DE102007053403A1

DE102007053403A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen einer schwingungsoptimierten Einstellung einer Einspritzvorrichtung

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Publication number: DE102007053403A1
Application number: DE102007053403A
Authority: DE
Inventors: Fredrik Dr. Borchsenius; Thierry Caramigeas; Jürgen Dr. Fritsch; Olivier Lobey; Danica Dr. Stegemann; Christoph Wienold
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2007-11-09
Filing date: 2007-11-09
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2027-11-10
Also published as: CN101855439B; US8543313B2; WO2009059931A1; US20100318275A1; CN101855439A; DE102007053403B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer schwingungsoptimierten Einstellung einer Einspritzvorrichtung eines Verbrennungsmotors, bei dem für jeden Zyklus des Verbrennungsmotors eine Mehrzahl von mindestens zwei Einzeleinspritzungen pro Zylinder durch die Einspritzvorrichtung vorgesehen sind, von denen jede zumindest durch einen relativen Einspritzzeitpunkt (SOIi) und eine Einzeleinspritzmenge (Qi) definiert ist, wobei ein zeitlicher Verlauf eines durch von den Einzeleinspritzungen verursachte Druckwellen beeinflussten resultierenden Drucks (p) in einem Kraftstoff führenden Teil der Einspritzvorrichtung bestimmt wird und wobei die genannte Einstellung durch Variation des Einspritzzeitpunkts (SOIi) mindestens einer Einzeleinspritzung und/oder der Einzeleinspritzmenge (Qi) mindestens einer Einzeleinspritzung so ermittelt wird, dass diese Einstellung sich durch eine aufgrund zumindest teilweise destruktiver Interferenzen zwischen den genannten Druckwellen reduzierte zeitliche Schwankung des resultierenden Drucks (p) auszeichnet. Die Erfindung betrifft ferner eine entsprechende Vorrichtung zum Bestimmen einer schwingungsoptimierten Einstellung einer Einspritzvorrichtung sowie einen Verbrennungsmotor, der eine derartige Vorrichtung umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer schwingungsoptimierten Einstellung einer Einspritzvorrichtung eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs sowie eine entsprechende Vorrichtung zum Bestimmen einer schwingungsoptimierten Einstellung einer Einspritzvorrichtung. Die Erfindung betrifft ferner einen mit einer derartigen Vorrichtung ausgestatteten Verbrennungsmotor.
Dabei bezieht sich die Erfindung auf die Einstellung einer Einspritzvorrichtung für Verbrennungsmotoren, bei denen für jeden Zyklus bei einer bestimmten Motoreinstellung eine Mehrzahl von mindestens zwei Einzeleinspritzungen pro Zylinder vorgesehen sind, von denen jede zumindest durch einen Einspritzzeitpunkt und eine Einzeleinspritzmenge definiert ist. Der Einspritzzeitpunkt kann dabei z. B. durch eine bestimmte Kurbelwellenstellung oder einen Zeitversatz relativ zu einem definierten Punkt in einem Zyklus des Verbrennungsmotors definiert sein. Bei den Einzeleinspritzungen kann es sich beispielsweise neben einer Haupteinspritzung um Piloteinspritzungen handeln, die ein sanfteres Zünden am Beginn eines Arbeitstaktes bewirken sollen, oder um Nacheinspritzungen, die einer Regeneration eines Partikelfilters dienen können.
Jede Einzeleinspritzung ist bei derartigen Einspritzvorrichtungen unvermeidlich mit Druckschwankungen und einer daraus resultierenden Ausbreitung von Druckwellen verbunden. Diese können Ursache für unerwünschte Geräusche, Vibrationen und rauen Motorlauf sein. Es ist an sich bekannt, diese nachteiligen Effekte durch eine Feinjustage von Einspritzvorrichtungen zu reduzieren. Dazu ist jedoch eine aufwendige Einstellung jedes individuellen Motors erforderlich, bei der man je weils auf ein subjektives Urteil einer die Einspritzvorrichtung einstellenden Person angewiesen ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem sich eine Einspritzvorrichtung eines Verbrennungsmotors im Hinblick auf einen möglichst leisen, runden und schwingungsarmen Motorlauf nach objektiven Kriterien und mit einem möglichst geringen Aufwand einstellen lässt oder mit dem sich eine in dieser Hinsicht schwingungsoptimierte Einstellung aufwandsarm objektiv bestimmen lässt. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine entsprechende Vorrichtung zum Bestimmung einer schwingungsoptimierten Einstellung einer Einspritzvorrichtung sowie einen mit einer solchen Vorrichtung ausgestatteten Verbrennungsmotor zu entwickeln.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptanspruchs sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 17 und durch einen Verbrennungsmotor mit den Merkmalen des Anspruchs 20. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen der Erfindung ergeben sich mit den Merkmalen der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass ein zeitlicher Verlauf eines durch von den Einzeleinspritzungen verursachte Druckwellen beeinflussten resultierenden Drucks in einem Kraftstoff führenden Teil der Einspritzvorrichtung bestimmt wird, wobei die genannte Einstellung durch Variation des Einspritzzeitpunkts mindestens einer Einzeleinspritzung und/oder der Einzeleinspritzmenge mindestens einer Einzeleinspritzung so ermittelt wird, dass diese Einstellung sich durch eine aufgrund zumindest teilweise destruktiver Interferenzen zwischen den genannten Druckwellen reduzierte zeitliche Schwankung des resultierenden Drucks auszeichnet. Bei dem genannten resultierenden Druck kann es sich dabei sowohl um einen gemessenen tatsächlichen Druck als auch um einen durch Simula tion berechneten Druckwert handeln. Bei der Einspritzvorrichtung wird es sich typischerweise um ein sogenanntes Common-Rail-System handeln, wobei der Verbrennungsmotor ein Dieselmotor oder ein Ottomotor sein kann. Die in beschriebener Weise ermittelte Einstellung der Einspritzvorrichtung sei dabei im Sinne der vorliegenden Schrift auch dann als schwingungsoptimiert bezeichnet, wenn sie nur ein relatives Optimum gegenüber anderen möglichen Einstellungen realisiert. Typischerweise wird die genannte Einstellung zumindest auch durch Variation des Einspritzzeitpunkts mindestens einer Einzeleinspritzung ermittelt, wobei dieser Einspritzzeitpunkt beispielsweise als Zeitpunkt eines Beginns der jeweiligen Einzeleinspritzung definiert sein kann, und zwar relativ zu einem bestimmten Zeitpunkt eines Arbeitszyklus des Verbrennungsmotors, der wiederum z. B. durch eine bestimmte Kurbelwellenstellung in einem bestimmten Arbeitstakt definiert sein kann.
Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass die genannte Einstellung der Einspritzvorrichtung automatisch durch Anwenden eines Optimierungsalgorithmus ermittelt wird. Dabei ist typischerweise vorgesehen, dass der mindestens eine variierte Einspritzzeitpunkt und/oder die mindestens eine variierte Einzeleinspritzmenge zum Ermitteln der genannten Einstellung jeweils nur innerhalb definierter Grenzen variiert wird, die von einer jeweiligen Motoreinstellung abhängen werden. Diese Grenzen könnten beispielsweise dadurch definiert sein, dass eine Summe über alle Einzeleinspritzungen sowie ein Einspritzzeitpunkt einer Haupteinspritzung konstant gehalten werden, während ein Einspritzzeitpunkt einer Piloteinspritzung und/oder ein relativer Abstand zwischen zwei Piloteinspritzungen innerhalb eines kleinen Intervalls variiert wird. Das kleine Intervall wird sich dabei daraus ergeben, dass ein ungefährer Zeitpunkt der jeweiligen Piloteinspritzung durch eine erwünschte Funktion dieser Piloteinspritzung vorgegeben ist.
Durch das Verfahren kann jeweils eine schwingungsoptimierte Einstellung der Einspritzvorrichtung für verschiedene Motorlaufzustände ermittelt werden, die durch Parameter wie Motordrehzahl und Ladedruck definiert sein können. Dabei kann z. B. mithilfe des genannten Verfahrens ein Kennfeld ermittelt werden, das für jeden möglichen Motorlaufzustand Einspritzzeitpunkte und Einzeleinspritzmengen der jeweils schwingungsoptimierten Einstellung definiert.
Typische Ausführungen der Erfindung sehen vor, dass die genannte Einstellung als mindestens eines der nachfolgend beschriebenen Kriterien erfüllend ermittelt wird:
Es kann z. B. vorgesehen sein, dass eine größte Amplitude einer resultierenden Druckschwankung des resultierenden Drucks bei der zu bestimmenden Einstellung ein absolutes oder relatives Minimum annimmt oder eine definierte Schwelle unterschreitet. Eine zur Bestimmung dieser Einstellung erforderliche Analyse des zeitlichen Verlaufs des resultierenden Drucks kann dabei auf einen Arbeitszyklus beschränkt werden, unter Umständen auch auf eine definierte kleinere zeitliche Umgebung um einen Zeitpunkt einer Haupteinspritzung oder um einen oberen Totpunkt vor einem Arbeitstakt eines jeweils untersuchten Zylinders.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass eine größte Amplitude von in ein definiertes Frequenzband fallenden Frequenzanteilen der resultierenden Druckschwankungen bei der zu bestimmenden Einstellung ein absolutes oder relatives Minimum annimmt oder eine definierte Schwelle unterschreitet. Das genannte Frequenzband kann dazu z. B. so ausgewählt werden, dass eine Frequenz einer für Lärm- oder Schwingungserzeugungen des Verbrennungsmotors besonders kritischen mechanischen Resonanz des Verbrennungsmotors in dieses Frequenzband fällt. Das genannte Kriterium erfüllt dann den Zweck, eine mit dieser Resonanz verbundene Geräuschentwicklung oder Rauhigkeit zu minimieren.
Zusätzlich kann die zu bestimmende Einstellung so ausgewählt werden, dass ein über einen definierten Teil eines Zyklus des Verbrennungsmotors integriertes Amplitudenquadrat der resultierenden Druckschwankung ein absolutes oder relatives Minimum annimmt oder eine definierte Schwelle unterschreitet. Dazu kann das Amplitudenquadrat z. B. über die Zeit oder den Kurbelwellendrehwinkel integriert werden. So lässt sich eine Einstellung finden, die sich durch eine möglichst geringe Schwingungsenergie auszeichnet.
Schließlich kann die genannte Einstellung alternativ oder zusätzlich dadurch bestimmt werden, dass bei dieser Einstellung ein über ein definiertes Frequenzband integriertes Amplitudenquadrat von Frequenzanteilen der resultierenden Druckschwankung ein absolutes oder relatives Minimum annimmt oder eine definierte Schwelle unterschreitet, wobei das frequenzabhängige Amplitudenquadrat dazu auch mit einer nicht konstanten Wichtungsfunktion gewichtet werden kann. Dadurch können wieder mechanische Resonanzen berücksichtigt werden, die in bestimmte Frequenzbänder fallen.
Einstellungen der Einspritzvorrichtung, die eines oder mehrere der genannten Kriterien erfüllen, können durch übliche numerische oder empirische Optimierungsverfahren ermittelt werden. Dabei sollte die Einstellung für jeden Zylinder oder jeden Injektor separat optimiert werden, wobei alternativ als zusätzliche Randbedingung gefordert werden kann, dass die variierten Parameter für die verschiedenen Zylinder identisch gewählt werden. Zu bevorzugen ist jedoch eine Ausführung der Erfindung, bei der die Parameter Einzeleinspritzmenge und/oder Einspritzzeitpunkt der Einzeleinspritzungen zumindest innerhalb gewissen Grenzen für jeden Zylinder separat ermittelt werden können.
Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass die genannte Einstellung rechnerisch ermittelt wird, wobei der zeitliche Verlauf des resultierenden Drucks durch Simulation bestimmt wird. Hydraulische Modelle, die eine entsprechende rechnerische Ermittlung des zeitlichen Verlaufs des resultierenden Drucks erlauben, sind an sich hinlänglich bekannt, z. B. in Form des Produkts AMESim des französischen Unternehmens IMAGINE.
Zur Durchführung des Verfahrens genügt es dann, wenn geometrische Eigenschaften der Einspritzvorrichtung als Eingabeparameter des verwendeten Simulationsprogramms verwendet werden, so dass das Verfahren zur Bestimmung der schwingungsoptimierten Einstellung unabhängig vom jeweiligen Verbrennungsmotor bzw. der einzustellenden Einspritzvorrichtung durchgeführt werden kann. Bei dem resultierenden Druck, den relativen Einspritzzeitpunkten und den Einzeleinspritzmengen handelt es sich dann zunächst oder ausschließlich um Rechengrößen. Die Durchführung des Verfahrens führt in diesem Fall zu einer Bestimmung optimierter Werte für die zur Bestimmung der Einstellung variierten Größen, die dann auf den individuellen Verbrennungsmotor übertragen und dort eingestellt werden können.
