DE10131507C2 - Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs - Google Patents
Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines KraftfahrzeugsInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betreiben einer
Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem
Kraftstoff von einer Hochdruckpumpe in einen Druckspeicher
gefördert wird, und bei dem der Druck in dem Druckspeicher
mittels eines Druckregelventils begrenzt wird. Die Erfindung
betrifft ebenfalls eine Brennkraftmaschine sowie ein
Steuergerät für eine Brennkraftmaschine der entsprechenden
Art.
Ein derartiges Verfahren, eine derartige Brennkraftmaschine
und ein derartiges Steuergerät für eine Brennkraftmaschine
sind aus der DE 197 31 994 A1 bekannt. Als weiterer,
entsprechender Stand der Technik wird auf die DE 197 57 655 A1
verwiesen.
Zur Steuerung und/oder Regelung einer derartigen
Brennkraftmaschine ist es erforderlich, dass das Verhalten des
Druckregelventils, insbesondere dessen Abhängigkeit von dem
Strom, mit dem es angesteuert wird, bekannt ist. Dies ist
letztlich durch die Ermittlung einer Kennlinie des
Druckregelventils möglich.
Da jedoch unterschiedliche Druckregelventile aufgrund von
Fertigungsstreuungen üblicherweise auch unterschiedliche
Kennlinien besitzen, ist es bekannt, aus einer Mehrzahl von
Druckregelventilen durch vorab durchgeführte Messungen eine
statistisch gemittelte Kennlinie zu ermitteln und diese unter
Hinzunahme eines Toleranzbereiches beim Betrieb der
Brennkraftmaschine zu verwenden. Durch den Toleranzbereich
ergeben sich jedoch Ungenauigkeiten bei der Steuerung und/oder
Regelung der Brennkraftmaschine.
Aus der DE 197 57 594 A1 ist es für Hochdruckspeicher-
Einspritzanlagen bekannt, das Ansprechverhalten des
Druckreglers zu überprüfen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben
einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs zu
schaffen, bei dem die Fertigungsstreuungen der
Druckregelventile nur zu möglichst geringen Ungenauigkeiten
bei der Steuerung und/oder Regelung der Brennkraftmaschine
führen.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
eine individuelle Kennlinie des Druckregelventils während des
Betriebs der Brennkraftmaschine ermittelt wird. Bei einem
Steuergerät für eine Brennkraftmaschine sowie bei einer
Brennkraftmaschine wird die Aufgabe erfindungsgemäß
entsprechend gelöst.
Durch die Ermittlung der individuellen Kennlinie des
tatsächlich verwendeten Druckregelventils ist es nicht mehr
erforderlich, den vorgenannten Toleranzbereich vorzusehen.
Aufgrund der individuell ermittelten Kennlinie spielen die
Fertigungsstreuungen keine Rolle mehr. Die gesamte Steuerung
und/oder Regelung der Brennkraftmaschine wird damit wesentlich
genauer.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung, bei dem
eine statistisch gemittelte Kennlinie aus einer Mehrzahl von
Druckregelventilen ermittelt wird, wird die individuelle
Kennlinie aus der statistisch gemittelten Kennlinie ermittelt.
Dies bedeutet, dass zuerst eine statistisch gemittelte
Kennlinie aus entsprechenden Messungen von einer Mehrzahl von
Druckregelventilen abgeleitet wird. Dann wird während
des Betriebs der Brennkraftmaschine auf der Grundlage
dieser statistisch gemittelten Kennlinie die individuelle
Kennlinie des vorhandenen Druckregelventils bestimmt. Mit
dieser individuellen Kennlinie wird dann die
Brennkraftmachine gesteuert und/oder geregelt.
Bei einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
wird ein Punkt der individuellen Kennlinie im Leerlauf der
Brennkraftmaschine ermittelt. Bei einer zweiten
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein Punkt
der individuellen Kennlinie bei Nennlast der
Brennkraftmaschine ermittelt.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn dem Druckregelventil ein
Strom gemäß der statistisch gemittelten Kennlinie zugeführt
wird, und wenn aus der Abweichung insbesondere des Drucks
in dem Druckspeicher von einem erwünschten Druck auf einen
Korrekturwert geschlossen wird.
Bei einer dritten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
wird ein Punkt der individuellen Kennlinie in demjenigen
Betriebsmodi ermittelt wird, in dem das Druckregelventil
nur zur Druckbegrenzung verwendet wird.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn dem Druckregelventil ein
Strom für einen Punkt der statistisch gemittelten Kennlinie
zugeführt wird, wenn dieser Strom vermindert wird, wenn der
Druck in dem Druckspeicher ermittelt wird, bei dem das
Druckregelventil erstmals öffnet, und wenn aus diesem Druck
auf einen Korrekturwert geschlossen wird.
