DE102012009008A1

DE102012009008A1 - Method for operating an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102012009008A1
Application number: DE102012009008A
Authority: DE
Inventors: Simon Binder; Yuriy Bogachik; Thomas Liebscher; Rüdiger Pfaff
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2012-05-05
Filing date: 2012-05-05
Publication date: 2013-11-07
Also published as: WO2013167242A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei die Brennkraftmaschine (1) eine Kraftstoffeinspritzanlage (4) mit wenigstens einem Injektor (5) je Brennraum (3) der Brennkraftmaschine (1) aufweist. Über die Lebensdauer der Brennkraftmaschine (1) verbesserte Verbrennungseigenschaften lassen sich erreichen, wenn während eines vorbestimmten Betriebszustands der Brennkraftmaschine (1) für wenigstens einen Brennraum (3) eine Ist-Umsatzrate des mit dem jeweiligen Injektor (5) in diesen Brennraum (3) eingespritzten Kraftstoffs während eines Verbrennungsvorgangs ermittelt wird, wenn die Ist-Umsatzrate mit einer Soll-Umsatzrate verglichen wird, die für den vorbestimmten Betriebszustand der Brennkraftmaschine (1) vorgegeben ist, und wenn abhängig von einer ermittelten Soll-Ist-Abweichung wenigstens ein Einspritzparameter der Kraftstoffeinspritzanlage (4) zur Reduzierung der Soll-Ist-Abweichung adaptiert wird.The present invention relates to a method for operating an internal combustion engine (1), in particular of a motor vehicle, wherein the internal combustion engine (1) has a fuel injection system (4) with at least one injector (5) per combustion chamber (3) of the internal combustion engine (1). Over the life of the internal combustion engine (1) improved combustion properties can be achieved if during a predetermined operating condition of the internal combustion engine (1) for at least one combustion chamber (3) an actual conversion rate of the respective injector (5) in this combustion chamber (3) injected Fuel is determined during a combustion process, when the actual conversion rate is compared with a target conversion rate, which is predetermined for the predetermined operating condition of the internal combustion engine (1), and if dependent on a determined target-actual deviation at least one injection parameter of the fuel injection system ( 4) is adapted to reduce the target-actual deviation.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft außerdem eine zugehörige Brennkraftmaschine.The present invention relates to a method for operating an internal combustion engine, in particular a motor vehicle. The invention also relates to an associated internal combustion engine.

Moderne Brennkraftmaschinen weisen eine Kraftstoffeinspritzanlage mit wenigstens einem Injektor je Brennraum der Brennkraftmaschine auf. Der jeweilige Injektor ist üblicherweise ein Nadelventil, das sich durch ein nadelförmiges Ventilglied zum Steuern von Einspritzlöchern auszeichnet. Über die Auswahl der Anzahl an Einspritzlöchern je Injektor sowie über die Auswahl der Geometrie der Einspritzlöcher, wie Lochquerschnitt und Lochlänge, lässt sich die Kraftstoffeinspritzung beeinflussen. Vorteilhaft sind dabei kleine Lochquerschnitte, da dies die Zerstäubungswirkung beim Einspritzvorgang verbessert und kleinere, schneller verdampfende Kraftstofftröpfchen erzeugt. Je kleiner jedoch die Lochquerschnitte sind, desto größer ist die Gefahr einer Verkokung der Einspritzlöcher. Durch die Verkokung der Injektoren im Bereich der Einspritzlöcher nimmt der durchströmbare Querschnitt der Einspritzlöcher ab, was die Menge des eingespritzten Kraftstoffs je Einspritzvorgang beeinflusst, nämlich reduziert. In der Folge verändert sich der Verbrennungsprozess, was sich auf den Betriebszustand der Brennkraftmaschine auswirkt. Zum einen kann die Brennkraftmaschine, insbesondere im Leerlaufbereich, unruhig laufen. Zum anderen ändert sich der energetische Wirkungsgrad, der Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemissionen.Modern internal combustion engines have a fuel injection system with at least one injector per combustion chamber of the internal combustion engine. The respective injector is usually a needle valve, which is characterized by a needle-shaped valve member for controlling injection holes. By selecting the number of injection holes per injector as well as selecting the geometry of the injection holes, such as hole cross section and hole length, the fuel injection can be influenced. Small hole cross sections are advantageous, since this improves the atomization effect during the injection process and produces smaller, faster evaporating fuel droplets. However, the smaller the hole cross-sections, the greater the risk of coking the injection holes. Due to the coking of the injectors in the region of the injection holes, the flow-through cross section of the injection holes decreases, which influences the amount of injected fuel per injection process, namely reduced. As a result, the combustion process changes, which affects the operating state of the internal combustion engine. On the one hand, the internal combustion engine, in particular in the idling range, can run restlessly. On the other hand, the energy efficiency, fuel consumption and pollutant emissions are changing.

