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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und Regelung einer
Brennkraftmaschine mit einem Common-Railsystem einschließlich Einzelspeichern
nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Eine
Brennkraftmaschine mit einem Common-Railsystem nebst Einzelspeichern
und ein Steuerungs- und Regelungsverfahren sind aus der
DE 103 44 181 A1 bekannt.
Das Verfahren besteht in einem ersten Schritt darin, dass der Einzelspeicherdruck
innerhalb eines Messintervalls, zum Beispiel eines Arbeitsspiels
der Brennkraftmaschine entsprechend 720° Kurbelwellenwinkel, erfasst
und abgespeichert wird. In einem zweiten Schritt wird aus den abgespeicherten
Werten der absolute Minimalwert ermittelt. Der absolute Minimalwert
ist gleichbedeutend mit dem Spritzende der Haupteinspritzung. In
einem dritten Schritt wird ausgehend vom maximalen Druckwert ein
Zwischenwert berechnet. Danach wird in einem vierten Schritt an
Hand des Spritzendes der Haupteinspritzung und dem Zwischenwert über eine mathematische
Funktion, beispielsweise eine Gerade, ein virtueller Spritzbeginn
der Haupteinspritzung berechnet. Die weitere Steuerung und Regelung
der Brennkraftmaschine erfolgt auf der Grundlage des virtuellen
Spritzbeginns, welcher als tatsächlicher Spritzbeginn
gesetzt wird. Hinweise zu einer Vor- oder Nacheinspritzung bei einem
Common-Railsystem mit Einzelspeichern sind der Fundstelle nicht
zu entnehmen.
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Die
DE 10 2006 007 365
B3 beschreibt ein Verfahren zur Erkennung eines Spritzendes
einer Haupteinspritzung bei einer Brennkraftmaschine mit einem Common-Railsystem
einschließlich
Einzelspeichern. Bei diesem Verfahren wird ebenfalls zuvor der Einzelspeicherdruck
innerhalb eines Messintervalls erfasst und abgespeichert. Dem Verfahren
liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass im Messintervall der Druckverlauf
im Einzelspeicher einen fallenden Ast, Einspritzung aktiviert, sowie
einen ansteigenden Ast, Einspritzung deaktiviert, aufweist. Damit
muss das Spritzende der Haupteinspritzung an der Verbindungsstelle
des fallenden mit dem ansteigenden Ast liegen. Konkret besteht das
Verfahren darin, dass ausgehend von einem ersten Druckniveau des
Einzelspeicherdrucks geprüft
wird, ob zwei Messwerte erfasst wurden. Ist dies der Fall, so wird
das Verfahren bei einem geringeren Druckniveau wiederholt. Dieses
Rekursionsverfahren wird solange wiederholt bis nur noch ein oder
kein Messwert festgestellt wird. Dies ist nur beim Spritzende selber
der Fall oder wenn das Spritzende kurz zuvor auftrat. Aus dem Spritzende
der Haupteinspritzung wird analog zu der oben beschriebenen
DE 103 44 181 A1 ein
virtueller Spritzbeginn berechnet und als tatsächlicher Spritzbeginn für die weitere
Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine gesetzt. Auch diese
Fundstelle liefert keine Hinweise zu einer Vor- oder Nacheinspritzung bei einem Common-Railsystem
mit Einzelspeichern.
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In
der Praxis tritt bei einer Mehrfach-Nacheinspritzung in einem Common-Railsystem
mit Einzelspeichern das Problem auf, dass der Einzelspeicherdruck
während
der Nacheinspritzung eine hohe Welligkeit aufweist. Verursacht werden
diese Druckschwingungen des Kraftstoffs im Einzelspeicher durch
das mechanische Schließen
der Injektornadel. Da die Amplituden des Nutzsignals, also der theoretische
Verlauf des Einzelspeicherdrucks, und der Überlagerung ähnlich groß sind,
kann dies eine Fehlinterpretation des Spritzbeginns sowie Spritzendes der
Nacheinspritzung verursachen.
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Das
Problem der Druckschwankungen und Interferenzen im Rail eines Common-Railsystems wird
ebenfalls in der
DE 197 40
608 C2 beschrieben. Diese Druckschwingungen entstehen sowohl
durch die gegenseitige Beeinflussung der Einspritzungen verschiedener
Zylinder untereinander als auch durch Teileinspritzungen in denselben
Zylinder. Zur genauen und zuverlässigen
Bestimmung einer kraftstoffeinspritzbezogenen Kenngröße, beispielsweise
des Spritzbeginns, schlägt
die
DE 197 40 608 C2 daher vor,
dass die abgespeicherten Rail-Druckwerte tiefpassgefiltert und innerhalb
eines Zeitfensters dann über
ein neuronales Netzwerk der Spritzbeginn bestimmt wird. Die Lösung bezieht
sich jedoch auf ein konventionelles Common-Railsystem, also ohne Einzelspeicher.
