DE102008001510B4

DE102008001510B4 - Steuervorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung

Info

Publication number: DE102008001510B4
Application number: DE102008001510.5A
Authority: DE
Inventors: Joerg Maas; Peter Commer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-04-30
Filing date: 2008-04-30
Publication date: 2020-04-02
Anticipated expiration: 2028-05-01
Also published as: DE102008001510A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung (101) für eine Brennkraftmaschine, mit folgenden Schritten:- Erfassen (200, 204) einer ersten (T) und einer zweiten (p) Einflussgröße;- Ermitteln (206) eines ersten Zustands aus einer ersten Anzahl vordefinierter Zustände (KM, WM, HM), basierend auf der ersten Einflussgröße (T);- Ermitteln (208) eines zweiten Zustands aus einer zweiten Anzahl vordefinierter Zustände (ND, MD, HD), basierend auf der zweiten Einflussgröße (pL);- Verknüpfen (210) des ersten und zweiten Zustands zu einem Gesamtzustand; und- Ermitteln (212, 214, 216) eines Einspritzmusters (m0-m5), basierend auf dem Gesamtzustand, um Kraftstoff gemäß dem ermittelten Einspritzmuster (m0-m5) einzuspritzen (218).- wobei das Ermitteln des Einspritzmusters (m0-m5) erfolgt durch:- Auswählen (212) einer Ermittlungsvorschrift (330, 330', 330") aus einer Anzahl (332) vordefinierter Ermittlungsvorschriften (330, 330', 330") basierend auf dem Gesamtzustand, wobei diese ausgewählte Ermittlungsvorschrift (330, 330', 330") zum Ermitteln des Einspritzmusters (m0-m5) in Abhängigkeit von einer dritten Einflussgröße (N, Q) dient,- Erfassen (214) der dritten Einflussgröße (N, Q); und- Ermitteln (216) des Einspritzmusters (m0-m5) basierend auf der dritten Einflussgröße (N, Q) gemäß der ausgewählten Ermittlungsvorschrift (330, 330', 330").

