DE102008001111A1

DE102008001111A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102008001111A1
Application number: DE102008001111A
Authority: DE
Inventors: Georg Mallebrein; Michael Frank; Alexander Schenck Zu Schweinsberg; Helerson Kemmer; Wolfgang Samenfink; Christina Sauer; Andre F. Casal Kulzer; Burkhard Hiller; Thomas Blank
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-04-10
Filing date: 2008-04-10
Publication date: 2009-10-22
Anticipated expiration: 2028-04-11
Also published as: US8260525B2; DE102008001111B4; US20090265078A1

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) sowie eine Brennkraftmaschine (1) vorgeschlagen, wobei der Kraftstoff sowohl über mindestens ein erstes Einspritzventil (5), insbesondere direkt in einen Brennraum (15), als auch über mindestens ein zweites Einspritzventil (10), insbesondere in ein Saugrohr (20), einspritzbar ist. Für die Einspritzung von Kraftstoff in einem Volllastbetriebszustand der Brennkraftmaschine wird eine erste Auswahl aus dem mindestens einen ersten Einspritzventil (5) und dem mindestens einen zweiten Einspritzventil (10) mit einem ersten Zumessbereich gewählt, der eine für den Volllastbetriebszustand erforderliche Volllasteinspritzmenge umfasst. Für die Einspritzung von Kraftstoff in einem Teillastbetriebszustand der Brennkraftmaschine (1) wird eine zweite Auswahl aus dem mindestens einen ersten Einspritzventil (5) und dem mindestens einen zweiten Einspritzventil (10) mit einem zweiten Zumessbereich gewählt, der das Einstellen einer für den Betrieb der Brennkraftmaschine (1) minimal erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge umfasst. Die erste Auswahl und die zweite Auswahl werden unterschiedlich gewählt, derart, dass nur der Zumessbereich der ersten Auswahl die Volllasteinspritzmenge umfasst und/oder dass nur der Zumessbereich der zweiten Auswahl die für den Betrieb der Brennkraftmaschine (1) minimal erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge erfasst.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht von einem Verfahren und von einer Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine sowie von einer Brennkraftmaschine nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.
Es sind bereits Verfahren und Vorrichtungen zum Betreiben einer Brennkraftmaschine sowie Brennkraftmaschinen bekannt, bei denen Kraftstoff sowohl direkt über ein erstes Einspritzventil in einen Brennraum als auch über ein zweites Einspritzventil in ein Saugrohr einspritzbar ist. Ein Einspritzventil für die Saugrohreinspritzung, insbesondere ein Niederdruckeinspritzventil, und auch ein Einspritzventil für Direkteinspritzung, insbesondere ein Hochdruckeinspritzventil weisen jedoch eine begrenzte Spreizung ihres Zumessbereichs, also der pro Einspritzventilhub absetzbaren Einspritzmenge auf. Falls der Zumessbereich für das entsprechende Einspritzventil für den maximalen Bedarf der Brennkraftmaschine an Kraftstoffmenge, beispielsweise in einem Volllastbetriebszustand, beim Kaltstart der Brennkraftmaschine oder bei Verwendung eines einen geringen Heizwert aufweisenden Kraftstoffs, wie z. B. Ethanol, ausgelegt wird, wird die minimal durch das entsprechende Einspritzventil absetzbare Kraftstoffmenge durch die begrenzte Spreizung des Zumessbereichs nach unten beschränkt. Auf diese Weise entstehen Einschränkungen für einen Betrieb der Brennkraftmaschine, in dem sehr kleine Einspritzzeiten erforderlich sind, wie z. B. bei Mehrfacheinspritzung und/oder bei hohen Kraftstoffdrücken. Aus dem gleichen Grund ist auch die Realisierung hoher Raten von Tankentlüftung problematisch. Dies deshalb, weil bei hohen Raten von Tankentlüftung vergleichsweise kleine Einspritzmengen zum Betrieb der Brennkraftmaschine erforderlich sind.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine sowie die Brennkraftmaschine mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass für die Einspritzung von Kraftstoff in einem Volllastbetriebszustand der Brennkraftmaschine eine erste Auswahl aus dem mindestens einen ersten Einspritzventil und dem mindestens einen zweiten Einspritzventil mit einem ersten Zumessbereich gewählt wird, der eine für den Volllastbetriebszustand erforderliche Volllasteinspritzmenge umfasst, dass für die Einspritzung von Kraftstoff in einem Teillastbetriebszustand der Brennkraftmaschine eine zweite Auswahl aus dem mindestens einen ersten Einspritzventil und dem mindestens einen zweiten Einspritzventil mit einem zweiten Zumessbereich gewählt wird, der das Einstellen einer für den Betrieb der Brennkraftmaschine minimal erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge umfasst, und dass die erste Auswahl und die zweite Auswahl unterschiedlich gewählt werden derart, dass nur der Zumessbereich der ersten Auswahl die Volllasteinspritzmenge umfasst und/oder dass nur der Zumessbereich der zweiten Auswahl die für den Betrieb der Brennkraftmaschine minimal erforderliche Kraftstoffmenge umfasst. Auf diese Weise lässt sich die Spreizung des Zumessbereichs für den Betrieb der Brennkraftmaschine erhöhen und sowohl die Volllasteinspritzmenge als auch die für den Betrieb der Brennkraftmaschine minimal erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge umsetzen.