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Auch
die
DE 103 02 806
A1 geht von dem Problem der Druckschwingungen auf dem Kraftstoff aus.
Zur Verminderung des Einflusses der Druckschwingungen auf das Kraftstoffsystem
schlägt
diese die Korrektur beispielsweise des Soll-Spritzbeginns über einen
Korrekturfaktor vor. Bestimmt wird der Korrekturfaktor aus dem Vergleich
der Sollwerte mit den Istwerten, wobei die Istwerte aus den Kraftstoffdruckschwingungen über Fourier-Analyse
bestimmt werden. Das beschriebene Verfahren ist auf ein Pumpe-Düsesystem oder auf ein konventionelles
Common-Railsystem ohne Einzelspeicher ausgerichtet.
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Gemäß der
US 2003/0121501 A1 wird
eine verbesserte Einspritzgenauigkeit für ein Common-Railsystem mit
Druckschwingungen im Rail dadurch erreicht, dass ausgehend von einem
gemessenen Raildruck die weiteren Rail-Druckwerte für eine Vor-
und Haupteinspritzung vorausberechnet werden. Für die Vorausberechnung wird
ein adaptives Schwingungsmodell verwendet. Auch dieses Verfahren
ist auf ein konventionelles Common-Railsystem ohne Einzelspeicher
ausgerichtet.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, für eine Brennkraftmaschine mit
Common-Railsystem einschließlich
Einzelspeichern das aus der
DE 103 44 181 A1 bekannte Verfahren in Bezug
auf eine Vor- und Nacheinspritzung zu ergänzen.
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Die
Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Die
Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
basiert auf den zuvor gemessenen und abgespeicherten Druckwerten
des Einzelspeichers. Nachdem das Spritzende und der virtuelle Spritzbeginn
der Haupteinspritzung bestimmt wurden, wird im Messintervall nach
dem Spritzende der Haupteinspritzung der Einzelspeicherdruck innerhalb
eines Zeitfensters gefiltert. Aus dem gefilterten Einzelspeicherdruck
wird dann ein lokaler Minimalwert ermittelt und als Spritzende der
Nacheinspritzung interpretiert. Aus dem Spritzende der Nacheinspritzung
wird dann über
eine mathematische Funktion, beispielsweise eine Geradengleichung,
ein virtueller Spritzbeginn der Nacheinspritzung berechnet. Das
Zeitfenster beginnt mit dem Spritzende der Haupteinspritzung und
endet entweder mit dem Zeitpunkt, zu dem der Einzelspeicherdruck
gleich einem Raildruck wird, oder nach Ablauf einer Zeitstufe. Alternativ
beginnt das Zeitfenster nach Ablauf einer Verzögerungszeit.
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Wurden
vom elektronischen Steuergerät eine
Mehrfach-Nacheinspritzung initiiert, so werden entsprechend der
Anzahl der initiierten Mehrfach-Nacheinspritzungen aus dem gefilterten
Einzelspeicherdruck die korrespondierenden Spritzenden und virtuellen
Spritzbeginne der Nacheinspritzungen innerhalb des Zeitfensters
bestimmt.
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Beinhaltet
der Einspritzvorgang zusätzlich eine
Voreinspritzung, so wird im Zeitbereich zwischen Beginn des Messintervalls
und berechnetem virtuellen Spritzbeginn der Haupteinspritzung ein
lokales Minimum des Einzelspeicherdrucks als Spritzende der Voreinspritzung
interpretiert. Über
eine mathematische Funktion wird dann ein virtueller Spritzbeginn
der Voreinspritzung berechnet.
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Gefiltert
wird der Einzelspeicherdruck über ein
einstellbares Filter, zum Beispiel ein Kammfilter, dessen Kenngrößen über eine
Fouriertransformation, ein Modell oder über ein Kennfeld bestimmt werden.
Die Eingangsgrößen des
Kennfelds sind identisch mit den Kenngrößen der Schwingung, zum Beispiel
der Schwingung des Raildrucks.
