DE102009056381A1

DE102009056381A1 - Verfahren zur Steuerung und Regelung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102009056381A1
Application number: DE102009056381A
Authority: DE
Inventors: Michael Walder; Robby Gerbeth
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2011-06-09
Anticipated expiration: 2029-12-01
Also published as: US20110130944A1; CN102080603A; CN102080603B; US8527181B2; DE102009056381B4

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Steuerung und Regelung einer Brennkraftmaschine (1), bei dem ein Einzelspeicherdruck (pE) eines Common-Railsystems in einem Messintervall erfasst und abgespeichert wird, bei dem für den gespeicherten Einzelspeicherdruck (pE) ein Bewertungsfenster bestimmt wird, innerhalb dessen eine Einspritzung veranlasst wurde, bei dem in einem ersten Schritt in diesem Bewertungsfenster sowohl ein repräsentativer Spritzbeginn als auch ein Prüfspritzende in Abhängigkeit der erfassten Druckwerte bestimmt werden, in einem zweiten Schritt in diesem Bewertungsfenster sowohl ein Prüfspritzbeginn als auch ein repräsentatives Spritzende in Abhängigkeit der erfassten Druckwerte bestimmt werden, bei dem der repräsentative Spritzbeginn gegen den Prüfspritzbeginn plausibilisiert wird und bei dem das repräsentative Spritzende gegen das Prüfspritzende plausibilisiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und Regelung einer Brennkraftmaschine, bei dem ein Einzelspeicherdruck eines Common-Railsystems in einem Messintervall erfasst und abgespeichert wird und anhand der abgespeicherten Druckwerte des Einzelspeichers ein Spritzbeginn und ein Spritzende bestimmt werden.
Ein Common-Railsystem mit Einzelspeichern ist aus der DE 103 44 181 A1 bekannt. Von einem konventionellen Common-Railsystem unterscheidet sich ein Common-Railsystem mit Einzelspeichern darin, dass der einzuspritzende Kraftstoff unmittelbar aus dem Einzelspeicher entnommen wird und nicht aus dem Rail. Während der Einspritzpause fließt gerade soviel Kraftstoff aus dem Rail in den Einzelspeicher nach, dass der Einzelspeicher zu Beginn der Einspritzung wieder gefüllt ist. Beim in der DE 103 44 181 A1 dargestellten Verfahren wird aus den erfassten und abgespeicherten Einzelspeicher-Druckwerten ein Spritzende ermittelt und anhand des Spritzendes über eine mathematische Funktion, zum Beispiel eine Gerade, ein virtueller Spritzbeginn berechnet. Der virtuelle Spritzbeginn wird dann als maßgeblich für die weitere Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine gesetzt. Da bei diesem Verfahren die Rohwerte des Einzelspeicherdrucks verwendet werden, sind dem Messsignal die im System vorhandenen Störfrequenzen überlagert. Dies kann eine Fehlinterpretation des Einspritzendes verursachen und einen vom Idealzustand abweichenden virtuellen Einspritzbeginn bewirken. Das Verfahren ist daher hinsichtlich der Genauigkeit noch nicht zufriedenstellend.
Aus der DE 10 2004 006 896 A1 ist ein Verfahren zur Bewertung eines Injektors bekannt, welches das in der DE 103 44 181 A1 dargestellte Verfahren zur Bestimmung eines virtuellen Spritzbeginns verwendet. Hierbei werden das Spritzende mit einem Soll-Spritzende und der virtuelle Spritzbeginn mit einem Soll-Spritzbeginn verglichen. Liegt deren Abweichung innerhalb eines Toleranzbands, so wird der Injektor als fehlerfrei bewertet. Bei einer zu großen Abweichung wird der Injektor als fehlerbehaftet eingestuft und entweder dessen Steuerparameter angepasst oder dieser deaktiviert. Die zuvor beschriebene Problematik in Bezug auf die Genauigkeit trifft allerdings auch hier zu.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für eine Brennkraftmaschine mit Common-Railsystem nebst Einzelspeichern zu entwickeln, welches eine präzisere Bestimmung des Spritzbeginns und des Spritzendes erlaubt.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1. In den Unteransprüchen sind die Ausgestaltungen dargestellt.