Description

STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens und eine Steuervorrichtung für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine.
Aus der DE 102 42 226 A1 ist ein Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine bekannt. Abhängig von der Last und der Drehzahl wird die Anzahl der Einspritzungen bestimmt. Dabei wird für die Last und für die Drehzahl ermittelt, ob diese innerhalb bestimmter Betriebsbereiche liegen, deren Grenzen vorgegeben sind.
Die DE 600 08 161 T2 zeigt eine Brennkraftmaschine mit Verbrennungsmotor. In einem ersten Betriebsmodus erfolgt eine Einspritzung in den Saughub. In einem zweiten Betriebsmodus erfolgt eine Einspritzung in den Kompressionshub. Die Umschaltung zwischen den Betriebsmodi erfolgt abhängig von dem Signal einer Lambdasonde.
Die Anforderungen an moderne Brennkraftmaschinen insbesondere zur Anwendung in Kraftfahrzeugen steigen kontinuierlich, und zwar sowohl aufgrund gesetzlich vorgeschriebener zulässiger Emissionsgrenzwerte als auch aufgrund gestiegener Erwartungshaltungen der Endverbraucher im Hinblick auf Fahrkomfort, Laufruhe und Wirtschaftlichkeit. Um diese Anforderungen zu erfüllen, ist eine genaue Steuerung der Kraftstoffverbrennung wünschenswert, die den Betrieb der Brennkraftmaschine beeinflussende Umweltbedingungen wie z.B. die Temperatur der Brennkraftmaschine und der Umgebungsluft, den Umgebungsdruck und/oder die Fahrstufe eines nachgeschalteten Getriebes berücksichtigt.
Eine derartige Steuerung erfolgt z.B. beim Dieselmotor über eine dynamische Veränderung eines Einspritzmusters, gemäß dem während eines Arbeitszyklus Kraftstoff in einer Vielzahl von Kraftstoffeinspritzungen wie Vor-, Haupt- und Nacheinspritzungen in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Bei herkömmlichen Steuerungen von Kraftstoffeinspritzvorrichtungen sind hierzu mehrere Kennfelder oder Kennräume hintereinander geschaltet, die jeweils ausgehend von unterschiedlichen Umweltgrößen das Einspritzmuster in unterschiedlicher Weise beeinflussen. Dies führt jedoch zu einer komplexen Steuerlogik mit vielen Kennräumen, die aufwändig zu implementieren ist und aufgrund ihrer Komplexität nur schwer an neue Anwendungen wie Einspritzvorrichtungen, Brennkraftmaschinen oder Kraftfahrzeuge anderer Typen anzupassen ist.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Demgemäß vorgesehen ist ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, gemäß dem eine erste und eine zweite Einflussgröße erfasst werden, die z.B. zwei unterschiedliche Umweltbedingungen repräsentieren. Basierend auf der ersten Einflussgröße wird aus einer ersten Anzahl vordefinierter Zustände ein erster Zustand ausgewählt. Basierend auf der zweiten Einflussgröße aus einer zweiten Anzahl vordefinierter Zustände ein zweiter Zustand ausgewählt. Der erste und zweite Zustand werden zu einem Gesamtzustand verknüpft. Basierend auf dem Gesamtzustand wird ein Einspritzmuster ermittelt, um Kraftstoff gemäß dem ermittelten Einspritzmuster einzuspritzen. Das Einspritzmuster, gemäß dem der Kraftstoff einzuspritzen ist, kann z.B. unterschiedliche Einspritzfaktoren umfassen, wie eine Einspritzmenge, einen Einspritzzeitpunkt, eine Einspritzdauer, eine Anzahl von Einspritzungen, ein Einspritzintervall, einen Kraftstoffzuführdruck und dergleichen, oder z.B. Verweise auf ganz oder teilweise vordefinierte Einspritzungen umfassen, die gemäß dem Einspritzmuster auszuführen sind.
Da der erste Zustand basierend auf der ersten Einflussgröße und der zweite Zustand basierend auf der zweiten Einflussgröße ermittelt werden, wird ermöglicht, beide Schritte unabhängig voneinander auszuführen. Hierdurch können beide Schritte mit geringer Komplexität unabhängig voneinander implementiert werden, z.B. unter Verwendung je einer entsprechenden Auswahlvorschrift wie einer Kennlinie oder eines Kennraums, ggf. in Verbindung mit einer Hysterese. Eine Anpassung der Auswahlvorschriften an eine neue Anwendung ist leicht möglich, da die Auswahlvorschriften für den ersten und zweiten Zustand getrennt voneinander betrachtet können und der Einfluss möglicher Änderungen und Anpassungen daher leicht abzuschätzen ist.
Da das Einspritzmuster basierend auf dem Gesamtzustand ermittelt wird, ist dies auf einfache, leicht zu überblickende Weise möglich, z.B. indem verschiedenen möglichen Werten des Gesamtzustands jeweils vordefinierte Einspritzmuster mittels einer Zuordnungstabelle oder anderen Vorschrift zugeordnet werden. Da der Gesamtzustand selbst auf einer Verknüpfung des ersten und zweiten Zustands beruht, kann er aus diesen auf einfache Weise gebildet werden, z.B. durch eine einfache Konkatenation oder Kombination der entsprechenden Zustandswerte zu einem Zustandswert des Gesamtzustands. Der Gesamtzustand vereint sowohl aus der ersten als auch aus der zweiten Einflussgröße gewonnene Informationen in sich, so dass der Einfluss beider Einflussgrößen in gleichberechtigter und flexibler Weise berücksichtigt werden kann.