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In
einer Ausführung
ist vorgesehen, dass, nachdem ein Spritzende und ein virtueller
Spritzbeginn der Haupteinspritzung aus dem ungefilterten Einzelspeicherdruck
berechnet wurden, der Einzelspeicherdruck im Kurbelwellenwinkel-Bereich
zwischen dem virtuellen Spritzbeginn und dem Spritzende der Haupteinspritzung
gefiltert wird. Ein absoluter Minimalwert des gefilterten Einzelspeicherdrucks
innerhalb des Bereichs wird als Spritzende der gefilterten Haupteinspritzung
interpretiert. Über
eine mathematische Funktion wird dann ein virtueller Spritzbeginn
der gefilterten Haupeinspritzung berechnet. Für die Bestimmung des Spritzendes
der Voreinspritzung wird als Bezugspunkt der virtuelle Spritzbeginn
der gefilterten Haupteinspritzung gesetzt. Für die Bestimmung der Nacheinspritzung
oder Nacheinspritzungen wird als Bezugspunkt das Spritzende der
gefilterten Haupteinspritzung gesetzt.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zeichnet sich durch eine hohe Verlässlichkeit aus, d. h. das ermittelte
Spritzende der Nacheinspritzung und der daraus berechnete virtuelle
Spritzbeginn der Nacheinspritzung oder der Voreinspritzung sind
eindeutig reproduzierbar. Durch die hohe Verlässlichkeit werden die Emissionswerte
im Sinne einer Reduktion positiv beeinflusst. Da bei der Erfindung
keine weiteren Sensoren erforderlich sind, kann diese als Nachrüstlösung angeboten
werden.
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In
den Figuren sind die bevorzugten Ausführungsbeispiele dargestellt.
Es zeigen:
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1 ein
Systemschaubild,
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2 eine
erste Einspritzung,
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3 eine erste (3A) und
eine zweite Nacheinspritzung (3B)
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4 eine
zweite Einspritzung,
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5 einen
Programm-Ablaufplan,
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6 ein
Unterprogramm für
eine gefilterte Haupteinspritzung,
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7 ein
Unterprogramm für
eine Voreinspritzung und
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8 ein
Unterprogramm für
eine Mehrfach-Nacheinspritzung.
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Die 1 zeigt
ein Systemschaubild einer elektronisch gesteuerten Brennkraftmaschine 1.
Bei dieser wird der Kraftstoff über
ein Common-Railsystem eingespritzt. Dieses umfasst folgende Komponenten:
eine Niederdruckpumpe 3 zur Kraftstoff-Förderung
aus einem Kraftstofftank 2, eine Saugdrossel 4 zur
Festlegung eines Volumenstroms, eine Hochdruckpumpe 5 zur
Förderung
des Kraftstoffs unter Druckerhöhung
in ein Rail 6, Einzelspeicher 7 zum Zwischenspeichern
des Kraftstoffs und Injektoren 8 zum Einspritzen des Kraftstoffs
in die Brennräume der
Brennkraftmaschine 1.
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Das
Common-Railsystem mit Einzelspeichern unterscheidet sich von einem
konventionellen Common-Railsystem darin, dass der einzuspritzende Kraftstoff
aus dem Einzelspeicher 7 entnommen wird, wobei die Energie
für eine
Einspritzung aus der Volumenelastizität des Kraftstoffs im Einzelspeicher stammt.
Die Zulaufleitung vom Rail 6 zum Einzelspeicher 7 ist
in der Praxis so ausgelegt, dass eine Rückkoppelung von Störfrequenzen
in das Rail 6 gedämpft
wird. Während
der Einspritzpause fließt
gerade soviel Kraftstoff aus dem Rail 6 nach, dass der Einzelspeicher 7 zu
Beginn der Einspritzung wieder gefüllt ist. Zu Beginn der Einspritzung
entspricht der Druck im Einzelspeicher 7 wieder dem Raildruck pCR.
Der hydraulische Widerstand des Einzelspeichers 7 und der
Zulaufleitung sind aufeinander abgestimmt, d. h. die Verbindungsleitung
vom Rail 6 zum Einzelspeicher 7 besitzt einen
möglichst
hohen hydraulischen Widerstand. Bei einem konventionellen Common-Railsystem
ohne Einzelspeicher soll der hydraulische Widerstand zwischen dem
Rail 6 und dem Injektor 8 möglichst gering sein, um eine
ungehinderte Einspritzung zu erreichen.