Das Verfahren besteht darin, dass anhand der im Messintervall abgespeicherten Einzelspeicher-Druckwerte ein Bewertungsfenster bestimmt wird, innerhalb dessen eine Einspritzung veranlasst wurde. Unter Einspritzung ist im Sinne der Erfindung sowohl eine einzelne Einspritzung als auch eine Mehrfacheinspritzung in Form einer Vor-, einer Haupt- und einer Nacheinspritzung zu verstehen. Wurde zum Beispiel das Bewertungsfenster der Voreinspritzung bestimmt, so wird in einem ersten Schritt in diesem Bewertungsfenster sowohl ein repräsentativer Spritzbeginn als auch ein Prüfspritzende bestimmt. In einem zweiten Schritt werden dann in diesem Bewertungsfenster sowohl ein Prüfspritzbeginn als auch ein repräsentatives Spritzende bestimmt. Anschließend wird der repräsentative Spritzbeginn gegen den Prüfspritzbeginn plausibilisiert und das repräsentative Spritzende gegen das Prüfspritzende plausibilisiert.
Ein plausibler Spritzbeginn wird als maßgeblich für die weitere Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine gesetzt, beispielsweise als Eingangsgröße für ein Spritzverzug-Kennfeld, über welches die Bestromungsdauer eines Injektors angepasst wird. Entsprechend wird ein plausibles Spritzende als Eingangsgröße für ein Schließverzug-Kennfeld gesetzt. Werden der Spritzbeginn geregelt und das Spritzende geregelt, so entspricht ein plausibler Spritzbeginn bzw. ein plausibles Spritzende der Regelgröße in diesem Regelkreis. Ein nicht plausibler Spritzbeginn oder ein nicht plausibles Spritzende werden verworfen und bei Anwendung einer Spritzbeginnregelung oder einer Spritzenderegelung wird anschließend in einen Steuerungsbetrieb gewechselt.
Beim dargestellten Verfahren ist von Vorteil, dass gerade bei Mehrfacheinspritzungen auch kleine Kraftstoffmengen eingestellt werden können. Auch die Veränderung der Injektoren über die Laufzeit, also die Alterung, kann über das Verfahren erfasst und ausgeglichen werden. Da das Verfahren in sich selber redundant ist, ist dieses stabil. Fällt der Rail-Drucksensor aus, so kann über das dargestellte Verfahren ein Weiterbetrieb der Brennkraftmaschine garantiert werden.
In den Figuren ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen:
1 ein Systemschaubild,
2 ein Diagramm einer Mehrfacheinspritzung,
3 ein Kennlinienfeld zur Bestimmung der Filtereckfrequenz,
4 ein Diagramm,
5 einen Programm-Ablaufplan (Hautprogramm),
6 ein erstes Unterprogramm,
7 ein zweites Unterprogramm und
8 ein drittes Unterprogramm.
Die 1 zeigt ein Systemschaubild einer elektronisch gesteuerten Brennkraftmaschine 1 mit einem Common-Railsystem nebst Einzelspeichern. Das Common-Railsystem umfasst folgende mechanische Komponenten: eine Niederdruckpumpe 3 zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 2, eine veränderbare, niederdruckseitige Saugdrossel 4 zur Beeinflussung des durchströmenden Kraftstoff-Volumenstroms, eine Hochdruckpumpe 5 zur Förderung des Kraftstoffs unter Druckerhöhung, ein Rail 6 zum Speichern des Kraftstoffs und Injektoren 7 zum Einspritzen des Kraftstoffs in die Brennräume der Brennkraftmaschine 1. Im Injektor 7 ist ein Einzelspeicher 8 als zusätzliches Puffervolumen integriert. Das Common-Railsystem mit Einzelspeichern unterscheidet sich von einem konventionellen Common-Railsystem darin, dass der einzuspritzende Kraftstoff unmittelbar aus dem Einzelspeicher 8 entnommen wird und nicht aus dem Rail 6. Während der Einspritzpause fließt gerade soviel Kraftstoff aus dem Rail 6 in den Einzelspeicher 8 nach, dass der Einzelspeicher 8 zu Beginn der Einspritzung wieder gefüllt ist.
Die Betriebsweise der Brennkraftmaschine 1 wird durch ein elektronisches Steuergerät (ECU) 10 bestimmt. Das elektronische Steuergerät 10 beinhaltet die üblichen Bestandteile eines Mikrocomputersystems, beispielsweise einen Mikroprozessor, I/O-Bausteine, Puffer und Speicherbausteine (EEPROM, RAM). In den Speicherbausteinen sind die für den Betrieb der Brennkraftmaschine 1 relevanten Betriebsdaten in Kennfeldern/Kennlinien appliziert. Über diese berechnet das elektronische Steuergerät 10 aus den Eingangsgrößen die Ausgangsgrößen. In der 1 sind exemplarisch folgende Eingangsgrößen dargestellt: der Raildruck pCR, der mittels eines Rail-Drucksensors 9 gemessen wird, eine Motordrehzahl nMOT, ein Einzelspeicherdruck pE und eine Eingangsgröße EIN. Unter der Eingangsgröße EIN sind die weiteren Sensorsignale zusammengefasst, beispielsweise ein Fahrpedalsignal oder der Ladeluftdruck eines Abgasturboladers. In 1 sind als Ausgangsgrößen des elektronischen Steuergeräts 10 ein PWM-Signal PWMSD zur Ansteuerung der Saugdrossel 4 als Druckstellglied, ein Signal ve zur Ansteuerung der Injektoren 7 (Spritzbeginn/Spritzende) und eine Ausgangsgröße AUS dargestellt. Die Ausgangsgröße AUS steht stellvertretend für die weiteren Stellsignale zur Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine 1, beispielsweise für ein Stellsignal zur Aktivierung eines zweiten Abgasturboladers bei einer Registeraufladung.
