-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen eines, insbesondere flüssigen, Kraftstoffes in wenigstens einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Außerdem betrifft die Erfindung eine Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 8.
-
Die
DE 10 2011 082 642 A1 offenbart eine Kraftstoffumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Verbrennungskraftmaschine, mit wenigstens einem Pumpenelement, das einen Pumpenkolben aufweist, der durch einen Pumpennocken einer Antriebswelle zumindest mittelbar in einer Hubbewegung angetrieben wird. Des Weiteren ist der
DE 195 26 885 A1 eine ventilgesteuerte Einspritzvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine als bekannt zu entnehmen.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Einbringen eines Kraftstoffes in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine sowie eine Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, so dass der Kraftstoff besonders präzise in den Brennraum eingebracht werden kann.
-
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
-
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen eines, insbesondere flüssigen, Kraftstoffes in wenigstens einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die Verbrennungskraftmaschine aufweist und mittels der Verbrennungskraftmaschine angetrieben werden kann. Die Verbrennungskraftmaschine ist beispielsweise als Hubkolbenmaschine ausgebildet und weist wenigstens einen Zylinder und einen translatorisch bewegbar in dem Zylinder angeordneten Kolben auf, wobei der Kolben und der Zylinder jeweils teilweise den wenigstens einen Brennraum begrenzen. Der Brennraum ist beispielsweise auch durch ein Brennraumdach begrenzt, das beispielsweise durch einen Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine gebildet ist. Der Zylinder ist beispielsweise durch ein Gehäuseelement, insbesondere durch ein Kurbelgehäuse und vorzugsweise durch ein Zylinderkurbelgehäuse, der Verbrennungskraftmaschine gebildet, wobei das Gehäuseelement und der Zylinderkopf separat voneinander ausgebildet und miteinander verbunden sind. Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise ein Kraftwagen, insbesondere ein Personenkraftwagen oder aber ein Nutzfahrzeug. Bei dem Kraftstoff handelt es sich vorzugsweise um einen flüssigen Kraftstoff, wie beispielsweise Benzin oder Diesel. Unter dem Einbringen des Kraftstoffes in den Brennraum kann verstanden werden, dass der Kraftstoff beispielsweise direkt in den Brennraum eingespritzt wird. Ferner ist es denkbar, dass der Kraftstoff in einen stromauf des Brennraums angeordneten und von Luft durchströmbaren Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine eingebracht, insbesondere eingespritzt, wird, so dass der in den Ansaugtrakt eingespritzte Kraftstoff mittels der den Ansaugtrakt durchströmenden Luft in den Brennraum hineintransportiert wird.
-
Bei dem Verfahren wird wenigstens ein, insbesondere dem Brennraum zugeordneter, Injektor der Verbrennungskraftmaschine mittels einer elektronischen Recheneinrichtung, insbesondere der Verbrennungskraftmaschine, angesteuert, wodurch der Injektor geöffnet wird und den Kraftstoff aus sich ausspritzt. Mit anderen Worten wird durch das Ansteuern des Injektors der Injektor geöffnet, wobei infolge des Öffnens des Injektors der Injektor den Kraftstoff aus sich ausspritzt. Durch Ausspritzen des Kraftstoffes aus dem Injektor wird der Kraftstoff in den Brennraum eingebracht, insbesondere direkt eingespritzt.
-
Unter dem Öffnen des Injektors ist beispielsweise Folgendes zu verstehen: Der Injektor weist beispielsweise ein von dem Kraftstoff durchströmbares Gehäuse mit wenigstens einer Ausspritzöffnung in einer Düse auf, welche von dem Kraftstoff durchströmbar ist. Außerdem weist der Injektor beispielsweise ein Ventilelement auf, welches beispielsweise als eine Nadel oder Düsennadel ausgebildet ist. Das Ventilelement ist relativ zu dem Gehäuse, insbesondere translatorisch, zwischen einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung bewegbar. In der Schließstellung versperrt das Ventilelement die Ausspritzöffnung, so dass in der Schließstellung ein Ausspritzen von Kraftstoff aus dem Injektor unterbleibt. In der Offenstellung gibt das Ventilelement die Ausspritzöffnung frei, so dass in der Offenstellung der Injektor den Kraftstoff aus sich ausspritzt. Der Injektor umfasst dabei beispielsweise wenigstens einen, insbesondere elektrisch betreibbaren, Aktor, mittels welchem das Ventilelement relativ zu dem Gehäuse bewegbar ist. Der Aktor kann als an sich bekannter, elektrisch betreibbarer Magnet ausgeführt sein. Unter dem Ansteuern des Injektors ist beispielsweise zu verstehen, dass der Aktor mittels eines Stromes angesteuert wird, wodurch der Aktor ein magnetisches Feld ausbildet, das mittelbar oder unmittelbar auf das Ventilelement wirkt und das Ventilelement aus der Schließstellung in die Offenstellung bewegt wird. Während der Aktor angesteuert wird, wird das Ventilelement beispielsweise mittels des Aktors in der Offenstellung gehalten, insbesondere solange, wie der Aktor angesteuert wird beziehungsweise bis das Ansteuern des Aktors mit einem elektrischen Strom beendet wird. Durch Beenden des Ansteuerns wird eine Bewegung des Ventilelements aus der Offenstellung in die Schließstellung bewirkt beziehungsweise zugelassen. Somit ist unter dem Öffnen des Injektors zu verstehen, dass das Ventilelement aus der Schließstellung in die Offenstellung bewegt wird und die mindestens eine Ausspritzöffnung freigibt.