Aus der DE 10 2005 034 449 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung von Verkokung an Einspritzdüsen in Brennräumen von Brennkraftmaschinen bekannt. Hierbei ist vorgesehen, dass in einem vorgebbaren Betriebspunkt der Einspritzung von Kraftstoff in eine unverschmutzte Einspritzdüse mindestens ein Zylinderdruckverlauf-Kriterium bzw. mindestens ein thermodynamisches Kriterium in einem Ursprung zu einem vorgebbaren Zeitpunkt (Ursprungszeitpunkt) gemessen wird und in demselben Betriebspunkt das mindestens eine gemessene Kriterium des Zylinderdruckverlaufs bzw. des thermodynamischen Verlaufs derselben Einspritzdüse zu einem vorgebbaren Zeitpunkt zu Diagnosezwecken (Diagnosezeitpunkt) gemessen wird, wobei der zum Diagnosezeitpunkt gemessene Wert zur Erkennung von Verkokungen mit dem im Ursprungszeitpunkt gemessenen Wert verglichen wird.From the DE 10 2005 034 449 A1 For example, a method and a device for detecting coking at injection nozzles in combustion chambers of internal combustion engines are known. It is provided that at a predeterminable operating point of the injection of fuel into an unpolluted injector at least one cylinder pressure gradient criterion or at least one thermodynamic criterion in an origin at a predetermined time (original time) is measured and in the same operating point the at least one measured criterion of Cylinder pressure curve or the thermodynamic profile of the same injector at a predetermined time for diagnostic purposes (diagnosis time) is measured, wherein the value measured at the time of diagnosis for the detection of coking is compared with the value measured at the time of origin.

Ein geeignetes Zylinderdruckverlauf-Kriterium ist bspw. ein maximaler Zylinderdruckanstieg je Arbeitsspiel im Ursprungszeitpunkt und im Diagnosezeitpunkt. Ein weiteres Zylinderdruckverlauf-Kriterium ist bspw. ein Mitteldruck, der je Arbeitsspiel aus dem Zylinderdruckverlauf berechenbar ist. Ein geeignetes thermodynamisches Kriterium ist bspw. ein Niveau eines Plateaus eines integralen Heizverlaufs je Arbeitsspiel zwischen der Verbrennung einer Vor- und Haupteinspritzung. Ein weiteres thermodynamisches Kriterium ist bspw. eine Winkellage des 5% Energieumsatzpunktes je Arbeitsspiel oder alternativ eine Winkellage eines Minimums des Heizverlaufs je Arbeitsspiel. Die Erkennung der Verkokung soll im Rahmen einer On-Board-Diagnose erfolgen und im Falle einer festgestellten Verkokung ein entsprechendes Fehlersignal generieren und ggf. über eine Warneinrichtung signalisiert werden. Hierdurch ist es bspw. möglich, im Falle einer Verkokung die Einspritzdüsen reinigen zu lassen, um für die Brennkraftmaschine wieder einen ordnungsgemäßen Betrieb zu ermöglichen.A suitable cylinder pressure gradient criterion is, for example, a maximum cylinder pressure increase per working cycle at the time of origin and at the time of diagnosis. Another cylinder pressure gradient criterion is, for example, an average pressure that can be calculated per working cycle from the cylinder pressure curve. A suitable thermodynamic criterion is, for example, a level of a plateau of an integral heating course per working cycle between the combustion of a pre-injection and main injection. Another thermodynamic criterion is, for example, an angular position of the 5% energy conversion point per working cycle or alternatively an angular position of a minimum of the heating profile per working cycle. The detection of coking should be carried out as part of an on-board diagnosis and generate a corresponding error signal in the case of a detected coking and possibly signaled via a warning device. This makes it possible, for example, to allow the injectors to be cleaned in the event of coking in order to enable proper operation for the internal combustion engine.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Verfahren bzw. für eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass die Auswirkungen einer Verkokung des jeweiligen Injektors auf das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine reduziert sind.The present invention is concerned with the problem of providing an improved embodiment for a method or for an internal combustion engine of the aforementioned type, which is characterized in particular by the fact that the effects of coking of the respective injector on the operating behavior of the internal combustion engine are reduced.

Dieses Problem wird bei der vorliegenden Erfindung insbesondere durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is solved in the present invention, in particular by the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, das Vorhandensein einer Verkokung zu erkennen, um im Falle einer Verkokung die Kraftstoffeinspritzanlage so zu adaptieren, dass ein Einfluss der Verkokung auf den Verbrennungsvorgang im jeweiligen Brennraum reduziert bzw. eliminiert wird. Mit anderen Worten, die Verkokung der Injektoren wird überwacht und die Kraftstoffeinspritzanlage wird abhängig von der ermittelten Verkokung so adaptiert, dass die nachteiligen Folgen der Verkokung eliminiert oder zumindest reduziert sind.The invention is based on the general idea of detecting the presence of coking in order to adapt the fuel injection system in case of coking in such a way that an influence of the coking on the combustion process in the respective combustion chamber is reduced or eliminated. In other words, the coking of the injectors is monitored and the fuel injection system is adapted depending on the determined coking, so that the adverse effects of coking are eliminated or at least reduced.

