DE102012023598A1

DE102012023598A1 - Verbrennungsmotor mit Einspritzanlage und Reinigungsfunktion für die Einspritzanlage sowie Verfahren zur Steuerung des Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102012023598A1
Application number: DE102012023598.4A
Authority: DE
Inventors: David Elfvik; Mikael Nordin
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 2012-12-03
Filing date: 2012-12-03
Publication date: 2014-06-05

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor (10) insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend – wenigstens einen Zylinder mit einem darin geführten Kolben, – eine Einspritzanlage mit wenigstens einer Einspritzdüse (14) zum Einspritzen von Kraftstoff in den wenigstens einen Zylinder und mit wenigstens einer Kraftstoffpumpe (16) zum Bereitstellen des einzuspritzenden Kraftstoffs auf verschiedenen Druckniveaus, – eine Steuereinrichtung (30) zum Steuern der Einspritzanlage nach Maßgabe betriebsabhängiger Steuerparameter, wobei die Einspritzanlage dazu ausgebildet ist, neben einem Normalbetrieb einen Reinigungsbetrieb zum Reinigen der wenigstens einen Einspritzdüse (14) auszuführen, wobei während des Reinigungsbetriebs Kraftstoff unter gegenüber dem Normalbetrieb veränderten Einspritzparametern über die wenigstens eine Einspritzdüse (14) in den wenigstens einen Zylinder eingespritzt wird. Dabei sieht die Erfindung weiterhin vor, dass die Einspritzparameter für den Reinigungsbetrieb der Einspritzanlage derart gewählt sind, dass während des Reinigungsbetriebs die Betriebscharakteristik des Verbrennungsmotors (10) gegenüber der Betriebscharakteristik während des Normalbetriebs im Wesentlichen unverändert bleibt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend

– wenigstens einen Zylinder mit einem darin geführten Kolben,
– eine Einspritzanlage mit wenigstens einer Einspritzdüse zum Einspritzen von Kraftstoff in den wenigstens einen Zylinder und mit wenigstens einer Kraftstoffpumpe zum Bereitstellen des einzuspritzenden Kraftstoffs auf verschiedenen Druckniveaus, und
– eine Steuereinrichtung zum Steuern der Einspritzanlage nach Maßgabe betriebsabhängiger Steuerparameter.

Ein derartiger Verbrennungsmotor ist aus dem Stand der Technik, insbesondere aus dem Dokument WO 2008/057032 A1 bekannt. Bei diesen Verbrennungsmotoren steuert die Steuereinrichtung die Einspritzanlage typischerweise in der Art, dass zumindest ein Öffnungszeitpunkt der Einspritzdüsen (Einspritzzeitpunkt), eine Öffnungsdauer der Einspritzdüsen (Einspritzdauer) sowie der von der wenigstens einen Kraftstoffpumpe aufgebrachte Kraftstoffdruck als Einspritzparameter vorgegeben werden. Allgemein definieren hierbei Kraftstoffdruck und Einspritzdauer die eingespritzte Kraftstoffmenge. Der Einspritzzeitpunkt wird in bekannter Weise in Abhängigkeit zur Winkelstellung einer Kurbelwelle gewählt, die den im Zylinder geführten Kolben antreibt (Kurbelwinkel), wobei diese Winkelstellung mit einem erwarteten Wirkungsgrad des Verbrennungsprozesses im Verbrennungsmotor zusammenhängt. Entsprechend der Wahl dieser Einspritzparameter kann eine Betriebscharakteristik des Verbrennungsmotors in gezielter Weise beeinflusst werden.
Es ist weiterhin bekannt, dass die Einspritzdüse, die typischerweise direkt in den Zylinder eingreift und somit dem dort stattfindenden Verbrennungsprozess unmittelbar ausgesetzt sind, im Laufe des Betriebs des Verbrennungsmotors verschmutzen kann. Dies ist besonders dann kritisch, wenn sich Verschmutzungen in den Öffnungskanälen der Einspritzdüse ablagern, durch die Kraftstoff in den Zylinder eingespritzt wird. Derartige Ablagerungen können sich ebenso durch im Kraftstoff vorhandene Fremdpartikel bilden oder durch verbleibende, nur teilweise verdampfende Kraftstoffrückstände nach Ausschalten des Verbrennungsmotors. Dies beeinflusst entsprechend den Kraftstoffdurchfluss durch die Einspritzdüse, wodurch ein nicht optimaler Verbrennungsprozess, Fehlzündungen und dergleichen auftreten können.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass dann, wenn sich im Kraftstofftank des Fahrzeugs ein gewisser Anteil an Wasser sammelt, dieses Wasser einzelne Zinkpartikel von Messingpassungen oder anderen aus Messing hergestellten Komponenten des Einspritzsystems lösen kann. Diese Messingpartikel sind derart klein, dass sie mit dem eingesetzten Kraftstofffilter nicht ausfiltriert werden können. Sie sind aber groß genug, um sich an den Einspritzdüsen abzulagern und deren Einspritzverhalten negativ zu beeinflussen oder diese schließlich zu verstopfen.