-
Eine Zeitspanne, während welcher der Injektor, insbesondere durchgängig, geöffnet ist, das heißt während sich das Ventilelement, insbesondere durchgängig, in der Offenstellung befindet, wird auch als Einspritzdauer bezeichnet. Neben der Einspritzdauer wird eine weitere Zeitspanne von einem Beginn der Ansteuerung des Injektors bis zum Schließen des Injektors, d.h. dem Ende der Einspritzdauer und zum Ende der Ansteuerung als Ansteuerdauer bezeichnet. Insbesondere bei Injektoren mit einem Magnetaktor kommt es zu einem zeitlichen Verzug des Ansteuerbeginns und des Einspritzbeginns. Außerdem wird beispielsweise der Kraftstoff mit einem Druck aus dem Injektor ausgespritzt. Mit anderen Worten weist der Kraftstoff, welcher aus dem Injektor ausgespritzt wird, einen Druck auf, welcher auch als Einspritzdruck bezeichnet wird. Beispielsweise wird mittels des Injektors innerhalb eines jeweiligen Arbeitsspiels der Verbrennungskraftmaschine eine Menge des Kraftstoffes in den Brennraum eingebracht. Die Verbrennungskraftmaschine weist beispielsweise eine insbesondere als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle auf, wobei sich das genannte Arbeitsspiel über genau zwei vollständige Umdrehungen der Kurbelwelle und somit über 720° Kurbelwinkel erstreckt. Die Menge, die innerhalb des Arbeitsspiels in den Brennraum eingebracht, insbesondere direkt eingespritzt, wird, hängt dabei von dem Einspritzdruck und von der Einspritzdauer, das heißt von deren Länge beziehungsweise Ausmaß ab. Je länger die Einspritzdauer ist und/oder je höher der Einspritzdruck ist, desto größer ist die Menge des Kraftstoffes, die innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels in den Brennraum eingebracht wird.
-
Beispielsweise variiert die Menge an Kraftstoff, die innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels in den Brennraum eingebracht wird, mit variierendem Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine. Mit anderen Worten hängt beispielsweise die Einspritzmenge, die innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels in den Brennraum eingebracht wird, von einem beziehungsweise dem aktuellen Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine ab. Dabei ist es wünschenswert, den Kraftstoff besonders präzise in den Brennraum einzubringen. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass es wünschenswert ist, die Menge besonders präzise einzustellen, so dass einerseits eine hinreichend, insbesondere spezifische, Leistung der Verbrennungskraftmaschine und andererseits ein besonders kraftstoffverbrauchs- und emissionsarmer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden kann.
-
Um nun den Kraftstoff besonders präzise in den Brennraum einzubringen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass mittels der elektronischen Recheneinrichtung ein Einspritzbeginn einer ersten Einspritzung aus einem nominal-Kennfeld ermittelt wird, zu welchem das Öffnen des Injektors und dadurch das Ausspritzen des Kraftstoffes und somit das Einbringen des Kraftstoffes in den Brennraum beginnen.
-
Des Weiteren wird mittels der elektronischen Recheneinrichtung eine erste Ansteuerdauer des Injektors für die erste Einspritzung ermittelt. Mittels der elektronischen Recheneinrichtung wird außerdem in Abhängigkeit von einem zweiten Einspritzbeginn einer zweiten Einspritzung wenigstens ein Korrekturwert ermittelt. Mittels der elektronischen Recheneinrichtung wird die ermittelte erste Ansteuerdauer anhand des Korrekturwerts, das heißt in Abhängigkeit von dem Korrekturwert korrigiert, wodurch eine von der ersten Ansteuerdauer unterschiedliche korrigierte Ansteuerdauer berechnet wird. Unter dem Merkmal, dass die korrigierte Ansteuerdauer von der ersten Ansteuerdauer unterschiedlich ist, kann insbesondere verstanden werden, dass die korrigierte Ansteuerdauer beispielsweise kürzer oder länger als die erste Ansteuerdauer ist. Des Weiteren ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass mittels der elektronische Recheneinrichtung der Injektor beziehungsweise dessen Aktor in Abhängigkeit von der korrigierten Ansteuerdauer angesteuert wird, so dass der Injektorinfolge der elektronische Recheneinrichtung bewirkten Ansteuerung - zu dem zweiten Einspritzbeginn geöffnet wird.
-
Der Erfindung zugrunde liegende Überlegungen sind insbesondere, dass das, insbesondere je nach Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine, wünschenswert ist, innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels der Verbrennungskraftmaschine eine Soll-Menge des Kraftstoffes in den Brennraum einzubringen, um dadurch einerseits eine hinreichend hohe Leistung der Verbrennungskraftmaschine und andererseits einen besonders kraftstoffverbrauchs- und emissionsarmen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine zu realisieren. Während eines Betriebs der Verbrennungskraftmaschine können gegebenenfalls Effekte auftreten, welche dazu führen können, dass eine Ist-Menge des Kraftstoffes, die innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels tatsächlich mittels des Injektors in den Brennraum eingebracht wird, von der gewünschten Soll-Menge abweicht, falls keine entsprechenden Gegenmaßnahmen getroffen sind.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es nun, diese Effekte beziehungsweise etwaige Abweichungen zwischen der Soll-Menge und der Ist-Menge zu kompensieren, da die Ansteuerdauer korrigiert wird. Insbesondere können durch das Verfahren nicht-konstante Effekte, welche zu übermäßigen Abweichungen der Ist-Menge von der Soll-Menge führen könnten, kompensiert werden, und das insbesondere bei Variation des Einspritzbeginnes.