Sollen, z.B. für eine neue Anwendung, zusätzliche Umweltbedingungen berücksichtigt werden, ist das Verfahren leicht erweiterbar. Beispielsweise können entsprechende zusätzliche Einflussgrößen erfasst und basierend auf diesen entsprechende zusätzliche Zustände ausgewählt werden, die dann gemeinsam mit dem ersten und zweiten Zustand zum Gesamtzustand verknüpft werden.
Das Ermitteln des Einspritzmusters erfolgt, indem unter einer Anzahl vordefinierter Ermittlungsvorschriften eine Ermittlungsvorschrift ausgewählt wird, die vorschreibt, wie das Einspritzmuster basierend auf mindestens einer dritten Einflussgröße zu ermitteln ist. Die dritte Einflussgröße kann z.B. eine momentane Betriebskenngröße wie eine Drehzahl der Brennkraftmaschine oder/und eine Steuergröße wie z.B. eine vom Fahrer angeforderte Beschleunigung sein. Das Auswählen der Ermittlungsvorschrift unter der Anzahl der vordefinierten Ermittlungsvorschriften erfolgt dabei basierend auf dem Gesamtzustand. In weiteren Schritten wird die dritte Einflussgröße erfasst und das Einspritzmuster gemäß der ausgewählten Ermittlungsvorschrift ermittelt, basierend auf der dritten Einflussgröße. Die Weiterbildung ermöglicht vorteilhaft, eine gewünschte komplexe Abhängigkeit des Einspritzmusters von der dritten Einflussgröße, die z.B. eine schnell veränderliche Betriebskenngröße ist, durch die frei festlegbare Ermittlungsvorschrift mit voller Flexibilität zu realisieren, ohne dass die Abhängigkeit von der ersten und zweiten Einflussgröße, die z.B. langsam veränderliche Umweltgrößen sind, eine komplexe Logik erfordert.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist mindestens die erste oder die zweite Einflussgröße eine kontinuierliche Größe. Auf diese Weise können z.B. als kontinuierliche Größen erfassbare Umweltbedingungen berücksichtigt werden. Durch das Auswählen des ersten bzw. zweiten Zustands aus der ersten bzw. zweiten Anzahl vordefinierter Zustände wird die kontinuierliche Größe in eine diskrete Größe - den ersten bzw. zweiten Zustand selbst - umgewandelt. Da der Wertebereich des ersten bzw. zweiten Zustands durch die jeweilige Anzahl der vordefinierten Zustände gegeben ist, kann das Verfahren durch Verringern oder Erhöhen der jeweiligen Anzahl der vordefinierten Zustände vorteilhaft an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden. Beispielsweise kann die Anzahl der vordefinierten Zustände für Anwendungen mit hohen Präzisionsanforderungen erhöht und für Anwendungen, bei denen geringe Implementierungskosten gewünscht sind, gesenkt werden. Vorzugsweise ist mindestens die erste oder die zweite Einflussgröße eine Temperatur der Brennkraftmaschine, eine Umgebungslufttemperatur, oder ein Umgebungsluftdruck.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist mindestens die erste oder die zweite Einflussgröße eine diskrete Größe. Auf diese Weise können Umweltbedingungen berücksichtigt werden, die bereits als diskrete Größen vorliegen. Das Auswählen des ersten bzw. zweiten Zustands erfolgt dabei z.B. so, dass jedem möglichen Wert der diskreten Größe ein anderer Wert des ersten bzw. zweiten Zustands zugeordnet ist. Je nach Anforderung können auch mehrere mögliche Werte der diskreten Größe einem gleichen Wert des jeweiligen Zustands zugeordnet sein. Vorzugsweise handelt es sich bei der mindestens einen diskreten Größe um eine Getriebegang oder/und eine Fahrstufe eines von der Brennkraftmaschine angetriebenen Getriebes.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung erfolgt das Ermitteln des Einspritzmusters durch Auswählen des Einspritzmusters aus einer Anzahl vordefinierter Einspritzmuster. Diese Weiterbildung ist besonders einfach zu implementieren, da die vordefinierten Einspritzmuster zur Ausführungszeit des Verfahrens nicht mehr berechnet zu werden brauchen. Die Weiterbildung kann ferner besonders leicht an neue Anwendungen angepasst werden, indem ein oder mehrere der vordefinierten Einspritzmuster direkt geändert werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst die Ermittlungsvorschrift eine Kennlinie, ein Kennfeld, einen Kennraum oder eine Formel. Weiterhin vorzugsweise weist die Ermittlungsvorschrift eine Hysterese bezüglich der dritten Einflussgröße auf.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung wird mindestens eine weitere Einflussgröße erfasst. Das Auswählen des ersten Zustands oder/und das Auswählen des zweiten Zustands erfolgt dabei weiterhin basierend auf der weiteren Einflussgröße. Beispielsweise wird die Auswahl des ersten Zustands unter Verwendung sowohl der ersten Einflussgröße als auch der weiteren Einflussgröße durchgeführt. Auf diese Weise können Einflussgrößen, die sich gegenseitig beeinflussen, oder einen ähnlichen oder gleichartigen Einfluss auf den Betrieb der Brennkraftmaschine haben, in einem einzigen Zustand zusammengefasst berücksichtigt werden. Die nachfolgende Verknüpfung des ersten und zweiten Zustands zum Gesamtzustand und Ermittlung des Einspritzmusters sind besonders einfach, da die Zahl der möglichen Werte des Gesamtzustands niedrig gehalten werden kann.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen und beigefügten Figuren erläutert. Von den Figuren zeigen:

1 eine schematische Blockdarstellung einer Steuervorrichtung für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 ein Aktivitätsdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einer Ausführungsform; und
3 eine schematische Blockdarstellung einer Steuervorrichtung für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, gemäß einer weiteren Ausführungsform.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, soweit nicht explizit anders angegeben.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
1 zeigt in schematischer Blockdarstellung eine Steuervorrichtung 100 für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 160 zum Einspritzen von Kraftstoff in die Brennräume einer nicht gezeigten Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 160 ist beispielhaft durch ein einzelnes Einspritzventil 101 wiedergegeben, das über eine Kraftstoffzuleitung 104 mit einem nicht gezeigten Druckspeicher und über eine Kraftstoffrückleitung 103 mit einem nicht gezeigten Kraftstofftank verbunden ist. Ein im Einspritzventil 101 enthaltener Aktor ist über eine Ansteuerleitung 123 an eine Ansteuereinheit 122 der Steuervorrichtung 100 angeschlossen.
Die Steuervorrichtung 100 umfasst Eingänge 132-135 zur Erfassung von Einflussgrößen T_M , G, p_L , T_L , die beispielhaft vier den Betrieb der Brennkraftmaschine beeinflussende Umweltbedingungen repräsentieren. Von diesen ist ein Maschinentemperatureingang 132 zum Anschluss eines nicht gezeigten Sensors zur Erfassung einer Temperatur T_M der Brennkraftmaschine ausgebildet. Die erfasste Maschinentemperatur T_M kann z.B. die Temperatur des Kühlwassers oder einer Zylinderwand sein. Ein Gangstufeneingang 133 ist zum Anschluss eines nicht gezeigten weiteren Sensors ausgebildet, der den vom Fahrer des Kraftfahrzeugs eingelegten Getriebegang G erfasst. Dieser Sensor kann z.B. ein die Stellung eines Schaltknüppels erfassender Schalter sein. Ein Luftdruckeingang 134 und ein Lufttemperatureingang 135 sind jeweils zum Anschluss entsprechender nicht gezeigter Sensoren zur Erfassung des Drucks p_L bzw. der Temperatur T_L der angesaugten Umgebungsluft ausgebildet. In alternativen Ausführungsformen können weitere Eingänge zur Erfassung weiterer Einflussgrößen vorgesehen sein.
Mit dem Maschinentemperatureingang 132 ist ein Maschinentemperaturzustandsermittler 102 der Steuervorrichtung 100 verbunden, der eine beispielhaft als Kennlinie dargestellte Auswahlvorschrift 112 zur Auswahl eines Maschinentemperaturzustands basierend auf der von dem am Maschinentemperatureingang 132 angeschlossenen Sensor ermittelten Maschinentemperatur T_M aufweist. Im Folgenden soll zur beispielhaften Erläuterung angenommen werden, dass die Auswahlvorschrift 112 jeweils einen der drei vordefinierten Zustände KM (Kalte Maschine), WM (Warme Maschine) und HM (Heiße Maschine) vorschreibt, wenn die Maschinentemperatur T_M innerhalb eines entsprechenden, in Tabelle 1 angegebenen Temperaturbereichs liegt, optional verbunden mit einer geeignet definierten Hysterese. Tabelle 1