Eine Spreizung des Zumessbereichs zumindest in Richtung der in einem Teillastbetriebszustand der Brennkraftmaschine minimal erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge wird durch den Gegenstand des unabhängigen Brennkraftmaschinenanspruchs dadurch bewirkt, dass das mindestens eine erste Einspritzventil und/oder das mindestens eine zweite Einspritzventil einen Zumessbereich aufweist, der eine für einen Betrieb der Brennkraftmaschine in einem Teillastbetrieb mindestens erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge umfasst und der eine in einem Volllastbetriebszustand erforderliche Volllasteinspritzmenge nicht umfasst.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens bzw. der im unabhängigen Brennkraftmaschinenanspruch angegebenen Brennkraftmaschine möglich.
Besonders vorteilhaft ist dabei eine Brennkraftmaschine, bei der nur die Kombination aus dem mindestens einen ersten Einspritzventil und dem mindestens einen zweiten Einspritzventil einen Zumessbereich aufweist, der die Volllasteinspritzmenge umfasst. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Spreizung des Zumessbereichs nicht nur die minimal erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge im Teillastbetriebszustand der Brennkraftmaschine umfasst sondern auch die Volllasteinspritzmenge, ohne dass der Zumessbereich eines der Einspritzventile selbst die Volllasteinspritzmenge umfassen muss. Somit kann sowohl das mindestens eine erste Einspritzventil als auch das mindestens eine zweite Einspritzventil einen Zumessbereich aufweisen, der die in einem Teillastbetriebszustand der Brennkraftmaschine mindestens erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge umfasst. In diesem Fall weist sowohl das mindestens eine erste Einspritzventil als auch das mindestens eine zweite Einspritzventil ein verbessertes Einspritzverhalten im Kleinmengenbereich auf.
Gemäß der Unteransprüche des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens ergeben sich die folgenden Vorteile:
Vorteilhaft ist es, wenn die erste Auswahl nur aus dem mindestens einen ersten Einspritzventil oder nur aus dem mindestens einen zweiten Einspritzventil gebildet wird. Auf diese Weise wird zum einen sichergestellt, dass es mindestens ein Einspritzventil gibt, dessen Zumessbereich die für den Volllastbetriebszustand erforderliche Volllasteinspritzmenge umfasst, so dass im Volllastbetriebszustand die erforderliche Volllasteinspritzmenge durch dieses Einspritzventil eingespritzt werden kann, zum anderen wird es dadurch aber ermöglicht, dass es auch mindestens ein Einspritzventil geben kann, dessen Zumessbereich die Volllasteinspritzmenge nicht umfassen muss und deshalb in Richtung der für den Teillast betriebszustand minimal erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge erweitert werden kann, so dass auch im Kleinmengenbereich ein verbessertes Einspritzverhalten erzielt werden kann.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn die erste Auswahl aus einer Kombination des mindestens einen ersten Einspritzventils und des mindestens einen zweiten Einspritzventils gebildet wird. Auf diese Weise können sämtliche Einspritzventile in ihrem Zumessbereich auf die im Teillastbetriebszustand minimal erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge erweitert werden, ohne dass ihr Zumessbereich die für den Volllastbetriebszustand erforderliche Volllasteinspritzmenge umfassen muss, so dass sämtliche Einspritzventile ein verbessertes Einspritzverhalten im Kleinmengenbereich aufweisen können. Durch die Kombination des mindestens einen ersten Einspritzventils und des mindestens einen zweiten Einspritzventils in der ersten Auswahl kann dennoch sichergestellt werden, dass durch den Zumessbereich dieser Kombination die für den Volllastbetriebszustand erforderliche Volllasteinspritzmenge eingestellt werden kann.
Zu diesem Zweck kann dann in vorteilhafter Weise im Volllastbetriebszustand sowohl durch das mindestens eine erste Einspritzventil als auch durch das mindestens eine zweite Einspritzventil Kraftstoff eingespritzt werden.
Vorteilhaft ist weiterhin, wenn die zweite Auswahl nur aus dem mindestens einen ersten Einspritzventil oder nur aus dem mindestens einen zweiten Einspritzventil gebildet wird. Auf diese Weise lässt sich für den Teillastbetriebszustand die minimal erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge auch nur mit Hilfe eines einzigen Einspritzventils einstellen, dessen Zumessbereich die minimal erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge umfasst. Dies verringert den Aufwand für die Realisierung der minimal erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge.
Vorteilhaft ist weiterhin, wenn die zweite Auswahl derart gebildet wird, dass sie mindestens ein Einspritzventil umfasst, dessen Zumessbereich die Volllasteinspritzmenge nicht umfasst und/oder dessen statischer Durchfluss reduziert ist gegenüber einem Einspritzventil, dessen Zumessbereich die Volllasteinspritzmenge umfasst. Auf diese Weise lässt sich in besonders einfacher und wenig aufwendiger Weise ein Einspritzventil für die zweite Auswahl zur Verfügung stellen.