Im einzelnen schlägt die Erfindung hierzu insbesondere vor, während eines vorbestimmten Betriebszustands der Brennkraftmaschine für wenigstens einen Brennraum eine Ist-Umsatzrate des mit dem jeweiligen Injektor in diesen Brennraum eingespritzten Kraftstoffs während eines Verbrennungsvorgangs zu ermitteln. Anschließend kann diese Ist-Umsatzrate mit einer Soll-Umsatzrate verglichen werden, die für den vorbestimmten Betriebszustand der Brennkraftmaschine vorgegeben ist. Sofern eine Soll-Ist-Abweichung auftritt, kann nun abhängig von dieser Soll-Ist-Abweichung wenigstens ein Einspritzparameter der Kraftstoffeinspritzanlage zur Reduzierung der Soll-Ist-Abweichung adaptiert werden. Das bedeutet, dass die Adaption der Kraftstoffeinspritzanlage mit der Zielsetzung erfolgt, dass die in einem früheren Verbrennungsvorgang auftretende Soll-Ist-Abweichung der Umsatzrate bei einem späteren Verbrennungsvorgang reduziert und bestenfalls eliminiert ist, also innerhalb tolerierbarer Grenzen liegt. Dieser Vorgang kann bspw. nach Art einer Regelung bzw. nach Art eines geschlossenen Regelkreises realisiert sein.Specifically, the invention proposes in particular to determine during a predetermined operating state of the internal combustion engine for at least one combustion chamber, an actual conversion rate of injected with the respective injector in this combustion chamber fuel during a combustion process. Subsequently, this actual conversion rate can be compared with a target conversion rate, which is predetermined for the predetermined operating state of the internal combustion engine. If a setpoint-actual deviation occurs, at least one injection parameter of the fuel injection system can now be adapted to reduce the setpoint-actual deviation as a function of this setpoint-actual deviation. This means that the adaptation of the fuel injection system is made with the objective that in a reduced previous-combustion process occurring target-actual deviation of the conversion rate in a subsequent combustion process and at best eliminated, that is within tolerable limits. This process can be realized, for example, in the manner of a closed-loop control or in the manner of a closed loop.

Die Soll-Umsatzrate, die für den Soll-Ist-Vergleich herangezogen wird, kann bspw. im Rahmen einer Referenzmessung bei neuen Injektoren ermittelt werden.The target conversion rate, which is used for the target / actual comparison, can be determined, for example, in the context of a reference measurement with new injectors.

Die Erfindung nutzt hierbei die Erkenntnis, dass die Umsatzrate des im Brennraum während eines Verbrennungsvorgangs umgesetzten Kraftstoffs zumindest im vorbestimmten Betriebszustand eine signifikante Korrelation zur eingespritzten Kraftstoffmenge bzw. zum Massenstromverlauf des eingespritzten Krafftstoffs besitzt. Die eingespritzte Kraftstoffmenge ist jedoch für den vorbestimmten Betriebszustand vergleichsweise exakt vorgegeben, nämlich durch die hierfür relevanten Einspritzparameter, wie z. B. Lochquerschnitt, Lochanzahl, Einspritzdruck und Öffnungszeitdauer während des Einspritzvorgangs. Über eine Soll-Ist-Abweichung der Umsatzrate kann somit vergleichsweise genau auf eine Abweichung der eingespritzten Kraftstoffmenge geschlossen werden. Die Erfindung nutzt nun außerdem die Überlegung, dass sich durch eine Verkokung am jeweiligen Injektor im Wesentlichen nur der effektive Lochquerschnitt, also der zur Durchströmung vorhandene Querschnitt, verändern kann, während die übrigen Einspritzparameter im Wesentlichen von einer Verkokung nicht betroffen sind. Folglich lässt eine reduzierte Kraftstoffmenge auf eine Verkokung der Einspritzlöcher schließen.In this case, the invention uses the knowledge that the conversion rate of the fuel converted in the combustion chamber during a combustion process, at least in the predetermined operating state, has a significant correlation with the injected fuel quantity or the mass flow profile of the injected fuel. However, the injected fuel amount is comparatively exactly predetermined for the predetermined operating state, namely by the relevant injection parameters, such. B. hole cross-section, number of holes, injection pressure and opening time during the injection process. By way of a desired-actual deviation of the conversion rate, it is thus possible to conclude comparatively accurately a deviation of the injected fuel quantity. The invention now also makes use of the consideration that by coking at the respective injector essentially only the effective hole cross section, that is to say the cross section present for the throughflow, can change, while the other injection parameters are essentially unaffected by coking. Consequently, a reduced amount of fuel suggests a coking of the injection holes.

Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es insbesondere möglich, über einen verlängerten Zeitraum in der Lebensdauer der Brennkraftmaschine nahezu konstante Verbrennungseigenschaften zu erzielen, da sich die Kraftstoffeinspritzanlage automatisch an den Grad der Verkokung der Injektoren anpasst. Dies gilt nicht nur für eine zunehmende Verkokung. Vielmehr kann auch eine abnehmende Verkokung durch den Soll-Ist-Vergleich der Umsatzrate und Anpassung des jeweiligen Einspritzparameters adaptiert werden. Eine abnehmende Verkokung kann bspw. dann auftreten, wenn sich Verkokungsrückstände von den Einspritzlöchern ablösen, bspw. aufgrund thermischer Dehnungseffekte, Erschütterungen und dergleichen. Da sich die Verkokung der Einspritzlöcher aufgrund der erfindungsgemäßen Vorgehensweise kompensieren lässt, lassen sich auch sehr kleine und kleinste Düsenlochgeometrien verwenden. Hierdurch kann bspw. die Rohemission der Brennkraftmaschine verbessert werden. Ferner kann dadurch eine Abgasnachbehandlung verbessert werden. Auch kommt es dann zu einer reduzierten Ölverdünnung durch geringere Kraftstoffanlagerung an Brennraumwänden.The solution according to the invention makes it possible, in particular, to achieve almost constant combustion characteristics over a prolonged period in the service life of the internal combustion engine, since the fuel injection system automatically adapts to the degree of coking of the injectors. This does not just apply to increasing coking. Rather, a decreasing coking can be adapted by the target-actual comparison of the conversion rate and adaptation of the respective injection parameter. A decreasing coking can occur, for example, when coking residues detach from the injection holes, for example due to thermal expansion effects, vibrations and the like. Since the coking of the injection holes can be compensated due to the procedure according to the invention, very small and smallest nozzle hole geometries can be used. As a result, for example, the raw emission of the internal combustion engine can be improved. Furthermore, an exhaust gas aftertreatment can thereby be improved. Also, it comes then to a reduced oil dilution by lower fuel accumulation on combustion chamber walls.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann als vorbestimmter Betriebszustand der Brennkraftmaschine ein Volllastbetrieb der Brennkraftmaschine verwendet werden. Diese Ausführungsform beruht auf der Überlegung, dass gerade im Volllastbetrieb eine direkte Korrelation zwischen Umsatzrate und Kraftstoffmenge je Verbrennungsvorgang vorliegt. Bspw. sind im Volllastbetrieb störende Einflüsse, wie z. B. eine hohe Abgasrückführrate und/oder eine stöchiometrische Luftzuführung, reduziert. Selbstverständlich kann auch ein Betriebspunkt in der Teillast als vorbestimmter Betriebszustand verwendet werden.According to an advantageous embodiment, a full-load operation of the internal combustion engine can be used as the predetermined operating state of the internal combustion engine. This embodiment is based on the consideration that, especially in full load operation, there is a direct correlation between the conversion rate and the fuel quantity per combustion process. For example. are in full load disturbing influences, such. As a high exhaust gas recirculation rate and / or a stoichiometric air supply, reduced. Of course, an operating point in the partial load can be used as a predetermined operating condition.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann die Ist-Umsatzrate während eines vorbestimmten Kurbelwellenwinkelbereichs ermittelt werden. Diese Ausführungsform beruht auf der Überlegung, dass es zur Ermittlung der Umsatzrate nicht zwingend erforderlich ist, den gesamten Kurbelwellenwinkelbereich des dem Verbrennungsvorgang zugeordneten Arbeitsspiels des den Brennraum enthaltenden Zylinders zu überwachen. Hierdurch kann die Ermittlung der Ist-Umsatzrate schneller durchgeführt werden, was die Auswertung und die Adaption der Kraftstoffeinspritzanlage verbessert.According to another advantageous embodiment, the actual conversion rate can be determined during a predetermined crankshaft angle range. This embodiment is based on the consideration that, in order to determine the conversion rate, it is not absolutely necessary to monitor the entire crankshaft angle range of the working cycle of the combustion chamber-containing cylinder associated with the combustion process. As a result, the determination of the actual conversion rate can be carried out faster, which improves the evaluation and the adaptation of the fuel injection system.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann die Ist-Umsatzrate anhand eines Druckverlaufs ermittelt werden, der im jeweiligen Brennraum während des Verbrennungsvorgangs gemessen wird. Es ist klar, dass die Brennkraftmaschine hierzu mit einer entsprechenden, geeigneten Druckmesssensorik ausgestattet sein kann, mit der es insbesondere möglich ist, den Druck innerhalb des jeweiligen Brennraums zu messen. Der Druckverlauf im Brennraum korreliert mit der während des Verbrennungsvorgangs freigesetzten chemischen Energie, also dem Umsatz bzw. der Umsatzrate des eingespritzten Kraftstoffs. Diese wiederum korreliert mit der eingespritzten Kraftstoffmenge. Somit lässt sich über den zeitaufgelösten Druckverlauf die eingespritzte Kraftstoffmenge ermitteln.According to another advantageous embodiment, the actual conversion rate can be determined on the basis of a pressure curve which is measured in the respective combustion chamber during the combustion process. It is clear that for this purpose the internal combustion engine can be equipped with a corresponding, suitable pressure-measuring sensor, with which it is possible, in particular, to measure the pressure within the respective combustion chamber. The pressure curve in the combustion chamber correlates with the chemical energy released during the combustion process, ie the conversion or the conversion rate of the injected fuel. This in turn correlates with the injected fuel quantity. Thus, the injected fuel quantity can be determined via the time-resolved pressure curve.

Besonders zweckmäßig ist nun eine Ausführungsform, bei welcher als Einspritzparameter ein dem jeweiligen Injektor bereitgestellter Einspritzdruck adaptiert wird. Diese Ausführungsform beruht auf der Erkenntnis, dass die eingespritzte Kraftstoffmenge im Wesentlichen das Produkt aus dem zur Verfügung stehenden, durchströmbaren Querschnitt der Einspritzlöcher, der Einspritzzeitdauer und dem zur Verfügung stehenden Einspritzdruck ist. Um bei einer reduzierten Ist-Umsatzrate, die einer reduzierten Kraftstoffmenge entspricht, die Auswirkung der Verkokung zu reduzieren, wird somit der Einspritzdruck erhöht. Auf diese Weise kann der durch die Verkokung reduzierte durchströmbare Querschnitt der Einspritzlöcher ausgeglichen werden. Zweckmäßig bleibt dabei die Einspritzzeitdauer konstant. Zur Kompensation der Verkokung wird erfindungsgemäß somit nur ein einziger Parameter, nämlich der Einspritzdruck variiert, sodass die Adaption der Kraftstoffeinspritzanlage besonders einfach realisierbar ist.An embodiment in which an injection pressure provided to the respective injector is adapted as an injection parameter is particularly expedient. This embodiment is based on the recognition that the injected fuel quantity is essentially the product of the available, flow-through cross-section of the injection holes, the injection duration and the available injection pressure. In order to reduce the effect of coking at a reduced actual conversion rate, which corresponds to a reduced fuel quantity, the injection pressure is thus increased. In this way, by the Coking reduced flowable cross-section of the injection holes are compensated. Suitably, the injection duration remains constant. To compensate for coking, the invention thus only a single parameter, namely the injection pressure varies, so that the adaptation of the fuel injection system is particularly easy to implement.

