DE102008031477B4

DE102008031477B4 - Motorsystem mit einer Direkteinspritzanlage sowie Verfahren zum Steuern von Kraftstoffeinspritzsteuerzeiten

Info

Publication number: DE102008031477B4
Application number: DE102008031477.3A
Authority: DE
Inventors: Lyle Thomas Joseph
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2007-08-30
Filing date: 2008-07-03
Publication date: 2019-08-08
Anticipated expiration: 2028-07-04
Also published as: US7886719B2; CN101377165A; US20090056675A1; DE102008031477A1; CN101377165B

Abstract

Verfahren zum Steuern von Kraftstoffeinspritzsteuerzeiten mindestens eines Kraftstoffeinspritzventils in einem Kraftstoffzufuhrsystem mit Direkteinspritzung eines Verbrennungsmotors während einer Motorbetriebsart, bei der mehrere Kraftstoffeinspritzvorgänge durch das mindestens eine Kraftstoffeinspritzventil während eines Zylindervorgangs ausgeführt werden, wobei das Verfahren umfasst:während einer ersten Rückprallbedingung der Kraftstoffeinspritzventilnadel nach dem Ende eines ersten Kraftstoffeinspritzvorgangs das Senden eines Einspritzstartsignals für einen zweiten Kraftstoffeinspritzvorgang bei einer ersten Zeit und während einer zweiten Rückprallbedingung der Kraftstoffeinspritzventilnadel nach dem Ende des ersten Kraftstoffeinspritzvorgangs, die sich von der ersten Rückprallbedingung der Kraftstoffeinspritzventilnadel unterscheidet, das Senden des Einspritzstartsignals für den zweiten Kraftstoffeinspritzvorgang bei einer zweiten Zeit, die früher als die erste Zeit ist.

Description

Hintergrund und Kurzdarlegung
Bei einem Motorsystem, das eine Kraftstoffzufuhranlage mit Direkteinspritzung nutzt, ist die präzise Kraftstoffdosierung ausschlaggebend für einen effizienten Betrieb des Motorsystems. Kraftstoffsteuerstrategien können verschiedene Verzögerungen bezüglich des Betriebs der Kraftstoffeinspritzventile in der Direkteinspritzkraftstoffanlage berücksichtigen, um eine präzise Kraftstoffsteuerung und insbesondere präzise Kraftstoffeinspritzsteuerzeiten beizubehalten. Insbesondere kann ein Steuersystem Kraftstoffeinspritzsignale zu einem oder mehreren Kraftstoffeinspritzventilen mit Steuerzeiten senden, die auf früh verstellt sind, um verschiedene Arten von Verzögerungen in Verbindung mit der Hardware der Kraftstoffeinspritzventile zu berücksichtigen, so dass die Kraftstoffeinspritzung zu einem Sollzeitpunkt ausgeführt werden kann.
Manche Kraftstoffsteuerstrategien können zum Beispiel die Signalsteuerzeiten auf früh verstellen, um Öffnungs- und Schließverzögerungen der Kraftstoffeinspritzventile zu berücksichtigen. In einem Beispiel kann eine Kraftstoffeinspritzsignalzeit gleichmäßig auf früh verstellt werden, um entweder eine Öffnungsverzögerung oder eine Schließverzögerung einer Kraftstoffeinspritzventilnadel zu berücksichtigen. Manche Kraftstoffsteuerstrategien können mit anderen Worten einer Öffnungsverzögerung und/oder einer Schließverzögerung einen einzelnen Wert zuteilen, der für alle Betriebsbedingungen verwendet werden kann.
Die Schrift EP 1 172 541 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems, bei dem die Einspritzventile jeweils durch eine piezoelektrischen Aktor betätigt werden. Dabei wird das endgültige Schließen der Einspritzdüsennadel als Sitzerkennung des Steuerventils aus der Klemmenspannung des Aktors ermittelt.
Ferner beschreibt die Schrift DE 32 44 940 A1 ein Einspritzsystem für Verbrennungsmotoren, bei dem Prellschwingungen der Düsennadel beim Schließen berücksichtigt werden.
Die vorliegenden Erfinder haben aber erkannt, dass Öffnungs- und Schließverzögerungen eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß Änderungen der Betriebsbedingungen und Motorbetriebsarten variieren können. Wenn somit in den gesamten sich ändernden Betriebsbedingungen konstante Reaktionszeitverzögerungen verwendet werden, kann das Dosieren von Kraftstoff ungenau werden. Insbesondere entspricht die angeordnete Kraftstoffeinspritzzeit aufgrund einer Varianz der tatsächlichen Reaktionszeitverzögerung verglichen mit dem konstanten Reaktionszeitverzögerungswert, der von dem Kraftstoffsteuersystem verwendet wird, eventuell nicht der Sollkraftstoffeinspritzzeit, was wiederum zu einem Ungleichgewicht des zugeführten Kraftstoffs und der Einspritzsteuerzeiten bei jedem der Zylinder führen kann. Das Zylinderungleichgewicht kann zu Drehmomentschwankungen bei dem Zylinder führen, was zu vermehrtem Geräusch, Vibration und Rauheit (NVH, vom engl. Noise, Vibration, Harshness) führen kann. Ferner kann die ungenaue Kraftstoffdosierung dazu führen, dass einige, wenn nicht alle, Zylinder fett arbeiten, was zu verringerter Kraftstoffwirtschaftlichkeit und vermehrten Endrohremissionen führt.
Zudem haben die Erfinder auch erkannt, dass während Motorbetriebsarten, bei denen mehrere Einspritzvorgänge während eines Zylindervorgangs erfolgen (z.B. geteilte Einspritzung), Änderungen des Kraftstoffdrucks sowie die Dauer zwischen Kraftstoffeinspritzungen die Reaktionszeitverzögerungen in Verbindung mit dem Kraftstoffeinspritzventil beeinflussen können. Insbesondere nach dem Ende der Einspritzung eines Kraftstoffeinspritzvorgangs liegt eine transiente Bedingung vor, bei der es zu einem Rückprall der Kraftstoffeinspritzventilnadel kommt, und das Rückprallen der Nadel kann die Reaktionszeitverzögerungen des Kraftstoffeinspritzventils beeinflussen, da die Kraftstoffeinspritzventilnadel unter Umständen zu Beginn der Einspritzung eine kleinere Strecke zurücklegen muss. Weiterhin können Änderungen des Kraftstoffdrucks das Zurückprallen der Kraftstoffeinspritzventilnadel und die Reaktionszeitverzögerungen des Kraftstoffeinspritzventils beeinflussen.
Zur Lösung der erläuterten Problematik schlägt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Steuern der Kraftstoffeinspritzsteuerzeiten gemäß Anspruch 1 sowie gemäß Anspruch 8 sowie ein Motorsystem gemäß Anspruch 18 vor. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Bei einem Ansatz können mindestens einige der vorstehenden Probleme durch ein Verfahren zum Steuern von Kraftstoffeinspritzsteuerzeiten mindestens eines Kraftstoffeinspritzventils bei einer Kraftstoffzufuhranlage mit Direkteinspritzung eines Verbrennungsmotors während einer Motorbetriebsart angegangen werden, bei der mehrere Kraftstoffeinspritzvorgänge durch das mindestens eine Kraftstoffeinspritzventil ausgeführt werden, während ein Zylindervorgang vorgesehen wird. Das Verfahren umfasst während einer ersten Rückprallbedingung der Kraftstoffeinspritzventilnadel im Anschluss an das Ende der Einspritzung einen ersten Kraftstoffeinspritzvorgang, das Senden eines Einspritzstartsignals für einen zweiten Kraftstoffeinspritzvorgang bei einer ersten Zeit und während einer zweiten Rückprallbedingung der Kraftstoffeinspritzventilnadel im Anschluss an das Ende der Einspritzung der ersten Kraftstoffeinspritzung, die sich von der ersten Rückprallbedingung der Kraftstoffeinspritzventilnadel unterscheidet, das Senden des Einspritzstartsignals für den zweiten Kraftstoffeinspritzvorgang bei einer zweiten Zeit, die früher als die erste Zeit ist.
