-
Technisches Gebiet
-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Adaption von Verdampfungsparametern
eines Kraftstoffes in einem Motorsystem mit einem dualen Einspritzsystem.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Motorsteuergerät zur Durchführung eines
solchen Verfahrens in einem Motorsystem.
-
Stand der Technik
-
Unter
einem dualen Einspritzsystem (Dual-Injection System) wird im Allgemeinen
ein Kraftstoffeinspritzsystem eines Verbrennungsmotors verstanden,
bei dem die ins Saugrohr des Verbrennungsmotors eingebrachte Einspritzmenge
mit in den Brennräumen
der Zylinder eingebrachten Einspritzmengen kombiniert werden. Bei
einem solchen Motorsystem sind beispielsweise sowohl kurz vor dem
Einlassventil angeordnete Niederdruckeinspritzventile als auch direkt
in den Brennraum einspritzende Hochdruckeinspritzventile vorgesehen.
Derartige duale Einspritzsysteme werden für Otto-Motoren bereits realisiert.
-
Die
Vorteile von dualen Einspritzsystemen liegen darin, dass der Verbrennungsmotor
abhängig von
den Betriebsbedingungen sowohl mit einer Saugrohreinspritzung, einer
Direkteinspritzung oder einer Kombination beider Verfahren betrieben
werden kann.
-
Beim
Einspritzen von Kraftstoff in das Saugrohr bei der Saugrohreinspritzung
lagert sich Kraftstoff als Wandfilm im Inneren des Saugrohrs stromabwärts der
Einspritzventile ab. Die Eigenschaften des Wandfilms aus Kraftstoff,
wie z. B. Dicke, hängen von
den Verdampfungsparametern des Kraftstoffes, wie beispielsweise
Dampfdruck und Siedeverlauf, von der Temperatur der Ansaugluft und
des Saugrohrs und vom Saugrohrunterdruck ab. Hohe Temperatur der
Innenwand des Saugrohrs, niedriger Saugrohrdruck, höherer Dampfdruck
des Kraftstoffes fördern
die Verdunstung des Kraftstoffes und verringern somit die Menge
des im Wandfilm abgelagerten Kraftstoffes. Im Gegensatz dazu erhöhen eine
niedrige Temperatur der Innenwand des Saugrohrs, ein höherer Saugrohrdruck,
ein niedrigerer Dampfdruck des Kraftstoffes die Anlagerung des Kraftstoffes
an der Innenwand und erhöhen
somit die Menge des im Wandfilm abgelagerten Kraftstoffes.
-
Wenn
sich bei einem Saugrohreinspritzungsbetrieb des Verbrennungsmotors
der Saugrohrdruck ändert,
verändert
sich die Dicke des Wandfilms im Saugrohr und damit die dort abgelagerte
Kraftstoffmenge. Wird die Drehmomentenvorgabe reduziert, sinkt durch
entsprechende Ansteuerung der Drosselklappe der Druck im Saugrohr,
so dass mehr Kraftstoff aus dem Wandfilm abdampft und mit der Luft
in den Brennraum eingelassen wird. Erhöht sich bei Erhöhung der
Drehmomentenvorgabe der Saugrohrdruck, wird ein Teil des eingespritzten
Kraftstoffes als Wandfilm abgelagert und gelangt somit zunächst nicht
in den Brennraum des entsprechenden Zylinders. Um diese Effekte
auszugleichen, wird eine so genannte Übergangskompensation vorgesehen.
Bei einer Erhöhung
der Drehmomentenvorgabe wird zur Kompensation des Wandfilmaufbaus
mehr Kraftstoff und bei einer verringerten Drehmomentenvorgabe wird
zur Kompensation des Wandfilmabdampfens weniger Kraftstoff als die
für die
momentane Verbrennung benötigte
Kraftstoffmenge eingespritzt.
-
Weiterhin
ist vorgesehen, die Verdampfungsparameter bei einem Motorsystem
mit Saugrohreinspritzung zu adaptieren. Dazu wird beispielsweise
der Lambda-Verlauf bei einer auftretenden Änderung der Soll-Momentenvorgabe
ausgewertet. Nur dann, wenn die Übergangskompensation
die Einspritzmenge optimal adaptiert, sind die Abweichungen des
Lambdas bei dem aufgetretenen Wechsel der Soll-Momentenvorgabe gering
oder treten nicht auf. Treten jedoch größere Abweichungen (größer als
vorgegebener Schwellwert) im Lambda-Wert bei einer Änderung
der Soll-Momentenvorgabe auf, so wird die Übergangskompensation in geeigneter
Weise adaptiert.