-
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich die Menge des Kraftstoffes insbesondere dann besonders präzise einstellen, wenn der Kraftstoff mittels einer beispielsweise als Kraftstoffhochdruckpumpe ausgebildeten Kraftstoffpumpe zu dem Injektor gefördert wird, indem ein Pumpenkolben der Kraftstoffpumpe mittels eines Pumpennockens angetrieben wird, wobei der Injektor mittels der elektronischen Recheneinrichtung angesteuert wird, wodurch der Injektor geöffnet wird und den zu dem Injektor geförderten Kraftstoff ausspritzt. Die Kraftstoffpumpe bewirkt beispielsweise den zuvor genannten Einspritzdruck des Kraftstoffes.
-
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass durch das mittels des Pumpennockens bewirkte Antreiben des Pumpenkolbens der Pumpenkolben einen Hub und somit eine translatorische Bewegung ausführt, insbesondere relativ zu einem Pumpgehäuse. Dabei treibt der Nocken den Pumpenkolben derart an, dass sich der Pumpenkolben während seines Hubs mit wenigstens zwei voneinander unterschiedlichen Geschwindigkeiten und somit nicht-konstant bewegt. Der Nocken beziehungsweise sein Nockenprofil ist somit beispielsweise nicht-konstant.
-
Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse zugrunde: Bei modernen, auch als Verbrennungsmotoren bezeichneten Verbrennungskraftmaschinen wird die Variation des Einspritzbeginns als elementare Stellgröße beispielsweise für ein Thermomanagement genutzt. Dies bedeutet, dass der Einspritzbeginn beziehungsweise Einspritzbeginne bewusst variiert wird beziehungsweise werden, um eine Temperatur eines Abgases der Verbrennungskraftmaschine und/oder Rohemissionen der auch einfach als Motor bezeichneten Verbrennungskraftmaschine zu beeinflussen. Wird beispielsweise der Einspritzbeginn ausgehend von einem ersten Betriebsmodus nach spät verstellt, so kann dadurch das Abgas aufgeheizt werden, um hierdurch beispielsweise eine Abgasnachbehandlungseinrichtung beziehungsweise wenigstens einen Katalysator der Verbrennungskraftmaschine aufzuheizen. Dies wird auch als Aufheiz-Modus oder Kat-Aufheiz-Modus bezeichnet.
-
Die Kraftstoffpumpe und der Injektor sind beispielsweise nach dem sogenannten Pumpe-Düse-Prinzip oder Pumpe-Leitung-Düse-Prinzip ausgebildet und somit beispielsweise Bestandteile eines sogenannten Steckpumpen-Einspritzsystems. Hierbei ist beispielsweise der einfach auch als Einspritznocken bezeichnete Pumpennocken Bestandteil einer Nockenwelle, mittels welcher der Pumpenkolben angetrieben wird, insbesondere indem sich die Nockenwelle um eine Drehachse, insbesondere relativ zum Zylinderkopf, dreht. Je nach Außenkontur des Nockens kann beispielsweise bei konstanter Geschwindigkeit beziehungsweise Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine eine zumindest im Wesentlichen konstante, lineare und vorzugsweise translatorische Bewegung des Pumpenkolbens realisiert werden, so dass der Pumpenkolben als Konstantfördernocken ausgebildet sein kann, oder es ergibt sich eine nicht-konstante Bewegung des Pumpenkolbens. Unter der nicht-konstanten Bewegung des Pumpenkolbens ist insbesondere zu verstehen, dass der Pumpenkolben seinen Hub mit einer nicht-linearen beziehungsweise nicht-konstanten Geschwindigkeit ausführt. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt variiert hierbei eine Geschwindigkeit, mit welcher der Pumpenkolben seinen Hub ausführt. Ein Beginn und ein Ende des auch als Einspritzen oder Einspritzung bezeichneten Einbringens des Kraftstoffes werden beispielsweise elektronisch und dabei beispielsweise mittels der elektronischen Recheneinrichtung durch Öffnen und Schließen des beispielsweise als Magnetventil ausgebildeten Injektors eingestellt, das heißt gesteuert oder geregelt.
-
Ist der Nocken als nicht-konstanter Fördernocken ausgebildet, so dass der Pumpenkolben seinen Hub mit einer variierenden Geschwindigkeit ausführt, so ist der Weg, den der Pumpenkolben bei identischer Ansteuerdauer des Injektors während der auch als Einspritzphase bezeichneten Einspritzung zurücklegt, abhängig von dem Einspritzbeginn. Der Einspritzbeginn fällt mit einer jeweiligen, auch als Kurbelwinkel bezeichneten Drehstellung der beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildeten Abtriebswelle zusammen.
