DE102009045368A1

DE102009045368A1 - Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102009045368A1
Application number: DE200910045368
Authority: DE
Inventors: Bjoern Noack
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-10-06
Filing date: 2009-10-06
Publication date: 2011-04-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs, bei dem eine Bedingung zur Durchführung einer Schiebbetriebsphase, bei der eine Nullmengenkalibrierung erfolgt, ermittelt wird, wobei bei der Nullmengenkalibrierung für mindestens einen Injektor des Verbrennungsmotors Werte für eine minimale Ansteuerdauer zum Einspritzen von Kraftstoff in mindestens einen Zylinder des Verbrennungsmotors ermittelt werden und aus einer Anzahl ermittelter Werte ein Mittelwert für die minimale Ansteuerdauer bestimmt wird, wobei die Mittelwerte für mehrere Schiebbetriebsphasen bestimmt werden und in Abhängigkeit einer Betriebsdauer des Verbrennungsmotors ein Verlauf (18) der Mittelwerte ausgewertet wird, und wobei eine Entscheidung darüber, ob bei einer zukünftigen Schiebbetriebsphase die Nullmengenkalibrierung durchgeführt wird, in Abhängigkeit von dem Verlauf (18) getroffen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Betreiben eines Verbrennungsmotors.
Stand der Technik
Zur Regelung von Voreinspritzmengen bei einem Verbrennungsmotor wird bspw. eine Funktion zur Durchführung einer Nullmengenkalibrierung in der elektronischen Diesel-Kontrolle (electronic diesel control, EDC) eingesetzt. Diese Funktion gibt einem Schubkoordinator des Verbrennungsmotors Intervalle, zu denen die Nullmengenkalibrierung durchzuführen ist, vor, so dass während einer Schiebebetriebsphase des Verbrennungsmotors gezielt eine Drehmomentanregung des Antriebsstrangs durch einen Verbrennungsmotor und/oder eine Drehzahländerung des Verbrennungsmotors erfolgen kann.
In der Patentanmeldung DE 10 2008 000 911 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine beschrieben, bei dem die Brennkraftmaschine und eine zweite Antriebseinheit ein Fahrzeug antreiben. In einem bestimmten Betriebszustand ist vorgesehen, dass die zweite Antriebseinheit die Brennkraftmaschine schleppt und dass Lernwerte für Betriebsparameter des Verbrennungsmotors ermittelt werden. Hierbei kann es sich bei der zweiten Betriebseinheit um einen Elektromotor handeln.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren und eine Anordnung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgestellt. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung.
Mit der Erfindung ist u. a. eine Anpassung bzw. Adaption der Durchführung und/oder Lernhäufigkeit der Nullmengenkalibrierung (NMK) für Dieselhybridanwendungen möglich. Dabei kann ein Messrauschen durch geeignete Bildung von Mittelwerten mehrerer Messzyklen unterdrückt werden, wobei eine weitere Verwertung eines dabei ermittelten gleitenden Mittelwerts einer Aussteuerdauer erfolgt. Alternativ oder ergänzend wird die Änderungsgeschwindigkeit des Mittelwerts ausgewertet.
Bei Lernzyklen der Nullmengenkalibrierung ist vorgesehen, dass der Fahrer üblicherweise durch ausbleibende Betätigung des Fahrpedals eine Verzögerung des Fahrzeugs, die aus dem Schleppmoment des Verbrennungsmotors resultiert, bewirkt. In Hybridantriebssträngen, die bspw. in der sog. P2-Architektur realisiert sind, wird bei diesem Fahrmodus allerdings der Verbrennungsmotor abgekuppelt und das Schleppmoment durch Generationsbetrieb des alternativen elektrischen Antriebs simuliert. Bei dieser durch einen Generator durchführbaren Generation wird ein erheblicher Teil der bei der Hybridsierung beabsichtigten Energieeinsparung erzeugt.
Im Rahmen der Erfindung wird bei Durchführung der Nullmengenkalibrierung berücksichtigt, dass verfügbare Schiebebetriebsphasen unter Berücksichtigung der wirklichen Driftgeschwindigkeit der Ansteuerdauer von Einspritzungen, die bspw. als Voreinspritzungen ausgebildet sind, zur Nullmengenkalibrierung verwendet werden. Dies umfasst in einer Umsetzung eine Änderung des Schubkoordinators, der zukünftig bei einer übergeordneten Fahrzeugsteuerung aktiv die Bereitstellung einer Schiebebetriebsphase ohne Generation anfordern kann. Ohne diese Anforderung wird zur maximalen Generation von Energie der Verbrennungsmotor nicht im Schiebebetrieb betrieben. Aus diesem Grund wird bei einer Ausführung des Verfahrens eine minimale Anzahl von Schiebebetriebsphasen des Verbrennungsmotors zur Ausführung von Lernfunktionen für die Nullmengenkalibrierung beachtet.
