DE102006007365B3 - Method for controlling and regulating an internal combustion engine, involves setting of minimum pressurization level from maximum individual accumulator pressure in first step - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und Regelung einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The The invention relates to a method for controlling and regulating a Internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
Bei einer Brennkraftmaschine bestimmen der Einspritzbeginn und das Einspritzende maßgeblich die Güte der Verbrennung und die Zusammensetzung des Abgases. Um die gesetzlichen Grenzwerte einzuhalten, werden diese beiden Kenngrößen üblicherweise von einem elektronischen Steuergerät geregelt. Da zwischen dem Bestromungsbeginn des Injektors, dem Nadelhub des Injektors und dem tatsächlichen Einspritzbeginn ein zeitlicher Versatz auftritt, unterscheidet sich der Ist-Einspritzbeginn vom Soll-Einspritzbeginn. Dies verursacht ungleiche Abgaswerte für ein und denselben Betriebspunkt. Für das Einspritzende gilt dies entsprechend.at an internal combustion engine determine the start of injection and the end of injection decisively the goodness the combustion and the composition of the exhaust gas. To the legal To comply with limit values, these two parameters are usually controlled by an electronic control unit. Because between the Energization start of the injector, the needle stroke of the injector and the actual Injection start a time lag occurs, is different the actual injection start from the target injection start. This causes unequal exhaust gas values for and the same operating point. For the At the end of injection, this applies accordingly.
In
der Praxis wird zur Erkennung des tatsächlichen Einspritzbeginns der
Ankeraufprall am Injektor über
eine Veränderung
des PWM-Signals detektiert. Eine derartige Lösung ist beispielsweise aus der
Auch
die
Aus
der
Aus
der
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, das aus der
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.The The object is solved by the features of claim 1. The Embodiments are shown in the subclaims.
Die Erfindung schlägt ein Rekursionsverfahren zur Bestimmung des Einspritzendes vor, welches auf den gespeicherten Rohwerten des Einzelspeicher-Drucks während eines Messintervalls basiert. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass im Messintervall der Druckverlauf im Einzelspeicher einen fallenden Ast, Einspritzung aktiviert, und einen ansteigenden Ast, Einspritzung deaktiviert, aufweist. Während einer Einspritzung existieren damit zu jedem Druckniveau ein erster Druckmesswert auf dem fallenden Ast und zumindest ein zweiter Druckmesswert auf dem ansteigenden Ast. Wird nur noch ein einzelner oder kein Druckmesswert festgestellt, so muss das Einspritzende vorliegen bzw. erfolgt sein.The Invention proposes a recursion method for determining the end of injection, which the stored raw values of the individual memory pressure during a Measuring interval based. The invention is based on the knowledge that that in the measuring interval the pressure curve in the individual memory falls a falling Branch, injection activated, and a rising branch, injection disabled. While an injection thus exist for each pressure level a first Pressure reading on the falling branch and at least a second pressure reading on the way up. Will only be a single or none Pressure measured detected, so the end of injection must be present or has taken place.
Das Verfahren besteht aus einem ersten Schritt und einem weiteren Schritt, welcher bis zur Erkennung des Einspritzendes wiederholt wird. Im ersten Schritt wird ausgehend von einem maximalen Einzelspeicher-Druck ein erstes, geringeres Druckniveau festgesetzt und geprüft, ob ein erster Druckmesswert sowie ein zweiter Druckmesswert zum ersten Druckniveau erfasst wurden. Bei einem maximalen Einzelspeicher-Druck von 1800 bar und einer Schrittweite von 10 bar beträgt das erste Druckniveau 1790 bar. Im weiteren Schritt wird ein weiteres Druckniveau festgesetzt, welches gegenüber dem vorherigen reduziert ist. Danach wird ebenfalls geprüft, ob ein erster sowie ein zweiter Druckmesswert zum weiteren Druckniveau erfasst wurden. Entspricht der weitere Schritt beispielsweise dem zweiten Schritt, so wird das weitere Druckniveau, also das zweite Druckniveau, auf 1780 bar festgesetzt.The method consists of a first step and a further step, which is repeated until the detection of the end of injection. In the first step, starting from a maximum Single memory pressure a first, lower pressure level fixed and checked whether a first pressure reading and a second pressure reading to the first pressure level were detected. At a maximum individual storage pressure of 1800 bar and a step size of 10 bar, the first pressure level is 1790 bar. In the next step, a further pressure level is set, which is reduced compared to the previous one. Thereafter, it is also checked whether a first and a second pressure measured value have been detected for the further pressure level. If the further step corresponds, for example, to the second step, then the further pressure level, ie the second pressure level, is set to 1780 bar.