-
Motorsteuergeräte von Motoren mit Steckpumpen-Einspritzsystemen, das heißt mit Einspritzsystemen, die nach dem Pumpe-Düse-Prinzip arbeiten, sind üblicherweise so programmiert, dass eine direkte Zuordnung zwischen Ansteuerdauer des jeweiligen Injektors und der eingespritzten, auch als Kraftstoffmenge bezeichneten Einspritzmenge des Kraftstoffes besteht. Daraus resultiert bei Systemen mit nicht-konstanten Geschwindigkeiten des Pumpennockens eine Ungenauigkeit der Einspritzmenge, sobald von nominalen Einspritzbeginnen, auf deren Basis ein Kennfeld erstellt beziehungsweise befüllt, wurde abgewichen wird.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren kann nun die während des Hubs auftretende Variation der Geschwindigkeit des Pumpennockens während der Einspritzung berücksichtigen und ermöglicht somit im Vergleich zu herkömmlichen Systemen eine deutliche Steigerung der Genauigkeit, mit welcher der Kraftstoff in den Brennraum eingebracht, das heißt mit welcher die Einspritzmenge eingestellt werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es somit, den Einspritzbeginn, insbesondere je nach Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine, stark zu variieren und damit einen bedarfsgerechten und somit kraftstoffverbrauchs- und emissionsarmen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine zu realisieren. Durch Korrektur der ersten Ansteuerdauer anhand des Korrekturwerts, wodurch die korrigierte Ansteuerdauer berechnet wird, können auch bei starker Variation des Einspritzbeginns übermäßige Abweichungen eines Einspritzbeginns und übermäßige Abweichungen der Ist-Menge von der Soll-Menge vermieden werden, so dass ein besonders kraftstoffverbrauchs- und emissionsarmer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine dargestellt werden kann.
-
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die erste Ansteuerdauer der ersten Einspritzung für eine Drehzahl und eine Einspritzmenge der Verbrennungskraftmaschine aus dem nominal-Kennfeld ermittelt.
-
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, die korrigierte Ansteuerdauer für die gleiche Drehzahl und Einspritzmenge der ersten Einspritzung ermittelt wird.
-
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Korrekturwert in Abhängigkeit von Kompensationskennfeld ermittelt, indem beispielsweise der Korrekturwert aus dem Kompensationskennfeld ausgelesen wird. Hierdurch kann die erste Ansteuerdauerdauer besonders vorteilhaft korrigiert werden, so dass ein besonders kraftstoffverbrauchs- und emissionsarmer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine mit der korrigierten Ansteuerdauer bei gleicher Drehzahl und Einspritzmenge für einen unterschiedlichen Einspritzbeginn realisiert werden kann.
-
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, dass mittels der elektronischen Recheneinrichtung eine Wichtungsberechnung zwischen dem nominal-Kennfeld und dem Kompensationskennfeld durchgeführt wird, wobei der Korrekturwert in Abhängigkeit von der Wichtungsberechnung ermittelt wird. Dadurch kann die erste Ansteuerdauer besonders vorteilhaft korrigiert werden, so dass ein besonders vorteilhafter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine dargestellt werden kann.
-
Darüber hinaus ist es denkbar, dass zusätzlich Kompensationskennfelder angelegt werden, die beispielsweise wenigstens einen oder jeweilige Verschiebewerte umfassen. Der Verschiebewert wird beispielsweise auch als Offset- oder Ansteuerdauer-Offset bezeichnet. Beispielsweise erfolgt eine Zuordnung des ermittelten Einspritzbeginns zu einem Kompensationswert über einen frei kalibrierbaren Parameter. Auf Basis des berechneten, auch als CCV bezeichneten Kompensationswerts und beispielsweise auf Basis der Wichtungsberechnung wird der auch als Offset-Wert bezeichnete Korrekturwert für den aktuellen Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine berechnet.
-
Die Erfindung ermöglicht im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen eine deutliche Verbesserung der Mengengenauigkeit der Einspritzung bei Variation beziehungsweise Verschiebung des Einspritzbeginns, insbesondere im Vergleich zu einem Nominal-Betrieb, bei welchem beispielsweise das Nominal-Kennfeld erstellt wurde beziehungsweise gilt. Das Nominal-Kennfeld gilt beispielsweise für einen Betrieb der betriebswarmen und auch als heißer Motor bezeichneten Verbrennungskraftmaschine. Von dem Nominal-Betrieb und somit von dem Nominal-Kennfeld wird beispielsweise abgewichen, um den zuvor beschriebenen Kat-Aufheiz-Modus durchzuführen. Diese Abweichung wird durch Variation beziehungsweise Verschiebung des Einspritzbeginns realisiert. Dabei ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, trotz extremer Variation des Einspritzbeginns, um dadurch beispielsweise von dem Nominalbetrieb abzuweichen und den Kat-Aufheiz-Modus durchzuführen, die in den Brennraum einzubringende Menge des Kraftstoffes besonders präzise einzustellen, so dass ein kraftstoffverbrauchs- und emissionsarmer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden kann.
-
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, wobei die Verbrennungskraftmaschine zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
-
Die Zeichnung zeigt in:
- 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine, welche zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist;
- 2 ein Schaubild zum Veranschaulichen des Verfahrens; und
- 3 ein Flussdiagramm zum weiteren Veranschaulichen des Verfahrens.