-
Zur
Adaption kann der Verlauf des Lambda-Wertes beim Übergang
in den Schub oder beim Ende des Schubs ausgewertet werden. Aus dem
Verlauf können
Aussagen über
die Größe des Wandfilms bzw. über die
Menge des dort abgelagerten Kraftstoffes und das Abdampfverhalten
des Kraftstoffes gemacht werden. Da der Lambda-Wert beim Übergang in
den Schub jedoch sehr schnell ansteigt und das Kraftstoffgemisch
nicht mehr brennbar ist (Mageraussetzer), ist dieses Verfahren nur
begrenzt einsetzbar.
-
Insbesondere
bei einem dualen Einspritzsystem kommt es beim Umschalten zwischen
den Einspritzarten zu einem Abdampfen bzw. Anlagern von Kraftstoff
in dem Saugrohr, was zu unerwünschten Effekten
führen
kann, die durch die bestehende Übergangskompensation
nicht erfasst werden können.
-
Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Übergangskompensation
vorzusehen, die auch bei einem Wechsel der Einspritzart eine Kompensation
ohne große Änderungen
des Lambda-Werts ermöglicht.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Diese
Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie durch das
Motorsystem gemäß dem nebengeordneten
Anspruch gelöst.
-
Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Gemäß einem
ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Adaptieren einer Einspritzmenge
eines Verbrennungsmotors vorgesehen,
wobei der Verbrennungsmotor
mit zwei Betriebsarten betreibbar ist,
wobei bei einer ersten
Betriebsart Kraftstoff in ein Luftsystem eingespritzt wird, so dass
Kraftstoff als Wandfilm in dem Luftsystem angelagert wird, wobei bei
einer zweiten Betriebsart kein Kraftstoff als Wandfilm in dem Luftsystem
angelagert wird, mit folgenden Schritten:
- – Ermitteln
einer relativen Kraftstoffmenge abhängig von einem Kompensationswert,
der den Einfluss des Anlagerungverhaltens von Kraftstoff in dem
Luftsystem auf den Betrieb des Verbrennungsmotors kompensiert, mit
Hilfe eines Adaptionsmodells;
- – Durchführen einer
Kraftstoffzuführung
abhängig von
der relativen Kraftstoffmenge und abhängig von der Betriebsart des
Verbrennungsmotors; und
- – Ein-
oder mehrmaliges Wechseln zwischen den Betriebsarten in einem Adaptionsbetrieb,
wobei beim Übergang
zwischen den Betriebsarten eine Adaption des Adaptionsmodells abhängig von
einer von einem Kraftstoff-/Luft-Verhältnis im
Zylinder abhängigen
Angabe durchgeführt
wird.
-
Eine
Idee der Erfindung besteht darin, ein Adaptionsverfahren zur Verfügung zu
stellen, mit dem es möglich
ist, die Kompensation der Auswirkungen des Aufbaus bzw. des Abbaus
des Wandfilms im Luftsystem bei einem Umschalten zwischen Betriebsarten
zu adaptieren, insbesondere auch an Betriebspunkten, die vom Schubbetrieb
und dem Leerlaufbetrieb verschieden sind. Dazu wird in einem Adaptionsbetrieb
vorgesehen, zwischen den Betriebsarten zu wechseln und entsprechend
bei den im Adaptionsbetrieb angenommenen Betriebsarten die Kompensationswerte
in dem Adaptionsmodell entsprechend zu adaptieren.
-
Insbesondere
kann beim Umschalten zwischen den Betriebsarten der Kompensationswert
mit Hilfe des Adaptionsmodells bei Annahme, dass in der zweiten
Betriebsart kein Kraftstoff in das Luftsystem eingespritzt wird,
ermittelt werden.
-
Es
kann vorgesehen sein, dass die zweite Betriebsart einer Direkteinspritzung
von Kraftstoff in einen Zylinder des Verbrennungsmotors oder einem Erdgasbetrieb
des Verbrennungsmotors entspricht.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
kann die Angabe über
das Kraftstoff-/Luft-Verhältnis abhängig von
einem Lambda-Wert von Abgas des Verbrennungsmotors bestimmt werden.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
kann die relative Kraftstoffmenge weiterhin abhängig von einer prädizierten
Luftfüllung,
die von einer momentanen Luftfüllung
des Zylinders und von einem dynamischen Verhalten des Saugrohrs
abhängt,
und abhängig
von einem Regelungsfaktor einer Lambdaregelung ermittelt werden,
wobei der Regelungsfaktor so gebildet wird, so dass eine Abweichung
des Lambdawertes von einem Lambda-Sollwert kompensiert wird.
