-Einspritzstatus deaktiviert, während der Motor im Nicht-Leerlaufnormalmodus arbeitet.
Ferner ist bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung ein Verbrennungsmotor vorgesehen. Der Verbrennungsmotor umfasst einen Motorblock mit einer Vielzahl von Zylindern, einer Vielzahl von Kraftstoffinjektoren, angeordnet an den Zylindern, und einer Motorsteuervorrichtung mit einem computerlesbaren Speichermedium mit Befehlen darauf, welche ausführbar sind durch die Motorsteuervorrichtung Zum Ausführen eines Verfahrens zum Steuern einer Kraftstoffzufuhr beim Verbrennungsmotor. Das Medium hat Befehle zum Festlegen einer Temperaturschwelle, Befehle zum Überwachen einer Motorbetriebstemperatur, Befehle zum Vergleichen der Motorbetriebstemperatur mit der Temperaturschwelle und Befehle zum Betreiben des Motors im Startmodus. Das Medium hat ferner Befehle zum Aktivieren des Split-Einspritzstatus ohne Durchführen des Temperaturvergleichs, während der Motor im Startmodus arbeitet. Das Medium hat ferner Befehle, um nach einem Betreiben des Motors im Startmodus den Motor in einem Leerlaufnormalmodus zu betreiben. Das Medium hat ferner Befehle zum Aktivieren des Split-Einspritzmodus ohne Anwenden einer Zeitgrenze, während der Motor im Leerlaufnormalmodus arbeitet und die Motorbetriebstemperatur unter die Temperaturschwelle fällt, um einen Kalttemperaturmotorbetrieb zu verbessern. Andernfalls wird der Split-Einspritzstatus deaktiviert, während der Motor im Leerlaufnormalmodus arbeitet.
Ferner hat bei manchen Ausführungsbeispielen das Medium überdies Befehle zum Betreiben des Motors im Nicht-Leerlaufnormalmodus. Im Nicht-Leerlaufnormalmodus kann der Split-Einspritzstatus deaktiviert oder aktiviert werden ohne Anwenden einer Zeitgrenze, während der Motor im Nicht-Leerlaufnormalmodus arbeitet und die Motorbetriebstemperatur unter die Temperaturschwelle fällt, um einen Kalttemperaturmotorbetrieb zu verbessern.
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung sind zahlreich. Beispielsweise ermöglichen Verfahren der vorliegenden Erfindung ein Liefern von einem einzigen oder mehreren Kraftstoffeinspritzimpulsen pro Zylinderzündung bei Genauigkeit von Impulsgrößen, Trennung und Zeitgabe, geeignet zum Verbessern eines Kalttemperaturmotorbetriebs.
Die obige Aufgabe und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden genauen Beschreibung der besten Ausführungsform zum Ausführen der Erfindung in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung deutlich hervor.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist ein schematisches Diagramm eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems;
2 ist ein Funktionsblockdiagramm einer erfindungsgemäßen Kraftstoffzufuhrsteuerung;
3 ist ein Zeitdiagramm einer erfindungsgemäßen Kraftstoffzufuhrsteuerung;
4 ist ein Blockdiagramm eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung zum Steuern einer Kraftstoffzufuhr;
5 ist ein Blockdiagramm eines Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Bestimmen einer gefilterten Injektoranstiegszeit;
6 ist ein Blockdiagramm eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung zur Impulsbreitendauereinstellung, um eine richtige Einspritzmenge zu liefern, während eine Abweichung zwischen einem beabsichtigten und einem tatsächlichen Einspritzdruck existiert;
7 ist ein Graph eines Split-Haupteinspritz-Anstiegszeit-Einstellungsfaktors über den Zwischenimpulsabstand, welcher die Wirkung eines allmählich abnehmenden Elektromagnetismus auf einer Hauptanstiegszeit verringert;
8 ist ein Graph eines weiteren Haupteinspritz-Anstiegszeit-Einstellungsfaktors über eine verfügbare Batteriespannung für Injektoren, wobei die Öffnung des Steuerventils eine Einspritzung einleitet;
9 ist ein Graph eines Ventilbetätigungserfassungs-Einstellungsfaktors über eine verfügbare Batteriespannung,
10 ist ein Graph eines Impulsbreiten-Einstellungsfaktors über einem Einspritzdruckverhältnis eines beobachteten Drucks zu einem gewünschten Druck;
11 ist ein Graph eines Einspritzverzögerungsfaktors über eine verfügbare Batteriespannung, welcher den Einfluss einer verfügbaren Spannung auf eine Steuerventilbewegung kompensiert;
12 ist ein Graph eines Split-Hauptimpulsbreiten-Einstellungsfaktors über eine verfügbare Batteriespannung, welcher den Einfluss einer verfügbaren Batteriespannung auf eine Split-Hauptimpulseinspritzmenge bedeutend verringert;
13 ist ein Blockdiagramm eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung zum Aktivieren/Deaktivieren einer Split-Einspritzung auf der Grundlage einer Motorbetriebstemperatur; und
14 ist ein Blockdiagramm eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung zum Aktivieren/Deaktivieren einer Split-Einspritzung auf der Grundlage eines gewichteten Temperaturmittelwerts und
15 ist ein Blockdiagramm eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung zum Aktivieren/Deaktivieren einer Split-Einspritzung auf der Grundlage einer Temperatur bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel.
Beste Ausführungsform zum Ausführen der Erfindung
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein System für eine verbesserte Split-Einspritzung bei Verbrennungsmotoren dargestellt. Das System, generell bezeichnet durch ein Bezugszeichen 10, umfasst einen Motor 12 mit einer Vielzahl von Zylindern, die jeweils gespeist werden durch Kraftstoffinjektoren 14. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Motor 12 ein Verbrennungsmotor mit Kompressionszündung, wie etwa ein Vier-, Sechs-, Acht-, Zwölf-, Sechzehn- oder Vierundzwanzig-Zylinder-Dieselmotor oder ein Dieselmotor mit einer beliebigen anderen gewünschten Anzahl von Zylindern. Die Kraftstoffinjektoren 14 nehmen, wie dargestellt, einen unter Druck stehenden Kraftstoff auf von einer Zufuhrleitung 16, welche verbunden ist mit einer oder mehr Hoch- oder Niederdruckpumpen (nicht dargestellt), wie im Stand der Technik bekannt. Alternativ können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von (nicht dargestellten) Einheitspumpen verwenden, wobei jede Pumpe Kraftstoff zu einem der Injektoren 14 zuführt.
Das System 10 kann ferner verschiedene Sensoren 20 zum Erzeugen von Signalen umfassen, welche entsprechende Betriebszustände bzw. Parameter des Motors 12, des (nicht dargestellten) Fahrzeuggetriebes und anderer Fahrzeugkomponenten anzeigen. Sensoren 20 sind in elektrischer Verbindung mit einer Steuervorrichtung 22 über Eingangskanäle 24. Steuervorrichtung 22 umfasst vorzugsweise einen Mikroprozessor 26 in Verbindung mit verschiedenen computerlesbaren Speichermedien 28 über einen Daten- und Steuerbus 30. Die computerlesbaren Speichermedien 28 können eine beliebige Anzahl von bekannten Vorrichtungen umfassen, welche als Nur-Lese-Speicher (ROM) 32, Schreib-Lese-Speicher (RAM) 34, Erhaltungs-Speicher (KAM = Keep Alive Memory) 36, wie etwa ein nicht flüchtiger RAM und Ähnliches, umfassen. Die computerlesbaren Speichermedien können realisiert sein durch eine beliebige Anzahl von bekannten physischen Vorrichtungen, welche fähig sind zum Speichern von Daten, die Befehle darstellen, welche ausführbar sind über einen Computer, wie etwa eine Steuervorrichtung 22. Bekannte Vorrichtungen können, ohne darauf beschränkt zu sein, PROM, EPROM, EEPROM, einen Blitzspeicher und Ähnliches umfassen, zusätzlich zu magnetischen, optischen und Kombinationsmedien, welche fähig sind zur temporären oder dauerhaften Datenspeicherung.