Das Verfahren wird entsprechend dem weiteren Schritt so lange fortgesetzt bis bei einem (n + 1)-ten Druckniveau nur noch ein einzelner oder kein Druckmesswert mehr erkannt wird. Das Einspritzende wird dann in Abhängigkeit des ersten Druckmesswerts sowie des zweiten Druckmesswerts des n-ten Druckniveaus, also dem vorhergehenden Druckniveau, berechnet. Beispielsweise indem der Mittelwert aus dem ersten Druckmesswert und dem zweiten Druckmesswert berechnet wird.The The process continues according to the next step until at a (n + 1) -th pressure level only a single or no pressure reading is detected anymore. The injection end then becomes dependent on the first pressure reading and the second pressure reading of the nth pressure level, So the previous pressure level, calculated. For example, by the average of the first pressure reading and the second pressure reading is calculated.
Um das Verfahren unempfindlicher gegen Störgrößen zu machen, ist in einer Ausgestaltung vorgesehen, dass das erste und die weiteren Druckniveaus einem Toleranzband entsprechen. Bei mehreren innerhalb des Toleranzbands erfassten ersten Druckmesswerten wird ein repräsentativer erster Druckmesswert bestimmt. Bei mehreren innerhalb des Toleranzbands erfassten zweiten Druckmesswerten wird eine analoge Vorgehensweise gewählt. Gegenüber einem Verfahren, bei dem alle Messwerte gefiltert werden, bietet diese Vorgehensweise immer noch einen Zeitgewinn.Around making the process less susceptible to disturbance is in one Design provided that the first and the other pressure levels correspond to a tolerance band. For several within the tolerance band detected first pressure readings is a representative first pressure reading certainly. For several within the tolerance band detected second Pressure readings are selected analogously. Opposite one A procedure in which all measured values are filtered offers these Approach still a time gain.
In einer Ausgestaltung ist zur exakteren Bestimmung des Einspritzendes vorgesehen, dass im Bereich zwischen dem n-ten Druckniveau und dem (n + 1)-ten Druckniveau das Verfahren entsprechend dem weiteren Schritt mit einer geringeren Schrittweite, zum Beispiel 1 bar, wiederholt wird.In an embodiment is for more accurate determination of the end of injection provided that in the range between the n-th pressure level and the (n + 1) -th pressure level, the procedure according to the other Step with a smaller increment, for example 1 bar, repeated becomes.
In einer Ausgestaltung ist die Berechnung eines repräsentativen virtuellen Einspritzbeginns dargestellt. Berechnet wird dieser über Mittelwert-Bildung aus drei virtuellen Einspritzbeginnen. Der erste virtuelle Einspritzbeginn berechnet sich aus dem Einspritzende sowie den im Messintervall ermittelten ersten Druckmesswerten über eine Regressions-Gerade. Der zweite virtuelle Einspritzbeginn berechnet sich aus dem Einspritzende sowie dem ersten Druckmesswert des ersten Druckniveaus über eine Gerade. Der dritte virtuelle Einspritzbeginn berechnet sich aus dem Einspritzende und den im Messintervall ermittelten ersten Druckmesswerten über eine Parabel. Durch diese Maßnahme wird der Einfluss von Störgrößen auf die Festlegung des virtuellen Einspritzbeginns weiter verringert. Die weitere Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine erfolgt anhand des repräsentativen virtuellen Einspritzbeginns und des zuvor berechneten Einspritzendes.In One embodiment is the calculation of a representative virtual injection start shown. This is calculated by mean value formation from three virtual injection starts. The first virtual start of injection calculated from the end of injection as well as in the measuring interval determined first pressure readings on a regression line. The second virtual start of injection is calculated from the end of injection and the first pressure reading of the first pressure level via a Just. The third virtual start of injection is calculated the injection end and the first pressure measured values determined in the measuring interval via a Parabola. By this measure becomes the influence of disturbances on the determination of the virtual start of injection is further reduced. The further control and regulation of the internal combustion engine takes place based on the representative virtual injection start and the previously calculated injection end.