Bei einer Kraftstoffeinspritzanlage, die mit mindestens einer gemeinsamen Druckversorgungsleitung, sog. „Common-Rail”, arbeitet, an welche mehrere Injektoren angeschlossen sind, kann der Einspritzdruck durch Variieren des Kraftstoffdrucks in dieser Druckversorgungsleitung variiert werden. Mit anderen Worten, bei einem Common-Rail-System wird der Raildruck variiert, um die gewünschte Adaption der Kraftstoffeinspritzanlage zu erzielen. Der Raildruck, also der Kraftstoffdruck in der jeweiligen gemeinsamen Druckversorgungsleitung kann bspw. durch eine entsprechende Ansteuerung einer der jeweiligen Druckversorgungsleitung vorgeschalteten Kraftstoffhochdruckpumpe realisiert werden.In a fuel injection system which operates with at least one common pressure supply line, referred to as "common rail", to which a plurality of injectors are connected, the injection pressure can be varied by varying the fuel pressure in this pressure supply line. In other words, in a common rail system, the rail pressure is varied to achieve the desired adaptation of the fuel injection system. The rail pressure, that is to say the fuel pressure in the respective common pressure supply line, can be realized, for example, by a corresponding activation of a high-pressure fuel pump upstream of the respective pressure supply line.

Im Unterschied dazu kann bei einer Kraftstoffeinspritzanlage, die mit einer Kraftstoffpumpe je Injektor arbeitet, sog. „Pumpe-Düse-System”, kann der Einspritzdruck durch Variieren eines mit der jeweiligen Kraftstoffpumpe erzeugten Pumpendrucks variiert werden.In contrast, in a fuel injection system which uses one fuel pump per injector, so-called "pump-nozzle system", the injection pressure can be varied by varying a pump pressure generated by the respective fuel pump.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann ein Spritzdauerkennfeld, das allen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine Einspritzzeitdauern zuordnet, abhängig vom geänderten Einspritzdruck adaptiert werden. Ein derartiges Spritzdauerkennfeld ordnet allen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine die jeweils erforderliche Kraftstoffmenge zu, indem es bei konstantem Einspritzdruck die zur Erzielung der gewünschten Einspritzmenge erforderliche Einspritzzeitdauer zuordnet. Durch die hier vorgeschlagene Adaption des Einspritzdrucks abhängig von der Verkokung bzw. abhängig vom Soll-Ist-Vergleich der Umsatzrate, verändert sich ein wesentlicher Parameter zur Berechnung bzw. Auslegung des Spritzdauerkennfelds, nämlich der Einspritzdruck.According to another advantageous embodiment, a splash duration map, which assigns injection durations to all operating states of the internal combustion engine, can be adapted depending on the changed injection pressure. Such a spray duration map assigns the respective required fuel quantity to all operating states of the internal combustion engine by allocating the injection time required to achieve the desired injection quantity at a constant injection pressure. The proposed adaptation of the injection pressure as a function of the coking or dependent on the target / actual comparison of the conversion rate, changes an essential parameter for the calculation or design of the injection duration characteristic field, namely the injection pressure.

Durch eine geeignete Adaption des Spritzdauerkennfelds an dem geänderten Einspritzdruck, bspw. durch die Berücksichtigung eines vom geänderten Einspritzdruck abhängigen Korrekturfaktors, ist es möglich, für alle Betriebszustände der Brennkraftmaschine die Einspritzzeitdauern zu adaptieren, obwohl die Soll-Ist-Abweichung der Umsatzrate vorzugsweise nur für einen einzigen vorbestimmten Betriebszustand der Brennkraftmaschine ermittelt worden ist. Hierdurch ergibt sich ein enormer Vorteil für die Adaption der Steuerung der Brennkraftmaschine.By a suitable adaptation of the injection duration characteristic field to the changed injection pressure, for example by taking into account a change in the injection pressure dependent correction factor, it is possible for all operating conditions of the internal combustion engine to adapt the injection periods, although the target-actual deviation of the conversion rate preferably only for one single predetermined operating condition of the internal combustion engine has been determined. This results in a huge advantage for the adaptation of the control of the internal combustion engine.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform können während des vorbestimmten Betriebszustands mehrere Ist-Umsatzraten erfasst werden, wobei zum Bestimmen der Soll-Ist-Abweichung dann eine mittlere Ist-Umsatzrate mit der vorgegebenen Soll-Umsatzrate verglichen wird. Hierdurch kann entweder für alle Injektoren eine gemeinsame mittlere Ist-Umsatzrate ermittelt werden oder für jeden einzelnen Injektor kann eine gemittelte Ist-Umsatzrate ermittelt werden. Die ermittelten Ist-Umsatzraten besitzen dann eine höhere Zuverlässigkeit.In another advantageous embodiment, a plurality of actual conversion rates can be detected during the predetermined operating state, wherein for determining the target-actual deviation then a mean actual conversion rate is compared with the predetermined target conversion rate. As a result, either a common average actual conversion rate can be determined for all injectors, or an average actual conversion rate can be determined for each individual injector. The determined actual turnover rates then have a higher reliability.

Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Adaption des wenigstens einen Einspritzparameters global für alle Injektoren der Brennkraftmaschine durchgeführt werden. Bei dieser Ausführungsform wird davon ausgegangen, dass eine Verkokung bei allen Injektoren im Wesentlichen gleichermaßen auftritt. Die Realisierung einer derartigen Ausführungsform ist vergleichsweise einfach. In diesem Fall kann auch die Ist-Umsatzrate zweckmäßig für alle Injektoren gemittelt werden.According to another embodiment, the adaptation of the at least one injection parameter can be performed globally for all injectors of the internal combustion engine. In this embodiment, coking is considered to occur substantially equally with all injectors. The realization of such an embodiment is comparatively simple. In this case, the actual conversion rate may be averaged for all injectors.

Bei einer alternativen Ausführungsform kann die Adaption des wenigstens einen Einspritzparameters lokal für den jeweiligen Injektor, also individuell durchgeführt werden. In diesem Fall wird eine individuelle Verkokung je Injektor berücksichtigt. In diesem Fall erfolgt auch die Erfassung der Ist-Umsatzrate individuell für den jeweiligen Injektor.In an alternative embodiment, the adaptation of the at least one injection parameter locally for the respective injector, so be performed individually. In this case, individual coking per injector is taken into account. In this case, the actual sales rate is also recorded individually for the respective injector.

Eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine, die bspw. in einem Kraftfahrzeug verwendet wird, umfasst eine Kraftstoffeinspritzanlage, die für jeden Brennraum der Brennkraftmaschine zumindest einen Injektor aufweist. Des Weiteren ist die Brennkraftmaschine mit einer Steuereinrichtung ausgestattet, die so ausgestaltet bzw. programmiert ist, dass sie das vorstehend beschriebene Verfahren zum Betreiben der Brennkraftmaschine durchführen kann. Hierzu kann die Steuereinrichtung zweckmäßig mit den Injektoren bzw. mit geeigneten Drucksensoren bzw. mit wenigstens einer Kraftstoffpumpe gekoppelt sein.An internal combustion engine according to the invention, which is used, for example, in a motor vehicle, comprises a fuel injection system which has at least one injector for each combustion chamber of the internal combustion engine. Furthermore, the internal combustion engine is equipped with a control device that is configured or programmed so that it can perform the method described above for operating the internal combustion engine. For this purpose, the control device can be expediently coupled to the injectors or with suitable pressure sensors or with at least one fuel pump.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawing and from the associated description of the figures with reference to the drawing.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be explained in more detail in the following description.

Die einzige 1 zeigt eine stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung einer Brennkraftmaschine. The only 1 shows a greatly simplified schematic diagram of an internal combustion engine.

Entsprechend 1 umfasst eine Brennkraftmaschine 1, die bspw. in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein kann, mehrere Zylinder 2, die jeweils einen Brennraum 3 umschließen. Im jeweiligen Zylinder 2 ist ein hier nicht erkennbarer Kolben hubverstellbar angeordnet. Die Brennkraftmaschine 1 ist mit einer Kraftstoffeinspritzanlage 4 ausgestattet, die im gezeigten, bevorzugten Beispiel als Common-Rail-System ausgestaltet ist. Die Kraftstoffeinspritzanlage 4 weist für jeden Brennraum 3 einen Injektor 5 auf, der mit einem Injektorende 6, das mehrere, hier nicht gezeigte Einspritzlöcher aufweist, in den jeweiligen, zugeordneten Brennraum 3 hineinragt. Alle Injektoren 5 sind an eine gemeinsame Druckversorgungsleitung 7 angeschlossen, sog. „Rail” oder „Common-Rail”. Eine Kraftstoffhochdruckpumpe 8 ist druckseitig an die Druckversorgungsleitung 7 angeschlossen und erzeugt einen Kraftstoffdruck in der Druckversorgungsleitung 7, der dem Einspritzdruck der Injektoren 5 entsprechen kann. Die einzelnen Injektoren 5 können bei speziellen Ausführungsformen auch sog. Druckübersetzer beinhalten, die den über die Druckversorgungsleitung 7 bereitgestellten Kraftstoffdruck in einen deutlich höheren Einspritzdruck übersetzen können. Da die Druckübersetzer nur eine relative Druckverstärkung wirken, führt eine Variation des Kraftstoffdrucks in der Druckversorgungsleitung 7 zu einer proportionalen Variation des Einspritzdrucks am jeweiligen Injektor 5. Zur vereinfachten Darstellung werden hier Injektoren 5 ohne derartigen Druckübersetzer betrachtet, sodass der Kraftstoffdruck in der Druckversorgungsleitung 7 dem Einspritzdruck des Injektors 5 entspricht.Corresponding 1 includes an internal combustion engine 1 , which may be arranged, for example, in a motor vehicle, a plurality of cylinders 2 , each with a combustion chamber 3 enclose. In the respective cylinder 2 is a not recognizable piston arranged adjustable stroke. The internal combustion engine 1 is with a fuel injection system 4 equipped, which is configured in the illustrated preferred example as a common rail system. The fuel injection system 4 points for each combustion chamber 3 an injector 5 on that with an injector end 6 , which has a plurality of injection holes, not shown here, in the respective associated combustion chamber 3 protrudes. All injectors 5 are connected to a common pressure supply line 7 connected, so-called "rail" or "common rail". A high-pressure fuel pump 8th is on the pressure side to the pressure supply line 7 connected and generates a fuel pressure in the pressure supply line 7 , the injection pressure of the injectors 5 can correspond. The individual injectors 5 In special embodiments, they may also include so-called pressure translators, which are connected via the pressure supply line 7 provided fuel pressure can translate into a significantly higher injection pressure. Since the pressure intensifiers act only a relative pressure gain, a variation of the fuel pressure in the pressure supply line 7 to a proportional variation of the injection pressure at the respective injector 5 , For simplified representation, injectors are used here 5 considered without such a pressure booster, so that the fuel pressure in the pressure supply line 7 the injection pressure of the injector 5 equivalent.

