DE102010062809A1

DE102010062809A1 - Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102010062809A1
Application number: DE102010062809A
Authority: DE
Inventors: Martin Jehle; Holger Lang; Fernando Guillen Castillo
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2010-12-10
Filing date: 2010-12-10
Publication date: 2012-06-14

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine beschrieben, bei dem Testeinspritzungen durchgeführt werden, um die zur Steuerung der Einspritzvorgänge verwendeten Injektionsparameter während des Betriebes der Brennkraftmaschine anzupassen. Hierzu werden während der Testeinspritzungen von einer mit der Brennkraftmaschine gekoppelten elektrischen Maschine auf synchronisierte Weise zu den durch die Testeinspritzungen erzeugten positiven Drehmomentimpulsen negative Drehmomentimpulse erzeugt, die den durch die Testeinspritzungen erzeugten Drehmomentimpulsen entgegenwirken. Auf diese Weise werden durch die Testeinspritzungen erzeugte Drehzahlschwingungen vermieden. Ferner wird eine derartige Brennkraftmaschine beschrieben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, bei dem Testeinspritzungen durchgeführt werden, um die zur Steuerung der Einspritzvorgänge verwendeten Injektorparameter während des Betriebes der Brennkraftmaschine anzupassen.
Es ist bekannt, dass die Eigenschaften von Injektoren bei Benzin- und Dieselmotoren während des Betriebes der Motoren angepasst werden müssen, um beispielsweise Produktionstoleranzen und während des Betriebes auftretende Veränderungen zu kompensieren. Die angepassten Injektoreigenschaften werden dann für die weitere Steuerung der Injektoren verwendet, so dass exakte Kraftstoffmengen eingespritzt werden können.
Um eine derartige Anpassung der Injektoreigenschaften durchzuführen, hat man während Kraftstoffabsperrphasen Testeinspritzungen durchgeführt, bei denen periodische Einspritzimpulse für einen der Injektoren durchgeführt wurden, um eine geringe Menge an Kraftstoff einzuspritzen (beispielsweise beim Erreichen jedes zweiten oberen Totpunktes des entsprechenden Zylinders). Während dieser Testeinspritzungen wurde das Drehzahlverhalten der Brennkraftmaschine mit Hilfe des Kurbelwellenpositionssensors beobachtet. Aus dem Drehzahlverhalten wurde das erzeugte Motordrehmoment geschätzt und die entsprechende einzuspritzende Kraftstoffmenge berechnet. Durch wiederholtes Durchführen dieses Prozesses für jeden Zylinder konnten die Injektorparameter für jeden Zylinder während des Betriebes der Brennkraftmaschine angepasst werden.
Bei diesem Anpassungsverfahren können jedoch Drehzahlschwingungen der Brennkraftmaschine auftreten, die sich störend auswirken. Das Verfahren ist daher nur begrenzt anwendbar, insbesondere nur in Verbindung mit geringen Kraftstoffmengen und nur in Verbindung mit bestimmten Antriebssituationen. Ferner ist für die Schätzung des erzeugten Drehmomentes aus der ermittelten Drehzahl ein beträchtlicher Kalibrierungsaufwand erforderlich.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit dem sich besonders gute Laufeigenschaften der Brennkraftmaschine erzielen lassen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der angegebenen Art dadurch gelöst, dass während der Testeinspritzungen von einer mit der Brennkraftmaschine gekoppelten elektrischen Maschine auf synchronisierte Weise zu den durch die Testeinspritzungen erzeugten positiven Drehmomentimpulsen negative Drehmomentimpulse erzeugt werden, die den durch die Testeinspritzungen erzeugten Drehmomentimpulsen entgegenwirken.
Erfindungsgemäß werden daher die durch die vorgenommenen Testeinspritzungen verursachten Drehmomentschwingungen ausgeschaltet bzw. kompensiert, indem Drehmomentimpulse von einer mit der Brennkraftmaschine gekoppelten elektrischen Maschine erzeugt werden, die den durch die Testeinspritzungen erzeugten Drehmomentimpulsen entgegenwirken und diese somit neutralisieren. Bei einer derartigen elektrischen Maschine kann es sich beispielsweise um einen parallel zur Brennkraftmaschine angeordneten Elektromotor in einem Hybridfahrzeug handeln, aber beispielsweise auch bei einer konventionellen Brennkraftmaschine um eine herkömmliche Lichtmaschine oder einen Starter-Generator. Diese elektrischen Maschinen können daher eine Abtriebswelle der Brennkraftmaschine zusätzlich mit Drehmoment beaufschlagen oder von einer solchen Abtriebswelle Drehmoment abgreifen. Der entsprechende Abgriff bzw. die entsprechende Beaufschlagung mit Drehmoment von der bzw. durch die elektrische Maschine wird hierbei als „von der elektrischen Maschine erzeugtes Drehmoment” bezeichnet, das erfindungsgemäß so gesteuert wird, dass von der elektrischen Maschine auf synchronisierte Weise zu den durch die Testeinspritzungen erzeugten positiven Drehmomentimpulsen negative Drehmomentimpulse generiert werden, die die gewünschte Kompensation bewirken.