Vorteilhaft ist weiterhin, wenn die erste Auswahl derart gebildet wird, dass sie mindestens ein Einspritzventil umfasst, dessen Zumessbereich die Volllasteinspritzmenge umfasst. Auf diese Weise lässt sich die Volllasteinspritzmenge besonders einfach realisieren und erfordert insbesondere nicht die Kombination mehrerer Einspritzventile.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine,
2 ein Funktionsdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
3 ein Diagramm der Kraftstoffeinspritzmenge abhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine,
4 ein erstes Diagramm für die Ansteuersignale der Einspritzventile abhängig vom Betriebszustand gemäß einem ersten Beispiel,
5 ein zweites Diagramm für die Ansteuersignale der Einspritzventile abhängig vom Betriebszustand gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
6 ein Diagramm der Ansteuersignale für die Einspritzventile abhängig vom Betriebszustand gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel und
7 ein Diagramm für die Ansteuersignale der Einspritzventile abhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In 1 kennzeichnet 1 eine Brennkraftmaschine. Die Brennkraftmaschine 1 ist dabei beispielsweise als Ottomotor oder als Dieselmotor ausgebildet. In 1 sind dabei nur die für die Erfindung wesentlichen Elemente der Brennkraftmaschine 1 dargestellt. So umfasst die Brennkraftmaschine 1 mindestens einen Zylinder 15, in dessen Brennraum über ein erstes Einspritzventil 5 Kraftstoff direkt eingespritzt wird. Über ein Saugrohr 20 wird dem Brennraum des Zylinders 15 Frischluft zugeführt. Ferner ist ein zweites Einspritzventil 10 vorgesehen, über das Kraftstoff in das Saugrohr 20 eingespritzt wird, und von dort ebenfalls in den Brennraum 15 gelangt. Das bei der Verbrennung des Luft-/Kraftstoffgemisches im Brennraum des Zylinders 15 gebildete Abgas wird in einen Abgasstrang 40 ausgestoßen. Einlass- und Auslassventile des Zylinders 15 sind der Übersichtlichkeit halber in 1 nicht dargestellt. Ebenso wenig ist aus Gründen der Übersichtlichkeit für den Fall eines Ottomotors eine Drosselklappe stromauf des zweiten Einspritzventils 10 im Saugrohr 20 und eine Zündkerze zur Zündung des Luft-/Kraftstoffgemisches im Brennraum des Zylinders 15 dargestellt. Beim ersten Einspritzventil 5 kann es sich beispielsweise um ein Hochdruckeinspritzventil handeln. Beim zweiten Einspritzventil 10 kann es sich beispielsweise um ein Niederdruckeinspritzventil handeln. Die Ansteuerung des ersten Einspritzventils 5 und des zweiten Einspritzventils 10 erfolgt jeweils durch eine Vorrichtung 25, die beispielsweise durch die Motorsteuerung der Brennkraftmaschine 1 gebildet wird. Diese Ansteuerung erfolgt dabei beispielsweise und in dem Fachmann bekannter Weise zur Umsetzung einer gewünschten Last, beispielsweise in Form eines umzusetzenden Solldrehmomentes oder einer umzusetzenden Sollleistung der Brennkraftmaschine 1. Für den Fall, dass die Brennkraftmaschine 1 ein Fahrzeug antreibt, kann die gewünschte Sollleistung oder das gewünschte Solldrehmoment beispielsweise von einem Fahrpedalmodul 35 abhängig vom Betätigungsgrad eines Fahrpedals durch den Fahrer in Form eines Fahrerwunsches FW der Motorsteuerung 25 vorgegeben werden. Der Fahrerwunsch FW kann dabei beispielsweise in Form eines Fahrerwunschmomentes oder einer Fahrerwunschleis tung ausgedrückt werden. Zusätzlich können noch weitere Momenten- oder Leistungsanforderungen bei der Bildung des Sollmomentes bzw. der Sollleistung berücksichtigt werden, beispielsweise von Fahrzeugfunktionen wie einer Fahrdynamikregelung, einer Fahrgeschwindigkeitsregelung, einer Antriebsschlupfregelung usw. Im Folgenden soll der Einfachheit halber angenommen werden, dass das Sollmoment bzw. die Sollleistung allein vom Fahrerwunsch FW bestimmt wird. Dabei soll im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit beispielhaft davon ausgegangen werden, dass der Fahrerwunsch FW in Form eines Drehmoments vorgegeben wird und somit ein von der Brennkraftmaschine 1 umzusetzendes Soll-Drehmoment darstellt.
Abhängig vom gewünschten Soll-Drehmoment und/oder von weiteren Einflussgrößen prüft die Motorsteuerung 25, ob die Brennkraftmaschine 1 in einem Teillastbetriebszustand oder in einem Volllastbetriebszustand betrieben werden soll. Abhängig von dieser Prüfung entscheidet die Motorsteuerung 25, ob zur Umsetzung des gewünschten Soll-Drehmomentes das erste Einspritzventil 5 oder das zweite Einspritzventil 10 oder beide Einspritzventile 5, 10 freigegeben werden sollen. Die Freigabe des ersten Einspritzventils 5 erfolgt dabei durch ein erstes Freigabesignal EV1 und die Freigabe des zweiten Einspritzventils 10 erfolgt mittels eines zweiten Freigabesignals EV2. In 1 sind der Übersichtlichkeit halber lediglich das erste Freigabesignal EV1 und das zweite Freigabesignal EV2 zur Ansteuerung der Einspritzventile 5, 10 dargestellt. Tatsächlich ist neben der Freigabe des ersten Einspritzventils 5 und der Freigabe des zweiten Einspritzventils 10 jedoch auch an eine gewünschte Einspritzmenge und damit über die bekannte Einspritzkennlinie die erforderliche Einspritzzeit zur Umsetzung der gewünschten Einspritzmenge für die Ansteuerung der Einspritzventile 5, 10 zu berücksichtigen. Somit ist die Einspritzung durch das erste Einspritzventil 5 und das zweite Einspritzventil 10 nicht nur abhängig vom gewünschten Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1, sondern auch abhängig von der durch das jeweilige Einspritzventil 5, 10 abzuspritzenden Kraftstoffmenge. Solange dabei das erste Freigabesignal EV1 gesetzt ist, spritzt das erste Einspritzventil 5 Kraftstoff direkt in den Brennraum des Zylinders 15 ab. Ist das erste Freigabesignal EV1 dagegen zurückgesetzt, so spritzt das erste Einspritzventil 5 keinen Kraftstoff ab. Entsprechend spritzt das zweite Einspritzventil 10 Kraftstoff in das Saugrohr 20 ab, solange das zweite Freigabesignal EV2 gesetzt ist. Ist hingegen das zweite Freigabesignal EV2 zurückgesetzt, so spritzt das zweite Einspritzventil 10 keinen Kraftstoff ab.