Während einer Schiebbetriebsphase können bei Durchführung der Nullmengenkalibrierung durch die Injektoren kleine Mengen an Kraftstoff in die Zylinder des Verbrennungsmotors eingespritzt werden, wobei ermittelt wird, bei welcher minimalen Menge eine Veränderung der Drehzahl erfolgt und somit ein Drehmoment erzeugt wird. Mit der Nullmengenkalibrierung kann für ein Steuergerät, mit dem ein Betrieb des Verbrennungsmotors kontrolliert wird, eine Lernfunktion durchgeführt wird.
Die beschriebene Anordnung ist dazu ausgebildet, sämtliche Schritte des vorgestellten Verfahrens durchzuführen. Dabei können einzelne Schritte dieses Verfahrens auch von einzelnen Komponenten der Anordnung durchgeführt werden. Weiterhin können Funktionen der Anordnung oder Funktionen von einzelnen Komponenten der Anordnung als Schritte des Verfahrens umgesetzt werden. Außerdem ist es möglich, dass Schritte des Verfahrens als Funktionen einzelner Komponenten der Anordnung oder der gesamten Anordnung realisiert werden.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt zwei Diagramme für Betriebsparameter, die sich bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben.
2 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung bei einer Durchführung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ausführungsformen der Erfindung
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben, gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Komponenten.
1 zeigt ein erstes und ein zweites Diagramm 10, 12 mit Betriebsparametern, die sich bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben. Beide Diagramme 10, 12 umfassen eine horizontal orientierte Achse 14 entlang der eine Betriebsdauer eines Verbrennungsmotors aufgetragen ist, wobei die Betriebsdauer eine Betriebszeit des Verbrennungsmotors in Stunden und somit auch eine zurückgelegte Strecke eines Fahrzeugs bei laufendem Verbrennungsmotor in Kilometern nach einem Neustart des Verbrennungsmotors und/oder nach einer gesamten Lebenszeit des Verbrennungsmotors umfassen kann.
Über der Achse 14 ist in dem ersten Diagramm 10 entlang einer vertikal orientierten Achse 16 eine Länge bzw. Dauer eines Mittelwerts einer minimalen Differenz einer kalibrierten minimalen Ansteuerdauer gegenüber einem Referenzwert und somit bei einer Nullmengenkalibrierung aufgetragen. Innerhalb des ersten Diagramms 10 ist zudem ein Verlauf 18 der Länge des Mittelwerts in Abhängigkeit der Ansteuerdauer dargestellt.
Die minimale Ansteuerdauer ist für den Verbrennungsmotor typischerweise so definiert, dass während eines Schiebebetriebs bzw. Schubbetriebs noch ein Drehmoment und/oder eine Drehzahländerung erzeugt wird. Zur Ermittlung der minimalen Ansteuerdauer können für den Verbrennungsmotor Einspritzungen mit veränderlichen, in der Regel verringerten Werten für die Ansteuerdauer, bereitgestellt werden.
Im zweiten Diagramm 12 ist entlang einer vertikal orientierten Achse 20 eine Frequenz aufgetragen, die angibt, wie oft eine Nullmengenkalibrierung durchzuführen ist. Die entlang der Achse 20 angegebenen Werte „2/100” (Minimalwert) bzw. „4/100” (Maximalwert) geben an, dass die Nullmengenkalibrierung zweimal bzw. viermal pro 100 km, die das Fahrzeug bei laufendem Verbrennungsmotor zurücklegt, erfolgt. Das Diagramm 12 zeigt einen Verlauf 22 der Frequenz.
Außerdem sind in beiden Diagrammen ein erster Zeitpunkt t₁ 23, ein zweiter Zeitpunkt t₂ 24 und ein dritter Zeitpunkt t₃ 25 eingetragen.
Eine Mittelung von sechs aufeinanderfolgenden Messergebnissen für die Länge der Ansteuerdauer ergibt zunächst einen Korrekturbedarf der Ansteuerdauer von 15 μs. Einige Fahrzeugkilometer bzw. Laufstunden des Verbrennungsmotors später verschiebt sich dieser Korrekturbedarf aus dem gleitenden Mittelwert auf nur noch 5 μs. Daraus kann unter Berücksichtigung der jeweils bei der Mittelung zurückgelegten Fahrstrecke eine Änderungs- bzw. Driftgeschwindigkeit errechnet werden. Sinkt die Änderungs- bzw. Driftgeschwindigkeit, weil bspw. für die Injektoren- bzw. Einspritzventile ein Einlaufeffekt des Verbrennungsmotors abgeschlossen ist, so kann im Ergebnis auch die Anforderung des Schiebebetriebs mit einer reduzierten Frequenz erfolgen, so dass die Nullmengenkalibrierung bei einem verringerten Mittelwert der Ansteuerdauer seltener bzw. in größeren Zeitabständen durchgeführt wird.