Bei der Verwendung eines hydraulischen Modells zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens wird die entsprechende Simulation typischerweise unter Berücksichtigung zumindest einer Untergruppe folgender Parameter durchgeführt: Kraftstofftemperatur, Ausgangsdruck des Kraftstoffs, Elastizitätsmodul des Kraftstoffs, Dichte des Kraftstoffs, Viskosität des Kraftstoffs, Schallgeschwindigkeit im Kraftstoff, Motordrehzahl, Motorleistung. Die schwingungsoptimierte Einstellung kann dann für verschiedene durch diese Parameter definierte Lastsituationen des Verbrennungsmotors bestimmt werden.
Zum Zweck einer rechnerischen Vereinfachung kann vorgesehen sein, dass bei der Durchführung des Verfahrens zur Bestimmung des zeitlichen Verlaufs des resultierenden Drucks ein auf eine Einzeleinspritzung zurückgehender Druckverlauf durch Simulation ermittelt und der resultierende Druck selbst dann durch Superposition solcher Druckverläufe bestimmt wird. Dabei macht man sich zunutze, dass mehrere Druckwellen in Flüs sigkeit in sehr guter Näherung unabhängig voneinander propagieren, während aufgrund nichtlinearer Effekte auftretende Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Druckwellen vernachlässigbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird zumindest eine Untergruppe der genannten für die Simulation berücksichtigten Parameter am laufenden Verbrennungsmotor durch mindestens einen Sensor gemessen. Das kann insbesondere für die Kraftstofftemperatur und den Ausgangsdruck des Kraftstoffs gelten, die durch einen herkömmlichen Druck- bzw. Temperatursensor ermittelt werden können. In diesem Fall muss die schwingungsoptimierte Einstellung der Einspritzvorrichtung nicht für alle denkbaren Motorlaufzustände vorab bestimmt werden. Vielmehr genügt eine Bestimmung dieser Einstellung für den jeweils aktuellen und durch die gemessenen Parameter definierten Laufzustand. Das Verfahren kann dann so ausgeführt sein, dass die schwingungsoptimierte Einstellung nicht nur bestimmt wird, sondern dass zusätzlich die Einspritzvorrichtung automatisch gemäß der so bestimmten Einstellung eingestellt wird.
Eine Alternative zu der zuletzt genannten automatischen Einstellung der Einspritzvorrichtung ergibt sich bei einem externen Lauf eines entsprechenden Programms zum Bestimmen der schwingungsoptimierten Einstellung und einer anschließenden (einmaligen) Einstellung des individuellen Verbrennungsmotors gemäß einem durch das Verfahren erhaltenen Ergebnis.
Eine Alternative zu der Ausführung des Verfahrens, bei der der zeitliche Verlauf des resultierenden Drucks durch Simulation bestimmt wird, sieht eine Messung des zeitlichen Verlaufs des resultierenden Drucks mittels eines Drucksensors vor, wobei die genannte Einstellung dann bei einem Betrieb des Verbrennungsmotors empirisch ermittelt wird durch ein Erfassen einer Abhängigkeit der zeitlichen Schwankungen des resultierenden Drucks von den variierten Größen. Auch in diesem Fall können übliche Optimierungsalgorithmen zum Einsatz kom men. Eine automatische Einstellung der Einspritzvorrichtung gemäß der empirisch bestimmten Einstellung bietet sich bei dieser Ausführung des Verfahrens an.
Es kann vorgesehen sein, dass das beschriebene Verfahren auf einer entsprechend programmierten Steuereinheit (ECU – Engine Control Unit) des Verbrennungsmotors durchgeführt wird, und zwar vorzugsweise bei Zugrundelegen von Parameterwerten, die einem aktuellen Motorlaufzustand entsprechen.
Typischerweise wird die Mehrzahl der Einzeleinspritzungen neben einer Haupteinspritzung zumindest eine Piloteinspritzung und/oder eine Nacheinspritzung umfasst. Zum Bestimmen der genannten Einstellung kann dann der Einspritzzeitpunkt der Piloteinspritzung
oder der Nacheinspritzung relativ zum Einspritzzeitpunkt der Haupteinspritzung variiert werden. Schon eine Variation um einen ausgesprochen kleinen Betrag kann dabei dazu führen, dass es zwischen Druckwellen, die durch die Piloteinspritzung oder Nacheinspritzung ausgelöst werden, und einer durch die Haupteinspritzung ausgelösten Druckwelle in vorteilhafter Weise zu destruktiven Interferenzen und infolgedessen zu einer vergleichsweise geringen zeitlichen Schwankung des resultierenden Drucks kommt.
Alternativ oder zusätzlich kann zum Bestimmen der genannten Einstellung auch die Einzeleinspritzmenge der Piloteinspritzung oder der Nacheinspritzung variiert werden, bei einer Variation der Einspritzmenge der Piloteinspritzung vorzugsweise so, dass eine Gesamteinspritzmenge konstant bleibt.
Eine Weiterentwicklung der Erfindung sieht vor, dass zum Bestimmen der schwingungsoptimierten Einstellung zusätzlich die Anzahl der Einzeleinspritzungen pro Zylinder und Zyklus variiert wird. Insbesondere kann, ausgehend von einer Ausgangseinstellung der Einspritzvorrichtung, eine Piloteinspritzung oder eine Nacheinspritzung auf zwei oder mehrere kleinere Piloteinspritzungen bzw. Nacheinspritzungen aufge teilt werden, um dadurch eine Einstellung mit einer reduzierten zeitlichen Schwankung des resultierenden Drucks zu erhalten. Das lässt sich besonders gut erreichen, wenn zusätzlich zu der Aufteilung auf mehrere Einzeleinspritzungen ein relativer zeitlicher Abstand zwischen den mindestens zwei aus einer Piloteinspritzung oder Nacheinspritzung erhaltenen Einzeleinspritzungen zum Bestimmen der genannten Einstellung variiert wird. Dabei kann man nämlich insbesondere destruktive Interferenzen zwischen solchen Druckwellen ausnutzen, die von den auf eine Piloteinspritzung oder Nacheinspritzung zurückgehenden Einzeleinspritzungen ausgelöst werden. Gemäß einer Weiterbildung kann eventuell zusätzlich eine Aufteilung einer Gesamteinspritzmenge auf die Einzeleinspritzungen, die auf eine Piloteinspritzung oder Nacheinspritzung zurückgehen, variiert werden, um die schwingungsoptimierte Einstellung zu bestimmen.
Eine mit der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene Vorrichtung zum Bestimmen einer schwingungsoptimierten Einstellung einer Einspritzvorrichtung eines Verbrennungsmotors ist programmtechnisch zum Durchführen eines Verfahrens beschriebener Art eingerichtet. Diese Vorrichtung kann eine Motorsteuerung oder einen Teil einer Motorsteuerung (ECU) umfassen und vorzugsweise so gestaltet sein, dass die Einspritzvorrichtung automatisch gemäß der bestimmten Einstellung eingestellt wird. Alternativ kann die Vorrichtung als Entwicklungswerkzeug (auch Toolbox genannt) gestaltet sein und so eingerichtet sein, dass sie als Ergebnis Parameter ausgibt, die die schwingungsoptimierte Einstellung der Einspritzvorrichtung charakterisieren und nach denen individuelle Motoren des jeweiligen Typs dann eingestellt werden können.
