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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors
und insbesondere eines Verbrennungsmotors mit einem Common Rail-Einspritzsystem.
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Verbrennungsmotoren
mit einem Common Rail-Einspritzsystem sind allgemein bekannt. Bei
solchen Verbrennungsmotoren ist eine Vielzahl von Brennräumen d.h.
Zylindern vorgesehen, denen jeweils ein Injektor zugeordnet ist,
der wiederum mit einer gemeinsamen Hochdruckleitung, die üblicherweise
als Common Rail bezeichnet wird für die Brennstoffzuführung verbunden
ist. Bei Common Rail-Systemen treten unter anderem aufgrund von
Herstellungstoleranzen der Injektoren Unterschiede hinsichtlich
der über
einen jeweiligen Injektor eingespritzten Brennstoffmenge auf. Diese
Unterschiede hinsichtlich der eingespritzten Brennstoffmenge führen zu
Unterschieden hinsichtlich der jeweiligen Abgastemperaturen der
Brennräume.
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Um
dieses Problem zu vermeiden ist es bekannt, das Einspritzverhalten
eines Injektors nach der Herstellung zu messen und in codierter
Form, beispielsweise in Form eines Strichcodes, auf dem Injektor
zu vermerken. Wenn der Injektor dann in einen Motor eingebaut wird,
wird diese Information über
ein entsprechendes Lesegerät
in die Steuereinheit des Motors eingegeben. Die Steuereinheit ist dann
in der Lage die Injektoren individuell anhand ihres einmalig gemessenen
Einspritzverhaltens anzusteuern, um über die Brennräume des
Motors hinweg eine gleichmäßige Einspritzung
vorzusehen. Ein solches Verfahren ist in der Technik als E-Trim
bekannt.
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Das
als E-Trim bekannte Verfahren ist jedoch recht aufwendig und erfordert
insbesondere beim Einbau von Injektoren in einen Motor ein entsprechendes
Lesegerät,
um die codierte Information über
das Einspritzverhalten der einzelnen Injektoren in die Motorsteuerung
einzulesen. Ferner ist für
das korrekte Einlesen der Information eine gewisse Schulung und
Sorgfalt notwendig. Bei dem E-Trim Verfahren wird einmalig das Einspritzverhalten
der Injektoren im Neuzustand gemessen. Daher ist das Verfahren nicht
in der Lage einen Verschleißzustand der
Injektoren zu berücksichtigen,
der über
die Lebensdauer eines Injektors hinweg das Einspritzverhalten des
Injektors verändert.
Dies kann insbesondere dann zu Problemen führen, wenn zum Beispiel an
einem Motor ein einzelner oder mehrere aber nicht alle Injektoren
ausgetauscht werden. In diesem Fall sind an dem Motor sowohl neue
Injektoren, deren Einspritzverhalten im Neuzustand bekannt sind, und
alte Injektoren deren Einspritzverhalten ursprünglich bekannt war, aber sich
nunmehr verändert haben
kann, an demselben Motor vorgesehen. Da die Motorsteuerung aber
davon ausgeht, dass die alten Injektoren noch immer dasselbe Einspritzverhalten
wie im Neuzustand besitzen, können
erhebliche Unterschiede hinsichtlich der Einspritzung von Brennstoff
in die einzelnen Brennräume
auftreten.
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Bei
großen
Motoren und insbesondere bei Motoren für Marineanwendungen ist es
bekannt, die Abgastemperaturen der einzelnen Brennräume zu überwachen
und eine Warnung auszugeben, wenn die Abgastemperatur eines Brennraums
wesentlich von den Abgastemperaturen der anderen Brennräume abweicht.
Eine solche Temperaturabweichung kann auf unterschiedlichen Gründen basieren
und eine erhebliche Fehlfunktion bzw. Beschädigung des Verbrennungsmotors
anzeigen. Eine Quelle von Abgastemperaturabweichungen ist die Brennstoffmenge,
die an jeden Brennraum geliefert wird, und diese kann auf normalen
Toleranzen des Brennstoffeinspritzsystems beruhen. Beispielsweise
besitzen Injektoren häufig
Durchflusstoleranzen von +/– 5%
und größer. Injektoren
der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung besitzen derzeit eine
Durchflusstoleranz von +2,5% und –1,5%.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Motorleistung
zu verbessern, und Fehlalarme bei Abgastemperaturüberwachungssystemen
zu verringern.
