DE10041442A1

DE10041442A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10041442A1
Application number: DE10041442A
Authority: DE
Inventors: Andreas Pfaeffle; Rainer Jaudas; Christof Hammel; Udo Schulz; Michael Schueller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-08-23
Filing date: 2000-08-23
Publication date: 2002-03-07
Anticipated expiration: 2020-08-24
Also published as: DE10041442B4; JP2002070614A; JP4669171B2

Abstract

Es werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine beschrieben. Die Kraftstoffzumessung ist in wenigstens eine erste Teileinspritzung und eine Haupteinspritzung aufteilbar. Ausgehend von wenigstens einer Momentengröße, die den Fahrerwunsch charakterisiert, ist ein Haupteinspritzbeginnsignal, das den Beginn der Haupteinspritzung charakterisiert, vorgebbar. Ausgehend von wenigstens dem Haupteinspritzbeginnsignal ist eine Größe vorgebbar, die den Wirkungsgrad der Verbrennung charakterisiert. Ausgehend von dieser Größe ist ein Gesamtmengensignal, das die gesamte einzuspritzende Kraftstoffmenge charakterisiert, vorgebbar.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine.

Aus der DE-198 60 398 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine bekannt. Die Kraftstoffzumessung wird dort in wenigstens eine erste Teileinspritzung und eine Haupteinspritzung aufgeteilt. Dabei ist vorgesehen, dass der Ansteuerbeginn für die Haupteinspritzung berechnet, aber erst bei der übernächsten Haupteinspritzung zur Ansteuerung verwendet wird. Dies hat zur Folge, dass bei der Bestimmung des Ansteuerbeginns der Haupteinspritzung eine Zeitverzögerung zwischen der Erfassung der Daten und der tatsächlichen Einspritzung auftritt. Die Signale, die die Einspritzdauer und damit die einzuspritzende Kraftstoffmenge bestimmen werden jeweils bei der nächsten Einspritzung zur Ansteuerung verwendet.

Dadurch, dass ausgehend von wenigstens einer Momentengröße, die den Fahrerwunsch charakterisiert, ein Haupteinspritzbeginnsignal, das den Beginn der Haupteinspritzung charakterisiert, vorgebbar ist, und dass ausgehend von wenigstens dem Haupteinspritzbeginnsignal eine Größe vorgebbar ist, die den Wirkungsgrad der Verbrennung charakterisiert, und dass ausgehend von dieser Größe ein Gesamtmengensignal, das die gesamte einzuspritzende Kraftstoffmenge charakterisiert, vorgebbar ist, ergibt sich eine wesentlich genauere Kraftstoffzumessung, insbesondere die Zeitverzögerung zwischen der Erfassung der Daten und der Bestimmung der Ansteuersignale für Kraftstoffzumessung kann minimiert werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei Vorliegen eines ersten Interrupts ausgehend von wenigstens dem Gesamtmengensignal ein erstes Teileinspritzbeginnsignal, das den Beginn der ersten Teileinspritzung charakterisiert und ein ersten Teilmengensignal, das die bei der ersten Teileinspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge charakterisiert, vorgebbar ist. Dadurch können die Daten für die Voreinspritzung unmittelbar vor der Voreinspritzung bei Vorliegen eines Pilot-Interrupts auf Basis von aktuellen Betriebskenngrößen bestimmt werden.

Vorteilhaft ist ferner, wenn bei Vorliegen eines zweiten Interruptsignal ausgehend von wenigstens dem Gesamtmengensignal ein zweites Teilmengensignal, das die bei einer dritten Teileinspritzung eingespritzten Kraftstoffmenge charakterisiert, vorgebbar ist. Dadurch können die Daten für die Haupteinspritzung unmittelbar vor der Einspritzung bei Vorliegen eines Main-Interrupts auf Basis von aktuellen Betriebskenngrößen bestimmt werden.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, dass das Haupteinspritzbeginnsignal, die Größe, die den Wirkungsgrad der Verbrennung charakterisiert, und Gesamtmengensignal sowohl bei dem ersten als auch bei dem zweiten Interrupt jeweils auf Grund der aktuell vorliegenden Daten erneut berechnet werden.

Bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise kann dieser Phasenverzug beseitigt werden. Alle Daten für die Einspritzung werden jeweils aktuell berechnet.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzumessung und die Fig. 2 und 3 jeweils ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung verschiedener Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 sind die wesentlichen Elemente eines Systems zur Steuerung der Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine dargestellt. Die Steuerung ist mit 100 bezeichnet. Sie beaufschlagt einen Steller 110 mit Ansteuersignal A. Desweiteren ist ein Impulsrad 125 vorgesehen, das auf der Kurbel- und/oder der Nockenwelle angeordnet ist, und von einem Sensor 120 abgetastet wird, der mit der Steuerung 100 verbunden ist. Ferner sind weitere Sensoren 130 und 140 vorgesehen, die Signale erzeugen, die den Betriebszustand der Brennkraftmaschine sowie Umgebungsbedingungen charakterisieren.