Von den Injektoren 5 nicht benötigter Kraftstoff wird über eine Drossel 9 und eine Rücklaufleitung 10 einem Kraftstofftank 11 zugeführt, von dem im Beispiel eine Vorlaufleitung 12 zur Hochdruckpumpe 8 führt. Bei anderen Konfigurationen können weitere Pumpen, Ventilmittel und dergleichen vorhanden sein.From the injectors 5 Unnecessary fuel is via a throttle 9 and a return line 10 a fuel tank 11 supplied, of which in the example a flow line 12 to the high pressure pump 8th leads. In other configurations, additional pumps, valve means, and the like may be present.

Die Brennkraftmaschine 1 ist mit mehreren Zylinderdrucksensoren 13 ausgestattet, wobei je Zylinder 2 ein derartiger Zylinderdrucksensor 13 vorgesehen ist, mit dessen Hilfe der Druck im Brennraum 3 des jeweiligen Zylinders 2 gemessen werden kann. Im Beispiel ist außerdem ein Leitungsdrucksensor 14 vorgesehen, mit dessen Hilfe der Druck in der Druckversorgungsleitung 7 gemessen werden kann.The internal combustion engine 1 is with several cylinder pressure sensors 13 equipped, with each cylinder 2 such a cylinder pressure sensor 13 is provided, with the help of which the pressure in the combustion chamber 3 of the respective cylinder 2 can be measured. The example also shows a line pressure sensor 14 provided by means of which the pressure in the pressure supply line 7 can be measured.

Die Brennkraftmaschine 1 ist außerdem mit einer Steuereinrichtung 15 ausgestattet. Diese ist über Steuerleitungen 16 mit den Injektoren 5, über einer Steuerleitung 17 milder Hochdruckpumpe 8, über Signalleitungen 18 mit den Zylinderdrucksensoren 13 und über eine Signalleitung 19 mit dem Leitungsdrucksensor 14 elektrisch verbunden. Die Steuereinrichtung 15 kann somit die Injektoren 5 und die Hochdruckpumpe 8 ansteuern. Ferner empfängt sie die Druckmesssignale der Zylinderdrucksensoren 13 sowie des Leitungsdrucksensors 14. Des Weiteren kennt die Steuerung 15 den aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1. Zum Beispiel kann die Steuereinrichtung 15 mit einem entsprechenden Motorsteuergerät gekoppelt sein. Ebenso ist es möglich, die Steuereinrichtung 15 zumindest teilweise hardwaremäßig in das Motorsteuergerät zu integrieren und/oder zumindest teilweise softwaremäßig in das Motorsteuergerät zu implementieren.The internal combustion engine 1 is also with a control device 15 fitted. This is via control lines 16 with the injectors 5 , over a control line 17 mild high pressure pump 8th , via signal lines 18 with the cylinder pressure sensors 13 and via a signal line 19 with the line pressure sensor 14 electrically connected. The control device 15 can thus injectors 5 and the high pressure pump 8th drive. Further, it receives the pressure measurement signals of the cylinder pressure sensors 13 and the line pressure sensor 14 , Furthermore, the controller knows 15 the current operating state of the internal combustion engine 1 , For example, the control device 15 be coupled with a corresponding engine control unit. It is also possible, the control device 15 at least partially to integrate hardware in the engine control unit and / or at least partially implement software in the engine control unit.

Die hier vorgestellte Brennkraftmaschine 1 kann mit Hilfe der Steuereinrichtung 15 wie folgt betrieben werden:
Während eines vorbestimmten Betriebszustands der Brennkraftmaschine 1, vorzugsweise bei Volllastbetrieb der Brennkraftmaschine 1, kann mit Hilfe der Zylinderdrucksensoren 13 der zeitliche Druckverlauf innerhalb der Brennräume 3 während des jeweiligen Verbrennungsvorgangs ermittelt werden. Aus dem Druckverlauf im jeweiligen Brennraum 3 während eines vorbestimmten Kurbelwellenwinkelbereichs kann eine Ist-Umsatzrate des mit dem jeweiligen Injektor 5 in den jeweiligen Brennraum 3 eingespritzten Kraftstoffs während des Verbrennungsvorgangs ermittelt werden. Die so ermittelte Ist-Umsatzrate kann nun mit einer Soll-Umsatzrate verglichen werden, die für den vorbestimmten Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 vorgegeben bzw. bekannt ist. Diese Soll-Umsatzrate kann bspw. während des vorbestimmten Betriebszustands im Rahmen einer Referenzmessung, die zweckmäßig mit neuen Injektoren 5 durchgeführt wird, ermittelt worden sein.The internal combustion engine presented here 1 can with the help of the control device 15 operate as follows:
During a predetermined operating state of the internal combustion engine 1 , Preferably at full load operation of the internal combustion engine 1 , can with the help of cylinder pressure sensors 13 the temporal pressure course within the combustion chambers 3 be determined during the respective combustion process. From the pressure curve in the respective combustion chamber 3 During a predetermined crankshaft angle range, an actual turnover rate of the with the respective injector 5 in the respective combustion chamber 3 injected fuel during the combustion process are determined. The actual conversion rate determined in this way can now be compared with a desired conversion rate which corresponds to the predetermined operating state of the internal combustion engine 1 is given or known. This target conversion rate can, for example, during the predetermined operating state in the context of a reference measurement, which expediently with new injectors 5 performed.