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Erfindungsgemäß sieht
die vorliegende Erfindung ein Verfahren vor zum Steuern eines Verbrennungsmotors
mit einer Vielzahl von Brennräumen
d.h. Zylindern, einer Vielzahl von individuell ansteuerbaren Injektoren
zum Ein spritzen von Brennstoff in die Brennräume, wobei jedem Brennraum
wenigstens ein Injektor zugeordnet ist, und einem Common Rail für die Brennstoffzuführung zu
der Vielzahl von Injektoren, wobei das Verfahren die folgenden Schritte
aufweist: Ansteuern der Injektoren anhand eines Anforderungsprofils, Überwachen
der Abgastemperatur jedes Brennraums, Ermitteln einer gemittelten
Abgastemperatur der Verbrennungsräume, Ermitteln, ob die Abgastemperatur
eines Brennraums um mehr als eine vorbestimmte Größe von der
gemittelten Abgastemperatur abweicht, und Ändern der Ansteuerung eines
Injektors, der einem Brennraum zugeordnet ist, dessen Abgastemperatur
um mehr als die vorbestimmte Größe von der
gemittelten Abgastemperatur abweicht, um die eingespritzte Brennstoffmenge
zu verändern.
Das Verfahren ermöglicht anhand
der Überwachung
der Abgastemperaturen jedes Brennraums eine Anpassung der in jeden Brennraum
eingespritzten Brennstoffmenge, um eine Angleichung der Abgastemperaturen
zu erreichen und die Leistung des Motors zu optimieren, indem eine
Angleichung der jeweils eingespritzten Brennstoffmenge erreicht
wird. Bei einer Ausführungsform der
Erfindung ist die vorbestimmte Größe ein vorbestimmter Prozentsatz
der gemittelten Abgastemperatur.
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Vorzugsweise
liegt die vorbestimmte Größe der Temperaturabweichung
zwischen 10°C
und 30°C und
insbesondere bei ungefähr
20°C.
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Um
zu verhindern, dass größere Fehlfunktionen
bzw. Beschädigungen
des Verbrennungsmotors überdeckt
werden, ist vorzugsweise die Anzahl pro Änderungen für jeden Injektor auf eine bestimmte
Anzahl begrenzt. Dadurch kann verhindert werden, dass Änderungen
der Abgastemperatur, die nicht innerhalb der Toleranzen der Injektoren
liegen oder nicht auf der Menge des eingespritzten Brennstoffs basieren,
unerkannt bleiben. Ferner entspricht vorzugsweise die Größe jeder Änderung
der Ansteuerung einem vorgegebenen Wert, um eine gleichmäßige Angleichung
der Abgastemperaturen zu erreichen. Darüber hinaus ist vorzugsweise
die Gesamtgröße der Änderung(en)
der Ansteuerung eines jeweiligen Injektors begrenzt. Dies ist wiederum
zweckmäßig, um
zu verhindern, dass Änderungen
der Abgastemperatur eines Brennraums, die nicht innerhalb der Toleranzen
der Injektoren liegen oder nicht auf der eingespritzten Brennstoffmenge
basieren, und die auf schwerwiegende Fehlfunktionen hindeuten können, überdeckt
werden. Dabei wird die Größe jeder Änderung
oder die Gesamtgröße der Änderung(en)
der Ansteuerung eines jeweiligen Injektors vorzugsweise als ein
Prozentsatz der unveränderten Ansteuerung
gemäß dem Anforderungsprofil
bestimmt. Es wird somit die normale Ansteuerung des Injektors gemäß dem Anforderungsprofil
als Grundlage für
die Limitierung der Größe jeder
einzelnen Änderung
oder der Gesamtgröße der Änderung(en)
herangezogen. Somit ist je nach Anforderungsprofil eine größere oder
geringere Änderung
möglich.
Beispielsweise sind somit bei einem Betrieb des Verbrennungsmotors
im Normaliastbetrieb geringere Änderungen
der Ansteuerung möglich
als bei einem Betrieb im Voll- oder Überlastbetrieb
des Motors.
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Vorzugsweise
liegt die maximale Gesamtgröße der Änderung(en)
in einem Bereich von 1 bis 10% und vorzugsweise bei 4%, da beispielsweise Durchflusstoleranzen
für die
Injektoren in diesem Bereich liegen.
