DE102011100291A1

DE102011100291A1 - Verfahren zur Steuerung der Zeiteinstellung einer Mehrfacheinspritzung

Info

Publication number: DE102011100291A1
Application number: DE102011100291A
Authority: DE
Inventors: Ibrahim Haskara; Yue-Yun Wang; Chol-bum M. Kweon; Frederic Anton Matekunas; Oguz H. Dagci
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-05-07
Filing date: 2011-05-03
Publication date: 2012-04-05
Anticipated expiration: 2031-05-04
Also published as: CN102235257B; DE102011100291B4; CN102235257A; US20110276255A1; US8437945B2

Abstract

Ein Verfahren zum Einstellen der Kraftstoffeinspritzungs-Zeiteinstellung in einem Verbrennungsmotor, der einen Zylinder aufweist und zum Betreiben mehrerer Kraftstoffeinspritzungen in den Zylinder pro Verbrennungszyklus konfiguriert ist, umfasst das Überwachen des Zylinderdrucks über einen ersten Verbrennungszyklus, das Bestimmen von Ist-Verbrennungsphaseneinstellungs-Metriken auf der Grundlage des Zylinderdrucks, das Überwachen einer Kraftstoffeinspritzungs-Basiszeiteinstellung, die eine erste Einspritzungs-Zeiteinstellung und eine zweite Einspritzungs-Zeiteinstellung umfasst, das Bereitstellen erwarteter Verbrennungsphaseneinstellungs-Metriken auf der Grundlage der Kraftstoffeinspritzungs-Basiszeiteinstellung, das Vergleichen der Ist-Verbrennungsphasen einstellungs-Metriken mit den erwarteten Verbrennungsphaseneinstellungs-Metriken und das Einstellen der Kraftstoffeinspritzungs-Basiszeiteinstellung in einem zweiten Verbrennungszyklus auf der Grundlage des Vergleichs.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung bezieht sich auf den Betrieb und auf die Steuerung von Verbrennungsmotoren.
HINTERGRUND
Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung dar und können, müssen jedoch nicht Stand der Technik bilden.
Einspritzungen in verschiedenen Abschnitten eines Verbrennungszyklus haben unterschiedliche Wirkungen auf den resultierenden Verbrennungszyklus einschließlich Wirkungen auf die Arbeitsausgabe des Motors, auf die Emissionen und auf die Verbrennungsstabilität. Die Kraftstoffeinspritzungs-Zeiteinstellung in jeder von mehreren Kraftstoffeinspritzungen kann z. B. für ein Mehrfacheinspritzungsschema durch Überwachen einer Motorlast und Nutzen kalibrierter Werte zum Bestimmen einer geeigneten Zeiteinstellung jedes Impulses gesteuert, eingestellt oder korrigiert werden. Allerdings sind diese Verfahren nur so genau, wie es die Kalibrierungswerte zulassen. Ferner ist einzusehen, dass diese Verfahren reaktiv sind und ein zeitliches Nachlaufen aufweisen, wobei sie den Motorbetrieb eine bestimmte Zeitdauer nach der Messung der Eingaben steuern. Außerdem ist einzusehen, dass die Motorausgabe ein Term ist, der für den gesamten Motor beschrieben wird und im Allgemeinen keine besonderen Informationen über die in einem bestimmten Zylinder auftretende Verbrennung liefern kann.
Für die Erfassung des Drucks innerhalb eines Verbrennungsmotorzylinders, wenn der Motor in Betrieb ist und wenn der Motor zündet, sind eine Vielzahl betriebsunterbrechender und nicht betriebsunterbrechender Druckerfassungsmittel bekannt. Zur Schätzung verschiedener Aspekte eines Verbrennungszyklus können Zylinderdruckmessungen genutzt werden. Diese Druckmessungen können während des Betriebs des Motors in Echtzeit gemessen und verarbeitet werden. Außerdem können diese Druckmessungen auf einer Grundlage von Zylinder zu Zylinder nachgeführt werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Verfahren zum Einstellen einer Kraftstoffeinspritzungs-Zeiteinstellung in einem Verbrennungsmotor, der einen Zylinder aufweist und zum Betreiben mehrerer Kraftstoffeinspritzungen in den Zylinder pro Verbrennungszyklus konfiguriert ist, umfasst das Überwachen des Zylinderdrucks über einen ersten Verbrennungszyklus, das Bestimmen von Ist-Verbrennungsphaseneinstellungs-Metriken auf der Grundlage des Zylinderdrucks, das Überwachen einer Kraftstoffeinspritzungs-Basiszeiteinstellung, die eine erste Einspritzungs-Zeiteinstellung und eine zweite Einspritzungs-Zeiteinstellung umfasst, das Bereitstellen erwarteter Verbrennungsphaseneinstellungs-Metriken auf der Grundlage der Kraftstoffeinspritzungs-Basiszeiteinstellung, das Vergleichen der Ist-Verbrennungsphaseneinstellungs-Metriken mit den erwarteten Verbrennungsphaseneinstellungs-Metriken und das Einstellen der Kraftstoffeinspritzungs-Basiszeiteinstellung in einem zweiten Verbrennungszyklus auf der Grundlage des Vergleichs.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es werden nun eine oder mehrere Ausführungsformen beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine Schnittansicht eines gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Offenbarung konfigurierten Verbrennungsmotors ist;
2A eine schematische Zeichnung eines Steuersystems für die Zeiteinstellung einer Mehrfacheinspritzung zum Einstellen von Kraftstoffeinspritzungs-Zeiteinstellungen in einem Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
2B eine schematische Zeichnung des in 2A gezeigten Steuersystems für die Zeiteinstellung einer Mehrfacheinspritzung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist, das eine Vorwärtskopplungs-Schätzschleife aufweist;
3 graphisch Zylinderdruck- und Wärmefreisetzungsratenprofile für Zeiteinstellungen der Mehrfacheinspritzung gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
4 graphisch ein Verbrennungsprofil und Einspritzeinrichtungsstromprofile für Zeiteinstellungen der Mehrfacheinspritzung gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt;
5A graphisch ein geschätztes Verbrennungsprofil für Zeiteinstellungen der Mehrfacheinspritzung gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt, wobei die Abszissenachse den Kurbelwinkel in Grad repräsentiert und die Ordinatenachse das Druckverhältnis repräsentiert;
5B graphisch die Differentiation des in 5A dargestellten Verbrennungsprofils gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt, das die Spitzen-Wärmefreisetzungsratenlagen zeigt, wobei die Abszissenachse den Kurbelwinkel in Grad repräsentiert und die Ordinatenachse die Änderung des Druckverhältnisses repräsentiert;
6A graphisch geschätzte Wärmefreisetzungsratenprofile für Zeiteinstellungen der Mehrfacheinspritzung gemäß der vorliegenden Offenbarung mit Spitzen-Wärmefreisetzungsratenlagen darstellt, wobei die Abszissenachse den Kurbelwinkel in Grad repräsentiert und die Ordinatenachse die Verbrennungsdruckrate repräsentiert;
6B graphisch das Integral der in 6A dargestellten geschätzten Wärmefreisetzungsratenprofile für Zeiteinstellungen der Mehrfacheinspritzung gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt, wobei die Abszissenachse den Kurbelwinkel in Grad repräsentiert und die Ordinatenachse den Verbrennungsdruck repräsentiert;
7 graphisch ein geschätztes Wärmefreisetzungsratenintegral für Haupt- und Nacheinspritzungs-Zeiteinstellungen gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt, wobei die Abszissenachse den Kurbelwinkel in Grad repräsentiert und die Ordinatenachse den Kraftstoffmassen-Verbrennungsanteil repräsentiert;
8 ein Wärmefreisetzungsratenprofil gemäß der vorliegenden Offenbarung mit der Haupt- und einer Nachverbrennung entsprechenden Spitzenlagen und die Phaseneinstellungssteuerung über eine Zeitdauer für die Lagen des Zeitpunkts der Spitzen-Wärmefreisetzungsrate für die Haupt- und die Nachverbrennung darstellt; und
9A und 9B die Phaseneinstellungssteuerung für die Haupt- und die Nacheinspritzungs-Zeiteinstellung für Mehrfachverbrennungszyklen gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In den Zeichnungen, in denen die Darstellungen nur zur Veranschaulichung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und nicht zu deren Beschränkung dienen, ist 1 ein schematisches Diagramm, das einen beispielhaften Verbrennungsmotor 10, ein Steuermodul 5 und ein Abgasnachbehandlungssystem 15 zeigt, die gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung konstruiert sind. Der beispielhafte Motor umfasst einen Mehrzylinder-Direkteinspritzungs-Selbstzündungs-Verbrennungsmotor mit hin- und hergehenden Kolben 22, die an einer Kurbelwelle 24 befestigt sind und in Zylindern 20 beweglich sind, die Verbrennungskammern 34 mit variablem Volumen definieren. Die Kurbelwelle 24 ist funktional an einem Fahrzeuggetriebe und an einem Endantrieb befestigt, um in Ansprechen auf eine Betreiberdrehmomentanforderung (TO_REQ) ein Traktionsdrehmoment dazu zu liefern. Vorzugsweise nutzt der Motor einen Viertaktbetrieb, wobei jeder Motorverbrennungszyklus 720 Grad Winkeldrehung der Kurbelwelle 24, dividiert in vier 180-Grad-Phasen (Ansaugen-Verdichten-Arbeiten-Ausstoßen), umfasst, die die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens 22 in dem Motorzylinder 20 beschreiben. An der Kurbelwelle ist ein Vielzahn-Zielrad 26 befestigt und dreht sich damit. Der Motor weist Erfassungsvorrichtungen zum Überwachen des Motorbetriebs und Aktuatoren auf, die den Motorbetrieb steuern. Die Erfassungsvorrichtungen und Aktuatoren sind signaltechnisch oder funktional mit dem Steuermodul 5 verbunden.