Dabei kann der Druck, bei dem das Druckregelventil erstmals
öffnet, anhand einer Veränderung der von der Zumesseinheit
dem Druckspeicher zugeführten Kraftstoffmenge ermittelt
werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die individuelle
Kennlinie und/oder die statistisch gemittelte Kennlinie
abhängig sind von dem Druck in dem Druckspeicher und dem
dem Druckregelventil zugeführten Strom.
Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des
erfindungsgemäßen Verfahrens in der Form eines
Computerprogramms, das für ein Steuergerät einer
Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs
vorgesehen ist. Das Computerprogramm weist Programmcode
auf, der dazu geeignet ist, das erfindungsgemäße Verfahren
durchzuführen, wenn er auf einem Computer ausgeführt wird.
Weiterhin kann der Programmcode auf einem computerlesbaren
Datenträger gespeichert sein, beispielsweise auf einem
sogenannten Flash-Memory. In diesen Fällen wird also die
Erfindung durch das Computerprogramm realisiert, so dass
dieses Computerprogramm in gleicher Weise die Erfindung
darstellt wie das Verfahren, zu dessen Ausführung das
Computerprogramm geeignet ist.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren
der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle
beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in
beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung,
unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den
Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig
von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung
bzw. in der Zeichnung.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines
Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug,
Fig. 2a zeigt ein schematisches Diagramm einer Kennlinie
eines Druckregelventils der Brennkraftmaschine
der Fig. 1 nach dem Stand der Technik,
Fig. 2b zeigt ein schematisches Diagramm eines
Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen
Kennlinie des Druckregelventils der
Brennkraftmaschine nach der Fig. 1, und
Fig. 3 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines
Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Ermittlung der Kennlinie nach der
Fig. 2b.
In der Fig. 1 ist ein Kraftstoffversorgungssystem 10 einer
Brennkraftmaschine dargestellt. Das
Kraftstoffversorgungssystem 10 wird üblicherweise auch als
Common-Rail-System bezeichnet und ist zur direkten
Einspritzung von Kraftstoff in die Brennräume der
Brennkraftmaschine unter Hochdruck geeignet.
Der Kraftstoff wird aus einem Kraftstofftank 11 über ein
erstes Filter 12 von einer Vorförderpumpe 13 angesaugt. Bei
der Vorförderpumpe 13 kann es sich bspw. um eine
elektrische Kraftstoffpumpe handeln.
Der von der Vorförderpumpe 13 angesaugte Kraftstoff wird
über ein zweites Filter 13 zu einer Zumesseinheit 15
gefördert. Bei der Zumesseinheit 15 kann es sich bspw. um
ein magnetgesteuertes Proportionalventil handeln.
Der Zumesseinheit 15 ist eine Hochdruckpumpe 16
nachgeordnet. Als Hochdruckpumpe 16 werden üblicherweise
mechanische Pumpen eingesetzt, die von der
Brennkraftmaschine angetrieben werden.
Die Hochdruckpumpe 16 ist mit einem Druckspeicher 17
verbunden, der häufig auch als Rail bezeichnet wird. Dieser
Druckspeicher 17 steht über Kraftstoffleitungen mit
Einspritzventilen 17' in Kontakt. Über die Einspritzventile
17' wird der Kraftstoff in die Brennräume der
Brennkraftmaschine eingespritzt.
Mit dem Druckspeicher 17 ist ein Druckregelventil 18
verbunden, das ausgangsseitig mit dem Kraftstofftank 11
gekoppelt ist. Bei dem Druckregelventil 18 kann es sich
bspw. um ein elektrisch ansteuerbares Magnetventil handeln.
Weiterhin kann ein Drucksensor 19 vorgesehen sein, der mit
dem Druckspeicher 17 gekoppelt ist.
Ein Steuergerät 20 ist vorgesehen, das von einer Mehrzahl
von Eingangssignalen beaufschlagt ist. Bei diesen
Eingangssignalen kann es sich um die Drehzahl N der
Brennkraftmaschine oder die Motortemperatur T der
Brennkraftmaschine handeln. Ebenfalls kann es sich dabei um
den Druck innerhalb des Kraftstoffspeichers 17 handeln, der
von dem Drucksensor 19 gemessen wird.
In Abhängigkeit von den Eingangssignalen erzeugt das
Steuergerät 20 eine Mehrzahl von Ausgangssignalen. Dabei
kann es sich bspw. um ein Signal zur Ansteuerung der
Vorförderpumpe 13 oder um ein Signal zur Ansteuerung der
Zumesseinheit 15 oder um ein Signal zur Ansteuerung des
Druckregelventils 18 handeln.
