DE102011103707B4 - Diesel-Einspritzvorrichtung und Verfahren hierzu - Google Patents

Abstract

Diesel-Einspritzverfahren (14) einer direkteinspritzenden Dieselverbrennungskraftmaschine (1) mit einem Ermitteln eines Startzustands einer Mehrfach-Einspritzung (13), wobei der Startzustand basiert auf einer Auswertung eines Zylinderdrucks von zumindest einer Verbrennung und einer Starteinspritzung, wobei die Auswertung gespeichert wird, und mit einer Vorgabe eines Verlaufs eines Zustands in einem Zylinder ermittelten Parameters ein Vergleich durchgeführt wird, wobei an Stützstellen des Verlaufs eine Abweichung zwischen dem vorgegebenen und dem tatsächlichen Verlauf ermittelt wird, diese Abweichung als Regelabweichung erfasst und vorzugsweise über einen bestimmten Zeitraum diese Regelabweichungen addiert werden, und mit einer Verzögerungsfunktion, die den Stützstellen einen jeweiligen Einspritzzeitpunkt zuordnet, wobei eine Verringerung einer Regelabweichung für eine nachfolgende Einspritzung auf einer Auswertung einer vorhergehenden, bevorzugt der direkt vorhergehenden zumindest einen Einspritzung mittels eines Zwei-Punkt-Reglers, vorzugsweise eines Zwei-Punkt-Proportional-Differential-Reglers mit Hysterese erfolgt, der eine einer Stützstelle zugeordnete Einspritzung in Abhängigkeit von der ermittelten Regelabweichung ein- oder ausschaltet.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Diesel-Einspritzverfahren einer direkteinspritzenden Dieselverbrennungskraftmaschine wie auch eine Diesel-Einspritzvorrichtung.
• Aus dem Stand der Technik gibt es eine Vielzahl an Einspritzvorrichtungen wie auch Verfahren, die bei direkteinspritzenden Dieselverbrennungskraftmaschinen eingesetzt werden. So ist aus der DE 10 2007 012 604 A1 ein Verfahren bekannt, bei dem eine Regelung einer Einspritzung zum Beispiel über ein sogenanntes „Rate Shaping“ ermöglicht wird. Hierbei wird eine Annäherung der Verbrennung an einen vorgegebenen Zylinderinnendruck- oder -brennverlauf ermöglicht, wobei hierfür ein oder mehrere Arbeitsspiele ausgewertet werden. Entsprechend einer dabei festgestellten Abweichung von einem Sollverlauf wird eine Einspritzrate noch beispielsweise im laufenden Einspritzvorgang variiert, insbesondere in Abhängigkeit von einer Regelabweichung die Einspritzrate kontinuierlich angepasst.
• Aus der WO 2007/115630 A2 ist ein Verfahren zur Regelung eines Einspritzverlaufes einer direkteinspritzenden Verbrennungskraftmaschine bekannt. Das Verfahren sieht vor eine Änderung des Einspritzverlaufes, z.B. eine Nacheinspritzung, während eines Arbeitszyklus durchzuführen, wobei die Änderung auf Basis eines mit einem Brennverlauf gekoppelten Parameters bewirkt wird. Der Parameter ist dabei beispielsweise aus der Gruppe umfassend Druckanstieg, Spitzendruck, Zündverzug, Spitzendrucklage, Wärmefreisetzung, Umsatzrate und 50%-Umsatzpunkt gewählt und mithilfe von in der Verbrennungskraftmaschine vorhandener Sensorik detektiert.
• Aus der DE 10 2006 044 866 A1 ist ebenfalls ein Verfahren für ein Einspritzsystem einer Verbrennungskraftmaschine bekannt, wobei das Verfahren vorsieht einen Einspritzverlauf korrigieren, indem ein Einspritzparameter korrigiert wird. Bei dem Einspritzparameter kann es sich z.B. um Einspritzbeginn, Einspritzdauer, Einspritzschwerpunkt und ähnliche Parameter handeln. Die Korrektur des Einspritzparameters wird anhand eines Abgleiches einer in einem Zylinder gemessenen Verbrennungskenngröße, wie z.B. Druck oder Temperatur, mit einem Sollwert der Größe durchgeführt.
• Der Beitrag „Simultane Regelung von Ladedruck und AGR-Rate“ (MTZ, 11/2001, Jg.62, S.956-965) offenbart eine simultane Regelung von Ladedruck und AGR-Rate in einem Dieselmotor mithilfe eines sogenannten Modellgestützten Prädiktiven Reglers (MPR), der Regelabweichungen durch Einsatz von Gain-Scheduling verringert.
• Aufgabe ist es, ein dynamisch stabiles Einspritzen zu ermöglichen, was hinsichtlich des Aufwandes eine Vereinfachung gegenüber komplizierten Regelverfahren aufweist.
• Hierzu wird ein Diesel-Einspritzverfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 wie auch eine Einspritzvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 8 vorgeschlagen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen Ansprüchen angegeben. Die in den unabhängigen Ansprüchen enthaltenen Merkmale stellen einen ersten Entwurf einer Formulierung des Erfindungsgedankens dar, wobei ein oder mehrere der Merkmale jedoch auch gegen andere ausgetauscht oder aber auch gestrichen werden können, entsprechend der vorliegenden Offenbarung. Die Merkmale wie auch Ausgestaltungen der nachfolgenden Beschreibung können untereinander kombiniert werden.