Wie das zweite Diagramm 12 zeigt, beginnt eine Initialisierung der Frequenz bei dem Maximalwert von 4/100. Die hohe Frequenz zur Kalibrierung erfolgt während der ersten Betriebsstunden des Verbrennungsmotors, bei dem sich für den Verbrennungsmotor typischerweise Einlaufeffekte ergeben. Die Initialisierung dauert bis zum ersten Zeitpunkt t₁ 23 an. Bis zum zweiten Zeitpunkt t₂ 24 ist keine Relation der Frequenz mit dem Verlauf 18 der Länge des Mittelwerts vorgesehen. In dem Intervall zwischen dem ersten Zeitpunkt t₁ 23 und dem zweiten Zeitpunkt t₂ 24 wird der Verlauf 22 der Frequenz zur Kalibrierung durch eine Änderungsgeschwindigkeit der Länge des Mittelwerts und somit der Kalibrierwerte (Verlauf 18) bestimmt. Ab dem zweiten Zeitpunkt hat der Verlauf 18 des Mittelwerts einen Korrekturbedarf von 5 μs und somit einen Minimalwert erreicht. Ab dem zweiten Zeitpunkt t₂ 24 sinkt der Verlauf 22 der Frequenz linear ab und erreicht noch vor dem dritten Zeitpunkt t₃ 25 seinen Minimalwert von 2/100.
2 zeigt in schematischer Darstellung ein Fahrzeug 30 mit einem Hybridantrieb 32, der als Antriebsaggregat einen als Dieselmotor ausgebildeten Verbrennungsmotor 34 sowie eine elektrische Maschine 36, die als Motor und Generator betrieben wird, aufweist. Weiterhin umfasst das Fahrzeug als eine Komponente der erfindungsgemäßen Anordnung zumindest ein Steuergerät 38, das zur Kontrolle und demnach zur Steuerung und/oder Regelung mindestens eines Antriebsaggregats des Hybridantriebs 32 ausgebildet ist.
Außerdem zeigt 2, wie die Diagramme 10, 12 aus 1, eine horizontal orientierte Achse 14 für die Betriebsdauer des Verbrennungsmotors 34. Entlang dieser Achse 14 sind eine erste Marke 40, bei der eine erste Nullmengenkalibrierung durchgeführt wird, eine zweite Marke 42, bei der eine zweite Nullmengenkalibrierung durchgeführt wird, eine dritte Marke 44, bei der eine dritte Nullmengenkalibrierung durchgeführt wird, eine vierte Marke 46, bei der eine vierte Nullmengenkalibrierung durchgeführt wird, und eine fünfte Marke 48, bei der eine fünfte Nullmengenkalibrierung durchgeführt wird, angezeigt.
Bei der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben des Verbrennungsmotors 38, das mit der Anordnung durchgeführt wird, wird eine Bedingung zur Durchführung einer Schiebbetriebsphase, bei der eine Nullmengenkalibrierung erfolgt, ermittelt. Dabei werden für mindestens einen Injektor des Verbrennungsmotors 34 Werte für eine minimale Ansteuerdauer zum Einspritzen von Kraftstoff in mindestens einen Zylinder des Verbrennungsmotors 34 ermittelt. Aus den ermittelten Werten wird üblicherweise bei jeder Nullmengenkalibrierung ein Mittelwert für die minimale Ansteuerdauer ermittelt. Diese Mittelwerte werden in Abhängigkeit der Betriebsdauer des Verbrennungsmotors ausgewertet. Eine Entscheidung darüber, ob bei einer zukünftigen oder erneuten Schiebbetriebsphase die Nullmengenkalibrierung durchgeführt wird, wird in Abhängigkeit eines Werts für eine Änderung einer Länge der Mittelwerte und/oder für eine Geschwindigkeit der Änderung der Länge der Mittelwerte getroffen.
Bei der Ausführungsform des Verfahrens wird eine Frequenz zur Durchführung von Nullmengenkalibrierung in Abhängigkeit der ermittelten Änderung bestimmt. In der gezeigten Ausführungsform nimmt die Länge der Mittelwerte ab. Demnach wird die Frequenz reduziert, so dass Intervalle zwischen den Zeitpunkten 40, 42, 44, 46, 48 mit zunehmender Betriebsdauer verlängert werden.