-
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine als Hubkolbenmaschine ausgebildete Verbrennungskraftmaschine 10 eines vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Nutzfahrzeug, ausgebildeten Kraftfahrzeugs. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die Verbrennungskraftmaschine 10 aufweist und mittels der auch als Motor oder Verbrennungsmotor bezeichneten Verbrennungskraftmaschine 10 angetrieben werden kann. Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist ein Gehäuseelement in Form eines Kurbelgehäuses 12 auf, welches Zylinder 14 aufweist beziehungsweise bildet oder begrenzt. In dem jeweiligen Zylinder 14 ist ein in 1 nicht näher dargestellter Kolben translatorisch bewegbar aufgenommen. Der jeweilige Kolben ist über ein jeweiliges Pleuel gelenkig mit einer vorliegend als Kurbelwelle 15 ausgebildeten Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine 10 gekoppelt. Die Kurbelwelle 15 ist drehbar an dem Kurbelgehäuse 12 gelagert. Durch die gelenkige Kopplung der Kolben mit der Kurbelwelle 15 können die translatorischen Bewegungen der Kolben in den Zylindern 14 in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle 15 umgewandelt werden. Über die Kurbelwelle 15 kann die Verbrennungskraftmaschine 10 Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen.
-
Der jeweilige Zylinder 14, der jeweilige, darin angeordnete Zylinder und eine nicht näher gezeigter Zylinderkopf begrenzen einen jeweiligen Brennraum 16 der Verbrennungskraftmaschine 10. Dem jeweiligen Brennraum 16 ist ein auch als Magnetventil bezeichneter oder als Magnetventil ausgebildeter Injektor 18 zugeordnet. Mittels des jeweiligen Injektors 18 kann ein flüssiger Kraftstoff in den jeweiligen Brennraum 16, dem der jeweilige Injektor 18 zugeordnet ist, direkt eingespritzt und dadurch eingebracht werden. Hierdurch wird der jeweilige Brennraum 16 mit dem Kraftstoff versorgt. Außerdem wird der jeweilige Brennraum 16 mit Luft versorgt, so dass in dem jeweiligen Brennraum 16 ein Kraftstoff-Luft-Gemisch gebildet wird. Während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 10 wird das jeweilige, einfach auch als Gemisch bezeichnete Kraftstoff-Luft-Gemisch gezündet und dadurch verbrannt.
-
Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist auch eine elektronische Recheneinrichtung 20 auf, welche beispielsweise ein Motorsteuergerät ist. Die elektronische Recheneinrichtung 20 kann den jeweiligen Injektor 18, insbesondere elektrisch beziehungsweise elektronisch, über nicht näher dargestellt elektrischen Leitungen ansteuern. Hierzu stellt die elektronische Recheneinrichtung 20 wenigstens ein, insbesondere elektrisches, Signal bereit, welches von dem jeweiligen Injektor 18 empfangen wird. Durch das Signal wird der jeweilige Injektor 18 angesteuert. Durch das Ansteuern des Injektors 18 wird der jeweilige Injektor 18 geöffnet und offengehalten, so dass der jeweilige Injektor 18 den insbesondere flüssigen Kraftstoff aus sich ausspritzt und in der Folge in den jeweiligen Brennraum 16 einspritzt. Während einer Ansteuerdauer, während welcher die elektronische Recheneinrichtung 20 den jeweiligen Injektor 18, insbesondere durchgängig beziehungsweise unterbrechungsfrei, ansteuert, ist der jeweilige Injektor 18, insbesondere während einer Einspritzdauer durchgängig, geöffnet und somit, insbesondere durchgängig, den Kraftstoff aus sich ausspritzt. Dabei wirkt ein elektrisch ansteuerbarer Magnetaktor des Injektors 18 auf ein Ventilelement ein, so dass das Ventilelement des Injektors 18 zumindest eine Ausspritzöffnung des Injektors 18 öffnen und schließen kann. Dabei kommt es, insbesondere bei Magnetinjektoren, vom Beginn der Ansteuerdauer zum Beginn der Einspritzdauer zu einem zeitlichen Verzug. Somit ist die jeweilige Ansteuerdauer unterschiedlich von einer Einspritzdauer, da der jeweilige Injektor 18 während der Einspritzdauer, insbesondere durchgängig, geöffnet ist. Das Einbringen des Kraftstoffes in den jeweiligen Brennraum 16 wird auch als Einspritzen oder Einspritzung bezeichnet. Die Ansteuerdauer und somit die Einspritzung beginnen bei einem Beginn der Ansteuerung, welcher mittels der elektronischen Recheneinrichtung 20 ermittelt und beispielsweise eingestellt wird. Dabei kann die elektronische Recheneinrichtung 20, insbesondere je nach aktuellem Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine 10, den Einspritzbeginn variieren, das heißt verschieben. Der Einspritzbeginn ist der Beginn ab dem der einzuspritzende Kraftstoff aus dem Injektor 18 beginnt in den Brennraum 16 einzutreten.