Wenn die Vorrichtung eine Motorsteuerung oder einen Teil einer Motorsteuerung umfasst, kann sie vorteilhafterweise zusätzlich mindestens einen Sensor zum Erfassen von beim Bestimmen der schwingungsoptimierten Einstellung berücksichtigten Parametern aufweisen, insbesondere einen Sensor zum Messen einer Kraftstofftemperatur und/oder einen Drucksensor zum Ermitteln eines Kraftstoffdrucks, der beispielsweise in dem Kraftstoff führenden Teil der Einspritzvorrichtung angeordnet sein kann, auf den sich der genannte resultierende Druck bezieht. Bei diesem Kraftstoff führenden Teil der Einspritzvorrichtung kann es sich z. B. um ein Common Rail handeln.
Ein Verbrennungsmotor, der eine derartige Vorrichtung umfasst, kann in vorteilhafter Weise ständig mit einer schwingungsoptimierten Einstellung der Einspritzvorrichtung betrieben werden, ohne dass diese Einstellung in aufwendiger Weise und für jeden individuellen Motor des entsprechenden Typs einzeln eingestellt werden müsste. Typischerweise wird es sich bei diesem Verbrennungsmotor um einen Dieselmotor oder Ottomotor handeln, bei dem die Einspritzvorrichtung vorzugsweise als Common-Rail-System ausgeführt ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der 1 bis 15 beschrieben. Es zeigt
1 ein Diagramm, in dem eine eingespritzte Kraftstoffmenge bei einem Einspritzvorgang mit einer Haupteinspritzung und einer Piloteinspritzung in Abhängigkeit von der Zeit aufgetragen ist,
2 einen Verlauf eines zeitabhängigen resultierenden Drucks in einer Kraftstoffleitung einer Einspritzvorrichtung in Abhängigkeit von einem Kurbelwellenwinkel und dessen Zusammensetzung aus zwei jeweils auf eine Einzeleinspritzung zurückzuführende Druckwellen,
3 in einer der 1 entsprechenden Darstellung einer Veranschaulichung einer Variation eines Einspritzzeitpunkts der Piloteinspritzung,
4 in einem Diagramm in Abhängigkeit vom Kurbelwellenwinkel den resultierenden Druck in der genann ten Kraftstoffleitung vor und nach einer Vorverlegung des Einspritzzeitpunkts der Piloteinspritzung,
5 in Abhängigkeit von einer Schwingungsfrequenz ein Amplitudenspektrum des zeitlichen Verlaufs des resultierenden Drucks aus 4,
6 in einer der 4 entsprechenden Darstellung den resultierenden Druck in Abhängigkeit vom Kurbelwellenwinkel vor und nach einer Zurückverlegung des Einspritzzeitpunkts der Piloteinspritzung auf einen späteren Einspritzzeitpunkt,
7 in einer der 5 entsprechenden Darstellung ein Amplitudenspektrum für die zeitabhängigen Verläufe des resultierenden Drucks in den zwei in 6 gezeigten Fällen,
8 in einer der 3 entsprechenden Darstellung eine Variation des Einspritzzeitpunkts der Piloteinspritzung bei gleichzeitiger Variation einer Einzeleinspritzmenge der Piloteinspritzung,
9 in einer der 4 entsprechenden Darstellung den Verlauf des resultierenden Drucks in der Kraftstoffleitung in Abhängigkeit vom Kurbelwellenwinkel vor und nach der Variation aus 8,
10 in einer der 5 entsprechenden Darstellung die Amplitudenspektren der Verläufe des resultierenden Drucks aus 9,
11 in einer der 2 entsprechenden Darstellung den resultierenden Druck nach der Variation aus 8 sowie dessen Zusammensetzung aus den auf die Einzeleinspritzungen zurückgehenden Druckwellen,
12 in einer der 1 entsprechenden Darstellung einen Einspritzvorgang mit einer Haupteinspritzung und einer Nacheinspritzung,
13 in einer der 12 entsprechenden Darstellung den entsprechenden Einspritzvorgang nach einer Aufteilung der Nacheinspritzung auf zwei Einzeleinspritzungen,
14 in entsprechender Darstellung den Einspritzvorgang aus 13 nach einer Variation einer Einzeleinspritzmenge der auf die Nacheinspritzung zurückgehenden Einzeleinspritzungen, und
15 ein Diagramm mit frequenzabhängigen Amplitudenspektren für die Einspritzvorgänge aus den 12 bis 14.
1 zeigt in Abhängigkeit von der als Abszisse aufgetragenen Zeit t eine differenzielle Einspritzmenge dQ/dt für einen Zylinder eines Verbrennungsmotors im Verlauf eines Arbeitszyklus. Bei dem Verbrennungsmotor handelt es sich hier und nachfolgend jeweils um einen V8-Dieselmotor mit einer als Common-Rail-System ausgeführten Einspritzvorrichtung. Die anhand dieses Beispiels beschriebene Erfindung lässt sich selbstverständlich auch für andere Motoren, insbesondere für Ottomotoren, realisieren.
Erkennbar ist in 1 eine Haupteinspritzung 1 mit einem Einspritzzeitpunkt SOI₁ und eine Piloteinspritzung 2 mit einem Einspritzzeitpunkt SOI₂, die um einen zeitlichen Abstand ΔSOI vor der Haupteinspritzung erfolgt. Die Einspritzzeitpunkte SOI_i sind dabei jeweils als Zeitpunkt eines Beginns der jeweiligen Einzeleinspritzung, also hier der Haupteinspritzung oder der Piloteinspritzung, definiert (SOI – Start of Injection). Selbstverständlich könnte stattdessen auch ein Ende einer Einzeleinspritzung zur Definition des jeweiligen Einspritzzeitpunkts dienen. Neben dem jeweiligen Einspritz zeitpunkt SOI_i, der relativ zu einem Zeitpunkt definiert ist, zu dem in einem bestimmten Takt des Arbeitszyklus ein bestimmter Kurbelwellenwinkel vorliegt, sind die Einzeleinspritzungen jeweils durch eine Einzeleinspritzmenge Q_i, hier mit i = 1 für die Haupteinspritzung und i = 2 für die Piloteinspritzung, bestimmt.