Die Erfindung sieht somit ein durch eine elektrische Maschine unterstütztes Anpassungsverfahren für die Charakteristik eines Injektors vor.
Die durch die Testeinspritzungen erzeugten Drehmomentimpulse können als von der Motorsteuerung vorgegebener Wert der Steuerung der elektrischen Maschine zugeführt werden. Die durch die Testeinspritzungen erzeugten Drehmomentimpulse können jedoch auch erst ermittelt und der Motorsteuerung zugeführt werden und dann der Steuerung der elektrischen Maschine zugeführt werden. Die elektrische Maschine kann beispielsweise eigene Steuereinrichtungen aufweisen, die dann in Abhängigkeit von den zugeführten Werten, die den Drehmomentimpulsen der Testeinspritzungen entsprechen, die von der elektrischen Maschine erzeugten Drehmomentimpulse (Amplitude und/oder Impulsdauer) entsprechend steuern.
Vorzugsweise können die Amplitude und/oder Dauer der von der elektrischen Maschine erzeugten Drehmomentimpulse über die Zeit angepasst werden. Die Amplitude und/oder Dauer der von der elektrischen Maschine erzeugten und angepassten Drehmomentimpulse können dann insbesondere als Maß für die durch die Testeinspritzungen erzeugten Drehmomentimpulse verwendet und zur Berechnung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge und/oder zur Anpassung der Injektionsparameter eingesetzt werden. Hierdurch kann die einzuspritzende Kraftstoffmenge präzise und einfach ermittelt werden, oder es kann eine einfache und präzise Anpassung der Injektorparameter durchgeführt werden.
Ferner kann auch die Form der von der elektrischen Maschine erzeugten Drehmomentimpulse über die Zeit angepasst werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann während Kraftstoffabsperrphasen durchgeführt werden. Es hat jedoch auch den Vorteil, dass es während normaler Zündphasen der Brennkraftmaschine durchgeführt werden kann, da die Testeinspritzungen mit größeren Kraftstoffmengen durchgeführt werden können, weil erfindungsgemäß hierdurch verursachte Drehzahlschwingungen vermieden werden. Die Anpassung der Injektorparameter kann daher während normaler Zündphasen der Brennkraftmaschine durchgeführt werden, indem die eingespritzte Kraftstoffmenge eines Zylinders erhöht und das zusätzliche Drehmoment mit einem negativen Drehmomentimpuls von der elektrischen Maschine kompensiert wird.
Bei noch einer anderen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die durch die Testeinspritzungen und die von der elektrischen Maschine erzeugten Drehmomentimpulse allmählich erhöht.
Erfindungsgemäß wird somit die Drehmomenterzeugung einer elektrischen Maschine einschließlich einer gesteuerten bzw. geregelten Lichtmaschine dazu benutzt, den durch die Durchführung der Testeinspritzungen erzielten negativen Effekt von Drehzahlschwingungen bzw. Drehzahlschwankungen zu kompensieren und dabei vorzugsweise diese Drehmomenterzeugung der elektrischen Maschine für die Ermittlung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge zu benutzen. Insgesamt lässt sich somit mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine verbesserte Laufruhe der Brennkraftmaschine erreichen, da Schwingungen bzw. Schwankungen der Brennkraftmaschinendrehzahl unterdrückt werden. Die Anpassung der entsprechenden Injektorparameter kann über Testeinspritzungen mit größeren Kraftstoffmengen durchgeführt werden, ohne dass hierdurch die Laufeigenschaften der Brennkraftmaschine negativ beeinflusst werden. Die Anpassung dieser Parameter kann insbesondere auch während normaler Zündphasen der Brennkraftmaschine erfolgen. Das mit den Testeinspritzungen erzeugte Drehmoment kann einfach ermittelt bzw. geschätzt werden, da hierzu das Drehzahlverhalten der Brennkraftmaschine nicht mehr benötigt wird. Insgesamt lässt sich eine besonders genaue Anpassung der Injektorparameter erreichen.
Die elektrische Maschine wird vorzugsweise zur Kompensation der durch die Testeinspritzungen erzeugten Drehmomentimpulse eine definierte Zeit vor dem Kompensationszeitpunkt angesteuert, um Verzögerungen bei der Umsetzung zu verhindern. Auf diese Weise werden Kommunikationsverzögerungen zwischen der Steuereinheit (ECU) der Brennkraftmaschine und den entsprechenden Steuereinrichtungen der elektrischen Maschine vermieden. Insbesondere kann der Drehmomentsollwert der elektrischen Maschine eine gewisse Zeit vor der durch die Testeinspritzungen erfolgten Drehmomenterzeugung erhöht werden.