Die 2 zeigt eine Mehrfacheinspritzung in einem Diagramm. Die 2 umfasst die Einzelfiguren 2A bis 2C. Diese zeigen jeweils über dem Kurbelwellenwinkel KW: den Einzelspeicherdruck pE (2A), den Gradientenverlauf GRAD pE(F1) des gefilterten Einzelspeicherdrucks (2B) und einen vergrößerten Ausschnitt des Gradientenverlaufs GRAD pE(F1) in 2C. In der 2A sind eine Voreinspritzung VE, eine Haupteinspritzung HE und eine Nacheinspritzung NE dargestellt, wobei die durchgezogene Linie den Einzelspeicherdruck pE und die strichpunktierte Linie den gefilterten Einzelspeicherdruck pE(F1) zeigen. In den 2B und 2C ist der Gradientenverlauf des gefilterten Einzelspeicherdrucks als durchgezogene Linie dargestellt, während als abszissenparallele, gestrichelte Linie ein Vorgabewert VW eingezeichnet ist.
In einem Messintervall wird der Druckverlauf des Einzelspeichers pE aufgezeichnet. In der Praxis entspricht das Messintervall einem Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine. Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit ist in der 2A ein Messintervall im Bereich von 340° bis 375° Kurbelwellenwinkel dargestellt. In dem dargestellten Messintervall werden der Maximalwert, Punkt A, und der Minimalwert, Punkt B, des aufgezeichneten Einzelspeicherdrucks pE ermittelt und die Differenz dpE berechnet. Anhand der Differenz dpE wird über eine erste Kennlinie KL1, siehe 3, eine erste Filtereckfrequenz fG1 bestimmt. Mit dieser wird dann der Druckverlauf des Einzelspeichers pE gefiltert, siehe 2A, strichpunktierte Linie pE(F1). Aus dem gefilterten Einzelspeicherdruck pE(F1) wird dann der Gradientenverlauf GRAD pE(F1) berechnet (2B). Im Anschluss daran wird aus dem Gradientenverlauf GRAD pE(F1) für jede Einspritzung ein Bewertungsfenster bestimmt. In der 2C ist das erste Fenster F(1), also das Bewertungsfenster der Voreinspritzung VE, als vergrößerter Ausschnitt dargestellt. Innerhalb des Bewertungsfensters F(1) wird das Minimum MIN(1) als Bezugspunkt bestimmt. Ausgehend von diesem Minimum MIN(1) wird im Kurbelwellen-Winkelbereich vor dem Minimum MIN(1), also zu kleineren Kurbelwellenwinkel hin, in einem ersten Schritt der Punkt ermittelt, an dem der Gradientenverlauf GRAD pE(F1) dem Vorgabewert VW entspricht. In der 2C ist dies der Punkt P1. In einem zweiten Schritt wird dann vom entsprechenden Kurbelwellenwinkel, hier: 345°, ein Vorhalt dW, zum Beispiel dW = 3° Kurbelwellenwinkel, abgezogen. Dies entspricht dem Kurbelwellenwinkel W1, welcher die erste Grenze des Bewertungsfensters F(1) ist. Wiederum ausgehend vom Minimum MIN(1) wird im Kurbelwellen-Winkelbereich nach dem Minimum MIN(1), also zu größeren Kurbelwellenwinkel hin, in einem ersten Schritt der Punkt ermittelt, an dem der Gradientenverlauf GRAD pE(F1) dem Vorgabewert VW entspricht. In der 2C ist dies der Punkt P2. In einem zweiten Schritt wird dann zum entsprechenden Kurbelwellenwinkel, hier: 350°, der Vorhalt dW addiert. Dies entspricht dem Kurbelwellenwinkel W2, welcher die zweite Grenze des Bewertungsfensters F(1) ist. Das Bewertungsfenster F(1) der Voreinspritzung VE entspricht daher dem Kurbelwellen-Winkelbereich W1 bis W2. Im Anschluss daran wird in analoger Vorgehensweise das Bewertungsfenster für die Haupteinspritzung HE und das Bewertungsfenster für die Nacheinspritzung NE berechnet.