• Es wird ein Diesel-Einspritzverfahren einer direkteinspritzenden Dieselverbrennungskraftmaschine wie folgt vorgeschlagen: mit einem Ermitteln eines Startzustands einer Mehrfach-Einspritzung, wobei der Startzustand basiert auf einer Auswertung eines Zylinderdrucks von zumindest einer Verbrennung und einer Starteinspritzung, wobei die Auswertung gespeichert wird, und wobei mit einer Vorgabe eines Verlaufs eines Zustands in einem Zylinder ermittelten Parameters ein Vergleich durchgeführt wird, wobei an Stützstellen des Verlaufs eine Abweichung zwischen dem vorgegebenen und dem tatsächlichen Verlauf ermittelt wird, diese Abweichung als Regelabweichung erfasst und vorzugsweise über einen bestimmten Zeitraum diese Regelabweichungen addiert werden, und mit einer Verzögerungsfunktion, die den Stützstellen einen jeweiligen Einspritzzeitpunkt zuordnet, wobei eine Verringerung einer Regelabweichung für eine nachfolgende Einspritzung auf einer Auswertung einer vorhergehenden, bevorzugt der direkt vorhergehenden zumindest einen Einspritzung mittels eines Zwei-Punkt-Reglers, bevorzugt mittels eines Proportional-Differential-Reglers mit Hysterese erfolgt, der eine einer Stützstelle zugeordnete Einspritzung in Abhängigkeit von der ermittelten Regelabweichung ein- oder ausschaltet.
• Das Ermitteln eines Startzustands kann ein Zustand zu Beginn des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine sein, nämlich dann, wenn ein Beginn der Mehrfach-Einspritzung wie vorgeschlagen erfolgen soll. Es kann aber auch während eines schon laufenden Betriebs der Verbrennungskraftmaschine ein zu ermittelnder Startzustand für den Beginn der vorgeschlagenen Mehrfach-Einspritzung sein.
• Der aufgenommene Parameter wird bevorzugt direkt aufgenommenen, vorzugsweise durch einen Sensor, der einem Verbrennungsraum eines Zylinders zugeordnet ist. Auch besteht beispielsweise die Möglichkeit, dass der Parameter durch Auswertung eines anderen Parameters ermittelt wird, insbesondere eines ansonsten gemessenen Parameters. Es besteht allerdings auch die Möglichkeit, diesen Parameter aus anderen Größen abzuleiten.
• Eine Addition der Regelabweichungen ist bevorzugt, da darüber eine Möglichkeit der Anpassung gegeben ist, wie sie nachfolgend noch näher erläutert wird. Eine Auswertung der Regelabweichung kann aber auch auf andere Weise erfolgen. Die hier vorgeschlagene Möglichkeit ist nur eine von verschiedenen Möglichkeiten, wie eine Regelabweichung erfasst, ausgewertet und darauf durch eine Anpassung reagiert werden kann.
• Bevorzugt ist für eine Anpassung der Regelabweichung, dass immer direkt eine vorhergehende Auswertung hierfür herangezogen wird. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass eine andere Verknüpfung erfolgt, zum Beispiel dass immer nur jede zweite oder dritte Einspritzung ausgewertet und/oder deren Auswertung für eine Anpassung herangezogen wird. Bevorzugt ist des Weiteren vorgesehen, dass immer nur Einspritzungen des gleichen Zylinders miteinander verknüpft werden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass Anpassungen durch Verknüpfungen von unterschiedlichen Zylindern erfolgen. Beispielsweise kann hierfür eine Zündreihenfolge herangezogen werden, die gleichzeitig auch eine Verknüpfung der miteinander zu korrelierenden Werte ergibt.
• Der Zwei-Punkt-Regler weist bevorzugt eine Hysterese auf. Er ist in der Lage, sehr schnell auf eine Abweichung reagieren zu können. Das erlaubt eine schnelle Regelanpassung und Verkleinerung der Abweichung. Bevorzugt ist es, wenn der Zwei-Punkt-Regler ein Proportional-Differential-Regler ist. Dieser ist zum Beispiel besonders schnell. Eine eventuelle verbleibende Regelabweichung kann beispielsweise durch einer Vorgabe derselben und insbesondere Änderung einer zugelassenen Regelabweichung entgegengewirkt werden.
• Eine Weiterbildung des Diesel-Einspritzverfahrens sieht vor, dass ein Zylinderdruckverlauf gemessen und aus diesem ein Brennverlauf ermittelt wird, der geregelt wird.
• Eine zusätzliche Ausgestaltung des Diesel-Einspritzverfahrens berücksichtigt, dass jeder Teil-Einspritzung einer vorgegebenen Mehrfach-Einspritzung eine Stützstelle zugeordnet wird und ein über die Verzögerungsfunktion der Stützstelle zugeordneter Einspritzzeitpunkt über den Zwei-Punkt-Regler wahrgenommen wird oder nicht.