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Die
Betriebsweise der Brennkraftmaschine 1 wird durch ein elektronisches
Steuergerät
(ECU) 10 geregelt. Das elektronische Steuergerät 10 beinhaltet
die üblichen
Bestandteile eines Mikrocomputersystems, beispielsweise einen Mikroprozessor, I/O-Bausteine,
Puffer und Speicherbausteine (EEPROM, RAM). In den Speicherbausteinen
sind die für den
Betrieb der Brennkraftmaschine 1 relevanten Betriebsdaten
in Kennfeldern/Kennlinien appliziert. Über diese berechnet das elektronische
Steuergerät 10 aus
den Eingangsgrößen die
Ausgangsgrößen. In 1 sind
exemplarisch folgende Eingangsgrößen dargestellt:
der Raildruck pCR, der mittels eines Rail-Drucksensors 9 gemessen
wird, ein Drehzahl-Signal nMOT der Brennkraftmaschine 1,
Drucksignale pE der Einzelspeicher 7, eine Leistungsvorgabe
LV durch den Bediener und eine Eingangsgröße EIN. Unter der Eingangsgröße EIN sind
beispielsweise das Signal eines Klopfsensors, der Ladeluftdruck
eines Turboladers und die Temperaturen der Kühl-/Schmiermittel sowie des
Kraftstoffs zusammengefasst.
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In 1 sind
als Ausgangsgrößen des
elektronischen Steuergeräts 10 ein
Signal PWM zur Steuerung der Saugdrossel 4, ein Signal
ve, welches für die
Stellsignale zur Ansteuerung der Injektoren 8 steht, und
eine Ausgangsgröße AUS dargestellt.
Die Ausgangsgröße AUS steht
stellvertretend für
die weiteren Stellsignale zur Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine 1.
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Die 2 zeigt
eine erste Einspritzung. Auf der Ordinate ist der Einzelspeicherdruck
pE in bar aufgetragen. Der Kurbelwellenwinkel ist auf der Abszisse
dargestellt. Der Einzelspeicherdruck pE wurde über ein Messintervall, zum
Beispiel einem Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine gleich 720° Kurbelwellenwinkel,
gemessen und anschließend
abgespeichert. In der 2 ist aus diesem Messintervall
auf der Abszisse der Bereich von –20° bis 120° Kurbelwellenwinkel aufgetragen.
Die Einspritzung umfasst eine Haupteinspritzung im Bereich von –20° bis ca. 30° Kurbelwellenwinkel
und eine Nacheinspritzung im Bereich größer ca. 30° Kurbelwellenwinkel. Bei der
Beschreibung der Erfindung wird auf den Kurbelwellenwinkel Bezug
genommen. Das Verfahren kann auch zeitgesteuert ablaufen, in diesem
Fall ist dann die Bezugnahme auf einen Kurbelwellenwinkel als Bezugnahme
auf einen Zeitpunkt zu verstehen.
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Nachdem
der Druckverlauf pE im Einzelspeicher während des Messintervalls erfasst
und gespeichert wurde, wird aus diesen Rohwerten der absolute Minimalwert
des Einzelspeicherdrucks pE ermittelt. Der absolute Minimalwert
entspricht dem Spritzende der Haupteinspritzung SE(HE). Danach wird
ein Zwischenwert, Punkt ZW, bestimmt. An Hand des Spritzendes der
Haupteinspritzung SE(HE) und des Zwischenwerts ZW wird über eine
mathematische Funktion, dargestellt ist eine Gerade
11,
ein virtueller Spritzbeginn der Haupteinspritzung SBv(HE) berechnet.
Das genaue Verfahren ist in der
DE 103 44 181 A1 beschrieben, auf welche
hiermit verwiesen wird.
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Das
mechanische Schließen
der Injektornadel am Spritzende der Haupteinspritzung SE(HE) verursacht über die
rückgekoppelten
Druckschwingungen einen stark welligen Einzelspeicherdruck pE. Aus
dem Verlauf in der 2 wird deutlich, dass das Nutzsignal
durch die hydraulischen Schwingungen verfälscht wird. Der Spritzbeginn
und das Spritzende der Nacheinspritzung sind daher nicht eindeutig
identifizierbar. Beispielsweise könnte das Spritzende der Nacheinspritzung
beim Punkt A, aber genauso gut beim Punkt B, liegen, da beide Punkte
ein lokaler Minimalwert sind. Die Erfindung sieht nun vor, dass
im Messintervall nach dem Spritzende der Haupteinspritzung SE(HE)
innerhalb eines Zeitfensters der abgespeicherte Einzelspeicherdruck
pE über
ein Filter, beispielsweise ein Kammfilter, gefiltert wird. Gesetzt
wird das Zeitfenster mit Spritzende der Haupteinspritzung SE(HE).
Das Zeitfenster endet ereignisgesteuert, wenn das Druckniveau des
Raildrucks pCR und das Druckniveau des Einzelspeicherdrucks pE identisch
sind. In der 2 ist dieses Zeitfenster mit
dem Bezugszeichen ZF1 gekennzeichnet, dessen Ende bei einem Kurbelwellenwinkel
von 120° liegt.