-
Weiterhin
kann das Adaptionsmodell abhängig
von dem Regelungsfaktor modifiziert werden.
-
Alternativ
kann das Adaptionsmodell abhängig
von einer Abweichung eines Lambdawertes von Abgas des Verbrennungsmotors
modifiziert werden.
-
Der
Adaptionsbetrieb kann bei einem konstanten Betriebspunkt des Verbrennungsmotors durchgeführt werden,
wobei der konstante Betriebspunkt des Verbrennungsmotors durch eine
konstante Drehzahl und/oder durch ein konstantes Antriebsmoment
des Verbrennungsmotors und/oder durch einen konstanten Saugrohrdruck
bestimmt wird.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
kann das Wechseln zwischen den Betriebsarten in dem Adaptionsbetrieb
durchgeführt
werden, bis die Änderung der
Angabe des Luft-/Kraftstoff-Verhältnis
aufgrund des Wechsels zwischen den Betriebsarten unter einem Schwellwert
liegt.
-
Weiterhin
kann das Verfahren abhängig
von der Temperatur des Verbrennungsmotors und/oder der Ansaugluft
durchgeführt
werden. Dadurch kann gewährleistet
werden, dass die Adaption des Adaptionsmodells durchgeführt wird,
wenn der Verbrennungsmotor noch nicht betriebswarm ist, da sich
bei kälterem
Verbrennungsmotor mehr Kraftstoff an der Saugrohrwand niederschlägt.
-
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform kann
ein Betankungsvorgang festgestellt werden, wobei das Verfahren abhängig von
einem erfolgten Betankungsvorgang durchgeführt wird. Auf diese Weise können nach
einer Betankung die Verdampfungseigenschaften eines neuen Kraftstoffs
adaptiert werden. Dies gilt insbesondere für ein Flex-Fuel-Fahrzeug, das
mit verschiedenen Kraftstoffen betrieben werden kann.
-
Weiterhin
kann der Schritt des ein- oder mehrmaligen Wechselns abhängig von
einer Abweichung eines Lambdawerts während einer ersten Betriebsart
durchgeführt
werden.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt ist ein Motorsteuergerät zum Adaptieren einer Einspritzmenge
eines Verbrennungsmotors vorgesehen, wobei der Verbrennungsmotor
mit zwei Betriebsarten betreibbar ist, wobei bei einer ersten Betriebsart
Kraftstoff in ein Luftsystem eingespritzt wird, so dass Kraftstoff als
Wandfilm in dem Luftsystem angelagert wird, wobei bei einer zweiten
Betriebsart kein Kraftstoff als Wandfilm in dem Luftsystem angelagert
wird. Das Motorsteuergerät
umfasst:
- – eine
Einrichtung zum Ermitteln einer relativen Kraftstoffmenge abhängig von
einem Kompensationswert, der den Einfluss des Anlagerungsverhalten
von Kraftstoff in dem Luftsystem auf den Betrieb des Verbrennungsmotors
kompensiert, mit Hilfe eines Adaptionsmodells;
- – eine
Einrichtung zum Durchführen
einer Kraftstoffzuführung
abhängig
von der relativen Kraftstoffmenge und abhängig von der Betriebsart des Verbrennungsmotors;
und
- – eine
Einrichtung zum ein- oder mehrmaligen Wechseln zwischen den Betriebsarten
in einem Adaptionsbetrieb, wobei beim Übergang zwischen den Betriebsarten
eine Adaption des Adaptionsmodells abhängig von einer von einem Kraftstoff-/Luft-Verhältnis im
Zylinder abhängigen
Angabe durchgeführt
wird.