Durch Erkennen transienter Bedingungen, bei denen ein Rückprallen der Nadel auftritt, und aktives Ausgleichen der transienten Bedingungen durch Abändern der Öffnungsverzögerungszeit der Kraftstoffeinspritzventilnadel beruhend auf Kraftstoffdruck und Rückprallverhalten der Kraftstoffeinspritzventilnadel kann die Genauigkeit der Kraftstoffeinspritzsteuerzeiten beibehalten werden, selbst wenn sich Betriebsbedingungen ändern. Auf diese Weise kann die Kraftstoffdosiergenauigkeit über dem Betriebsbereich des Motorsystems verbessert werden und Zylinderausgleich und Kraftstoffwirtschaftlichkeitsleistung können verbessert und Endrohremissionen gesenkt werden.
Weiterhin kann die verbesserte Genauigkeit der von der Steuerroutine erzeugten Kraftstoffeinspritzsteuerzeiten eine größere Steuerungsauflösung vorsehen, was wiederum die Verwendung von Kraftstoffeinspritzventilhardware mit lockereren Betriebstoleranzen ohne eine wesentliche Verringerung der Kraftstoffdosiergenauigkeit erleichtern kann. Auf diese Weise könnten die Kosten von Komponenten gesenkt werden, während immer noch eine präzise Kraftstoffdosierung beibehalten werden kann.
Figurenliste

1 zeigt ein schematisches Diagramm, das einen Zylinder eines beispielhaften Motorsystems darstellt;
2 zeigt ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Kraftstoffsystems;
3 zeigt ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Kraftstoffei nspritzventils;
4 zeigt eine grafische Darstellung eines beispielhaften Addierkennfelds für Reaktionszeitverzögerung, das als Teil einer Kraftstoffdosierstrategie verwendet wird;
5 zeigt eine grafische Darstellung von Rückpralleigenschaften einer beispielhaften Kraftstoffeinspritzventilnadel; und
6 zeigt ein beispielhaftes Übersichtsflussdiagramm einer Steuerroutine zum Anpassen von Kraftstoffeinspritzsteuerzeiten gemäß verschiedenen Betriebsarten.

Eingehende Beschreibung
1 ist ein schematisches Diagramm, das einen Zylinder eines Mehrzylindermotors 10 zeigt, der in einem Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs enthalten sein kann. Der Motor 10 kann zumindest teilweise durch ein Steuersystem, das ein Steuergerät 12 umfasst, und durch eine Eingabe eines Fahrzeugbedieners 132 mittels einer Eingabevorrichtung 130 gesteuert werden. In diesem Beispiel umfasst die Eingabevorrichtung 130 ein Gaspedal und einen Pedalstellungssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalstellungssignals PP. Ein Brennraum (d.h. Zylinder) 30 des Motors 10 kann Brennraumwände 32 mit einem darin positionierten Kolben 36 umfassen. Der Kolben 36 kann mit einer Kurbelwelle 40 verbunden sein, so dass eine Hubbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Die Kurbelwelle 40 kann mittels eines dazwischen befindlichen Getriebesystems mit mindestens einem Antriebsrad eines Fahrzeugs verbunden sein. Ferner kann ein Startermotor mittels einer Schwungscheibe mit der Kurbelwelle 40 verbunden sein, um einen Startbetrieb des Motors 10 zu ermöglichen.
Der Brennraum 30 kann mittels eines Ansaugkrümmers 42 Ansaugluft von einem Einlasskanal 44 aufnehmen und kann mittels eines Auslasskanals 48 Verbrennungsgase ablassen. Der Einlasskanal 44 und der Auslasskanal 48 können mittels eines Einlassventils 52 bzw. Auslassventils 54 mit dem Brennraum 30 selektiv kommunizieren. In manchen Ausführungsformen kann der Brennraum 30 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile umfassen.
Das Einlassventil 52 kann mittels eines elektrischen Ventilaktors (EVA) 51 durch das Steuergerät 12 gesteuert werden. Analog kann das Auslassventil 54 mittels EVA 53 durch das Steuergerät 12 gesteuert werden. Während mancher Bedingungen kann das Steuergerät 12 die den Aktoren 51 und 53 gelieferten Signale verändern, um das Öffnen und Schließen der jeweiligen Einlass- und Auslassventile zu steuern. Die Stellung des Einlassventils 52 und des Auslassventils 54 kann durch Ventilstellungssensoren 55 bzw. 57 ermittelt werden. In alternativen Ausführungsformen können ein oder mehrere der Einlass- und Auslassventile durch einen oder mehrere Nocken betätigt werden und können zum Verändern des Ventilbetriebs ein oder mehrere der Systeme verwenden, die als Nockenprofilumschalten (CPS, kurz vom engl. Cam Profile Switching), veränderliche Nockensteuerung (VCT, vom engl. Variable Cam Timing), veränderliche Ventilsteuerung (WT, vom engl. Variable Valve Timing) und/oder veränderlicher Ventilhub (WL, vom engl. Variable Valve Lift) bezeichnet werden können. Zum Beispiel kann der Zylinder 30 alternativ ein Einlassventil umfassen, das mittels elektrischer Ventilbetätigung gesteuert wird, sowie ein Auslassventil, das mittels Nockenbetätigung einschließlich CPS und/oder VCT gesteuert wird.
Das Kraftstoffeinspritzventil 66 zum Zuführen von Kraftstoff direkt in den Brennraum 30 proportional zur Pulsbreite eines mittels eines elektronischen Treibers 68 von dem Steuergerät 12 empfangenen Signals FPW ist direkt mit dem Brennraum 30 verbunden gezeigt. Auf diese Weise sieht das Kraftstoffeinspritzventil 66 eine als Direkteinspritzung von Kraftstoff in den Brennraum 30 bekannte Einspritzung vor. Das Kraftstoffeinspritzventil kann zum Beispiel in der Seite des Brennraums oder im oberen Teil des Brennraums eingebaut sein. Durch eine näher in 2 beschriebene Kraftstoffanlage kann dem Kraftstoffeinspritzventil 66 Kraftstoff zugeführt werden. In manchen Ausführungsformen kann der Brennraum alternativ oder zusätzlich ein in dem Einlasskanal 44 in einer Auslegung, die eine als Kanaleinspritzung von Kraftstoff in den Ansaugkanal stromaufwärts des Brennraums 30 bekannte Einspritzung vorsieht, angeordnetes Kraftstoffeinspritzventil umfassen.
Der Ansaugkrümmer 42 kann eine Drossel 62 mit einer Drosselklappe 64 umfassen. In diesem bestimmten Beispiel kann die Stellung der Drosselklappe 64 durch das Steuergerät 12 mittels eines Signals verändert werden, das einem Elektromotor oder einem mit der Drossel 62 enthaltenen Aktor geliefert wird, eine Konfiguration, die häufig als elektronische Drosselsteuerung (ETC, vom engl. Electronic Throttle Control) bezeichnet wird. Auf diese Weise kann die Drossel 62 so betrieben werden, dass die dem Brennraum 30 neben anderen Motorzylindern gelieferte Ansaugluft verändert wird. Die Stellung der Drosselklappe 64 kann dem Steuergerät 12 durch ein Drosselstellungssignal TP geliefert werden. Der Ansaugkrümmer 42 kann auch einen Luftmengenmesser 120 und einen Krümmerdrucksensor 122 zum Liefern jeweiliger Signale MAF und MAP an das Steuergerät 12 umfassen.
Eine Zündanlage 88 kann dem Brennraum 30 unter ausgewählten Betriebarten mittels der Zündkerze 92 als Reaktion auf ein Frühzündungssignal SA vom Steuergerät 12 einen Zündfunken liefern. Auch wenn Fremdzündungskomponenten gezeigt werden, kann der Brennraum 30 oder ein oder mehrere andere Brennräume des Motors 10 in manchen Ausführungsformen in einer Selbstzündungsbetriebsart mit oder ohne Zündfunken betrieben werden.