Die computerlesbaren Speichermedien 28 umfassen verschiedene Programmbefehle, Software und eine Steuerlogik zum Ausführen einer Steuerung von verschiedenen Systemen und Teilsystemen des Fahrzeugs, wie etwa des Motors 12, eines Fahrzeuggetriebes und Ähnlichem. Die Steuervorrichtung 22 empfängt Signale von Sensoren 20 über Eingangskanäle 24 und erzeugt Ausgangssignale, welche verschiedenen Aktuatoren und/oder Komponenten über Ausgangskanäle 38 zugeführt werden können. Signale können ferner einer Anzeigevorrichtung 40 zugeführt werden, welche verschiedene Anzeiger umfasst, wie etwa Lichter 42, um dem Fahrer des Fahrzeugs Informationen bezüglich eines Systembetriebs anzuzeigen.
Eine Baten-, Diagnose- und Programmierschnittstelle 44 kann ebenfalls wahlweise verbunden werden mit der Steuervorrichtung 22 über einen Stecker 46, um verschiedene Informationen zwischen diesen auszutauschen. Die Schnittstelle 44 kann verwendet werden zum Ändern von Werten innerhalb der computerlesbaren Speichermedien 28, wie etwa Konfigurationseinstellungen, Eichvariablen, einschließlich – Einstellungsfaktorverweistabellen, Steuerlogik, Temperaturschwellen zum Aktivieren bzw. Deaktivieren einer Split-Einspritzung und Ähnliches.
In Betrieb empfängt die. Steuervorrichtung 22 Signale von den Sensoren 20 und führt eine Steuerlogik aus, welche eingebettet ist in Hardware und/oder Software, um weiche Übergänge zwischen einer Split-Einspritzung und einer Einfacheinspritzung zu ermöglichen, ohne den Hauptdrehzahlregler des Motors bedeutend zu stören. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Steuervorrichtung 22 die DDEC-Steuervorrichtung, erhältlich bei Detroit Diesel Corporation, Detroit, Michigan.
Bezugnehmend auf 1 steuert eine logische Steuervorrichtung, wie etwa eine Logikeinheit 50, Signale, welche zu den Kraftstoffinjektoren 14 gesendet werden. Die Logikeinheit 50 bestimmt Anstiegszeit-Einstellungsfaktoren, Impulsbreiten-Einstellungsfaktoren, Pilot-Ventilbetätigungserfassungsverzögerungs-Einstellungsfaktoren, Einspritzverzögerungs-Einstellungsfaktoren und andere Einspritzparameter. Die Einstellungsfaktoren und Einspritzparameter werden bestimmt aus verschiedenen Motorbetriebszuständen einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, einer Motor-RPM (RPM: rotations per minute = Umdrehungen pro Minute), eines gewünschten Motordrehmoments, einer verfügbaren Batteriespannung, eines gewünschten Abstands zwischen Pilot- und Hauptimpuls, einer Kraftstofftemperatur, eines gemessenen Kraftstoffverteilerdrucks (bei Systemen mit gemeinsamer Verteilerleitung) und eines gewünschten Kraftstoffverteilerdrucks (bei Systemen mit gemeinsamer Verteilerleitung).
Ferner bestimmt die Logikeinheit 50 den erforderlichen Einspritztyp: Split-Typ oder Einfachtyp, wobei zwischen beiden weich umgeschaltet werden kann in Übereinstimmung gemäß Systemen und Verfahren der vorliegenden Erfindung, wie beschrieben. Die Logikeinheit 50 kann integriert sein in den Funktionen eines Mikroprozessors 26 oder kann realisiert sein in einer beliebigen anderen, dem Stand der Technik bekannten Art von Hardware- und Software-Steuersystemen. Wie ersichtlich, kann die Logikeinheit 50 ein Abschnitt der Steuervorrichtung 22 sein oder kann eine unabhängige Steuereinheit sein, welche in Verbindung ist mit der Steuervorrichtung 22. Es sei darauf hingewiesen, dass die genaue Beschreibung einer Split-Einspritzungssteuerstrategie, welche darin enthalten ist, beispielhaft ist, und dass die vorliegende Erfindung realisiert werden kann mit anderen Split-Einspritzungssteuerstrategien. Genauer umfasst die vorliegende Erfindung ein Aktivieren und Deaktivieren einer Split-Einspritzung in einem Leerlauf-Normalmodus eines Motorbetriebs, und die Split-Einspritzung selbst kann gesteuert werden in Weisen, welche verschieden sind von der unten genau beschriebenen beispielhaften Weise.
Wie für Fachleute auf diesem Gebiet ersichtlich, kann die Steuerlogik realisiert bzw. ausgeführt werden in Hardware, Software oder einer Kombination aus Hardware und Software. Die verschiedenen Funktionen sind vorzugsweise ausgeführt durch einen programmierten Mikroprozessor, wie etwa die DDEC-Steuervorrichtung, jedoch können sie eine oder mehr Funktionen umfassen, welche realisiert sind durch dedizierte elektrische, elektronische oder integrierte Schaltungen. Wie ersichtlich, kann die Steuerlogik realisiert sein unter Verwendung einer beliebigen von einer Anzahl bekannter Programmier- und Verarbeitungstechniken bzw. Strategien und ist nicht beschränkt auf die Reihenfolge bzw. Abfolge, welche hier der Einfachheit halber dargestellt sind. Beispielsweise wird eine unterbrechungs- bzw. ereignisgesteuerte Verarbeitung typischerweise verwendet in Echtzeit-Steueranwendungen, wie etwa einer Steuerung eines Fahrzeugmotors bzw. eines Getriebes. Ebenso können Parallelverarbeitungs- bzw. Multi-tasking-Systeme und Verfahren verwendet werden zum Erreichen der Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung. die vorliegende Erfindung ist unabhängig von der besonderen Programmiersprache, Betriebssystem oder Prozessor, welche verwendet werden zur Realisierung der dargestellten Steuerlogik.