Das Kraftstoffversorgungssystem 10, das in der Fig. 1
dargestellt ist, arbeitet wie folgt:
Der Kraftstoff, der sich im Kraftstofftank 11 befindet, wird von der Vorförderpumpe 13 angesaugt und zur Zumesseinheit 15 gefördert. Der Druck in diesem Bereich des Kraftstoffversorgungssystems 10 liegt üblicherweise in einem Bereich von etwa 1 bar bis etwa 3 bar. Dieser Bereich wird deshalb auch als Niederdruckbereich bezeichnet. Der vorgenannte Bereich kann dabei mit Hilfe eines weiteren, in der Fig. 1 nicht dargestellten Ventils überwacht bzw. gesteuert und/oder geregelt werden.
Der Kraftstoff, der sich im Kraftstofftank 11 befindet, wird von der Vorförderpumpe 13 angesaugt und zur Zumesseinheit 15 gefördert. Der Druck in diesem Bereich des Kraftstoffversorgungssystems 10 liegt üblicherweise in einem Bereich von etwa 1 bar bis etwa 3 bar. Dieser Bereich wird deshalb auch als Niederdruckbereich bezeichnet. Der vorgenannte Bereich kann dabei mit Hilfe eines weiteren, in der Fig. 1 nicht dargestellten Ventils überwacht bzw. gesteuert und/oder geregelt werden.
Von der Zumesseinheit 15 wird diejenige Menge an Kraftstoff
zu der Hochdruckpumpe 16 weitergegeben, die - aufgrund des
jeweils momentanen Betriebszustands der
Brennkraftmaschine - über die Einspritzventile 17' in die
Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt werden soll.
Von der Hochdruckpumpe 16 wird dann der einzuspritzende
Kraftstoff in den Kraftstoffspeicher 17 gefördert, um von
dort über die Einspritzventile 17' in die jeweiligen
Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt zu werden.
Während der vorbeschriebenen Betriebsweise der
Brennkraftmaschine wird das Druckregelventil 18 zur
Druckbegrenzung eingesetzt. Dies bedeutet, dass das
Druckregelventil 18 derart angesteuert wird, dass es bei
einem vorgegebenen Druck in dem Druckspeicher 17 öffnet.
Auf diese Weise wird ein Druckanstieg des Drucks in dem
Druckspeicher 17 über den vorgegebenen Wert verhindert.
Insbesondere bei niederen Kraftstofftemperaturen ist die
Zumessung des einzuspritzenden Kraftstoffs über die
Zumesseinheit 15 nur bedingt möglich. Es wird dann
stattdessen die Zumesseinheit 15 derart angesteuert, dass
eine sog. Vollförderung stattfindet. Dies bedeutet, dass
die Hochdruckpumpe 16 entsprechend ihrer Kennlinie die
jeweils maximale Kraftstoffmenge in den Kraftstoffspeicher
17 fördert.
Bei dieser Betriebsweise wird die einzuspritzende
Kraftstoffmenge dadurch beeinflusst, dass der Druck in dem
Druckspeicher 17 gesteuert und/oder geregelt wird. Hierzu
werden das Druckregelventil 18 und der Drucksensor 19
herangezogen.
Wie beschrieben wurde, wird das Druckregelventil 18 auch
zur Druckbegrenzung eingesetzt. Bei dieser Betriebsweise
wird, wie ebenfalls bereits erwähnt wurde, das
Druckregelventil 18 derart angesteuert, dass es erst bei
einem vorgegebenen Wert des Drucks in dem Druckspeicher 17
öffnet. Damit das Druckregelventil 18 korrekt angesteuert
werden kann, ist dabei dessen Kennlinie von Bedeutung.
In der Fig. 2a ist eine Kennlinie des Druckregelventils 18
dargestellt. Bei der gezeigten Kennlinie ist der Druck P
über dem Strom I aufgetragen. Bei dem Druck P handelt es
sich um den Druck im Druckspeicher 17. Bei dem Strom I
handelt es sich um denjenigen Strom, mit dem das
Steuergerät 20 das Druckregelventil 18 ansteuert.
Die Kennlinie des Druckregelventils 18 ist in der Fig. 2a
mit dem Bezugszeichen 21 gekennzeichnet. Bei dieser
Kennlinie 21 handelt es sich um eine statistisch gemittelte
Kennlinie, die aus einer Mehrzahl von tatsächlich
ausgemessenen Druckregelventilen ermittelt worden ist. Es
wurden also bei einer Mehrzahl von Druckregelventilen der
Druck P bei sich änderndem Strom I gemessen, um daraufhin
die Kennlinie 21 als statistischen Mittelwert zu berechnen.