Der Motor umfasst vorzugsweise einen Direkteinspritzungs-Viertakt-Verbrennungsmotor, der eine Verbrennungskammer mit variablem Volumen aufweist, die durch den Kolben, der innerhalb des Zylinders zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt hin- und hergeht, und einen Zylinderkopf, der ein Einlassventil und ein Auslassventil umfasst, definiert ist. Der Kolben geht in wiederholten Zyklen hin und her, wobei jeder Zyklus einen Ansaug-, einen Verdichtungs-, einen Arbeits- und einen Ausstoßtakt umfasst.
Vorzugsweise weist der Motor ein Luft/Kraftstoff-Betriebsregime auf, das primär mager gegenüber der Stöchiometrie ist. Der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet versteht, dass Aspekte der Offenbarung auf andere Motorkonfigurationen, die primär mager gegenüber der Stöchiometrie arbeiten, z. B. Fremdzündungs-Magermotoren, anwendbar sind. Während des normalen Betriebs des Selbstzündungsmotors findet während jedes Motorzyklus, wenn eine Kraftstoffladung in die Verbrennungskammer eingespritzt wird, um mit der Einlassluft die Zylinderladung zu bilden, ein Verbrennungsereignis statt. In Dieselzyklusmotoren fällt der Verbrennungszeitpunkt allgemein mit der Hauptkraftstoffeinspritzung in der Nähe des oberen Totpunkts zusammen, während die Kraftstoffeinspritzung in Verbrennungsmotoren mit gesteuerter Selbstzündung oder mit homogener Ladung früher in dem Verbrennungszyklus erfolgt und der Zündungszeitpunkt gemäß der Steuerung der Zylinderbedingungen (einschließlich Temperatur und Druck) in der Nähe des oberen Totpunkts gesteuert wird und, z. B. während des Motorbetriebs mit niedriger Geschwindigkeit und niedriger Last, eine Funkenunterstützung von einer Zündquelle aufweisen kann.
Der Motor ist für den Betrieb über einen weiten Bereich von Temperaturen, Zylinderladung (Luft, Kraftstoff und AGR) und Einspritzereignissen ausgelegt. Die hier beschriebenen Verfahren sind besonders für den Betrieb mit Direkteinspritzungs-Selbstzündungsmotoren geeignet, die mager gegenüber der Stöchiometrie arbeiten, um während des andauernden Betriebs Parameter zu bestimmen, die mit der Wärmefreisetzung in jeder der Verbrennungskammern korrelieren. Ferner sind die Verfahren auf andere Motorkonfigurationen einschließlich Fremdzündungsmotoren einschließlich jener, die für die Verwendung von Selbstzündungsstrategien mit homogener Ladung (HCCI-Strategien) ausgelegt sind, anwendbar. Die Verfahren sind auf Systeme, die mehrere Kraftstoffeinspritzereignisse pro Zylinder pro Motorzyklus nutzen, z. B. auf ein System, das eine Voreinspritzung für die Kraftstoffreformierung, ein Haupteinspritzereignis für die Motorleistung und, wo anwendbar, ein Kraftstoffeinspritzereignis nach der Verbrennung für das Nachbehandlungsmanagement nutzt, von denen jedes den Zylinderdruck beeinflusst, anwendbar.
An dem oder in der Nähe des Motors sind Erfassungsvorrichtungen zum Überwachen physikalischer Eigenschaften und zum Erzeugen von Signalen, die mit Motor- und Umgebungsparametern korrelierbar sind, eingebaut. Die Erfassungsvorrichtungen umfassen einen Kurbelwellenrotationssensor, der einen Kurbelsensor 44 zum Überwachen der Kurbelwellendrehzand (RPM) über Erfassungskanten an den Zähnen des Vielzahn-Zielrads 26 aufweist. Der Kurbelsensor ist bekannt und kann z. B. einen Hall-Effekt-Sensor, einen induktiven Sensor oder einen magnetoresistiven Sensor aufweisen. Die Signalausgabe von dem Kurbelsensor 44 (RPM) wird in das Steuermodul 5 eingegeben. Es gibt einen Verbrennungsdrucksensor 30, der eine Druckerfassungsvorrichtung aufweist, die für die Überwachung des Zylinderdrucks (COMB_PR) ausgelegt ist. Der Verbrennungsdrucksensor 30 weist vorzugsweise eine nicht betriebsunterbrechende Vorrichtung einschließlich eines Kraftwandlers auf, der einen ringförmigen Querschnitt aufweist, der dafür ausgelegt ist, im Fall eines Dieselmotors bei einer Öffnung für eine Glühkerze 28 in den Zylinderkopf eingebaut zu werden. Im Fall von Selbstzündungsmotoren mit gesteuerter Selbstzündung oder mit homogener Ladung kann eine Zündkerze die Glühkerze ersetzen. Der Verbrennungsdrucksensor 30 ist in Verbindung mit der Glühkerze 28 eingebaut, wobei der Verbrennungsdruck über die Glühkerze mechanisch an den Sensor 30 übertragen wird. Das Ausgangssignal COMB_PR des Erfassungselements des Sensors 30 ist proportional zum Zylinderdruck. Das Erfassungselement des Sensors 30 weist eine piezokeramische oder andere Vorrichtung auf, die an sich anpassbar ist. Andere Erfassungsvorrichtungen umfassen vorzugsweise einen Krümmerdrucksensor zum Überwachen des Krümmerdrucks (MAP) und des Umgebungsluftdrucks (HARO), einen Luftmassenströmungssensor zum Überwachen des Einlassluftmassendurchflusses (MAF) und der Einlasslufttemperatur (T_IN) und einen Kühlmittelsensor 35 (KÜHLMITTEL). Das System kann einen Abgassensor (nicht gezeigt) zum Überwachen von Zuständen eines oder mehrerer Abgasparameter, z. B. der Temperatur, des Luft/Kraftstoff-Verhältnis und Bestandteile, aufweisen. Der Fachmann auf dem Gebiet versteht, dass es andere Erfassungsvorrichtungen und -verfahren für die Steuerung und Diagnose geben kann. Die Betreibereingabe in Form der Betreiberdrehmomentanforderung (TO_REQ) wird unter anderen Vorrichtungen üblicherweise über ein Fahrpedal und ein Bremspedal erhalten. Vorzugsweise ist der Motor mit anderen Sensoren zum Überwachen des Betriebs und zur Systemsteuerung ausgestattet. Jede der Erfassungsvorrichtungen ist signaltechnisch mit dem Steuermodul 5 verbunden, um Signalinformationen zu liefern, die durch das Steuermodul in Informationen umgewandelt werden, die den jeweils überwachten Parameter repräsentieren. Es ist festzustellen, dass diese Konfiguration veranschaulichend und nicht einschränkend ist, einschließlich dessen, dass die verschiedenen Erfassungsvorrichtungen durch funktional äquivalente Vorrichtungen und Algorithmen ersetzt werden können.
Die Aktuatoren sind an den Motor eingebaut und werden durch das Steuermodul 5 in Ansprechen auf Betreibereingaben gesteuert, um verschiedene Leistungsziele zu erreichen. Die Aktuatoren umfassen eine elektronisch gesteuerte Drosselklappenvorrichtung, die die Drosselklappenöffnung auf eine angewiesene Eingabe (ETC) steuert, und mehrere Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 12, um in Ansprechen auf eine angewiesene Eingabe (INJ_PW) Kraftstoff direkt in jede der Verbrennungskammern einzuspritzen, wobei diese alle in Ansprechen auf die Betreiberdrehmomentanforderung (TO_REQ) gesteuert werden. Es gibt ein Abgasrückführungsventil 32 und einen Kühler, der in Ansprechen auf ein Steuersignal (AGR) von dem Steuermodul die Strömung des außen zurückgeführten Abgases zu dem Motoreinlass steuert. Die Glühkerze 28 umfasst eine bekannte Vorrichtung, die in jede der Verbrennungskammer eingebaut ist, die zur Verwendung mit dem Verbrennungsdrucksensor 30 ausgelegt ist.
Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 12 ist ein Element eines Kraftstoffeinspritzsystems, das mehrere Hochdruck-Kraftstoffeinspritzvorrichtungen aufweist, die für das direkte Einspritzen einer Kraftstoffladung einschließlich einer Kraftstoffmasse in eine der Verbrennungskammern in Ansprechen auf das angewiesene Signal INJ_PW von dem Steuermodul ausgelegt sind. Jeder der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 12 wird mit Druck beaufschlagter Kraftstoff von dem Kraftstoffverteilungssystem zugeführt, wobei sie Betriebseigenschaften einschließlich einer minimalen Impulsbreite und eines zugeordneten minimalen steuerbaren Kraftstoffdurchflusses und eines maximalen Kraftstoffdurchflusses aufweisen.
Der Motor kann mit einem steuerbaren Ventiltrieb ausgestattet sein, der zum Einstellen der Öffnungen und Schließungen der Einlass- und Auslassventile jedes der Ventile einschließlich irgendeines oder irgendwelcher mehreren der Ventilzeiteinstellung, der Phaseneinstellung (d. h. der Zeiteinstellung relativ zum Kurbelwinkel und zur Kolbenposition) und der Größe des Hubs der Ventilöffnungen betreibbar ist. Ein beispielhaftes System umfasst eine variable Nockenphaseneinstellung, die auf Selbstzündungsmotoren, Fremdzündungsmotoren und Selbstzündungsmotoren mit homogener Ladung anwendbar ist.
