-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.
-
Stand der Technik
-
Beim Betrieb einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoffeinspritzung soll eine möglichst genaue Kraftstoffzumessung und eine geeignete Gemischaufbereitung des einzuspritzenden Kraftstoffs erreicht werden.
-
Aus der Druckschrift
DE 198 09 173 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung bekannt. Bei diesem legt ein mengenbestimmendes Element die in die Brennkraftmaschine einzuspritzende Kraftstoffmenge fest, wobei in wenigstens einem bestimmten Betriebszustand wenigstens ein Abgleichswert zur Korrektur eines die Ansteuerdauer des mengenbestimmenden Elements bestimmenden Signals ermittelt wird. Zur Ermittlung des Abgleichwerts wird ein Signal eines Sensors, der eine Abgaszusammensetzung erfasst, verwendet.
-
Zur Verbesserung der Gemischaufbereitung in Kraftstoff-Einspritzsystemen, wie bspw. in Common-Rail-Dieseleinspritzsystemen, ist es bekannt, vor oder nach einer entsprechenden Haupteinspritzung eine sogenannte Teileinspritzung mit relativ kleinen Kraftstoffmengen vorzunehmen. Die genannte Haupteinspritzung wird dabei in der Regel auf Basis einer Momentenanforderung eines entsprechenden Nutzers berechnet. Die Einspritzmengen der genannten Pilot- bzw. Teileinspritzungen, Vor- oder Nacheinspritzung, sollen möglichst gering sein, um Emissionsnachteile zu vermeiden. Andererseits müssen die Einspritzmengen groß genug sein, damit unter Berücksichtigung aller Toleranzquellen stets die für den entsprechenden Verbrennungsprozess notwendige Mindestmenge abgesetzt wird.
-
Die geringen Kraftstoffmengen bei den genannten Teileinspritzungen erfordern eine präzise Zumessung der jeweiligen Einspritzmengen. Eine wesentliche Toleranzquelle für die Mengengenauigkeit der Voreinspritzung ist dabei ein sogenannter Drift des jeweiligen Injektors. Insbesondere bei sehr kleinen Einspritzmengen wirken sich Toleranzen der Injektoren bei deren elektrischer Ansteuerung auf die eingespritzte Menge und damit auch auf die Entstehung von Schadstoffen aus. Um bei einer Drift des Injektors über dessen Laufzeit eine exakte Einhaltung einer Voreinspritzmenge gewährleisten zu können, ist es notwendig, noch im Betrieb der Brennkraftmaschine eine Kalibrierung der Voreinspritzungen vorzunehmen.
-
Aus der Druckschrift
DE 103 43 759 ist ein Verfahren bekannt, bei dem im Leerlaufbetrieb der jeweiligen Brennkraftmaschine eine Voreinspritzung bei einem oder mehreren Zylindern abgeschaltet wird und aus den Stellmengen eines Leerlaufreglers sowie eines Mengenausgleichsreglers auf der Grundlage von zylinderindividuellen Korrekturen auf die Voreinspritzmenge geschlossen wird.
-
Die Druckschrift
DE 10 2008 043 165 beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung der Voreinspritzmenge in einem gefeuerten Betrieb. Bei diesem Verfahren wird auf einem Zylinder abwechselnd eine Einfacheinspritzung, d. h. eine Haupteinspritzung, und eine Zweifacheinspritzung, d. h. eine Vor- und eine Haupteinspritzung abgesetzt. Die Ansteuerdauer der Voreinspritzung wird dabei solange verändert, bis eine Wirkung auf bestimmte Frequenzen des Drehzahlsignals zu Null wird. Alternativ kann das vorgeschlagene Verfahren auch mit zwei Voreinspritzungen und einer Haupteinspritzung durchgeführt werden. Dabei wird die erste Voreinspritzung alternierend abgeschaltet. Dieses Verfahren wird als Nullmengenkalibrierung im Leerlauf bzw. ZFL (Zero Fuel in Low-idle) bezeichnet.
-
Die Nullmengenkalibrierung ist somit ein Verfahren bzw. eine Funktion eines Motorsteuergeräts, bspw. eines Dieselsteuergeräts, das in Einspritzpausen, z. B. im Schub, durch kurzzeitige Ansteuerung der Injektoren mit wachsender Dauer misst, ab wann sich die Kleinst-Einspritzung auf das Drehmoment des Motors auswirkt.
-
Die Funktion ZFL ist somit sporadisch in Leerlaufphasen aktiv. Um Emissionen zu verringern, ist es erforderlich, die Piloteinspritzung regelmäßig erneut einzustellen bzw. erneut zu kalibrieren. Hierzu sind in zeitlichen Abständen sogenannte Adaptionsphasen vorgesehen, in denen das Einspritzsystem geänderten Randbedingungen, bspw. durch den Verschleiß einzelner Komponenten, angepasst wird. Diese Adaptionsphasen können auch als Lernphasen bezeichnet werden. Bekannt ist, diese Adaptionsphasen in regelmäßigen zeitlichen Abständen oder auch nach einer vorgegebenen Laufleistung des Kraftfahrzeugs gesteuert durch das Motorsteuergerät auszulösen.
