DE102008042104A1

DE102008042104A1 - Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102008042104A1
Application number: DE102008042104A
Authority: DE
Inventors: Thomas Richardsen
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-09-15
Filing date: 2008-09-15
Publication date: 2010-03-18

Abstract

Ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, bei dem wenigstens eine, in wenigstens einen Zylinder eingespritzte Menge korrigiert wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass ein vorgebbarer Korrekturwert derart aufgeteilt wird, dass ein Aufteilungsfaktor bestimmt wird, der dem Verhältnis der Differenz der Einspritzmenge einer aktiven Einspritzung und einen vorgegebenen, dieser Einspritzung zugeordneten Mindestmenge zu der Summe der Effektivwerte der Differenzen aller aktiver Einspritzungen und der zugeordneten jeweiligen Mindestmengen der Einspritzung entspricht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.
Gegenstand der Erfindung sind auch ein Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des Verfahrens.
Stand der Technik
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Mengenausgleichsregelung bei einer Brennkraftmaschine sind beispielsweise aus der DE 33 36 028 A1 bekannt. Dort wird ausgehend von einem Drehzahlsignal ein Soll- und ein Istwert für jeden Zylinder gebildet. Den einzelnen Zylindern ist jeweils ein Regler zugeordnet, der ausgehend von dem Vergleich zwischen einem zylinderindividuellen Istwert und einem gemeinsamen Sollwert eine Stellgröße zur Ansteuerung eines mengenbestimmenden Stellgliedes vorgibt. Diese Regelung regelt beispielsweise eine die Verbrennung charakterisierende Größe auf einen gemeinsamen Sollwert ein. Dadurch wird eine Gleichstellung der von den einzelnen Zylindern bereitgestellten Drehmomente erreicht.
Aus der DE 10 2005 030 870 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine bekannt geworden, bei der jedem der Zylinder der Brennkraftmaschine ein Regler zugeordnet ist, der eine die Verbrennung charakterisierende Größe auf einen gemeinsamen Sollwert einregelt. Ausgehend von den Ausgangsgrößen der Regler werden Lernwerte ermittelt und zur Vorsteuerung der Regler verwendet. Mengenausgleichsregelungen sind vorgesehen, um Einspritzvorgänge in Brennkraftmaschinen gleichmäßig und insbesondere ohne unbeabsichtigte Einspritzaussetzer ablaufen zu lassen. Derartige Mengenausgleichsregler (Fuel Balancing Control – FBC) bestimmen eine Menge, auch FBC-Menge genannt, die eine zylinderspezifische Korrekturmenge darstellt, über welche Unregelmäßigkeiten im Drehzahlverlauf aufgrund unterschiedlicher Zylindermomente kompensiert werden können. Abhängig davon, ob ein betrachteter Zylinder einen über oder unter dem Durchschnittswert liegenden Momentanteil beisteuert, kann eine FBC-Korrekturmenge auf diesem Zylinder positive oder negative Werte annehmen. Dieser Korrekturwert wird gewöhnlich nicht vollständig einer einzigen Einspritzung zugeordnet, um im Falle von negativen Korrekturwerten ein unbeabsichtigtes Aussetzen dieser Einspritzung zu vermeiden. Ein solches Aussetzen droht immer dann, wenn die Abschaltschwelle des Injektors, d. h. eine gewisse vorgegebene Minimalmenge einschließlich einer einspritztypabhängigen Druckwellenkorrektur, unterschritten wird. Aus diesem Grunde wird der Korrekturwert entsprechend dem Momentbeitrag der jeweiligen Teileinspritzung auf die Einzeleinspritzungen aufgeteilt gemäß folgender Formel:
ΔqFBC(Eff)x ist der Effektivwert (momentbildender Anteil) des Korrekturanteils der Teileinspritzung x, q(Eff)x ist der Effektivwert der Sollmenge des Einspritztyps X, q(Eff)set ist der Effektivwert der gesamten Sollmenge des aktuellen Zylinders:
Die Summe der Einspritzbeiträge ΔqFBC(Eff)x entspricht der gesamten FBC-Menge.