Aufgrund von Fertigungstoleranzen, wie auch aufgrund von
sonstigen Einflüssen unterscheidet sich die tatsächliche
Kennlinie eines bestimmten Druckregelventils von der
Kennlinie 21 der Fig. 2a, da diese - wie erwähnt - nur
einen statistischen Mittelwert einer Mehrzahl von
Kennlinien von Druckregelventilen darstellt. Dieser
Unterschied der tatsächlichen Kennlinie eines bestimmten
Druckregelventils von der Kennlinie 21 der Fig. 2a wird
dadurch berücksichtigt, dass in der Fig. 2a ein
Toleranzbereich T vorgesehen ist. Dieser Toleranzbereich T
besteht aus Bereichen a und b zu beiden Seiten der
Kennlinie 21. Es ergibt sich damit der Toleranzbereich T,
der durch die Grenzkennlinien 22, 33 festgelegt ist.
Wie erläutert wurde, wird das Druckregelventil 18 der Fig.
1 auch zur Druckbegrenzung verwendet. Bei dieser
Betriebsweise ist es erforderlich, dass das
Druckregelventil 18 bis zum Erreichen des vorgesehenen
Wertes, bei dem das Druckregelventil 18 öffnen soll, sicher
geschlossen bleibt.
Aufgrund der Toleranzen von unterschiedlichen
Druckregelventilen besteht die Möglichkeit, dass die
tatsächliche Kennlinie eines dieser Druckregelventile mit
der Grenzkennlinie 23 der Fig. 2a übereinstimmt. Damit auch
in diesem Fall gewährleistet ist, dass das Druckregelventil
18 bis zu dem erwünschten Wert, bei dem es öffnen soll,
sicher verschlossen bleibt, ist in der Fig. 2a ein
Sicherheitsbereich S vorgesehen. Dieser Sicherheitsbereich
S schließt sich an die Grenzkennlinie 23 an. Hierzu ist zu
ergänzen, dass das Druckregelventil 18 offen ist, wenn der
Strom I gegen Null geht, und dass das Druckregelventil 18
geschlossen wird, wenn der Strom I vergrößert wird.
Wenn somit das Druckregelventil 18 - wie erwähnt - zur
Druckbegrenzung verwendet wird, wird der erwünschte Wert,
bei dem das Druckregelventil 18 öffnen soll, dadurch
eingestellt, dass gemäß der Fig. 2a zuerst der zu dem
erwünschten Wert über die Kennlinie 21 zugehörige Strom I
ermittelt wird, um dann den zu diesem Strom I zugehörigen
Toleranzbereich T zu ermitteln, und um schließlich zu der
daraus resultierenden Grenzkennlinie 23 den zugehörigen
Sicherheitsbereich S hinzuzuaddieren. Es wird also - gemäß
der Fig. 2a - zu der Kennlinie 21 zuerst der Bereich b des
Toleranzbereichs T hinzuaddiert, um daraufhin noch
zusätzlich den Sicherheitsbereich S hinzuzuaddieren. Der
aus dieser Berechnung ermittelte Strom I wird dann an dem
Druckregelventil 18 eingestellt.
Der Nachteil der im Zusammenhang mit der Fig. 2a
beschriebenen Vorgesehensweise besteht insbesondere darin,
dass aufgrund des Toleranzbereiches T eine relativ große
Ungenauigkeit bei der Einstellung des Stromes I entsteht.
Diese Ungenauigkeit kann bspw. zu Problemen führen, wenn
das Druckregelventil 18 zur Druckbegrenzung verwendet wird.
Insbesondere ist es möglich, dass das Druckregelventil bei
dieser Betriebsweise dann viel zu spät, also bei einem viel
zu großen Druck im Druckspeicher 17 erst öffnet.
An dieser Stelle soll ergänzt werden, dass der Druck, bei
dem das Druckregelventil 18 öffnen soll, beispielsweise
1600 bar betragen kann, und dass der Toleranzbereich T
und/oder der Sicherheitsbereich S in diesem Fall jeweils
etwa 200 bar betragen kann.
In der Fig. 2b ist ein weiteres Diagramm des
Druckregelventils 18 dargestellt. In dem Diagramm ist der
Druck P über dem Strom I aufgetragen. Bei dem Druck P
handelt es sich um den Druck in dem Druckspeicher 17. Bei
dem Strom I handelt es sich um denjenigen Strom, mit dem
das Drucksteuerventil 18 von dem Steuergerät 20 angesteuert
wird.
In der Fig. 2b ist nur eine einzige Kennlinie dargestellt,
die mit dem Bezugszeichen 24 gekennzeichnet ist. Bei der
Kennlinie 24 handelt es sich um eine statistisch gemittelte
und nachfolgend individuell korrigierte Kennlinie für ein
bestimmtes Druckregelventil. Insoweit basiert die Kennlinie
24 der Fig. 2b auf der Kennlinie 21 der Fig. 2a.