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Vorzugsweise
werden die obigen Verfahrensschritte zyklisch wiederholt, um über den
Motorbetrieb hinweg eine entsprechende Optimierung vorzusehen. Dabei
wird nach einer Änderung
der Ansteuerung an einem Injektor vorzugsweise eine vorbestimmte
Zeitperiode vor der Wiederholung abgewartet, wobei die vorbestimmte
Zeitperiode länger ist,
als eine normale Zeitperiode zwischen zyklischen Wiederholungen.
Hierdurch soll dem System die Möglichkeit
gegeben werden, eine durch die Änderung
der Ansteuerung bedingte Abgastemperaturänderung zu stabilisieren. Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
werden die Änderungseinstellungen
aufgezeichnet. Eine solche Aufzeichnung ermöglicht bei einer Überprüfung des
Motors Unregelmäßigkeiten
festzustellen. Darüber
hinaus ermöglicht
die Aufzeichnung der Änderungseinstellungen, dass
diese bei einem Neustart des Verbrennungsmotors beibehalten werden.
Wenn die Änderungen
auf Herstellungstoleranzen des Brennstoffzuführsystems basieren, kann der
Motor bei einem Neustart somit direkt mit den zuvor optimierten
Einstellungen betrieben werden.
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Bei
einer alternativen Ausführungsform
der Erfindung werden die Änderungswerte
bei einem Neustart des Verbrennungsmotors zurückgesetzt.
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Vorzugsweise
wird ferner ermittelt, ob die Abgastemperatur eines Brennraums um
mehr als eine weitere vorbestimmte Größe von der gemittelten Abgastemperatur
abweicht, wobei die weitere vorbestimmte Größe größer ist als die erstgenannte
vorbestimmte Größe ist,
und wobei bei einer entsprechenden Abweichung ein entsprechendes
Warnsignal ausgegeben wird. Da eine zu starke Abweichung der Abgastemperatur
eines Brennraums auf eine wesentliche Fehlfunktion hinweist, sollte
eine solche Abweichung ohne Verzögerung
signalisiert werden.
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Die
weitere vorbestimmte Größe kann
wiederum ein vorbestimmter Prozentsatz der gemittelten Abgastemperatur
sein.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert; in
den Zeichnungen zeigt:
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1 schematisch
den Aufbau eines Steuersystems für
einen Verbrennungsmotor mit einer Vielzahl von Brennräumen;
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2 schematisch
Teile des Verbrennungsmotors und des Steuersystems;
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3 ein
Flußdiagramm,
das einen Prozeßablauf
des Steuersystems gemäß einer
ersten Ausführungsform
darstellt;
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4 ein
Flußdiagramm,
das einen Prozeßablauf
des Steuersystems gemäß einer
zweiten Ausführungsform
darstellt.
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Die 1 und 2 zeigen
schematisch den Aufbau eines Steuersystems 1 für einen
Verbrennungsmotor 2 mit einer Vielzahl von nicht näher dargestellten
Brennräumen
d.h. Zylindern. Der Verbrennungsmotor 2 ist zur Vereinfachung
der Darstellung nur in 2 schematisch dargestellt. 1 zeigt
jedoch eine Vielzahl von Injektoren 3a bis 3f, wobei
jeweils ein Injektor einem Brennraum des Verbrennungsmotors 2 zugeordnet
ist. Die Injektoren 3a bis 3f besitzen jeweils
eine in den entsprechenden Brennraum weisende Düsenspitze 4 zum Einspritzen von
Brennstoff in den entsprechenden Brennraum. Obwohl in den Figuren
sechs Injektoren dargestellt sind, kann natürlich auch eine andere Anzahl
von Injektoren und somit Brennräumen
vorgesehen sein.
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Die
Injektoren 3a bis 3f stehen jeweils über eine
Brennstoffleitung 6a bis 6f und ein Mengenbegrenzungsventil 8a bis 8f mit
einer gemeinsamen Hochdruckleitung 10, die üblicherweise
als Common Rail bezeichnet wird, in Verbindung. Die Mengenbegrenzungsventile
besitzen eine Durchflussbegrenzungsmenge, die für den gesamten Leistungsbereich des
Motors von Nulllast bis Überlast
so bemessen ist, dass im Normalbetrieb eine absperrende Anschlaglage
nicht erreicht wird. Die Durchflussbegrenzungsmenge liegt um beispielsweise ≥ 30% höher als
eine im Nennlastbetrieb erforderliche Brennstoffmenge. Das Common
Rail 10 steht wiederum über
eine Leitung 12 und eine Hochdruckpumpe 14 mit
einem Brennstoffreservoir 16 in Verbindung.