Steuermodul, Modul, Controller, Steuereinheit, Prozessor und ähnliche Begriffe bedeuten irgendeine geeignete oder irgendwelche geeigneten verschiedenen Kombinationen eines oder mehrerer anwendungsspezifischer integrierter Schaltung(en) (ASIC), elektronischer Schaltung(en), Zentraleinheiten) (vorzugsweise Mikroprozessor(en)) und zugeordnetem Speicher und zugeordneter Ablage (nur Lesen, programmierbar nur Lesen, Schreiben-Lesen, Festplatte usw.), die eines oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, Kombinationslogikschaltung(en), Eingabe/Ausgabe-Schaltung(en) und -Vorrichtungen, einer geeigneten Signalaufbereitungs- und -pufferschaltungsanordnung und anderer geeigneter Komponenten zur Bereitstellung der beschriebenen Funktionalität. Das Steuermodul 5 weist einen Satz von Steueralgorithmen einschließlich residenter Softwareprogrammanweisungen und Kalibrierungen, die im Speicher gespeichert sind und die ausgeführt werden, um die gewünschten Funktionen bereitzustellen, auf. Die Algorithmen werden vorzugsweise während voreingestellter Schleifenzyklen ausgeführt. Die Algorithmen werden wie etwa durch eine Zentraleinheit ausgeführt und sind zum Überwachen von Eingaben von Erfassungsvorrichtungen und anderen vernetzten Steuermodulen und zum Ausführen von Steuer- und Diagnoseroutinen zum Steuern des Betriebs von Aktuatoren betreibbar. Die Schleifenzyklen können während des andauernden Motor- und Fahrzeugbetriebs in regelmäßigen Intervallen, z. B. alle 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden, ausgeführt werden. Alternativ können die Algorithmen in Ansprechen auf das Auftreten eines Ereignisses ausgeführt werden.
Das Steuermodul 5 führt darin gespeicherten algorithmischen Code aus, um die oben erwähnten Aktuatoren zum Steuern des Motorbetriebs einschließlich der Drosselklappenposition, der Kraftstoffeinspritzmasse und der Kraftstoffeinspritzungs-Zeiteinstellung, der AGR-Ventilposition zum Steuern der Strömung rückgeführter Abgase, des Glühkerzenbetriebs und zum Steuern der Einlass- und/oder Auslassventil-Zeiteinstellung, der Phaseneinstellung und des Hubs an damit ausgestatteten Systemen zu steuern. Das Steuermodul ist zum Empfangen von Eingangssignalen von dem Betreiber (z. B. einer Fahrpedalposition und einer Bremspedalposition) zum Bestimmen der Betreiberdrehmomentanforderung TO_REQ und von den Sensoren, die die Motordrehzahl (RPM) und die Einlasslufttemperatur (T_IN) und die Kühlmitteltemperatur und andere Umgebungsbedingungen angeben, konfiguriert.
In beispielhaften Dieselmotoranwendungen werden für die Verbrennungsoptimierung durch verbesserte Wärmefreisetzungsformung während eines Verbrennungsereignisses Mehrfacheinspritzungsstrategien, die durch Systeme mit hohem Verteilerrohrdruck ermöglicht werden, verwendet. Unter diesen Strategien bringen die geteilte Einspritzung und die Einspritzung nach der Verbrennung im Vergleich zur Standard-”Nur-Haupteinspritzungs”-Verbrennung zusätzliche Herausforderungen, da die Verbrennung in mehreren Schritten oder als Mehrphasenverbrennung stattfindet.
Die innerhalb des Motors stattfindende Verbrennung ist direkt schwer zu überwachen. Sensoren können die Kraftstoffströmung und die Luftströmung in den Zylindern detektieren und messen, ein Sensor kann eine bestimmte an eine Zündkerze angelegte Spannung überwachen oder ein Prozessor kann eine Summe von Informationen sammeln, die Bedingungen vorhersagen würden, die zum Erzeugen einer Selbstzündung notwendig sind, wobei diese Messwerte zusammen aber nur vorhersagend für die Verbrennung sind und keine tatsächlichen Verbrennungsergebnisse messen. Zylinderdruckmesswerte liefern konkrete Messwerte, die Bedingungen innerhalb der Verbrennungskammer beschreiben. Auf der Grundlage eines Verständnisses des Verbrennungsprozesses können Zylinderdrücke analysiert werden, um den Zustand des Verbrennungsprozesses innerhalb eines bestimmten Zylinders zu schätzen, der die Verbrennung sowohl hinsichtlich der Verbrennungsphaseneinstellung als auch der Verbrennungsstärke beschreibt. Die Verbrennung einer bekannten Ladung bei bekannter Zeiteinstellung unter bekannten Bedingungen erzeugt innerhalb des Zylinders einen vorhersagbaren Druck. Durch Beschreibung der Phase und der Stärke der Verbrennung bei bestimmten Kurbelwinkeln können die Initiierung und der Fortschritt eines bestimmten Verbrennungszyklus als ein geschätzter Verbrennungszustand beschrieben werden. Durch Schätzen des Zustands des Verbrennungsprozesses für einen Zylinder und Vergleichen des Zustands entweder mit erwarteten Zylindermesswerten oder mit den Messwerten anderer Zylinder können Zylinder auf der Grundlage des Vergleichs des überwachten Betriebs mit dem gewünschten Betrieb effizient gesteuert werden.
In 2A ist nun ein Steuersystem 48 für die Zeiteinstellung einer Mehrfacheinspritzung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dargestellt. Das Steuersystem 48 für die Zeiteinstellung der Mehrfacheinspritzung sichert die einzelne Korrektur der Zeiteinstellung mehrerer Einspritzimpulse pro Verbrennungsereignis auf der Grundlage mehrerer Verbrennungsphaseneinstellungs-Metriken, die aus einem Zylinderdrucklinienzug extrahiert werden. Das Steuersystem 48 für die Zeiteinstellung der Mehrfacheinspritzung umfasst das Steuermodul 5, Basiszeiteinstellungsparameter 50, einen Addierer 59, den Motor 10, den Verbrennungsdrucksensor 30 (siehe 1), eine Phaseneinstellungsmetrikeinheit 54, eine Differenzeinheit 55, eine Einheit 56 für optimierte Phaseneinstellungsmetriken und eine Rückkopplungseinheit 58 zur Korrektur der Einspritzungs-Zeiteinstellung. Die Basiszeiteinstellungsparameter 50 beruhen auf der Betreiberdrehmomentanforderung (To_req), wobei To_req Betreibereingaben in Aktuatoren einschließlich eines Fahrpedals und eines Bremspedals aufweisen kann.
Anhand von 1 und 2 werden die Basiszeiteinstellungsparameter 50 in das Steuermodul 5 eingegeben und überwacht, wobei die Basiszeiteinstellungsparameter 50 Informationen übermitteln, die sich auf einen geeigneten Verbrennungsmodus für den Motor 10 zum Betrieb beziehen. Wie oben diskutiert wurde, können Verbrennungsmodi die gesteuerte Selbstzündung (Selbstzündung mit homogener Ladung), die Fremdzündung mit homogener Ladung und die Schichtladungs-Fremdzündung aufweisen. Die Basiszeiteinstellungsparameter 50 und Einstellungen der Basiszeiteinstellungsparameter 61 werden in den Addierer 59 eingegeben, wobei das Steuermodul 5 die oben erwähnten Aktuatoren zum Bilden kompensierter Zeiteinstellungsparameter 63 für den Motor 10 steuert. Die kompensierten Zeiteinstellungsparameter 63 können Kraftstoffeinspritzungs-Zeiteinstellungslagen für Vor-, Haupt- und Nachverbrennung umfassen, die für den geeigneten Verbrennungsmodus des Motors 10 funktional sind, während Zielphaseneinstellungsziele für die optimale Verbrennung in Echtzeit aufrechterhalten werden. In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird durch den Verbrennungsdrucksensor 30 der Zylinderverbrennungsdruck (P(θ)_MON) 52 gemessen. Es ist einzusehen, dass θ dem Kurbelwinkel des Verbrennungszyklus entspricht. Anschließend wird P(θ)_MON 52 in das Steuermodul 5 eingegeben – und durch dieses überwacht –, wobei durch die Phaseneinstellungsmetriken-Einheit 54 aus dem P(θ)_MON 52 Phaseneinstellungsmetriken extrahiert werden, um dadurch Ist-Phaseneinstellungsmetriken 57 zu schätzen. Das Extrahieren von Ist-Phaseneinstellungsmetriken 57 aus dem P(θ)_MON 52 ist zum einzelnen Korrigieren der Zeiteinstellung mehrerer Einspritzimpulse pro Zylinder pro Verbrennungszyklus in der Echtzeitverbrennungssteuerung an Bord funktional. Darüber hinaus ist das Steuersystem 48 für die Zeiteinstellung der Mehrfacheinspritzung als ein einzelnes System für jeden einzelnen Zylinder 20 in dem Motor 10 funktional, wobei die Zeiteinstellungen der Verbrennungszeiteinstellung der Zylinder 10 unabhängig voneinander sind.
Anhand von 2B können Vorwärtskopplungsschätzungs-Zeiteinstellungsparameter 77 auf der Grundlage der Einstellungen von Basiszeiteinstellungsparametern 61 in einem zweiten Verbrennungszyklus in eine Arbeitspunkt-Basiszeiteinstellungseinheit 51 eingegeben werden. Auf der Grundlage der Vorwärtskopplungsschätzungs-Zeiteinstellungsparameter 77 kann die Arbeitspunkt-Basiszeiteinstellungseinheit 51 in dem zweiten Verbrennungszyklus Basiszeiteinstellungsparameter 50 erzeugen, damit sie in den Addierer 59 eingegeben werden.