Neben einer zeitnahen Bestimmung des Einspritzbeginns und Einspritzendes bietet die Erfindung als weiteren Vorteil eine präzise, injektornahe Abbildung der hydraulischen Eigenschaften des Einspritzsystems während der Einspritzung. Unter hydraulischen Eigenschaften des Systems sind die Kenngrößen des Injektors, die Leckage, der Nadelhub und das Verhalten der Einzelspeicher zu verstehen.Next a timely determination of the start of injection and end of injection offers the invention as a further advantage a precise, injector close Illustration of the hydraulic properties of the injection system during the Injection. Under hydraulic properties of the system are the characteristics of the Injektors, the leakage, the needle stroke and the behavior of the individual memory to understand.
In den Zeichnungen ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt.In The drawings show a preferred embodiment.
Es zeigen:It demonstrate:
Die
Das
Common-Railsystem mit Einzelspeichern unterscheidet sich von einem
konventionellen Common-Railsystem darin, dass der einzuspritzende Kraftstoff
aus dem Einzelspeicher
Die
Betriebsweise der Brennkraftmaschine
In
In
Das Einspritzende wird über ein Rekursionsverfahren bestimmt, welches auf den gespeicherten Rohwerten des Einzelspeicher-Drucks pE im Messintervalls MESS basiert. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass im Messintervall MESS der Druckverlauf im Einzelspeicher einen fallenden Ast, Einspritzung aktiviert, und einen ansteigenden Ast, Einspritzung deaktiviert, aufweist. Damit existieren zu jedem Druckniveau ein erster Druckmesswert auf dem fallenden Ast und zumindest ein zweiter Druckmesswert auf dem ansteigenden Ast. Wird nur noch ein einzelner oder kein Druckmesswert festgestellt, so muss das Einspritzende vorliegen bzw. erfolgt sein.The Injection end is over determines a recursion procedure which is based on the stored raw values of the individual memory pressure pE is based on the measuring interval MESS. The invention is the realization based on that in the measuring interval MESS the pressure curve in the individual memory a falling branch, injection activated, and a rising one Ast, injection disabled, has. So that exists for everyone Pressure level is a first pressure reading on the falling branch and at least a second pressure reading on the ascending branch. Will only one more single or no pressure reading detected, so must the injection end be present or have taken place.
Das
Verfahren zur Bestimmung des Einspitzendes läuft folgendermaßen ab:
In
einem ersten Schritt wird, ausgehend vom maximalen statischen Einzelspeicher-Druck
pE(MAX), ein erstes, geringeres Druckniveau pE(1) bestimmt. Bei einer
Schrittweite dp1 von 10 bar berechnet sich das erste Druckniveau
zu pE(1) = 1790 bar. Danach wird geprüft, ob zum ersten Druckniveau
pE(1) ein erster Druckmesswert p1 und ein zweiter Druckmesswert p2
erfasst wurden. Dies ist in der
In a first step, starting from the maximum static individual accumulator pressure pE (MAX), a first, lower pressure level pE (1) is determined. With a step size dp1 of 10 bar, the first pressure level is calculated to pE (1) = 1790 bar. Thereafter, it is checked whether a first pressure reading p1 and a second pressure reading p2 have been detected at the first pressure level pE (1). This is in the
Das
Verfahren wird solange fortgesetzt bis nur noch ein oder kein Druckmesswert
mehr festgestellt wird. In der
Das
Verfahren lässt
sich wie in
Das
Verfahren ist folgendermaßen:
Beim
n-ten Druckniveau pE(n), beispielsweise pE(n) = 1660 bar, werden
ein erster Druckmesswert p1 und ein zweiter Druckmesswert p2 festgestellt.