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Die
Injektoren 3a bis 3f stehen über entsprechende Signalleitungen 20a bis 20f mit
einer Steuereinheit 22 in Verbindung, die das Öffnen und
Schließen
der Injektoren 3a bis 3f, d.h. die Bewegung einer Düsennadel
relativ zu einem Düsensitz,
in bekannter Art und Weise steuert. Über die Öffnungsdauer des Injektors
wird die eingespritzte Brennstoffmenge pro Einspritzzyklus gesteuert.
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Die
Steuereinheit 22 steht über
eine Signalleitung 24 auch mit der Hochdruckpumpe 14 in
Verbindung, um deren Betrieb zu steuern.
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Die
Steuereinheit 22 steht ferner über entsprechende Signalleitungen 30a bis 30f mit
Temperatursensoren 32a bis 32f in Verbindung.
Die Temperatursensoren 32a bis 32f sind, wie in 2 zu
erkennen ist, jeweils an Abgasleitungen 34a bis 34f der einzelnen
Brennräume
angeordnet, um individuell die Abgastemperatur jedes Brennraums
zu messen. Die einzelnen Abgasleitungen 34a bis 34f werden
zu einer gemeinsamen Abgasleitung 36 zusammengefaßt, in der
ein weiter, optionaler Temperatursensor 38 und ein Turbolader 40 ange ordnet
sind. Der optionale Temperatursensor 38 kann dazu verwendet
werden direkt eine gemittelte Abgastemperatur aller Brennräume zu messen,
da in der gemeinsamen Abgasleitung 36 alle Abgase zusammenlaufen.
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Obwohl
die Signalleitungen 30a bis 30f so dargestellt
sind, dass sie direkt in die Steuereinheit 22 laufen, kann
zwischen der Steuereinheit 22 und den Signalleitungen eine
Abgasüberwachungseinheit
vorgesehen sein, die die Signale der Temperatursensoren verarbeitet
und in verarbeiteter Form der Steuereinheit 22 zur Verfügung stellt.
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Nachfolgend
wird der Betrieb des Steuersystems 1 gemäß einer
erste Ausführungsform
der Erfindung unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm gemäß 3 näher erläutert. Die
einzelnen Prozessschritte werden dabei durch die Steuereinheit gesteuert.
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Im
Block 100 wird der Motor gestartet und die einzelnen Injektoren
anhand eines Anforderungsprofils angesteuert, wie es in der Technik üblich ist.
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Anschließend werden
im Block 102 die Temperaturen der Abgase jedes Brennraums
individuell gemessen. Die Temperaturmessung erfolgt über die Temperatursensoren 32a–32f und
die entsprechenden Temperatursignale werden über die Signalleitungen 30a–30f an
die Steuereinheit 22 übertragen.
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Anschließend geht
die Steuerung zum Block 104 über. Im Block 104 wird
eine gemittelte Temperatur Tavg der Abgase
aller Brennräume
ermittelt. Dies kann mathematisch anhand der Temperatursignale jedes
Brennraums erfolgen oder über
eine Temperaturmessung des Temperatursensors 38, der an
der gemeinsamen Abgasleitung 36 vorgesehen ist und somit
einen gemittelten Wert vorsieht.
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Anschließend geht
die Prozesssteuerung zum Block 106, in dem eine Abweichung
Tdev der Abgastemperatur eines Brennraums
N gegenüber
der gemittel ten Temperatur Tavg ermittelt
wird. N stellt dabei eine ganze Zahl zwischen 1 und der Anzahl der Brennräume dar
und wird beim Start des Steuersystems auf 1 gesetzt.
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Im
Block 108 wird nachfolgend eine Feststellung getroffen,
ob die Abgastemperaturen innerhalb vorgegebener Grenzen liegen,
wobei die vorgegebenen Grenzen einerseits absolute Grenzen darstellen können und
andererseits anhand des Anforderungsprofils festgelegt sein können. Bei
der Feststellung wird ermittelt, ob der im Block 106 ermittelte
Absolutwert von Tdev kleiner als eine erste
vorbestimmte Größe ist.
Hierdurch wird festgestellt, ob die Temperaturabweichung gegenüber der
gemittelten Temperatur innerhalb vorgegebener Grenzen liegt. Dabei
kann die erste vorbestimmte Größe ein feste
Temperatur von beispielsweise 40°C
sein oder ein Prozentsatz der gemittelten Abgastemperatur, wie beispielsweise 10%,
und sich somit während
des Betriebs des Motors verändern.