-
Weiterhin
kann ein Motorsystem mit einem Verbrennungsmotor und mit dem obigen
Motorsteuergerät
vorgesehen sein.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt ist ein Computerprogramm vorgesehen, das einen Programmcode
enthält,
der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinheit ausgeführt wird,
das obige Verfahren ausführt.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen
näher erläutert. Es
zeigen:
-
1 eine
Querschnittsansicht eines Zylinders eines Verbrennungsmotors mit
zwei Einspritzsystemen;
-
2 ein
Blockdiagramm zur schematischen Darstellung eines Adaptionsverfahrens
für die Berücksichtigung
eines Wandfilms eines Verbrennungsmotors bei zwei Einspritzsystemen.
-
Beschreibung von Ausführungsformen
-
1 zeigt
eine Querschnittsansicht eines Zylinders 2 eines Verbrennungsmotors 1 mit
Luftsystem als Teil eines Motorsystems. Der Verbrennungsmotor kann
mehr als einen solchen Zylinder 2 aufweisen. Dem Zylinder 2 des
Verbrennungsmotors 1 wird Luft über ein Saugrohr 3 zugeführt wird.
Die Luftzufuhr in das Saugrohr 3 wird mithilfe einer steuerbaren Drosselklappe 4 gesteuert.
Der Zylinder 2 weist einen Brennraum 5 auf, in
den Luft von dem Saugrohr 3 über ein Einlassventil 6 zugeführt werden
kann.
-
Der
Verbrennungsmotor 1 ist als ein Verbrennungsmotor mit zwei
Einspritzsystemen ausgebildet. Die Einspritzsysteme des Verbrennungsmotors 1 umfassen
ein Direkteinspritzventil 7 für jeden Zylinder 2,
durch das Kraftstoff direkt in den Brennraum 5 des jeweiligen
Zylinders 2 eingespritzt werden kann. Weiterhin umfasst
der Verbrennungsmotor 1 für jeden Zylinder 2 ein
Saugrohreinspritzventil 8, das unmittelbar vor dem Einlassventil
in einem dem Zylinder 2 zugeordneten Abschnitt des Saugrohrs 3 angeordnet
ist, um dort Kraftstoff einzuspritzen.
-
Anstelle
des Direkteinspritzsystems kann auch ein Erdgaseinspritzsystem (nicht
gezeigt) vorgesehen sein.
-
Es
ist eine Motorsteuereinheit 10 vorgesehen, die die Stellung
der Drosselklappe 4, die Öffnungszeitpunkte und Öffnungsdauern
der Einlassventile 6 für
jeden Zylinder 2 sowie die Einspritzzeitpunkte und Einspritzmengen
für das
Direkteinspritzventil 7 und/oder für das Saugrohreinspritzventil 8 – je nach
verwendeter Einspritzart – vorgibt.
Das Motorsteuergerät 10 steuert
in einer der Einspritzarten (Betriebsarten) den Verbrennungsmotor 1 gemäß herkömmlichen,
bekannten Ansteuerverfahren an, um mithilfe einer bestimmten Einspritzmenge
ein Drehmoment gemäß einer
gewünschten
Drehmomentenvorgabe zu realisieren.
-
Abhängig von
der Temperatur des unmittelbar dem Einlassventil 6 vorangehenden
Abschnittes des Saugrohres 3 und dem Luftdruck im Saugrohr 3 bil det
sich bei der Saugrohreinspritzung ein Wandfilm, der aus an der Wand
des Saugrohrs 3 abgelagertem Kraftstoff besteht. Die Menge
des abgelagerten Kraftstoffs bestimmt sich dabei aus der verwendeten
Kraftstoffart, der Temperatur des Saugrohrs 3 und dem Luftdruck
im Saugrohr. Bei Änderungen
dieser Parameter, insbesondere bei Änderungen des Luftdrucks, findet
entweder eine weitere Ablagerung von Kraftstoff in dem Saugrohr 3 oder
eine Abdampfung von Kraftstoff in dem Saugrohr 3 statt.
Dadurch wird die in den Brennraum 5 des jeweiligen Zylinders 2 einzuspritzende
Kraftstoffmenge beeinflusst.
-
Weiterhin
ist bei einer Umschaltung der Einspritzarten, wie z. B. einer Umschaltung
von der Saugrohreinspritzung zur Direkteinspritzung in einem bestimmten
Zeitraum nach dem Umschalten durch Abdampfen von Kraftstoff von
der Saugrohrwand die in dem Brennraum 5 vorhandene Kraftstoffmenge größer als
die Kraftstoffmenge, die tatsächlich
durch das Direkteinspritzventil 7 eingespritzt wird. Dies führt zu einem
zu fetten Luft-Kraftstoffgemisch (Lambda < 1). Umgekehrt führt eine Umschaltung von der
Direkteinspritzung zur Saugrohreinspritzung zu einem zu mageren
Gemisch im Brennraum unmittelbar nach dem Umschalten, da sich zunächst ein Teil
des durch die Saugrohreinspritzventile eingespritzten Kraftstoffs
an der Saugrohrwand ablagert und dadurch nicht in den Brennraum 5 geführt wird.