Es wird hier eine Steuermethodik beschrieben, bei der die Zeiteinstellung mehrerer Einspritzimpulse pro Verbrennungsereignis auf der Grundlage mehrerer Phaseneinstellungsmetriken, die aus einem Zylinderdrucklinienzug extrahiert werden, einzeln korrigiert werden können. Der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet wird würdigen, dass eine Anzahl von Einspritzstrategien und Teilungen genutzt werden können. Zum Beispiel haben Einspritzungen in verschiedenen Teilen des Verbrennungszyklus verschiedene Wirkungen. Die Haupteinspritzung dient üblicherweise für die Verbrennung, die die Drehmomenterzeugung steuert, die Voreinspritzung dient üblicherweise zum Steuern des Geräuschs und die Nacheinspritzung wird üblicherweise für eine Verbrennung genutzt, die Emissionen und das Abgaswärmemanagement steuert. Die Zeiteinstellungen und Mengen jedes Impulses für ein Mehrfacheinspritzungsschema müssen für optimale Kraftstoffwirtschaftlichkeit, Emissionen, Geräusch- und Abgaswärmemanagement optimiert und aufrechterhalten werden. Das Steuersystem 58 für die Zeiteinstellung einer Mehrfacheinspritzung ermöglicht einen Echtzeiteinspritzungs-Zeiteinstellungs-Korrekturmechanismus an Bord für die rechtzeitige und zuverlässige Mehrphasenverbrennung gegenüber Komponentenschwankungen, Störungen und Altern. Somit ermöglicht die unabhängige Detektierung und Steuerung jedes Einspritzimpulses pro Zylinder pro Verbrennungszyklus die Aufrechterhaltung der optimalen Kalibrierung jedes Impulses.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist 3 eine graphische Darstellung einer Mehrfachphaseneinstellungssteuerung eines Zylinderverbrennungsdruckprofils 301 und eines entsprechenden Wärmefreisetzungsratenprofils 303 für Mehrfachkraftstoffeinspritzungen in einen Zylinder pro Verbrennungszyklus. Die Abszissenachse repräsentiert den Kurbelwinkel (Grad) und die Ordinatenachse repräsentiert den Zylinderdruck (kPa) und die Wärmefreisetzungsrate (J/CAD). Wie zu erkennen sein wird, kann das Wärmefreisetzungsratenprofil 303 von einer Zylinderdruckmessung hinsichtlich einer Änderung des Druckverhältnisses oder einer Änderung der Verbrennungsdruckrate, die entsprechend dem Kurbelwinkel messbar sind, korreliert werden. Während der Kalibrierung werden das Zylinderdruckprofil 301 und das Wärmefreisetzungsratenprofil 303 während eines Verbrennungszyklus unter Nutzung einer Dreifachkraftstoffeinspritzung überwacht. Die Dreifachkraftstoffeinspritzung umfasst einen Einspritzimpuls für die Vor-, für die Haupt- und für die Nachverbrennung. Allerdings ist die Offenbarung nicht auf die Dreifachkraftstoffeinspritzung beschränkt und kann eine Doppelkraftstoffeinspritzung, die einen Einspritzimpuls für die Haupt- und für die Nachverbrennung oder einen Einspritzimpuls für die Vor- und für die Hauptverbrennung aufweist, umfassen. Im Ergebnis jedes Einspritzimpulses (d. h. Vor-, Haupt- und Nachverbrennung) weist das Wärmefreisetzungsratenprofil 303 lokal eine Spitze auf, wobei jeder Einspritzimpuls für einen jeweiligen lokalen Spitzenwert in dem Wärmefreisetzungsratenprofil 303 eine Kurbelwinkellage aufweist. Eine der Kurbelwinkellagen für Spitzenwerte des Wärmefreisetzungsratenprofils 303 entspricht der Voreinspritzung, eine der Kurbelwinkellagen für Spitzenwerte des Wärmefreisetzungsratenprofils 303 entspricht der Haupteinspritzung und eine andere der Kurbelwinkellagen für Spitzenwerte des Wärmefreisetzungsratenprofils 303 entspricht der Nacheinspritzung. Durch Überwachung des Zylinderverbrennungsdruckprofils 301 und Bestimmung der Kurbelwinkellagen für Spitzenwerte des Wärmefreisetzungsratenprofils 303 kann für rechtzeitige und zuverlässige Mehrphasenverbrennung gegenüber Komponentenschwankungen, Störungen und Alter eine Echtzeitkorrektur der Einspritzungs-Zeiteinstellung an Bord bereitgestellt werden. Es ist einzusehen, dass diese Offenbarung die Korrelation zwischen den Einspritzungs-Zeiteinstellungslagen und der Kurbelwinkellage für jeden der Spitzenwerte des Wärmefreisetzungsratenprofils 303 betrifft und nicht den Betrag jedes der Spitzenwerte in dem Wärmefreisetzungsratenprofil 303 betrifft.
4 veranschaulicht eine graphische Darstellung des Verbrennungs- und des Kraftstoffeinspritzeinrichtungs-Stromprofils 401 bzw. 403. Das in 4 dargestellte Verbrennungsprofil 401 ist tatsächlich ein geschätztes Verbrennungsprofil, das mathematisch hinsichtlich des Druckverhältnisses (PR), das entsprechend dem Kurbelwinkel messbar ist, bestimmt wird. Es ist einzusehen, dass das in 4 dargestellte geschätzte Verbrennungsprofil 401 das Integral des in 3 dargestellten Wärmefreisetzungsratenprofils 303 nachbildet. Somit weist das geschätzte Verbrennungsprofil 401 hinsichtlich des PR ein äquivalentes Verhalten wie das Integral der Wärmefreisetzungsrate 303 auf. Das geschätzte Verbrennungsprofil 401 kann außerdem hinsichtlich des Verbrennungsdrucks oder eines Kraftstoffmassen-Verbrennungsanteils, der entsprechend dem Kurbelwinkel messbar ist, bestimmt werden und wird später diskutiert (siehe 6B und 7). Wie in 4 gezeigt ist, repräsentiert die Abszissenachse die Kurbelwinkellage (Grad) und repräsentiert die Ordinatenachse das Druckverhältnis (PR) und den Einspritzeinrichtungsstrom (A). Das Kraftstoffeinspritzeinrichtungs-Stromprofil 403 stellt eine Zunahme des Stroms dar, wenn ein Kraftstoffimpuls für die Vor-, für die Haupt- und für die Nachverbrennung eingespritzt wird. Die Einspritzimpuls-Zeiteinstellung für die Vorverbrennung weist eine Kurbelwinkellage auf, die im Wesentlichen bei oder nahe –25 Grad auftritt. Die Einspritzimpuls-Zeiteinstellung für die Hauptverbrennung weist eine Kurbelwinkellage auf, die im Wesentlichen kurz vor dem oberen Totpunkt während des Verdichtungstakts bei oder nahe –4,0 Grad auftritt. Die Einspritzimpuls-Zeiteinstellung für die Nachverbrennung weist eine Kurbelwinkellage auf, die im Wesentlichen während des Arbeitstakts bei oder nahe 15,0 Grad auftritt. Es ist einzusehen, dass die Kurbelwinkellagen für jede Einspritzimpuls-Zeiteinstellung nur beispielhaft sind und dass die Offenbarung angesichts dessen nicht darauf beschränkt sein soll. Außerdem hilft das Verbrennungsprofil 401 bei der im Folgenden weiter diskutierten Bestimmung der Kurbelwinkellagen für Spitzenwerte der Wärmefreisetzungsratenprofile für die Haupt- und für die Nacheinspritzungs-Zeiteinstellung für die Echtzeitrückkopplungsregelung.
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird eine Phaseneinstellungsmetrik genutzt, um Verbrennungsprofile und jeweilige Ableitungen (d. h. Wärmefreisetzungsraten) zu schätzen, die über einen Verbrennungszyklus für die Haupteinspritzungs-Zeiteinstellung und für die Nacheinspritzungs-Zeiteinstellung aus überwachten Zylinderdruckmessungen extrahiert werden. Es ist einzusehen, dass Verbrennungs- und Wärmefreisetzungsratenprofile auch über einen Verbrennungszyklus für die Voreinspritzungs-Zeiteinstellung geschätzt werden können. Die beispielhafte Phaseneinstellungsmetrik bestimmt das Verbrennungsprofil hinsichtlich eines PR, das entsprechend dem Kurbelwinkel messbar ist, wobei das Wärmefreisetzungsratenprofil hinsichtlich der Änderung des PR bestimmt ist, das entsprechend dem Kurbelwinkel messbar ist. Das Druckverhältnis PR ist ein im Gebiet bekannter Term zur Beschreibung eines gemessenen Drucks innerhalb der Verbrennungskammer, der sich aus der Verbrennung P ergibt, über dem Druck, der normalerweise durch den Betrieb des Kolbens vorhanden wäre, P_MOT. Ein geschätztes Verbrennungsprofil über einen Bereich von Kurbelwinkellagen über jeden Verbrennungszyklus kann durch die folgende Gleichung in Echtzeit berechnet werden
Gamma, γ, umfasst ein Verhältnis spezifischer Wärmen und wird nominell als dasjenige für Luft bei der Temperatur gewählt, die jener entspricht, die für die Berechnung der Signalunsymmetrie und ohne AGR verwendet wird. Somit ist nominell oder anfangs γ = 1,365 für Dieselmotoren und ist nominell γ = 1,30 für herkömmliche Benzinmotoren. Allerdings können diese auf der Grundlage der Daten von den spezifischen Wärmen für Luft und der stöchiometrischen Produkte unter Verwendung eines Schätzwerts des Äquivalenzverhältnisses φ und des AGR-Molenbruchs, der auf die Betriebsbedingung abzielt, und unter Verwendung der folgenden Gleichung eingestellt werden. γ = 1 + (R/c_v) (2)
R ist die universelle Gaskonstante, und der gewichtete Durchschnitt von Luft und Produkteigenschaften kann durch die folgende Gleichung berechnet werden. c_v(T) = (1,0 – ϕ·AGR)·c_vair(T) + (ϕ·AGR)·c_vstoichprod(T) (3)
Gleichung 3 kann als eine Funktion zum Ausführen von Eigenschaftskorrekturen unter Berücksichtigung verschiedener veränderlicher Eigenschaftsbeziehungen, die die Verbrennung beeinflussen, ausgedrückt werden. Gleichung 3 kann über einen Verbrennungszyklus oder bei jedem Kurbelwinkel während aller Druckmessungswinkel, beginnend von einer Anfangstemperatur, genutzt werden. Die Anfangstemperatur kann ein Unsymmetrieberechnungspunkt oder eine andere Referenz wie etwa die Einlasskrümmertemperatur, die z. B. bei dem Einlassventil-Schließwinkel gemessen wurde, sein. Diese Anfangstemperatur- und Anfangsdruckmessungen werden verwendet, um die mittlere Temperatur bei jedem Winkel zu berechnen, da die Temperatur ähnlich dem Druck Änderungen ausgesetzt ist. Außerdem ist einzusehen, dass sich die AGR über die Verbrennung ändert, wobei die AGR anfangs der AGR-Prozentsatz des eingeführten Gases ist und sich während der Verbrennung frische Ladungsmasse in AGR-Masse umwandelt. Dementsprechend kann die AGR bei jedem Kurbelwinkel aktualisiert werden.