Im Folgenden wird anhand des Funktionsdiagramms nach 2 der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung 25 an einem Beispiel näher erläutert. Das Funktionsdiagramm der Vorrichtung 25 kann dabei beispielsweise software- und/oder hardwaremäßig in der Motorsteuerung der Brennkraftmaschine 1 implementiert sein. Die Vorrichtung 25 kann wie zuvor beschrieben durch die Motorsteuerung gebildet sein, wobei in 2 nur die für die Erfindung maßgeblichen Elemente der Motorsteuerung 25 in Form des Funktionsdiagramms dargestellt sind.
Die Vorrichtung 25 umfasst eine Empfangseinheit 45, die vom Fahrpedalmodul 35 den Fahrerwunsch FW empfängt. Die Empfangseinheit 45 kann dabei wie in 2 angedeutet noch weitere Anforderungen von anderen Fahrzeugfunktionen an das von der Brennkraftmaschine 1 umzusetzende Solldrehmoment empfangen. Sämtliche Anforderungen werden dann von der Empfangseinheit 45 beispielsweise durch Momentenkoordination in dem Fachmann bekannter Weise in ein resultierendes umzusetzendes Solldrehmoment MSOLL umgewandelt. Dieses resultierende Solldrehmoment MSOLL wird ebenfalls in dem Fachmann bekannter Weise einem so genannten Kraftstoffpfad 50 zugeführt, der das resultierende Solldrehmoment MSOLL in eine einzuspritzende Kraftstoffmenge Q umwandelt. Dabei wird dem Kraftstoffpfad 50 optional eine Information S zugeführt, die angibt, ob die Brennkraftmaschine 1 aktuell gestartet wurde, abhängig z. B. von der Betätigung eines Zündschlosses, sowie ein Temperatursignal T, das für die Brennkraftmaschinentemperatur repräsentativ ist und beispielsweise mittels eines Kühlwassertemperatursensors ermittelt wird. Liegt die Brennkraftmaschinentemperatur T unterhalb eines vorgegebenen Schwellwertes und wird durch das Signal S ein aktueller Start der Brennkraftmaschine 1 festgestellt, so wird ein Kaltstart der Brennkraftmaschine 1 erkannt und die einzuspritzende Kraftstoffmenge Q unabhängig vom resultierenden Soll-Drehmoment MSOLL auf eine Volllasteinspritzmenge Q_V eingestellt. Der Schwellwert für die Ermittlung des Kaltstarts kann beispielsweise auf einem Prüfstand und/oder in Fahrversuchen geeignet appliziert werden.
Dasselbe geschieht, wenn das resultierende Solldrehmoment MSOLL einen Wert annimmt, der für den Volllastbetriebszustand der Brennkraftmaschine 1 charakteristisch ist, beispielsweise bei voll durchgetretenem Fahrpedal. Ferner ist dem Kraftstoffpfad 50 optional ein Signal F über die aktuell verwendete Kraftstoffart und/oder -qualität zugeführt. Die aktuell verwendete Kraftstoffart kann dabei in dem Fachmann bekannter Weise ermittelt werden. Dabei kann im Falle eines einen geringeren Heizwert aufweisenden Kraftstoffs wie z. B. Ethanol ebenfalls die Volllasteinspritzmenge Q_V vom Kraftstoffpfad 50 angefordert werden. Die Auswertung des Vorliegens eines Kaltstarts bzw. eines Kraftstoffs mit geringerem Heizwert im Vergleich zu einem Referenzkraftstoff kann dabei in dem Fachmann bekannter Weise im Kraftstoffpfad 50 erfolgen und wird hier deshalb nicht näher erläutert. Die im Kraftstoffpfad 50 ermittelte einzuspritzende Kraftstoffmenge Q wird einer Kennlinie 65 zugeführt, die den Zusammenhang zwischen der einzuspritzenden Kraftstoffmenge Q und dem aktuellen Betriebszustand B der Brennkraftmaschine darstellt. Die Kennlinie 65 ist nachfolgend anhand von 3 näher erläutert. Abhängig von der einzuspritzenden Kraftstoffmenge Q ermittelt die Kennlinie 65 den zugeordneten aktuellen Betriebszustand B der Brennkraftmaschine und gibt ihn an eine Auswähleinheit 30 weiter. Die Auswähleinheit 30 bildet dann abhängig vom aktuellen Betriebszustand B der Brennkraftmaschine das erste Freigabesignal EV1 und das zweite Freigabesignal EV2, wie es gemäß den 4 bis 7 beispielhaft beschrieben wird.