T_M unter 50°C 50°C bis unter 90°C 90°C und höher

Zustand KM WM HM
Mit dem Gangstufeneingang 133 ist ein Gangstufenzustandsermittler 103 der Steuereinrichtung 100 verbunden, der eine beispielhaft als Matrix dargestellte Auswahlvorschrift 113 zur Auswahl eines Gangstufenzustands basierend auf der von dem am Gangstufeneingang 133 angeschlossenen Sensor ermittelten Gangstufe G aufweist. Im Folgenden soll angenommen werden, dass die Auswahlvorschrift 113 jeweils einen der sieben vordefinierten Zustände RG (Rückwärtsgang), LG (Leerlauf), 1G, 2G, 3G, 4G und 5G (1. bis 5. Gang) vorschreibt, wenn die Gangstufe G anzeigt, dass ein entsprechender Getriebegang eingelegt ist.
Mit dem Luftdruckeingang 134 und dem Lufttemperatureingang 135 ist jeweils ein Luftdruckzustandsermittler 104 bzw. ein Lufttemperaturzustandsermittler 105 der Steuervorrichtung 100 verbunden, die entsprechende Auswahlvorschriften 114, 115 zur Auswahl eines Luftdruckzustands bzw. eines Lufttemperaturzustands aufweisen, basierend jeweils auf dem ermittelten Umgebungsluftdruck p_L bzw. der Umgebungslufttemperatur T_L . Im Folgenden soll angenommen werden, dass die Auswahlvorschrift 114 jeweils einen der drei vordefinierten Zustände ND (Niedriger Druck), MD (Mittlerer Druck) und HD (Hoher Druck) vorschreibt, wenn der Umgebungsluftdruck p_L innerhalb eines entsprechenden, in Tabelle 2 angegebenen Druckbereichs liegt, sowie dass die Auswahlvorschrift 115 jeweils einen der drei vordefinierten Zustände KL (Kalte Luft), WL (Warme Luft) und HL (Heiße Luft) vorschreibt, wenn die Umgebungslufttemperatur T_L innerhalb eines entsprechenden, in Tabelle 3 angegebenen Temperaturbereichs liegt. Die Auswahlvorschriften 114 und 115 können jeweils eine geeignet definierte Hysterese bezüglich des Umgebungsluftdrucks p_L bzw. der Umgebungslufttemperatur T_L umfassen. Tabelle 2