In der 3 ist ein Kennlinienfeld zur Bestimmung der Filtereckfrequenzen dargestellt. Die Eingangsgröße ist die Differenz des Einzelspeicherdrucks pE. Die Ausgangsgröße ist die Filtereckfrequenz fG zur Filterung des Einzelspeicherdrucks pE. Dargestellt sind drei Kennlinien KL1 bis KL3. Eine erste Kennlinie KL1 wird bei der Bestimmung der Bewertungsfenster verwendet. Beträgt die Differenz zum Beispiel dpE = 150 bar, siehe 2A, so wird über die erste Kennlinie KL1 eine erste Filtereckfrequenz fG1 = 2200 Hz berechnet. Eine zweite Kennlinie KL2 wird bei der Bestimmung des repräsentativen Spritzbeginns und des Prüfspritzendes verwendet. Beträgt die Differenz dpE = dpE(1), siehe 2A, so wird über die zweite Kennlinie KL2 eine zweite Filtereckfrequenz fG2 berechnet. Die dritte Kennlinie KL3 wird bei der Bestimmung des Prüfspritzbeginns und des repräsentativen Spritzendes verwendet. Beträgt die Differenz dpE = dpE(1), so wird über die dritte Kennlinie KL3 eine dritte Filtereckfrequenz fG3 berechnet. Eine genauere Erklärung, wann die zweite Filtereckfrequenz fG2 und die dritte Filtereckfrequenz fG3 angewendet werden, erfolgt in Verbindung mit der 4.
In der 4 ist der Gradientenverlauf des gefilterten Einzelspeicherdrucks über dem Kurbelwellenwinkel KW dargestellt. Die durchgezogene Linie kennzeichnet einen Gradientenverlauf GRAD pE(F2), welcher sich ergibt, wenn der Einzelspeicherdruck pE mit der zweiten Filtereckfrequenz fG2 gefiltert wird. Die strichpunktierte Linie kennzeichnet einen Gradientenverlauf GRAD pE(F3), welcher sich ergibt, wenn der Einzelspeicherdruck pE mit der dritten Filtereckfrequenz fG3 gefiltert wird. Zentrale Idee ist hier, den Einzelspeicherdruck pE im Bewertungsfenster mit der zweiten Filtereckfrequenz fG2, anschließend den Einzelspeicherdruck mit der dritten Filtereckfrequenz fG3 zu filtern und aus dem jeweiligen Gradientenverlauf die Kenngrößen der Einspritzung, also den Spritzbeginn und das Spritzende, zu bestimmen.
In einem ersten Schritt wird für die Voreinspritzung VE der Maximal- und der Minimaldruck ermittelt und die Druckdifferenz dpE(1) berechnet. Siehe hierzu 2A. Anhand der Druckdifferenz dpE(1) wird dann in einem zweiten Schritt über die zweite Kennlinie KL2 (3) die zweite Filtereckfrequenz fG2 bestimmt. In einem dritten Schritt wird der Einzelspeicherdruck pE mit der zweiten Filtereckfrequenz fG2 gefiltert und in einem dritten Schritt hieraus der Gradientenverlauf GRAD pE(F2) berechnet, siehe durchgezogene Linie in 4. Danach wird in einem vierten Schritt innerhalb des Bewertungsfensters F(1), hier: das Bewertungsfenster der Voreinspritzung, das Minimum MIN(1) bestimmt. Ausgehend von diesem Minimum MIN(1) wird in einem fünften Schritt im Kurbelwellen-Winkelberich vor dem Minimum MIN(1) derjenige Punkt ermittelt, an der Gradientenverlauf GRAD pE(F2) dem Vorgabewert VW entspricht. Dieser Punkt ist der repräsentative Spritzbeginn SB. Anschließend wird wiederum ausgehend vom Minimum MIN(1) in einem sechsten Schritt im Kurbelwellen-Winkelberich nach dem Minimum MIN(1) derjenige Punkt ermittelt, an der Gradientenverlauf GRAD pE(F2) dem Vorgabewert VW entspricht. Dieser Punkt ist das Prüfspritzende SEp. Damit sind der repräsentative Spritzbeginn SB und das Prüfspritzende SEp innerhalb des Bewertungsfensters F(1) definiert.
