DE102005011836B4

DE102005011836B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102005011836B4
Application number: DE102005011836.4A
Authority: DE
Inventors: Fred Linke; Virginie Perani; Marion Becher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-03-15
Filing date: 2005-03-15
Publication date: 2016-07-21
Anticipated expiration: 2025-03-16
Also published as: DE102005011836A1

Abstract

Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, wobei in bestimmten Betriebszuständen Korrekturwerte (QKK) zur Korrektur einer die einzuspritzende Kraftstoffmenge charakterisierenden Größe (QK) ermittelt werden, wobei der Abstand (D) zwischen einer ersten Teileinspritzung und einer zweiten Teileinspritzung verändert wird und die Abhängigkeit einer Stellgröße (QKL) eines Reglers (153), der die Drehzahl auf einen Sollwert einregelt, vom Abstand (D) der ersten und der zweiten Teileinspritzung ermittelt wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine.
Es sind Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine bekannt, bei denen den Einspritzvorgang in mehrere Teileinspritzungen aufgeteilt wird. Bei der ersten Teileinspritzung entsteht eine Druckwelle in der Zuleitung zwischen einem Injektor und einem Druckspeicher. Da der Druck einen unmittelbaren Einfluss auf die eingespritzte Kraftstoffmenge hat, wird dadurch nachfolgende Teileinspritzungen beeinflusst. Um diesen Effekt zu kompensieren, erfolgt eine so genannte Druckwellenkorrektur. Eine solche Druckwellenkorrektur ist bspw. in der DE 197 12 143 A1 beschrieben.
Die Druckwellenkorrektur korrigiert den Einfluss der Druckwelle auf die Einspritzmenge. Dies erfolgt im Wesentlichen dadurch, dass für den jeweiligen Betriebspunkt eine Korrekturmenge ermittelt und mit der Wunscheinspritzmenge verrechnet wird. Der Betriebspunkt ist dabei im Wesentlichen durch den Abstand der beiden Teileinspritzungen bestimmt. Bei herkömmlichen Systemen werden die Korrekturmengen experimentell an einem Hydraulikprüfstand durch Einspritzmengenmessungen ermittelt.
Aus der DE 103 05 525 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Adaption der Druckwellenkorrektur in einem Hochdruck-Einspritzsystem eines Kraftfahrzeugs im Fahrbetrieb bekannt. In einem stationären Betriebszustand wird der zeitliche Abstand der beiden Teileinspritzungen schrittweise verringert. Im Falle einer Änderung einer Betriebskenngröße aufgrund einer Druckwelle wird der Wert der Änderung und der zeitliche Abstand abgespeichert und als Grundlage für eine Korrektur des Druckwelleneinflusses verwendet.
Aus der DE 103 15 817 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb eines eine Mengenausgleichsregelung aufweisenden Einspritzsystems bekannt. Dabei wird die Ansteuerdauer eines Injektors variiert und jeweils die von einer Mengenausgleichsregelung bereitgestellte Korrekturmenge erfasst. Im nachfolgenden Betrieb wird bei der Ansteuerung für die Voreinspritzung diejenige Ansteuerdauer, bei der die Korrekturmenge maximal ist, berücksichtigt.
Diese Vorgehensweise liefert nur bedingt geeignete Werte, da die Betriebsbedingungen auf einer Prüfbank und im Kraftfahrzeug unterschiedlich sind. Einflüsse wie Einspritzgegendruck, thermische Belastung aufgrund der Verbrennung wirken sich auf die Einspritzmenge aus. Mengenkorrekturen, die an der Hydraulikprüfbank gemessen werden, können daher nur bedingt auf dem Motorbetrieb übertragen werden.
Dadurch, dass in bestimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine die Korrekturwerte dadurch ermittelt werden, dass der Abstand zwischen einer ersten und einer zweiten Einspritzung verändert wird und die Abhängigkeit der Stellgröße eines Reglers, der die Drehzahl auf einen Sollwert einregelt, vom Abstand der ersten und der zweiten Einspritzung ermittelt wird, können die Korrekturwerte deutlich einfacher ermittelt werden.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ermöglicht eine direkte Bedatung am Fahrzeug. Dadurch wird die Genauigkeit der Korrektur deutlich erhöht. Der Aufwand der Ermittlung der Korrekturwerte, insbesondere deren Zeitdauer, wird erheblich reduziert. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Ausgangssignal eines Drehzahlreglers, insbesondere des Leerlaufreglers, verwendet wird. Ausgehend von der Änderung der Stellgröße dieses Reglers bei einer Änderung des Abstandes können in einfacher Weise die Korrekturwerte für die Kraftstoffmenge ermittelt werden.