Durch Bestimmen der Ableitung des durch 1 hinsichtlich PR berechneten geschätzten Verbrennungsprofils kann über einen Bereich von Kurbelwinkellagen für jeden Verbrennungswinkel ein geschätztes Wärmefreisetzungsratenprofil berechnet werden. Somit kann das geschätzte Wärmefreisetzungsratenprofil in Echtzeit durch die folgende Gleichung berechnet werden: Delta PR = PR(θ_k) – PR(θ_k-1) (4) wobei Delta PR eine Änderungsrate des Druckverhältnisses über den Verbrennungszyklus beschreibt und wobei PR(θ_k-1) und PR(θ_k) Zylinderverbrennungsdruckverhältnisse für zwei iterative Druckabtastwerte innerhalb eines Verbrennungszyklus in dem Motor sind.
5A und 5B zeigen entsprechende Testergebnisse für veränderliche Einspritzungs-Zeiteinstellungen. In 5A ist ein Graph gezeigt, der geschätzte Verbrennungsprofile darstellt, die durch Gleichung 1 für drei Verbrennungszyklen mit veränderlichen Nacheinspritzungs-Zeiteinstellungslagen 501a, 501b und 501c und einer Haupteinspritzungs-Zeiteinstellungslage 503, die für alle drei Verbrennungszyklen dieselbe ist, berechnet wurden. Die Veränderung der Nacheinspritzungs-Zeiteinstellungslage ist nur beispielhaft und wird zur Darstellung der Phaseneinstellungstrends für die Nacheinspritzungs-Zeiteinstellung genutzt, die bei verschiedenen Zeiteinstellungslagen auftritt, wobei die Phaseneinstellungstrends für die Kalibrierung erwarteter Phaseneinstellungsmetriken 70 auf der Grundlage der Basiszeiteinstellungsparameter 50 (siehe 2A und 2B) genutzt werden können. Die Abszissenachse repräsentiert den Kurbelwinkel (Grad) und die Ordinatenachse repräsentiert das Druckverhältnis (PR). Es ist einzusehen, dass die drei veränderlichen Nacheinspritzungs-Zeiteinstellungslagen 501a–c jeweils während getrennter Verbrennungszyklen auftreten, während das Hauptverbrennungsereignis für jeden der Verbrennungszyklen bei derselben Einspritzungs-Zeiteinstellungslage auftritt.
In 5B ist ein Graph gezeigt, der durch Gleichung 4 berechnete geschätzte Wärmefreisetzungsratenprofile für die Nacheinspritzungs-Zeiteinstellungslagen 501a, 501b und 501c und für die Haupteinspritzungs-Zeiteinstellungslage 503, die für alle drei Verbrennungszyklen dieselbe ist, darstellt. Darüber hinaus kann eine Kurbelwinkellage für einen Spitzenwert jeder Einspritzungs-Zeiteinstellung in den Wärmefreisetzungsratenprofilen identifiziert werden. Zum Beispiel weist das Wärmefreisetzungsratenprofil für die Haupteinspritzungs-Zeiteinstellungslage 503 eine Kurbelwinkellage 503X für eine entsprechende Spitzenänderung des PR-Werts auf; weist das Wärmefreisetzungsratenprofil für die Nacheinspritzungs-Zeiteinstellungslage 501a eine Kurbelwinkellage 501X für eine entsprechende Spitzenänderung des PR-Werts auf; weist das Wärmefreisetzungsratenprofil für die Nacheinspritzungs-Zeiteinstellungslage 501b eine Kurbelwinkellage 501Y für eine entsprechende Spitzenänderung des PR-Werts auf und weist das Wärmefreisetzungsratenprofil für die Nacheinspritzungs-Zeiteinstellungslage 501c eine Kurbelwinkellage 501Z für eine entsprechende Spitzenänderung des PR-Werts auf. Die Abszissenachse repräsentiert den Kurbelwinkel (Grad) und die Ordinatenachse repräsentiert die Änderung des Druckverhältnisses (ΔPR). Wie in 5A angemerkt wird, treten die drei veränderlichen Wärmefreisetzungsratenprofile für die Nacheinspritzungs-Zeiteinstellungslagen 501a–c jeweils während getrennter Verbrennungszyklen auf, während das Wärmefreisetzungsratenprofil für die Haupteinspritzungs-Zeiteinstellungslage 503 für jeden der Verbrennungszyklen bei derselben Zeiteinstellungslage auftritt. Die Veränderung der Nacheinspritzungs-Zeiteinstellungslage ist nur beispielhaft und wird zur Darstellung der Phaseneinstellungstrends für die bei verschiedenen Zeiteinstelllungslagen auftretende Nacheinspritzungs-Zeiteinstellung genutzt. Zum Beispiel wird die Kurbelwinkellage für den Einspritzimpuls für die Nacheinspritzungs-Zeiteinstellung, die in 3 gezeigt ist, in drei Verbrennungszyklen nach früh oder spät verstellt, um die Wärmefreisetzungsratenprofile für die Nacheinspritzungs-Zeiteinstellungslagen 501a–c zu liefern. Es ist einzusehen, dass der Einspritzimpuls für das Wärmefreisetzungsratenprofil für die Nacheinspritzungs-Zeiteinstellungslage 501a später in dem Arbeitstakt als die Einspritzimpulse für die Wärmefreisetzungsratenprofile für die Nacheinspritzungs-Zeiteinstellungslagen 501b und 501c auftritt. Dagegen tritt der Einspritzimpuls für das Wärmefreisetzungsratenprofil für die Nacheinspritzungs-Zeiteinstellungslage 501b später in dem Arbeitstakt als der Einspritzimpuls für das Wärmefreisetzungsratenprofil für die Nacheinspritzungs-Zeiteinstellungslage 501c auf.
Es ist einzusehen, dass die Kurbelwinkellagen für die Spitzenwerte des Wärmefreisetzungsratenprofils, die der Haupteinspritzungs-Zeiteinstellungslage 503 und einer der Nacheinspritzungs-Zeiteinstellungslagen 501a–c entsprechen, mit erwarteten Phaseneinstellungsmetriken verglichen werden können, die auf der Kraftstoffeinspritzungs-Basiszeiteinstellung für die Haupt- bzw. für die Nacheinspritzung beruhen. Außerdem kann das Wärmefreisetzungsratenprofil eine Voreinspritzungs-Zeiteinstellungslage 505 mit einer Kurbelwinkellage 505X für eine entsprechende Spitzenänderung des PR-Werts umfassen.
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird eine andere Phaseneinstellungsmetrik zum Schätzen der Wärmefreisetzungsratenprofile und jeweiliger aus überwachten Zylinderdruckmessungen extrahierter Integrale (d. h. Verbrennungsprofile) genutzt. Diese beispielhafte Phaseneinstellungsmetrik bestimmt das Wärmefreisetzungsratenprofil hinsichtlich der entsprechend dem Kurbelwinkel gemessenen Verbrennungsdruckrate (kPa/CAD). Das Verbrennungsprofil wird hinsichtlich des entsprechend dem Kurbelwinkel gemessenen Verbrennungsdrucks bestimmt. Ein geschätztes Wärmefreisetzungsratenprofil über einen Bereich von Kurbelwinkellagen für jeden Verbrennungszyklus kann in Echtzeit durch die folgende Gleichung berechnet werden.
Das geschätzte Verbrennungsprofil hinsichtlich des Verbrennungsdrucks über einen Bereich von Kurbelwinkellagen für jeden Verbrennungszyklus kann durch Bestimmten des Integrals des durch 5 berechneten geschätzten Wärmefreisetzungsprofils berechnet werden. Somit kann das geschätzte Verbrennungsprofil in Echtzeit durch die folgende Gleichung berechnet werden.
In 6A ist ein Graph gezeigt, der die geschätzten Wärmefreisetzungsratenprofile hinsichtlich der durch Gleichung 5 berechneten Verbrennungsdruckrate für die Nacheinspritzungs-Zeiteinstellungslagen 601a, 601b und 601c und für eine Haupteinspritzungs-Zeiteinstellungslage 603, die für alle drei Verbrennungszyklen derselbe ist, darstellt. Darüber hinaus kann in den Wärmefreisetzungsratenprofilen eine Kurbelwinkellage für einen Spitzenwert jeder Einspritzungs-Zeiteinstellung identifiziert werden.