Durch einen Soll-Ist-Vergleich der Umsatzrate kann nun eine Soll-Ist-Abweichung ermittelt werden. Abhängig von dieser Soll-Ist-Abweichung kann nun zumindest ein Einspritzparameter der Kraftstoffeinspritzanlage 4 adaptiert werden, derart, dass sich eine Reduzierung der Soll-Ist-Abweichung einstellt. Bspw. kann die Steuereinrichtung 15 den Einspritzdruck adaptieren, der den Injektoren 5 für die Durchführung der Kraftstoffeinspritzung zur Verfügung steht. Im Einzelnen kann die Steuereinrichtung 15 hierzu die Hochdruckpumpe 8 zum Erzeugen eines erhöhten Kraftstoffdrucks ansteuern. Auf diese Weise lässt sich die Soll-Ist-Abweichung der Umsatzrate minimieren, sodass im besten Fall über die gesamte Lebensdauer der Brennkraftmaschine 1 nahezu konstante Verbrennungseigenschaften gewährleistet werden können.By a target-actual comparison of the conversion rate, a desired-actual deviation can now be determined. Depending on this desired-actual deviation can now at least one injection parameter of the fuel injection system 4 be adapted such that there is a reduction of the target-actual deviation. For example. can the controller 15 adapt the injection pressure to the injectors 5 is available for performing the fuel injection. In detail, the control device 15 this the high pressure pump 8th to drive to generate an increased fuel pressure. In this way, the target-actual deviation of the turnover rate can be minimized, so that at best over the entire life of the internal combustion engine 1 Almost constant combustion properties can be guaranteed.

Die Steuereinrichtung 15 hat zweckmäßig Zugriff auf ein Spritzdauerkennfeld 20, das allen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine 1 Einspritzzeitdauern zuordnet. Falls die Steuereinrichtung 15 nun aufgrund eines Soll-Ist-Vergleichs der Umsatzrate eine Adaption des Einspritzdrucks durchführt, kann die Steuereinrichtung 15 zusätzlich eine entsprechende Adaption des Spritzdauerkennfelds 20 an den geänderten Einspritzdruck durchführen. In der Folge kann das adaptierte Spritzdauerkennfeld 20 wie zuvor bei allen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine 1 zur Anwendung kommen, obwohl die Soll-Ist-Abweichung der Umsatzrate nur für einen einzigen, vorbestimmten Betriebszustand, nämlich vorzugsweise den Volllastbetrieb ermittelt worden ist.The control device 15 has appropriate access to a splash duration map 20 , the all operating conditions of the internal combustion engine 1 Assigns injection durations. If the controller 15 now performs an adaptation of the injection pressure due to a target-actual comparison of the conversion rate, the control device 15 in addition, a corresponding adaptation of the splash duration map 20 to the changed injection pressure. As a result, the adapted splash duration map 20 as before in all operating conditions of the internal combustion engine 1 are used, although the target-actual deviation of the turnover rate has been determined only for a single, predetermined operating state, namely preferably the full load operation.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102005034449 A1 [0003]

Claims

Method for operating an internal combustion engine ( 1 ), in particular a motor vehicle, - wherein the internal combustion engine ( 1 ) a fuel injection system ( 4 ) with at least one injector ( 5 ) per combustion chamber ( 3 ) of the internal combustion engine ( 1 ), in which during a predetermined operating state of the internal combustion engine ( 1 ) for at least one combustion chamber ( 3 ) an actual conversion rate of the with the respective injector ( 5 ) in this combustion chamber ( 3 ) is determined during a combustion process, - in which the actual conversion rate is compared with a target conversion rate, for the predetermined operating state of the internal combustion engine ( 1 ), in which at least one injection parameter of the fuel injection system is dependent on a determined setpoint-actual deviation ( 4 ) is adapted to reduce the target-actual deviation.

A method according to claim 1, characterized in that as a predetermined operating state of the internal combustion engine ( 1 ) a full load operation of the internal combustion engine ( 1 ) is used.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the actual conversion rate is determined during a predetermined crankshaft angle range.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the actual conversion rate is determined on the basis of a pressure curve, in the respective combustion chamber ( 3 ) is measured during the combustion process.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that as injection parameters a the respective injector ( 5 ) is adapted adapted injection pressure.

A method according to claim 5, characterized in that - in a fuel injection system ( 4 ) connected to at least one common pressure supply line ( 7 ), to which several injectors ( 5 ), the injection pressure by varying the fuel pressure in the pressure supply line ( 7 ), or - that in a fuel injection system ( 4 ) with one fuel pump per injector ( 5 ), the injection pressure is varied by varying a pump pressure generated by the respective fuel pump.

A method according to claim 5 or 6, characterized in that a splash duration map ( 20 ), all operating states of the internal combustion engine ( 1 Assigning injection durations, is adapted depending on the changed injection pressure.

Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that during the predetermined operating state a plurality of actual conversion rates are detected, wherein for determining the target-actual deviation, a mean actual conversion rate is compared with the target conversion rate.

Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that - the adaptation of the at least one injection parameter globally for all injectors ( 5 ) of the internal combustion engine ( 1 ), or - that the adaptation of the at least one injection parameter locally for the respective injector ( 5 ) is performed individually.

Internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, - with a fuel injection system ( 4 ), for each combustion chamber ( 3 ) of the internal combustion engine ( 1 ) at least one injector ( 5 ), - with a control device ( 15 ) for carrying out the method according to one of claims 1 to 9.