Ein Abgassensor 126 wird mit dem Auslasskanal 48 stromaufwärts einer Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 70 verbunden gezeigt. Der Sensor 126 kann jeder geeignete Sensor zum Vorsehen eines Hinweises auf das Kraftstoff/LuftVerhältnis des Abgases sein, beispielsweise ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO (universell oder Breitband-Abgassauerstoff), ein Zweizustandssauerstoffsensor oder EGO, ein HEGO (beheizter EGO), ein NOx-, HC- oder CO-Sensor. Die Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 70 wird entlang des Auslasskanals 48 stromabwärts des Abgassensors 126 angeordnet gezeigt. Die Vorrichtung 70 kann einen Dreiwegekatalysator (TWC), einen NOx-Filter, verschiedene andere Schadstoffbegrenzungsvorrichtungen oder Kombinationen derselben umfassen. In manchen Ausführungsformen kann die Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 70 während des Betriebs des Motors 10 regelmäßig zurückgesetzt werden, indem mindestens ein Zylinder des Motors innerhalb eines bestimmten Kraftstoff/Luft-Verhältnisbereichs betrieben wird.
Das Steuergerät 12 wird in 1 als Mikrocomputer gezeigt, welcher umfasst: einen Mikroprozessor 102, Input/Output-Ports 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das in diesem besonderen Beispiel als Festwertspeicherchip 106 gezeigt wird, einen Arbeitsspeicher 108, einen batteriestromgestützten Speicher 110 und einen Datenbus. Das Steuergerät 12 kann zusätzlich zu den bereits erläuterten Signalen verschiedene Signale von mit dem Motor 10 verbundenen Sensoren empfangen, darunter eine Messung der eingeleiteten Luftmasse (MAF) von einem Luftmengenmesser 120; Motorkühlmitteltemperatur (ECT) von einem mit einem Kühlmantel 114 verbundenen Temperaturfühler 112; ein Zündungsprofil-Aufnehmersignal (PIP) von einem mit der Kurbelwelle 40 verbundenen Hallgeber 118 (oder einer anderen Art); eine Drosselstellung TP von einem Drosselstellungssensor; und ein Krümmerunterdrucksignal, MAP, von einem Sensor 122. Ein Motordrehzahlsignal RPM kann durch das Steuergerät 12 aus dem Signal PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann verwendet werden, um einen Hinweis auf Unterdruck bzw. Druck in dem Ansaugkrümmer zu liefern. Zu beachten ist, dass verschiedene Kombinationen der vorstehenden Sensoren verwendet werden können, beispielsweise ein MAF-Sensor ohne einen MAP-Sensor oder umgekehrt. Während stöchiometrischen Betriebs kann der MAP-Sensor einen Hinweis auf Motordrehmoment geben. Ferner kann dieser Sensor zusammen mit detektierter Motordrehzahl eine Füllungsschätzung (einschließlich Luft) liefern, die in den Zylinder eingelassen wird. In einem Beispiel kann der Sensor 118, der auch als Motordrehzahlsensor verwendet wird, eine vorbestimmte Anzahl an gleichmäßig beabstandeten Pulsen pro Umdrehung der Kurbelwelle erzeugen. Ferner versteht sich, dass die Kraftstoffanlage dem Steuergerät verschiedene Signale und/oder Informationen liefern kann, und wird unter Bezug auf 2 näher erläutert.
Zu beachten ist, dass 1 nur einen Zylinder eines Mehrzylindermotor zeigt, und dass jeder Zylinder analog seinen eigenen Satz an Einlass/Auslassventilen, Kraftstoffeinspritzventil, Zündkerze etc. umfassen kann. In einem Beispiel können die Motorzylinder in einer bestimmten vorab festgelegten Zündfolge arbeiten, die durch die Ventilsteuerzeiten bestimmt wird.
Unter Bezug nun auf 2 wird eine beispielhafte Kraftstoffanlage mit Hochdruck-Kraftstoffdirekteinspritzung bei 200 schematisch gezeigt. Die Kraftstoffanlage 200 kann einen Kraftstofftank 210 umfassen, der mit einer ersten Kraftstoffpumpe 212 gezeigt wird, die innen, angrenzend oder außen an dem Kraftstofftank 210 angebracht sein kann. Die erste Kraftstoffpumpe 212 kann als Niederdruckpumpe bezeichnet werden und kann den Kraftstoffdruck auf einen mäßigen Druckwert (z.B. etwa 4 bar) anheben. Druckbeaufschlagter Kraftstoff kann aus der ersten Pumpe 212 austreten und kann einer zweiten Kraftstoffpumpe 214 zugeführt werden, die als Hochdruckpumpe bezeichnet werden kann, die den Kraftstoffdruck abhängig von Betriebsbedingungen auf einen wesentlich höheren Kraftstoffwert (z.B. etwa 50-150 bar) anhebt. Die zweite Kraftstoffpumpe 214 kann dem Verteilerrohr 216 druckbeaufschlagten Kraftstoff zuführen, das dann den Kraftstoff zu mehreren Kraftstoffdirekteinspritzventilen 218 verteilt, wovon eines das Kraftstoffeinspritzventil 66 sein kann.
Kraftstoffdruck kann durch einen Verteilerrohrdrucksensor 220 gemessen werden. Der Verteilerrohrdrucksensor 220 kann dem Steuergerät 12 Druckmesssignale senden, um den Kraftstoffdruck bei den gesamten verschiedenen Betriebsbedingungen zu steuern. Insbesondere können die erste Kraftstoffpumpe 212 und die zweite Kraftstoffpumpe 214 mit dem Steuergerät 12 in Verbindung stehen und können Befehlssignale empfangen, um den Kraftstoffdruck beruhend auf verschiedenen Betriebsbedingungen und/oder Motorbetriebsarten anzupassen. In einem Beispiel kann die zweite Kraftstoffpumpe 214 einen verstellbaren Pumpenhub aufweisen, der durch das Steuergerät 12 angepasst werden kann, um den erzeugten Kraftstoffdruckanstieg abhängig von Betriebsbedingungen zu verändern.
Zu beachten ist, dass 2 zwar verschiedene direkte Verbindungen zeigt, beispielsweise zwischen der ersten und zweiten Pumpe, doch verschiedene zusätzliche Ventile, Filter und/oder andere Vorrichtungen dazwischen angeschlossen werden können, aber immer noch ein Verbinden der ersten und zweiten Pumpe ermöglichen.
Unter Hinwendung nun auf 3 wird eine Querschnittansicht eines beispielhaften elektronischen Kraftstoffeinspritzventils, das in einer vorstehend beschriebenen Kraftstoffdirekteinspritzanlage enthalten sein kann, gezeigt. Das Kraftstoffeinspritzventil 66 kann von dem Steuergerät 12 ein Kraftstoffpulsweitensignal FPW empfangen, um die Kraftstoffeinspritzung zu steuern. Das Signal FPW regelt die Kraftstoffeinspritzung durch Einschalten der elektromagnetischen Aktorspule 312 zum Auslösen des Starts der Einspritzung (SOI, kurz vom engl. Start of Injection) des Kraftstoffs von dem Kraftstoffeinspritzventil 66. Zudem kann das FPW das Ende der Einspritzung (EOI, kurz vom engl. End of Injection) vorgeben. Insbesondere kann während Kraftstoffeinspritzung druckbeaufschlagter Kraftstoff von dem (in 2 gezeigten) Verteilerrohr 216 mittels Einlass 302 zu dem Kraftstoffeinspritzventil 66 geliefert werden, dessen Strömen durch den elektromagnetischen Aktor mit Spule 312 geregelt wird, der mit einer Nadel 308 verbunden ist, die sich vom Ventilsitz 304 hebt, um Kraftstoff in den Zylinder 30 zu spritzen.
Es versteht sich, dass verschiedene Hardwareeigenschaften der Nadel, beispielsweise die Form der Nadel, die Spritzgeometrie sowie die Strömrate des Einspritzventils beeinflussen können. Ferner können die Größe und Form der Nadel auch Ström- und Spritzmuster sowie Reaktionszeit beeinflussen. Insbesondere kann jede andere Art von Kraftstoffeinspritzventil eine andere Reaktionszeitverzögerung aufweisen, die der bestimmten Art von Kraftstoffeinspritzventil zugeordnet ist und die SOI und EOI beeinflussen kann.