Unter Bezugnahme auf 2 wird ein Funktionsblockdiagramm einer verbesserten Split-Einspritzsteuerung erläutert. Eine Split-Einspritzung, bei welcher Kraftstoff in zwei diskreten Mengen zugeführt wird, kann Rauschen verringern durch Verringern bzw. Beseitigen einer Zündverzögerung. Ein gewünschtes Motorregeldrehmoment 56 wird bestimmt auf der Grundlage von verschiedenen Betriebszuständen, wie etwa einer Motor-RPM, einer Drossel klappenposition und einem Getriebeübersetzungsverhältnis. Alternativ könnte ein Kraftstoff-Pro-Zyklus bzw. eine Prozentlast verwendet werden für die Zwecke einer Systemsteuerung statt des Motorregeldrehmoments 58. Ein lokales Drehmoment bzw. ein finales Drehmoment 58 ist geteilt in ein Pilot-Drehmoment (PTQ) 60 und ein Hauptdrehmoment (MTQ) 62. Der Wert von PTQ 60 ist der kleinere des Motorregeldrehmoments 58 und eines Pilot-Drehmomentbegrenzungswerts, nicht dargestellt. Der Wert von MTQ 62 ist einfach PTQ 60, subtrahiert vom Motorregeldrehmoment 58. Wenn eine Split-Einspritzung deaktiviert wird, ist PTQ 60 gleich dem Motorregeldrehmoment 58, und MTQ 62 ist gleich Null. In einem Ausführungsbeispiel beruht PTQ 60 auf einer Motor-RPM, während MTQ 62 und das finale Drehmoment 58 auf einer Motor-RPM und einem gewünschten Drehmoment beruhen, und es bleibt MTQ 62 gleich PTQ 60, subtrahiert vom Motorregeldrehmoment 58. PTQ 60, MTQ 62 und das finale Drehmoment 58 befinden sich vorzugsweise in Verweistabellen.
Die Kraftstoffmenge, welche zuzuführen ist, wird repräsentiert durch den Betrag einer Winkelverschiebung der Kurbelwelle, vorzugsweise gemessen in Grad, während dessen ein Steuerelektromagnet eines geeigneten Injektors 14 (1) erregt wird. Dieses Signal wird bezeichnet als die Kraftstoffimpulsbreite. Alternativ kann eine Kraftstoffmenge dargestellt werden durch eine Dauer eines Impulses, indiziert durch einen Einspritzdruck. Zwei derartige Impulsbreitenwerte werden bestimmt, einer weiteren Einstellung unterzogen durch andere Funktionen, wie etwa Zylinderbalance 70 und/oder anderen Kalibriertechniken einschließlich Injektorvariabilitätskompensation. Die Werte der Impulsbreiten werden einer Verweistabelle entnommen, welche gekennzeichnet ist durch Motorbetriebsparameter wie etwa Motor-RPM und ein gewünschtes Drehmoment. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das für diese Verweistabellenfunktion verwendete gewünschte Drehmoment entweder das Motorregeldrehmoment 58 oder MTQ 62 sowie PTQ 60, so dass zwei Werte erhalten werden.
Eine Pilot-Impulsbreite (PPW) 64 entspricht dem Wert von PTQ 60, während eine Hauptimpulsbreite (MPW) 68 dem Wert von MTQ 62 oder dem Motorregeldrehmoment 58, abhängig von der Systemrealisierung, entspricht. PPW 64 und MPW 68 können erfindungsgemäß anschließend einer weiteren Impulsbreiteneinstellung, wie etwa SPLIT_MAIN_PW_CORR, unterzogen werden.
Eine Kraftstoffinjektorsteuerung 72 leitet die Pilot- und Haupteinspritzungen ein und beendet diese und kommuniziert mit der Logikeinheit 50, um eine Kraftstoffeinspritzung zu steuern. Die Haupteinspritzlogik 74, die Pilot-Erfassungsverzögerungslogik 76, die Temperatureinflusseinstellungslogik 78 und die Druckeinflusseinstellungslogik 80 können angewandt werden auf PPW 64 und MPW 68. Ferner arbeitet die Logikeinheit 50 mit der Kraftstoffinjektorsteuerung 72 zusammen, um Kraftstoffeinspritzzeiten genau zu steuern, wie unten genau beschrieben.
Selbstverständlich ist erkennbar, dass die vorliegende Erfindung in ihrem breiteren Aspekt eine temperaturbasierte Steuerung der Split-Einspritzung, unabhängig von der Split-Einspritzrealisierung, umfasst, und die hier beschriebene Split-Einspritzrealisierung beispielhaft ist. Ferner ist die hier beschriebene Split-Einspritzungsrealisierung genau genug, um eine Split-Einspritzung über einen weiten Bereich von Motordrehzahlen zu ermöglichen. Jedoch vollziehen manche Ausführungsbeispiele der Erfindung lediglich eine Split-Einspritzung beim Start und im Leerlauf. Bezugnehmend auf 3 und 4 werden ein Kraftstoffeinspritzzeitdiagramm mit Betätigungsspannung, Solenoidstrom, Steuerventilposition, Strahlspitzennadelposition und Einspritzrate sowie ein Verfahren zum Steuern einer Kraftstoffzufuhr erläutert. Wenn Spannung angelegt wird an den Solenoid zu Beginn entweder des Pilot- oder des Hauptimpulses, umfasst die Steuerventilantwort eine Anstiegszeit bzw. Betätigungslatenzzeit, definiert als die Zeitdauer vom Anliegen der Spannung bis zum Erreichen der vollständig betätigten Position durch das Steuerventil. Ferner sei darauf hingewiesen, dass der Begriff verfügbare Batteriespannung hier die Spannung bedeutet, welche für die jeweilige Motorkomponente verfügbar ist, wie etwa einen Injektorsolenoid, und dass verschiedene Komponenten verschiedene Spannungspegel haben können, die zur Verwendung verfügbar sind.
In Schritt 90 wird eine Pilot-Einspritzanstiegszeit IRT_PILOT festgelegt. Dieser Wert kann festgelegt werden in einer Vielzahl verschiedener Weisen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird eine gefilterte Einspritzanstiegszeit bestimmt auf der Grundlage von vorherigen gemessenen Anstiegszeiten für das Steuerventil während einer Pilot-Einspritzung. IRT_PILOT kann ferner festgelegt werden über eine statische Verweistabelle oder kann gemessen werden in Echtzeit, falls gewünscht. Typische Werte für IRT_PILOT reichen von etwa 550 Mikrosekunden bis etwa 4500 Mikrosekunden und können enthalten sein in einer statischen Verweistabelle, indexiert durch eine verfügbare Batteriespannung. In Schritt 92 wird ein Pilot-Beginn einer Einspritzzeit BOI_PILOT bestimmt auf der Grundlage von Motorruständen, wie etwa Motor-RPM. Bei Betrieb im Split-Einspritzmodus ist BOI_PILOT (Split-Modus) versetzt gegenüber BOI_PILOT (Einfachmodus), um eine angemessene Zeit für die Pilot-Einspritzung, einen Zwischenimpulsabstand und Haupteinspritzungen vor Vollendung eines oberen Todpunkts des Kolbens bei im wesentlichen derselben Kolbenposition wie bei einer Einfacheinspritzung zu liefern.
In Schritt 94 wird ein Pilot-Beginn einer Erregungszeit BOE_PILOT bestimmt. BOE_PILOT geht BOI_PILOT um mindestens den Wert von IRT_PILOT voraus, wie am besten in 3 dargestellt. In Schritt 96 wird ein Pilot-Ende einer Einspritzzeit EOI_PILOT bestimmt auf der Grundlage von BOI_PILOT und einer gewünschten Pilot-Impulsbreite PPW 64. PPW 64 basiert auf einer gewünschten Pilot-Kraftstoffmenge zur Pilot-Einspritzung. In Schritt 98 wird ein Pilot-Ende einer Erregungszeit EOE_PILOT bestimmt auf der Grundlage der erforderlichen Schließzeit des Steuerventils, welche als Konstante angenähert ist.