In 3 ist die Kennlinie 65 näher dargestellt. Dabei ist die einzuspritzende Kraftstoffmenge Q über dem aktuellen Betriebszustand B der Brennkraftmaschine 1 aufgetragen.
Die Kennlinie 65 zeigt für einzuspritzende Kraftstoffmengen Q unterhalb eines vorgegebenen Schwellwertes Q_S einen Teillastbetriebszustand T der Brennkraftmaschine 1 an. Für geforderte Einspritzmengen Q oberhalb des vorgegebenen Schwellwertes Q_S hingegen zeigt die Kennlinie 65 das Vorliegen eines Volllastbetriebszustandes V der Brennkraftmaschine 1 an. Somit wird also gemäß 3 für geforderte Kraftstoffeinspritzmengen Q größer dem vorgegebenen Schwellwert Q_S der Volllastbetriebszustand V der Brennkraftmaschine 1 angenommen, auch wenn die geforderte Einspritzmenge Q noch nicht der Volllasteinspritzmenge Q_V entspricht. Dabei wird im Volllastbetriebszustand V der Brenn kraftmaschine 1 eine erste Auswahl aus dem ersten Einspritzventil 5 und dem zweiten Einspritzventil 10 mit einem ersten Zumessbereich von der Auswähleinheit 30 gewählt, der die für den Volllastbetriebszustand maximal erforderliche Volllasteinspritzmenge Q_V mit umfasst, wohingegen für die Einspritzung von Kraftstoff im Teillastbetriebszustand T der Brennkraftmaschine 1 eine zweite Auswahl aus dem ersten Einspritzventil 5 und dem zweiten Einspritzventil 10 mit einem zweiten Zumessbereich von der Auswähleinheit 30 gewählt wird, der das Einstellen einer für den Betrieb der Brennkraftmaschine 1 minimal erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge Q_min1 mit umfasst. Der erste Zumessbereich ist dabei in 3 schraffiert dargestellt und mit dem Bezugszeichen 55 gekennzeichnet. Der zweite Zumessbereich ist in 3 gegenläufig zum ersten Zumessbereich 55 schraffiert und mit dem Bezugszeichen 60 gekennzeichnet. Dabei zeigt sich, dass die erste Auswahl und die zweite Auswahl unterschiedlich von der Auswähleinheit 30 gewählt werden derart, dass nur der erste Zumessbereich die maximal erforderliche Volllasteinspritzmenge Q_V umfasst und dass nur der zweite Zumessbereich die für den Betrieb der Brennkraftmaschine 1 minimal erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge Q_min1 umfasst. Dabei reicht der erste Zumessbereich im Beispiel von 3 von einem zweiten Minimalwert Q_min2 bis zur maximal erforderlichen Volllasteinspritzmenge Q_V, und der zweite Zumessbereich reicht von der minimal erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge Q_min1 bis zu einem Maximalwert Q_max. Gemäß 3 ist dabei Q_min1 < Q_min2 < Q_max < Q_V. Der vorgegebene Schwellwert Q_S liegt damit idealer Weise im Bereich Q_min2 ≤ Q_S ≤ Q_max. Somit ist sichergestellt, dass für jede einzuspritzende Kraftstoffmenge Q eine Auswahl aus dem ersten Einspritzventil 5 und dem zweiten Einspritzventil 10 von der Auswähleinheit 30 gefunden werden kann, deren Zumessbereich die aktuell einzuspritzende Kraftstoffmenge Q umsetzen kann.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann es auch vorgesehen sein, dass die Auswähleinheit 30 die erste Auswahl und die zweite Auswahl unterschiedlich derart wählt, dass nur der Zumessbereich der ersten Auswahl die Volllasteinspritzmenge Q_V umfasst oder dass nur der Zumessbereich der zweiten Auswahl die für den Betrieb der Brennkraftmaschine minimal erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge Q_min1 umfasst. Dabei sollte aber insgesamt sichergestellt sein, dass der erste Zumessbereich sämtliche einzuspritzende Kraftstoffmengen Q des Volllastbetriebszustandes V und der zweite Zumessbereich sämtliche für den Teillastbetriebszustand T einzuspritzende Kraftstoffmengen Q umsetzen kann.
In 3 wird die Grenze zwischen dem Teillastbetriebszustand T und dem Volllastbetriebszustand V im Diagramm durch die Schwelle BS dargestellt, die sich in Zuordnung zum vorgegebenen Schwellwert Q_S der einzuspritzenden Kraftstoffmenge Q über die Kennlinie 65 ergibt.