Wie vorstehend erläutert können ferner die SOI- und EOI-Reaktionszeitverzögerungen gemäß Änderungen des Kraftstoffdrucks variieren. Insbesondere muss die Nadel des Kraftstoffeinspritzventils auf den Verteilerrohrdruck wirken und ihn überwinden, um SOI und/oder EOI zu erreichen. Demgemäß kann ein Kraftstoffeinspritzventil mehr oder weniger Zeit und/oder Energie erfordern, um SOI- und/oder EOI-Abläufe abhängig von Verteilerrohrdruck auszuführen.
Zum präzisen Dosieren einer Kraftstoffmenge gemäß einer Solleinspritzsteuerzeit (oder einem Solleinspritzwinkel) in jedem Zylinder über dem Betriebsbereich des Fahrzeugs kann in einem Beispiel eine Kraftstoffsteuerstrategie eingesetzt werden, die die Reaktionszeitverzögerungen der Kraftstoffsteuersignale für SOI und EOI gemäß Kraftstoffdruckänderungen verändert. Insbesondere können die Kraftstoffeinspritzventil-Öffnungsverzögerungen und -Schließverzögerungen als Funktion von Kraftstoffdruck abgebildet werden.
4 zeigt ein beispielhaftes Addierkennfeld von Reaktionszeitverzögerungen, das als Teil der vorstehend erläuterten Kraftstoffsteuerstrategie verwendet werden kann. Das Kennfeld kann die Reaktionszeitverzögerung anzeigen, die von der Kraftstoffeinspritzentscheidung in dem Steuergerät bei Senden eines SOI- und/oder EOl-Signals an das Kraftstoffeinspritzventil in Betracht gezogen wird. Wie gezeigt verändert sich die Länge der Reaktionszeitverzögerung gemäß Änderungen des Kraftstoffdrucks. Im Allgemeinen zeigt das Kennfeld, dass bei Ansteigen des Kraftstoffdrucks auch die Reaktionszeitverzögerung ansteigt. Es versteht sich, dass in der Kraftstoffsteuerstrategie mehrere verschiedene Addierkennfelder für Reaktionszeitverzögerung verwendet werden können. Zum Beispiel kann ein erstes Reaktionszeitverzögerungskennfeld an SOI angelegt werden und ein zweites Zeitverzögerungskennfeld, das sich von dem ersten Kennfeld unterscheidet, kann an EOI angelegt werden. Alternativ kann in manchen Ausführungsformen das gleiche Reaktionszeitverzögerungskennfeld für SOI und EOI verwendet werden. Es versteht sich, dass das Addierkennfeld für Reaktionszeitverzögerung genutzt werden kann, um SOI und/oder EOI für jedes der Kraftstoffeinspritzventile in dem Motorsystem anzupassen. Weiterhin versteht sich, dass das Kennfeld in 4 ein Beispiel ist und dass andere Kennfelder verwendet werden können. Zum Beispiel kann die Kurbelwinkelposition zum Zeitpunkt der Einspritzung gegen Druck abgebildet werden, um geeignete Einspritzsteuerzeiten für jeden Zylinder zu ermitteln.
In einer Ausführungsform kann das Addierkennfeld für die Reaktionszeitverzögerung von 4 als Lookup-Tabelle im Steuergerät 12 (gezeigt in 1) implementiert werden. Das Steuergerät 12 kann eine Kraftstoffdruckmessung erhalten und kann die Reaktionszeitverzögerung für SOI und/oder EOI heraussuchen, die der Kraftstoffdruckmessung entspricht. Das Steuergerät kann die Zeit anpassen, bei der sich der Kraftstoffsteuersignalwert ändert, um SOI und/oder EOI einzuleiten, um die Reaktionszeitverzögerung zu berücksichtigen. In einem Beispiel kann das Steuergerät unter einer hohen Kraftstoffdruckbedingung ein Signal zum früheren Einleiten von SOI senden, da die Reaktionszeitverzögerung aufgrund der Tatsache, dass die Kraftstoffeinspritzventilnadel mehr Zeit benötigen mag, um die Kraft des hohen Kraftstoffdrucks zu überwinden, größer sein kann. Als weiteres Beispiel kann das Steuergerät unter einer niedrigen Kraftstoffdruckbedingung ein Signal zum späteren Einleiten von SOI senden, da die Reaktionszeitverzögerung aufgrund der Tatsache, dass die Kraftstoffeinspritzventilnadel weniger Zeit zum Überwinden der Kraft des niedrigen Kraftstoffdrucks benötigen mag, verringert sein kann. Durch Verändern der Einspritzsignalsteuerzeit, so dass sie Reaktionszeitverzögerungen einschließt, die sich beruhend auf Änderungen des Kraftstoffdrucks verändern, kann die Genauigkeit der Kraftstoffdosierung verbessert werden, was wiederum zu verbessertem Zylinderausgleich, verringerten Emissionen und verbesserter Kraftstoffwirtschaftlichkeitsleistung führen kann.
In manchen Ausführungsformen kann das vorstehend beschriebene Motorsteuersystem verschiedene unterschiedliche Motorsteuermodi umfassen. Bei manchen Motorsteuermodi kann das Motorsteuersystem ein oder mehrere Kraftstoffeinspritzventile des Motorsystems anweisen, mehrere oder geteilte Kraftstoffeinspritzungen während eines einzigen Zylindervorgangs auszuführen (z.B. ein Viertaktzyklus). Es versteht sich, dass es unter manchen Betriebsbedingungen wünschenswert sein kann, geteilte Kraftstoffeinspritzungen auszuführen, zum Beispiel um den Betriebswirkungsgrad des Motors zu verbessern, die Schadstoffbegrenzungsvorrichtungen in der Abgasanlage zu regenerieren, die Betriebstemperatur verschiedener Motorkomponenten anzuheben etc.
Während Motorsteuermodi, bei denen mehrere Kraftstoffeinspritzungen während eines einzigen Zylindervorgangs ausgeführt werden, kann die Kraftstoffeinspritzsteuerzeit des SOI von nachfolgenden Kraftstoffeinspritzvorgängen, d.h. Kraftstoffeinspritzungen, die nach einem ersten Kraftstoffeinspritzvorgang ausgeführt werden, durch die Zeitdauer beeinflusst werden, die zwischen dem EOI einer vorherigen Kraftstoffeinspritzung und dem SOI der nächsten Einspritzung binnen eines kalibrierbaren Grenzwertzeitlimits verstreicht. Die Öffnungsreaktionszeitverzögerung der Kraftstoffeinspritzventilnadel kann mit anderen Worten eine Funktion verstrichener Zeit zwischen Kraftstoffeinspritzvorgängen sein. Die Abhängigkeit kann u.a. den Eigenschaften der Kraftstoffeinspritzventilhardware zugeordnet werden. Insbesondere während transienter Bedingungen nach EOI sitzt die Kraftstoffeinspritzventilnadel eventuell nicht bündig auf dem Ventilsitz, sondern kann sich vielmehr bezüglich des Ventilsitzes zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung bewegen. Dieses Phänomen kann hierin als Rückprallen der Nadel bezeichnet werden.
Während transienter Bedingungen, bei denen Rückprallen der Nadel auftritt, sind eventuell weniger Energie und Zeit erforderlich, um ein anschließendes SOI einzuleiten, da die Kraftstoffeinspritzventilnadel eventuell eine geringere Strecke zurücklegen muss, um eine offene Stellung zu erreichen, da sich die Nadel statt in einer vollständig geschlossenen Stellung in Bewegung befindet. Somit kann während dieser transienten Bedingungen die Reaktionszeitverzögerung des anschließenden SOI beruhend auf Nadelstellung oder beruhend auf Rückprallverhalten der Nadel angepasst werden. Zusätzlich (oder alternativ) kann die Reaktionszeitverzögerung eines anschließenden SOI beruhend auf der Dauer der vorherigen Kraftstoffeinspritzung angepasst werden, was das Verhalten der Kraftstoffeinspritzventilnadel beeinflussen kann. Bei einem im Wesentlichen kurzen Kraftstoffeinspritzvorgang kann die Nadel zum Beispiel zurückprallen und stabilisiert sich aufgrund der kurzen Dauer eventuell nicht in einer offenen Stellung. Das Rückprallverhalten der Nadel kann die Reaktionszeitverzögerung einer anschließenden Einspritzung beeinflussen, wogegen eine längere Kraftstoffeinspritzdauer die Reaktionsverzögerungszeit eventuell nicht anders beeinflusst.