In Schritt 100 wird ein gewünschter Zwischenimpulsabstand IPG 66 bestimmt. Der Zwischenimpulsabstand ist der Kurbelwellenwinkel oder das Zeitintervall, welches beginnt, wenn das Steuerventil die vollständig unbetätigte Position erreicht, welche eine Pilot-Einspritzung beendet, und endet, wenn das Steuerventil die vollständig betätigte Position beim Einsetzen einer Haupteinspritzung erreicht. IPG 66 ist eine Funktion von Motor-RPM und ist vorzugsweise nicht kleiner als IRT_PILOT. IPG 66 kann ferner teilweise beruhen auf einem Motordrehmoment. Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung unterliegt IPG 66 einer Minimalzeitdauer, um eine Split-Einspritzung für einen weiten Bereich von Motor-RPM zu ermöglichen. IPG 66 nähert sich an einen nahen konstanten Kurbelwellenwinkel an mit einer Abnahme von Motor-RPM und nähert sich an die Minimalzeitdauer mit einer Zunahme von Motor-RPM an. Das Ändern des Zwischenimpulsabstands, wie oben gerade beschrieben, ermöglicht eine Split-Einspritzung über einen RPM-Bereich von beispielsweise 0 bis 2400 RPM bei einer Änderung von IPG 66 zwischen etwa vier bis etwa 16 Grad eines Kurbelwellenwinkels. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind IPG-Werte enthalten in einer durch RPM indizierten Verweistabelle. Es sei darauf hingewiesen, dass Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eine Split-Einspritzung bei beinahe jeder beliebigen Motordrehzahl ermöglicht, einschließlich Motordrehzahlen von über 2000 RPM, durch Wählen von IRT_MAIN aus einer Vielzahl von veränderlichen Werten auf der Grundlage von Matorzuständen.
Die Haupteinspritzungsanstiegszeit IRT_MAIN wird bestimmt auf der Grundlage von IRT-PILOT und wird vorzugsweise eingestellt auf der Grundlage eines Zwischenimpulsabstands. Ferner wird bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel IRT_MAIN eingestellt auf der Grundlage einer gemessenen verfügbaren Batteriespannung V_BAT. Alternativ kann IRT_MAIN festgelegt werden in einer beliebigen der zum Festlegen von IRT_PILOT beschriebenen Weisen.
In Schritt 102 werden Anstiegszeit-Einstellungsfaktoren bestimmt für IRT_MAIN. Wie am deutlichsten aus 7 ersichtlich, wird IRT_MULT ermittelt in einer Verweistabelle, welche durch IPG indiziert ist. Wie am besten aus 8 ersichtlich, wird IRT_CORR ermittelt in einer Verweistabelle, welche durch V_BAT indiziert ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird in Schritt 104 IRT_MAIN bestimmt gemäß der folgenden Gleichung: IRT_MAIN = IRT_PILOT·IRT_MULT·IRT_CORR wobei IRT_PILOT die gefilterte Pilot-Einspritzungsanstiegszeit ist und IRT_MULT und IRT_CORR die Hauptanstiegszeit-Einstellungsfaktoren, bestimmt aus Verweistabellen, sind.
In einem Ausführungsbeispiel reicht IRT_MULT von etwa 0,5 bis etwa 1,16 in einer Verweistabelle, indiziert durch Motor-RPM von 0 bis etwa 2400 RPM.
Bezugnehmend auf 3 und 4 wird in Schritt 106 ein Hauptbeginn einer Erregungszeit BOE_MAIN bestimmt als IRT_MAIN, subtrahiert von dem Ende des Zwischenimpulsabstands IPG 66. Es wurde festgestellt, dass, nachdem das Steuerventil die geschlossene Position erreicht, das Steuerventil einen gewissen Magnetismus beibehält. Dies bewirkt eine schnellere Reaktion des Steuerventils auf die Haupteinspritzungserregung als auf die Pilot-Einspritzungserregung. Die Reaktionszeit des Steuerventils, beeinträchtigt durch den Restmagnetismus, nimmt ab mit abnehmendem Zwischenimpulsabstand. Um sicherzustellen, dass das Steuerventil die vollständig unbetätigte Position erreicht und Zeit hat, ein Ventilflattern vor einer Haupterregung zu beruhigen, unterliegt BOE_MAIN einer Minimalzeit gemäß der folgenden Gleichung: BOE_MAIN = max(t_closed + EPIGMN, t_closed + IPG – IRT_MAIN) wobei max() eine Funktion ist, welche den größeren der Klammerwerte zurückgibt, t_closed die Zeit ist, zu welcher das Steuerventil seine Ruheposition bzw. unbetätigte Position einnimmt, EPIGMN eine Minimalabstandszeit von vorzugsweise mindestens etwa 50 Mikrosekunden ist, IPG der gewünschte Zwischenimpulsabstand ist und IRT_MAIN die bestimmte Haupteinspritzungsanstiegszeit ist. Der erste eingeklammerte Wert oben stellt eine Minimalerregungszeit für das Steuerventil dar; der zweite eingeklammerte Wert stellt eine gewünschte Erregungszeit für das Steuerventil dar.
Das Vorhandensein eines Restmagnetismus beim Einsetzen einer Hauptimpulserregung verringert die Latenzzeit von BOE_MAIN bis zum Beginn einer Hauptimpulssteuerventilöffnung. Bei Änderung der Batteriespannung weicht die Wirkung auf IRT_MAIN ab von der auf IRT_PILOT. Während IRT_MAIN hauptsächlich angenähert ist aus IRT_PILOT und IRT_MULT als Funktion von IPG 66, wie dargestellt in 7, ist eine weitere Kompensation bezüglich des Einflusses einer Batteriespannung auf die Erregung des Hauptimpulses vorgesehen durch IRT_CORR als Funktion einer Batteriespannung (8).
In Schritt 108 wird ein Hauptende einer Einspritzungszeit EOI_MAIN bestimmt auf der Grundlage von BOI_MAIN und einer gewünschten Hauptimpulsbreite MPW 68. MPW 68 beruht auf einer gewünschten Hauptkraftstoffmenge auf der Grundlage von Motorzuständen. In Schritt 110 wird ein Pilot-Ende einer Erregungszeit EOE_PILOT bestimmt auf der Grundlage der erforderlichen Schließzeit des Steuerventils, welche angenähert ist als eine Konstante.
Bezugnehmend auf 3 wird bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Split-Einspritzung aktiviert auf der Grundlage des Werts von V_BAT gemäß einem Hysteresekomparator. Der Komparator hat eine obere bzw. eine untere Schwellenspannungen V_TH bzw. V_TL, welche beispielsweise gleich 20 V und 19,2 V sind. Die untere Schwelle ist eine Spannung, welche ausreicht zum Ermöglichen einer Split-Einspritzung, und unterhalb welcher eine Split-Einspritzung deaktiviert wird, entweder aus Gründen, welche auf der Steuersystem-Hardware beruhen, oder infolge von unangemessen großen Anstiegszeitwerten. Die obere Schwelle ist die Schwelle, oberhalb welcher eine Split-Einspritzung wieder zugelassen wird, wodurch ein schneller Wechsel in den bzw. aus dem Split-Einspritzmodus verhindert wird.