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Wenn
die Abgastemperaturen außerhalb
der vorgegebenen Grenzen liegen zeigt dies eine wesentliche Fehlfunktion
des Motors an und die Prozesssteuerung geht zum Block 110 über, in
dem eine entsprechende Fehlermeldung ausgegeben, und gegebenenfalls
der Betrieb des Motors gestoppt wird.
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Wenn
die Abgastemperaturen innerhalb der vorgegebenen Grenzen liegen
geht die Prozesssteuerung zum Block 112 über. Im
Block 112 wird festgestellt, ob der Absolutwert von Tdev kleiner als eine vorbestimmte zweite
Größe ist.
Hierdurch wird festgestellt, ob die Temperaturabweichung gegenüber der gemittelten
Temperatur innerhalb zweiter, engerer vorgegebener Grenzen liegt.
Dabei kann die vorbestimmte Größe ein feste
Temperatur von beispielsweise 20°C
sein oder ein Prozentsatz der gemittelten Abgastemperatur, wie beispielsweise
5%, und sich somit während
des Betriebs des Motors verändern.
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Wenn
der Absolutwert von Tdev kleiner als die vorbestimmte
Größe ist zeigt
die einen einwandfreien Betrieb des Motors an und die Prozesssteuerung geht
zum Block 114 über.
Im Block 114 wird N um 1 erhöht, das heißt N wird gleich N + 1 gesetzt.
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Anschließend geht
die Prozesssteuerung zum Block 116 über, wo festgestellt wird,
ob N größer als
die Anzahl der Brennräume
ist. Wenn dies nicht der Fall ist, geht die Prozesssteuerung zum
Block 106 zurück,
in dem wiederum eine Temperaturabweichung Tdev der
Abgastemperatur des nächsten Brennraums
gegenüber
der gemittelten Temperatur Tavg ermittelt
wird.
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Wenn
N im Block 116 jedoch größer als die Anzahl der Brennräume ist,
geht die Prozesssteuerung zum Block 118 über. Wenn
N größer als
die Anzahl der Brennräume
ist, zeigt dies an, dass die Temperaturabweichung Tavg für jeden
Brennraum gegenüber
der gemittelten Temperatur ermittelt und in entsprechender Weise
darauf reagiert wurde.
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Der
Block 118 stellt einen Zeitverzögerungsblock dar, der den Prozess
eine vorbestimmte Zeitperiode ruhen lässt, bevor der Prozess wieder
in dem Block 102 übergeht
und ein neuer Zyklus durchlaufen wird.
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Wenn
im Block 112 festgestellt wird, dass der Absolutwert von
Tdev kleiner als die vorbestimmte Größe ist zeigt
dies an, dass der Motor nicht ganz optimal läuft, die Abweichung aber nicht
so wesentlich ist, dass eine Fehlermeldung ausgegeben werden muß, und die
Prozesssteuerung geht zum Block 120 über. Im Block 120 wird
festgestellt, ob eine maximale Änderungsgrenze
für den
Brennraum N erreicht wurde. Wie nachfolgend noch näher erläutert wird,
ist das Steuersystem in der Lage die Ansteuerung der Injektoren 3a–3f,
die üblicherweise
anhand des Anforderungsprofils gesteuert werden, zu ändern, um die
hierüber
eingespritzte Brennstoffmenge zu verändern. Dabei soll das Steuersystem
jedoch nicht unbegrenzt die Ansteuerung ändern können, so dass eine Änderungsgrenze
definiert wird, und zwar beispielsweise als eine prozentuale Änderung
der Ansteuerung, die normalerweise gemäß dem Ansteuerungsprofil erfolgen
würde.
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Wenn
im Block 120 festgestellt wurde, dass die maximale Änderungsgrenze
für den
Brennraum N erreicht ist, geht die Prozesssteuerung zum Block 114 über, wo
N wiederum um 1 erhöht
wird und die Prozesssteuerung dem schon oben beschriebenen weiteren
Prozess folgt. Im Entscheidungsblock 120 wird bei der Bestimmung,
ob die maximale Änderungsgrenze
für den
Brennraum N erreicht wurde, berücksichtigt,
ob eine nachfolgende Änderung
einen Schritt von der maximalen Änderungsgrenze
weg zu der normalen Ansteuerung gemäß dem Anforderungsprofil beinhalten
würde,
oder einen Schritt über die
maximale Änderungsgrenze
hinaus. Das heißt, wenn
die maximale Änderungsgrenze
für den
Brennraum N erreicht ist, und eine nachfolgend geplante Änderung
ein Überschreiten
der Grenze zur Folge hätte,
dann wird diese Änderung
nicht zugelassen und es wird zum Block 114 übergegangen.