Zu beachten ist, dass das vorstehend erläuterte Grenzwertzeitlimit der Zeit entsprechen kann, bei der sich die Kraftstoffeinspritzventilnadel in einer geschlossenen Stellung bündig mit dem Ventilsitz setzt. Ferner kann die verstrichene Zeit bis zum Grenzwertzeitlimit den transienten Bedingungen entsprechen, unter denen es zu Rückprallen der Kraftstoffeinspritzventilnadel kommt und/oder die Kraftstoffeinspritzventilnadel nicht bündig auf dem Ventilsitz sitzt.
Weiterhin kann an der Dauer eines vorherigen Kraftstoffeinspritzvorgangs eine Grenzwertzeit angelegt werden, um zu ermitteln, ob die Dauer die Reaktionszeitverzögerungen einer anschließenden Einspritzung beeinflussen kann oder nicht.
In manchen Ausführungsformen kann die Reaktionszeitverzögerung von SOI eines anschließenden Kraftstoffeinspritzvorgangs als Funktion des Zeitbetrags abgebildet werden, der seit EOI des vorherigen Kraftstoffeinspritzvorgangs verstrichen ist. Insbesondere kann das Kennfeld eine Beziehung zeigen, bei der die Reaktionszeitverzögerung zunimmt, wenn Zeit seit dem EOI des vorherigen Einspritzvorgangs verstreicht. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass bei Verstreichen von Zeit zwischen Kraftstoffeinspritzvorgängen ein Rückprallen der Nadel abnimmt, was zu einer größeren erforderlichen Strecke der Nadel führt, um die Nadel während SOI zu der offenen Stellung zu bewegen, was wiederum zu einer größeren Reaktionszeitverzögerung führen kann. Die Beziehung zwischen Reaktionszeitverzögerung von SOI einer anschließenden Kraftstoffeinspritzung und Rückprallverhalten der Nadel wird nachstehend unter Bezug auf 5 näher erläutert.
Wie vorstehend erläutert können die Reaktionszeitverzögerungen von SOI und EOI eines Kraftstoffeinspritzvorgangs entsprechend dem Kraftstoffdruck schwanken. Weiterhin haben die Erfinder erkannt, dass Kraftstoffdruck auch die Länge transienter Bedingungen beeinflussen kann, unter denen ein Rückprallen der Nadel auftritt, und zum Kalibrieren des Grenzwertzeitlimits verwendet werden kann, bei dem Rückprallen der Nadel die Reaktionszeitverzögerung von SOI einer anschließenden Kraftstoffeinspritzung beeinflussen kann. Wenn sich Kraftstoffdruck ändert, kann sich insbesondere der Betrag der Kraft, die auf die Kraftstoffeinspritzventilnadel wirkt, verändern, so dass die Nadel eventuell mehr oder weniger Kraft überwinden muss, um sich zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung zu bewegen. Somit kann der sich ändernde Kraftstoffdruck das Rückprallverhalten der Kraftstoffeinspritzventilnadel und den Zeitbetrag ändern, den die Nadel zum Stabilisieren in einer geschlossenen Stellung benötigt, bei der die Nadel mit dem Ventilsitz bündig ist.
Unter Hinwendung nun zu 5 wird eine grafische Darstellung eines Rückprallverhaltens einer Kraftstoffeinspritzventilnadel gezeigt, das während transienter Bedingungen nach dem EOI eines Kraftstoffeinspritzvorgangs eintreten kann. Die grafische Darstellung umfasst zwei Nadelrückprallverhaltensspuren über einem Zeitraum, wobei die beiden Nadelrückprallverhaltensspuren zwei unterschiedlichen Kraftstoffdruckwerten entsprechen. Eine durch eine durchgehende Linie dargestellte erste Spur zeigt das Rückprallverhalten einer Kraftstoffeinspritzventilnadel bei einem ersten Kraftstoffdruck P1. Eine durch eine Strichlinie dargestellte zweite Spur zeigt das Rückprallverhalten einer Kraftstoffeinspritzventilnadel bei einem zweiten Kraftstoffdruck P2, der kleiner als der erste Kraftstoffdruck P1 ist. Die erste Spur beginnt mit der Kraftstoffeinspritzventilnadel in einer angeordneten vollständig geschlossenen Stellung am Ventilsitz, doch bewirkt die Schließkraft der Nadel ein Rückprallen der Nadel weg vom Ventilsitz und die durch den Rückprall erzeugte Kraft bewirkt ein Bewegen der Nadel nach oben hin zur vollständig offenen Stellung. Die Sequenz von Abwärts- und Aufwärtsbewegung der Kraftstoffeinspritzventilnadel wird wiederholt, wobei die Rückprallkraft bei jedem Rückprall verringert wird, bis sich die Nadel bei einer Zeit T1 in einer geschlossenen Stellung bündig mit dem Ventilsitz stabilisiert hat. Die zweite Spur folgt einem Weg ähnlich dem Weg der ersten Spur, aufgrund eines niedrigeren Kraftstoffdrucks kann aber die Amplitude des Rückprallverhaltens vergrößert werden, da eventuell weniger Kraft aus dem Kraftstoffdruck auf die Kraftstoffeinspritzventilnadel wirkt. Die vergrößerte Amplitude des Rückprallverhaltens kann zu einer längeren transienten Bedingung führen, bevor sich die Kraftstoffeinspritzventilnadel bündig mit dem Ventilsitz stabilisiert. Demgemäß stabilisiert sich die zweite Spur bei Zeit T2, das ein Betrag verstrichener Zeit ist, die größer als Zeit T1 ist, mit der Kraftstoffeinspritzventilnadel in einer geschlossenen Stellung.
Es versteht sich, dass auch wenn transiente Bedingungen unter Bezug auf Rückprallen der Nadel erläutert wurden, auch andere Betriebsparameter während dieser Bedingungen schwanken können und bei der Ermittlung einer Reaktionszeitverzögerung berücksichtigt werden können. Ferner versteht sich, dass ein allgemeiner Hinweis auf eine Rückprallbedingung einer Nadel Bedingungen umfassen kann, bei denen im Wesentlichen wenig oder kein Nadelrückprallen auftritt.
Zu beachten ist, dass bei Anstieg des Kraftstoffdrucks der Kraftbetrag aus dem Kraftstoffdruck, der auf die Kraftstoffeinspritzventilnadel wirkt, dazu beitragen kann, die Rückprallkraft der Kraftstoffeinspritzventilnadel zu dämpfen, was zu kürzeren transienten Bedingungen bis zum Stabilisieren der Kraftstoffeinspritznadel führt.
Demgemäß kann beruhend auf der Beziehung zwischen Kraftstoffdruck und Stabilisierungszeit der Kraftstoffeinspritznadel das Grenzwertzeitlimit, bei dem Nadelrückprallen die Reaktionszeitverzögerung des SOI einer anschließenden Kraftstoffeinspritzung beeinflussen kann, beruhend auf dem gemessenen Kraftstoffdruck kalibriert werden kann. Auf diese Weise können während Betriebsarten geteilter Kraftstoffeinspritzung die Kraftstoffeinspritzreaktionszeitverzögerungen angepasst werden, um eine präzise Kraftstoffdosierung über dem Betriebsbereich des Motorsystems beizubehalten.
In einem Beispiel kann die Reaktionszeitverzögerung des SOI eines anschließenden Kraftstoffeinspritzvorgangs aus einer Funktion von Kraftstoffdruck und vorbestimmten Rückprallverhaltenseigenschaften der Kraftstoffeinspritzventilnadel im zeitlichen Verlauf erzeugt werden. Somit können der Kraftstoffdruck und die verstrichene Zeit seit EOI des vorherigen Kraftstoffeinspritzvorgangs in ein Kennfeld eingegeben werden, um eine Reaktionszeitverzögerung des SOI des folgenden Kraftstoffeinspritzvorgangs zu erzeugen. Durch Berücksichtigen des Rückprallverhaltens der Kraftstoffeinspritzventilnadel und des Kraftstoffdrucks während transienter Bedingungen kann die Reaktionsverzögerungszeitgenauigkeit verbessert werden, was wiederum die Genauigkeit der Kraftstoffdosierung und des Zylinderausgleichs bei Verringern von Endrohremissionen verbessern kann.