Selbstverständlich kann eine beliebige Anzahl von anderen Bedingungen vorliegen, welche erfüllt sein müssen, um eine Split-Einspritzung zu ermöglichen. Ein Beispiel ist, dass das Motorregeldrehmoment 58 zwischen einem vorbestimmten minimalen und einem vorbestimmten maximalen Drehmomentwert liegt. Es sei darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung eine Split-Einspritzung ermöglicht in einem weiten Bereich von Motordrehzahlen und Lasten, und dass individuelle Zustände, welche eine Split-Einspritzung aktivieren oder deaktivieren können, zur weiteren Verbesserung der Motorleistung dienen. Ferner umfasst die vorliegende Erfindung ein Aktivieren und Deaktivieren einer Split-Einspritzung bei Motorleerlauf auf der Grundlage einer Temperatur, unabhängig von der Split-Einspritzungsrealisierung, obwohl die hier beschriebene Split-Einspritzungsrealisierung eine geeignete Realisierung ist.
Bezugnehmend auf 3 und 5 wird ein Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Bestimmen einer gefilterten Einspritzungsanstiegszeit beschrieben. In Schritt 120 wird eine verfügbare Batteriespannung V_BAT gemessen. In Schritt 122 wird eine Roh-Pilot-Einspritzungsanstiegszeit RAW_IRT_PILOT gemessen durch Erfassen der Pilot-Einspritzungsöffnung des Steuerventils in Reaktion auf eine Pilot-Erregung zur Zeit IRT_DETECT. Durch Erfassen, wann das Steuerventil die vollständig betätigte Position einnimmt, welche angezeigt wird durch die Stromwendung oder Impedanzänderung (3), wird eine Steuerventilanstiegszeit bzw. Betätigungslatenzzeit gemessen. In Schritt 124 wird, wie am deutlichsten in 9 dargestellt, ein Pilot-Ventilöffnungs-Erfassungsverzögerungs-Einstellungsfaktor DETECT_DELAY bestimmt. Druckkonturlinien sind dargestellt zum Erläutern der Änderung von DETECT_DELAY bei verschiedenen common-rail-Einspritzdruüken (common rail = gemeinsame Verteilerschiene). Bei einem Kraftstoffeinspritzsystem, welches mit Einheitspumpen statt mit einer gemeinsamen Verteilerschiene 16 arbeitet, kann DETECT_DELAY beruhen auf V_BAT und/oder einem Kraftstoffzufuhrdruck und Motor-RPM. In Schritt 126 wird eine eingestellte Pilot-Anstiegszeit IRT_PILOT bestimmt durch Subtrahieren von DETECT_DELAY von RAW_IRT_PILOT. In Schritt 128 wird eine gefilterte Einspritzanstiegszeit bestimmt. Das Filter sperrt idealerweise fehlerhafte IRT_PILOT-Werte und verringert eine shot-to-shot-Änderung (shot-to-shot: Schuss-Zu-Schuss).
Bei einem Ausführungsbeispiel reicht DETECT_DELAY von etwa –30 Mikrosekunden bis etwa 65 Mikrosekunden und ist indiziert durch Drücke, welche von 0 bis etwa 2200 Bar reichen, und Batteriespannungen von 0 bis etwa 51 Volt.
Bezugnehmend auf 3 und 6 wird nachfolgend ein Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Bestimmen einer eingestellten Impulsbreite bei einem Ausführungsbeispiel mit gemeinsamer Verteilerschiene der vorliegenden Erfindung beschrieben. In Schritt 130 wird ein aktueller Verteilerschienendruck für eine Kraftstoffeinspritzung gemessen. In Schritt 132 wird ein gewünschter Verteilerschienendruck für eine Kraftstoffeinspritzung bestimmt auf der Grundlage von Motor-RPM und eines gewünschten Motordrehmoments. In Schritt 134 wird, wie am besten in 10 dargestellt, ein Einstellungsfaktor PW_CORR bestimmt aus einer Verweistabelle, indiziert durch P_RATIO. P_RATIO ist das Verhältnis eines gemessenen Verteilerschienendrucks zu einem gewünschten Verteilerschienendruck. PPW 64 und MPW 68 werden eingestellt durch Multiplizieren des nicht eingestellten bzw. Roh-Impulsbreitenwerts mit PW_CORR.
Bezugnehmend auf 3 werden zusätzliche Aspekte der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei verringerten verfügbaren Batteriespannungen braucht das Steuerventil nicht länger, um zu öffnen, wie durch Strichlinien dargestellt. Dementsprechend liegt die Spannung früher an BOE_PILOT' an, wodurch ein früherer Stromanstieg („current ramp up”) bewirkt wird, was zu einem früheren Beginn einer Steuerventilbewegung führt. Obwohl die Spannung zu einer Zeit BOI_PILOT' angelegt wird, so dass das Steuerventil die vollständig geöffnete Position erreicht zur selben Zeit wie bei Anliegen einer größeren Spannung bei BOI_PILOT, bewirkt ein früheres Heben des Steuerventils aus seinem Sitz ein früheres Nadelheben. Wie dargestellt, erfolgt eine raschere Zunahme der Einspritzrate nach vollständig geöffnetem Ventil bei verringerten verfügbaren Batteriespannungen. Um dies zu kompensieren, ist eine Einspritzverzögerungs-INJECT_DELAY-Verweistabelle, indiziert durch eine verfügbare Batteriespannung V_BAT, vorgesehen, wie am besten in 11 dargestellt.
Bei einem Ausführungsbeispiel reicht INJECT_DELAY von etwa 360 bis etwa 410 Mikrosekunden und ist indiziert durch Batteriespannungen, welche von 0 bis 51 Volt reichen.
Auf der Grundlage des bestimmten Werts von INJECT_DELAY, welcher die Verzögerung zwischen dem Steuerventil, das die vollständig geöffnete Position erreicht, und dem Start einer Kraftstoffeinspritzung BOI_PILOT ist, bewirkt ein kompensiertes BOE_PILOT ein Auftreten eines BOI_PILOT, falls erwünscht, wobei eine Kompensation im Hinblick auf eine Hubzeit des Steuerventils erfolgt. Beispielsweise bewirkt, wie in 3 dargestellt, BOE_PILOT'' eine Einspritzung zum gewünschten BOI_PILOT bei der verringerten verfügbaren Batteriespannung, dargestellt durch Strichlinien.
Eine Einspritzverzögerung INJECT_DELAY tritt ebenfalls auf bei einer Haupteinspritzung, wie dargestellt in 3. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird diese Einspritzverzögerung ebenfalls kompensiert bei der Haupteinspritzung und wird zusätzlich eingestellt durch Einstellen der Hauptimpulsbreite MPW 68. Ein Einstellungsfaktor SPLIT_MAIN_PW_CORR wird bestimmt aus einer Verweistabelle, wie am besten in 12 ersichtlich, indiziert durch eine verfügbare Batteriespannung V_BAT. SPLIT_MAIN_PW_CORP wird addiert zur Roh-Hauptimpulsbreite zum Erzeugen einer eingestellten Impulsbreite MPW 68. Diese Einstellung dient zum Kompensieren des Einflusses auf eine Hauptimpulsgröße von V_BAT, wodurch ein weicher Übergang ermöglicht wird zwischen einer Split- und einer Einfacheinspritzung ohne Stören des Motordrehmomentreglers, unabhängig von Betriebszuständen.
Bei einem Ausführungsbeispiel erreicht SPLIT_MAIN_PW_CORR von etwa 160 bis etwa 140 Mikrosekunden und befindet sich in einer Verweistabelle, indiziert durch Batteriespannungen, welche von etwa 6 bis etwa 32 Volt reichen.