Jede der Einzeleinspritzungen, also hier die Haupteinspritzung 1 und die Piloteinspritzung 2, haben in einer Kraftstoffleitung der Einspritzvorrichtung eine Druckschwankung zur Folge, die wiederum zum Ausbreiten von Druckwellen in der Einspritzvorrichtung führen. Ein zeitlicher Verlauf eines durch die von den Einzeleinspritzungen verursachten Druckwellen beeinflussten resultierenden Drucks p in dieser Kraftstoffleitung ist in einem ersten Diagramm 3 der 2 als Funktion eines Kurbelwellenwinkels φ aufgetragen, wobei der Kurbelwellenwinkel φ bei einem gewählten Betriebszustand des Verbrennungsmotors mit einer konstanten Rate mit der Zeit zunimmt.
Dieser resultierende Druck p und sein zeitlicher Verlauf werden bei der vorliegend beschriebenen Ausführung der Erfindung mit Hilfe eines hydraulischen Modells durch Simulation bestimmt. Als Eingangsparameter für ein Programm, mit dem diese Simulation durchgeführt wird, dienen dabei neben den Größen Q_i, SOI_i und solchen Parametern, die geometrische Eigenschaften Kraftstoff führender Teile der Einspritzvorrichtung abbilden, folgende Parameter: Kraftstofftemperatur, Motordrehzahl, Ladedruck oder Motorleistung sowie Angabe zu Kraftstoffeigenschaften, die es erlauben, aus Kraftstofftemperatur und Ausgangsdruck auf eine Dichte des Kraftstoffs, ein Elastizitätsmodul des Kraftstoffs und eine Viskosität des Kraftstoffs sowie auf eine Schallgeschwindigkeit im Kraftstoff zu schließen, die ebenfalls in die Simulation eingehen. Die Simulation kann insbesondere mit dem Programm AMESim von IMAGINE durchgeführt werden.
Im vorliegenden Fall wird der resultierende Druck p ermittelt, indem zunächst durch Simulation mit dem erwähnten Programm auf die Einzeleinspritzungen, also auf die Haupteinspritzung 1 und die Piloteinspritzung 2, zurückgehende Druckverläufe ermittelt werden, wonach der resultierende Druck p durch Superposition dieser Druckverläufe bestimmt wird. So zeigt ein zweites Diagramm 4, das in 2 erkennbar ist, den Druckverlauf, der durch die Piloteinspritzung 2 verursacht wird, während ein drittes Diagramm 5 in entsprechender Weise den Druckverlauf darstellt, der auf die Haupteinspritzung 1 zurückzuführen ist.
Mit einer entsprechend programmierten Vorrichtung zum Bestimmen einer schwingungsoptimierten Einstellung der Einspritzvorrichtung wird nun in einem rechnerisch durchgeführten Verfahren eine Einstellung der Einspritzvorrichtung bestimmt, die sich durch eine aufgrund zumindest teilweise destruktiver Interferenzen zwischen den genannten einzelnen Druckverläufen reduzierte zeitliche Schwankung des resultierenden Drucks p auszeichnet. Das kann auf verschiedene Weise geschehen, wobei jeweils der Einspritzzeitpunkt SOI_i mindestens einer Einzeleinspritzung und/oder die Einzeleinspritzmenge Q_i mindestens einer Einzeleinspritzung variiert wird, um durch Anwendung bestimmter Kriterien die schwingungsoptimierte Einstellung mit einem Optimierungsalgorithmus üblicher Art zu bestimmen. Dabei wird der mindestens eine variierte Einspritzzeitpunkt SOI_i und/oder die mindestens eine variierte Einzeleinspritzmenge Q_i zum Ermitteln der genannten Einstellung nur innerhalb definierten Grenzen variiert, die sich durch Randbedingungen ergeben, welche wiederum von einer aktuellen Motoreinstellung und Motorbelastung abhängen. So wird in der Regel eine Gesamteinspritzmenge Q = Q₁ + Q₂ sowie der Einspritzzeitpunkt SOI₁ bei einer bestimmten Motordrehzahl und Belastung einen vorgegebenen Wert haben, während sich der Einspritzzeitpunkt SOI₂ der Piloteinspritzung 2 innerhalb eines definierten kleinen Intervalls verschieben darf.
In einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das anhand der 3 bis 7 veranschaulicht wird, wird zum Bestimmen der genannten schwingungsoptimierten Einstellung der Einspritzzeitpunkt SOI₂ der Piloteinspritzung 2 relativ zum Einspritzzeitpunkt SOI₁ der Haupteinspritzung 1 variiert. In 3 ist zu erkennen, dass sich durch eine solche Variation der zeitliche Abstand ΔSOI zwischen den beiden Einzeleinspritzungen verändert und sich im abgebildeten Fall einer Vorverlegung des Piloteinspritzung 2 auf den früheren variierten Einspritzzeitpunkt SOI_i' auf einen variierten zeitlichen Abstand ΔSOI' vergrößert. Die Gesamteinspritzmenge Q sowie im vorliegenden Fall auch die Einzeleinspritzmengen Q₁ und Q₂ bleiben dagegen beim vorliegenden Beispiel konstant. In 4 ist in Form einer gepunkteten Linie dargestellt, wie sich der resultierende Druck p durch das in 3 gezeigte geringfügige Vorverlegen des Einspritzzeitpunkts SOI₂ der Piloteinspritzung 2 gegenüber dem resultierenden Druck p vor dieser Variation, der als durchgezogene Linie dargestellt ist, verändert. 5 zeigt in Abhängigkeit von einer Frequenz f eine Amplitude A von Frequenzanteilen der in 4 gezeigten zeitlichen Verläufe des resultierenden Drucks p, und zwar als durchgezogene Linie vor und als gepunktete Linie nach der genannten Variation des Einspritzzeitpunkts SOI₂ bzw. des zeitlichen Abstands ΔSOI. In entsprechender Weise sind in den 6 und 7 die Druckverläufe p sowie die frequenzabhängigen Amplituden A als durchgezogene Linien vor und als gepunktete Linien nach einer Variation gezeigt, bei der der Einspritzzeitpunkt SOI₂ der Piloteinspritzung 2 geringfügig nach hinten verlegt wird, so dass sich der zeitliche Abstand ΔSOI verkleinert.
Die 4 bis 7 zeigen deutlich, dass die Amplituden einer Druckschwankung des resultierenden Drucks p durch das Variieren des Einspritzzeitpunkts SOI₂ gegenüber der in 1 gezeigten Ausgangssituation jeweils abnehmen, was daher rührt, dass die in den Diagrammen 4 und 5 der 2 dargestellten Druckverläufe, die auf die Einzeleinspritzungen zurückzufüh ren sind, nach den genannten Variationen destruktiv interferieren.