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Wenn
die nachfolgend geplante Änderung jedoch
einen Schritt weg von der maximalen Änderungsgrenze zu der normalen
Ansteuerung gemäß dem Anforderungsprofil
zur Folge hätte,
dann geht die Prozesssteuerung zum Block 122 über. Die
Prozesssteuerung geht auch zum Block 122 über, wenn im
Block 120 festgestellt wurde, dass die maximale Änderungsgrenze
für den
Brennraum N noch nicht erreicht ist. Im Block 122 wird
die Ansteuerung des dem Brennraum N zugeordneten Injektors geändert. Die Änderung
der Ansteuerung hat ein längeres Öffnen oder
schnelleres Schließen
des Injektors zur Folge, um die über
den Injektor in den Brennraum N eingespritzte Brennstoffmenge zu
vergrößern oder
zu verringern.
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Anschließend geht
die Prozesssteuerung wieder zum Block 114 über, in
dem der Wert N um 1 erhöht
wird und die Prozesssteuerung anschließend dem zuvor beschriebenen
Prozessablauf folgt.
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Der
zuvor beschriebene Prozess stellt eine Ausführungsform der Erfindung dar,
und ermöglicht innerhalb
vorgegebener Grenzen eine Homogenisierung der Abgastemperaturen
der unterschiedlichen Brennräume
eines Verbrennungsmotors mit einem Common Rail-Einspritzsystem.
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Aus
der obigen Beschreibung ergibt sich, dass der jeweilige Änderungsgrad
der Ansteuerung für
die jeweiligen Injektoren aufgezeichnet wird. Diese aufgezeichneten
Werte werden vorzugsweise in einem Permanentspeicher gespeichert
und können für unterschiedliche
Zwecke, wie beispielsweise einen Systemcheck ausgelesen werden.
Darüber
hinaus können
die aufgezeichneten Werte bei einem Neustart eines Motors für die Ansteuerung
der einzelnen Injektoren zugrunde gelegt werden. Im Normalbetrieb
des Motors kann hierdurch erreicht werden, dass der Motor bei einem
Neustart von Anfang an mit einem optimierten Ansteuerungsprofil
betrieben wird. Nach Wartungs- oder Reparaturarbeiten an dem Motor
werden die Änderungswerte
jedoch bevorzugt wieder auf das normale Ansteuerungsprofil zurückgesetzt.
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Nachfolgend
wird der Betrieb des Steuersystems 1 gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm gemäß 4 näher erläutert. Die
einzelnen Prozessschritte werden dabei wiederum durch die Steuereinheit
gesteuert.
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Im
Block 200 wird der Motor gestartet und die einzelnen Injektoren
anhand eines Anforderungsprofils angesteuert, wie es in der Technik üblich ist.
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Anschließend werden
im Block 202 die Temperaturen der Abgase jedes Brennraums
individuell gemessen. Die Temperaturmessung erfolgt beispielsweise über die
Temperatursensoren 32a–32f und
die entsprechenden Temperatursignale werden über die Signalleitungen 30a–30f an
die Steuereinheit 22 übertragen.
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Im
Block 204 wird dann wie zuvor eine gemittelte Temperatur
Tavg der Abgase aller Brennräume ermittelt.
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Nun
geht die Prozesssteuerung zum Block 206 über, in
dem eine Abweichung Tdev der Abgastemperatur
eines Brennraums N gegenüber
der gemittelten Temperatur Tavg ermittelt
wird. N stellt dabei eine ganze Zahl zwischen 1 und der Anzahl der Brennräume dar
und wird beim Start des Steuersystems auf 1 gesetzt.
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Im
Block 208 wird nachfolgend eine Feststellung getroffen,
ob die Abgastemperaturen innerhalb vorgegebener Grenzen liegen,
wobei die vorgegebenen Grenzen einerseits absolute Grenzen darstellen können und
andererseits anhand des Anforderungsprofils festgelegt sein können. Bei
der Feststellung wird ermittelt, ob der im Block 206 ermittelte
Absolutwert von Tdev kleiner als eine erste
vorbestimmte Größe ist.