Auch kann das zeitliche Verhalten der Drehmomentimpulse geregelt werden, beispielsweise durch Verschiebung, um eine optimierte Synchronisation zu erzielen.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Injektor, einer Steuereinheit und einer elektrischen Maschine. Die Brennkraftmaschine ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit und die elektrische Maschine zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens ausgebildet sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine, die eine elektrische Maschine aufweist; und
2 ein Ablaufdiagramm zur Durchführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
1 zeigt eine schematische Teildarstellung eines mit einer Brennkraftmaschine 1 versehenen Fahrzeuges. Die Brennkraftmaschine besitzt einen Luftansaugtrakt 4 sowie einen Abgastrakt 5. Sie ist mit einem Einspritzsystem versehen, von dem vier Injektoren 20 schematisch dargestellt sind.
Das von der Brennkraftmaschine 1 erzeugte Drehmoment wird über eine Abtriebswelle 2 und ein Getriebe 6 auf einen Antriebszug 7 abgegeben, mit dem die Hinterräder des Fahrzeuges angetrieben werden. Mit der Abtriebswelle 2 ist eine elektrische Maschine 3, beispielsweise ein Starter-Generator, gekoppelt, die mit einem Inverter 21 in Verbindung steht.
Die Brennkraftmaschine 1 weist ferner eine Steuereinheit 8 (ECU) auf, mit der die Injektoren 20 zur Abgabe einer gewünschten Kraftstoffmenge angesteuert werden. Des Weiteren steht die Steuereinheit 8 mit der elektrischen Maschine 3 über einen zum Inverter 21 führenden Bus 22 in Verbindung. Über einen Drehzahlsensor 9 wird die Drehzahl der Abtriebswelle 2 der Brennkraftmaschine gemessen und als Signal der Steuereinheit 8 zugeführt.
Wie vorstehend erwähnt, werden entsprechende Testeinspritzungen durchgeführt, um die Injektor-Charakteristik anzupassen. Die hieraus resultierenden Drehmomentschwingungen werden über den Drehzahlsensor 9 erfasst und als Information der Steuereinheit 8 zugeführt. Diese berechnet bzw. schätzt aus dem Drehzahlverhalten das erzeugte Motordrehmoment und führt diesen Wert der Steuerung der elektrischen Maschine 3 zu, damit diese einen entsprechenden Drehmomentimpuls erzeugt, der dem durch die Testeinspritzungen erzeugten Drehmomentimpulsentgegenwirkt und diesen kompensiert. Ferner wird der von der elektrischen Maschine erzeugte Drehmomentimpuls zur Anpassung der Injektor-Charakteristik verwendet.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. In Schritt 10 werden die Initialwerte für die Testimpulse ermittelt. Gemäß Schritt 11 werden die Testimpulse ausgeführt. Es folgt dann in Schritt 12 eine Auswertung des Drehzahlsignals. In Schritt 13 wird geprüft, ob die Anpassung der Injektor-Charakteristik zu beenden ist. Wenn dies der Fall ist, werden die entsprechenden Adaptionswerte verwendet (gemäß Schritt 15). Ist dies nicht der Fall, rückt das Verfahren zu Schritt 14 vor, in dem eine Anpassung der Momentankompensation folgt. Das Verfahren kehrt dann wieder zu Schritt 11 zurück.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, bei dem Testeinspritzungen durchgeführt werden, um die zur Steuerung der Einspritzvorgänge verwendeten Injektorparameter während des Betriebes der Brennkraftmaschine anzupassen, dadurch gekennzeichnet, dass während der Testeinspritzungen von einer mit der Brennkraftmaschine gekoppelten elektrischen Maschine auf synchronisierte Weise zu den durch die Testeinspritzungen erzeugten positiven Drehmomentimpulsen negative Drehmomentimpulse erzeugt werden, die den durch die Testeinspritzungen erzeugten Drehmomentimpulsen entgegenwirken.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude und/oder Dauer der von der elektrischen Maschine erzeugten Drehmomentimpulse über die Zeit angepasst werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude und/oder Dauer der von der elektrischen Maschine erzeugten und angepassten Drehmomentimpulse als Maß für die durch die Testeinspritzungen erzeugten Drehmomentimpulse verwendet und zur Berechnung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge und/oder zur Anpassung der Injektorparameter eingesetzt werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es während Kraftstoffabsperrphasen durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass es während normaler Zündphasen der Brennkraftmaschine durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Testeinspritzungen und die von der elektrischen Maschine erzeugten Drehmomentimpulse allmählich erhöht werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Testeinspritzungen erzeugten Drehmomentimpulse als von der Motorsteuerung vorgegebener Wert der Steuerung der elektrischen Maschine zugeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Testeinspritzungen erzeugten Drehmomentimpulse ermittelt, der Motorsteuerung zugeführt und dann der Steuerung der elektrischen Maschine zugeführt werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine zur Kompensation der durch die Testeinspritzungen erzeugten Drehmomentimpulse eine definierte Zeit vor dem Kompensationszeitpunkt angesteuert wird, um Verzögerungen bei der Umsetzung zu verhindern.
Brennkraftmaschine mit mindestens einem Injektor, einer Steuereinheit und einer elektrischen Maschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (8) und die elek-trische Maschine (3) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildet sind.