• Auch wird vorgeschlagen, dass für das Diesel-Einspritzverfahren vorgesehen ist, dass eine Überschreitung einer Regelabweichung und/oder eines ersten bestimmten Regelabweichungskriteriums an einer Stützstelle zu einem Abschalten der der Stützstelle zugeordneten Einspritzung führt, hingegen eine Unterschreitung einer Regelabweichung und/oder eines zweiten bestimmten Regelabweichungskriteriums zu einem Einschalten der der Stützfunktion zugeordneten Einspritzung führt, wobei zumindest das erste und das zweite Regelabweichungskriterium voneinander abweichen.
• Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass ein erstes Regelabweichungskriterium, ein zweites Regelabweichungskriterium, eine Regelabweichungsunterschreitung und/oder eine Regelabweichungsüberschreitung bei Betrieb der Verbrennungskraftmaschine geändert wird.
• Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung wird eine Diesel-Einspritzvorrichtung vorgeschlagen, die eingerichtet ist zum Ausführen des erfindungsgemäßen Diesel-Einspritzverfahrens, umfassend eine jedem Zylinder einer direkt-einspritzenden Verbrennungskraftmaschine zugeordnete Zylinderdruckmesseinheit und einen jeweiligen Einspritzinjektor, eine Auswerteeinheit zumindest in Bezug auf die mit der jeweiligen Zylinderdruckmesseinheit aufgenommenen Werte, eine Speichereinheit, wobei in der Speichereinheit das erfindungsgemäße Diesel-Einspritzverfahren betreffend einer Einspritzung und deren Regelung hinterlegt ist, wobei zumindest ein in die Regelung eingebundener Zwei-Punkt-Regler, bevorzugt ein Zwei-Punkt-Proportional-Differential-Regler vorhanden ist, der ein Ein- oder Ausschalten einer Einspritzung in einem Zyklus bewirkt.
• Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Zwei-Punkt-Proportional-Differential-Regler mit einer Hysterese versehen ist.
• Eine weitere Ausgestaltung weist eine Diesel-Einspritzvorrichtung auf, bei der der Zwei-Punkt-Proportional-Differential-Regler eine einzelne Teil-Einspritzung einer Mehrfacheinspritzung an- oder ausschaltet.
• Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass eine Kompensierung von Treibstoffqualitätsunterschieden unter Nutzung des Zwei-Punkt-Proportional-Differential-Reglers hinterlegt ist.
• Auch wird eine Diesel-Einspritzvorrichtung vorgeschlagen, bei der ein Gain-Scheduling bezüglich des Zwei-Punkt-Proportional-Differential-Reglers vorhanden ist.
• In den kommenden Jahren wird aufgrund künftiger Abgasgrenzwerte der Anspruch an eine immer genauere Regelung der Dieselverbrennung steigen. Mit der Druckinformation aus einem oder mehreren indizierten Zylindern, beispielsweise durch einen Sensor integriert in einer Glühkerze, wird eine exakte Verbrennungsregelung möglich, mit der unter anderem Serienstreuung oder auch Kraftstoffeinflüsse ausgeglichen werden können. Die hier beschriebene technische Lehre, bietet daher vor dem Hintergrund dieser Entwicklung die Möglichkeit, mit bekannter und in Großserie bewährter Einspritztechnologie verschiedene vordefinierte Verbrennungsverläufe geregelt abzubilden.
• Die vorliegende technische Lehre beschreibt beispielhaft einen Algorithmus zur Regelung einer Dieselverbrennung. Dabei ermöglicht dieses insbesondere die Realisierung vorgegebener Zylinderdruck- oder Brennverläufe durch Mehrfacheinspritzung. Dazu wird, auf Basis eines anfänglichen Einspritzverlaufs, der Zylinderdruck einer oder mehrerer Verbrennungen gemessen und gespeichert. Es ist möglich, dass diese Messdaten zur Unterdrückung zyklischer Schwankungen gefiltert und/oder, im Falle der Aufnahme mehrere Zyklen, gemittelt werden. Aus dem so erhaltenen Zylinderdruckverlauf kann alternativ oder auch zusätzlich der Brennverlauf berechnet werden. Im Weiteren wird der gemessene Zylinderdruckverlauf mit dem gewünschten Druckverlauf beziehungsweise der berechnete Brennverlauf verglichen, vorzugsweise mit dem gewünschten Brennverlauf stützstellenweise verglichen und somit für jede Stützstelle die Regelabweichung bestimmt. Ein möglicher weiterer Schritt kann dann wie folgt aussehen: Die gesamte Regelabweichung eines Arbeitsspiels wird sodann beispielsweise durch Addition der Regelabweichungen aller Stützstellen in einem für die Verbrennung charakteristischen Intervall bestimmt. Über eine beispielsweise Verzögerungsfunktion wird jeder Stützstelle des Druck- oder Brennverlaufs ein Zeitpunkt der Einspritzung zugeordnet, der als repräsentativ für die Verbrennung an der jeweiligen Stützstelle angenommen wird. Diese Verzögerungsfunktion bildet einen Zündverzug sowie zusätzlich ein Zeitintervall zwischen Einspritzung und Auswirkung auf die Verbrennung. Darüber kann eine Verbrennungscharakteristika wie Zylinderdruck- und/oder Temperatur und/oder Kraftstoffeigenschaften berücksichtigt werden. Mit dem im Folgenden beschriebenen beispielhaften Algorithmus wird in Abhängigkeit der Regelabweichungen an allen Stützstellen der zeitliche Ablauf der Einspritzung schrittweise so verändert, dass die gesamte Regelabweichung minimiert wird. Die beschriebene Regelung arbeitet hierbei diskontinuierlich. Mit den von einem oder mehreren Arbeitsspielen ausgewerteten Messdaten wird die Einspritzung für einen nächsten Steuerungsevent berechnet und zwischengespeichert. Im darauf folgenden Arbeitschritt wird die Verbrennung mit dieser Einspritzung für ein oder mehrere Arbeitsspiele eingeleitet. Der Druckverlauf dieser Arbeitsspiele wird gemessen und entsprechend erneut ausgewertet.