Unter Hinwendung nun zu 6 wird eine beispielhafte Steuerroutine zum Anpassen von Reaktionszeitverzögerungen in Verbindung mit Kraftstoffeinspritzvorgängen gezeigt. Die Steuerroutine kann in einer Kraftstoffsteuerstrategie verwendet werden, um eine präzise Kraftstoffdosierung über dem Betriebsbereich des Motorsystems zu erleichtern. Insbesondere kann die Steuerroutine die Abhängigkeit von Kraftstoffdruck sowohl für die Öffnungsreaktionszeitverzögerungen als auch die Schließreaktionszeitverzögerungen der Kraftstoffeinspritzventilnadel während eines Kraftstoffeinspritzvorgangs berücksichtigen und kann die Verzögerungszeit beruhend auf dem Druck vergrößern oder verkürzen, um eine präzise Kraftstoffdosierung beizubehalten. Weiterhin kann die Steuerroutine während eines geteilten Kraftstoffeinspritzbetriebs transiente Bedingungen erkennen, bei denen Nadelrückprallen auftreten kann, und kann beruhend auf Kraftstoffdruck ein Grenzwertzeitlimit für das Stabilisieren der transienten Bedingungen ermitteln. Die Steuerroutine kann Reaktionszeitverzögerungen für anschließende Kraftstoffeinspritzvorgänge beruhend darauf anpassen, ob das SOI des Kraftstoffeinspritzvorgangs vor der Grenzwertzeit erfolgt. Durch aktives Ausgleichen der Änderungen des Kraftstoffdrucks und transienter Bedingungen zwischen Kraftstoffeinspritzvorgängen kann die Genauigkeit der Einspritzsteuerzeiten verbessert werden und Kraftstoffzufuhrfehler können verringert werden, was wiederum die Kraftstoffwirtschaftlichkeitsleistung und Zylinderausgleich verbessern kann und Endrohremissionen verringern kann.
Die Steuerroutine beginnt bei 602, wo der Kraftstoffdruck empfangen werden kann. Wie vorstehend erläutert kann der Kraftstoffdruck in manchen Ausführungsformen durch einen Drucksensor gemessen werden, der sich in dem Verteilerrohr befindet. In manchen Ausführungsformen kann der Kraftstoffdruck aus anderen Parametern in Verbindung mit Kraftstoff abgeleitet werden.
Als Nächstes können bei 604 die Reaktionszeitverzögerungen für das SOI und das EOI eines ersten Kraftstoffeinspritzvorgangs beruhend auf dem empfangenen Kraftstoffdruck angepasst werden. In einem Beispiel kann der empfangene Kraftstoffdruck an einem Addierkennfeld für Reaktionszeitverzögerung, wie es in 4 gezeigt wird, angelegt werden. Das Kennfeld kann eine Reaktionszeitverzögerung erzeugen, die eine Funktion des Kraftstoffdrucks ist. Es versteht sich, dass in manchen Ausführungsformen die Reaktionszeitverzögerungen für das SOI und das EOI aus unterschiedlichen Kennfeldern oder Abbildungsvorgängen erzeugt werden können. Alternativ können in manchen Ausführungsformen das SOI und EOI aus dem gleichen Kennfeld oder Abbildungsvorgang erzeugt werden.
Als Nächstes kann bei 606 ermittelt werden, ob das Motorsystem in einem geteilten Kraftstoffeinspritzmodus arbeitet. Ein geteilter Kraftstoffeinspritzmodus kann mehrere Kraftstoffeinspritzvorgänge während eines einzigen Zylindervorgangs umfassen. Wenn ermittelt wird, dass das Motorsystem in einem geteilten Kraftstoffeinspritzmodus arbeitet, dann bewegt sich die Steuerroutine zu 608. Ansonsten endet die Steuerroutine.
Bei 608 kann das Grenzwertzeitlimit beruhend auf dem empfangenen Kraftstoffdruck kalibriert werden. Das Grenzwertzeitlimit kann die Zeit nach dem EOI des ersten Kraftstoffeinspritzvorgangs sein, bei dem sich die Kraftstoffeinspritzventilnadel in einer geschlossenen Stellung in dem Ventilsitz des Kraftstoffeinspritzventils stabilisiert. Vor dem Grenzwertzeitlimit können transiente Rückprallbedingungen der Kraftstoffeinspritzventilnadel vorliegen, die die Reaktionszeitverzögerung des SOI eines zweiten Kraftstoffeinspritzvorgangs beeinflussen können. Da sich insbesondere die Nadel während transienter Nadelrückprallbedingungen nicht unbedingt in einer geschlossenen Stellung befindet, kann weniger Zeit und/oder Energie erforderlich sein, um die Nadel in eine offene Stellung zu setzen, was somit die Reaktionszeitverzögerung für SOI beeinflusst. Wie ferner vorstehend unter Bezug auf 5 erläutert, kann der Betrag an Kraftstoffdruckkraft, die auf die Kraftstoffeinspritzventilnadel wirkt, das Rückprallverhalten beeinflussen, so dass bei Veränderung des Kraftstoffdrucks die Nadel eventuell mehr oder weniger Kraftstoffdruckkraft überwinden muss, was das zeitliche Ausmaß verändern kann, bei denen Nadelrückprallbedingungen auftreten kann. In einem Beispiel kann das Kalibrieren der Grenzwertzeit das Verlängern der Grenzwertzeit umfassen, um längere transiente Bedingungen zu berücksichtigen, unter denen ein Nadelrückprallen aufgrund niedrigerer Kraftstoffdrücke auftritt. Als weiteres Beispiel kann das Kalibrieren der Grenzwertzeit das Verringern der Grenzwertzeit umfassen, um kürzere transiente Bedingungen zu berücksichtigen, unter denen ein Nadelrückprallen aufgrund höherer Kraftstoffdruckbedingungen auftritt.
Als Nächstes wird bei 610 ermittelt, ob die Zeit des SOI eines anschließenden Kraftstoffeinspritzvorgangs größer als die Grenzwertzeit ist. Es versteht sich, dass bei Auftreten von SOI des anschließenden Einspritzvorgangs vor der Grenzwertzeit dann die Reaktionsverzögerungszeit des Kraftstoffeinspritzventils durch Nadelrückprallverhalten beeinflusst werden kann, das infolge des EOI des vorherigen Kraftstoffeinspritzvorgangs auftreten kann. Somit können durch Ermittlung, ob das SOI des anschließenden Kraftstoffeinspritzvorgangs vor oder nach der Grenzwertzeit erfolgt, Reaktionszeitverzögerungen geeignet angepasst werden, um ein Rückprallen der Kraftstoffeinspritzventilnadel zu berücksichtigen. Wenn demgemäß ermittelt wird, dass die Zeit des SOI des anschließenden Kraftstoffeinspritzvorgangs größer als die Grenzwertzeit ist, bewegt sich die Steuerroutine zu 612. Andernfalls wird ermittelt, dass die Zeit des SOI des anschließenden Kraftstoffeinspritzvorgangs kleiner als (oder gleich) der Grenzwertzeit ist, und die Steuerroutine bewegt sich zu 614.
Bei 612 können die Reaktionszeitverzögerungen für das SOI und EOI des anschließenden Kraftstoffeinspritzvorgangs beruhend auf Kraftstoffdruck angepasst werden und berücksichtigen Nadelrückprallen eventuell nicht, da sich die Kraftstoffeinspritzventilnadel eventuell in einer geschlossenen Stellung stabilisiert haben kann. Wie vorstehend erläutert kann in manchen Ausführungsformen ein Addierkennfeld für Reaktionszeitverzögerung genutzt werden, um die Reaktionszeitverzögerung für das SOI und das EOI zu erzeugen. Das Addierkennfeld für die Reaktionszeitverzögerung kann die Reaktionszeitverzögerungen als Funktion des empfangenen Kraftstoffdrucks erzeugen. In einem bestimmten Beispiel kann die SOI- und EOI-Reaktionszeitverzögerung unter hohen Kraftstoffdruckbedingungen vergrößert werden, da mehr Zeit erforderlich sein, bis die Kraftstoffeinspritzventilnadel die Kraft des Kraftstoffdrucks überwindet.