Im Unterschied zur Fig. 2a ist jedoch die Kennlinie 24 der
Fig. 2b - wie erwähnt und wie nachfolgend erläutert - einer
Korrektur unterzogen worden. Wesentlich ist, dass es sich
bei dem Ausgangspunkt der Kennlinie 24, also bei der
Kennlinie 21 der Fig. 2a, um eine statistisch gemittelte
Kennlinie handelt, die also aus einer Mehrzahl von
tatsächlich ausgemessenen Druckregelventilen ermittelt
worden ist, und dass es sich im Unterschied dazu bei der
Kennlinie 24 um eine individuelle Kennlinie handelt, die
nur für ein bestimmtes Druckregelventil Gültigkeit hat.
Dies ergibt sich daraus, dass die bereits erwähnte
Korrektur anhand eines bestimmten Regelventils durchgeführt
worden ist und damit auch nur für dieses bestimmte
Regelventil Gültigkeit hat.
Ausgangspunkt der Kennlinie 24 der Fig. 2b ist - wie gesagt
- die statistisch gemittelte Kennlinie 21 der Fig. 2a. Im
Betrieb der Brennkraftmaschine der Fig. 1 wird nunmehr für
das dort vorhandene Druckregelventil 18 die genannte
Korrektur durchgeführt. Hierzu wird in derjenigen
Betriebsweise, in der die Zumesseinheit 15 vollständig
geöffnet ist, und in der die Zumessung von Kraftstoff über
das Druckregelventil 18 mit Hilfe des Drucksensors 19
gesteuert und/oder geregelt wird, die vorgenannte Korrektur
der Kennlinie 21 durchgeführt.
Hierzu wird die Brennkraftmaschine in einem ersten Punkt
der Kennlinie 21 betrieben. Bei diesem Punkt kann es sich
bspw. um den Leerlauf der Brennkraftmaschine handeln. Im
Leerlauf der Brennkraftmaschine muss relativ wenig
Kraftstoff in die Brennräume eingespritzt werden. Dies
bedeutet, dass bei vollständig geöffneter Zumesseinheit 15
relativ viel Kraftstoff über das Druckregelventil 18 wieder
in den Kraftstofftank 11 zurückgeführt werden muss. Das
Druckregelventil 18 muss daher relativ weit geöffnet sein.
Dies ist gleichbedeutend damit, dass ein relativ geringer
Druck in dem Druckspeicher 17 vorhanden ist. Der Leerlauf
der Brennkraftmaschine kann deshalb beispielhaft in
demjenigen ersten Punkt erreicht werden, der in den Fig.
2a und 2b mit dem Bezugszeichen 25 gekennzeichnet ist.
Wie erwähnt, wird nunmehr dieser erste Punkt 25 auf der
Kennlinie 21 der Fig. 2a angefahren. Zu diesem Zweck wird
das Druckregelventil 18 mit dem zugehörigen Strom I
beaufschlagt. Dies hat einen bestimmten Druck P gemäß der
Kennlinie 21 der Fig. 2a zur Folge. Aufgrund dieses Drucks
im Druckspeicher 17 wird eine bestimmte Kraftstoffmenge
über die Einspritzventile 17' in die Brennräume der
Brennkraftmaschine eingespritzt. Dies hat dann eine
bestimmte Drehzahl der Brennkraftmaschine zur Folge.
Es wird nunmehr der Druck in dem Druckspeicher 17 derart
gesteuert und/oder geregelt, dass sich ein erwünschter
Druck in dem Druckspeicher 17 einstellt. Aus dieser
Beeinflussung des Drucks in dem Druckspeicher 17 wird dann
ein Korrekturwert ermittelt, der zur Korrektur der
Kennlinie 21 herangezogen wird. Dieser Korrekturwert wird
abgespeichert.
Vorzugsweise wird der I-Anteil des Druckreglers für den
Druck in dem Druckspeicher 17 als Wert der Abweichung des
vorhandenen, bestimmten Druckregelventils von der Kennlinie
21 der Fig. 2a herangezogen, um daraus dann den
Korrekturwert zu bilden.
In entsprechender Weise wird daraufhin in einem zweiten
Punkt dasselbe Verfahren nochmals durchgeführt. Bei diesem
zweiten Punkt kann es sich bspw. um die Nennlast der
Brennkraftmaschine handeln. Bei dieser Nennlast der
Brennkraftmaschine muss viel Kraftstoff in die Brennräume
der Brennkraftmaschine eingespritzt werden. Bei vollständig
geöffneter Zumesseinheit 15 muss daher relativ wenig oder
gar kein Kraftstoff über das Druckregelventil 18 in den
Kraftstofftank 11 zurückgeführt werden. Das
Druckregelventil 18 muss daher nahezu oder gar vollständig
geschlossen sein. Dies wird dadurch erreicht, dass der
Strom I, mit dem das Druckregelventil 18 angesteuert wird,
groß ist. Dies führt dann gemäß der Kennlinie des
Druckregelventils 18 zu einem großen Druck P. Dieser große
Druck in dem Druckspeicher 17 hat dann zufolge, dass eine
große Kraftstoffmenge über die Einspritzventile 17' in die
Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt wird.