Hierdurch wird festgestellt, ob die Temperaturabweichung gegenüber der
gemittelten Temperatur innerhalb vorgegebener erster Grenzen liegt.
Dabei kann die erste vorbestimmte Größe ein feste Temperatur von
beispielsweise 40°C
sein oder ein Prozentsatz der gemittelten Abgastemperatur, wie beispielsweise
10%, und sich somit während
des Betriebs des Motors verändern.
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Wenn
die Abgastemperaturen außerhalb
der vorgegebenen Grenzen liegen zeigt dies eine wesentliche Fehlfunktion
des Motors an und die Prozesssteuerung geht zum Block 210 über, in
dem eine entsprechende Fehlermeldung ausgegeben, und gegebenenfalls
der Betrieb des Motors gestoppt wird.
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Wenn
die Abgastemperaturen jedoch innerhalb der vorgegebenen ersten Grenzen
liegen geht die Prozesssteuerung zum Block 212 über. Im
Block 212 wird festgestellt, ob der Absolutwert von Tdev kleiner als eine zweite vorbestimmte
Größe ist,
die kleiner als die erste vorbestimmte Größe ist. Hierdurch wird festgestellt,
ob die Temperaturabweichung gegenüber der gemittelten Temperatur
innerhalb zweiter, engerer vorgegebener Grenzen liegt. Dabei kann die
zweite vorbestimmte Größe ein feste
Temperatur von beispielsweise 20°C
sein oder ein Prozentsatz der gemittelten Abgastemperatur, wie beispielsweise 5%,
und sich somit während
des Betriebs des Motors verändern.
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Wenn
der Absolutwert von Tdev kleiner als die zweite
vorbestimmte Größe ist,
geht die Prozesssteuerung zum Block 214 über. Im
Block 214 wird N um 1 erhöht, das heißt N wird gleich N + 1 gesetzt.
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Anschließend geht
die Prozesssteuerung zum Block 216 über, wo festgestellt wird,
ob N größer als
die Anzahl der Brennräume
ist. Wenn dies nicht der Fall ist, geht die Prozesssteuerung zum
Block 206 zurück,
in dem wiederum eine Temperaturabweichung Tdev der
Abgastemperatur des nächsten Brennraums
gegenüber
der gemittelten Temperatur Tavg ermittelt
wird.
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Wenn
N im Block 216 jedoch größer als die Anzahl der Brennräume ist,
geht die Prozesssteuerung zum Block 218 über. Wenn
N größer als
die Anzahl der Brennräume
ist, zeigt dies an, dass die Temperaturabweichung für jeden
Brennraum gegenüber der
gemittelten Temperatur ermittelt und in entsprechender Weise darauf
reagiert wurde.
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Der
Block 218 stellt einen Zeitverzögerungsblock dar, der den Prozess
eine vorbestimmte Zeitperiode ruhen lässt, bevor der Prozess wieder
in dem Block 202 übergeht
und ein neuer Zyklus durchlaufen wird.
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Bis
zu diesem Punkt gleichen sich somit die Prozessabläufe der
ersten und zweiten Ausführungsform.
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Wenn
im Block 212 festgestellt wird, dass der Absolutwert von
Tdev kleiner als die zweite vorbestimmte
Größe ist,
geht die Prozesssteuerung statt zum Block 214 zum Block 220 über.
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Wie
nachfolgend noch näher
erläutert
wird, ist das Steuersystem in der Lage die Ansteuerung der Injektoren 3a–3f,
die üblicherweise
anhand des Anforderungsprofils gesteuert werden, zu ändern, um
die hierüber
eingespritzte Brennstoffmenge zu verändern. Dabei soll das Steuersystem
jedoch nicht unbegrenzt die Ansteuerung ändern können, so dass eine maximale
Anzahl von Änderungsschritten
definiert wird, die jeweils eine vorgegebene Größe besitzen, und zwar beispielsweise
eine prozentuale Änderung
der Ansteuerung, gegenüber
der Ansteuerung, die normalerweise gemäß dem Ansteuerungsprofil erfolgen
würde.
Beispielsweise kann ein Änderungsschritt
eine Änderung
von ±0,5%
gegenüber
der „normalen" Ansteuerung umfassen.
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Im
Block 220 wird daher festgestellt, ob die Anzahl der zuvor
vorgenommenen Änderungsschritte
betreffend den Brennraum N einen vorbestimmten Wert von beispielsweise
10 erreicht hat. Dabei wird nur die Anzahl von Änderungsschritten weg von einer normalen
Ansteuerung gemäß dem Anforderungsprofil
berücksichtigt.