Alternativ kann das Zeitfenster nach Ablauf einer Zeitstufe T1 bzw.
eines Kurbelwellenwinkels beendet werden. In der 2 ist
dieses Zeitfenster mit ZF2 gekennzeichnet. Als weitere Alternative
ist vorgesehen, dass mit Spritzende der Haupteinspritzung SB(HE)
eine Verzögerungszeit
VZ gestartet wird. Nach Ablauf der Verzögerungszeit VZ beginnt entweder
das Zeitfenster ZF1 mit ereignisgesteuertem Ende oder das Zeitfenster
ZF2 mit zeitgesteuertem Ende. In der 2 kennzeichnet
das Bezugszeichen ZF3 ein verzögertes
Zeitfenster mit ereignisgesteuertem Ende.
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Die 3 besteht aus den beiden 3A und 3B.
Bei beiden Figuren ist als Abszisse der Kurbelwellenwinkel im Bereich
0° bis 70° und als
Ordinate der Einzelspeicherdruck pE in Bar aufgetragen. Die durchgezogene
Linie kennzeichnet den gemessenen Einzelspeicherdruck pE (Rohwerte),
während
die gestrichelte Linie den gefilterten Einzelspeicherdruck pE(F)
kennzeichnet. Die Kenngrößen des Filters
werden über
eine Fouriertransformation der festgestellten Schwingung, über ein
Modell oder über ein
Kennfeld bestimmt. Die Eingangsgrößen des Kennfelds sind identisch
mit den Kenngrößen der Schwingung,
zum Beispiel der Schwingung des Raildrucks pCR. Der in der 3B dargestellte
Einzelspeicherdruck pE unterscheidet sich vom Verlauf in der 3A dadurch,
dass in der 3B der Spritzbeginn der Nacheinspritzung 10 Kurbelwellenwinkel später initiiert
wurde. Mit anderen Worten: In der 3B ist
die Pause zwischen dem initiierten Spritzende der Haupeinspritzung
und dem initiierten Spritzbeginn der Nacheinspritzung um 1° Kurbelwellenwinkel
größer als
die Pause in der 3A.
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Wird
der ungefilterte Verlauf des Einzelspeicherdrucks pE zu Grunde gelegt,
so wird in einem ersten Schritt im Bereich nach dem Spritzende der Haupteinspritzung
SE(HE) der lokale Minimalwert des Einzelspeicherdrucks pE ermittelt.
Dies gilt für den
Punkt A1 in der 3A und den Punkt A2 in der 3B.
Dieser lokale Minimalwert wird als Spritzende der Nacheinspritzung
interpretiert. Danach wird in einem zweiten Schritt im davor liegenden
Kurbelwellenwinkel-Bereich, also in Richtung kleiner Werte des Kurbelwellenwinkels,
der lokale Maximalwert des Einzelspeicherdrucks pE gesucht. In beiden
Figuren liegt der Maximalwert etwa bei 1440 bar. In einem dritten
Schritt wird ein Zwischenwert berechnet, indem vom Maximalwert,
hier: 1440 bar, eine Differenz von zum Beispiel 5 bar, subtrahiert
wird. In der 3A besitzt damit der Zwischenwert,
Punkt B1, die Koordinaten (KW(B1)/1435 bar). In der 3B besitzt
der Zwischenwert, Punkt B2, die Koordinaten (KW(B2)/1435 bar). In
einem dritten Schritt wird dann aus dem Spritzende der Nacheinspritzung
und dem Zwischenwert ein virtueller Spritzbeginn der Nacheinspritzung
berechnet. In der 3A ist dieser mit dem Punkt
C1 bezeichnet. In der 3B ist dieser mit dem Punkt
C2 bezeichnet. Ein Vergleich der beiden virtuellen Spritzbeginne, 3A:
Punkt C1 zu 3B: Punkt C2, zeigt, dass die
Abweichung deutlich größer als
1° Kurbelwellenwinkel
ist, d. h. die Ergebnisse sind nicht reproduzierbar. In der 3B ist die
Abweichung mit dem Bezugszeichen dSB dargestellt.
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Wird
das zuvor beschriebene Verfahren zur Bestimmung des Spritzendes
und zur Berechnung des virtuellen Spritzbeginns auf den gefilterten
Verlauf pE(F) angewendet, so ergeben sich als Spritzende der Punkt
D1 (3A) sowie der Punkt D2 (3B) und
als virtueller Spritzbeginn der Punkt E1 (3A) und
der Punkt E2 (3B). Ein Vergleich der beiden
virtuellen Spritzbeginne, Punkte E1 und E2, zeigt, dass diese nur
geringfügig
von einander abweichen. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich
daher durch eine hohe Verlässlichkeit
aus, d. h. das ermittelte Spritzende der Nacheinspritzung und der
daraus berechnete virtuelle Spritzbeginn der Nacheinspritzung sind
eindeutig reproduzierbar. Durch die hohe Verlässlichkeit werden die Emissionswerte
im Sinne einer Reduktion positiv beeinflusst.