In den Fig. 2a und 2b ist der zweite Punkt beispielhaft
eingezeichnet und mit dem Bezugszeichen 26 gekennzeichnet.
Es wird daraufhin der genannte zweite Punkt 26 angefahren.
Daraufhin wird der Druck in dem Druckspeicher 17 derart
gesteuert und/oder geregelt, dass sich ein erwünschter
Druck einstellt. Aus dieser Beeinflussung des Drucks in dem
Druckspeicher 17 wird dann wiederum ein Korrekturwert
ermittelt, der zur Korrektur der Kennlinie 21 herangezogen
wird.
Diese Korrektur erfolgt dabei in derselben Weise, wie dies
bereits beschrieben wurde. Es wird somit ein Korrekturwert
abgespeichert, der letztlich der Abweichung des
vorhandenen, bestimmten Druckregelventils 18 von der
Kennlinie 21 entspricht.
Ggf. ist es möglich, auch noch weitere Punkte auf der
Kennlinie 21 anzufahren und jeweils das vorbeschriebene
Verfahren durchzuführen. Auf diese Weise können mehrere
Korrekturwerte ermittelt werden.
Insgesamt kann daraufhin auf der Grundlage der Kennlinie 21
der Fig. 2a und der für die vorhandene, bestimmte
Brennkraftmaschine ermittelten Korrekturwerte nunmehr die
Kennlinie 24 der Fig. 2b für das vorhandene
Druckregelventil 18 der Fig. 1 ermittelt werden. Bei dieser
Kennlinie 24 handelt es sich insoweit um die mit Hilfe der
ermittelten Korrekturwerte korrigierte Kennlinie 21 der
Fig. 2a. Wie bereits erwähnt wurde, handelt es sich bei der
Kennlinie 24 um die Kennlinie eines individuellen
Druckregelventils 18, die auf die vorbeschriebene Art und
Weise ermittelt werden kann.
In demjenigen Bereich, in dem das Druckregelventil 18
nahezu vollständig geschlossen ist, also in dem besonders
kleine Mengen an Kraftstoff durch das Druckregelventil 18
hindurchfließen können, besteht die Möglichkeit, dass die
Kennlinie 21 der Fig. 2a Nicht-Linearitäten aufweist. Dabei
ist es weiterhin möglich, dass diese Nicht-Linearitäten mit
dem beschriebenen Verfahren nicht oder zumindest nicht
genau genug korrigiert werden können. Zu diesem Zweck ist
ein weiteres Verfahren vorgesehen, das insbesondere darauf
ausgerichtet ist, mögliche Nicht-Linearitäten der Kennlinie
21 im Bereich von kleinen Durchflussmengen des
Druckregelventils 18 zu korrigieren.
Bei diesem Verfahren wird die Brennkraftmaschine in
derjenigen Betriebsweise betrieben, in der das
Druckregelventil 18 nur zur Druckbegrenzung verwendet wird.
Die zuzumessende Kraftstoffmenge wird bei dieser
Betriebsweise mittels der Zumesseinheit 15 gesteuert
und/oder geregelt.
Die Brennkraftmaschine wird nunmehr in einem Bereich der
Kennlinie 21 betrieben, in dem das Druckregelventil 18
sicher geschlossen ist. Der Strom I durch das
Druckregelventil 18 wird also derart groß gewählt, dass das
Druckregelventil 18 in jedem Fall keinen Kraftstoff
durchlässt.
Danach wird der Strom I zu dem Druckregelventil 18
vermindert. Dies hat zur Folge, dass auch der Druck P, dem
das Druckregelventil 18 standhalten kann, immer geringer
wird. Erreicht nunmehr dieser Druck P denjenigen Druck, der
im Druckspeicher 17 der Brennkraftmaschine vorhanden ist,
so hat dies zur Folge, dass das Druckregelventil 18 bei
einer weiteren Verminderung des Stroms I sich zumindest
geringfügig öffnet. Dieses Öffnen resultiert daraus, dass
durch das weitere Vermindern des Stroms I der Druck in dem
Druckspeicher 17 größer wird als der zu dem verminderten
Strom I zugehörige Druck P, dem das Druckregelventil 18
standhalten kann.