Um dem Problem der Verschmutzung der Einspritzdüsen zu begegnen, wurden diese in der Vergangenheit häufig aus der Einspritzanlage heraus montiert und separat gereinigt oder ersetzt.
Ferner kann bei den gattungsgemäßen Verbrennungsmotoren die Einspritzanlage deshalb dazu ausgebildet sein, neben einem Normalbetrieb einen Reinigungsbetrieb zum Reinigen der wenigstens einen Einspritzdüse auszuführen. Der Normalbetrieb der Einspritzanlage bezieht sich dabei grundsätzlich auf alle Betriebsphasen und -arten des Verbrennungsmotors (Leerlauf, Warmlauf, hochtouriges Drehen, niedertouriges Drehen, hohe Motorlasten, niedrig Motorlasten, etc.), in denen die Einspritzanlage primär dazu betrieben wird, Betriebscharakteristiken des Verbrennungsmotors gezielt zu beeinflussen und einzustellen. Derartige Betriebscharakteristiken sind typischerweise die Motorleistung, das Motordrehmoment, die Motordrehzahl und dergleichen. Beim Reinigungsbetrieb steht dagegen das Erreichen einer möglichst hohen Reinigungswirkung des Einspritzvorganges im Vordergrund, woran sich auch die Wahl der Einspritzparameter orientiert. Demnach kann während des Reinigungsbetriebs Kraftstoff unter gegenüber dem Normalbetrieb veränderten Einspritzparametern über die wenigstens eine Einspritzdüse in den wenigstens einen Zylinder eingespritzt werden, um diesen unterschiedlichen Anforderungen gerecht zu werden.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Einspritzanlage liegt darin, dass zur Reinigung der Einspritzdüsen keine mechanischen Eingriffe an der Einspritzanlage vorgenommen werden müssen, insbesondere muss diese nicht demontiert werden und einzelne Einspritzdüsen separat gereinigt werden.
Die Einspritzparameter, die von der Steuereinrichtung im Reinigungsbetrieb vorgegeben werden, sind dabei derart gewählt, dass Verschmutzungen möglichst effektiv entfernt werden können. Dies führt aber bei herkömmlichen Systemen dazu, dass dann, wenn bei einem laufenden Motor die Einspritzanlage vom Normalbetrieb zum Reinigungsbetrieb wechselt, sprunghafte Änderungen in den Betriebscharakteristiken des Verbrennungsmotors auftreten. Dies ist darauf zurückzuführen, dass sich, wie oben beschrieben, die Einspritzparameter für den Reinigungsbetrieb gegenüber denen für den Normalbetrieb aufgrund verschiedener Anforderungen an den Einspritzvorgang unterscheiden. Der Fahrer kann dadurch vom Verkehrsgeschehen abgelenkt werden. Weiterhin leidet der allgemeine Fahrkomfort.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, bei dem die Einspritzanlage dazu ausgebildet ist, vom Ausführen eines Normalbetriebs zum Ausführen eines Reinigungsbetriebs zu wechseln, ohne dass sich dies negativ auf die Betriebscharakteristik des Verbrennungsmotors auswirkt und einem Fahrer gegenüber bemerkbar macht.
Diese Aufgabe wird mit einem Verbrennungsmotor der eingangs bezeichneten Art gelöst, wobei die Einspritzparameter für den Reinigungsbetrieb der Einspritzanlage derart gewählt sind, dass während des Reinigungsbetriebs die Betriebscharakteristik des Verbrennungsmotors gegenüber der Betriebscharakteristik während des Normalbetriebs im Wesentlichen unverändert bleibt. Dabei ist mit „unwesentlicher Veränderung” eine Veränderung gemeint, die der Fahrer erwartungsgemäß nicht wahrnimmt.
Hierzu ist der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor dazu ausgebildet zumindest einen der eingangs beschriebenen Einspritzparameter im Reinigungsbetrieb derart zu wählen, dass eine Reinigungswirkung erzielt werden kann. Die verbleibenden Einspritzparameter werden anschließend derart gewählt, dass sich die Betriebscharakteristik des Verbrennungsmotors im Reinigungsbetrieb gegenüber dem vorhergehend durchgeführten Normalbetrieb ohne wesentliche Veränderung einstellt. Dies wird im Folgenden noch detaillierter beschrieben.