• Die beschriebene kontinuierliche Verringerung der Regelabweichung wird durch einen Zwei-Punkt-Regler, bevorzugt einen Zwei-Punkt-Proportional-Differential-Regler vorzugsweise mit Hysterese erreicht. Die Ausgangsgröße dieses Reglers ist entweder eine „1“ oder eine „0“, so dass die Einspritzung entweder aktiviert oder deaktiviert wird. So wird beispielsweise bei eingeschalteter Einspritzung im repräsentativen Einspritzzeitpunkt und gleichzeitiger Überschreitung einer gewissen Regelabweichung, die dem Proportionalanteil zugeordnet ist, sowie Überschreitung eines gewissen Regelabweichungsänderungskriteriums, das dem Differentialanteil zugeordnet ist, in der betrachteten Druckverlaufs- oder Brennverlaufsstützstelle in dem dafür repräsentativen Einspritzstützpunkt die Einspritzung im nächsten Arbeitsschritt abgestellt. Dabei sind die betrachtete Druckverlaufs- bzw. Brennverlaufsstützstelle und die dafür repräsentative Einspritzstützstelle über die oben erwähnte Verzögerungsfunktion gekoppelt. Ebenso wird beispielsweise bei ausgeschalteter Einspritzung die Einspritzung angeschaltet, sobald an der über die Verzögerungsfunktion zugeordnete Druckverlaufs- bzw. Brennverlaufsstützstelle die maximal zulässige Regelabweichung und die maximal zulässige Regelabweichungsänderung unterschritten wird. Die beschriebenen Regelabweichungsgrenzen sind für den Wechsel zwischen Ein- und Ausschalten sowie Aus- und Einschalten vorzugsweise verschieden, so dass darüber beispielsweise eine Hysterese erreicht wird. Des Weiteren ist in der Weiterbildung eine Prüfung des berechneten Einspritzsignals auf Plausibilität vorgesehen, mit der die berechneten Mehrfacheinspritzungen auf physikalische Machbarkeit und technische Realisierbarkeit überprüft und gefiltert werden.
• Zur Vermeidung einer schwingenden Reglerbewegung sind das Regelabweichungskriterium und das Regelabweichungsänderungskriterium zeitlich variabel ausgelegt. Dieses wird beispielhaft anhand der nachfolgenden Figuren noch näher erläutert. Eine anfänglich erlaubte Regelabweichungen und Regelabweichungsänderungen werden im Zuge des Regelungsvorgangs verringert, um in einem stabilen Prozess eine zufrieden stellende finale gesamte Regelabweichung zu erreichen. Diese Vorgehensweise ist in der Regelungstechnik als „Gain Scheduling“ bekannt. Der Algorithmus arbeitet so, dass mit den anfänglich zugelassenen Regelabweichungen und Regelabweichungsänderungen die Einspritzung bis zu demjenigen Zeitpunkt angepasst wird, an dem keine oder nur noch eine marginale Veränderung zwischen dem aktuellen und dem vorhergegangenen Arbeitsschritt beobachtet wird. Daraufhin werden die zulässigen Grenzen nach einem zum Beispiel vorgebbaren Schema verkleinert. Mit diesen engeren Grenzen wird die Einspritzung erneut zum Beispiel entsprechend der oben erläuterten Schritte angepasst, bis wieder keine Änderung zum vorherigen Arbeitsschritt vorliegt. Mit diesem Verfahren kann trotz einer eher instabilen Natur einer 2-Punkt-Regelung eine weitere stabile Minimierung der gesamten Regelabweichung erreicht werden.
• Eine Ausgestaltung sieht beispielweise vor, dass eine Einregelung eines vorgegebenen Druckverlaufs mittels des Algorithmus erfolgt, wobei der Algorithmus zumindest ein Geräusch, insbesondere ein Verbrennungsgeräusch direkt oder indirekt berücksichtigt. Beispielsweise kann auch eine Optimierung des Geräusches erfolgen, zum Beispiel ein Schalldruckpegel des Geräuschs. Auch besteht beispielweise die Möglichkeit, zwischen einem instationären wie auch einem stationären Geräusch zu unterscheiden. Des Weiteren kann die Optimierung beispielweise auch auf ein oder mehrere Frequenzen bzw. Frequenzbereiche abstellen. Eine Ausgestaltung sieht beispielweise vor, dass ein Druckgradient des Zylinders herangezogen wird, zum Beispiel wenn das Verbrennungsgeräusch mit diesem korreliert. So kann beispielsweise als eine Funktion das Verhältnis des Druckgradienten zur Änderung des Kurbelwinkels Δp/Δalpha für eine Optimierung herangezogen werden. Im Rahmen der Reglung besteht die Möglichkeit, diesen Quotienten direkt oder auch indirekt einzustellen und damit auch vorzugeben. Über den Zusammenhang des Quotienten zum Verbrennungsgeräusch kann damit letzteres minimiert werden. Insbesondere lässt sich mittels einer Mehrfacheinspritzung eine Optimierung eines Druckgradientenverlaufs jedoch nicht nur in Bezug auf ein Geräuschverhalten optimieren. Vielmehr besteht die Möglichkeit, auch einen anderen Parameter mittels der Druckgradientenregelung zu optimieren. Auch besteht die Möglichkeit, dass mehrere Parameter optimiert werden, die jedoch unterschiedlich zueinander gewichtet sind.
• Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass ein Druckgradient konstant gehalten wird, während ein Raildruck angehoben wird. Es hat sich herausgestellt, dass ein Verbrennungsgeräusch sich in zumindest einem Betriebsbereich nicht oder nur kaum ändert, wenn der Druckgradient zumindest in etwa konstant gehalten wird, bevorzugt konstant ist. Auf diese Weise kann vorgesehen sein, dass zum Beispiel bei einer Notwendigkeit einer Partikelminderung mittels einer Raildruckerhöhung diese dadurch ermöglicht wird, dass die Regelung einen konstanten Druckgradienten vorgibt. Aber auch aus anderen Gründen kann durch Vorgabe eines zumindest annähernd konstanten Druckgradienten der Raildruck erhöht werden.
• Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung, der auch unabhängig von dem obigen Gedanken weiterverfolgt werden kann, wird ein Verfahren zur Ermittlung und Anpassung einer Dieseleinspritzung bei einer direkt einspritzenden Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs unter Nutzung einer Mehrfacheinspritzung vorgeschlagen, wobei die Mehrfacheinspritzung während eines Zyklusses mittels eines Zwei-Punkt-Proportional-Differential-Reglers anhand eines während des gleichen Zyklusses sich verändernden Zustands im Zylinder, der im Zylinder gemessen wird, angepasst wird.
• Auch wird eine Diesel-Einspritzvorrichtung gemäß eines weiteren Gedankens der Erfindung, der auch unabhängig von dem oberen Gedanken weiterverfolgt werden kann, vorgeschlagen, umfassend eine Sensoreinrichtung, einen Injektor, eine Recheneinheit und eine Speichereinheit, wobei ein Regelverfahren mit einem Regelalgorithmus hinterlegt ist aufweisend eine zylinderselektive Anpassung einer Mehrfacheinspritzung innerhalb eines Zyklus an einen im gleichen Zyklus sich ändernder Verlauf eines über die Sensoreinheit aufzunehmenden, in einem der Sensoreinheit zugeordneten Zylinder gemessenen Parameters, wobei die Diesel-Einspritzvorrichtung einen Zwei-Punkt-Proportional-Differential-Regler mit einer Hysterese zum Verringern einer Regelabweichung im Regelverfahren aufweist. Bevorzugt vorgesehen ist hierbei, dass der gemessene Parameter ein Zylinderdruck- und/oder Brennverlauf ist.
• Im Vergleich zum oben angegebenen Stand der Technik ermöglicht die vorgeschlagene technische Lehre die Anpassung des Einspritzverlaufs an einen vorgegebenen Parameterverlauf, insbesondere dem Druckverlauf oder Brennverlauf ohne die Verwendung eines Injektors mit Rate-Shaping-Fähigkeit. Rein theoretisch ist mittels des vorgeschlagenen Verfahrens jeder angepasste Diesel-Injektor dazu geeignet, eingesetzt zu werden, eine entsprechende Schnelligkeit und Dynamik in der Ansteuerung vorausgesetzt. Neben der beschriebenen Annäherung an einen vorgegebenen Druckverlauf oder Brennverlauf im Betrieb mit vorher definierten Randbedingungen ist auch eine Adaption des Systems an plötzlich veränderte Randbedingungen denkbar. Zum Beispiel sich ändernde Umweltbedingungen wie Temperatur, Druck, Luftfeuchte oder ähnliches. Dies bezieht sich insbesondere auch auf einen verwendeten Kraftstoff. Durch die implementierte Regelstruktur wird es mit dem beschriebenen System möglich, gleiche Druck- oder Brennverläufe mit verschiedenen Kraftstoffen darzustellen. Somit kann durch die Regelung zusätzlich eine Adaption, insbesondere eine Kraftstoffadaption realisiert werden.
• Zudem lässt sich eine Reduzierung des Arbeitsaufwandes bei einer Motorapplikation herbei führen. Ausgehend von der Annahme, dass es einen betriebspunktabhängig emissionsoptimalen Druck- bzw. Brennverlauf gibt, kann der für diese Verbrennung notwendige Einspritzverlauf mittels des vorgeschlagenen Verfahrens ermittelt werden.