Besonders vorteilhaft ist, dass dieses Verfahren sowohl am Prüfstand als auch im normalen Fahrbetrieb durchgeführt werden kann. So wird das Verfahren vorzugsweise bei der ersten Inbetriebnahme des Fahrzeugs bzw. der Brennkraftmaschine durchgeführt. Des Weiteren kann das Verfahren nach einer Reparatur der Brennkraftmaschine bzw. der Steuerung einfach durchgeführt werden. Prinzipiell ist es sogar möglich, das Verfahren im laufenden Betrieb bei geeigneten Betriebszuständen durchzuführen.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung dargestellt und Ausführungsformen erläutert. Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorgehensweise,
2 verschiedene über der Zeit aufgetragene Signale und
3 ein Flussdiagramm der erfindungsgemäßen Vorgehensweise.
In 1 sind die wesentlichen Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Blockdiagramm dargestellt. Mit 150 ist ein Steuergerät zur Ansteuerung eines Stellers 130, der die Kraftstoffzumessung beeinflusst, bezeichnet. Dem Steuergerät 150 werden unter anderem das Ausgangssignal N eines Drehzahlsensors 175 und das Ausgangssignal FP eines Fahrpedalstellungsgebers 170 zugeleitet. Das Drehzahlsignal N gelangt zum Einen zu einem Leerlaufregler 153. Das Ausgangssignal FP des Fahrpedalgebers 170 gelangt zu einer Fahrerwunschvorgabe 151. Der Drehzahlregler 153 beaufschlagt einen Verknüpfungspunkt 154 mit einem Signal QKL. Die Fahrerwunschvorgabe 151 beaufschlagt den Verknüpfungspunkt 154 mit einem Signal QKW. Des Weiteren ist eine Druckwellenkorrektur 152 vorgesehen, die den Verknüpfungspunkt 154 mit einem Signal QKK beaufschlagt. Der Verknüpfungspunkt 154 bildet aus diesen drei Eingangsgrößen und gegebenenfalls weiteren Größen ein Signal QK zur Beaufschlagung des Stellers 130.
Mittels des Stellers 130 kann die einzuspritzende Kraftstoffmenge eingestellt werden. Bei dem Steller 130 handelt es sich bspw. um ein Magnetventil oder einen Piezoaktor, der die einzuspritzende Kraftstoffmenge eines Injektors, insbesondere eines Injektors eines Common-Rail-Systems beeinflusst. Der Leerlaufregler 153 regelt die Drehzahl der Brennkraftmaschine auf eine gewünschte Leerlaufdrehzahl ein. Dabei erhöht oder verringert der Leerlaufregler abhängig von der Abweichung der tatsächlichen Drehzahl von der gewünschten Drehzahl die einzuspritzende Kraftstoffmenge. Ausgehend von dem Fahrerwunsch ermittelt die Wunschvorgabe 151 eines für die vom Fahrer gewünschte Fahrleistung erforderliche einzuspritzende Kraftstoffmenge QKW. Bei betätigtem Fahrpedal bestimmt in der Regel das Signal QKW die einzuspritzende Kraftstoffmenge QK. Bei nicht betätigtem Fahrpedal bestimmt in der Regel das Ausgangssignal QKL des Leerlaufreglers 153 die einzuspritzende Kraftstoffmenge QK.
Bei heutigen Systemen ist üblicherweise vorgesehen, dass vor der eigentlichen Kraftstoffeinspritzung eine so genannte Voreinspritzung erfolgt. Diese erste Einspritzung verursacht eine Druckwelle in der Zuleitung zum Injektor. Prinzipiell kann diese Druckwelle bei allen Einspritzsystemen auftreten. Bei Common-Rail-Systemen ist der Einfluss auf die nachfolgende zweite Einspritzung in der Regel so groß, dass diese korrigiert wird. Diese Korrektur erfolgt durch die Druckwellenkorrektur 152. Dabei wird abhängig vom Abstand zwischen der ersten und der zweiten Teileinspritzung und weiteren Betriebskenngrößen, wie bspw. der Drehzahl oder der eingespritzten Kraftstoffmenge ein Korrekturwert QKK ermittelt, mit dem die einzuspritzende Kraftstoffmenge QK im Verknüpfungspunkt 154 korrigiert wird.