Bei 614 kann die Reaktionszeitverzögerung für das SOI des anschließenden Kraftstoffeinspritzvorgangs beruhend auf Kraftstoffdruck und der verstrichenen Zeit seit dem EOI des vorherigen Kraftstoffeinspritzvorgangs angepasst werden. Da mit anderen Worten das SOI des anschließenden Kraftstoffeinspritzvorgangs während transienter Bedingungen eingeleitet wird, bei denen Nadelrückprallen auftritt, kann die Reaktionszeitverzögerung angepasst werden, um sowohl den Kraftstoffdruck als auch das Rückprallverhalten der Kraftstoffeinspritznadel zu berücksichtigen.
Wie vorstehend erläutert kann in manchen Ausführungsformen ein Addierkennfeld für Reaktionszeitverzögerung genutzt werden, um die Reaktionszeitverzögerung für SOI zu erzeugen. In einem Beispiel kann die SOI-Reaktionszeitverzögerung als Funktion von Kraftstoffdruck und Nadelrückprallverhalten abgebildet werden, das eine Funktion von verstrichener Zeit seit EOI des vorherigen Kraftstoffeinspritzvorgangs ist. Wenn Zeit verstreicht, kann insbesondere das Nadelrückprallverhalten eine verringerte Wirkung auf die Reaktionszeitverzögerung von SOI haben, da die Rückprallamplitude der Kraftstoffeinspritzventilnadel mit jedem Rückprallen kleiner werden kann. In einem bestimmten Beispiel kann das SOI einer anschließenden Einspritzung bei einer Zeit nach Verstreichen eines kleinen Zeitbetrags seit dem EOI des vorherigen Kraftstoffeinspritzungsvorgangs vor einer Grenzwertzeit angeordnet werden. Demgemäß können transiente Bedingungen vorliegen und die Kraftstoffeinspritzventilnadel kann eine wesentlich größere Rückprallamplitude haben, was bedeutet, dass die Nadel eine kleinere Strecke zu einer offenen Stellung zurücklegen muss, wenn das SOI einer anschließenden Einspritzung angeordnet wird. Da die Nadel eine kleinere Strecke zurücklegen muss, sind eventuell weniger Zeit und/oder Energie erforderlich, um das SOI der anschließenden Einspritzung einzuleiten. Somit kann in diesem Beispiel der kleine Betrag verstrichener Zeit eine große Rückprallamplitude anzeigen, was die Reaktionszeitverzögerung der Einspritzventilnadel verringern kann. Ferner versteht sich, dass der Kraftstoffdruck bei der verstrichenen Zeit berücksichtigt werden kann, um eine Reaktionszeitverzögerung zu erzeugen, da die Kraftstoffeinspritzventilnadel eventuell einen sich ändernden Betrag an Kraft überwinden muss, wenn sich der Kraftstoffdruck ändert, was die Reaktionszeit der Kraftstoffeinspritzventilnadel beeinflussen kann.
Als Nächstes kann bei 616 die Reaktionszeitverzögerung des EOI des anschließenden Einspritzvorgangs beruhend auf dem Kraftstoffdruck angepasst werden. Wie vorstehend erläutert kann in manchen Ausführungsformen ein Addierkennfeld für Reaktionszeitverzögerung verwendet werden, um die Reaktionszeitverzögerung für das SOI zu erzeugen. Das Addierkennfeld für die Reaktionszeitverzögerung kann die Reaktionszeitverzögerungen als Funktion des empfangenen Kraftstoffdrucks erzeugen. In einem bestimmten Beispiel kann unter hohen Kraftstoffdruckbedingungen die EOI-Reaktionszeitverzögerung vergrößert werden, da es länger dauern kann, bis die Kraftstoffeinspritzventilnadel die Kraft des Kraftstoffdrucks überwindet. Als weiteres Beispiel kann während niedrigen Kraftstoffdruckbedingungen die EOI-Reaktionszeitverzögerung gesenkt werden, da die Kraftstoffeinspritzventilnadel weniger Zeit benötigt, um die Kraft des Kraftstoffdrucks zu überwinden.
Durch Erkennen transienter Kraftstoffbedingungen, bei denen Nadelrückprallen auftritt, und durch aktives Ausgleichen der transienten Bedingungen durch Abändern der Öffnungsverzögerungszeit der Kraftstoffeinspritzventilnadel beruhend auf Kraftstoffdruck und des Rückprallverhaltens der Kraftstoffeinspritzventilnadel können die Kraftstoffeinspritzsteuerzeiten präzis bleiben, selbst wenn sich Betriebsbedingungen ändern. Auf diese Weise kann die Genauigkeit der Kraftstoffdosierung über dem Betriebsbereich des Motorsystems verbessert werden und der Zylinderausgleich und die Kraftstoffwirtschaftlichkeitsleistung können verbessert werden und Endrohremissionen können verringert werden.
Weiterhin kann die verbesserte Genauigkeit von Kraftstoffeinspritzsteuerzeiten, die aus der Steuerroutine erzeugt wird, eine größere Steuerauflösung vorsehen, was wiederum die Verwendung von Kraftstoffeinspritzventilhardware mit lockeren Betriebstoleranzen ohne wesentliche Verringerung der Kraftstoffdosiergenauigkeit erleichtern kann. Auf diese Weise können Kosten von Komponenten verringert werden, während immer noch ein präzises Kraftstoffdosieren beibehalten wird.
Es versteht sich, dass die vorstehend beschriebene Steuerroutine viele Male während des gesamten Fahrzeugbetriebs ausgeführt werden kann. Ferner versteht sich, dass die Steuerroutine viele Male innerhalb eines einzigen Zylindervorgangs ausgeführt werden kann, wenn mehrere Kraftstoffeinspritzvorgänge erfolgen.
Bei manchen Ausführungsformen versteht sich, dass die Dauer des vorherigen Kraftstoffeinspritzvorgangs genutzt werden kann, um die Reaktionszeitverzögerung des SOI der anschließenden Einspritzung zu ermitteln. In einem Beispiel kann bei einer Kraftstoffeinspritzdauer, die kleiner als eine Grenzwertdauer ist, die Reaktionszeitverzögerung verringert werden. Das SOI-Signal kann mit anderen Worten früher gesendet werden, wenn die Kraftstoffeinspritzdauer kleiner als die Grenzwertdauer ist.
Zu beachten ist, dass die hierin enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemauslegungen verwendet werden können. Die hierin beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere einer Reihe von Verarbeitungsstrategien, wie beispielsweise ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Daher können verschiedene gezeigte Maßnahmen, Schritte oder Funktionen in der gezeigten Abfolge oder parallel ausgeführt oder in manchen Fällen ausgelassen werden. Analog ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht unbedingt erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungen zu verwirklichen, wird aber zur besseren Veranschaulichung und Beschreibung vorgesehen. Ein oder mehrere der gezeigten Schritte oder Funktionen können abhängig von der jeweils eingesetzten Strategie wiederholt ausgeführt werden. Weiterhin können die beschriebenen Schritte einen in das maschinenlesbare Speichermedium in dem Motorsteuergerät einzuprogrammierenden Code graphisch darstellen.
Es versteht sich, dass die hierin offenbarten Auslegungen und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese spezifischen Ausführungen nicht einschränkend auszulegen sind, da zahlreiche Abänderungen möglich sind.
Die folgenden Ansprüche zeigen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen auf, welche als neuartig und nicht nahe liegend betrachtet werden. Diese Ansprüche können auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder eine Entsprechung desselben verweisen. Diese Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie das Integrieren eines oder mehrerer solcher Elemente umfassen, wobei sie zwei oder mehrere dieser Elemente weder fordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche werden, ob sie nun gegenüber dem Schutzumfang der ursprünglichen Ansprüche breiter, enger, gleich oder unterschiedlich sind, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.