PL unter 850 hPa 850 hPa bis unter 1100 hPa 1100 hPa und höher

Zustand ND MD HD

Tabelle 3

T_L unter 10°C 10°C bis unter 30°C 30°C und höher

Zustand KL WL HL
Die Steuervorrichtung 100 umfasst weiterhin einen Zustandsverknüpfer 106 der die von den Zustandsermittlern 102-105 bestimmten Zustandswerte aufnimmt und zu einem Gesamtzustand verknüpft. Im Folgenden soll angenommen werden, dass der Gesamtzustand jeweils einer Konkatenation der von den Zustandsermittlern 102-105 ermittelten Einzelzustände in einer festgelegten Reihenfolge entspricht. Beispielsweise entspricht ein Gesamtzustand MD_WM_WL_3G der Verknüpfung der Einzelzustände MD (Mittler Druck), WM (Warme Maschine), WL (Warme Ansaugluft) und 3G (3. Gang).

Der Zustandsverknüpfer 106 ist mit einem Einspritzmusterermittler 108 der Steuervorrichtung 100 verbunden, der wiederum mit einem Speicher 120 der Steuervorrichtung 100 in Verbindung steht, in welchem eine Anzahl vordefinierter Einspritzmuster m0-m5 gespeichert ist. Der Einspritzmusterermittler 108 enthält eine Ermittlungsvorschrift 118 zur Ermittlung eines Einspritzmusters aus der Anzahl der vordefinierten Einspritzmuster m0-m5, basierend auf dem Gesamtzustand. Im Folgenden soll beispielhaft angenommen werden, dass die Ermittlungsvorschrift 118 vorschreibt, das Einspritzmuster basierend auf dem Gesamtzustand gemäß Tabelle 4 zu ermitteln. Tabelle 4

Gesamtzustand	_RG	_LG	_1G	_2G	_3G	_4G	_5G
ND_KM_KL_	m0	m0	m0	m0	m0	m0	m0
ND_KM_WL_	ml	ml	ml	ml	ml	ml	ml
ND_KM_HL_	m3	m3	m3	m3	m4	m4	m5
ND_WM_KL_	m0	m0	m0	m0	m0	m0	m0
ND_WM_WL_	ml	ml	ml	ml	m2	m2	m2
ND_WM_HL_	m3	m3	m3	m3	m4	m4	m5
ND_HM_KL_	m0	m0	m0	m0	m0	m0	m0
ND_HM_WL_	m1	m1	m1	m1	m2	m2	m2
ND_HM_HL_	m3	m3	m3	m3	m4	m4	m5
MD_KM_KL_	m0	m0	m0	m0	m0	m0	m0
MD_KM_WL_	m1	m1	m1	m1	m1	m1	m1
MD_KM_HL_	m3	m3	m3	m3	m4	m4	m5
MD_WM_KL_	m0	m0	m0	m0	m0	m0	m0
MD_WM_WL_	m1	m1	m1	m1	m2	m2	m2
MD_WM_HL_	m3	m3	m3	m3	m4	m4	m5
MD_HM_KL_	m0	m0	m0	m0	m0	m0	m0
MD_HM_WL_	ml	ml	ml	ml	m2	m2	m2
MD_HM_HL_	m3	m3	m3	m3	m4	m4	m5
HD_KM_KL_	m0	m0	m0	m0	m0	m0	m0
HD_KM_WL_	m1	m1	m1	m1	m1	m1	m1
HD_KM_HL_	m3	m3	m3	m3	m4	m4	m5
HD_WM_KL_	m0	m0	m0	m0	m0	m0	m0
HD_WM_WL_	m1	m1	m1	m1	m1	m1	m1
HD_WM_HL_	m3	m3	m3	m3	m4	m4	m5
HD_HM_KL_	m0	m0	m0	m0	m0	m0	m0
HD_HM_WL_	m1	m1	m1	m1	m2	m2	m2
HD_HM_HL_	m3	m3	m3	m3	m4	m4	m5