Zum Beispiel weist die Haupteinspritzungs-Zeiteinstellungslage 603 eine Kurbelwinkellage 603X für einen entsprechenden Spitzen-Verbrennungsdruckratenwert auf; weist die Nacheinspritzungs-Zeiteinstellungslage 601a eine Kurbelwinkellage 601X für einen entsprechenden Spitzen-Verbrennungsdruckratenwert auf; weist die Nacheinspritzungs-Zeiteinstellungslage 601b eine Kurbelwinkellage 601Y für einen entsprechenden Spitzen-Verbrennungsdruckratenwert auf und weist die Nacheinspritzungs-Zeiteinstellungslage 601c eine Kurbelwinkellage 601Z für einen entsprechenden Spitzen-Verbrennungsdruckratenwert auf. Die Abszissenachse repräsentiert den Kurbelwinkel (Grad) und die Ordinatenachse repräsentiert die Verbrennungsdruckrate (kFa/CAD). Die drei veränderlichen Nacheinspritzungs-Zeiteinstellungslagen 601a–c treten jeweils während getrennter Verbrennungszyklen auf, während die Haupteinspritzungs-Zeiteinstellungslage 603 für jeden der Verbrennungszyklen bei derselben Zeiteinstellungslage auftritt. Die Veränderung der Nacheinspritzungs-Zeiteinstellungslage ist nur beispielhaft und wird zur Darstellung der Phaseneinstellungstrends für die Nacheinspritzungs-Zeiteinstellung genutzt, die bei verschiedenen Zeiteinstellungslagen auftritt, wobei die Phaseneinstellungstrends für die Kalibrierung erwarteter Phaseneinstellungsmetriken 70 auf der Grundlage von Basiszeiteinstellungsparametern 50 (siehe 2A und 2B) genutzt werden können. Zum Beispiel wird die in 3 gezeigte Kurbelwinkellage für den Einspritzimpuls für die Nacheinspritzungs-Zeiteinstellung in drei Verbrennungszyklen nach früh oder spät verstellt, um die Wärmefreisetzungsratenprofile für die Nacheinspritzungs-Zeiteinstellungslagen 601a–c zu liefern. Es ist einzusehen, dass der Einspritzimpuls für das Wärmefreisetzungsratenprofil für die Nacheinspritzungs-Zeiteinstellungslage 601a später in dem Arbeitstakt als die Einspritzimpulse für die Nacheinspritzungs-Zeiteinstellungslagen 601b und 601c auftritt. Dagegen tritt der Einspritzimpuls für die Nacheinspritzungs-Zeiteinstellungslage 601b später in dem Arbeitstakt als der Einspritzimpuls für die Nacheinspritzungs-Zeiteinstellungslage 601c auf.
Die Kurbelwinkellagen für die Spitzenwerte des Wärmefreisetzungsratenprofils, die der Haupteinspritzungs-Zeiteinstellungslage 603 und einer der Nacheinspritzungs-Zeiteinstellungslagen 601a–c entsprechen, können mit den erwarteten Phaseneinstellungsmetriken 70 verglichen werden, die auf den Kraftstoffeinspritzungs-Basiszeiteinstellungsparametern 50 für die Haupt- bzw. für die Nacheinspritzung beruhen. Außerdem kann das Wärmefreisetzungsratenprofil eine Voreinspritzungs-Zeiteinstellungslage 605 mit einer Kurbelwinkellage 605X für eine entsprechende Spitzenänderung des PR-Werts umfassen.
In 6B ist ein Graph gezeigt, der durch Gleichung 6 berechnete geschätzte Verbrennungsprofile für drei Verbrennungszyklen mit veränderlichen Nacheinspritzungs-Zeiteinstellungslagen 601a, 601b und 601c und mit einer Haupteinspritzungs-Zeiteinstellungslage 603, die für alle drei Verbrennungszyklen dieselbe ist, darstellt. Wie in 6A erwähnt wurde, ist die Veränderung der Nacheinspritzungs-Zeiteinstellungslage nur beispielhaft und wird zur Veranschaulichung der Phaseneinstellungstrends für die bei verschiedenen Zeiteinstellungslagen auftretende Nacheinspritzungs-Zeiteinstellung genutzt, während die Phaseneinstellungstrends für die Kalibrierung erwarteter Phaseneinstellungsmetriken 70 auf der Grundlage der Kraftstoffeinspritzungs-Basiszeiteinstellungsparameter 50 (siehe 2A und 2B) genutzt werden können. Die Abszissenachse repräsentiert den Kurbelwinkel (Grad) und die Ordinatenachse repräsentiert den Verbrennungsdruck. Es ist einzusehen, dass die drei veränderlichen Nacheinspritzungs-Zeiteinstellungslagen 601a–c jeweils während getrennter Verbrennungszyklen auftreten, während das Haupteinspritzungsereignis für jeden der Verbrennungszyklen bei derselben Zeiteinstellungslage auftritt.
Die obigen Beispiele beschreiben Änderungen, die auf der Grundlage einer Änderung einer Zeiteinstellung einer Nacheinspritzung hervorgehen. Es ist einzusehen, dass ähnliche Verfahren für die Auswertung von Änderungen auf der Grundlage von Änderungen entweder der Haupt- oder der Voreinspritzungen genutzt werden können. Außerdem ist einzusehen, dass die hier genutzten Verfahren auf mehrere sich ändernde Einspritzungs-Zeiteinstellungen gleichzeitig angewendet werden können und nicht in Isolation auf eine einzelne Einspritzungs-Zeiteinstellung genutzt werden müssen.
Alternative Ausführungsformen können eine Anzahl von Permutationen von Gleichungen nutzen, um Wärmefreisetzungsratenprofile zu schätzen. Zum Beispiel können Δm_f oder die verbrannte Kraftstoffmasse zwischen zwei Kurbelzeitabtastwerten unter der Annahme eines konstanten γ durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden.
Gleichung 7 ermöglicht, γ als einen gemessenen, kalibrierten, berechneten oder auf andere Weise bestimmbaren Wert einzugeben. Q_LHV ist ein Maß für die Wärmeenergie in einer Kraftstoffmasseneinheit. In einem anderen Beispiel kann γ über einen Verbrennungsprozess wie durch die folgende Gleichung ausgedrückt variieren gelassen werden.
Gleichung 8 ermöglicht die Verwendung von γ_k zur Beschreibung der Wirkungen eines sich ändernden γ über den Verbrennungszyklus. Eine Berechnung von γ, das sich entsprechend Temperatur- und Ladungsgemischschätzwerten ändert, kann direkt durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden.
Es ist einzusehen, dass die Verwendung von Gleichung 7 wegen der Einfachheit der Verwendung eines festen γ-Terms gegebenenfalls bevorzugt ist. Allerdings können Gleichung 8 oder 9 zur Bestimmung der Wirkungen von γ über einen Verbrennungszyklus genutzt werden, wenn dies auf der Grundlage der Wirkungen sich ändernder Eigenschaftswerte erforderlich ist oder eine erhöhte Genauigkeit der Ausgabe erforderlich ist.
Wie oben in Gleichung 9 beschrieben ist, kann γ über einen Verbrennungsprozess variieren. γ_T kann gemäß der folgenden Gleichung bestimmt werden. γ_T = 1 + R/c_v(T) (10)
Der Term c_v(T) kann gemäß der folgenden Gleichung bestimmt werden. c_v(T) = (1 – ϕ·AGR)·c_v,air(T) + (ϕ·AGR)·c_v,stoichprod(T) (11)
Änderungen von T über einen Verbrennungszyklus entsprechend θ, beginnend von einer Anfangstemperatur und einem entsprechenden Volumen, können gemäß den folgenden Gleichungen bestimmt werden.
Ähnlich kann der AGR-Gehalt innerhalb der Verbrennungskammer über einen Verbrennungszyklus gemäß der folgenden Gleichung bestimmt werden. AGR(θ_k) = AGR_int + COMB_RAMP(θ_k)·(AGR – AGR_int) (14)
COMB_RAMP(θ_k) ist eine Verbrennungsrampenfunktion, die den Verbrennungsfortschritt für Kurbel-aufgelöste Werte beschreibt und die gemäß dem folgenden Ausdruck bestimmt werden kann.
Über diese Gleichungen oder über im Gebiet bekannte äquivalente Gleichungen kann ein Linienzug des verbrannten Kraftstoffs zur Verwendung in hier beschriebenen Verfahren berechnet werden.
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann eine andere aus überwachten Zylinderdruckmessungen extrahierte Phaseneinstellungsmetrik genutzt werden, wo die Zeiteinstellung mehrerer Einspritzimpulse pro Verbrennungsereignis einzeln korrigiert werden kann. Unter Nutzung des Wärmefreisetzungsratenintegrals (d. h. des in 4 gezeigten Verbrennungsprofils 401) weist jede Einspritzungs-Zeiteinstellung eine jeweilige Ausgabe auf, die hinsichtlich eines gewünschten Kraftstoffmassen-Verbrennungsanteils definiert ist, der entsprechend dem Kurbelwinkel messbar ist. Die Mehrfacheinspritzungs-Zeiteinstellungsausgaben sind als Werte CA_x1, ..., CA_xn, definiert, wobei die Zahl CA_xj gleich der Anzahl zu steuernder Impulse sein sollte. Wenn z. B. nur gewünscht ist, die Lagen der Einspritzungs-Zeiteinstellungen für die Haupt- und für die Nachverbrennung zu steuern, werden zwei CA_xj-Werte als definierte Ausgaben genutzt. Es ist einzusehen, dass die gewünschten zu analysierenden Kraftstoffmassen-Verbrennungsanteile von dem Betriebsmodus des Motors abhängen und dass die Lage der Einspritzungs-Zeiteinstellungsausgabe so gewählt werden sollte, dass der letzte Einspritzimpuls den am meisten nach spät verstellten Wert dominierend beeinflusst, um in dem Wärmefreisetzungsratenintegral ein Mehrvariablensystem mit Dreiecksstruktur bereitzustellen. Zum Beispiel kann es erwünscht sein, die Lage für die Nacheinspritzungs-Zeiteinstellung in nachfolgenden Motorzyklen nach früh oder spät zu verstellen, wenn der gewünschte Kraftstoffmassen-Verbrennungsanteil mit einer unerwünschten Auswirkung, die die Lage der Nacheinspritzungs-Zeiteinstellung auf das Wärmefreisetzungsratenintegral hat, korreliert. In einem beispielhaften Beispiel sind die gewünschten Kraftstoffmassen-Verbrennungsanteile für die Haupt- und für die Nacheinspritzungs-Zeiteinstellung 0,5 bzw. 0,8. Somit sind die Mehrfacheinspritzungs-Zeiteinstellungsausgaben für die Haupt- und für die Nachverbrennung CA₅₀ bzw. CA₈₀. Gleichfalls kann es in anderen Verbrennungszyklen erwünscht sein, das Wärmefreisetzungsratenintegral zu analysieren, wo ein gewünschter Verbrennungskraftstoffmassen-Verbrennungsanteil 0,65 für die Hauptverbrennung und 0,83 für die Nachverbrennung ist. Auf der Grundlage der Lage der Mehrfacheinspritzungs-Zeiteinstellungsausgaben CA_x1 und CA_x1, die entsprechend dem Kurbelwinkel messbar sind, kann die Lage der Einspritzungs-Zeiteinstellungen für die Haupt- und für die Nacheinspritzungs-Zeiteinstellung in nachfolgenden Motorzyklen nach früh oder nach spät verstellt werden, um auf der Grundlage der Basiszeiteinstellungsparameter 50 für die Haupt- und für die Nacheinspritzungs-Zeiteinstellung erwartete Phaseneinstellungsparameter 70 (siehe 2A und 2B) zu erfüllen.