Danach wird im weiteren Schritt das Druckniveau um die Schrittweite
dp2 auf 1649 bar verringert und erneut geprüft, ob ein erster p1 und zweiter
Druckmesswert p2 erfasst wurden. Dies ist in
At the nth pressure level pE (n), for example pE (n) = 1660 bar, a first pressure reading p1 and a second pressure reading p2 detected. Thereafter, in the next step, the pressure level is reduced by the step size dp2 to 1649 bar and checked again whether a first p1 and second pressure value p2 were detected. This is in
Die
Der erste virtuelle Einspritzbeginn SBv1 wird anhand des Einspritzendes SE sowie den im Messintervall MESS ermittelten ersten Druckmesswerten p1 über eine Regressions-Gerade RGE (durchgezogene Linie) berechnet. Der erste virtuelle Einspritzbeginn SBv1 ergibt sich dann aus dem Schnittpunkt der Isobaren zum maximalen Einzelspeicher-Druck pE(MAX) und der Regressions-Geraden RGE. Der zweite virtuelle Einspritzbeginn SBv2 wird anhand des Einspritzendes SE sowie dem ersten Druckmesswert p1 des ersten Druckniveaus pE(1) = 1790 bar über eine Gerade GE (strichpunktierte Linie) bestimmt. Der zweite virtuelle Einspritzbeginn SBv2 ergibt sich dann aus dem Schnittpunkt der Isobaren zum maximalen Einzelspeicher-Druck pE(MAX) und der Geraden GE. Der dritte virtuelle Einspritzbeginn SBv3 wird anhand des Einspritzendes SE und den im Messintervall MESS ermittelten ersten Druckmesswerten p1 über eine Parabel PAR (strichzweipunktierte Linie) berechnet. Der dritte virtuelle Einspritzbeginn SBv3 ergibt sich dann aus dem Schnittpunkt der Isobaren zum maximalen Einzelspeicher-Druck pE(MAX) und der Parabel PAR. Der repräsentative virtuelle Einspritzbeginn SBvr wird dann über Mittelwert-Bildung der drei virtuellen Einspritzbeginne SBv1, SBv2 und SBv3 berechnet.Of the first virtual injection start SBv1 is based on the end of injection SE and the first pressure measured values determined in the measuring interval MESS p1 over a regression straight line RGE (solid line) is calculated. Of the first virtual injection start SBv1 then results from the intersection the isobars to the maximum single-store pressure pE (MAX) and the Regression line RGE. The second virtual start of injection SBv2 is determined by the injection of the SE and the first pressure reading p1 of the first pressure level pE (1) = 1790 bar over a straight line GE (dot-dashed line) Line). The second virtual start of injection SBv2 results then from the intersection of the isobars to the maximum single-reservoir pressure pE (MAX) and the line GE. The third virtual injection start SBv3 is determined by the injection end SE and the measuring interval MESS determined first pressure readings p1 via a parabola PAR (dash-dotted two Line). The third virtual start of injection SBv3 results then from the intersection of the isobars to the maximum single-store pressure pE (MAX) and the parable PAR. The representative virtual Start of injection SBvr is then over Averaging the three virtual injection starts SBv1, SBv2 and SBv3 calculated.
Die Festlegung des ersten, zweiten und dritten virtuellen Einspritzbeginns kann auch über andere mathematische Funktionen, z.B. eine kubische Funktion, erfolgen. Selbstverständlich kann auch die Anzahl der virtuellen Einspritzbeginne verändert werden.The Definition of the first, second and third virtual start of injection can also over other mathematical functions, e.g. a cubic function. Of course The number of virtual injection starts can also be changed.
In
Bei
S1 in
Werden ein erster p1 und zweiter Druckmesswert p2 festgestellt, Abfrage S3: ja, so wird bei S5 die Laufvariable n auf zwei gesetzt. Danach wird ein weiteres Druckniveau berechnet, welches gegenüber dem vorherigen um die Schrittweite dp1 reduziert ist, S6. Bei S7 wird geprüft, ob ein erster p1 sowie ein zweiter Druckmesswert p2 zum weiteren Druckniveau erfasst wurden. Ist dies der Fall, Abfrage S7: ja, so wird bei S8 die Laufvariable n um eins erhöht und zum Programmpunkt A verzweigt.Become a first p1 and second pressure reading p2 detected, query S3: yes, in S5 the run variable n is set to two. After that a further pressure level is calculated, which is opposite to the previously reduced by the increment dp1, S6. At S7 becomes checked, whether a first p1 and a second pressure reading p2 to the further pressure level were recorded. If this is the case, query S7: yes, then at S8 the run variable n increased by one and branched to the program point A.
Wird
bei S7 kein oder nur noch ein Druckmesswert detektiert, Abfrage
S7: nein, so wird bei S9 dieses Druckniveau abgespeichert. In
Dort
wird bei S1 ein erster virtueller Einspritzbeginn SBv1 anhand des
Einspritzendes SE sowie den im Messintervall MESS ermittelten ersten
Druckmesswerten p1 über
die Regressions-Gerade
RGE berechnet. Danach wird, ein zweiter virtueller Einspritzbeginn
SBv2 anhand des Einspritzendes SE sowie dem ersten Druckmesswert
p1 des ersten Druckniveaus pE(1), zum Beispiel 1790 bar, über die Gerade
GE berechnet, S2. Bei S3 wird ein dritter virtueller Einspritzbeginn
SBv3 anhand des Einspritzendes SE und den im Messintervall MESS
ermittelten ersten Druckmesswerten p1 über die Parabel PAR berechnet.