In Tabelle 4 ist jedem möglichen Wert des Gesamtzustands genau eines der im Speicher 120 gespeicherten Einspritzmuster m0-m5 zugeordnet, wobei zur übersichtlichen Darstellung die Werte des Gesamtzustands in zwei Teile aufgespaltet wurden, von denen der erste Teil in der ersten Spalte und der zweite Teil in der Kopfzeile angegeben ist. Beispielsweise schreibt Tabelle 4 bei einem Gesamtzustand MD_WM_WL_3G in das Einspritzmuster m2 vor.
Die Ermittlungsvorschrift 118 kann im Steuergerät 100 in Form einer Matrix mit einem der Tabelle 4 entsprechenden Inhalt abgespeichert sein, z.B. abweichend von der Darstellung in 1 ebenfalls im Speicher 120. Die vordefinierten Einspritzmuster m0-m5 können wie in 1 beispielhaft gezeigt im Speicher 120 in Form von Bitmustern gespeichert sein, bei denen jeweils ein Bit festlegt, ob eine bestimmte, vordefinierte Einspritzung während des laufenden Arbeitszyklus der Brennkraftmaschine ausgeführt werden soll oder nicht. Beispielsweise ist in Einspritzmuster m2 durch zwei gesetzte Bits an zwei Stellen 124, 125 markiert, dass die diesen Stellen 124, 125 entsprechenden Einspritzungen ausgeführt werden sollen.
Der Einspritzmusterermittler 108 ist mit der Ansteuereinheit 122 verbunden und stellt ihr im Betrieb der Vorrichtung 100 das basierend auf dem Gesamtzustand ermittelte Einspritzmuster bereit. Die Ansteuereinheit 122 interpretiert das empfangene Einspritzmuster und steuert das Einspritzventil 101 derart an, dass es die im Einspritzmuster festgelegten Einspritzungen ausführt. Wurde z.B. das Einspritzmuster m2 an die Ansteuereinheit 122 übergeben, so steuert diese das Einspritzventil 101 derart an, dass es die den markierten Stellen 124 und 125 des Einspritzmusters m2 entsprechenden Einspritzungen ausführt.
2 zeigt ein Aktivitätsdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine. In den Schritten 200, 204 und 202 werden eine erste, zweite und dritte Einflussgröße erfasst, die z.B. den Betrieb der Brennkraftmaschine beeinflussende Umweltbedingungen repräsentieren. Beispielsweise handelt es sich bei der ersten Einflussgröße um eine Maschinentemperatur der Brennkraftmaschine, bei der zweiten Einflussgröße um einen Umgebungsluftdruck und bei der dritten Einflussgröße um eine Umgebungslufttemperatur. Wie durch den Balken 201 markiert, können diese Schritte 200, 204, 202 parallel ausgeführt werden.
In Schritt 206 wird aus einer ersten Anzahl vordefinierter Zustände ein erster Zustand ermittelt, basierend auf der ersten und der dritten Einflussgröße, gemäß einer vordefinierten Ermittlungsvorschrift, die z.B. die Form einer Bereichstabelle, einer Formel oder eines beliebigen Algorithmus haben kann. Beispielsweise kann die Ermittlungsvorschrift durch einen Algorithmus gegeben sein, der eine Bereichstabelle in Verbindung mit einer Hysterese umfasst, um zu verhindern, dass bei wiederholter Ausführung des Verfahrens häufig wechselnde Zustände zugewiesen werden, wenn die erste und/oder die dritte Einflussgröße um eine Bereichsgrenze der Bereichstabelle schwankt. In Schritt 208 wird aus einer zweiten Anzahl vordefinierter Zustände ein zweiter Zustand ermittelt, basierend auf der zweiten Einflussgröße, gemäß einer weiteren vordefinierten Ermittlungsvorschrift, die ebenfalls in beliebiger geeigneter Weise formuliert sein kann.
In Schritt 210 werden der erste und zweite Zustand miteinander verknüpft, um so einen Gesamtzustand zu bilden, der die Information des ersten wie des zweiten Zustands umfasst. In Schritt 212 wird, basierend auf dem Gesamtzustand, aus einer Anzahl vordefinierter Einspritzmusterermittlungsvorschriften zum Ermitteln eines Einspritzmusters in Abhängigkeit von einer vierten Einflussgröße, eine Einspritzmusterermittlungsvorschrift bestimmt. Beispielsweise handelt es sich bei der vierten Einflussgröße um eine Betriebskenngröße der Brennkraftmaschine wie z.B. einen Betriebspunkt.
In Schritt 214 wird die vierte Einflusskenngröße erfasst. In Schritt 216 wird, gemäß der in Schritt 212 ermittelten Einspritzmusterermittlungsvorschrift, basierend auf der vierten Einflussgröße ein Einspritzmuster bestimmt. In Schritt 218 wird, gemäß dem in Schritt 216 bestimmten Einspritzmuster, Kraftstoff in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt. Die Schritte 214-218 können mehrmals wiederholt 220 werden, um die vierte Einflusskenngröße erneut zu erfassen 214 und gemäß der in Schritt 212 ermittelten unveränderten Einspritzmusterermittlungsvorschrift basierend auf der neu erfassten 214 und möglicherweise veränderten vierten Einflussgröße erneut ein Einspritzmuster zu ermitteln und Kraftstoff gemäß diesem Einspritzmuster einzuspritzen. Beispielsweise nach Ablauf einer festgesetzten Zeitspanne und/oder nach einem Gang- oder Betriebsartwechsel kann das Verfahren erneut begonnen 221 werden, um mögliche Veränderungen der ersten bis dritten Einflussgröße zu berücksichtigen.
3 zeigt in schematischer Blockdarstellung eine weitere Ausführungsform einer Steuervorrichtung 100 für eine hier nicht gezeigte Kraftstoffeinspritzvorrichtung in einem Kraftfahrzeug. Die Steuervorrichtung weist eine getrennte Voreinspritzmusterermittlungseinheit 310 und Nacheinspritzmusterermittlungseinheit 312 auf, die jeweils ein Bitmuster zur Steuerung der Vor- bzw. Nacheinspritzungen ermitteln und einem bitweisen ODER-Gatter 350 zur Bildung eines ODER-verknüpften Einspritzmusters bereitstellen. Die Steuervorrichtung weist weiterhin einen Basiseinspritzmusterermittler 354 auf, der in Abhängigkeit von einer über einen Betriebsarteingang 336 erfassten Betriebsart O der Brennkraftmaschine ein Basiseinspritzmuster bestimmt, das in einem bitweisen UND-Gatter 352 mit dem ODER-verknüpften Einspritzmuster UND-verknüpft wird, um ein endgültiges Einspritzmuster zu bilden, gemäß dem die Kraftstoffeinspritzvorrichtung Einspritzungen vornehmen soll. Die Betriebsart O kann dabei z.B. den Wert einer Regenerationsbetriebsart oder einer Normalbetriebsart annehmen.
Zusätzlich zu den in der Ausführungsform von 1 vorhandenen Eingängen 132-135 umfasst die Steuervorrichtung 100 ferner einen Drehzahleingang 337 zur Erfassung einer Drehzahl N der Brennkraftmaschine und einen Sollmengeneingang 338 zur Erfassung einer vom Fahrer z.B. über das Gaspedal angeforderten Sollmenge Q an einzuspritzendem Kraftstoff.