Danach wird der Einzelspeicherdruck pE mit der dritten Filtereckfrequenz fG3 gefiltert. Die dritte Filtereckfrequenz fG3 berechnet sich anhand der Differenz dpE(1) über die dritte Kennlinie KL3. In analoger Vorgehensweise wie zuvor beschrieben werden der Gradientenverlauf GRAD pE(F3) berechnet, das Minimum ermittelt, derjenige Punkt vor dem Minimum bestimmt an dem der Gradientenverlauf GRAD pE(F3) dem Vorgabewert VW entspricht und derjenige Punkt nach dem Minimum bestimmt an dem der Gradientenverlauf GRAD pE(F3) dem Vorgabewert VW entspricht. Der aufgefundene Punkt vor dem Minimum ist der Prüfspritzbeginn SBp und der aufgefundene Punkt nach dem Minimum ist das repräsentative Spritzende SE. Im Anschluss daran werden dann der repräsentative Spritzbeginn SB gegen den Prüfspritzbeginn SBp plausibilisiert, zum Beispiel über Quotienten- oder Differenzbildung. Ist die Differenz kleiner als ein Grenzwert, so ist der repräsentative Spritzbeginn plausibel und wird als maßgeblich für die weitere Steuerung und Regelung gesetzt. In analoger Weise wird das repräsentative Spritzende SE gegen das Prüfspritzende SEp plausibilisiert. Ist dieses plausibel, so wird das repräsentative Spritzende SE als maßgeblich, zum Beispiel als Eingangsgröße für ein Schließverzug-Kennfeld, gesetzt.
In der 5 ist das Verfahren in einem Hauptprogramm dargestellt. Bei S1 wird der Einzelspeicherdruck im Messintervall erfasst und abgespeichert. Unter Messintervall ist zum Beispiel ein Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine zu verstehen, also 0° bis 720° Kurbelwellenwinkel. Selbstverständlich kann anstelle des Kurbelwellen-Winkelbereichs auch ein Zeitrahmen verwendet werden. Bei S2 wird der maximale Einzelspeicherdruck und der minimale Einzelspeicherdruck ermittelt und die Differenz dpE berechnet (siehe 2A). In Abhängigkeit der Differenz dpE wird über die erste Kennlinie KL1 (3) die erste Filtereckfrequenz fG1 festgelegt, S3. Danach wird bei S4 der Verlauf des Einzelspeicherdrucks pE mit der ersten Filtereckfrequenz fG1 gefiltert und bei S5 hieraus der Gradientenverlauf GRAD pE(F1) berechnet. Bei S6 wird in ein erstes Unterprogramm UP1 verzweigt, über welches die Bewertungsfenster bestimmt werden. Das erste Unterprogramm UP1 ist in der 6 dargestellt und wird in Verbindung mit dieser beschrieben. Nachdem die Bewertungsfenster bestimmt wurden, wird bei S7 in ein zweites Unterprogramm UP2 verzweigt, über welches innerhalb eines jeden Bewertungsfensters ein repräsentativer Spritzbeginn und ein Prüfspritzende bestimmt werden. Das zweite Unterprogramm ist in der 7 dargestellt und wird in Verbindung mit dieser beschrieben. Nach der Rückkehr aus dem zweiten Unterprogramm UP2 wird bei S8 in ein drittes Unterprogramm UP3 verzweigt, über welches innerhalb eines jeden Bewertungsfensters ein Prüfspritzbeginn und ein repräsentatives Spritzende berechnet werden. Das dritte Unterprogramm UP3 ist in der 8 dargestellt und wird in Verbindung mit dieser beschrieben.
Danach wird bei S9 der repräsentative Spritzbeginn SB(i) gegen den Prüfspritzbeginn SBp(i) des Bewertungsfensters F(i) plausibilisiert, zum Beispiel über Differenzenbildung. Ist die Differenz kleiner als ein Grenzwert GW, Abfrageergebnis S9: ja, so wird der repräsentative Spritzbeginn SB(i) des Bewertungsfensters, zum Beispiel des Bewertungsfensters F(1) der Voreinspritzung, als maßgeblicher Spritzbeginn SB(i) für dieses Bewertungsfenster gesetzt, S10. Ist der repräsentative Spritzbeginn SB(i) nicht plausibel, Abfrageergebnis S9: nein, so werden der repräsentative Spritzbeginn SB(i) und der Prüfspritzbeginn SBp(i) dieses Bewertungsfensters F(i) verworfen, S11. Im Anschluss daran wird bei S12 das repräsentative Spritzende SE(i) gegen das Prüfspritzende SEp(i) dieses Bewertungsfensters F(i), zum Beispiel des Bewertungsfensters F(1) der Voreinspritzung, plausibilisiert. Ist die Differenz kleiner als der Grenzwert GW, Abfrageergebnis S12: ja, so wird bei S13 das repräsentative Spritzende SE(i) als maßgeblich gesetzt. Als maßgeblich gesetzt bedeutet, dass das repräsentative Spritzende SE(i) eine Eingangsgröße eines Schließverzug-Kennfelds ist. Wird hingegen das Spritzende geregelt, so entspricht das repräsentative Spritzende SE(i) der Regelgröße dieses Regelkreises. Ist das repräsentative Spritzende SE(i) nicht plausibel, so werden bei S14 das repräsentative Spritzende SE(i) und das Prüfspritzende SEp(i) verworfen. Danach ist der Programmablauf beendet.