-
Die Injektoren 18 sind Bestandteile eines Einspritzsystems 22 der Verbrennungskraftmaschine 10. Mittels des Einspritzsystems 22 wird der Kraftstoff in den Brennraum 16 eingebracht, insbesondere direkt eingespritzt. Das Einspritzsystem 22 umfasst, insbesondere je Injektor 18, eine einfach auch als Pumpe bezeichnete Kraftstoffpumpe 24, mittels welcher der Kraftstoff zu dem zu der Kraftstoffpumpe 24 gehörenden Injektor 18 gefördert werden kann beziehungsweise gefördert wird. Die Kraftstoffpumpe 24 weist ein Gehäuse 26 und einen einfach auch als Kolben oder Pumpenkolben bezeichneten Pumpenkolben 28 auf, welcher translatorisch bewegbar in dem auch als Pumpgehäuse bezeichneten Gehäuse aufgenommen ist. Durch relativ zu dem Gehäuse 26 erfolgendes, translatorisches Hin- und Herbewegen des Pumpenkolbens 28 wird der Kraftstoff aus dem Gehäuse 26 herausgefördert und, insbesondere über eine Leitung 30, zu dem zu der Kraftstoffpumpe 24 gehörenden Injektor 18 gefördert. Durch Ansteuern des Injektors 18 wird der Injektor 18 geöffnet, wodurch der Injektor 18 den zu dem Injektor 18 geförderten Kraftstoff aus sich ausspritzt und somit in den Brennraum 16 direkt einspritzt. Es ist auch denkbar neben den sogenannten Pumpe-Leitung-Düse-Systems ein Pumpe-Düse-System vorzusehen. Bei dem Pumpe-Düse-System sind die Kraftstoffpumpe 24 und der Injektor 18 einstückig miteinander verbunden und der von der Kraftstoffpumpe 24 geförderte Kraftstoff gelangt direkt zum Injektor 18. Eine Leitung 30 zwischen Kraftstoffpumpe 24 und Injektor 18 ist beim Pumpe-Düse-System nicht vorgesehen.
-
Um beispielsweise den Pumpenkolben 28 derart anzutreiben, dass mittels des Pumpenkolbens 28 der Kraftstoff aus dem Gehäuse 26 herausgefördert, durch die Leitung 30 hindurchgefördert und über die Leitung 30 zu dem Injektor 18 gefördert wird, ist ein einfach auch als Nocken bezeichneter Pumpennocken 32 vorgesehen. Der Pumpennocken 32 ist beispielsweise drehfest mit einer in 1 nicht erkennbaren Nockenwelle Verbrennungskraftmaschine 10 verbunden. Werden die Nockenwelle und der Pumpennocken 32 um eine Drehachse 34 relativ zu dem Kurbelgehäuse 12 gedreht, so wird dadurch der Pumpenkolben 28 mittels des Pumpennockens 32 angetrieben, insbesondere derart, dass mittels des Pumpenkolbens 28 der Kraftstoff aus dem Gehäuse 26 herausgefördert, durch die Leitung 30 hindurchgefördert und über die Leitung 30 zu dem Injektor 18 gefördert wird.
-
Mittels der Kraftstoffpumpe 24 wird ein Druck des Kraftstoffes bewirkt beziehungsweise bereitgestellt, wobei der den Druck aufweisende Kraftstoff mittels des Injektors 18 in den Brennraum 16 eingespritzt wird. Von dem auch als Einspritzdruck bezeichneten Druck und von der Ansteuer- beziehungsweise Einspritzdauer hängt eine Einspritzmenge des Kraftstoffes ab, die, insbesondere innerhalb eines jeweiligen Arbeitsspiels der Verbrennungskraftmaschine 10, in den jeweiligen Brennraum 16 eingespritzt wird. Bei gleichbleibendem Einspritzdruck ist beispielsweise die auch als Kraftstoffmenge bezeichnete Menge des Kraftstoffes, die innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels mittels des jeweiligen Injektors 18 in den jeweiligen Brennraum 16 eingespritzt wird, desto größer, je länger die Ansteuerdauer ist.
-
2 zeigt ein Diagramm mit einem ersten Verlauf 36 und einem zweiten Verlauf 38. Auf der Abszisse ist ein Kurbelwinkel in Grad Kurbelwinkel (°KW) aufgetragen. Auf der ersten Ordinate ist ein zum Verlauf 36 zugeordneter Hub des Pumpenkolbens 28 in Millimeter (mm) aufgetragen und auf der zweiten Ordinate ist ein Geschwindigkeit des Pumpenkolbens 28 in Meter pro Sekunde (m/s) aufgetragen Durch das mittels des Pumpennockens 32 bewirkte Antreiben des Pumpenkolbens 28 führt der Pumpenkolben 28 einen relativ zu dem Gehäuse 26 erfolgenden Hub, das heißt eine relativ zu dem Gehäuse 26 erfolgende, translatorische Bewegung aus. Dabei ist der Hub gemäß dem Verlauf 36 im Wesentlichen linear. Der Pumpennocken 32 weist dabei eine auch als Nockenprofil bezeichnete, außenumfangsseitige und auch als Außenkontur bezeichnete Kontur 40 (1) auf, welche dazu führt, dass der Pumpenocken den Pumpenkolben 28 derart antreibt, dass sich der Pumpenkolben 28 während seines Hubs mit wenigstens zwei voneinander unterschiedlichen Geschwindigkeiten, das heißt mit einer nicht-konstanten beziehungsweise nicht-linearen Geschwindigkeit, bewegt. Diese Geschwindigkeit, mit der der Nocken seinen Hub ausführt, ist durch den in 2 gezeigten Verlauf 38 veranschaulicht. Anhand des Verlaufs 38 ist klar erkennbar, dass die Geschwindigkeit des Pumpenkolbens 28 im Gegensatz zu seinem seinen Hub (Verlauf 36) nicht-konstant und teilweise nicht nicht-linear ist. Dies kann bei Variation des Einspritzbeginns trotz gleicher Ansteuerdauer bzw. Einspritzdauer und trotz gleicher Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 10 zu solchen Variationen führen, dass die auch als Ist-Einspritzmenge bezeichnete Kraftstoffmenge, die innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels tatsächlich in den Brennraum 16 eingespritzt wird, von einer gewünschten Soll-Menge abweicht.