Es sei darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung die Probleme beseitigt, welche einhergehen mit einer Haupteinspritzungs-Ventilöffnungserfassung, angezeigt durch A (3), bei welcher die Stromwendung schwer genau erfasst werden kann und die Anstiegszeiten veränderlich sein können infolge eines Magnetismus des Steuerventils vom Pilot-Impuls. Durch Festlegen einer Hauptanstiegszeit und durch Bestimmen von Haupteinspritz-Einleitungssteuerzeiten auf der Grundlage der festgelegten Hauptanstiegszeit IRT_MAIN ist eine verbesserte Split-Einspritzung möglich und durchführbar in einem weiten Bereich von Motordrehzahlen und Lasten und innerhalb eines Bereichs einer Batteriespannung. Ein erhöhtes Ventilöffnungs-Erfassungsrauschen, welches andernfalls eine unannehmbare Ungenauigkeit bewirken würde, die bei hohen Motordrehzahlen immer weniger toleriert werden kann, wird vermieden durch Verfahren der vorliegenden Erfindung, welche die Notwendigkeit einer Erfassung einer Haupteinspritzventilöffnung beseitigen und vorzugsweise eine gefilterte Einspritzanstiegszeit auf der Grundlage der gemessenen Anstiegszeiten einer Pilot-Einspritzung verwenden. Selbstverständlich umfasst die vorliegende Erfindung Techniken zum Aktivieren und Deaktivieren einer Split-Einspritzung auf der Grundlage von Temperatur, unabhängig von der Split-Einspritzungsrealisierung.
Bezugnehmend auf 3 kann es bei manchen Dieselmotoranwendungen erwünscht sein, eine Split-Einspritzung zu verwenden, um eine Kaltstartfähigkeit und eine Leerlaufstabilität bei sehr kalten Umgebungstemperaturen zu verbessern, während eine Einfacheinspritzung verwendet wird bei höheren Motorbetriebstemperaturen. So ist zu erkennen, dass Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eine Aktivierung und Deaktivierung einer Split-Einspritzung als Funktion von Motorbetriebstemperaturen ermöglichen.
Erfindungsgemäß existieren verschiedene Techniken zum Aktivieren bzw. Deaktivieren einer Split-Einspritzuflg auf der Grundlage von Temperatur. 13 bis 15 zeigen ein erstes, zweites und drittes beispielhaftes Verfahren.
Bezugnehmend auf 13 ist ein erstes Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Steuern einer Kraftstoffzufuhr als Funktion einer Motortemperatur generell angezeigt durch 140. Bei Block 142 wird eine Temperaturschwelle festgelegt. Bei Block 144 wird mindestens eine Motorbetriebstemperatur überwacht. Selbstverständlich kann eine beliebige Anzahl von verschiedenen Motorbetriebstemperaturen überwacht werden. Eine Motoröltemperatur, eine Motorkraftstofftemperatur und eine Motorkühlmitteltemperatur sind Beispiele von Motorbetriebstemperaturen, welche überwacht werden können. Bei einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wo eine einzige Motorbetriebstemperatur überwacht wird, wird in Block 146 die Betriebstemperatur verglichen mit der Schwelle. In Block 148 wird eine Split-Einspritzung aktiviert bzw. deaktiviert auf der Grundlage des Ergebnisses des Vergleichs in Block 146.
Genauer wird eine Split-Einspritzung deaktiviert, wenn die Motorbetriebstemperatur die Temperaturschwelle überschreitet. Ein Deaktivieren einer Split-Einspritzung in dieser Weise verbessert einen Kalttemperatur-Motorbetrieb, während eine Einfacheinspritzung bei höheren Temperaturen verwendet wird. Ferner wird eine Split-Einspritzung aktiviert, wenn die Motorbetriebstemperatur unter die Temperaturschwelle fällt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird eine Split-Einspritzung nicht wieder aktiviert nach einer Deaktivierung, bis die Motorbetriebstemperatur unter die Temperaturschwelle weniger eines Hysteresewerts fällt. Die Hysterese ist vorgesehen, zum Verhindern eines schnellen Wechselns zwischen einem Einfacheinspritzungs- und einem Split-Einspritzungsmodus.
Ferner sei darauf hingewiesen, dass der Ausdruck ”die Betriebstemperatur überschreitet (bzw. fällt unter) die Temperaturschwelle” so zu verstehen ist, dass er andere äquivalente Steuerungsrealisierungen umschließt, welche einem Fachmann auf dem Gebiet der Dieselkraftstoff-Einspritzsysteme bekannt sind. Beispielsweise kann der Vergleich in Block 146 vom Typ ”gleich” oder ”größer als (bzw. kleiner als) oder gleich” sein, die beide als äquivalent betrachtet werden, und die beide so zu verstehen sind, dass sie durch den Ausdruck ”die Betriebstemperatur überschreitet (bzw. fällt unter) die Temperaturschwelle” eingeschlossen sind.
Unter Bezugnahme auf 14 wird bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von Motorbetriebstemperaturen überwacht. Wie generell angezeigt an 150, wird ein gewichteter Mittelwert der Vielzahl von Betriebstemperaturen bestimmt (Block 152), der gewichtete Mittelwert wird verglichen mit der Schwelle (Block 154), und die Split-Einspritzung wird aktiviert bzw. deaktiviert auf der Grundlage des Vergleichs (Block 156), wobei hier vorzugsweise eine Hysterese vorgesehen ist.
Ferner wird bei einer bevorzugten Version des Ausführungsbeispiels in 14 jede Motorbetriebstemperatur gemessen mit einem Sensor mit einem Ausgangssignal, welches diese Motorbetriebstemperatur anzeigt. Ein geeigneter Sensoraufbau kann derart gestaltet sein, dass bei Versagen des Sensors das analoge Standardsensor-Ausgangssignal eine Motorbetriebstemperatur anzeigt, welche ausreichend hoch ist, um eine Split-Einspritzung zu deaktivieren. Wenn ein gewichteter Mittelwert von Betriebstemperaturen verglichen wird mit der Schwelle, kann ein höherer Analogstandardsensor-Ausgangssignalwert erwünscht sein, in Abhängigkeit von der Gewichtungsverteilung, so dass ein bestimmter ausgefallener Sensor eine Deaktivierung einer Split-Einspritzung bewirkt.
Es sei darauf hingewiesen, dass zusätzlich zur Motorbetriebstemperatur oder einem gewichteten Mittelwert der Vielzahl von Motorbetriebstemperaturen, welche unter die Temperatur fallen müssen, damit eine Split-Einspritzung aktiviert wird, andere Kriterien vorzugsweise auch erforderlich sind für eine Split-Einspritzungsaktivierung, wie oben beschrieben.
Ferner sei darauf hingewiesen, dass Ausführungsbeispiele der Erfindung, welche mehrere Temperaturschwellen verwenden, in Erwägung gezogen werden. Beispielsweise kann bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei welchem eine Vielzahl von Motorbetriebstemperaturen überwacht wird, jede Motorbetriebstemperatur verglichen werden mit ihrer eigenen entsprechenden Temperaturschwelle. Ferner können manche der Motorbetriebstemperaturen verarbeitet werden, um einen oder mehr gewichtete Mittelwerte zu bestimmen, während andere Motorbetriebstemperaturen individuell verglichen werden mit entsprechenden Temperaturschwellen.