Gemäß einer ersten Ausführungsform wird die erste Auswahl von der Auswähleinheit 30 nur aus dem ersten Einspritzventil 5 gebildet. Die zweite Auswahl wird in diesem Beispiel nur aus dem zweiten Einspritzventil 10 gebildet. Das bedeutet, dass der erste Zumessbereich der Zumessbereich des ersten Einspritzventils 5 und der zweite Zumessbereich der Zumessbereich des zweiten Einspritzventils 10 ist. Dabei kann der zweite Zumessbereich des zweiten Einspritzventils 10 im Vergleich zum ersten Zumessbereich des ersten Einspritzventils 5 derart zu kleineren einzuspritzenden Kraftstoffmengen Q verschoben werden, so dass der Zumessbereich des zweiten Einspritzventils 10 die Volllasteinspritzmenge Q_V nicht mehr umfasst, wegen Q_max < Q_V. Dies kann beispielsweise dadurch bewirkt werden, dass der statische Durchfluss des zweiten Einspritzventils 10 gegenüber dem statischen Durchfluss des ersten Einspritzventils 5 reduziert wird, die Kennlinie des zweiten Einspritzventils 10 als Zusammenhang zwischen Einspritzdauer und Einspritzmenge somit eine flachere Steigung aufweist als die Kennlinie des ersten Einspritzventils 5. Gemäß 5, das die Freigabesignale EV1, EV2 über den aktuellen Betriebszustand B der Brennkraftmaschine 1 anzeigt, wird dann im Teillastbetriebszustand T ≤ BS durch Setzen des zweiten Freigabesignals EV2 und Rücksetzen des ersten Freigabesignals EV1 lediglich das zweite Einspritzventil 10 zur Einspritzung vorgesehen, während im Volllastbetriebszustand V > BS durch Setzen des ersten Freigabesignals EV1 und Rücksetzen des zweiten Freigabesignals EV2 lediglich das erste Einspritzventil 5 zur Kraftstoffeinspritzung freigegeben wird.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform erfolgt die erste Auswahl nur aus dem zweiten Einspritzventil 10 und die zweite Auswahl nur aus dem ersten Einspritzventil 5, so dass sich der umgekehrte Fall wie im ersten Ausführungsbeispiel ergibt. Jetzt entspricht der erste Zumessbereich dem Zumessbereich des zweiten Einspritzventils 10 und der zweite Zumessbereich dem Zumessbereich des ersten Einspritzventils 5. Somit wird im Teillastbetriebszustand T ≤ BS lediglich das erste Einspritzventil 5 durch Setzen des ersten Freigabesignals EV1 und Rücksetzen des zweiten Freigabesignals EV2 freigegeben, während im Volllastbetriebszustand V > BS durch Setzen des zweiten Freigabesignals EV2 und Rücksetzen des ersten Freigabesignals EV1 lediglich das zweite Einspritzventil 10 freigegeben wird.
In diesem Fall umfasst der Zumessbereich des ersten Einspritzventils 5 die Volllasteinspritzmenge Q_V nicht, beispielsweise indem ihr statischer Durchfluss gegenüber dem zweiten Einspritzventil 10 reduziert ist, dessen Zumessbereich die Volllasteinspritzmenge Q_V umfasst.
Gemäß einer dritten Ausführungsform nach 6 wird die erste Auswahl von der Auswähleinheit 30 aus einer Kombination des ersten Einspritzventils 5 und des zweiten Einspritzventils 10 gebildet. Die zweite Auswahl hingegen wird nur aus dem ersten Einspritzventil 5 gebildet. Somit ergibt sich der erste Zumessbereich 55 durch Kombination der Kraftstoffeinspritzung des ersten Einspritzventils 5 und des zweiten Einspritzventils 10. Der zweite Zumessbereich 60 ist dann der Zumessbereich des ersten Einspritzventils 5. Somit ist das erste Einspritzventil 5 gemäß 6 sowohl im Teillastbetriebszustand als auch im Volllastbetriebszustand freigegeben und das erste Freigabesignal EV1 in beiden Betriebszuständen gesetzt.
Das zweite Einspritzventil 10 ist hingegen nur im Volllastbetriebszustand V freigegeben und das zweite Freigabesignal EV2 demnach nur im Volllastbetriebszustand V gesetzt.
In einer vierten Ausführungsform nach 7 wird wiederum wie bei der dritten Ausführungsform die erste Auswahl durch Kombination des ersten Einspritzventils 5 und des zweiten Einspritzventils 10 gebildet, die zweite Auswahl jedoch nur aus dem zweiten Einspritzventil 10. Somit entspricht bei der vierten Ausführungsform der zweite Zumessbereich 60 dem Zumessbereich des zweiten Einspritzventils 10. Somit ist im vierten Ausführungsbeispiel nach 7 das zweite Freigabesignal EV2 sowohl im Teillastbetriebszustand als auch im Volllastbetriebs zustand gesetzt, während das erste Freigabesignal EV1 lediglich im Volllastbetriebszustand gesetzt ist.
Somit wird im dritten Ausführungsbeispiel und im vierten Ausführungsbeispiel im Volllastbetriebszustand sowohl durch das erste Einspritzventil 5 als auch durch das zweite Einspritzventil 10 Kraftstoff eingespritzt.
Bei der ersten Ausführungsform umfasst der Zumessbereich des ersten Einspritzventils 5 die Volllasteinspritzmenge Q_V und beim zweiten Ausführungsbeispiel umfasst der Zumessbereich des zweiten Einspritzventils 10 die Volllasteinspritzmenge Q_V. Sämtlichen Ausführungsbeispielen gemeinsam ist es, dass mindestens eines der Einspritzventile 5, 10 einen Zumessbereich aufweist, der die für den Betrieb der Brennkraftmaschine 1 im Teillastbetriebszustand mindestens erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge Q_min1 umfasst und der die im Volllastbetriebszustand erforderliche Volllasteinspritzmenge Q_V nicht umfasst und beispielsweise gemäß dem zweiten Zumessbereich 60 ausgebildet ist mit Q_min1 ≤ Q ≤ Q_max < Q_V. Ferner zeigen die Ausführungsbeispiele 3 und 4 einen Fall, in dem nur die Kombination aus dem ersten Einspritzventil 5 und dem zweiten Einspritzventil 10 einen Zumessbereich in Form des ersten Zumessbereichs 55 aufweist, der die Volllasteinspritzmenge Q_V umfasst. Bei der dritten und der vierten Ausführungsform ist es dabei auch möglich, dass beide Einspritzventile 5, 10 jeweils den zweiten Zumessbereich 60 aufweisen, wobei sich in Kombination der beiden Einspritzventile im Volllastbetriebszustand dann der erste Zumessbereich 55 ergibt. In dem Fall ist beispielsweise Q_min2 = 2·Q_min1 und Q_V = 2·Q_max.