Um aus den Effektivmengenkorrekturen die tatsächlichen Einspritzmengenkorrekturen zu ermitteln, wird berücksichtigt, dass Effektivmenge q(Eff)x und tatsächliche Einspritzmenge q_x über den Effektivitätsfaktor η_x in Beziehung stehen: q(Eff)x = ηx·qx
Die eigentliche Korrekturmenge ΔqFBCx des Einspritztyps x ergibt sich somit, indem durch den Effektivitätsfaktor η_x dividiert wird:
wobei q_x die Sollmenge des Einspritztyps x darstellt. Dieses Aufteilungsverfahren weist den Nachteil auf, dass insbesondere bei Teileinspritzungen mit geringer Einspritzmenge, also beispielsweise bei Voreinspritzungen, die Instabilitätsgrenze für Einspritzungen schon bei relativ kleinen Korrekturmengen erreicht wird, da ein Unterschreiten der Minimalmenge möglich ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine der gattungsgemäßen Art dahingehend weiterzubilden, dass eine verbesserte Aufteilung der Korrekturmengen auf die einzelnen Einspritztypen realisierbar ist, wobei insbesondere bei den einzelnen Einspritztypen bei einer maximalen Variation der Korrekturgröße Instabilitäten vermieden werden sollen, die durch ein Unterschreiten der Minimalmenge auftreten können.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Grundidee der Erfindung ist es, die Korrekturmenge jeweils auf die Minimalgrenzen der Einspritzung zu beziehen und den Anteilsfaktor als das Verhältnis der Differenz der Einspritzmenge einer aktiven Einspritzung und einer vorgegebenen, dieser Einspritzung zugeordneten Mindestmenge zu der Summe der Differenzen aller aktiven Einspritzungen und der zugeordneten jeweiligen Mindestmengen der Einspritzung zu bestimmen. Hierdurch ist ein erweitertes Korrekturverfahren möglich, das den vorgegebenen Korrekturwert so festlegt, dass er jeweils für jede aktive Einspritzung auf den Minimalwert bezogen ist und so den gesamten Wertebereich zwischen Minimalwert und maximalem Korrekturwert einnehmen kann. Der jeder aktiven Einspritzung zugeordnete Korrekturwert wird bei einer bevorzugten Ausgestaltung gemäß folgender Gleichung berechnet:
mit
wobei qMin(Eff)x der Effektivwert der Abschaltschwelle für den Einspritztyp x ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nachfolgend in Verbindung mit der Zeichnung erläutert. In den 1a, 1b und 1c sind schematisch die Einspritzmengen verschiedener aktiver Einspritzungen sowie die Korrekturmengen gemäß einem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren einander gegenübergestellt.
Ausführungsformen der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren für die Aufteilung der Eingriffsmenge eines Mengenausgleichsreglers (FBC) geht aus von einer FBC-Menge, das ist eine zylinderspezifische Korrekturmenge q^FBC(Eff), über die Unregelmäßigkeiten im Drehzahlverlauf aufgrund unterschiedlicher Zylindermomente kompensiert werden. Abhängig davon, ob der betrachtete Zylinder einen über oder unter dem Durchschnittswert liegenden Momentanteil beisteuert, kann die FBC-Korrekturmenge auf diesem Zylinder positive oder negative Wert annehmen. Dieser Korrekturwert wird gewöhnlich nicht vollständig einer einzelnen Einspritzung zugerechnet, um im Falle von negativen Korrekturwerten ein unbeabsichtigtes Aussetzen dieser Einspritzung zu vermeiden. Ein Aussetzen droht nämlich immer dann, wenn die Abschaltschwelle des Injektors, d. h. die Minimalmenge einschließlich einer einspritztypabhängigen Druckwellenkorrektur, unterschritten wird. Diese Minimalmenge ist in 1a als q^Min dargestellt. Sie tritt sowohl bei der Voreinspritzung PiI, als auch bei der Haupteinspritzung MI und bei der Nacheinspritzung PoI auf. Bei aus dem Stand der Technik bekannten Korrekturverfahren wird der Korrekturwert entsprechend dem Momentbeitrag der jeweiligen Teileinspritzung auf die Einzeleinspritzungen gemäß folgender Formel aufgeteilt:
wobei ΔqFBC(Eff)x der Effektivwert, d. h. der momentenbildende Anteil des Korrekturanteils der Teileinspritzung x, q(Eff)x der Effektivwert der Sollmenge des Einspritztyps x und q_Set der Effektivwert der gesamten Sollmenge des aktuellen Zylinders bedeuten. Der Effektivwert der gesamten Sollmenge des aktuellen Zylinders bestimmt sich wie:
Die Summe aller Korrekturanteile ΔqFBC(Eff)x über alle Einspritzungen entspricht damit dem Korrekturwert Δq^FBC(Eff). Dieses Aufteilungsverfahren ist schematisch in 1b dargestellt, wo die maximale Korrekturmenge auf die verschiedenen Einspritztypen x, d. h. die Voreinspritzung PiI, die Haupteinspritzung MI und die Nacheinspritzung PoI aufgeteilt ist. Die einzelnen Korrekturanteile ΔqFBC(Eff)x sind mit Bezugszeichen 101, 102, 103 jeweils zugeordnet den aktiven Einspritzungen dargestellt. Die Summe dieser Korrekturmengen 101, 102, 103 entspricht der maximalen Korrekturmenge (in 1b rechts anhand eines Balkendiagramms dargestellt).