Bei einer beispielhaften Realisierung hat der Motor eine Vielzahl von Sensoren, und die Befehle auf dem computerlesbaren Speichermedium wählen zwei (oder mehr, falls erwünscht) Temperatursensoren aus. Ferner spezifizieren die Befehle die relativen Gewichte jeder Temperatur, zu verwenden bei der Bestimrung des gewichteten Temperaturmittelwerts. Bei dem beispielhafte Ausführungsbeispiel wird der gewichtete Temperaturmittelwert verglichen mit einer Temperaturschwelle, welche eine Hysterese aufweist. Für eine Rückwärtskompatibilität kann die Temperaturschwelle derart ausgewählt werden, dass sie ausreichend hoch ist, so dass eine Motorbetriebstemperatur niemals eine Deaktivierung einer Split-Einspritzung bewirken kann.
Selbstverständlich ist ein gewichteter Temperaturmittelwert, bestehend aus zwei verschiedenen Motorbetriebstemperaturen, lediglich eine beispielhafte Realisierung für die vorliegende Erfindung, und andere Ausführungsbeispiele und Varianten, wie etwa die oben beschriebenen, sind für den Fachmann auf dem Gebiet von Dieselkraftstoff-Einspritzsystemen offensichtlich.
Bei dem beispielhaften Ausführungsbeispiel sind die Befehle auf dem computerlesbaren Medium derart konfiguriert, dass ein analoger Standardwert für einen Sensor verwendet wird, wenn ein Sensor ausfallen sollte. Die analogen Standardwerte sind üblicherweise hoch genug, um eine Split-Einspritzung bei einem Ausfall jedes Sensors zu deaktivieren. Ferner sind die Befehle vorzugsweise derart realisiert, dass von den vielen Sensorausgangssignalen bezüglich des Motors die bestimmten Sensorausgangssignale, welche verwendet beim Bestimmen des gewichteten Mittelwerts, bestimmt werden durch die Werte in einem Paar von Kalibrierungsvariablen. Jeder Sensor auf dem Motor hat einen entsprechenden Kalibrierungscodewert. Der in einer Kalibrierungsvariable enthaltene Wert bestimmt eine Motorbetriebstemperatur, welche zu überwachen ist. Selbstverständlich wird ein Paar von Kalibrierungsvariablen bei dem beispielhaften Ausführungsbeispiel verwendet. Jedoch können mehr verwendet werden, um zusätzliche zu überwachende Temperaturen anzuzeigen, falls gewünscht. So kann bei der beispielhaften Realisierung eine temperaturbasierte Aktivierung/Deaktivierung einer Split-Einspritzung gänzlich deaktiviert werden durch Setzen von ungültigen Werten in die Kalibrierungsvariablen, welche die zu verwendenden Sensoren anzeigen. Ferner können bei einem Ausführungsbeispiel, welches zwei Temperatursensoren auswählt durch Einstellen der entsprechenden Werte für die beiden Kalibrierungsvariablen, falls erwünscht, die Befehle derart realisiert sein, dass ein ungültiger Wert in genau einer der beiden Kalibrierungsvariablen und ein gültiger in der anderen Kalibrierungsvariablen ein Einfachsensor-Ausführungsbeispiel vorsieht. So wird das einzige gültige Sensorausgangssignal verglichen mit der Schwelle.
Ferner können bei der beispielhaften Realisierung manchmal Software-Standardwerte statt analoger Standardwerte für die Sensoren erwünscht sein, wenn ein Sensor ausgefallen oder nicht konfiguriert ist. Beispielsweise haben eine Motoröltemperatur und eine Motorkraftstofftemperatur bei der beispielhaften Realisierung Software-Standardwerte, welche verwendet werden anstatt der analogen Standardwerte im Fall eines Sensorausfalls, wenn entweder die Motoröltemperatur oder die Motorkraftstofftemperatur zur Überwachung ausgewählt ist.
In 15 ist ein drittes Ausführungsbeispiel zum Steuern einer Kraftstoffzufuhr auf der Grundlage einer Motorbetriebstemperatur dargestellt in einem Blockdiagramm, generell bezeichnet mit 170. Es ist zu erkennen, dass manche der Techniken zum Steuern des Motors, beschrieben in den vorhergehenden Figuren, optional in dem 15 dargestellten Ausführungsbeispiel enthalten sein können. Genauer kann das Ausführungsbeispiel von 15 realisiert werden unter Verwendung einer einzigen Motorbetriebstemperatur, einer Vielzahl von Motorbetriebstemperaturen, eines oder mehr gewichteten Mittelwerten von Motorbetriebstemperaturen etc. In Block 172 wird eine Temperaturschwelle festgelegt. In Block 174 wird eine Motorbetriebstemperatur überwacht. In Block 176 wird die Motorbetriebstemperatur verglichen mit der Temperaturschwelle. Selbstverständlich kann im Block 176 alternativ eine Vielzahl von Vergleichen durchgeführt werden, welche Vergleiche von ein mehr Temperaturen, einer oder mehr Schwellen und einer beliebigen Anzahl von gewichteten Mittelwerten, wie etwa die in gewichtete Mittelwerttechnik von 14, einschließen können.
In Block 178 wird der Motor im Startmodus betrieben. in Block 180 wird die Split-Einspritzung aktiviert (in Startmodus) ohne Abhängigkeit vom Temperaturvergleich. Das heißt, eine Split-Einspritzung wird immer aktiviert bei einem Motorstart. In Block 182 wird der Motor betrieben im Leerlauf-Normalmodus. In Block 184 wird eine Split-Einspritzung aktiviert (im Leerlauf-Normalmodus) ohne Abhängigkeit von einer Zeitgrenze und mit Abhängigkeit vom Temperaturvergleich. Das heißt, wenn eine Split-Einspritzung aktiviert wird im Leerlauf-Normalmodus in Block 184, ist eine Zeitsperre der Split-Einspritzung nicht möglich, sondern eine Split-Einspritzung bleibt so lange aktiviert, bis die Deaktivierung einer Split-Einspritzung vorgegeben wird durch den Temperaturvergleich (oder einen verbesserten Vergleich mit einer Vielzahl von verschiedenen Temperaturen oder gewichteten Mittelwerten etc.) von Block 176. In Block 186 wird der Motor betrieben im Nicht-Leerlauf-Normalmodus. Wenn der Motor betrieben wird im Nicht-Leerlauf-Normalmodus, kann bei manchen Motoren eine Split-Einspritzung immer deaktiviert sein. Hingegen kann es bei manchen bestimmten Anwendungen angemessen sein, eine Split-Einspritzung zu verwenden im Nicht-Leerlauf-Normalbetriebsmodus mit oder ohne Abhängigkeit von dem Temperaturvergleich von Block 176.
Es sei darauf hingewiesen, dass die temperaturbasierte Steuerung der Aktivierung bzw. Deaktivierung einer Split-Einspritzung eine verbesserte Kaltmotorstartfähigkeit und einen verbesserten Kaltmotorleerlauf liefert. Vorteilhafterweise wird eine Split-Einspritzung immer aktiviert im Startmodus ohne Rücksicht auf den Temperaturvergleich. Ferner wird im Leerlaufmodus oder im Leerlauf-Normalmodus eine Split-Einspritzung aktiviert ohne irgendeine Abhängigkeit von irgendeiner Zeitsperre, jedoch mit Abhängigkeit vom Temperaturvergleich.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung haben viele Vorteile gegenüber früheren Versuchen einer Verwendung einer Split-Einspritzung zur Verbesserung einer Kaltstartfähigkeit. Beispielweise verbessert die vorliegende Erfindung Split-Einspritzungstechniken, welche eine Split-Einspritzung verwenden beim Starten und dann eine Split-Einspritzung verwenden für eine kurze Zeitspanne bei Leerlauf. In diesen Systemen erfolgt nach Erreichen der Zeitgrenze während eines Leerlaufs, wie etwa eine Sekunde, eine automatische Deaktivierung einer Split-Einspritzung durch den Motor. Bei der vorliegenden Erfindung bleibt vorteilhafterweise eine Split-Einspritzung aktiviert ohne Abhängigkeit von irgendeiner Zeitgrenze, bis der Temperaturvergleich eine Deaktivierung einer Split-Einspritzung vorgibt.