Der Sensor 120 liefert Impulse, die in bestimmten Winkelstellungen der Kurbel- und/oder Nockenwelle auftreten. Vorzugsweise sind die Markierungen auf dem Impulsrad 125 derart angeordnet, dass jeweils im oberen Totpunkt eines Zylinders der Brennkraftmaschine ein Impuls auftritt. Desweiteren kann vorgesehen sein, dass Inkrementräder vorgesehen sind, die Impulse mit relativ kurzem Abstand von ca. 6° liefern. Der weitere Sensor 140 liefert ein Signal M, das den Fahrerwunsch charakterisiert. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um ein Signal, das den Momentenwunsch an die Brennkraftmaschine charakterisiert. Diese Größe kann auch von einer anderen Steuereinheit bereitgestellt werden.

Ein weiterer Sensor 130 liefert vorzugsweise ein Signal P, das den Kraftstoffdruck charakterisiert. Bei einem sogenannten Common-Rail-System handelt es sich hierbei vorzugsweise um den Raildruck. Weitere Betriebskenngrößen und Umgebungsbedingungen können von nicht dargestellte Sensoren erfasst werden.

Ausgehend von den verschiedenen Betriebskenngrößen und/oder Umgebungsbedingungen berechnet die Steuerung 100 Ansteuersignale A zur Beaufschlagung des Stellers 110. Ausgehend von dem Fahrerwunsch bzw. dem Momentenwunsch M und der Drehzahl N der Brennkraftmaschine bestimmt die Steuerung 100 eine Größe, die die einzuspritzende Kraftstoffmenge bestimmt. Ferner wird ausgehend von verschiedenen Größen, wie beispielsweise dieser einzuspritzenden Kraftstoffmenge eine Größe bestimmt, die den Einspritzbeginn festlegt. Neben dem Momentenwunsch und der Drehzahl können auch weitere Größen, die den Betriebszustand des Fahrzeugs und/oder der Brennkraftmaschine charakterisieren, berücksichtigt werden. Ausgehend von den Größen, die den Einspritzbeginn und die einzuspritzende Kraftstoffmenge charakterisieren, berechnet die Steuerung 100 die Ansteuersignale A zur Beaufschlagung des Stellers 110.

Bei dem Steller 110 handelt es sich vorzugsweise um ein Magnetventil oder um einen sogenannten Piezoaktor. Abhängig von dem Ansteuersignal A nimmt der Steller 110 eine solche Position ein, dass eine Einspritzung erfolgt bzw. nicht erfolgt. Vorzugsweise wird ein Signal ausgegeben, das den Ansteuerbeginn und ein Signal, das das Ansteuerende festlegt.

Die Kraftstoffzumessung eines Verbrennungszykluses in einem Zylinder ist häufig in mehrere Teileinspritzungen aufgeteilt. Vorzugsweise wird pro Verbrennungszyklus eine kleine Voreinspritzung, eine größere Haupteinspritzung durchgeführt. Die Haupteinspritzung ist dadurch charakterisiert, dass sie im Wesentlichen das von der Brennkraftmaschine abgegebene Moment charakterisiert. Neben der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung können noch weitere Teileinspritzungen vorgesehen sein. So kann beispielsweise noch eine Nacheinspritzung vorgesehen sein. Ferner ist es möglich, dass die Voreinspritzung, die Haupteinspritzung oder die Nacheinspritzung jeweils in mehrere Voreinspritzungen, Haupteinspritzungen und/oder Nacheinspritzungen aufgeteilt werden.

Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Vorgehensweise am Beispiel der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung beschrieben. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise kann aber auch auf andere Teileinspritzungen angewendet werden. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist anwendbar, wenn wenigstens eine erste und eine zweite Teileinspritzung durchgeführt wird. Im Folgenden wird die erste Teileinspritzung als Voreinspritzung und die zweite Teileinspritzung als Haupteinspritzung bezeichnet.