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Die 4 zeigt
eine zweite Einspritzung. Die Einspritzung umfasst eine Voreinspritzung,
eine Haupeinspritzung und eine Mehrfach-Nacheinspritzung, hier:
zwei Nacheinspritzungen. Der Einzelspeicherdruck ist auf der Ordinate
aufgetragen. Der Kurbelwellenwinkel ist auf der Abszisse dargestellt.
Im Bereich der Nacheinspritzungen entspricht der Kurvenverlauf dem
gefilterten Einzelspeicherdruck.
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Bei
Mehrfach-Nacheinspritzungen wird in einem ersten Schritt aus den
Rohwerten des Einzelspeicherdrucks pE das Spritzende der Haupteinspritzung
SE(HE) ermittelt, ein Zwischenwert berechnet und der virtuelle Spritzbeginn
SBv(HE) der Haupteinspritzung berechnet. In einem zweiten Schritt
wird der Einzelspeicherdruck pE während des Zeitfensters, beispielsweise
dem Zeitfenster ZF1, gefiltert. Aus dem gefilterten Einzelspeicherdruck
pE(F) wird in einem dritten Schritt der erste lokale Minimalwert ermittelt
und als Spritzende der ersten Nacheinspritzung SE(NE(1)) gesetzt.
In einem vierten Schritt wird über
eine mathematische Funktion der virtuelle Spritzbeginn der ersten
Nacheinspritzung SBv(NE(1)) berechnet. Danach wird die zweite Nacheinspritzung
entsprechend dem dritten Schritt und vierten Schritt ermittelt.
In der 4 ist die zweite Nacheinspritzung durch das Spritzende
der zweiten Nacheinspritzung SE(NE(2)) und den virtuellen Spritzbeginn
der zweiten Nacheinspritzung SBv(NE(2)) gekennzeichnet. Das Verfahren
wird so lange wiederholt bis alle Nacheinspritzungen, welche vom
elektronischen Steuergerät
initiiert wurden, ermittelt sind.
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Wurde
zusätzlich
eine Voreinspritzung initiiert, so wird, wie zuvor beschrieben,
aus den Rohwerten des Einzelspeicherdrucks pE das Spritzende SE(HE)
und der virtuelle Spritzbeginn SBv(HE) der Haupteinspritzung bestimmt.
Danach wird im Kurbelwellenwinkel-Bereich vom Beginn des Messintervalls bis
zum virtuellen Spritzbeginn der Haupteinspritzung SBv(HE) ein lokaler
Minimalwert ermittelt und als Spritzende der Voreinspritzung SE(VE)
interpretiert. Aus diesem wird dann über eine mathematische Funktion
der virtuelle Spritzbeginn der Voreinspritzung SBv(VE) berechnet.
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In
einer weiteren nicht dargestellten Ausgestaltung ist vorgesehen,
dass, nachdem aus den Rohwerten des Einzelspeicherdrucks das Spritzende SE(HE)
und der virtuelle Spritzbeginn der Haupteinspitzung SBv(HE) bestimmt
wurden, der Einzelspeicherdruck pE im Kurbelwellenwinkel-Bereich
zwischen diesen beiden Punkten gefiltert wird. Zur Erhöhung der
Prozesssicherheit kann der ausgewählte Bereich zum Beispiel um
1° Kurbelwellenwinkel
größer gewählt werden.
Danach wird aus dem gefilterten Einzelspeicherdruck der absolute
Minimalwert ermittelt und als Spritzende der gefilterten Haupteinspritzung
gesetzt. Aus diesem wird über
eine mathematische Funktion dann der virtuelle Spritzbeginn der
gefilterten Haupteinspritzung berechnet. Bei der Bestimmung der
Voreinspritzung, des Zeitfensters, der Verzögerungszeit und der Nacheinspritzung
bzw. Nacheinspritzungen werden dann der virtuelle Spritzbeginn der
gefilterten Haupteinspritzung und das Spritzende der gefilterten
Haupteinspritzung als Bezugspunkte gesetzt.