• Die nachfolgende Beschreibung der Figuren gibt eine beispielhafte schematische Ausgestaltung der Erfindung wieder, ohne dass diese aber beschränkend aufzufassen ist. Vielmehr können ein oder mehrere der Merkmale aus einer jeweiligen Darstellung mit ein oder mehreren Merkmalen einer anderen Darstellung wie auch mit der obigen Beschreibung zu zusätzlichen Weiterbildungen verknüpft werden. Es zeigen:
• 1 eine erste Ausgestaltung einer Einspritzvorrichtung angeordnet an einer schematisch dargestellten Verbrennungskraftmaschine,
• 2 einen ersten Zylinderdruckverlauf mit Verlauf einer Hysterese
• 3 einen zweiten Zylinderdruckverlauf mit Hystereseverlauf und
• 4 einen beispielhaften Regelzyklus mit Regelabweichung.
• 1. zeigt in beispielhafter Ausgestaltung eine Verbrennungskraftmaschine, die insbesondere bevorzugt eine Dieselverbrennungskraftmaschine 1 ist. Diese ist in schematischer Darstellung reduziert auf einen Zylinder 2 mit einem Einlass 3 und einem Auslass 4. Nicht näher dargestellt ist die Umsetzung einer inneren oder äußeren Abgasrückführung an diesem Zylinder 2 beziehungsweise an anderen Zylindern der Dieselverbrennungskraftmaschine 1. Ein Einspritzinjektor 5 ist dem Zylinder 2 zugeordnet, ebenso wie ein Sensor 6. Mittels des Sensors 6 kann über eine Verbindung 7 eine aufgenommene Information in Bezug auf den Zylinder, insbesondere in Bezug auf das Innere des Zylinders zum Beispiel an ein Steuergerät 8 zugeführt werden. Mittels des Sensors 6 kann ein Verlauf eines Parameters ermittelt werden, der einen Zustand im Inneren des Zylinders 2 angibt, zum Beispiel ein Druck. Zum Beispiel kann dieses der Zylinderinnendruck sein. Auch besteht die Möglichkeit, den Verbrennungsverlauf hierüber feststellen zu können, insbesondere aber auch die Auswirkung einer Einspritzung von Kraftstoff in den Zylinder 2. So besteht die Möglichkeit, mittels des Sensors 6 wie auch aufgrund von Informationen vom Einspritzinjektor 5 beziehungsweise von der diesem zugeordneten Steuergeräteeinheit auf einen Zeitabstand zwischen Einspritzung und Zündung des eingespritzten Kraftstoffes schließen zu können. Beispielsweise kann hierfür das für mehrere Einspritzinjektoren 5 zuständige Steuergerät mit dem Steuergerät 8 eine Einheit bilden. Es kann jedoch auch ein weiteres Steuergerät hierfür vorliegen, das beispielsweise auch für eine Ventilschaltung zuständig sein kann, sofern beispielsweise ein AGR-Ventil oder aber ein Zylinderventil variabel verstellbar ist. Beispielsweise kann das Steuergerät 8 ein Motorsteuergerät sein. Das Steuergerät 8 weist bevorzugt eine Auswerteeinheit 9, eine Speichereinheit 10 wie auch eine Recheneinheit 11 auf. Dieses ist schematisch dargestellt. Diese Einheiten können miteinander verbunden wie aber auch miteinander integriert in dem Steuergerät 8 angeordnet sein. Das Steuergerät 8 weist beispielsweise einen Sollverlauf hinterlegt auf, zum Beispiel in Bezug auf einen Zylinderinnendruck und/oder in Bezug auf einen Verbrennungsverlauf. Auch kann eine Mehrfacheinspritzung 13 hinterlegt sein. Die Mehrfacheinspritzung 13 kann beispielsweise mittels eines Diesel-Einspritzverfahrens 14, welches über das Steuergerät 8 mit implementiert ist, an die tatsächlichen Gegebenheiten angepasst werden. Das Diesel-Einspritzverfahren sieht beispielsweise vor, dass Startwerte 15 in einem Schritt I übernommen werden. Die Startwerte können beispielsweise Sollvorgaben sein, zum Beispiel Regelabweichungen wie hier angedeutet durch eine Vorgabe einer Regelabweichung in Bezug auf den Zylinderinnendruck. Weiterhin kann in dem Startzustand ein gespeicherter Zustand über das Steuergerät 8 ausgelesen werden, der Werte für die Einspritzung, insbesondere die Mehrfacheinspritzung vorgibt, insbesondere hinsichtlich deren Lage und Größe.
• In einem nächsten Schritt II erfolgt ein Einspritzvorgang mit Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffes im Zylinder auf Basis der Vorgabe des Startzustands. Diese Einspritzung kann mehrfach wiederholt werden und hierbei kann eine Aufnahme von Daten erfolgen. In einem dritten Schritt III erfolgt eine Ermittlung von Soll-Ist-Abweichungen an vorgebbaren Stützstellen. Hierbei kann beispielsweise eine Stützstelle einer Teileinspritzung einer Mehrfacheinspritzung zugeordnet sein.
• Eine Stützstelle kann aber auch durch andere Vorgaben gebildet werden, zum Beispiel in Bezug stehend zu Ventilschaltzeiten, Ventilüberschneidungszeiten, oder sonstigen für das Betriebsverhalten der Verbrennungskraftmaschine interessierenden Ereignissen. Auch kann die Stützstellenwahl zeitlich erfolgen, zum Beispiel alternativ oder ergänzend zu einer Stützstellenwahl in Abhängigkeit von der Einspritzung.