Die Berechnung der Ansteuersignale für die Einspritzungen erfolgt in zwei Schritten. In einem sogenannten Pilot- Interrupt, der ca. 120° Kurbelwelle vor dem Zünd-OT liegt, werden die Daten für die Voreinspritzung und in einem Main- Interrupt, der ca. 60° Kurbelwelle vor dem Zünd-OT liegt, werden die Haupt- und Nacheinspritzungen berechnet. Im Pilot Interrupt wird anhand des geforderten Momentenwunsches M und der Drehzahl N der Winkel, der den Einspritzbeginn der Haupteinspritzung bestimmt, berechnet. Der Winkel, der den Einspritzbeginn der Haupteinspritzung bestimmt, stellt verbrennungsseitig die Haupteinflussgröße auf den Wirkungsgrad der Verbrennung dar. Daher wird ausgehend von dem Winkel der Haupteinspritzung und der Drehzahl der eine Größe bestimmt, die den Wirkungsgrad der Verbrennung charakterisiert. Ausgehend von dieser Größe, die den Wirkungsgrad der Verbrennung charakterisiert, wird dann die einzuspritzende Gesamtkraftstoffmenge berechnet. Ein Teil dieser Kraftstoffmenge wird unter Berücksichtigung von elektrischen und hydraulischen Randbedingungen auf die Voreinspritzung und die nachfolgenden Haupteinspritzung bzw. Nacheinspritzung aufgeteilt. Dazu werden der Beginn und die Menge der Voreinspritzung berechnet. Die entsprechende Berechnung ist anhand eines Flussdiagrammes in Fig. 2 dargestellt.

In einem ersten Schritt 200 wird überprüft, ob ein Interruptsignal IR1 vorliegt. Ist dies nicht der Fall, so folgt erneut Schritt 200. Das Interruptsignal IR1 zeigt eine bestimmte Winkelstellung der Kurbelwelle an, bei der die Berechnung der Daten für die Voreinspritzung durchgeführt werden sollen. Diese Winkelstellung ist so bemessen, dass sie rechtzeitig vor der Voreinspritzung liegt, dass die Daten noch berechnet werden können. Üblicherweise erfolgt die Auslösung des Interrupts IR1 in ein Winkelbereich von ca. 120° vor dem oberen Totpunkt.

Im nachfolgenden Schritt 220, wenn der Interrupt IR1 vorliegt, wird ein Haupteinspritzbeginnsignal ABHE berechnet. Dieses Signal charakterisiert den Winkel des Ansteuerbeginns der Haupteinspritzung. Diese Berechnung des Haupteinspritzbeginnsignals erfolgt aufgrund des Momentenwunsches M, der von dem Sensor 140 bereitgestellt wird. Dabei handelt es sich vorzugsweise um eine Größe, die den Fahrerwunsch charakterisiert. Ausgehend von dem Momentenwunsch M und der Drehzahl N und gegebenenfalls weiteren Betriebskenngrößen erfolgt die Berechnung des Haupteinspritzbeginnsignals ABHE. Vorzugsweise wird hierzu ein Kennfeld verwendet. Im anschließenden Schritt 220 wird eine Größe FMTC bestimmt, die den Wirkungsgrad der Einspritzung abhängig vom Einspritzbeginn charakterisiert. Hierzu wird vorzugsweise ebenfalls zusätzlich noch eine Größe berücksichtigt, die die Drehzahl der Brennkraftmaschine charakterisiert.

Ausgehend von dem Wirkungsgrad und weiteren nicht dargestellten Betriebskenngrößen berechnet die Einrichtung in Schritt 230 ein Gesamtmengensignal, dass die gesamte einzuspritzende Kraftstoffmenge charakterisiert.

Im nächsten Schritt 240 werden ein erstes Teileinspritzmengensignal, das den Beginn der ersten Teileinspritzung charakterisiert und ein erstes Teilmengensignal, das die bei der ersten Teileinspritzung eingespritzte Kraftstoffmangel charakterisiert, vorgegeben. Hierbei werden hydraulische Effekte, beispielsweise durch Berücksichtigung des Raildruckes P und/oder der Drehzahl N, berücksichtigt.

Im Main-Interrupt wird der Winkel für die Haupteinspritzung noch einmal neu berechnet. Grund hierfür ist die Möglichkeit, dass sich das geforderte Moment M und/oder die Drehzahl N zwischen dem Pilot-Interrupt und dem Main- Interrupt geändert haben können. Daraus resultierend wird auch der Wirkungsgrad neu berechnet und die Aufteilung der Restmenge, die der Gesamtmenge abzüglich der Menge für die Voreinspritzung entspricht, auf die Haupteinspritzung und die Nacheinspritzungen vorgenommen. Dazu werden die Zeitpunkte und die Mengen für die Haupt- und für die Nacheinspritzungen berechnet.