7 zeigt graphisch den Kraftstoffmassen-Verbrennungsanteil über einen beispielhaften Verbrennungszyklus gemäß der vorliegenden Offenbarung. Der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet wird würdigen, dass Zylinderdruckmessungen genutzt werden können, um den wie gezeigten Kraftstoffmassen-Verbrennungsanteil zu berechnen. In der beispielhaften graphischen Darstellung aus 7 ist ein Verbrennungszyklus mit einem Zweimpuls-Kraftstoffeinspritzereignis, mit einer ersten, einer Haupteinspritzung, mit einer definierten Haupteinspritzungs-Zeiteinstellungsausgabe CA₅₀, und mit einer zweiten, einer Nacheinspritzung, mit einer definierten Nacheinspritzungs-Zeiteinstellungsausgabe CA₈₀, gezeigt. Wie in dem Graphen sichtbar ist, können Kraftstoffmassen-Verbrennungsanteile durch verschiedene Punkte in dem Verbrennungszyklus, die entsprechend Kurbelwinkelgrad messbar sind, definiert oder bestimmt werden. Ferner können gemäß den im Gebiet bekannten Verfahren Perioden der Haupt- und Nacheinspritzung definiert und überwacht werden, wobei die Periode der Haupteinspritzung eine Leistungsausgabe des Zylinders definiert und die Periode der Nacheinspritzung eine chemische Zusammensetzung der von dem Motor in das Abgassystem ausgestoßenen Abgase definiert. Außerdem ist einzusehen, dass eine Periode der Voreinspritzung ebenfalls betrieben werden kann, um Faktoren wie etwa das Verbrennungsgeräusch zu steuern. Die hier beschriebenen Verfahren zum Steuern von Haupt- und Nacheinspritzungen können ähnlich zur Steuerung von Voreinspritzungen genutzt werden. Die Analyse des Wärmefreisetzungsratenintegrals hinsichtlich des Kraftstoffmassen-Verbrennungsanteils, wie etwa in 7 gezeigt ist, kann zur Beschreibung verschiedener Eigenschaften, z. B. zur Beschreibung des gemessenen Kraftstoffmassen-Verbrennungsanteils für die Haupteinspritzung und des gemessenen Kraftstoffmassen-Verbrennungsanteils für die Nacheinspritzung, verwendet werden. In dem beispielhaften Graphen tritt die Haupteinspritzungs-Zeiteinstellungsausgabe CA₅₀ (d. h., der gewünschte Kraftstoffmassen-Verbrennungsanteil ist 0,5) bei einer Kurbelwinkellage bei oder nahe 18 Grad auf, während die Nacheinspritzungs-Zeiteinstellungsausgabe CA₈₀ (d. h., die gewünschte verbrannte Kraftstoffmasse ist 0,8) bei einer Kurbelwinkellage bei oder nahe 25 Grad auftritt. Dadurch können auf der Grundlage von Zyklus zu Zyklus Einstellungen der Lagen für die Haupt- und Nacheinspritzungs-Zeiteinstellungen vorgenommen werden oder können auf der Grundlage mehrerer Verbrennungszyklen Einstellungen vorgenommen werden, wobei richtige Einstellungen vorhersagend vorgenommen werden können.
Anhand des Steuersystems 48 für die Zeiteinstellung einer Mehrfacheinspritzung in 2A und 2B werden die Ist-Phaseneinstellungsmetriken 57, die auf P(θ)_MON 52 beruhen und durch eine der beispielhaften Phaseneinstellungsmetriken (siehe 5–7) in der Phaseneinstellungsmetriken-Einheit 54 bestimmt werden, in die Differenzierung 55 eingegeben und mit erwarteten Phaseneinstellungsmetriken 70 verglichen, die von der Einheit 56 für optimierte Phaseneinstellungsmetriken bereitgestellt werden. Die Einheit 56 für optimierte Phaseneinstellungsmetriken bestimmt in Abhängigkeit von den Zeiteinstellungslagen und den jeweiligen erwarteten Phaseneinstellungsmetriken 70 für die Einspritzungs-Zeiteinstellung auf der Grundlage der Basiszeiteinstellungsparameter 50 den Arbeitspunkt. Auf der Grundlage des Vergleichs zwischen der erwarteten und der Ist-Phaseneinstellungsmetrik 70 bzw. 57 werden die verglichenen Phaseneinstellungsmetriken 59 in die Rückkopplungseinheit 58 zur Korrektur der Einspritzungs-Zeiteinstellung eingegeben. Die Rückkopplungseinheit 58 zur Korrektur der Einspritzungs-Zeiteinstellung analysiert die verglichenen Phaseneinstellungsmetriken 59 und erzeugt dadurch in einem zweiten Verbrennungszyklus Einstellungen der Basiszeiteinstellungsparameter 61. Die Einstellungen der Basiszeiteinstellungsparameter 61 können die Einstellung einer Haupteinspritzungs-Zeiteinstellung in einem zweiten Verbrennungszyklus und die Einstellung einer Nacheinspritzungs-Zeiteinstellung in einem zweiten Verbrennungszyklus umfassen. Außerdem können die Einstellungen der Basiszeiteinstellungsparameter 61 die Einstellung einer Voreinspritzungs-Zeiteinstellung in einem zweiten Verbrennungszyklus umfassen. Die Einstellungen der Basiszeiteinstellungsparameter 61 werden in den Addierer 59 eingegeben. Die Einstellungen der Basiszeiteinstellungsparameter 61 in dem zweiten Verbrennungszyklus werden im Zusammenhang mit den Basiszeiteinstellungsparametern 50 in dem zweiten Verbrennungszyklus zur Erzeugung der kompensierten Zeiteinstellungsparameter 63 genutzt, die für die Verbrennung in dem zweiten Motorverbrennungszyklus in den Motor 10 eingegeben werden.
Anhand von 2B können die Vorwärtskopplungsschätzungs-Zeiteinstellungsparameter 77 auf der Grundlage der Einstellungen der Basiszeiteinstellungsparameter 61 in dem zweiten Verbrennungszyklus in eine Arbeitspunkt-Basiszeiteinstellungseinheit 51 eingegeben werden. Die Vorwärtskopplungsschätzungs-Zeiteinstellungsparameter 77 können einen Haupteinspritzungs-Zeiteinstellungs-Vorwärtskopplungsschätzwert, einen Nacheinspritzungs-Zeiteinstellungs-Vorwärtskopplungsschätzwert und einen Voreinspritzungs-Zeiteinstellungs-Vorwärtskopplungsschätzwert für den zweiten Verbrennungszyklus umfassen. Auf der Grundlage der Vorwärtskopplungsschätzungs-Zeiteinstellungsparameter 77 kann die Arbeitspunkt-Basiszeiteinstellungseinheit 51 Basiszeiteinstellungsparameter 50 in dem zweiten Verbrennungszyklus erzeugen, die in den Addierer 59 einzugeben sind.
8 veranschaulicht ein Wärmefreisetzungsratenprofil 800 mit Kurbelwinkellagen für Spitzenwerte x und y, die Einspritzungszeiteinstellungen für die Haupt- bzw. für die Nachverbrennung entsprechen. Die Abszissenachse repräsentiert den Kurbelwinkel (Grad) und die Ordinatenachse repräsentiert die Kraftstoffmassen-Verbrennungsrate (Δm_fb).
9A veranschaulicht die Phaseneinstellungssteuerung der Einspritzungszeiteinstellungslagen für die Hauptverbrennung über mehrere Verbrennungszyklen. Die Abszissenachse repräsentiert die Zeit (s) und die Ordinatenachse repräsentiert die Lage, an der die Spitzen-Wärmefreisetzungsrate (DBTDC) auftritt. Wie zu sehen ist, wird die Zeiteinstellungslage für die Hauptverbrennung durch das Phaseneinstellungssteuerverfahren geändert und ändert sich somit die Lage für den Spitzen-Wärmefreisetzungsratenwert in Übereinstimmung damit.
9B stellt die Phaseneinstellungssteuerung der Einspritzungszeiteinstellungslagen für die Nachverbrennung über mehrere Verbrennungszyklen dar. Die Abszissenachse repräsentiert die Zeit (s) und die Ordinatenachse repräsentiert die Lage, an der die Spitzen-Wärmefreisetzungsrate (DBTDC) auftritt. Wie aus dem Phaseneinstellungssteuerverfahren zu sehen ist, wird die Zeiteinstellungslage für die Nachverbrennung geändert und ändert sich somit die Lage für den Spitzen-Wärmefreisetzungsratenwert in Übereinstimmung damit.