Dieses Aufteilungsverfahren weist den Nachteil auf, dass insbesondere bei Teileinspritzungen mit geringer Einspritzmenge, beispielsweise bei Voreinspritzungen, die Instabilitätsgrenze für Einspritzungen schon bei relativ kleinen Korrekturmengen erreicht wird. Dies geschieht deshalb, weil beispielsweise die Minimalmenge q^Min unterschritten werden kann, sodass die Abschaltschwelle des Injektors erreicht ist und der Injektor aussetzt. Derartige Aussetzer sind für einen ordnungsgemäßen Betrieb der Brennkraftmaschine unerwünscht. Diese Nachteile lassen sich durch eine nachfolgend beschriebene Korrekturmengenaufteilung beseitigen. Hierzu wird die Korrektur der Teileinspritzmengen berechnet nach folgender Formel:
wobei qMin(Eff)x der Effektivwert der Abschaltschwelle für den jeweiligen Einspritztyp x, also beispielsweise bei einer Voreinspritzung PiI, bei einer Haupteinspritzung MI oder bei einer Nacheinspritzung PoI bedeutet. Auch hier gilt, dass die Summe der Einspritzbeiträge ΔqFBC(Eff)x der Korrekturmenge Δq^FBC(Eff) entspricht:
Die Korrekturmenge des Einspritztyps x ergibt sich, indem durch den Effektivwert dividiert wird:
Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die maximal mögliche negative Korrekturmenge realisiert werden kann, d. h. es können Korrekturmengen verwendet werden, die immer auf die abzusetzenden Minimalmengen q^Min bezogen sind. Dies wird in Verbindung mit 1c erläutert, wo einer Voreinspritzung PiI, eine Korrekturmenge 110, einer Haupteinspritzung MI eine Korrekturmenge 111 und einer Nacheinspritzung PoI eine Korrekturmenge 112 zugeordnet sind, derart, dass die kleinste Einspritzmenge bei abgezogener Korrekturmenge jeweils die Minimalmenge q^Min ist. Dieses Verfahren unterscheidet sich von dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren darin, dass die Korrektur bei allen Einspritzungen gleichzeitig die Minimalschwelle erreicht und somit der maximale Korrekturbereich zur Verfügung steht, der in 1c rechts anhand eines Balkendiagramms dargestellt ist. Das Verfahren erlaubt es mit anderen Worten, dass die unterschiedlichen Teileinspritzmengen-Korrekturen wesentlich größer sein können als bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren. Darüber hinaus ergibt sich die maximale FBC-Korrekturmenge ΔqFBC(Eff)Max , die nicht überschritten werden darf, gewissermaßen als „Nebenprodukt”. Diese maximale Menge kann bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren nicht ohne einen beträchtlichen Zusatzaufwand ermittelt werden.
Das vorstehende Verfahren kann als Computerprogramm auf einem Computer, beispielsweise dem Steuergerät der Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) implementiert sein. Sein Programmcode kann auf einem Datenträger gespeichert sein, der von beispielsweise einem Steuergerät einer Brennkraftmaschine eingelesen werden kann. Das Verfahren ist auf diese Weise auch bei bestehenden Brennkraftmaschinen nachrüstbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 3336028 A1 [0003]
- DE 102005030870 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, bei dem wenigstens eine, in wenigstens einen Zylinder eingespritzte Menge korrigiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorgebbarer Korrekturwert derart aufgeteilt wird, dass ein Aufteilungsfaktor bestimmt wird, der dem Verhältnis der Differenz der Einspritzmenge einer aktiven Einspritzung und einer vorgegebenen, dieser Einspritzung zugeordneten Mindestmenge zu der Summe der Differenzen der Effektivwerte aller aktiver Einspritzungen und der zugeordneten jeweiligen Mindestmengen der Einspritzungen entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturwert der Einspritzung x wie folgt berechnet wird:
mit
wobei ΔqFBCx die Korrekturmenge, q(Eff)x der Effektivwert der Sollmenge des Einspritztyps x, qMinx die der Einspritzung zugeordnete Mindestmenge, qMin(Eff)x der Effektivwert der der Einspritzung zugeordneten Mindestmenge, Δq^FBC(Eff) der vorgegebene Korrekturwert und ΔqFCB(Eff)Max die Summe der Differenzen aller effektiven Einspritzmengen und der zugeordneten jeweiligen effektiven Mindestmengen bedeuten.
Computerprogramm, das alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2 ausführt, wenn es auf einem Rechengerät abläuft.
Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wenn das Programm auf einem Computer oder einem Steuergerät ausgeführt wird.