-
Zur weiteren Verdeutlichung sind eine erste Einspritzung E1 und eine zweite Einspritzung E2 in dem Diagramm veranschaulicht. Die erste Einspritzung E1 ist oberhalb des Verlaufs 38 dargestellt, die zweite Einspritzung E2 ist unterhalb des Verlaufs 38 dargestellt. Dabei beginnt die erste Einspritzung E1 beispielweise beim Einspritzbeginn BOI1 bei 0°KW und endet beim Einspritzende EOI1 bei 15°KW. Damit beträgt die auch als Öffnungsdauer bezeichnete Einspritzdauer dur1=15°KW. Eine Ansteuerung der ersten Einspritzung beginnt beim Ansteuerbeginn BOC1. Mit dem Ansteuerbeginn BOC1 wird der Injektor 18 mit einem Strom angesteuert, sodass der Aktor des Injektors 18 ein magnetisches Feld aufbaut, wodurch das Ventilelement veranlasst wird die Ausspritzöffnungen des Injektors 18 freizugeben und Kraftstoff aus dem Injektor 18 in den Brennraum 16 eintritt. Bei Ende der ersten Ansteuerdauer idur1 ist an dem Injektor 18 kein elektrischer Strom mehr angelegt und das Ventilelement schließt. Das Ende der Ansteuerdauer idur1 und das Einspritzende EOI1 fallen ohne Wesentlichen zeitlichen Verzug zusammen. Der zeitliche Verzug zwischen einem Ansteuerbeginn und einem Einspritzbeginn und dem zeitlichen Zusammenfallen von dem Ende der Ansteuerdauer und dem Einspritzende von Injektoren mit magnetischen Aktoren (Magnetinjektoren) in dem Fachmann an sich bekannt, worauf nicht näher eingegangen wird.
-
Die zweite Einspritzung E2 findet bei der gleichen Drehzahl wie die erste Einspritzung E1 statt, wobei auch eine gleiche Ansteuerdauer idur2 wie bei der ersten Einspritzung E1 verwendet wird. Beispielsweise beginnt die zweite Einspritzung E2 im Gegensatz zur ersten Einspritzung E1 5°KW später, so dass ein Einspritzbeginn BOI2 auf 5 °KW fällt und damit ein Einspritzende EOI2 bei 20°KW endet. Damit beträgt eine Einspritzdauer dur2 der zweiten Einspritzung E2 ebenfalls 15°KW. Ein Ansteuerbeginn BOC2 liegt einen entsprechenden Zeitraum vor dem Einspritzbeginn BOI2.
-
Dabei weist die mittleren Kolbengeschwindigkeiten avg1 der ersten Einspritzung E1 und die mittlere Kolbengeschwindigkeit avg2 der zweiten Einspritzung E2 während der jeweiligen Einspritzdauer dur1 der ersten Einspritzung E1 und dur2 der zweiten Einspritzung E2 auf Grund der, im Wesentlichen linear, sinkenden Kolbengeschwindigkeit (Verlauf 38) voneinander unterschiedliche Werte auf. Aufgrund der niedrigeren mittleren Kolbengeschwindigkeit avg2 während der Einspritzdauer dur2 der zweiten Einspritzung E2 kommt es zu einem zeitverzögerten Druckaufbau des einzuspritzenden Kraftstoffs, so dass bei gleicher Einspritzdauer und späteren Einspritzbeginn eine eingespritzte Kraftstoffmenge sinkt, wodurch die Einspritzmenge der zweiten Einspritzung E2 geringer ist als die Einspritzmenge der ersten Einspritzung E1.
-
Um nun die Einspritzmenge besonders präzise einstellen und übermäßige Abweichungen der Einspritzmenge von einer gewünschten Soll-Menge zu vermeiden, ist ein Verfahren zum Einbringen des Kraftstoffes in den jeweiligen Brennraum 16 vorgesehen. Dabei kann der die Einspritzmenge der zweiten Einspritzung E2 bei gleicher Drehzahl und späteren Einspritzbeginn an die erste Einspritzung E1 im Wesentlichen angeglichen werden.
-
Das Verfahren wird im Folgenden insbesondere anhand von 3 beschrieben: Bei einem ersten Schritt S1 des Verfahrens wird mittels elektronischen Recheneinrichtung 20 der Einspritzbeginn BOI1 der ersten Einspritzung E1 aus einem nominal-Kennfeld ermittelt, zu welchem das Öffnen des Injektors 18 und dadurch das Ausspritzen des Kraftstoffes beginnen.