Die schwingungsoptimierte Einstellung wird nun mit dem Optimierungsalgorithmus so bestimmt, dass mindestens eines folgender Kriterien erfüllt wird:

– Eine größte Amplitude einer resultierenden Druckschwankung des resultierenden Drucks p innerhalb eines Arbeitszyklus des Verbrennungsmotors nimmt ein absolutes oder relatives Minimum an und/oder unterschreitet eine definierte Schwelle,
– eine größte Amplitude A von in ein definiertes Frequenzband f_res fallenden Frequenzanteilen der resultierenden Druckschwankung nimmt ein absolutes oder relatives Minimum an und/oder unterschreitet eine definierte Schwelle,
– ein über einen definierten Teil eines Arbeitszyklus des Verbrennungsmotors integriertes Amplitudenquadrat der resultierenden Druckschwankung nimmt ein absolutes oder relatives Minimum an und/oder unterschreitet eine definierte Schwelle,
– ein über ein definiertes Frequenzband f_res integriertes Amplitudenquadrate A² von Frequenzanteilen der resultierenden Druckschwankung nimmt ein absolutes oder relatives Minimum an und/oder unterschreitet eine definierte Schwelle.

Die schwingungsoptimierte Einstellung, die im vorliegenden Fall den gepunkteten Linien aus den 6 und 7 entspricht, wird so rechnerisch ermittelt, wobei der Optimierungsalgorithmus für jeweils einen Injektor jedes der acht Zylinder durchgeführt wird.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die zur Durchführung des Verfahrens programmierte Vorrichtung eine Motorsteuerung des Verbrennungsmotors, wobei die Einspritzvorrichtung durch diese Motorsteuerung automatisch gemäß der mit dem beschriebenen Verfahren bestimmten Einstellung eingestellt wird. Die rechnerische Bestimmung der schwingungsoptimierten Einstellung durch Simulation des zeitlichen Verlaufs des resultierenden Drucks p und durch Anwendung des Optimierungsverfahrens erfolgt dabei jeweils bei Zugrundelegen von Parameterwerten, die dem aktuellen Motorlaufzustand entsprechen. Dazu umfasst die Vorrichtung ferner einen Drucksensor zum Messen des Ausgangsdrucks des Kraftstoffs, also eines Ausgangswertes des resultierenden Drucks p, sowie einen Temperatursensor zum Erfassen einer Kraftstofftemperatur.
Eine alternative Ausführung der Erfindung sieht vor, dass sie auf einer vom Verbrennungsmotor unabhängigen, entsprechend programmierten Vorrichtung zum Simulieren des Verlaufs des resultierenden Drucks p und zum Anwenden des Optimierungsverfahrens durchgeführt wird, wobei diese Vorrichtung die schwingungsoptimierte Einstellung in entsprechender Weise bestimmt und Parameter ausgibt, welche diese Einstellung charakterisieren, nämlich die Einspritzzeitpunkte SOI_i für i = 1 und i = 2 sowie die Einzeleinspritzmengen Q_i. Der individuelle Verbrennungsmotor oder mehrere gleichartige Verbrennungsmotoren aus einer entsprechenden Serie wird bzw. werden dann gemäß dem so gewonnenen Ergebnis eingestellt.
Eine weitere Abwandlung des beschriebenen Verfahrens sieht vor, dass der zeitliche Verlauf des resultierenden Drucks p anstelle einer Simulation mit einem entsprechend genau zeitauflösenden Drucksensor am laufenden Motor gemessen wird, wobei die genannte Einstellung durch ein entsprechendes Optimierungsverfahren, also ebenfalls bei einem Variieren zumindest des Einspritzzeitpunkts SOI_i mindestens einer Einzeleinspritzung und/oder der Einzeleinspritzmenge Q_i mindestens einer Einzeleinspritzung, empirisch ermittelt wird durch ein Erfassen einer Abhängigkeit der zeitlichen Schwankungen des resultierenden Drucks p von den variierten Größen.
Anhand der 8 bis 11 wird eine Ausführung der Erfindung beschrieben, bei der zum Bestimmen der schwingungsoptimierten Einstellung der Einspritzvorrichtung, die wieder für jeden Zylinder und jeden Arbeitszyklus einen aus zwei Einzeleinspritzungen bestehenden Einspritzvorgang vorsieht, nicht nur der zeitliche Abstand ΔSOI zwischen den beiden Einzeleinspritzungen variiert wird, sondern auch die Einzeleinspritzmengen der Einzeleinspritzungen. Bei den Einzeleinspritzungen handelt es sich wieder um eine Haupteinspritzung 1 und eine Piloteinspritzung 2, wobei ein für diese Ausführung der Erfindung angewandter Optimierungsalgorithmus vorsieht, dass sowohl der Einspritzzeitpunkt SOI₂ der Piloteinspritzung 2 relativ zum Einspritzzeitpunkt SOI₁ der Haupteinspritzung 1 als auch die Einspritzmenge Q₂ der Piloteinspritzung 2 bei gleich bleibender Gesamteinspritzmenge Q = Q₁ + Q₂ variiert werden. Die schwingungsoptimierte Einstellung wird dabei wieder so ermittelt, dass zumindest eines der schon im Zusammenhang mit dem vorherigen Ausführungsbeispiel genannten Kriterien erfüllt wird. Wieder wird das Verfahren für jeden Injektor, also für jeden Zylinder des Verbrennungsmotors, durchgeführt, und zwar auf rechnerischem Wege auf einer entsprechend programmierten Motorsteuerung des Verbrennungsmotors, wobei der zeitliche Verlauf des resultierenden Drucks p in Abhängigkeit von den Größen Q₁, SOI₁, Q₂ und SOI₂ sowie von äußeren Parametern mittels des genannten hydraulischen Modells simuliert wird. Die Einspritzvorrichtung wird dann wieder dem so erhaltenen Ergebnis entsprechend eingestellt.
Eine Alternative sieht wieder vor, dass das Verfahren zum Bestimmen der schwingungsoptimierten Einstellung extern auf einer entsprechend programmierten Vorrichtung durchgeführt wird, die als Ergebnis Einstellparameter für die Einspritzvorrichtung von Verbrennungsmotoren der entsprechenden Bauart ausgibt.
9 zeigt den zeitlichen Verlauf des resultierenden Drucks p als Funktion des Kurbelwellenwinkels φ für die in 8 veranschaulichten Einstellungen der Einspritzvorrichtung, und zwar als durchgezogene Linie für die Einstellung vor der Variation des Einspritzzeitpunkt SOI₂ und der Einzeleinspritzmengen Q_i und als gepunktete Linie nach dieser Variation, bei der der Einspritzzeitpunkt SOI₂ der Piloteinspritzung 2 gegenüber der schon in 1 gezeigten Ausgangseinstellung geringfügig vorverlegt ist, wobei die Einzeleinspritzmenge Q₂ der Piloteinspritzung 2 geringfügig vergrößert, die Einspritzmenge Q₁ der Hautpeinspritzung 1 dementsprechend verringert worden ist.