-
Um
diese Effekte zu berücksichtigen,
ist eine geeignete Kompensation vorgesehen.
-
In 2 ist
eine schematische Darstellung des Verfahrens zur Kompensation der
Wandfilmeffekte in einem Verbrennungsmotor 1 mit zwei Einspritzarten
dargestellt, wie es beispielsweise in der Motorsteuereinheit 10 realisiert
ist. Die einzelnen Verfahrensschritte ergeben sich aus den einzelnen
in 2 gezeigten Funktionsblöcken. 2 zeigt
insbesondere anhand des Blockdiagramms die einzelnen Funktionen,
die die Komponenten des Motorsystems wahrnehmen. Das Motorsystem 20 umfasst
einen Verbrennungsmotor 21, der wie in der Ausführungsform
der 1 dargestellt ausgebildet ist, um zwei Einspritzarten,
wie z. B. eine Saugrohreinspritzung und eine Direkteinspritzung
zu realisieren.
-
Der
Verbrennungsmotor 21 ist mit einem Füllungssensor 22 versehen.
Der Füllungssensor 22 ist z.
B. als Luftmassensensor, z. B. als Heißfilm-Luftmassenmesser, im Ansaugkanal des
Saugrohres 3 des Verbrennungsmotors 21 angeordnet,
um die in das Saugrohr 3 strömende Luftmenge zu erfassen. Eine
Angabe über
die aktuelle Luftmenge wird der Motorsteuereinheit 10 bereitgestellt
und dort in einer Prädiktionseinheit 23 verarbeitet.
Aus der Angabe über
die Luftmenge wird eine prädizierte
Luftfüllung rlp
sowie eine Änderung
drlp der Luftfüllung
ermittelt, wobei die Dynamik des Saugrohrs 3 und eine Drehmomentenvorgabe
(z. B. ein Fahrerwunschmoment) berücksichtigt werden. Weiterhin
können
in der Prädiktionseinheit 23 Filtereinrichtungen
vorgesehen sein, um das Sensorsignal, über das die Angabe über die
in das Saugrohr 3 strömende
Luftmenge bereitgestellt wird, in geeigneter Weise zu filtern, um
Störsignale
auszuschließen.
Die prädizierte
Luftfüllung
rlp entspricht der zu erwartenden Luftfüllung zum Zeitpunkt der Einspritzung
im Zylinder 2.
-
Im
Abgasstrang des Verbrennungsmotors 21 ist eine Lambda-Sonde 25 angeordnet,
die ein Lambda-Signal an eine Lambda-Regelung 24 in der
Motorsteuereinheit 10 bereitstellt. Als Stellgröße der Lambda-Regelung 24 wird
ein Regelungsfaktor fr ausgegeben, der die Einspritzmenge über die
Einspritzzeit der entsprechenden Einspritzventile 7, 8,
d. h. die Öffnungszeit
der Einspritzventile 7, 8, bestimmt. Ein Regelungsfaktor
fr von 1 gibt einen Neutralwert an, bei dem kein Eingriff der Lambda-Regelung
erfolgt.
-
Der
Regelungsfaktor fr und die prädizierte Luftfüllung rlp
werden dazu einem Multiplikationsblock 30 zugeführt, um
eine Soll-Einspritzmenge KSoll für die vorzunehmende
Einspritzung zu ermitteln. Der Soll-Einspritzmenge KSoll wird
in einem Summierglied 31 ein Kompensationswert rkukg hinzuaddiert,
um eine relative Kraftstoffmenge rk für die Einspritzung zu erhalten.
Die relative Kraftstoffmenge rk gibt eine Mehr- oder Mindermenge
von einzuspritzendem Kraftstoff an.
-
Der
Kompensationswert rkukg wird in einer Adaptionseinheit 26 bestimmt,
abhängig
von dem Regelungsfaktor fr und von der Änderung der prädizierten
Luftfüllung
drlp, der ebenfalls von der Prädiktionseinheit 23 bereitgestellt
wird.