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In
der 5 ist ein Programm-Ablaufplan dargestellt. Bei
S1 wird der Einzelspeicherdruck pE während eines Messintervalls,
zum Beispiel eines Arbeitsspiels der Brennkraftmaschine (720° Kurbelwellenwinkel),
erfasst und abgespeichert. Die Schritte S2 bis S7 kennzeichnen eine
Haupteinspritzung. Die Schritte S8 und S9 kennzeichnen eine Voreinspritzung
und die Schritte S10 bis S17 kennzeichnen eine Nacheinspritzung
oder eine Mehrfach-Nacheinspritzung. Bei S2 wird geprüft, ob der
abgespeicherte Druckwert des Einzelspeichers pE den absoluten Minimalwert
AMIN darstellt. Ist dies nicht der Fall, Abfrageergebnis S2: nein,
so wird bei S3 der nächste Wert
ausgelesen und das Programm beim Punkt A und erneut mit S2 fortgesetzt.
Ergibt die Prüfung
bei S2, dass der geprüfte
Wert der absolute Minimalwert AMIN ist, Abfrageergebnis S2: ja,
so wird bei S4 der absolute Minimalwert AMIN als Spritzende der
Haupeinspritzung SE(HE) gesetzt. Danach wird bei S5 ein Zwischenwert
berechnet und aus dem Spritzende der Haupteinspritzung SE(HE) und
dem Zwischenwert über
eine mathematische Funktion, zum Beispiel eine Geradenfunktion,
ein virtueller Spritzbeginn der Haupteinspritzung SBv(HE) extrapoliert.
Der Zwischenwert wird berechnet, indem im Kurbelwellenwinkel-Bereich
vor dem Spritzende der Haupteinspritzung SE(HE), also bei kleineren
Kurbelwellenwinkeln, der maximale Druckwert gesucht wird. Wurde
dieser ermittelt, so wird entweder ein vorgegebener oder ein relativer
Druckwert davon subtrahiert. Bei S6 wird geprüft, ob die Filterung der Haupteinspritzung
aktiviert ist. Ist dies der Fall, Abfrageergebnis S6: ja, so wird
zu S7 und einem Unterprogramm verzweigt, welches in der 6 dargestellt
ist und in Verbindung mit der 6 erläutert wird.
Soll die Haupteinspritzung nicht gefiltert werden, Abfrageergebnis
S6: nein, so wird bei S8 geprüft,
ob das elektronische Steuergerät
innerhalb der Einspritzung eine Voreinspritzung initiiert hatte.
War dies der Fall, Abfrageergebnis S8: ja, so wird zu S9 und einem
Unterprogramm verzweigt, welches in der 7 dargestellt
ist und in Verbindung mit der 7 erläutert wird.
Wurde keine Voreinspritzung initiiert, Abfrageergebnis S8: nein,
so wird bei S10 ein Zeitfenster gesetzt. Danach wird bei S11 der
Einzelspeicherdruck pE innerhalb des gesetzten Zeitfensters (siehe 2)
gefiltert, beispielsweise über
ein Kammfilter.
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Bei
S12 wird geprüft,
ob das elektronische Steuergerät
innerhalb der Einspritzung eine Mehrfach-Nacheinspritzung initiiert
hatte. War dies der Fall, Abfrageergebnis S12: ja, so wird zu S13
und einem Unterprogramm verzweigt, welches in der 8 dargestellt
ist und in Verbindung mit dieser erläutert wird. Wurde keine Mehrfach-Nacheinspritzung
ausgeführt,
Abfrageergebnis S12: nein, so wird bei S14 ein Wert des gefilterten
Einzelspeicherdrucks pE(F) aus dem Speicher ausgelesen und geprüft, ob der Wert
einen lokalen Minimalwert LMIN darstellt. Ist dies nicht der Fall,
Abfrageergebnis S14: nein, so wird bei S15 ein neuer Wert ausgelesen
und das Programm beim Punkt H fortgesetzt. Ist der ausgelesene Wert
des gefilterten Einzelspeicherdrucks pE(F) ein lokaler Minimalwert
LMIN, Abfrageergebnis S14: ja, so wird bei S16 dem Spritzende der
Nacheinspritzung SE(NE) dieser Wert zugewiesen. Bei S17 wird analog
zur Berechnung bei der Haupteinspritzung ein Zwischenwert berechnet
und aus dem Spritzende der Nacheinspritzung SE(NE) ein virtueller
Spritzbeginn der Nacheinspritzung SBv(NE) berechnet. Danach ist
der Programmablaufplan beendet.