-
Hierbei ist zu beachten, dass es in den Adaptionsphase, da in diesen die Piloteinspritzung deaktiviert ist, zu einem erheblichen Geräuschpegel kommen kann, der sowohl vom Nutzer des Kraftfahrzeugs als auch von der Umgebung als störend empfunden werden kann.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren zum Kalibrieren eines Einspritzsystems nach Anspruch 1, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 9 und eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 vorgestellt. Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung.
-
Es wird somit ein Verfahren vorgestellt, das vornehmlich im Vorfeld der Serienfertigung im Rahmen der Entwicklung durchgeführt wird. Mit diesem wird das Einspritzsystem des Verbrennungsmotors, das für eine ZFL-Funktion ausgelegt ist, derart kalibriert, dass nur unter bestimmten Umständen, die einen durch das Kraftfahrzeug bewirkten Geräuschpegel berücksichtigen, eine Adaption der ZFL-Funktion durchgeführt wird.
-
Dabei werden vorab durch das Kraftfahrzeug bewirkte Geräuschpegel in Abhängigkeit mindestens eines Betriebspunkts des Kraftfahrzeugs ermittelt. Es wird somit eine Zuordnung von Betriebspunkten des Kraftfahrzeugs zu Geräuschpegeln vorgenommen. Auf diese Zuordnung, die eine Abbildung von Eingangsgrößen, nämlich Betriebspunkten des Kraftfahrzeugs, zu Ausgangsgrößen, nämlich Geräuschpegeln, vornimmt, kann während des Betriebs des Kraftfahrzeugs zugegriffen werden.
-
Der Zugriff kann dergestalt sein, dass vermittelt wird, dass bei Über- oder Unterschreiten bestimmter Pegel eine Adaption der ZFL-Funktion möglich sein soll.
-
Zu beachten ist, dass die Funktion ZFL vornehmlich bei Fahrten im Gelände oder bspw. dann, wenn ein Generator betrieben wird, eingesetzt wird. Um das geräuschintensive Verhalten zu vermeiden, können externe Messungen des Motorgeräusches bei unterschiedlichen Betriebspunkten durchgeführt. Dies sind bspw. die Umdrehung des Motors, das Drehmoment, die Anzahl der Einspritzungen (Einspritzmenge pro Zylinder). Ausgang dieser Abbildung ist das externe Motorgeräusch. Dieser Ausgang wird mit einem Schwellenwert verglichen. Je nach Auslegung kann dann bei Über- oder Unterschreiten des Schwellenwerts das Auslösen einer Adaptionsphase ermöglicht werden.
-
In einer Ausführung wird, wenn der Ausgang über dem Schwellenwert liegt, bestimmt, dass die Adaption der ZFL-Funktion für den Endkunden nicht akzeptabel ist. Wenn andererseits das Motorgeräusch unterhalb des Schwellenwerts ist, dann wird bestimmt, dass die Adaption der ZFL-Funktion für den Endkunden akzeptabel ist.
-
Es kann somit vorgesehen sein, dass die ZFL-Funktion zugelassen wird, wenn der Motor ohnehin laut ist. Oder dass eine Messung mit und ohne Voreinspritzung durchgeführt wird und die Adaption der Funktion ZFL ermöglicht wird, wenn der Unterschied im Motorengeräusch nicht allzu groß ist.
-
Grundsätzlich können Geräuschpegel gemessen oder bspw. durch Ableitung des internen Zylinderdrucks berechnet werden.
-
Die Messung des externen Geräusches kann mit einem Mikrophon während der Kalibrierungsphase des Motors vor der Serienfertigung durchgeführt werden. Dann kann das Ergebnis der Geräuschmessung mit einem Mikrophon auf dem Motorprüfstand mit dem Verbrennungsgeräusch verglichen werden, das z. B. auf Grundlage des internen Zylinderdrucks ermittelt wird.
-
Es ist auch möglich den gesamten Antrieb (powertrain) und OHW-Anwendung (OHW: Off-High-way) zu messen, so dass das Geräusch des gesamten Antriebs und aller Nebenaggregate berücksichtigt wird.
-
Die Ermittlung der Geräuschpegel des Antriebs bzw. der Brennkraftmaschine im Vergleich zu dem Verbrennungsgeräusch wird mit und ohne Piloteinspritzung vorgenommen. Dies führt zu folgenden Ergebnissen:
erhöhtes Geräusch des Antriebs oder der Brennkraftmaschine im Vergleich zu dem Verbrennungsgeräusch,
erhöhtes Geräusch des Antriebs oder der Brennkraftmaschine mit und ohne Piloteinspritzung im Vergleich zu dem Verbrennungsgeräusch.
-
Dies führt dazu, dass Phasen bzw. Zonen definiert werden können, in denen eine deaktivierte Piloteinspritzung weniger kritisch ist, was zu einer minimierten Erhöhung des Geräusches führt, was in einem Kennfeld abgelegt sein kann. Wenn der Betriebspunkt der OHW-Anwendung innerhalb einer solchen Zone liegt, dann kann die Adaption der Funktion ZFL aktiviert 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 in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsform der beschriebenen Anordnung.