Claims

Verfahren zum Steuern von Kraftstoffeinspritzsteuerzeiten mindestens eines Kraftstoffeinspritzventils in einem Kraftstoffzufuhrsystem mit Direkteinspritzung eines Verbrennungsmotors während einer Motorbetriebsart, bei der mehrere Kraftstoffeinspritzvorgänge durch das mindestens eine Kraftstoffeinspritzventil während eines Zylindervorgangs ausgeführt werden, wobei das Verfahren umfasst: während einer ersten Rückprallbedingung der Kraftstoffeinspritzventilnadel nach dem Ende eines ersten Kraftstoffeinspritzvorgangs das Senden eines Einspritzstartsignals für einen zweiten Kraftstoffeinspritzvorgang bei einer ersten Zeit und während einer zweiten Rückprallbedingung der Kraftstoffeinspritzventilnadel nach dem Ende des ersten Kraftstoffeinspritzvorgangs, die sich von der ersten Rückprallbedingung der Kraftstoffeinspritzventilnadel unterscheidet, das Senden des Einspritzstartsignals für den zweiten Kraftstoffeinspritzvorgang bei einer zweiten Zeit, die früher als die erste Zeit ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rückprallbedingung der Nadel eine erste Rückprallamplitude der Nadel umfasst und die zweite Rückprallbedingung der Nadel eine zweite Rückprallamplitude der Nadel umfasst, die kleiner als die erste Rückprallamplitude der Nadel ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rückprallbedingung der Nadel einen ersten verstrichenen Zeitbetrag seit dem Ende der Einspritzung des ersten Kraftstoffeinspritzvorgangs umfasst und die zweite Rückprallbedingung der Nadel einen zweiten verstrichenen Zeitbetrag, der größer als der erste verstrichene Zeitbetrag ist, seit dem Ende der Einspritzung des ersten Kraftstoffeinspritzvorgangs umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, welches weiterhin umfasst: Senden des Einspritzstartsignals für den zweiten Kraftstoffeinspritzvorgang zu einer dritten Zeit, die sich von der ersten Zeit und der zweiten Zeit unterscheidet, beruhend auf einer Änderung von Kraftstoffdruck.
Verfahren nach Anspruch 1, welches weiterhin umfasst: Senden des Einspritzstartsignals für den zweiten Kraftstoffeinspritzvorgang zu einer dritten Zeit, die sich von der ersten Zeit und der zweiten Zeit unterscheidet, beruhend auf einer Dauer des ersten Kraftstoffeinspritzvorgangs.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Rückprallbedingung der Nadel im Wesentlichen kein Rückprallen der Nadel umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, welches weiterhin umfasst: Verändern der Steuerzeit, bei der die Signale für Start der Einspritzung und Ende der Einspritzung des ersten Kraftstoffeinspritzvorgangs beruhend auf Kraftstoffdruck gesendet werden.
Verfahren zum Steuern von Kraftstoffeinspritzsteuerzeiten mindestens eines Kraftstoffeinspritzventils in einem Kraftstoffzufuhrsystem mit Direkteinspritzung eines Verbrennungsmotors, wobei das Verfahren umfasst: während einer Motorbetriebsart, bei der mehrere Kraftstoffeinspritzvorgänge durch das mindestens eine Kraftstoffeinspritzventil während eines Zylindervorgangs ausgeführt werden, das Anpassen der Steuerzeit, bei der ein Einspritzstartsignal für einen zweiten Kraftstoffeinspritzvorgang dem mindestens einen Kraftstoffeinspritzventil gesendet wird, um eine Reaktionszeitverzögerung des mindestens einen Kraftstoffeinspritzventils als Reaktion auf die Solleinspritzstartzeit des zweiten Kraftstoffeinspritzvorgangs zu berücksichtigen, der vor einer Grenzwertzeit erfolgt, bei der ein Rückprallen der Nadel des Kraftstoffeinspritzventils aufhört.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassen der Steuerzeit, bei der das Einspritzstartsignal für den zweiten Kraftstoffeinspritzvorgang gesendet wird, als Reaktion auf eine Änderung eines Betriebsparameters erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsparameter Kraftstoffdruck umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsparameter Dauer des ersten Kraftstoffeinspritzvorgangs umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerzeit des Einspritzstartsignals, das an das mindestens eine Kraftstoffeinspritzventil gesendet wird, als Reaktion auf die Solleinspritzstartzeit des zweiten Kraftstoffeinspritzvorgangs, der vor der Grenzwertzeit erfolgt, auf früh verstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, welches weiterhin umfasst: Verstellen der Steuerzeit, bei der das Einspritzstartsignal an das mindestens eine Kraftstoffeinspritzventil gesendet wird, auf früh als Reaktion auf die Solleinspritzstartzeit des zweiten Kraftstoffeinspritzvorgangs, der nach der Grenzwertzeit erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzwertzeit als Reaktion auf eine Änderung des Kraftstoffdrucks angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, welches weiterhin umfasst: Anpassen der Steuerzeit, bei der ein Einspritzendsignal für den zweiten Kraftstoffeinspritzvorgang zu dem mindestens einen Kraftstoffeinspritzventil gesendet wird, um eine Reaktionszeitverzögerung des mindestens einen Kraftstoffeinspritzventils beruhend auf Kraftstoffdruck zu berücksichtigen.
Verfahren nach Anspruch 15, welches weiterhin umfasst: Anpassen der Steuerzeit das Vorverstellens eines Einspritzstartsignals und eines Einspritzendsignals des ersten Kraftstoffeinspritzvorgangs beruhend auf Kraftstoffdruck.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerzeit, bei der das Einspritzstartsignal und das Einspritzendsignal des ersten Kraftstoffeinspritzvorgangs und das Vorverstellen des Einspritzendsignals des zweiten Kraftstoffeinspritzvorgangs gesendet werden, auf früh verstellt wird, wenn Kraftstoffdruck erhöht wird.
Motorsystem für ein Fahrzeug mit mindestens einem Zylinder, welches umfasst: mindestens ein Kraftstoffeinspritzventil zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in den mindestens einen Zylinder des Verbrennungsmotors; ein Verteilerrohr zum Zuführen von Kraftstoff zu dem mindestens einen Kraftstoffeinspritzventil; einen in der Nähe des Verteilerrohrs angeordneten Drucksensor zum Messen eines Kraftstoffdrucks des Kraftstoffs in dem Verteilerrohr; und ein Steuersystem, das dazu ausgebildet ist, während einer Motorbetriebsart, bei der mehrere Kraftstoffeinspritzvorgänge von dem mindestens einen Kraftstoffeinspritzventil während eines Zylindervorgangs ausgeführt werden, Signale zu dem mindestens einen Kraftstoffeinspritzventil zum Steuern von Kraftstoffeinspritzung in den mindestens einen Zylinder des Verbrennungsmotors zu senden, wobei das Steuersystem die Steuerzeit anpasst, bei der ein Einspritzstartsignal für einen zweiten Kraftstoffeinspritzvorgang zu dem mindestens einen Kraftstoffeinspritzventil gesendet wird, um eine Reaktionszeitverzögerung des mindestens einen Kraftstoffeinspritzventils beruhend auf Kraftstoffdruck, Dauer des ersten Kraftstoffeinspritzvorgangs und Solleinspritzstartzeit des zweiten Kraftstoffeinspritzvorgangs, der vor einer Grenzwertzeit erfolgt, bei der ein Nadelrückprallen des Kraftstoffeinspritzventils aufhört, zu berücksichtigen.
System nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersystem dafür ausgelegt ist, die Steuerzeit auf früh zu verstellen, wenn Kraftstoffdruck sinkt und die Dauer des ersten Kraftstoffeinspritzvorgangs zunimmt.
System nach Anspruch 19, wobei als Reaktion auf ein Eintreten der Solleinspritzstartzeit des zweiten Kraftstoffeinspritzvorgangs nach der Grenzwertzeit das Steuersystem dafür ausgelegt ist, die Zeit auf früh zu verstellen, bei der das Einspritzstartsignal der zweiten Kraftstoffeinspritzung zu dem mindestens einen Kraftstoffeinspritzventil gesendet wird.