Der repräsentative
virtuelle Einspritzbeginn SBvr bestimmt sich dann aus dem Mittelwert
der drei virtuellen Einspritzbeginne SBv1, SBv2 und SBv3, S4. Danach
ist das Unterprogramm beendet und es wird zu S13 in der
Bei der Beschreibung des Verfahrens wurde von Rohwerten ausgegangen, welche auf den Kurbelwellenwinkel Phi bezogen sind. Daher sind die Werte des Einspritzendes SE und der repräsentative virtuelle Einspritzbeginn SBvr ebenfalls auf den Kurbelwellenwinkel Phi bezogen. Als Alternative können diese Kenngrößen zeitbezogen sein. In diesem Fall ist die Bezugnahme auf den Kurbelwellenwinkel Phi in den Figuren als eine Bezugnahme auf die Zeit zu verstehen.at the description of the method was based on raw values, which are related to the crankshaft angle Phi. Hence the values the injection end SE and the representative virtual injection start SBvr also related to the crankshaft angle Phi. As alternative can this Characteristics of time be. In this case, the reference to the crankshaft angle Phi in the figures as a reference to the time to understand.
In der Figurenbeschreibung wurden die einzelnen Druckniveaus durch einen festen Zahlenwert gekennzeichnet, beispielsweise das erste Druckniveau pE(1) durch den Zahlenwert 1790 bar. Anstelle eines festen Zahlenwerts kann das Druckniveau durch ein Toleranzband gekennzeichnet sein. Der angegebene Zahlenwert entspricht dann der Bereichsmitte des Toleranzbands, beispielsweise pE(1) = 1790 bar ± 5 bar. Die Bezugnahme auf ein entsprechendes Druckniveau in der Figurenbeschreibung ist daher auch als Bezugnahme auf ein Toleranzband zu verstehen. Werden innerhalb des Toleranzbands mehrere erste Druckmesswerte p1 ermittelt, so wird aus diesen ein repräsentativer erster Druckmesswert für dieses Toleranzband bestimmt. Für die zweiten Druckmesswerte gilt dieselbe Betrachtungsweise.In The figure description, the individual pressure levels were through a fixed numeric value, for example the first Pressure level pE (1) by the numerical value 1790 bar. Instead of a Fixed value, the pressure level can be characterized by a tolerance band be. The specified numerical value then corresponds to the middle of the range of the tolerance band, for example pE (1) = 1790 bar ± 5 bar. The reference to a corresponding pressure level in the figure description is therefore also to be understood as a reference to a tolerance band. Becomes within the tolerance band several first pressure readings p1 is determined, then from these a representative first pressure reading for this Tolerance band determined. For the second pressure readings apply the same approach.
Aus der Beschreibung ergeben sich für das erfindungsgemäße Verfahren folgende Vorteile:
- – das berechnete Einspritzende und der repräsentative virtuelle Einspritzbeginn sind robust gegenüber Störgrößen, wodurch der Regelkreis zur Regelung des Einspritzbeginns und Einspritzendes stabilisiert wird;
- – eine zylinderindividuelle Diagnosewert-Aussage und Regelung ist möglich;
- – die hydraulischen Eigenschaften des Einspritzsystems im Bereich der Einspritzung sind präziser;
- – der messtechnische Aufwand während der Entwicklungsphase der Brennkraftmaschine wird verringert.
- The calculated injection end and the representative virtual start of injection are robust against disturbances, whereby the injection start and end control loop is stabilized;
- - A cylinder-specific diagnosis value statement and control is possible;
- - The hydraulic properties of the injection system in the injection area are more precise;
- - The metrological effort during the development phase of the internal combustion engine is reduced.
- 11
- BrennkraftmaschineInternal combustion engine
- 22
- Niederdruck-PumpeLow pressure pump
- 33
- KraftstofftankFuel tank
- 44
- Saugdrosselinterphase
- 55
- Hochdruck-PumpeHigh pressure pump
- 66
- RailRail
- 77
- EinzelspeicherSingle memory
- 88th
- Injektorinjector
- 99
- elektronisches Steuergerät (ADEC)electronic control unit (ADEC)
- 1010
- Rail-DrucksensorRail pressure sensor
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