Wenn nach Änderungen
weg vom normalen Ansteuerungsprofil ein Änderungsschritt in Richtung
des normalen Ansteuerungsprofils vorgenommen wird, wird die Anzahl
der Änderungsschritte
weg vom normalen Ansteuerungsprofils dementsprechend korrigiert.
Die Anzahl der Änderungsschritte
zeigt somit an, wie weit die Ansteuerung eines Injektors von seiner
normalen Ansteuerung abweicht (beispielsweise fünf Erhöhungen á + 0,5%, d.h. 2,5% Abweichung
gegenüber
dem normalen Ansteuerungsprofil). Ferner wird auch in Betracht gezogen,
ob die nächste Änderung
einen Schritt in Richtung der normalen Ansteuerung beinhalten würde oder
weg davon.
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Wenn
im Block 220 nunmehr festgestellt wurde, dass die Anzahl
der Änderungen
die maximale Anzahl für
den Brennraum N erreicht hat und der nachfolgend geplante Änderungsschritt
die maximale Anzahl überschreiten
würde,
geht die Prozesssteuerung zum Block 214 über. Im
Block 214 wird N wiederum um 1 erhöht wird und die Prozesssteuerung folgt
dem schon oben beschriebenen weiteren Prozess.
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Wenn
die nachfolgend geplante Änderung jedoch
einen Schritt weg von der maximalen Anzahl der Änderungen zu der normalen Ansteuerung
gemäß dem Anforderungsprofil
zur Folge hätte,
dann geht die Prozesssteuerung zum Block 222 über. Die Prozesssteuerung
geht auch zum Block 222 über, wenn im Block 220 festgestellt
wurde, dass die maximale Änderungsgrenze
für den
Brennraum N noch nicht erreicht ist. Im Block 222 wird
die Ansteuerung des dem Brennraum N zugeordneten Injektors geändert. Die Änderung
der Ansteuerung hat ein längeres Öffnen oder
schnelleres Schließen
des Injektors zur Folge, um die über
den Injektor in den Brennraum N eingespritzte Brennstoffmenge zu
vergrößern oder zu
verringern.
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Anschließend geht
die Prozesssteuerung wieder zum Block 214 über, in
dem der Wert N um 1 erhöht
wird und die Prozesssteuerung anschließend dem zuvor beschriebenen
Prozessablauf folgt.
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Der
zuvor beschriebenen Prozessabläufe stellen
unterschiedliche Ausführungsformen
der Erfindung dar, ohne jedoch auf diese beschränkt zu sein.
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Bei
den zuvor beschriebenen Prozessabläufen erfolgt eine Ermittlung
einer Abweichung Tdev der Abgastemperatur
jeweils für
einen einzigen Brennraum (Blöcke 106/206).
Anschließend
wird die ermittelte Abweichungen mit bestimmten Grenzwerten verglichen
(Blöcke 112/212)
und gegebenenfalls eine Anpassung der Ansteuerung des dem jeweiligen Brennraum
zugeordneten Injektors vorgenommen (Blöcke 122/222).
Im Anschluß wird
dann die Abweichung Tdev der Abgastemperatur
jeweils für
den nächsten
Brennraum ermittelt und der entsprechende Wert für die nachfolgenden Schritte
bereitgestellt. Alternativ zu dieser sequentiellen Ermittlung der Temperaturabweichung
für jeden
Brennraum einzeln und der sequentiellen Durchführung der nachfolgenden Schritten
(Vergleich mit bestimmten Grenzwerten/ggf. Änderung der Ansteuerung eines
Injektors etc.) ist es auch möglich,
die Temperaturabweichungen für
alle Brennräume
oder eine Gruppe der Brennräume
gleichzeitig zu ermitteln und die entsprechenden Werte gleichzeitig
den nachfolgenden Schritten zur Verfügung zu stellen. Mit anderen
Worten kann statt der obigen sequentiellen Verarbeitung der Temperatursignale
auch eine parallele Verarbeitung derselben vorgesehen werden.
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Die
vorliegende Erfindung wurde zuvor anhand bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung näher
erläutert,
ohne auf die konkret dargestellten Ausführungsformen beschränkt zu sein.
Dem Fachmann werden sich zahlreich Modifikationen und Änderungen
ergeben, die im Umfang der vorliegenden Erfindung liegen, der durch
die nachfolgenden Ansprüche
definiert wird.