Die obigen Ausführungsformen sind in Bezug auf eine Dieselmotorkonfiguration beschrieben, die ein System mit hohem Verteilerrohrdruck zum Liefern von Kraftstoff an die Verbrennungskammer nutzt. Allerdings ist einzusehen, dass ähnliche Verfahren in einer Vielzahl von Motorkonfigurationen einschließlich Motoren, die Benzin, Ethanol oder andere Kraftstoffe oder Kraftstoffgemische nutzen, genutzt werden können, wobei die Offenbarung nicht auf die hier beschriebenen besonderen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt sein soll.
Die Offenbarung hat bestimmte bevorzugte Ausführungsformen und Änderungen daran beschrieben. Weitere Änderungen und Abwandlungen können Anderen beim Lesen und Verstehen der Beschreibung einfallen. Somit soll die Offenbarung nicht auf die hier als die beste für die Ausführung dieser Offenbarung betrachtete Ausführungsart offenbarte(n) besondere Ausführungsform (besonderen Ausführungsformen) beschränkt sein, sondern umfasst die Offenbarung alle Ausführungsformen, die im Umfang der beigefügten Ansprüche liegen.

Claims

Verfahren zum Einstellen einer Kraftstoffeinspritzungs-Zeiteinstellung in einem Verbrennungsmotor, der einen Zylinder aufweist und zum Betreiben mehrerer Kraftstoffeinspritzungen in den Zylinder pro Verbrennungszyklus konfiguriert ist, wobei das Verfahren umfasst: Überwachen des Zylinderdrucks über einen ersten Verbrennungszyklus; Bestimmen von Ist-Verbrennungsphaseneinstellungs-Metriken auf der Grundlage des Zylinderdrucks; Überwachen einer Kraftstoffeinspritzungs-Basiszeiteinstellung, die eine erste Kraftstoffeinspritzungs-Zeiteinstellung und eine zweite Kraftstoffeinspritzungs-Zeiteinstellung umfasst; Bereitstellen erwarteter Verbrennungsphaseneinstellungs-Metriken auf der Grundlage der Kraftstoffeinspritzungs-Basiszeiteinstellung; Vergleichen der Ist-Verbrennungsphaseneinstellungs-Metriken mit den erwarteten Verbrennungsphaseneinstellungs-Metriken; und Einstellen der Kraftstoffeinspritzungs-Basiszeiteinstellung in einem zweiten Verbrennungszyklus auf der Grundlage des Vergleichs.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen der Ist-Verbrennungsphaseneinstellungs-Metriken umfasst: Bestimmen von Wärmefreisetzungsraten; und Bestimmen von Kurbelwinkellagen der Spitzen-Wärmefreisetzungsraten.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Kraftstoffeinspritzungs-Basiszeiteinstellung ferner eine dritte Einspritzungs-Zeiteinstellung umfasst; wobei die erste Einspritzungs-Zeiteinstellung eine Voreinspritzungs-Zeiteinstellung umfasst; wobei die zweite Einspritzungs-Zeiteinstellung eine Haupteinspritzungs-Zeiteinstellung umfasst; wobei die dritte Einspritzungs-Zeiteinstellung eine Nacheinspritzungs-Zeiteinstellung umfasst; wobei das Bestimmen der Ist-Verbrennungsphaseneinstellungs-Metriken ferner umfasst: Identifizieren der einen der Kurbelwinkellagen der Spitzen-Wärmefreisetzungsraten, die der Voreinspritzungs-Zeiteinstellung entspricht, Identifizieren der einen der Kurbelwinkellagen für die Spitzen-Wärmefreisetzungsraten, die der Haupteinspritzungs-Zeiteinstellung entspricht, und Identifizieren der einen der Kurbelwinkellagen für die Spitzen-Wärmefreisetzungsraten, die der Nacheinspritzungs-Zeiteinstellung entspricht; wobei das Bereitstellen erwarteter Verbrennungsphaseneinstellungs-Metriken auf der Grundlage der Kraftstoffeinspritzungs-Basiszeiteinstellung umfasst: Bereitstellen einer erwarteten Verbrennungsphaseneinstellungs-Metrik, die der Voreinspritzungs-Zeiteinstellung entspricht, Bereitstellen einer erwarteten Verbrennungsphaseneinstellungs-Metrik, die der Haupteinspritzungs-Zeiteinstellung entspricht, und Bereitstellen einer erwarteten Verbrennungsphaseneinstellungs-Metrik, die der Nacheinspritzungs-Zeiteinstellung entspricht; und wobei das Vergleichen der Ist-Verbrennungsphaseneinstellungs-Metrik mit der erwarteten Verbrennungsphaseneinstellungs-Metrik umfasst: Vergleichen der Kurbelwinkellage der Spitzen-Wärmefreisetzungsrate, die der Voreinspritzungs-Zeiteinstellung entspricht, mit der erwarteten Verbrennungsphaseneinstellungs-Metrik, die der Voreinspritzungs-Zeiteinstellung entspricht, Vergleichen der Kurbelwinkellage der Spitzen-Wärmefreisetzungsrate, die der Haupteinspritzungs-Zeiteinstellung entspricht, mit der erwarteten Verbrennungsphaseneinstellungs-Metrik, die der Haupteinspritzungs-Zeiteinstellung entspricht, und Vergleichen der Kurbelwinkellage der Spitzen-Wärmefreisetzungsrate, die der Nacheinspritzungs-Zeiteinstellung entspricht, mit der erwarteten Verbrennungsphaseneinstellungs-Metrik, die der Nacheinspritzungs-Zeiteinstellung entspricht.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Bestimmen der Wärmefreisetzungsraten auf der Bestimmung von Änderungsraten des Druckverhältnisses über den ersten Verbrennungszyklus beruht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen der Ist-Verbrennungsphaseneinstellungs-Metriken das Bestimmen von Änderungen einer Verbrennungsrate über den ersten Verbrennungszyklus umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen der Ist-Verbrennungsphaseneinstellungs-Metriken das Bestimmen von Änderungsraten der verbrannten Kraftstoffmasse über den ersten Verbrennungszyklus umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen der Ist-Verbrennungsphaseneinstellungs-Metriken das Bestimmen von Integralen von Wärmefreisetzungsraten über den ersten Verbrennungszyklus umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Bestimmen der Ist-Verbrennungsphaseneinstellungs-Metriken ferner umfasst Identifizieren einer Kurbelwinkellage eines gewünschten verbrannten Massenanteils, der der ersten Einspritzungs-Zeiteinstellung entspricht, auf der Grundlage der Integrale der Wärmefreisetzungsraten; und Identifizieren einer Kurbelwinkellage eines gewünschten verbrannten Massenanteils, der der zweiten Einspritzungs-Zeiteinstellung entspricht, auf der Grundlage der Integrale der Wärmefreisetzungsraten.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Kraftstoffeinspritzungs-Basiszeiteinstellung ferner eine dritte Einspritzungs-Zeiteinstellung umfasst; wobei das Bestimmen der Ist-Verbrennungsphaseneinstellungs-Metriken ferner das Identifizieren einer Kurbelwinkellage eines gewünschten verbrannten Massenanteils, der der dritten Einspritzungs-Zeiteinstellung entspricht, auf der Grundlage der Integrale der Wärmefreisetzungsraten umfasst; wobei die erste Einspritzungs-Zeiteinstellung eine Voreinspritzungs-Zeiteinstellung umfasst; wobei die zweite Einspritzungs-Zeiteinstellung eine Haupteinspritzungs-Zeiteinstellung umfasst; wobei die dritte Einspritzungs-Zeiteinstellung eine Nacheinspritzungs-Zeiteinstellung umfasst; wobei das Bereitstellen erwarteter Verbrennungsphaseneinstellungs-Metriken auf der Grundlage der Kraftstoffeinspritzungs-Basiszeiteinstellung umfasst: Bereitstellen einer erwarteten Verbrennungsphaseneinstellungs-Metrik, die der Voreinspritzungs-Zeiteinstellung entspricht, Bereitstellen einer erwarteten Verbrennungsphaseneinstellungs-Metrik, die der Haupteinspritzungs-Zeiteinstellung entspricht, und Bereitstellen einer erwarteten Verbrennungsphaseneinstellungs-Metrik, die der Nacheinspritzungs-Zeiteinstellung entspricht; und wobei das Vergleichen der Ist-Verbrennungsphaseneinstellungs-Metriken mit den erwarteten Verbrennungsphaseneinstellungs-Metriken umfasst: Vergleichen der Kurbelwinkellagen des gewünschten verbrannten Massenanteils, die der Vor-Zeiteinstellung entsprechen, mit der erwarteten Verbrennungsphaseneinstellungs-Metrik, die der Voreinspritzungs-Zeiteinstellung entspricht, Vergleichen der Kurbelwinkellagen des gewünschten verbrannten Massenanteils, die der Haupt-Zeiteinstellung entsprechen, mit der erwarteten Verbrennungsphaseneinstellungs-Metrik, die der Haupteinspritzungs-Zeiteinstellung entspricht, und Vergleichen der Kurbelwinkellagen des gewünschten verbrannten Massenanteils, die der Nach-Zeiteinstellung entsprechen, mit der erwarteten Verbrennungsphaseneinstellungs-Metrik, die der Nacheinspritzungs-Zeiteinstellung entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Einspritzungs-Zeiteinstellung eine Haupteinspritzungs-Zeiteinstellung umfasst; wobei die zweite Einspritzungs-Zeiteinstellung eine Nacheinspritzungs-Zeiteinstellung umfasst; und wobei das Einstellender Kraftstoffeinspritzungs-Basiszeiteinstellung in dem zweiten Verbrennungszyklus umfasst: Einstellen der Haupteinspritzungs-Zeiteinstellung in dem zweiten Verbrennungszyklus; und Einstellen der Nacheinspritzungs-Zeiteinstellung in dem zweiten Verbrennungszyklus.