Nach dieser Variation ergibt sich ein geringfügig vergrößerter zeitlicher Abstand ΔSOI' zwischen dem Einspritzzeitpunkt SOI₁ der Haupteinspritzung 1 und dem vorverlegten Einspritzzeitpunkt SOI₂' der Piloteinspritzung 2. 10 zeigt in einer den 5 und 7 entsprechenden Darstellungen das Frequenzspektrum der Druckverläufe des resultierenden Drucks p für diese beiden Einstellungen, nämlich als durchgezogene Linie vor und als gepunktete Linie nach der Variation aus 8. In den 9 und 10 ist gut erkennbar, dass die Amplitude des resultierenden Drucks p sowie die frequenzabhängige Amplitude A zumindest innerhalb des Frequenzbandes f_res durch die beschriebene Variation drastisch reduziert worden ist.
11 zeigt in einer der 2 entsprechenden Darstellung, wie diese Amplitudenreduktion durch eine destruktive Interferenz zwischen den zwei Druckwellen zustande kommt, die auf die beiden Einzeleinspritzungen zurückgehen und deren Druckverläufe dort in den Diagrammen 4 und 5 dargestellt sind. Das zweite Diagramm 4 aus 11 zeigt einen Druckverlauf der Druckwelle, die durch ein Öffnen des entsprechenden Injektors für die Piloteinspritzung 2 ausgelöst wird, während das dritte Diagramm 5, wie schon in 2, eine entsprechende Darstellung der Druckwelle zeigt, die durch die Haupteinspritzung verursacht wird. Aufgrund eines geänderten Größenverhältnisses zwischen den beiden Einzeleinspritzungen und der zeitlichen Verschiebung der Piloteinspritzung 2 kommt es jetzt zu einer in 11 veranschaulichten destruktiven Interferenz, die zu dem zeitlichen Verlauf des resultierenden Drucks p führt, der im ersten Diagramm 3 der 11 gezeigt ist und der der gepunkteten Linie aus dem Diagramm aus 9 entspricht.
Die anhand der 3 bis 7 und 8 bis 11 für das Beispiel eines Einspritzvorgangs mit einer Haupteinspritzung 1 und einer Piloteinspritzung 2 gezeigten Variationen der Einspritzzeitpunkte SOI_i und der Einzeleinspritzmengen Q_i können in gleicher Weise auch bei solchen Einspritzvorgängen vorgenommen werden, die aus einer Haupteinspritzung 1 und einer Nacheinspritzung 6 bestehen. Ein solcher Einspritzvorgang ist in einer der 1 entsprechenden Darstellung in 12 gezeigt. Die Nacheinspritzung 6 hat dabei einen Einspritzzeitpunkt SOI₆, der zeitlich hinter dem Einspritzzeitpunkt SOI₁ der Haupteinspritzung 1 liegt, und dient einer Regeneration eines Partikelfilters in einem Auspuffsystem des Verbrennungsmotors. Selbstverständliche könnte die Nacheinspritzung 6 auch zusätzlich zu einer vor der Haupteinspritzung 1 erfolgenden Piloteinspritzung der beispielsweise in 1 gezeigten Art vorgesehen sein.
Bei einem anhand der 12 bis 15 beschriebenen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird zum Bestimmen der schwingungsoptimierten Einstellung auch die Anzahl der Einzeleinspritzungen pro Zylinder und Arbeitszyklus variiert. So sind hier ursprünglich nur die zwei in 12 gezeigten Einzeleinspritzungen, nämlich die Haupteinspritzung 1 und die Nacheinspritzung 6 vorgesehen. Zur Bestimmung der schwingungsoptimierten Einstellung der Einspritzvorrichtung wird nun die Nacheinspritzung 6 auf zwei Einzeleinspritzungen 7 und 8 aufgeteilt, so dass sich ein in 13 dargestellten Bild des Einspritzvorgangs ergibt, wobei dann ein relativer zeitlicher Abstand ΔSOI zwischen den zwei Einzeleinspritzungen 7 und 8 und/oder eine Aufteilung einer Nacheinspritzmenge Q_n = Q₇ + Q₈ auf diese Einzeleinspritzungen 7 und 8 in der schon anhand der anderen Ausführungsbeispiele beschriebenen Weise variiert wird. So zeigt 14 den Einspritzvorgang bei einer Einstellung, bei der für die Einzeleinspritzmenge Q₇ der früheren Einzeleinspritzung 7 und für die Einzeleinspritzmenge Q₈ der späteren Einzeleinspritzung 8 gilt: Q₇ = 2/3 × Q_n, Q₈ = 1/3 × Q_n. Bei der in 13 veranschaulichten Einstellung dagegen gilt Q₇ = Q₈ = Q_n/2.
15 zeigt in einem Diagramm in Abhängigkeit von der Frequenz f eine frequenzabhängige Amplitude A des resultierenden Drucks p in der Kraftstoffleitung bei den Einstellungen aus den 12 bis 14, nämlich als durchgezogene Linie die frequenzabhängige Amplitude A für die Einstellung aus 12, bei der eine einzige Nacheinspritzung 6 vorgesehen ist, als gestrichelte Linie die gleiche Größe für die Einstellung aus 14, bei der die Nacheinspritzmenge Q_n ungleich auf die beiden Einzeleinspritzungen 7 und 8 aufgeteilt ist, und als strich-punktierte Linie die gleiche frequenzabhängige Amplitude A für die Einstellung aus 13 mit einer gleichteiligen Aufteilung der Nacheinspritzmenge Q_n auf die Einzeleinspritzungen 7 und 8. Innerhalb des Frequenzbandes f_res, in das eine kritische mechanische Resonanz des Verbrennungsmotors fällt, ergibt sich demnach eine besonders geringe Amplitude A für die Einstellung aus 13, die als schwingungsoptimierte Einstellung ausgewählt wird.
15 zeigt, dass bei einer Bewertung des zeitlichen Verlaufs des resultierenden Drucks p bzw. der frequenzabhängigen Amplitude A der Schwankungen dieses Drucks p nach einem alternativen Kriterium, dem zufolge die Amplitude A beispielsweise bei höheren Frequenzen oberhalb des Frequenzbandes f_res minimiert werden soll, unter Umständen eine andere Einstellung zu bevorzugen wäre. Das Ergebnis der durchzuführenden Optimierung hängt also von der genauen Definition der zuvor beschriebenen Kriterien ab, die abhängig davon bestimmt werden können, welche Frequenzen im Hinblick auf eine Geräuschentwicklung, Rauheit des Motorlaufs oder andere störende Schwingungen besonders kritisch sind.