Bei einer einfachen Ausgestaltung ist hierzu vorgesehen, dass in einem Kennfeld abhängig vom Abstand der beiden Teileinspritzungen der Korrekturwert abgelegt ist.
Eine solche Druckwellenkorrektur ist detailliert in der DE 197 12 143 A1 dargestellt.
Ziel der im folgenden beschriebenen Vorgehensweise ist es diese Korrekturwerte zur ermitteln. Mit dem erfindungsgemäßen Vorgehensweise wird die Abhängigkeit der Korrekturwerte QKK von verschiedenen Betriebskenngrößen ermittelt. In der einfachsten Ausführungsform wird der Korrekturwert abhängig vom Abstand D der beiden Teileinspritzungen ermittelt. In einer verbesserten Ausführungsform werden zusätzliche Betriebsparameter, wie beispielsweise die Drehzahl und/oder eine einzuspritzende Kraftstoffmenge QK verwendet.
Erfindungsgemäß wird wie folgt vorgegangen. Bei konstanter Pedalwertstellung bzw. konstanter Last, insbesondere bei der Nullstellung des Fahrpedals, wird die Drehzahl durch den Leerlaufregler 153 auf einen konstanten Wert geregelt. Bei einer Variation des Abstandes zwischen der ersten Teileinspritzung und der zweiten Teileinspritzung variiert die Einspritzmenge der zweiten Teileinspritzung aufgrund der bei der ersten Teileinspritzung ausgelösten Druckwelle. Der Leerlaufregler reagiert auf die Mengenänderungen und erhöht oder verkleinert jeweils die einzuspritzende Kraftstoffmenge QKL um die Drehzahl konstant zu halten. Dies bedeutet, der Verlauf der einzuspritzenden Kraftstoffmenge wird durch den Leerlaufregler so korrigiert, dass die Drehzahl konstant ist. Abweichungen, die auf der Druckwelle beruhen, werden durch den Leerlaufregler ausgeglichen. Beispielsweise bedeutet dies, wird aufgrund der Druckwelle zu wenig Kraftstoff eingespritzt, so steigt das Ausgangssignal QKL des Leerlaufreglers an. Wird zu viel Kraftstoff eingespritzt, so fällt das Signal ab.
Erfindungsgemäß wird nun der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Teileinspritzung variiert. Dies hat zur Folge, dass das Ausgangssignal QKL des Leerlaufreglers sich entsprechend der Druckwelle ändert.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass dieser Vorgang für mehrere Betriebspunkte wiederholt wird. Das heißt abhängig davon, von welchen Betriebspunkten die Druckwellenkorrektur erfolgt wird dieses Messverfahren für diese Betriebsbedingungen durchgeführt.
In 2 ist über der Zeit T der Abstand D der beiden Teileinspritzungen und das Ausgangssignal QKL des Leerlaufreglers 153 aufgetragen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Astand D zwischen der ersten und der zweiten Einspritzung mit einer gestrichelten Linie aufgetragen. Dabei wird der Abstand gemäß einer Rampe von dem Wert Null auf einen Wert erhöht, bei dem keine Druckwelle mehr auftritt. Bei einer Ausgestaltung kann auch vorgesehen sein, dass eine Rampe verwendet wird, bei der der Abstand von einem Wert, bei dem keine Druckwelle mehr auftritt, auf den Wert Null reduziert wird. Mit einer durchgezogenen Linie ist das Ausgangssignal des Leerlaufreglers QKL aufgetragen. Mit steigendem Abstand schwankt dieses Signal nahezu periodisch, wobei die Amplitude über der Zeit abklingt.
Alternativ zu dem Beaufragen über der Zeit kann auch ein Auftragen über Kurbelwellenwinkel erfolgen.
Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Vorgehensweise anhand des Flussdiagramms der 3 dargestellt. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise wird vorzugsweise durchgeführt, wenn sich das Fahrzeug auf einem Rollenprüfstand befindet. Prinzipiell ist diese Vorgehensweise aber auch im normalen Fahrbetrieb und/oder im Rahmen einer Probefahrt möglich. In einem ersten Schritt 300 wird die Last auf einen konstanten Wert eingestellt bzw. überprüft, ob die Last einen konstanten Wert annimmt. Dies ist bspw. im Schubbetrieb der Fall. Anschließend in Schritt 310 wird eine konstante Drehzahl für den Leerlaufregler vorgegeben. Im Schritt 320 wird der Wert des Abstandes D zwischen der ersten und zweiten Einspritzung mit dem Wert Null gesetzt. Im Schritt 330 wird der Wert D des Abstandes zwischen den beiden Teileinspritzungen und das Ausgangssignal QKL des Leerlaufreglers erfasst. Anschließend in Schritt 340 wird der Wert D des Abstandes um einen Wert E erhöht. Dieser Wert E hängt davon ab, wie genau die Abhängigkeit der Korrekturwerte vom Abstand aufzunehmen sind. Anschließend in Schritt 350 wird überprüft, ob der Abstand D größer als ein Schwellenwert SW ist. Ist dies nicht der Fall, setzt das Programm mit Schritt 330 fort, d. h. die nächste Wertekombination für den Abstand und zugehöriger Ausgangswert des Leerlaufreglers wird in Schritt 330 erfasst. Der Schwellenwert SW ist dabei vorzugsweise so gewählt, dass bei dem entsprechenden Abstand die zweite Teileinspritzung nicht mehr durch die erste Teileinspritzung beeinflusst wird. Ist der Wert des Abstandes D größer als der Schwellwert SW, so folgt Schritt 360. In Schritt 360 werden ausgehend von den Ausgangssignalen des Reglers QKL die Korrekturwerte ermittelt. Bei einer einfachen Ausgestaltung sind die Korrekturwerte proportional zu den ermittelten Werten QKL für das Ausgangssignal des Leerlaufreglers. D. h. im einfachsten Fall werden die Werte mit einem festen Wert multipliziert.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Programmdurchlauf für einen weiteren Betriebszustand nochmals durchgeführt wird, d. h. bspw. kann vorgesehen sein, dass für unterschiedliche Druckwerte des Raildrucks unterschiedliche Kennfelder aufgenommen werden. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass für unterschiedliche Einspritzmengen und/oder Drehzahlen entsprechende Kennlinien aufgenommen werden. Hierzu ist es erforderlich, dass nicht ein Leerlaufregler, sondern ein üblicher Drehzahlregler verwendet wird. Dabei regelt dieser die Drehzahl auf einen konstanten Wert.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise kann prinzipiell in allen Betriebszuständen durchgeführt werden, in denen die Last, die an der Brennkraftmaschine abgenommen wird, konstant ist. D. h. das Verfahren kann im laufenden Betrieb, wenn solche Betriebszustände vorliegen, durchgeführt werden. Des Weiteren wird das Verfahren bei der Erstinbetriebnahme oder Werkstattaufenthalt durchgeführt. Dort können die Bedingungen so vorgegeben werden, dass die Last konstant ist.
Das Verfahren kann vollständig von dem Steuergerät, das üblicherweise die Brennkraftmaschine im Fahrzeug steuert durchgeführt werden. Ferner ist es möglich einzelne Funktionen in einem externen Gerät, insbesondere in einem Testgerät oder Diagnosegerät, ablaufen zu lassen. Dies gilt insbesondere für die Bestimmung der Korrekturwerte ausgehend von dem Ausgangssignal QKL des Reglers. Ferner wird dieses externe Gerät die Prüfung durch Vorgabe bestimmter Betriebszustände initialisieren.

Claims

Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, wobei in bestimmten Betriebszuständen Korrekturwerte (QKK) zur Korrektur einer die einzuspritzende Kraftstoffmenge charakterisierenden Größe (QK) ermittelt werden, wobei der Abstand (D) zwischen einer ersten Teileinspritzung und einer zweiten Teileinspritzung verändert wird und die Abhängigkeit einer Stellgröße (QKL) eines Reglers (153), der die Drehzahl auf einen Sollwert einregelt, vom Abstand (D) der ersten und der zweiten Teileinspritzung ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Größe um die Ansteuerdauer eines Stellelements für die einzuspritzende Kraftstoffmenge handelt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Größe um ein Kraftstoffmengensignal handelt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von dem Abstand Null der Abstand erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von einem Abstand, bei dem die erste Einspritzung keinen Einfluss auf die zweite Einspritzung hat, der Abstand verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von der Stellgröße die Korrekturwerte ermittelt werden.
Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, mit Mitteln, die in bestimmten Betriebszuständen Korrekturwerte (QKK) zur Korrektur einer die einzuspritzende Kraftstoffmenge charakterisierenden Größe (QK) ermitteln, wobei die Mittel den Abstand (D) zwischen einer ersten Teileinspritzung und einer zweiten Teileinspritzung verändern und die Abhängigkeit einer Stellgröße (QKL) eines Reglers (153), der die Drehzahl auf einen Sollwert einregelt, vom Abstand (D) der ersten und der zweiten Teileinspritzung ermitteln.