Sofern sich die Brennkraftmaschine bei dem vorbeschriebenen
Verfahren in einem eingeschwungenen bzw. stationären
Zustand befindet, dann hat das geringfügige Öffnen des
Druckregelventils 18 zur Folge, dass die Zumesseinheit 15
mehr Kraftstoff zumessen muss, um diesen eingeschwungenen
bzw. stationären Zustand beizubehalten. Diese Veränderung
der Zumessung von Kraftstoff durch die Zumesseinheit 15
kann dann dazu herangezogen werden, um eine Korrektur der
Kennlinie 21 der Fig. 2a vorzunehmen. Insbesondere kann aus
dem Strom I, der in diesem Moment das Druckregelventil 18
beaufschlagt, über die Kennlinie 21 auf den zugehörigen
Druck P geschlossen werden. Dieser Druck P kann dann mit
demjenigen Druck in dem Druckspeicher 17 verglichen werden,
der bspw. mit Hilfe des Drucksensors 19 gemessen wird. Aus
der Differenz kann dann ein Korrekturwert ermittelt werden,
der den über die Kennlinie 21 ermittelten Druck P und den
mit Hilfe des Drucksensors 19 gemessenen Druck in dem
Druckspeicher 17 zur Übereinstimmung bringt. Dieser
Korrekturwert kann dann wiederum abgespeichert und zur
Ermittlung der Kennlinie 24 der Fig. 2b verwendet werden.
Auf diese Weise ist es möglich, die Kennlinie 24 der Fig.
2b über ihren gesamten Verlauf relativ genau zu berechnen.
Wie bereits erwähnt wurde, handelt es sich dabei bei der
Kennlinie 24 um eine Kennlinie, die einem individuellen
Druckregelventil 18 zugehörig ist. Aufgrund dieser
Individualität der Kennlinie 24 ist es nicht mehr
erforderlich, einen Toleranzbereich T, wie er in der Fig.
2a vorhanden ist, vorzusehen. Stattdessen kann dieser
Toleranzbereich T in der Fig. 2b ersatzlos entfallen.
Damit ist es nur noch erforderlich, den Sicherheitsbereich
S vorzusehen und den einzelnen Werten der Kennlinie 24
zuzufügen. Wenn also zu dem Druckregelventil 18 der
Brennkraftmaschine der Fig. 1 auf die beschriebene Art und
Weise die zugehörige individuelle Kennlinie 24 ermittelt
worden ist, so muss danach im Betrieb der
Brennkraftmaschine nur noch der Sicherheitsbereich S
zusätzlich berücksichtigt werden. Wenn also die
Brennkraftmaschine bspw. in derjenigen Betriebsweise
betrieben wird, in der das Druckregelventil 18 nur zur
Druckbegrenzung verwendet wird, so ist es in diesem Fall
ausreichend, wenn zu dem erwünschten Wert, auf den das
Druckregelventil 18 eingestellt werden soll, zusätzlich nur
noch der Sicherheitsbereich S hinzuaddiert wird. Ein
Toleranzbereich oder dergleichen ist nicht zu
berücksichtigen. Die gesamte Steuerung und/oder Regelung
der Brennkraftmaschine wird aufgrund des nicht mehr zu
berücksichtigenden Toleranzbereiches wesentlich genauer.
In der Fig. 3 ist das beschriebene Verfahren zur Ermittlung
der Kennlinie 24 der Fig. 2b nochmals anhand eines
Ablaufplans dargestellt.
Ein Schritt 27 stellt den Ausgangspunkt des Verfahrens dar.
Bei diesem Ausgangspunkt kann es sich entweder um diejenige
Betriebsweise handeln, in der die Zumesseinheit 15
vollständig geöffnet ist und die Steuerung und/oder
Regelung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge mit Hilfe des
Druckregelventils 18 durchgeführt wird. Dies ist in der
Fig. 3 als Regelung 1. Modus bezeichnet. Andererseits kann
es sich auch um diejenige Betriebsweise handeln, in der das
Druckregelventil 18 nur zur Druckbegrenzung verwendet wird.
Diese Betriebsweise wird in der Fig. 3 als Regelung 2.
Modus bezeichnet.
In einem Schritt 28 wird überprüft, ob aufgrund der
Laufdauer der Brennkraftmaschine bereits ein
Alterungseinfluss zu erwarten ist oder ob es sich um eine
Erstkalibrierung der Brennkraftmaschine handelt. Liegt
einer dieser beiden Fälle vor, so wird das beschriebene
Verfahren nicht durchgeführt. Liegt keiner dieser Fälle
vor, so wird das Verfahren mit dem Schritt 29 fortgesetzt.