In der 6 ist ein erstes Unterprogramm UP1 zur Festlegung der Bewertungsfenster dargestellt. Bei S1 wird die Anzahl n der Einspritzung im Intervall eingelesen. Dies kann eine Einspritzung oder eine Mehrfacheinspritzung sein. Entsprechend der Darstellung in der 2A sind dies eine Vor-, eine Haupt- und eine Nacheinspritzung. Es gilt daher n = 3. Bei S2 wird eine Laufvariable auf den Wert i = 1 gesetzt. Danach wird bei S3 aus dem Gradientenverlauf GRAD pE(F1) das Minimum MIN(i) bestimmt, hier: MIN(1). Bei S4 werden der Punkt P1 und der Punkt P2 bestimmt. Der Punkt P1 entspricht demjenigen Punkt im Kurbelwellen-Winkelbereich vor dem Minimum MIN(i) zu kleineren Kurbelwellenwinkeln hin, an dem der Gradientenverlauf GRAD pE(F1) dem Vorgabewert VW minus des Vorhalts dW, zum Beispiel dW = 3° Kurbelwellenwinkel, entspricht. Der Punkt P2 entspricht demjenigen Punkt im Kurbelwellen-Winkelbereich nach dem Minimum MIN(i) zu größeren Kurbelwellenwinkeln hin, an dem der Gradientenverlauf GRAD pE(F1) dem Vorgabewert VW zuzüglich des Vorhalts dW entspricht. Zum Punkt P1 korrespondiert der Kurbelwellenwinkel W1 und zum Punkt P2 korrespondiert der Kurbelwellenwinkel W2. Damit ist das Fenster F(i) als der Kurbelwellen-Winkelbereich W1 bis W2 definiert. Bei S7 wird geprüft, ob die Bewertungsfenster aller Einspritzung berechnet wurden, das heißt, ob i = n ist. Ist dies nicht der Fall, Abfrageergebnis S7: nein, so wird bei S8 die Laufvariable i um eins erhöht und bei S3 das nächste Bewertungsfenster bestimmt. Wurden hingegen alle Bewertungsfenster bestimmt, Abfrageergebnis S7: ja, so wird ins Hauptprogramm der 5 zurückgekehrt und dort als nächstes der Schritt S7 ausgeführt.
In der 7 ist ein zweites Unterprogramm UP2 zur Bestimmung eines repräsentativen Spritzbeginns SB(i) und eines Prüfspritzendes SEp(i) innerhalb eines Bewertungsfensters F(i) dargestellt. Bei S1 wird eine Laufvariable i auf den Anfangswert i = 1 gesetzt. Bei S2 werden der Einzelspeicherdruck pE innerhalb des Zeitfensters F(i), hier: F(1), eingelesen, der maximale sowie der minimale Druckwert ermittelt und hieraus die Differenz dpE(i) bei S3 berechnet. Bei S4 wird in Abhängigkeit der Differenz dpE(i) über die zweite Kennlinie KL2 die zweite Filtereckfrequenz fG2 festgelegt, mit welcher dann der Einzelspeicherdruck pE bei S5 gefiltert wird. Bei S6 wird aus dem gefilterten Verlauf pE(F2) des Einzelspeicherdrucks pE der Gradientenverlauf GRAD pE(F2) berechnet. Anschließend wird im Gradientenverlauf GRAD pE(F2) das Minimum ermittelt und derjenige Punkt vor dem Minimum bestimmt, bei dem der Gradientenverlauf GRAD pE(F2) dem Vorgabewert VW entspricht. Dieser Punkt ist der repräsentative Spritzbeginn SB(i) im Fenster F(i). Danach wird derjenige Punkt nach dem Minimum ermittelt, bei dem der Gradientenverlauf GRAD pE(F2) dem Vorgabewert VW entspricht. Dieser Punkt ist das Prüfspritzende SEp(i) im Fenster F(i). Bei S8 wird abgefragt, ob für alle Einspritzungen n der repräsentative Spritzbeginn SB(i) und das Prüfspritzende SEp(i) ermittelt wurden. Ist dies nicht der Fall, Abfrageergebnis S8: nein, so wird die Laufvariable i um eins erhöht. Anderenfalls erfolgt die Rückkehr ins Hauptprogramm.