Somit weisen in diesem Fall beide Einspritzventile 5, 10 ein verbessertes Einspritzverhalten im Kleinmengenbereich, speziell im Bereich der minimal erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge Q_min1 auf. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird das zweite Einspritzventil 10, also das Niederdruckeinspritzventil im Saugrohr 20 für die Abdeckung der Volllasteinspritzmenge Q_V und das erste Einspritzventil 5, also das Hochdruckeinspritzventil für die Abdeckung der minimal erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge Q_min1 ausgelegt. Vorteil dabei ist eine hohe Flexibilität bei der Realisierung von Mehrfachdirekteinspritzung durch das erste Einspritzventil 5 bei hohen Drücken, bei denen nur eine kleine Ein spritzmenge im Bereich der minimal erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge Q_min1 erforderlich ist.
Insgesamt ermöglicht die Erfindung eine Entschärfung der fertigungsbedingten Toleranzen des ersten Einspritzventils 5 und des zweiten Einspritzventils 10, da der jeweilige Zumessbereich kleiner sein darf und nicht den ganzen Bereich von der minimal erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge Q_min1 bis zur Volllasteinspritzmenge Q_V abdecken muss. Ferner kann die realisierbare Tankentlüftungsrate erhöht werden, so dass die Tankentlüftung im Falle des ersten Ausführungsbeispiels mit reinem Betrieb des zweiten Einspritzventils 10 im Teillastbetriebszustand durchgeführt werden kann. Dadurch wird eine Robustheit gegen Klopfen bei Volllast und eine erhöhte Füllung durch die Direkteinspritzung beibehalten.
Werden mehrere Saugrohreinspritzventile und/oder mehrere Direkteinspritzventile verwendet, so lässt sich das beschriebene Verfahren weiter verbessern, weil der erste Zumessbereich 55 durch die Einspritzung von mehr als zwei Einspritzventilen bereitgestellt werden kann. Ferner lässt sich auf diese Weise der zweite Zumessbereich 60 noch weiter in Richtung kleinerer minimal erforderlicher Kraftstoffeinspritzmengen verschieben, da die Spreizung des Zumessbereichs der einzelnen Einspritzventile noch kleiner als im Falle der Verwendung von zwei Einspritzventilen sein kann.
Im Falle des dritten Ausführungsbeispiels und des vierten Ausführungsbeispiels nach 6 und 7 können auch beide Einspritzventile 5, 10 jeweils einen Zumessbereich gemäß dem zweiten Zumessbereich 60 aufweisen und somit für sich allein genommen nicht die Volllasteinspritzmenge Q_V abspritzen. Dabei kann in diesem Fall der erste Zumessbereich aus der Kombination der beiden Einspritzventile 5, 10 auch bis zu einem Wert gehen, der größer als die Volllasteinspritzmenge Q_V ist, wobei nur Werte bis zur Volllasteinspritzmenge Q_V abgerufen werden.
Die Auswähleinheit 30 gibt dann abhängig vom zugeführten Betriebszustand B gemäß der Kennlinie 65 die Freigabesignale EV1, EV2 gemäß dem jeweiligen Ausführungsbeispiel nach 4, 5, 6 oder 7 für die erforderli che Einspritzdauer zur Umsetzung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge Q ab. Zu diesem Zweck ist die einzuspritzende Kraftstoffmenge Q des Kraftstoffpfades 50 auch der Auswähleinheit 30 zugeführt. Außerhalb der erforderlichen Einspritzdauer bzw. Einspritzzeit sind die Freigabesignale EV1, EV2 generell auf Null gesetzt und damit zurückgesetzt. Die Ermittlung der zur Umsetzung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge Q erforderlichen Einspritzzeit erfolgt dabei in dem Fachmann bekannter Weise mit Hilfe der Kennlinien der Einspritzventile 5, 10 in der Auswahleinheit 30. Diese Kennlinien sind in der Auswähleinheit 30 abgelegt. Dabei kann die einzuspritzende Kraftstoffmenge Q gleichmäßig auf die beiden Einspritzventile 5, 10 oder unterschiedlich verteilt werden. Auch kann beispielsweise die Saugrohreinspritzung früher einsetzen als die Direkteinspritzung, damit der dadurch abgespritzte Kraftstoff noch rechtzeitig zur Verbrennung in den Brennraum des Zylinders 15 gelangen kann.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand der Verwendung eines einzigen Zylinders 15 beschrieben und kann in entsprechender Weise auf mehrere Zylinder übertragen werden, wobei das zweite Einspritzventil 10 auch mehreren Zylindern zugeordnet werden kann, für die zu unterschiedlichen Zeiten Kraftstoff vom zweiten Einspritzventil 10 abgespritzt wird.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform können sowohl das erste Einspritzventil 5 als auch das zweite Einspritzventil 10 als Direkteinspritzventile ausgebildet sein und Kraftstoff direkt in den Brennraum des Zylinders 15 einspritzen. Alternativ können sowohl das erste Einspritzventil 5 als auch das zweite Einspritzventil 10 als Saugrohreinspritzventile ausgebildet sein und Kraftstoff über das Saugrohr 20 in den Brennraum des Zylinders 15 oder der Zylinder einspritzen.