In dem Schritt 29 wird überprüft, ob sich die
Brennkraftmaschine in einem eingeschwungenen Zustand
befindet und ob sich die Brennkraftmaschine auf einem
Betriebspunkt der Kennlinie 21 der Fig. 2a befindet, zu dem
ein Korrekturwert bestimmt werden soll. Ist dies nicht der
Fall, so wird das Verfahren nicht fortgesetzt. Ist dies
jedoch der Fall, so wird in einem Schritt 30 der zu dem
angefahrenen Betriebspunkt der Kennlinie zugehörige
Korrekturwert ermittelt. In einem Schritt 31 wird dann der
berechnete Korrekturwert in einem Speicher des Steuergeräts
20 abgespeichert.
Dieses Verfahren der Fig. 3 wird in dem genannten ersten
Modus wie auch in dem genannten zweiten Modus mehrmals
durchgeführt, und zwar so lange, bis eine ausreichende
Anzahl von Korrekturwerten vorhanden sind, um die Kennlinie
24 der Fig. 2b zu ermitteln. Danach wird die
Brennkraftmaschine in den beiden Betriebsmodi mit Hilfe der
Kennlinie 24 der Fig. 2b gesteuert und/oder geregelt.
Claims (14)
1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem Kraftstoff von
einer Hochdruckpumpe (16) in einen Druckspeicher (17)
gefördert wird, und bei dem der Druck in dem Druckspeicher
(17) mittels eines Druckregelventils (18) begrenzt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass eine individuelle Kennlinie
(24) des Druckregelventils (18) während des Betriebs der
Brennkraftmaschine ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine statistisch
gemittelte Kennlinie (21) aus einer Mehrzahl von
Druckregelventilen (18) ermittelt wird, dadurch
gekennzeichnet, dass die individuelle Kennlinie (24) aus
der statistisch gemittelten Kennlinie (21) ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Punkt der individuellen Kennlinie (24) im Leerlauf
der Brennkraftmaschine ermittelt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, dass ein Punkt der individuellen Kennlinie
(24) bei Nennlast der Brennkraftmaschine ermittelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, dass dem Druckregelventil (18) ein Strom
(I) gemäß der statistisch gemittelten Kennlinie (21)
zugeführt wird, und dass aus einer Abweichung einer
Betriebsgröße der Brennkraftmaschine auf einen
Korrekturwert geschlossen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
dass die Abweichung des Drucks in dem Druckspeicher (17)
von einem erwünschten Druck ermittelt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass ein Punkt der individuellen Kennlinie
(24) in demjenigen Betriebsmodus ermittelt wird, in dem das
Druckregelventil (18) nur zur Druckbegrenzung verwendet
wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
dass dem Druckregelventil (18) ein Strom (I) für einen
Punkt der statistisch gemittelten Kennlinie (21) zugeführt
wird, dass dieser Strom (I) vermindert wird, dass der Druck
in dem Druckspeicher (17) ermittelt wird, bei dem das
Druckregelventil (18) erstmals öffnet, und dass aus diesem
Druck auf einen Korrekturwert geschlossen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
dass der Druck, bei dem das Druckregelventil (18) erstmals
öffnet, anhand einer Veränderung der von der Zumesseinheit
(15) dem Druckspeicher (17) zugeführten Kraftstoffmenge
ermittelt wird.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die individuelle Kennlinie
(24) und/oder die statistisch gemittelte Kennlinie (21)
abhängig sind von dem Druck (P) in dem Druckspeicher (17)
und dem dem Druckregelventil (18) zugeführten Strom (I).
11. Computerprogramm für ein Steuergerät (20) einer
Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit
Programmcode, der dazu geeignet ist, das Verfahren nach
einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen, wenn er auf
einem Computer ausgeführt wird.
12. Computerprogramm nach Anspruch 11, wobei der
Programmcode auf einem computerlesbaren Datenträger
gespeichert ist.
13. Steuergerät (20) für eine Brennkraftmaschine
insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei bei der
Brennkraftmaschine Kraftstoff von einer Hochdruckpumpe (16)
in einen Druckspeicher (17) gefördert werden kann, und
wobei der Druck in dem Druckspeicher (17) mittels eines
Druckregelventils (18) begrenzt werden kann, dadurch
gekennzeichnet, dass durch das Steuergerät (20) eine
individuelle Kennlinie (24) des Druckregelventils (18)
während des Betriebs der Brennkraftmaschine ermittelbar
ist.
14. Brennkraftmaschine insbesondere für ein Kraftfahrzeug,
wobei bei der Brennkraftmaschine Kraftstoff von einer
Hochdruckpumpe (16) in einen Druckspeicher (17) gefördert
werden kann, und wobei der Druck in dem Druckspeicher (17)
mittels eines Druckregelventils (18) begrenzt werden kann,
dadurch gekennzeichnet, dass durch ein Steuergerät (20)
eine individuelle Kennlinie (24) des Druckregelventils (18)
während des Betriebs der Brennkraftmaschine ermittelbar
ist.
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