-
Alternativ
kann der Kompensationswert rkukg auch derart vorgesehen werden,
dass die relative Kraftstoffmenge auch durch Multiplikation oder eine
andere Rechenvorschrift der Soll-Einspritzmenge KSoll mit
dem Kompensationswert rkukg ermittelt werden kann.
-
Die
relative Kraftstoffmenge rk wird einer Umschalteinheit 32 zugeführt, die
abhängig
von einem Einspritzartsignal B_di entweder die Saugrohreinspritzventile 8 bei
der Saugrohreinspritzung oder die Direkteinspritzventile 7 bei
der Direkteinspritzung ansteuert. Dazu wird in einer Saugrohreinspritzzeit-Ermittlungseinheit 33 die
der gewünschten,
relativen Kraftstoffmenge zugeordnete Einspritzzeit ti_ev bestimmt
und die Saugrohreinspritzventile 8 entsprechend angesteuert.
Bei der Direkteinspritzung werden in einer Direkteinspritzzeit-Bestimmungseinheit 34 die
Einspritzzeitdauer ti_hdev für
die Direkteinspritzventile 7 bestimmt.
-
Das
extern empfangene Einspritzartsignal B_diroh wird in dem Motorsteuergerät 10 bereitgestellt
und ist abhängig
von einer Fahrstrategie und abhängig
von Betriebsparametern und von abgerufenen Antriebsmomenten.
-
Weiterhin
ist eine Adaptions-Steuerung 29 vorgesehen, die bei einer
Adaption einen Adaptionsschalter 35 ansteuert. An den Adaptionsschalter 35 sind
das extern empfangene Einspritzartsignal B_diroh und das invertierte
Einspritzartsignal angelegt, so dass abhängig von der Adaptions-Steuerung 29 der
Adaptionsschalter 35 umgeschaltet wird. Die Umschaltung
erfolgt ausgehend von einer durch das extern empfangene Einspritzartsignal
B_diroh festgelegten Einspritzart zu der jeweils anderen Einspritzart
durch ein kurzzeitiges Umschalten (z. B. 3 Sekunden), so dass das
invertierte Einspritzartsignal als internes Einspritzartsignal B_di
an die Adaptionseinheit 26 und an die Umschalteinheit 32 angelegt wird.
Das Umschalten wird in dem Motorsteuergerät 10 von der Adaptions-Steuerung 29 abhängig davon durchgeführt, ob
sich der Verbrennungsmotor 21 in einem konstanten Betrieb
befindet, d. h. Drehzahl und bereitgestelltes Antriebsmoment bleiben
im wesentlichen konstant. Dies kann beispielsweise anhand der Größe drlp
festgestellt werden, die die Änderung
der Luftfüllung
beschreibt.
-
In
der Adaptionseinheit 26 wird abhängig von dem internen Einspritzartsignal
B_di die Adaption gemäß einem
Adaptionsmodell durchgeführt,
d. h. der Kompensationswert rkukg wird abhängig von der Einspritzart bestimmt.
Das Adaptionsmodell kann als Look-up-Tabelle oder als eine oder
mehrere Kennlinien in der Adaptionseinheit 26 realisiert
sein. Der Kompensationswert rkukg kann dabei mithilfe des Adaptionsmodells
abhängig
von Betriebsparametern des Verbrennungsmotors 21, wie z.
B. Drehzahl, Lastmoment und dergleichen, bestimmt werden. Das Adaptionsmodell
kann verschiedene Motor- und Ansauglufttemperaturen sowie Last-
und Drehzahlpunkte berücksichtigen,
wobei die Kompensationswerte rkukg in Abhängigkeit von diesen Größen gespeichert
werden.
-
Bei
der Saugrohreinspritzung werden Kompensationswerte rkukg bereitgestellt,
die bei einer Änderung
des angeforderten Drehmoments des Verbrennungsmotors 21 – angegeben
durch die Änderung
drlp der Luftfüllung – einen
entsprechenden Kompensationswert rkukg bereitstellen. Wenn beispielsweise
ein höheres
Drehmoment angefordert wird, so wird die Drosselklappe so angesteuert,
dass sich der Druck in dem Saugrohr 3 erhöht. Durch
den höheren
Druck im Saugrohr 3 erhöht
sich die Dicke des Wandfilms aus Kraftstoff im Saugrohr 3,
so dass der Kompensationswert rkukg dazu dient, die einzu spritzende
Kraftstoffmenge durch die Saugrohreinspritzventile 8 entsprechend
zu erhöhen.