In der 8 ist ein dritte Unterprogramm UP3 zur Bestimmung eines Prüfspritzbeginns SBp(i) und eines repräsentativen Spritzendes SE(i) innerhalb eines Bewertungsfensters F(i) dargestellt. Bei S1 wird eine Laufvariable i auf den Anfangswert i = 1 gesetzt. Bei S2 werden der Einzelspeicherdruck pE innerhalb des Zeitfensters F(i), hier: F(1), eingelesen, der maximale sowie der minimale Druckwert ermittelt und hieraus die Differenz dpE(i) bei S3 berechnet. Bei S4 wird in Abhängigkeit der Differenz dpE(i) über die dritte Kennlinie KL3 die dritte Filtereckfrequenz fG3 festgelegt, mit welcher dann der Einzelspeicherdruck pE bei S5 gefiltert wird. Bei S6 wird aus dem gefilterten Verlauf pE(F3) des Einzelspeicherdrucks pE der Gradientenverlauf GRAD pE(F3) berechnet. Anschließend wird im Gradientenverlauf GRAD pE(F3) das Minimum ermittelt und derjenige Punkt vor dem Minimum bestimmt, bei dem der Gradientenverlauf GRAD pE(F3) dem Vorgabewert VW entspricht. Dieser Punkt ist der Prüfspritzbeginn SBp(i) im Fenster F(i). Danach wird derjenige Punkt nach dem Minimum ermittelt, bei dem der Gradientenverlauf GRAD pE(F3) dem Vorgabewert VW entspricht. Dieser Punkt ist das repräsentative Spritzende SE(i) im Fenster F(i). Bei S8 wird abgefragt, ob für alle Einspritzungen n der Prüfspritzbeginn SBp(i) und der repräsentative Spritzende SE(i) ermittelt wurden. Ist dies nicht der Fall, Abfrageergebnis S8: nein, so wird die Laufvariable i um eins erhöht. Anderenfalls erfolgt die Rückkehr ins Hauptprogramm.
Bezugszeichenliste

1: Brennkraftmaschine
2: Kraftstofftank
3: Niederdruckpumpe
4: Saugdrossel
5: Hochdruckpumpe
6: Rail
7: Injektor
8: Einzelspeicher
9: Rail-Drucksensor
10: elektronisches Steuergerät (ECU)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10344181 A1 [0002, 0003]
DE 102004006896 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Steuerung und Regelung einer Brennkraftmaschine (1), bei dem ein Einzelspeicherdruck (pE) eines Common-Railsystems in einem Messintervall erfasst und abgespeichert wird, bei dem für den gespeicherten Einzelspeicherdruck (pE) ein Bewertungsfenster (F(i)) bestimmt wird, innerhalb dessen eine Einspritzung veranlasst wurde, bei dem in einem ersten Schritt in diesem Bewertungsfenster (F(i)) sowohl ein repräsentativer Spritzbeginn (SB) als auch ein Prüfspritzende (SEp) in Abhängigkeit der erfassten Druckwerte bestimmt werden, in einem zweiten Schritt in diesem Bewertungsfenster (F(i)) sowohl ein Prüfspritzbeginn (SBp) als auch ein repräsentatives Spritzende (SE) in Abhängigkeit der erfassten Druckwerte bestimmt werden, bei dem der repräsentative Spritzbeginn (SB) gegen den Prüfspritzbeginn (SBp) plausibilisiert wird und bei dem das repräsentative Spritzende (SE) gegen das Prüfspritzende (SEp) plausibilisiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewertungsfenster (F(i)) bestimmt wird, indem der Einzelspeicherdruck (pE) mit einer ersten Filtereckfrequenz (fG1) gefiltert wird, aus dem gefilterten Einzelspeicherdruck (pE(F1)) ein Gradientenverlauf (GRAD pE(F1)) berechnet wird, das Minimum (MIN(i)) im Gradientenverlauf (GRAD pE(F1)) der Einspritzung ermittelt wird, ausgehend von diesem Minimum (MIN(i)) ein erster Kurbelwellenwinkel (W1) vor dem Minimum (MIN(i)) in Richtung kleinerer Kurbelwellenwinkel und ein zweiter Kurbelwellenwinkel (W2) nach dem Minimum (MIN(i)) in Richtung größerer Kurbelwellenwinkel als Grenzwerte für das Bewertungsfenster (F(i)) gesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kurbelwellenwinkel (W1) demjenigen Kurbelwinkel vor dem Minimum (MIN(i)) in Richtung kleinerer Kurbelwellenwinkel entspricht, an dem der Gradientenverlauf (GRAD pE(F1)) einem Vorgabewert (VW) abzüglich eines Vorhalts (dW) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kurbelwinkel (W2) demjenigen Kurbelwinkel nach dem Minimum (MIN(i)) in Richtung größerer Kurbelwellenwinkel entspricht, an dem der Gradientenverlauf (GRAD pE(F1)) dem Vorgabewert (VW) zuzüglich des Vorhalts (dW) entspricht.