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In
der 6 ist ein Unterprogramm zur Filterung einer Haupteinspritzung
dargestellt. Bei S1 wird der zu filternde Bereich berechnet. Der
Filterbereich entspricht dem Kurbelwellenwinkel-Bereich zwischen dem
virtuellen Spritzbeginn der Haupteinspritzung SBv(HE) und dem Spritzende
der Haupteinspritzung SE(HE), welche aus den Rohwerten des Einzelspeicherdrucks
pE bestimmt wurden. Zur Verbesserung der Prozesssicherheit kann
eine Bereichsgrenze vor dem virtuellen Spritzbeginn der Haupteinspritzung SBv(HE),
also in Richtung zu kleineren Kurbelwellenwinkeln, gesetzt werden
und die zweite Bereichsgrenze nach dem Spritzende der Haupteinspritzung SE(HE),
also in Richtung zu größeren Kurbelwellenwinkeln,
gesetzt werden. Danach wird bei S2 der gefilterte Einzelspeicherdruck
pE(F) aus den Rohwerten berechnet. Bei S3 wird aus dem gefilterten
Einzelspeicherdruck pE(F) der absolute Minimalwert ermittelt und
als Spritzende der gefilterten Haupteinspritzung SE(HE(F)) gesetzt.
Bei S4 wird dann der virtuelle Spritzbeginn der gefilterten Haupteinspitzung
SBv(HE(F)) bestimmt. Bei S5 werden der virtuelle Spritzbeginn der
gefilterten Haupteinspitzung SBv(HE(F)) und das Spritzende der gefilterten Haupteinspritzung
SE(HE(F)) als Bezugspunkte gesetzt. Dies bedeutet, dass für die Bestimmung
des Spritzendes der Voreinspritzung SE(VE) sowie für die Bestimmung
des virtuellen Spritzbeginns der Voreinspritzung SBv(VE) der virtuelle
Spritzbeginn der gefilterten Haupteinspritzung SBv(HE(F)) gültig ist. Für das Zeitfenster
und die Nacheinspritzung bzw. Nacheinspritzungen gilt dann das Spritzende
der gefilterten Haupteinspritzung SE(HE(F)) als Bezugspunkt. Nach
S5 ist das Unterprogramm beendet und es wird in das Hauptprogramm
der 5, Punkt C, zurückverzweigt.
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Die 7 zeigt
ein Unterprogramm zur Voreinspritzung. Bei S1 wird im Kurbelwellenwinkel-Bereich
vom Beginn des Messintervalls bis zum virtuellen Spritzbeginn der
Haupteinspritzung SBv(HE) der lokale Minimalwert LMIN des Einzelspeicherdrucks pE
ermittelt. Bei S2 wird dieser Wert als Spritzende der Voreinspritzung
SE(VE) interpretiert. Bei S3 wird dann aus einem Zwischenwert und
dem Spritzende der Voreinspritzung SE(VE) ein virtueller Spritzbeginn
der Voreinspritzung SBv(VE) berechnet. Danach wird in das Hauptprogramm
der 5, Punkt E, zurückverzweigt.
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Die 8 zeigt
ein Unterprogramm für
Mehrfach-Nacheinspritzungen. Bei S1 wird eine Laufvariable i auf
1 gesetzt. Der Betrag der Laufvariablen i entspricht der Anzahl
der ausgeführten
Nacheinspritzungen. Bei S2 wird ein lokaler Minimalwert ermittelt und
als Spritzende der i-ten Nacheinspritzung SE(NE(i)) interpretiert.
Beim ersten Durchlauf ist dies das Spritzende der ersten Nacheinspritzung SE(NE(1)),
siehe 4. Bei S3 wird der hierzu gehörende virtuelle Spritzbeginn
der i-ten Nacheinspritzung SBv(NE(i)) berechnet. Beim ersten Durchlauf ist
dies der virtuelle Spritzbeginn der ersten Nacheinspritzung SBv(NE(1)),
siehe 4. Bei S4 wird geprüft, ob die Laufvariable i den
Endwert n erreicht hat. Ist dies nicht der Fall, Abfrageergebnis
S4: nein, so wird bei S5 der Wert der Laufvariablen um 1 erhöht, zum
Punkt G verzeigt und der Schritt S2 für die nächste Nacheinspritzung ausgeführt. Ist
der Endwert n erreicht, Abfrageergebnis S4: ja, so ist der Programmdurchlauf
beendet.
-
- 1
- Brennkraftmaschine
- 2
- Kraftstofftank
- 3
- Niederdruckpumpe
- 4
- Saugdrossel
(veränderlich)
- 5
- Hochdruckpumpe
- 6
- Rail
- 7
- Einzelspeicher
- 8
- Injektor
- 9
- Rail-Drucksensor
- 10
- elektronisches
Steuergerät
(ECU)
- 11
- Gerade