Im umgekehrten Fall, d. h. bei Reduzierung des angeforderten Drehmomentes,
muss der Kompensationswert rkukg dafür sorgen, dass die in das Saugrohr 3 eingespritzte
Kraftstoffmenge gegenüber
der eigentlich für
das angeforderte Drehmoment benötigten
Kraftstoffmenge reduziert wird, da durch den verringerten Saugrohrdruck
eine größere Menge
von Kraftstoff aus dem Wandfilm abdampft und zusätzlich in den Brennraum des
Zylinders 2 eingelassen wird.
-
Der
Adaptionseinheit 26 wird ebenfalls der Regelungsfaktor
fr bereitgestellt, so dass während des
Bereitstellens von Kompensationswert rkukg festgestellt werden kann,
ob aufgrund oder trotz der Kompensation eine Regelungsabweichung
erfolgt, die ein bestimmtes Maß übersteigt.
Dies kann beispielsweise durch eine Schwellwertüberprüfung festgestellt werden.
-
Führt beispielsweise
eine Erhöhung
des angeforderten Drehmoments zu einer erheblichen Abweichung des
Regelungsfaktors fr von 1, so kann daraus erkannt werden, dass der
bereitgestellte Kompensationswert rkukg falsch bemessen ist. Führt eine
Erhöhung
der Drehmomentenanforderung zu einem Lambda > 1, d. h. das Luft-Kraftstoff-Gemisch, das
in den Brennraum eingelassen wird, ist zu mager, so ist der Kompensationswert
rkukg zu niedrig und sollte entsprechend erhöht werden. Wenn umgekehrt bei
einer Erhöhung
der Drehmomentenanforderung die Lambda-Sonde 25 ein zu
fettes Gemisch detektiert, so deutet dies auf eine Überkompensation
hin, d. h. der Kompensationswert ist zu hoch und sollte entsprechend
verringert werden. Mit Hilfe des Regelungsfaktor fr wird versucht,
das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
in etwa auf das stöchiometrische
Gleichgewicht, d. h. Lambda = 1 einzuregeln, so dass der Regelungsfaktor
rk bei dem zu mageren Gemisch größer 1 und
bei einem zu fetten Gemisch kleiner 1 wird.
-
Abhängig davon,
in welchem Maß der
Regelungsfaktor von 1 abweicht, kann in der Adaptionseinheit 26 entschieden
werden, ob das Adaptionsmodell weiter modifiziert (angepasst) werden
soll oder nicht. Beispielsweise kann eine Modifzierung vorgenommen
werden, wenn der Regelungsfaktor fr um einen bestimmten Wert, wie
z. B. 5% oder 10% von 1 abweicht.
-
Beim
Wechsel der Einspritzart zu Direkteinspritzung wird die Adaptionseinheit 26 betrieben,
als befände
sich der Verbrennungsmotor 21 in einem Übergang, wo nach einem Betrieb
mit Einspitzung ins Saugrohr dann kein Kraftstoff mehr in das Saugrohr eingespritzt
wird. Das Adaptionsmodell stellt dann Kompensationswerte rkukg abhängig von
der Änderung
drlp der Luftfüllung
bereit, die Abdampfeffekte berücksichtigt.
So dampft beispielsweise bei der Umschaltung zwischen der Saugrohreinspritzung
zur Direkteinspritzung der während
der Saugrohreinspritzung aufgebaute Wandfilm ab, was bei der Bestimmung
der Einspritzmenge für
die Direkteinspritzung berücksichtigt
werden muss. Umgekehrt berücksichtigt
das Adaptionsmodell bei einer Umschaltung von einer Direkteinspritzung
zur Saugrohreinspritzung den Aufbau des Wandfilms im Saugrohr 3,
wodurch es notwendig wird, dass eine zusätzliche Kraftstoffmenge während einer
bestimmten Zeitdauer nach dem Umschalten durch die Saugrohreinspritzventile eingespritzt
wird, damit sich der Wandfilm entsprechend aufbauen kann.