-
2 zeigt in einem Flussdiagramm eine mögliche Ausführung des vorgestellten Verfahrens zum Kalibrieren eines Einspritzsystems.
-
Ausführungsformen der Erfindung
-
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
-
In 1 ist in einer schematischen Darstellung ein Kraftfahrzeug gezeigt, das insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist. Dieses Kraftfahrzeug 10 umfasst ein Steuergerät 12, in diesem Fall ein Motorsteuergerät, und eine Brennkraftmaschine 14. Mit dem Steuergerät 12 wird die Brennkraftmaschine 14 angesteuert. In der Brennkraftmaschine 14 ist ein Einspritzsystem 16, bspw. ein Einspritzsystem eines Common-Rail-Systems, und eine Brennkammer 18, üblicherweise ein Zylinder, in den der Kraftstoff eingespritzt wird, vorgesehen.
-
Das Steuergerät 12 weist eine Anordnung 20 auf, die eine Ausführung der vorgestellten Anordnung ist. In der Anordnung 20 wiederum ist eine Speichereinrichtung 22, eine Recheneinrichtung 24 und eine Steuereinrichtung 26 vorgesehen. In der Speichereinrichtung 22 sind Informationen zu dem mindestens einen Betriebspunkt abgelegt. Mit Hilfe der Recheneinrichtung 24 wird auf Grundlage der Informationen zu dem mindestens einem Betriebspunkt bestimmt, ob Adaptionsphasen ausgelöst werden können. In diesem Fall wird mit der Steuereinrichtung 26 ein entsprechendes Signal an das Einspritzsystem 16 weitergeleitet.
-
Die Darstellung zeigt die Anordnung 20 in dem Steuergerät 12, die für die vorstehend beschriebene Anwendung vorgesehen ist. Selbstverständlich ist es möglich, hierfür Komponenten des Steuergeräts 12 zu verwenden, die auch für andere Funktionen zuständig sind. So kann bspw. ein ohnehin vorhandener Speicher zur Aufnahme der Informationen und eine Recheneinheit zum Überprüfen der Bedingung bzw. Bedingungen und zum Abgeben eines entsprechenden Signals zum Auslösen der Adaptionsphase verwendet werden.
-
In 2 ist in einem Flussdiagramm ein möglicher Ablauf des Verfahrens zum Kalibrieren dargestellt. Dabei wird in einem ersten Schritt 40 mit einem Mikrophon das externe Geräusch, d. h. Geräuschpegel, eines Kraftfahrzeugs aufgenommen. Dabei kann vorgesehen sein, dass nur das Geräusch der Brennkraftmaschine oder das Geräusch des gesamten Antriebs oder sämtliche Geräusche des Kraftfahrzeugs aufgenommen werden. Diese Geräuschpegel werden dabei in Abhängigkeit unterschiedlicher Betriebspunkte des Kraftfahrzeugs gemessen. Dabei können nur Betriebspunkte der Brennkraftmaschine berücksichtigt werden. Es kann aber auch berücksichtigt werden, ob bestimmte Nebenaggregate aktiviert sind oder nicht.
-
In einem weiteren Schritt 42 werden in Abhängigkeit üblicherweise derselben Betriebspunkte Geräuschpegel des Kraftfahrzeugs berechnet. Hierzu kann bspw. durch Ableitung des internen Zylinderdrucks die Berechnung durchgeführt werden.
-
Berechnete und gemessene Geräuschpegel werden in einem Schritt 44 miteinander verglichen. Auf diese Weise kann ein Abweichen gemessener Geräuschpegel von berechneten Geräuschpegeln ermittelt werden. So kann bspw. festgestellt werden, dass bei Vorliegen bestimmter Betriebspunkte das Deaktivieren der Piloteinspritzung eine stärke Abweichung als bei anderen Betriebspunkten mit sich bringt. Das Ergebnis dieses Vergleichs wird in einem Kennfeld in einem Schritt 46 abgelegt.
-
In diesem Kennfeld sind somit Informationen zu Geräuschpegeln mit zugeordneten Betriebspunkten abgelegt. Diese Informationen können direkt Werte zu Geräuschpegeln umfassen. Alternativ oder ergänzend können bestimmten Betriebspunkten oder Kombinationen von Betriebspunkten auch nur die Information ”Adaption möglich” oder ”Adaption nicht möglich” zugeordnet sein.
-
Beim Betrieb des Kraftfahrzeugs wird auf dieses Kennfeld zugegriffen. Soll eine Adaption vorgenommen werden, kann anhand der im Kennfeld abgelegten Informationen dann entschieden werden, ob eine Adaption durchgeführt werden kann, was bedeutet, dass die Piloteinspritzung deaktiviert wird. Dies erfolgt somit nur in Betriebssituationen, die durch Betriebspunkte definiert sind, in denen das Deaktivieren der Piloteinspritzung akzeptabel ist.
-
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 19809173 A1 [0003]
- DE 10343759 [0006]
- DE 102008043165 [0007]