Das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, dargestellt in 15, ist insbesondere auf dieses Problem eines Kaltmotorstarts und eines Leerlaufens unter kalten Bedingungen gerichtet, bei welchen die vorliegende Erfindung erkennt, dass die Zeitsperrenwerte für eine Split-Einspritzung ungeeignet sind. Das heißt, bei sehr kalten Temperaturen, beispielsweise unter Null Grad Celsius, kann ein Motor absterben, wenn eine Split-Einspritzung im Leerlauf nicht beibehalten wird. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung halten eine Split-Einspritzung aktiviert ohne Rücksicht auf irgendwelche Zeitgrenzen und halten eine Split-Einspritzung aktiviert, bis eine Deaktivierung einer Split-Einspritzung durch den Temperaturvergleich vorgegeben wird. Das heißt, wenn der Motor warm genug ist, kann eine Split-Einspritzung deaktiviert werden ohne Absterben des Motors.
Während Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, wird nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsbeispiele alle möglichen Formen der Erfindung darstellen und beschreiben. Vielmehr sind die in der Beschreibung verwendeten Begriffe beschreibende, nicht einschränkende Begriffe, und es ist selbstverständlich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können ohne Abweichung von Wesen und Umfang der Erfindung.

Claims

Verfahren zum Steuern einer Kraftstoffzufuhr bei einem Verbrennungsmotor, welcher betrieben werden kann in einer Vielzahl von Betriebsmodi, einschließlich eines Startmodus und eines Normalmodus, wobei der Normalmodus einen Leerlauf-Normalmodus und einen Nicht-Leerlauf-Normalmodus umfasst, der Motor einen Split-Einspritzungsstatus und ein Kraftstoffeinspritzsystem aufweist, welche gestaltet sind zum Durchführen einer Split-Einspritzung, bei welcher ein Pilot-Einspritzereignis getrennt ist von einem Haupteinspritzereignis durch eine Verzögerung, wenn der Split-Einspritzstatus aktiviert ist, und gestaltet sind zum Ausführen einer Einfacheinspritzung, wenn der Split-Einspritzstatus deaktiviert ist, wobei das Verfahren umfasst: Festlegen einer Temperaturschwelle; Überwachen einer Motorbetriebstemperatur; Vergleichen der Motorbetriebstemperatur mit der Temperaturschwelle; Betreiben des Motors im Startmodus; Aktivieren des Split-Einspritzstatus ohne Abhängigkeit von dem Temperaturvergleich, während der Motor im Startmodus arbeitet; nach Betreiben des Motors im Startmodus, Betreiben des Motors im Leerlauf-Normalmodus; Aktivieren des Split-Einspritzmodus ohne Abhängigkeit von einer Zeitgrenze, während der Motor im Leerlauf-Normalmodus arbeitet und die Motorbetriebstemperatur unter die Temperaturschwelle fällt, um einen Kalttemperatur-Motorbetrieb zu verbessern, und andernfalls Deaktivieren des Split-Einspritzstatus, während der Motor im Leerlauf-Normalmodus arbeitet, Betreiben des Motors im Nicht-Leerlauf-Normalmodus; und Deaktivieren des Split-Einspritzstatus, während der Motor im Nicht-Leerlauf-Normalmodus arbeitet.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Betreiben des Motors im Nicht-Leerlauf-Normalmodus; und Aktivieren des Split-Einspritzstatus ohne Abhängigkeit von einer Zeitgrenze, während der Motor im Nicht-Leerlauf-Normalmodus arbeitet und die Motorbetriebstemperatur unter die Temperaturschwelle fällt, um einen Kalttemperaturmotorbetrieb zu verbessern, und andernfalls Deaktivieren des Split-Einspritzstatus, während der Motor im Nicht-Leerlauf-Normalmodus arbeitet.
Verbrennungsmotor, umfassend einen Motorblock mit einer Vielzahl von Zylindern, einer Vielzahl von an den Zylindern angeordneten Kraftstoffinjektoren, und der Motorsteuervorrichtung, welche ein computerlesbares Speichermedium mit Befehlen darauf aufweist, die ausführbar sind durch eine Motorsteuervorrichtung zum Ausführen eines Verfahrens zum Steuern einer Kraftstoffzufuhr bei einem Verbrennungsmotor, welcher betrieben werden kann in einer Vielzahl von Betriebsmodi einschließlich eines Startmodus und eines Normalmodus, wobei der Normalmodus einen Leerlauf-Normalmodus und einen Nicht-Leerlauf-Normalmodus aufweist, wobei der Motor einen Split-Einspritzstatus und ein Kraftstoff-Einspritzsystem aufweist, welche gestaltet sind zum Durchführen einer Split-Einspritzung, bei welcher ein Pilot-Einspritzereignis getrennt ist von einem Haupteinspritzereignis durch eine Verzögerung, wenn der Split-Einspritzstatus aktiviert ist, und gestaltet ist zum Durchführen einer Einfacheinspritzung, wenn der Split-Einspritzstatus deaktiviert ist, wobei das Medium ferner umfasst: Befehle zum Festlegen einer Temperaturschwelle; Befehle zum Überwachen einer Motorbetriebstemperatur; Befehle zum Vergleichen der Motorbetriebstemperatur mit der Temperaturschwelle; Befehle zum Betreiben des Motors im Startmodus; Befehle zum Aktivieren des Split-Einspritzstatus ohne Abhängigkeit vom Temperaturvergleich, während der Motor im Startmodus arbeitet; Befehle, um nach einem Betreiben des Motors im Startmodus den Motor im Leerlauf-Normalmodus zu betreiben; Befehle zum Aktivieren des Split-Einspritzstatus ohne Abhängigkeit von einer Zeitgrenze, während der Motor im Leerlauf-Normalmodus arbeitet und die Motorbetriebstemperatur unter die Temperaturschwelle fällt, um einen Kalttemperatur-Motorbetrieb zu verbessern, und andernfalls Deaktivieren des Split-Einspritzstatus, während der Motor im Leerlauf-Normalmodus arbeitet, Befehle zum Betreiben des Motors im Nicht-Leerlauf-Normalmodus; und Befehle zum Deaktivieren des Split-Einspritzstatus, während der Motor im Nicht-Leerlauf-Normalmodus arbeitet.
Motor nach Anspruch 3, wobei das Medium ferner aufweist: Befehle zum Betreiben des Motors im Nicht-Leerlauf-Normalmodus; und Befehle zum Aktivieren des Split-Einspritzstatus ohne Abhängigkeit von einer Zeitgrenze, während der Motor im Nicht-Leerlauf-Normalmodus arbeitet und die Motorbetriebstemperatur unter die Temperaturschwelle fällt, um einen Kalttemperatur-Motorbetrieb zu verbessern, und andernfalls Deaktivieren des Split-Einspritzstatus, während der Motor im Nicht-Leerlauf-Normalmodus arbeitet.