Die sich während der Betriebsdauer des Hybridantriebs 32 regelmäßig ergebenden Schiebebetriebsphasen können nun effektiver genutzt werden, da nun in Abhängigkeit davon, ob die Bedingung erfüllt ist, entweder die Nullmengenkalibrierung oder eine Erzeugung elektrischer Energie durch Antreiben der elektrischen Maschine 36 durch den Verbrennungsmotor 34 durchgeführt wird.
In einer alternativen Ausgestaltung kann der Hybridantrieb 32 als Antriebsaggregat statt der elektrischen Maschine 36 einen hydraulischen oder einen pneumatischen Alternativantrieb bzw. eine entsprechende Antriebskomponente aufweisen. Somit kann im Rahmen des Verfahrens in Abhängigkeit davon, ob die Bedingung erfüllt ist, eine Nullmengenkalibrierung oder ein Antreiben eines Alternativantriebs durch den Verbrennungsmotor zur Erzeugung von Energie erfolgen.
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 102008000911 [0003]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors (34) eines Fahrzeugs (30), bei dem eine Bedingung zur Durchführung einer Schiebbetriebsphase, bei der eine Nullmengenkalibrierung erfolgt, ermittelt wird, wobei bei der Nullmengenkalibrierung für mindestens einen Injektor des Verbrennungsmotors Werte für eine minimale Ansteuerdauer zum Einspritzen von Kraftstoff in mindestens einen Zylinder des Verbrennungsmotors (34) ermittelt werden und aus einer Anzahl ermittelter Werte ein Mittelwert für die minimale Ansteuerdauer bestimmt wird, wobei die Mittelwerte für mehrere Schiebbetriebsphasen bestimmt werden und in Abhängigkeit einer Betriebsdauer des Verbrennungsmotors (34) ein Verlauf (18) der Mittelwerte ausgewertet wird, und wobei eine Entscheidung darüber, ob bei einer zukünftigen Schiebbetriebsphase die Nullmengenkalibrierung durchgeführt wird, in Abhängigkeit von dem Verlauf (18) getroffen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als Verlauf (18) eine Änderung einer Länge der Mittelwerte und/oder eine Geschwindigkeit der Änderung der Länge der Mittelwerte ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem als Betriebsdauer eine Betriebszeit des Verbrennungsmotors (34), üblicherweise unter Berücksichtigung einer von dem Fahrzeug bei laufendem Verbrennungsmotor (34) zurückgelegten Strecke (30), verwendet wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem eine Frequenz zur Durchführung von Schiebbetriebsphasen, bei denen eine Nullmengenkalibrierung durchgeführt wird, in Abhängigkeit des ermittelten Verlaufs (18) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Frequenz zur Durchführung der Schiebbetriebsphasen mit Nullmengenkalibrierung auf einen Minimalwert reduziert wird, sobald der Verlauf (18) der Mittelwerte keine Änderung mehr aufweist.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem zur Ermittlung der minimalen Ansteuerdauer ein Korrekturbedarf der Ansteuerdauer bestimmt wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, das für einen Verbrennungsmotor (34) durchgeführt wird, der als eine erste Antriebskomponente eines Hybridantriebs (32) ausgebildet ist und mindestens eine zweite Antriebskomponente aufweist, wobei während einer Schiebebetriebsphase des Verbrennungsmotors (34) in Abhängigkeit davon, ob die Bedingung erfüllt ist, entweder eine Nullmengenkalibrierung durchgeführt wird oder eine Erzeugung von Energie durch Antreiben der mindestens einen zweiten Antriebskomponente durch den Verbrennungsmotor (34) erfolgt.
Anordnung zum Betreiben eines Verbrennungsmotors (34) eines Fahrzeugs (30), die zumindest ein Steuergerät (38) umfasst, das dazu ausgebildet ist, eine Bedingung zur Durchführung einer Schiebbetriebsphase, bei der eine Nullmengenkalibrierung erfolgt, zu ermitteln, bei der Nullmengenkalibrierung für mindestens einen Injektor des Verbrennungsmotors Werte für eine minimale Ansteuerdauer zum Einspritzen von Kraftstoff in mindestens einen Zylinder des Verbrennungsmotors (34) zu ermitteln, aus einer Anzahl ermittelter Werte einen Mittelwert für die minimale Ansteuerdauer zu bestimmen, die Mittelwerte für mehrere Schiebbetriebsphasen zu bestimmen und in Abhängigkeit einer Betriebsdauer einen Verlauf (18) der Mittelwerte auszuwerten, und wobei das zumindest eine Steuergerät (38) dazu ausgebildet ist, eine Entscheidung darüber, ob bei einer zukünftigen Schiebbetriebsphase Nullmengenkalibrierung durchgeführt wird, in Abhängigkeit von dem Verlauf (18) zu treffen.