Der Lufttemperatureingang 135 und der Maschinentemperatureingang 132 sind an einen kombinierten Temperaturzustandsermittler 102 der Voreinspritzmusterermittlungseinheit 310 angeschlossen, der eine Temperaturzustandsermittlungsvorschrift 390 zur Ermittlung eines kombinierten Temperaturzustands basierend sowohl auf der Lufttemperatur T_L als auch auf der Maschinentemperatur T_M aufweist. Die Temperaturzustandsermittlungsvorschrift 390 ist beispielhaft als ein Kennfeld 390 dargestellt, kann aber auf beliebige Weise z.B. als Bereichstabelle, Formel oder ein allgemeiner Algorithmus formuliert sein. Im Folgenden soll angenommen werden, dass die Temperaturzustandsermittlungsvorschrift 390 vorschreibt, den Temperaturzustand gemäß Tabelle 5 zu ermitteln, wobei optional eine Hysterese vorgeschrieben sein kann.
Gemäß Tabelle 5 wird beispielsweise bei einer Maschinentemperatur T_L = 60°C der kombinierte Temperaturzustand als WL_WM (Warme Luft, warme Maschine) ermittelt, wenn die Lufttemperatur T_L = 20°C beträgt, jedoch als HL_HM (Heiße Luft, heiße Maschine), wenn bei unveränderter Maschinentemperatur die Lufttemperatur T_L = 40°C beträgt.
Der Zustandsverknüpfer 106 der Voreinspritzmusterermittlungseinheit 310 verknüpft den vom kombinierten Temperaturzustandsermittler 102 ermittelten kombinierten Temperaturzustand mit dem vom Luftdruckermittler 104 ermittelten Luftdruckzustand und dem durch die Gangstufe G repräsentierten Gangstufenzustand zu einem Gesamtzustand und stellt diesen einem nachgeschalteten Voreinspritzmusterermittler 108 der Voreinspritzmusterermittlungseinheit 310 bereit. (Ein Gangstufenzustandsermittler 103 ist implizit vorhanden, da die Gangstufe G selbst den Gangstufenzustand repräsentiert.) Der Voreinspritzmusterermittler 108 weist eine Ermittlungsvorschrift 318 auf, die jedem möglichen Wert des Gesamtzustands eine Voreinspritzmusterermittlungsvorschrift zuordnet, die in einer Vielzahl 332 vordefinierter Voreinspritzmusterermittlungsvorschriften 330, 330', 330" enthalten ist. Jede der vordefinierten Voreinspritzmusterermittlungsvorschriften 330, 330', 330" schreibt ein Verfahren vor, auf welche Weise basierend auf der Drehzahl N und der Sollmenge Q an einzuspritzendem Kraftstoff ein Einspritzmuster zu ermitteln ist.
Die Nacheinspritzmusterermittlungseinheit 312 umfasst einen Nacheinspritzmusterermittler 302, der eine basierend auf der Maschinentemperatur eine Nacheinspritzmusterermittlungsvorschrift ermittelt, die in einer Vielzahl 342 vordefinierter Nacheinspritzmusterermittlungsvorschriften 340, 340', 340" enthalten ist. Jede der vordefinierten Nacheinspritzmusterermittlungsvorschriften 340, 340', 340" schreibt ein Verfahren vor, auf welche Weise basierend auf der Drehzahl N und der Sollmenge Q an einzuspritzendem Kraftstoff ein Nacheinspritzmuster zu ermitteln ist.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung (101) für eine Brennkraftmaschine, mit folgenden Schritten: - Erfassen (200, 204) einer ersten (T_M) und einer zweiten (p_L) Einflussgröße; - Ermitteln (206) eines ersten Zustands aus einer ersten Anzahl vordefinierter Zustände (KM, WM, HM), basierend auf der ersten Einflussgröße (T_M); - Ermitteln (208) eines zweiten Zustands aus einer zweiten Anzahl vordefinierter Zustände (ND, MD, HD), basierend auf der zweiten Einflussgröße (pL); - Verknüpfen (210) des ersten und zweiten Zustands zu einem Gesamtzustand; und - Ermitteln (212, 214, 216) eines Einspritzmusters (m0-m5), basierend auf dem Gesamtzustand, um Kraftstoff gemäß dem ermittelten Einspritzmuster (m0-m5) einzuspritzen (218). - wobei das Ermitteln des Einspritzmusters (m0-m5) erfolgt durch: - Auswählen (212) einer Ermittlungsvorschrift (330, 330', 330") aus einer Anzahl (332) vordefinierter Ermittlungsvorschriften (330, 330', 330") basierend auf dem Gesamtzustand, wobei diese ausgewählte Ermittlungsvorschrift (330, 330', 330") zum Ermitteln des Einspritzmusters (m0-m5) in Abhängigkeit von einer dritten Einflussgröße (N, Q) dient, - Erfassen (214) der dritten Einflussgröße (N, Q); und - Ermitteln (216) des Einspritzmusters (m0-m5) basierend auf der dritten Einflussgröße (N, Q) gemäß der ausgewählten Ermittlungsvorschrift (330, 330', 330").
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste oder/und die zweite Einflussgröße eine kontinuierliche Größe, und insbesondere eine Temperatur (T_M) der Brennkraftmaschine, eine Umgebungslufttemperatur (T_L), oder ein Umgebungsluftdruck (p_L) ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste oder/und die zweite Einflussgröße eine diskrete Größe, und insbesondere ein Getriebegang (G) oder eine Fahrstufe eines von der Brennkraftmaschine angetriebenen Getriebes ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ermitteln (216) des Einspritzmusters (m0-m5) durch Auswählen des Einspritzmusters (m0-m5) aus einer Anzahl vordefinierter Einspritzmuster erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Ermittlungsvorschrift (330, 330', 330") eine Kennlinie, ein Kennfeld, einen Kennraum oder eine Formel umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Ermittlungsvorschrift (330, 330', 330") eine Hysterese bezüglich der dritten Einflussgröße (N, Q) aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine weitere Einflussgröße (T_L) erfasst (202) wird und das Ermitteln (206) des ersten Zustands oder/und das Ermitteln (208) des zweiten Zustands weiterhin basierend auf der weiteren Einflussgröße (T_L) erfolgt.
Computerprogrammprodukt mit Programmanweisungen, die auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sind, das ausgebildet ist alle Schritte des Verfahrens nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen, wenn die Programmanweisungen auf einem Computer oder einer Steuervorrichtung (100) ausgeführt werden.
Steuervorrichtung (100) für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung (101) für eine Brennkraftmaschine die ausgebildet ist, alle Schritte eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.