Die hier anhand der 12 bis 14 beschriebene Ausführung der Erfindung, bei der eine Einzeleinspritzung auf mehrere Einzeleinspritzungen 7 und 8 aufgeteilt wird, ist selbstverständlich in entsprechender Weise auch auf andere Einzeleinspritzungen als die hier herangezogene Nacheinspritzung 6 anwendbar. Insbesondere könnte die Einstellung einer Einspritzvorrichtung auch so variiert werden, dass eine Piloteinspritzung 2 der beispielsweise in 1 gezeigten Art auf zwei oder mehr Einzeleinspritzungen aufgeteilt wird, um eine schwingungsoptimierte Einstellung zu erhalten.
Die mit der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen Verfahren können je nach Ausführung als Hilfe für eine anschließend manuell vorzunehmende NVH-Korrektur oder auch zur automatischen NVH-Selbstkalibrierung dienen (NVH steht für Noise Vibration Harshness).

Claims

Verfahren zum Bestimmen einer schwingungsoptimierten Einstellung einer Einspritzvorrichtung eines Verbrennungsmotors, wobei bei einer bestimmten Motoreinstellung für jeden Zyklus des Verbrennungsmotors eine Mehrzahl von mindestens zwei Einzeleinspritzungen pro Zylinder durch die Einspritzvorrichtung vorgesehen sind, von denen jede zumindest durch einen relativen Einspritzzeitpunkt (SOI_i) und eine Einzeleinspritzmenge (Q_i) definiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein zeitlicher Verlauf eines durch von den Einzeleinspritzungen verursachte Druckwellen beeinflussten resultierenden Drucks (p) in einem Kraftstoff führenden Teil der Einspritzvorrichtung bestimmt wird, wobei die genannte Einstellung durch Variation des Einspritzzeitpunkts (SOI_i) mindestens einer Einzeleinspritzung und/oder der Einzeleinspritzmenge (Q_i) mindestens einer Einzeleinspritzung so ermittelt wird, dass diese Einstellung sich durch eine aufgrund zumindest teilweise destruktiver Interferenzen zwischen den genannten Druckwellen reduzierte zeitliche Schwankung des resultierenden Drucks (p) auszeichnet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Einstellung automatisch durch Anwenden eines Optimierungsalgorithmus ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine variierte Einspritzzeitpunkt (SOI_i) und/oder die mindestens eine variierte Einzeleinspritzmenge (Q_i) zum Ermitteln der genannten Einstellung nur innerhalb definierter Grenzen variiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Einstellung als mindestens eines folgender Kriterien erfüllend ermittelt wird: – eine größte Amplitude einer resultierenden Druckschwankung des resultierenden Drucks (p) nimmt ein absolutes oder relatives Minimum an und/oder unterschreitet eine definierte Schwelle, – eine größte Amplitude (A) von in ein definiertes Frequenzband (f_res) fallenden Frequenzanteilen der resultierenden Druckschwankung nimmt ein absolutes oder relatives Minimum an und/oder unterschreitet eine definierte Schwelle, – ein über einen definierten Teil eines Zyklus integriertes Amplitudenquadrat der resultierenden Druckschwankung nimmt ein absolutes oder relatives Minimum an und/oder unterschreitet eine definierte Schwelle, – ein über ein definiertes Frequenzband (f_res) integriertes Amplitudenquadrat von Frequenzanteilen der resultierenden Druckschwankung nimmt ein absolutes oder relatives Minimum an und/oder unterschreitet eine definierte Schwelle.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Einstellung rechnerisch ermittelt wird, wobei der zeitliche Verlauf des resultierenden Drucks (p) durch Simulation bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des zeitlichen Verlaufs des resultierenden Drucks (p) ein auf eine Einzeleinspritzung zurückgehender Druckverlauf durch Simulation ermittelt und der resultierende Druck (p) durch Superposition solcher Druckverläufe ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Simulation durchgeführt wird mittels eines hydraulischen Modells unter Berücksichtigung zumindest einer Untergruppe folgender Parameter: Kraftstofftemperatur, Ausgangsdruck des Kraftstoffs, Elastizitätsmodul des Kraftstoffs, Dichte des Kraftstoffs, Viskosität des Kraftstoffs, Schallgeschwindigkeit im Kraftstoff, Motordrehzahl, Motorleistung.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Untergruppe der genannten für die Simulation berücksichtigten Parameter am laufenden Verbrennungsmotor durch mindestens einen Sensor gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Verlauf des resultierenden Drucks (p) mit einem Drucksensor gemessen wird und die genannte Einstellung bei einem Betrieb des Verbrennungsmotors empirisch ermittelt wird durch ein Erfassen einer Abhängigkeit der zeitlichen Schwankungen des resultierenden Drucks (p) von den variierten Größen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Einspritzvorrichtung automatisch gemäß der so bestimmten Einstellung eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es auf einer entsprechend programmierten Steuereinheit des Verbrennungsmotors durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der Einzeleinspritzungen neben einer Haupteinspritzung (1) zumindest eine Piloteinspritzung (2) und/oder eine Nacheinspritzung (6) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen der genannten Einstellung der Einspritzzeitpunkt (SOI_i) der Piloteinspritzung (2) oder der Nacheinspritzung (6) relativ zum Einspritzzeitpunkt (SOI₁) der Haupteinspritzung (1) variiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen der genannten Einstellung die Einzeleinspritzmenge (Q₂) der Piloteinspritzung (2) bei gleich bleibender Gesamteinspritzmenge (Q) variiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen der genannten Einstellung zusätzlich die Anzahl der Einzeleinspritzungen pro Zylinder und Zyklus variiert wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Piloteinspritzung (2) oder eine Nacheinspritzung (6) auf mindestens zwei Einzeleinspritzungen (7, 8) auf geteilt und ein relativer zeitlicher Abstand (ΔSOI) zwischen diesen mindestens zwei Einzeleinspritzungen (7, 8) und/oder eine Aufteilung einer Nacheinspritzmenge (Q_n) auf diese Einzeleinspritzungen (7, 8) zum Bestimmen der genannten Einstellung variiert wird.
Vorrichtung zum Bestimmen einer schwingungsoptimierten Einstellung einer Einspritzvorrichtung eines Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, dass sie programmtechnisch eingerichtet ist zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Motorsteuerung oder einen Teil einer Motorsteuerung umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens einen Sensor zum Erfassen von beim Bestimmen der schwingungsoptimierten Einstellung berücksichtigten Parametern umfasst.
Verbrennungsmotor, umfassend eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19.