-
Bei einem zweiten Schritt S2 des Verfahrens wird mittels der elektronischen Recheneinrichtung 20 eine erste Ansteuerdauerdauer idur1 des Injektors 18 für die erste Einspritzung E1 ermittelt, während welcher der Injektor 18 grundsätzlich geöffnet sein könnte.
-
Bei einem dritten Schritt S3 des Verfahrens wird mittels der elektronischen Recheneinrichtung 20 in Abhängigkeit von einem zweiten Einspritzbeginn BOI2 einer zweiten Einspritzung E2 wenigstens ein Korrekturwert CCV ermittelt. Dabei kann mittels der elektronischen Recheneinrichtung (20) eine Wichtungsberechnung zwischen dem nominal-Kennfeld und einem Kompensationskennfeld durchgeführt wird, wobei der Korrekturwert CCV in Abhängigkeit von der Wichtungsberechnung ermittelt wird.
-
Bei einem vierten Schritt S4 des Verfahrens wird mittels der elektronischen Recheneinrichtung 20 die erste Ansteuerdauer idur1 anhand des ermittelten Korrekturwerts CCV korrigiert, wodurch eine von der ersten Ansteuerdauer idur1 unterschiedliche korrigierte Ansteuerdauer idur2kor berechnet wird.
-
Bei einem fünften Schritt S5 des Verfahrens wird mittels der elektronischen Recheneinrichtung 20 der Injektor 18 in Abhängigkeit von der korrigierten Ansteuerdauer idur2kor derart angesteuert, dass der Injektor 18 zu dem zweiten Einspritzbeginn BOI2 geöffnet und ab dem zweiten Einspritzbeginn BOI2 während der zu dem zweiten Einspritzbeginn BOI2 beginnenden, zweiten Einspritzdauer dur2kor, insbesondere bis zum, im Gegensatz zum Einspritzende EOI2, späteren Einspritzende EOl2kor durchgängig beziehungsweise unterbrechungsfrei, offengehalten wird und somit geöffnet ist.
-
Mit dem Korrekturwert CCV wird das Einspritzende EOI2 der zweiten Einspritzung E2 zu einem späteren Zeitpunkt EOI2korr bezogen auf den Kurbelwellenwinkel verschoben. Damit ändert sich auch die Einspritzdauer dur2 zu dur2kor (2). Mit einer sinkenden Geschwindigkeit des Pumpenkolbens 28 über dem Kurbelwinkel (Verlauf 38) verlängert sich die Einspritzdauer dur2kor des Injektors 18 bei einer Einspritzung bei gleicher Drehzahl und gleicher Einspritzmenge für einen späteren Einspritzbeginn BOI2. Mir der längeren Ansteuerdauer idur2kor und damit der längeren Einspritzdauer dur2kor kann bei sinkender Geschwindigkeit des Pumpenkolbens 28 eine Einspritzmenge der zweiten Einspritzmenge E2 an die Einspritzmenge der ersten Einspritzung E1 angeglichen werden. Selbstverständlich ist es auch denkbar bei einer steigenden Geschwindigkeit des Pumpenkolbens 28 einer späteren Einspritzung seine Ansteuerdauer zu verkürzen, um unterschiedlich gro0e Einspritzmengen auszugleichen.
-
Mittels des Verfahrens kann der Einspritzbeginn stark variiert werden, um dabei beispielsweise unterschiedliche Betriebszustände der Verbrennungskraftmaschine 10 einzustellen. Gleichzeitig ermöglicht es das Verfahren, trotz starker Variation des Einspritzbeginns und somit beispielsweise trotz einer starken Abweichung von einem Nominalbetrieb die Einspritzmenge besonders präzise einzustellen, so dass ein besonders kraftstoffverbrauchs- und emissionsarmer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 gewährleistet werden kann.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Verbrennungskraftmaschine
- 12
- Kurbelgehäuse
- 14
- Zylinder
- 15
- Kurbelwelle
- 16
- Brennraum
- 18
- Injektor
- 20
- elektronische Recheneinrichtung
- 22
- Einspritzsystem
- 24
- Kraftstoffpumpe
- 26
- Gehäuse
- 28
- Pumpenkolben
- 30
- Leitung
- 32
- Pumpennocken
- 34
- Drehachse
- 36
- erster Verlauf
- 38
- zweiter Verlauf
- 40
- Außenkontur
- BOI1
- Einspritzbeginn
- EOI1
- Einspritzende
- BOC1
- Ansteuerbeginn
- BOI2
- Einspritzbeginn
- EOI2
- Einspritzende
- EOI2kor
- Einspritzende
- BOC2
- Ansteuerbeginn
- avg1
- mittlere Kolbengeschwindigkeit
- avg2
- mittlere Kolbengeschwindigkeit
- idur1
- Ansteuerdauer
- idur2
- Ansteuerdauer
- idur2kor
- Ansteuerdauer
- dur1
- Einspritzdauer
- dur2
- Einspritzdauer
- dur2kor
- Einspritzdauer
- S1
- erster Schritt
- S2
- zweiter Schritt
- S3
- dritter Schritt
- S4
- vierter Schritt
- S5
- fünfter Schritt
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102011082642 A1 [0002]
- DE 19526885 A1 [0002]