• Die Ermittlung der Abweichungen von einem oder mehreren Werten kann sodann in einem nachfolgenden Schritt IV an einen 2-Punkt-Regler weiter gegeben werden. Über diesen Regler, bevorzugt einen 2-Punkt-Proportional-Differential-Regler kann sodann beispielsweise festgestellt werden, ob eine Anpassung der Regelgröße notwendig ist, so dass die Soll-Ist-Abweichung sich verringert. Hierbei kann beispielsweise eine Hysterese eingebaut sein, so dass ein zulässiges Über- wie auch ein Unterschreiten unterschiedliche Größenabstände bis zum Sollwert aufweisen. Eine Anpassung des Regelwertes ist daher im Verlauf a angegeben.
• Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass im Rahmen der Regelung im Schritt IV festgestellt wird, dass die Regelabweichung sehr klein geworden ist beziehungsweise zumindest annähernd konstant bleibt. Sodann wird vorzugsweise im Verlauf b eine Änderung der Regelabweichungsvorgabe vorgenommen. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, eine besondere Stabilität des Regelverfahrens auch bei Nutzung eines 2-Punkt-Reglers zu ermöglichen. Wird die Verbrennungskraftmaschine sodann abgeschaltet, können die bis dahin ermittelten Werte im Schritt V beispielsweise als Startwerte wiederum im Steuergerät hintergelegt werden. Auch können die in anderen Schritten ermittelten und vorhandenen Werte wie beispielsweise die ermittelten Soll-Ist-Abweichungen, die Zuordnung von Einspritzvorgängen zu Betriebsparametern im Steuergerät sodann ebenfalls nicht nur zum Ende des Betriebs der Dieselverbrennungskraftmaschine einzeln, sondern auch zwischendurch weitergegeben und dort gespeichert beziehungsweise ausgewertet werden. Insbesondere erlaubt dieses, dass Startwerte, aber auch Betriebswerte jederzeit angepasst werden können. Dieses ermöglicht insbesondere auch, dass bei fortlaufendem Betrieb die Dieselverbrennungskraftmaschine 1 sich an die Fahrweise des Fahrers zügiger anpassen kann.
• 2 weist in einem Diagramm auf der X-Achse den Kurbelwinkel aufgetragen in [°KW] auf und auf der Y-Achse einen Zylinderdruck beziehungsweise Einspritzdruck. Es zeigt eine Darstellung der Verbrennung zu einem Zeitpunkt, der einige Regelschritte nach der Verbrennung aus 1 liegt. Ein gemessener Druckverlauf, dargestellt als dickerer durchgezogene Linie, hat sich einem vorgegebenen Druckverlauf angenähert. Der vorgegebene Druckverlauf ist als Linie aus zwei Doppelpunkten und einem Strich dargestellt. Ebenfalls ist zu erkennen, dass die zulässigen Regelabweichungen und Regelabweichungsänderungen im Vergleich zur nachfolgenden Figur reduziert worden sind. Im Verlaufe der Regelung hat sich ebenso die Einspritzung geändert. Die Einspritztaktung wie auch die Einspritzmenge ist geändert worden. So erfolgt zum Beispiel die größte Teil-Einspritzmenge weiterhin am Ende der Einspritzung. Es gibt aber eine größere Einspritzmenge, die nunmehr in einer vorher liegenden Teil-Einspritzungen dem Verbrennungsraum zugeführt wird. Durch die Anpassung kann damit die Aufteilung der Einspritzmengen auf die Teil-Einspritzungen verändert werden, bevorzugt unter Beibehaltung der größten Teilmengeneinspritzung zum Schluss. Des Weiteren sind Steigungen als jeweils gestrichelte Linien eingezeichnet. Diese geben vereinfacht ein Verhalten wieder, wie der Druckverlauf vorliegt und von dem aus eine Anpassung des Druckverlaufs ermöglicht werden kann. Dazu sind die Steigungen vereinfacht dargestellt, die insbesondere als obere bzw. untere Grenzwerte denjenigen Bereich kennzeichnen, in dem die Anpassung erfolgt. Der Bereich kann auch selbst im Verlauf mehrfacher Anpassungen verkleinert werden, wie das Vergleich mit der nachfolgenden Figur zeigt. Aus dieser geht ein Druckverlauf hervor, der vorlag, bevor eine Anpassung wie dargestellt eine Auswirkung zeigt..
• 3 weist in einem Diagramm auf der X-Achse den Kurbelwinkel aufgetragen in [°KW] auf und auf der Y-Achse einen Zylinderdruck beziehungsweise Einspritzdruck. Ein erster Druckverlauf zeigt den gemessenen Zylinderdruckverlauf als durchgezogene dicke Linie, der zweite Druckverlauf stellt den vorgegebenen Druckverlauf dar. Die untere dritte Kurve zeigt den Einspritzdruck. Die zulässigen Proportionalabweichungen Index P und die zulässigen Differentialabweichungen Index D, sowohl bei Einschalten (Index ein) als auch bei Ausschalten des Injektors (Index aus) sind zeitlich variabel, das heißt eine Funktion des Regelindex k. Mit steigendem Regelindex k werden die zulässigen Abweichungen verkleinert („Gain Scheduling“). Die Pfeile deuten exemplarisch die Zuordnung von Druckverlaufsstützstelle zur repräsentativen Einspritzverlaufsstützstelle an, die durch die erwähnte Verzögerungsfunktion erreicht wird.