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1), bei der Kraftstoff sowohl über mindestens ein erstes Einspritzventil (5), insbesondere direkt in einen Brennraum (15), als auch über mindestens ein zweites Einspritzventil (10), insbesondere in ein Saugrohr (20), einspritzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass für die Einspritzung von Kraftstoff in einem Volllastbetriebszustand der Brennkraftmaschine (1) eine erste Auswahl aus dem mindestens einen ersten Einspritzventil (5) und dem mindestens einen zweiten Einspritzventil (10) mit einem ersten Zumessbereich gewählt wird, der eine für den Volllastbetriebszustand erforderliche Volllasteinspritzmenge umfasst, dass für die Einspritzung von Kraftstoff in einem Teillastbetriebszustand der Brennkraftmaschine (1) eine zweite Auswahl aus dem mindestens einen ersten Einspritzventil (5) und dem mindestens einen zweiten Einspritzventil (10) mit einem zweiten Zumessbereich gewählt wird, der das Einstellen einer für den Betrieb der Brennkraftmaschine (1) minimal erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge umfasst, und dass die erste Auswahl und die zweite Auswahl unterschiedlich gewählt werden derart, dass nur der Zumessbereich der ersten Auswahl die Volllasteinspritzmenge umfasst und/oder dass nur der Zumessbereich der zweiten Auswahl die für den Betrieb der Brennkraftmaschine (1) minimal erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Auswahl nur aus dem mindestens einen ersten Einspritzventil (5) oder nur aus dem mindestens einen zweiten Einspritzventil (10) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Auswahl aus einer Kombination des mindestens einen ersten Einspritzventils (5) und des mindestens einen zweiten Einspritzventils (10) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Volllastbetriebszustand sowohl durch das mindestens eine erste Einspritzventil (5) als auch durch das mindestens eine zweite Einspritzventil (10) Kraftstoff eingespritzt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Auswahl nur aus dem mindestens einen ersten Einspritzventil (5) oder nur aus dem mindestens einen zweiten Einspritzventil (10) gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Auswahl derart gebildet wird, dass sie mindestens ein Einspritzventil (5, 10) umfasst, dessen Zumessbereich die Volllasteinspritzmenge nicht umfasst und/oder dessen statischer Durchfluss reduziert ist gegenüber einem Einspritzventil, dessen Zumessbereich die Volllasteinspritzmenge umfasst.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Auswahl derart gebildet wird, dass sie mindestens ein Einspritzventil (5, 10) umfasst, dessen Zumessbereich die Volllasteinspritzmenge umfasst.
Vorrichtung (25) zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1), bei der Kraftstoff sowohl über mindestens ein erstes Einspritzventil (5), insbesondere direkt in einen Brennraum (15), als auch über mindestens ein zweites Einspritzventil (10), insbesondere in ein Saugrohr (20), einspritzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass Auswählmittel (30) vorgesehen sind, die für die Einspritzung von Kraftstoff in einem Volllastbetriebszustand der Brennkraftmaschine (1) eine erste Auswahl aus dem mindestens einen ersten Einspritzventil (5) und dem mindestens einen zweiten Einspritzventil (10) mit einem ersten Zumessbereich wählen, der eine für den Volllastbetriebszustand erforderliche Volllasteinspritzmenge umfasst, dass die Auswählmittel (30) für die Einspritzung von Kraftstoff in einem Teillastbetriebszustand der Brennkraftmaschine (1) eine zweite Auswahl aus dem mindestens einen ersten Einspritzventil (5) und dem mindestens einen zweiten Einspritzventil (10) mit einem zweiten Zumessbereich wählen, der das Einstellen einer für den Betrieb der Brennkraftmaschine (1) minimal erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge umfasst, und dass die Auswählmittel (30) die erste Auswahl und die zweite Auswahl unterschiedlich wählen derart, dass nur der Zumessbereich der ersten Auswahl die Volllasteinspritzmenge umfasst und/oder dass nur der Zumessbereich der zweiten Auswahl die für den Betrieb der Brennkraftmaschine (1) minimal erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge umfasst.
Brennkraftmaschine (1) mit mindestens einem ersten Einspritzventil (5), über das Kraftstoff, insbesondere direkt in einen Brennraum (15), einspritzbar ist, und mit mindestens einem zweiten Einspritzventil (10), über das Kraftstoff, insbesondere in ein Saugrohr (20), einspritzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine erste Einspritzventil (5) und/oder das mindestens eine zweite Einspritzventil (10) einen Zumessbereich aufweist, der eine für einen Betrieb der Brennkraftmaschine (1) in einem Teillastbetriebsbereich minimal erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge umfasst und der eine in einem Volllastbetriebszustand erforderliche Volllasteinspritzmenge nicht umfasst.
Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass nur die Kombination aus dem mindestens einen ersten Einspritzventil (5) und dem mindestens einen zweiten Einspritzventil (10) einen Zumessbereich aufweist, der die Volllasteinspritzmenge umfasst.