Eine entsprechende Vorgehensweise ist in Fig. 3 als Flussdiagramm dargestellt. Eine Abfrage 300 überprüft, ob ein zweiter Interrupt vorliegt, der als Main-Interrupt bezeichnet wird. Ist dies nicht der Fall, so folgt erneut Schritt 300. Erkennt die Abfrage 300, dass der entsprechender Interrupt vorliegt, so wird in Schritt 310 entsprechend wie in Schritt 210 das Signal ABHE, das den Winkel des Ansteuerbeginns der Haupteinspritzung charakterisiert, berechnet. Entsprechend wird anschließend in Schritt 320 entsprechend wie in Schritt 220 der Wirkungsgrad FMTC abhängig vom Einspritzbeginn bestimmt. Im anschließenden Schritt 330 wird die einzuspritzende Kraftstoffmenge QK berechnet. Im anschließenden Schritt 340 erfolgt die Aufteilung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge auf die verschiedenen Teileinspritzungen. Dabei wird in Schritt 340 ein zweites Teilmengensignal ADNE, das die bei der Nacheinspritzung zugemessene Kraftstoffmenge charakterisiert, bestimmt. Im anschließenden Schritt 350 wird das Hauptmengensignal, das die bei der Haupteinspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge charakterisiert, vorgegeben. Anschließend im Schritt 360 wird ein zweites Teileinspritzbeginnsignal ABNE, das den Beginn der dritten Teileinspritzung, d. h. der Nacheinspritzung charakterisiert, vorgegeben. Die Berechnungen in den Blöcken 340, 350 und 360 erfolgen vorzugsweise abhängig von der Drehzahl und weiteren Größen wie beispielsweise dem Raildruck. Insbesondere die Ansteuerdauersignale erfolgt abhängig vom Raildruck.

Die in den Blöcken 340 bis 360 dargestellten Berechnungen können in der dargestellten Reihenfolge oder in jeder anderen beliebigen Reihenfolge durchgeführt werden.

Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise kann die Genauigkeit der Berechnung der Einspritzdaten deutlich verbessert werden. Insbesondere die Daten der Haupteinspritzung und der Nacheinspritzung, d. h. den Beginn und die Dauer dieser Einspritzung, können präziser erfolgen, da Drehzahländerungen oder Änderungen des Momentenwunsches zwischen dem Pilot- und dem Main-Interrupt Berücksichtigung finden.

Die Daten der Teileinspritzungen, insbesondere der Haupteinspritzung und der Nacheinspritzung beruhen auf den aktuellsten Daten für das gewünschte Moment und die vorliegende Drehzahl.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine, wobei die Kraftstoffzumessung in wenigstens eine erste Teileinspritzung und eine Haupteinspritzung aufteilbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von wenigstens einer Momentengröße, die den Fahrerwunsch charakterisiert, ein Haupteinspritzbeginnsignal, das den Beginn der Haupteinspritzung charakterisiert, vorgebbar ist, dass ausgehend von wenigstens dem Haupteinspritzbeginnsignal eine Größe vorgebbar ist, die den Wirkungsgrad der Verbrennung charakterisiert, dass ausgehend von dieser Größe ein Gesamtmengensignal, das die gesamte einzuspritzende Kraftstoffmenge charakterisiert, vorgebbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen eines ersten Interrupts ausgehend von wenigstens dem Gesamtmengensignal ein erstes Teileinspritzbeginnsignal, das den Beginn der ersten Teileinspritzung charakterisiert und ein ersten Teilmengensignal, das die bei der ersten Teileinspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge charakterisiert, vorgebbar ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen eines zweiten Interruptsignal ausgehend von wenigstens dem Gesamtmengensignal ein zweites Teilmengensignal, das die bei einer dritten Teileinspritzung eingespritzten Kraftstoffmenge charakterisiert, vorgebbar ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen eines zweiten Interruptsignals ausgehend von wenigstens dem Gesamtmengensignal ein Hauptmengensignal, das die bei einer Haupteinspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge charakterisiert, vorgebbar ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen des zweiten Interruptsignal ausgehend von wenigstens dem Gesamtmengensignal ein zweites Teileinspritzbeginnsignal, das den Beginn der dritten Teileinspritzung charakterisiert, vorgebbar ist.

6. Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine, wobei die Kraftstoffzumessung in wenigstens eine erste Teileinspritzung und eine Haupteinspritzung aufteilbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die ausgehend von wenigstens einer Momentengröße, die den Fahrerwunsch charakterisiert, ein Haupteinspritzbeginnsignal, das den Beginn der Haupteinspritzung charakterisiert, vorgeben, und die ausgehend von wenigstens dem Haupteinspritzbeginnsignal eine Größe vorgeben, die den Wirkungsgrad der Verbrennung charakterisiert, und die ausgehend von dieser Größe ein Gesamtmengensignal, das die gesamte einzuspritzende Kraftstoffmenge charakterisiert, vorgeben.