-
Zur
Adaption des Adaptionsmodells ist nun vorgesehen, abhängig von
einem konstanten Betrieb des Verbrennungsmotors (z. B. konstantes
Fahrerwunschmoment, konstante Drehzahl usw.) durch die Adaptions-Steuerung 29 in
einer zeitlichen Abfolge zwischen Direkteinspritzung und Saugrohreinspritzung
hin- und herzuschalten. Dadurch wird der Verbrennungsmotor 21 wechselweise
mit Saugrohreinspritzung und mit Direkteinspritzung betrieben. Dabei wird
in der Adaptionseinheit 26 eine entsprechende Anpassung
der in dem Adaptionsmodell für
den momentanen Betriebszustand hinterlegten Kompensationswerte rkukg
eine Anpassung vorgenommen, wenn der Regelungsfaktor fr eine erhebliche
Abweichung anzeigt. Die Anpassung kann von der Größe und/oder
dem Betrag der Abweichung des Regelungsfaktors fr von 1 abhängig sein.
-
Die
Adaptions-Steuerung 29 ist derart ausgebildet, dass die
Zeitdauern, während
der eine Einspritzart (Betriebsart) angenommen wird, festgelegt ist,
z. B. für
eine Zeitdauer zwischen 2 Sekunden und 100 Sekunden, d. h. die Einspritzart
wird nach Ablauf der Zeitdauer zu der jeweils anderen Einspritzart
gewechselt. Alternativ wird bei der Adaption die Zeitdauer, die
die momentane, durch das Einspritzartsignal B_di angegebene Einspritzart
aktiv ist größer gewählt, als
die durch das Umschalten auf das invertierte Einspritzartsignal
angegebene Einspritzart.
-
Alternativ
kann der Zeitpunkt des Wechsels auch davon abhängig sein, ob ein Adaptionszyklus
in der Adaptionseinheit 26 beendet ist und daher für einen
weiteren Adaptionsschritt ein weiterer Wechsel notwendig ist. Dies
ist der Fall, wenn die Lambda-Regelung eine Abweichung des Lambdawertes,
die aufgrund eines Wechsels zwischen den Einspitzarten erfolgt,
auszugleichen versucht, so dass der Regelungsfaktor fr für die Adaption
des Adaptionsmodells berücksichtigt
wurde. D. h. wurde eine nennenswerte und schnelle Änderung
des Regelungsfaktors fr detektiert, bestimmt die Größe der maximalen
Abweichung des Regelungsfaktors fr die Adaption des Kennfeldes.
Die Höhe
der Anpassung des jeweiligen Kompensationswertes an dem betreffenden
Betriebspunkt wird entweder abhängig
von der Größe der maximalen
Abweichung durchgeführt,
oder es wird eine Anpassung des Kompensationswertes solange mit
einem vorgegebenen Korrekturwert (z. B. durch Addition oder Multiplikation)
durchgeführt,
wie der Betrag der Größe der maximalen
Abweichung einen bestimmten Schwellwert übersteigt. Ist die Adaption erfolgt
und/oder das Maximum des Betrags der Abweichung des Regelungsfaktors
fr überschritten,
so kann zu der jeweils anderen Einspritzart gewechselt werden, um
einen erneuten Adaptionsschritt durchzuführen.
-
Anstatt,
wie es in der Ausführungsform
der 2 gezeigt ist, den Regelungsfaktor fr zur Adaption
des Adaptionsmodells zu verwenden, kann der Lambda-Wert direkt als
Auslöser
für die
Adaption und für
die Bestimmung des A daptionswertes verwendet werden. Dann dient
ein Sprung des Lambdawertes als Trigger für die Adaption des Adaptionsmodells und
es kann unmittelbar im Anschluss an die Adaption die Einspritzart
erneut gewechselt werden.
-
Vorzugsweise
wird dieses Verfahren bei kaltem Verbrennungsmotor 21 durchgeführt, da
dort der Wandfilm dicker ist und sich die Effekte des Ablagerns
und Abdampfens messbarer auswirken. Die Lambda-Abweichungen bzw.
die resultierenden Abweichungen des Regelungsfaktors fr werden betrachtet
und eine Modifizierung des Adaptionsmodells so lange vorgenommen,
bis die Umschaltung zwischen den Einspritzarten keine wesentlichen Änderungen
(Sprünge)
des Regelungsfaktors fr bzw. des Lambda-Wertes ergibt. Die Adaption
kann auch beendet werden, wenn sich Betriebsparameter des Verbrennungsmotors ändern, wie
z. B. die Drehzahl, das Fahrerwunschmoment und dergleichen.