Verfahren nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der repräsentative Spritzbeginn (SB) berechnet wird, indem im Bewertungsfenster (F(i)) der gespeicherte Einzelspeicherdruck (pE) mit einer zweiten Filtereckfrequenz (fG2) gefiltert wird, hieraus der Gradientenverlauf (GRAD pE(F2)) berechnet wird, das Minimum (MIN(i)) im Gradientenverlauf (GRAD pE(F2)) der Einspritzung ermittelt wird und ausgehend von diesem Minimum (MIN(i)) ein erster Kurbelwellenwinkel (W1) vor dem Minimum (MIN(i)) in Richtung kleinerer Kurbelwellenwinkel bestimmt wird, bei dem der Gradientenverlauf (GRAD pE(F2)) dem Vorgabewert (VW) entspricht, und dieser Kurbelwellenwinkel als repräsentativer Spritzbeginn (SB) gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Prüfspritzende (SEp) bestimmt wird, indem ausgehend vom Minimum (MIN(i)) ein zweiter Kurbelwellenwinkel (W2) nach dem Minimum (MIN(i)) in Richtung größerer Kurbelwellenwinkel bestimmt wird, bei dem der Gradientenverlauf (GRAD pE(F2)) dem Vorgabewert (VW) entspricht, und dieser Kurbelwellenwinkel als Prüfspritzende (SEp) gesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfspritzbeginn (SBp) berechnet wird, indem der Einzelspeicherdruck (pE) mit einer dritten Filtereckfrequenz (fG3) gefiltert wird, hieraus der Gradientenverlauf (GRAD pE(F3)) berechnet wird, das Minimum (MIN(i)) im Gradientenverlauf (GRAD pE(F3)) der Einspritzung ermittelt wird und ausgehend von diesem Minimum (MIN(i)) ein erster Kurbelwellenwinkel (W1) vor dem Minimum (MIN(i)) in Richtung kleinerer Kurbelwellenwinkel bestimmt wird, bei dem der Gradientenverlauf (GRAD pE(F3)) dem Vorgabewert (VW) entspricht, und dieser Kurbelwellenwinkel als Prüfspritzbeginn (SB) gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das repräsentative Spritzende (SE) bestimmt wird, indem ausgehend vom Minimum (MIN(i)) ein zweiter Kurbelwellenwinkel (W2) nach dem Minimum (MIN(i)) in Richtung größerer Kurbelwellenwinkel bestimmt wird, bei dem der Gradientenverlauf (GRAD pE(F3)) dem Vorgabewert (VW) entspricht, und dieser Kurbelwellenwinkel als repräsentatives Spritzende (SE) gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Messintervall ein maximaler Einzelspeicherdruck und einem minimalen Einzelspeicherdruck ermittelt werden, hieraus eine Differenz (dpE) berechnet wird und in Abhängigkeit der Differenz (dpE) über eine erste Kennlinie (KL1) die erste Filtereckfrequenz (fG1) berechnet wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Bewertungsfenster (F(i)) ein maximaler Einzelspeicherdruck und einem minimalen Einzelspeicherdruck ermittelt werden, hieraus eine Differenz (dpE(i)) berechnet wird, in Abhängigkeit der Differenz (dpE(i)) über eine zweite Kennlinie (KL2) die zweite Filtereckfrequenz (fG2) berechnet wird und in Abhängigkeit der Differenz (dpE(i)) über ein dritte Kennlinie (KL3) die dritte Filtereckfrequenz (fG3) berechnet wird.
Verfahren nach einem der vorausgegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein plausibler Spritzbeginn und/oder ein plausibles Spritzende als maßgeblich für die weitere Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine (1) gesetzt wird/werden sowie ein nicht plausibler Spritzbeginn und/oder nicht plausibles Spritzende verworfen wird/werden.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der als maßgeblich gesetzte Spritzbeginn eine Eingangsgröße eines Spritzverzug-Kennfelds und das als maßgeblich gesetzte Spritzende eine Eingangsgröße eines Schließverzug-Kennfelds ist.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der als maßgeblich gesetzte Spritzbeginn der Regelgröße eines Spritzbeginn-Regelkreises entspricht und das als maßgeblich gesetzte Spritzende der Regelgröße eines Spritzende-Regelkreises entspricht.