• 4 zeigt einen Regelzyklus und einen Verlauf einer Regelabweichung, wie er mittels der vorgeschlagenen technischen Lehre erzielbar ist. Mit sinkender Regelabweichung über der Anzahl der Regelzyklen wird der Regelindex k schrittweise erhöht, bis dieser annähernd gleich bleibt. Zu diesem Zeitpunkt ist die Regelabweichung nur noch gering, das System konvergiert und schwingt höchstens um diese stabile Regelabweichung.

Claims (12)

1. Diesel-Einspritzverfahren (14) einer direkteinspritzenden Dieselverbrennungskraftmaschine (1) mit einem Ermitteln eines Startzustands einer Mehrfach-Einspritzung (13), wobei der Startzustand basiert auf einer Auswertung eines Zylinderdrucks von zumindest einer Verbrennung und einer Starteinspritzung, wobei die Auswertung gespeichert wird, und mit einer Vorgabe eines Verlaufs eines Zustands in einem Zylinder ermittelten Parameters ein Vergleich durchgeführt wird, wobei an Stützstellen des Verlaufs eine Abweichung zwischen dem vorgegebenen und dem tatsächlichen Verlauf ermittelt wird, diese Abweichung als Regelabweichung erfasst und vorzugsweise über einen bestimmten Zeitraum diese Regelabweichungen addiert werden, und mit einer Verzögerungsfunktion, die den Stützstellen einen jeweiligen Einspritzzeitpunkt zuordnet, wobei eine Verringerung einer Regelabweichung für eine nachfolgende Einspritzung auf einer Auswertung einer vorhergehenden, bevorzugt der direkt vorhergehenden zumindest einen Einspritzung mittels eines Zwei-Punkt-Reglers, vorzugsweise eines Zwei-Punkt-Proportional-Differential-Reglers mit Hysterese erfolgt, der eine einer Stützstelle zugeordnete Einspritzung in Abhängigkeit von der ermittelten Regelabweichung ein- oder ausschaltet.
2. Diesel-Einspritzverfahren (14) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zylinderdruckverlauf gemessen und aus diesem ein Brennverlauf ermittelt wird, der geregelt wird.
3. Diesel-Einspritzverfahren (14) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Teil-Einspritzung einer vorgegebenen Mehrfach-Einspritzung eine Stützstelle zugeordnet wird und ein über die Verzögerungsfunktion der Stützstelle zugeordneter Einspritzzeitpunkt über den Zwei-Punkt-Regler wahrgenommen wird oder nicht.
4. Diesel-Einspritzverfahren (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überschreitung einer Regelabweichung und/oder eines ersten bestimmten Regelabweichungskriteriums an einer Stützstelle zu einem Abschalten der der Stützstelle zugeordneten Einspritzung führt, hingegen eine Unterschreitung einer Regelabweichung und/oder eines zweiten bestimmten Regelabweichungskriteriums zu einem Einschalten der der Stützfunktion zugeordneten Einspritzung führt, wobei zumindest das erste und das zweite Regelabweichungskriterium voneinander abweichen.
5. Diesel-Einspritzverfahren (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Regellabweichungskriterium, ein zweites Regelabweichungskriterium, eine Regelabweichungsunterschreitung und/oder eine Regelabweichungsüberschreitung bei Betrieb der Verbrennungskraftmaschine geändert wird.
6. Diesel-Einspritzverfahren (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Minimierung eines Verbrennungsgeräuschs mittels einer Anpassung eines Druckgradienten eines Zylinderdrucks erfolgt.
7. Diesel-Einspritzverfahren (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erhöhung eines Raildrucks bei einem zumindest annähernd konstanten Druckgradienten eines Zylinderdrucks erfolgt.
8. Diesel-Einspritzvorrichtung eingerichtet zum Ausführen eines Diesel-Einspritzverfahrens (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und umfassend eine jedem Zylinder einer direkt-einspritzenden Verbrennungskraftmaschine zugeordnete Zylinderdruckmesseinheit und einen jeweiligen Einspritzinjektor (5), eine Auswerteeinheit (9) zumindest in Bezug auf die mit der jeweiligen Zylinderdruckmesseinheit aufgenommenen Werte, eine Speichereinheit (10), wobei in der Speichereinheit (10) das Diesel-Einspritzverfahren (14) betreffend einer Einspritzung und deren Regelung hinterlegt ist, wobei zumindest ein in die Regelung eingebundener Zwei-Punkt-Proportional-Differential-Regler vorhanden ist, der das Ein- oder Ausschalten einer Einspritzung in einem Zyklus bewirkt.
9. Diesel-Einspritzvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwei-Punkt-Proportional-Differential-Regler mit einer Hysterese versehen ist.
10. Diesel-Einspritzvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwei-Punkt-Proportional-Differential-Regler eine einzelne Teil-Einspritzung einer Mehrfacheinspritzung an- oder ausschaltet.
11. Diesel-Einspritzvorrichtung nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kompensierung von Treibstoffqualitätsunterschieden unter Nutzung des Zwei-Punkt-Proportional-Differential-Reglers hinterlegt ist.
12. Diesel-Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gain-Scheduling bezüglich des Zwei-Punkt-Proportional-Differential-Reglers vorhanden ist.

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