Im Sinne der Erfindung ist der Begriff ”Betriebscharakteristik” auf all diejenigen Betriebsparameter des Verbrennungsmotors zu beziehen, die durch die Wahl der Einspritzparameter beeinflussbar sind und deren Veränderungen ein Fahrer zumindest mittelbar bemerken kann.
Die Erfinder haben erkannt, dass sich für einen Reinigungsbetrieb vor allem hohe Kraftstoffdrücke eignen, mit denen eine hohe Impulseinwirkung auf Verschmutzungen aufgebracht werden kann, oder/und lange Einspritzdauern, die einen hohen Gesamtkraftstoffdurchsatz im Einspritzvorgang bewirken. Ebenso sind zusätzlich oder alternativ auch kurze Einspritzpulssequenzen geeignet, die sich durch eine hohe Einwirkfrequenz auf Verschmutzungen auszeichnen.
Der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor sieht gemäß einer Weiterbildung vor, dass der Reinigungsbetrieb in regelmäßigen Zeitabständen oder/und nach vorgegebener Betriebsdauer des Verbrennungsmotors oder/und nach einer vorgegebenen zurückgelegten Fahrdistanz des Kraftfahrzeugs durchführbar ist. Dies ermöglicht eine einfache, kontinuierliche und besonders verlässliche und Reinigung der Einspritzdüsen.
Ferner kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der Reinigungsbetrieb nach Maßgabe vorgegebener Diagnoseparameter durchführbar ist. In diesem Zusammenhang können die Diagnoseparameter Information über die Motorausgangsleistung, und/oder das Motordrehmoment, und/oder den Kraftstoffverbrauch, und/oder den Kraftstoffdurchsatz der wenigstens einen Einspritzdüse enthalten. Mittels dieser Informationen kann auf einen etwaigen Verschmutzungszustand bzw. auf den Grad des Verschmutzungszustandes einer Einspritzdüse geschlossen werden, wenn der Diagnoseparameter von einem erwarteten Sollverhalten abweicht. Durch eine derartige Weiterbildung ist der Verbrennungsmotor dazu eingerichtet, den Reinigungsbetrieb besonders effektiv und zielgerichtet einzusetzen. Ebenso können die Diagnoseparameter zusätzlich oder alternativ Informationen über einen erfolgten Betankungsvorgang umfassen. Dies ist deshalb vorteilhaft, weil beim Betankungsvorgang Wasser oder andere Verschmutzungen in den Kraftstoffvorrat des Fahrzeugs eingebracht werden können. Entsprechend ergibt sich ein erhöhtes Verschmutzungsrisiko und es kann eine erhöhte Notwendigkeit zur Durchführung eines Reinigungsbetriebs vorliegen. Schließlich sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass der Reinigungsbetrieb über eine betätigbare Auslösefunktion bedarfsweise durchführbar ist. Dies bietet insbesondere den Vorteil, dass ein Bediener oder ein Mechaniker den Reinigungsbetrieb nach eigenem Ermessen und Bedarf ausführen kann, beispielsweise im Wartungsbetrieb, Testbetrieb oder wenn anderweitig nicht erfasste Verschmutzungszustände vermutet werden. Eine derartige Auslösefunktion kann zum Beispiel über ein Bedienelement im Fahrzeug oder Motorraum aktiviert werden oder über ein an das Fahrzeug angeschlossenes Diagnosegerät. Dabei kann vorgesehen sein, dass der über die Auslösefunktion bedarfsweise durchführbare Reinigungsbetrieb zusätzlich auch unter substantieller Beeinflussung der Betriebscharakteristik des Verbrennungsmotors ausführbar ist. Wird dieser über die Auslösefunktion aktivierbare Reinigungsbetrieb beispielsweise in einer Werkstatt im Leerlauf ausgeführt, so kommt es dabei nicht unbedingt darauf an, die Betriebscharakteristik des Verbrennungsmotors weitgehend unverändert zu belassen. Vielmehr kann in einer derartigen Situation durchaus während des Reinigungsbetriebs die Betriebscharakteristik substantiell geändert werden, um ein bestmögliches Reinigungsergebnis zu erzielen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Reinigungsbetrieb unter Beeinflussung anderer Motorfunktionen, insbesondere im Leerlaufbetrieb oder/und in einem vorgegebenen Drehzahlbereich oder/und unter Zuschaltung einer Motor-Bremsfunktion oder/und für vorgegebene Zylinder ausführbar ist. Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass das Ausführen des Reinigungsbetriebs an Motorfunktionen bzw. Motorfunktionswerte gekoppelt werden kann, bei denen es besonders vorteilhaft ist, den Reinigungsbetreib durchzuführen. Dies ist besonders dann der Fall, wenn die Einspritzanlage bereits im Normalbetrieb für den Reinigungsbetrieb vorteilhafte Einspritzparameter aufweist. So liegt beispielsweise in hohen Drehzahlbereichen bereits ein überdurchschnittlicher Kraftstoffdurchsatz durch die Einspritzdüsen und ein überdurchschnittlicher Kraftstoffdruck vor. Ähnlich verhält es sich, wenn durch Zuschalten einer Motor-Bremsfunktion die Motorlast erhöht wird. Entsprechend kann die Differenz zwischen den Einspritzparametern im Normalbetrieb und den Einspritzparametern im Reinigungsbetrieb geringer ausfallen als dann, wenn in einem niedrigen Drehzahlbereich bzw. ohne Zuschalten der Motor-Bremsfunktion in den Reinigungsbetrieb gewechselt werden würde. Dies vermindert das Risiko, dass sich eine sprunghafte Veränderung in den Betriebscharakteristiken des Motors einstellt, die sich dem Fahrer unmittelbar bemerkbar macht. Da der Fahrer im Leerlaufbetrieb allgemein weniger aufmerksam gegenüber dem Motorverhalten ist, als bei Betriebszuständen mit Motorlast, eignet sich dieser Betriebszustand ebenso besonders für die Durchführung des Reinigungsbetriebs. Eine etwaige Irritation des Fahrers im Leerlaufbetreib ist auch allgemein weniger kritisch als in einem Zustand mit hoher Motorlast.
Der erfindungsgemäße Verbrennungsrnotor kann in einer Weiterbildung auch eine Mehrzahl von Zylindern umfassen, wobei jedem Zylinder wenigstens eine Einspritzdüse zugeordnet ist. Hierbei kann vorgesehen sein, dass im Reinigungsbetrieb sämtliche Einspritzdüsen Kraftstoff mit demselben Druckniveau zugeführt wird. Dies ist dahingehend vorteilhaft, dass die Einspritzdüsen über lediglich eine Kraftstoffpumpe der Einspritzanlage entsprechend mit Kraftstoff auf einem vorbestimmten Druckniveau versorgt werden können. Es kann der Reinigungsbetrieb aber auch selektiv nur bei einzelnen ausgewählten Einspritzdüsen durchgeführt werden, beispielsweise, weil die Zylinder eine vom Sollzustand abweichende Betriebs- oder Leistungscharakterisitk aufweisen.
Es kann in diesem Zusammenhang erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass im Reinigungsbetrieb einzelnen Einspritzdüsen Kraftstoff mit erhöhtem Druckniveau zugeführt wird, wohingegen anderen Einspritzdüsen Kraftstoff mit niedrigerem Druckniveau zugeführt wird. In diesem Zusammenhang sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass im Reinigungsbetrieb lediglich denjenigen Einspritzdüsen Kraftstoff mit erhöhtem Druckniveau zugeführt wird, für die wenigstens ein Diagnoseparameter angibt, dass das Kraftstoffeinspritz-Verhalten von einem Sollverhalten abweicht. Entsprechend dieser Lösung kann bedarfsgerecht für diejenigen Einspritzdüsen, für die sich aus den Diagnoseparametern ein hoher Verschmutzungsgrad ablesen lässt, eine erhöhte Reinigungswirkung erzielt werden, während für den Rest der Einspritzdüsen, die Wahl der Einspritzparameter nahe an oder gleich den Parameterwerten des Normalbetriebs verbleiben kann. Etwaige Veränderungen der Betriebscharakteristik des Verbrennungsmotors können so über die Gesamtheit aller Zylinder betrachtet weniger stark ausfallen.
Der Verbrennungsmotor kann erfindungsgemäß als ein Commonrail–Verbrennungsmotor ausgebildet sein, wobei im Reinigungsbetrieb der Speicherdruck des Kraftstoffs im Commonrail-System erhöht ist. Mittels dieser Variante kann den Einspritzdüsen gleichzeitig in zuverlässiger Weise Kraftstoff auf einem gleichen, gegenüber dem Normalbetrieb erhöhten Druckniveau bereitgestellt werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass im Reinigungsbetrieb der Einspritzzeitpunkt für einzelne Einspritzdüsen zeitlich verlagert wird, vorzugsweise verzögert wird. Dies kann vorteilhafterweise dazu verwendet werden, dass bewusst ein niedrigerer Wirkungsgrad des Verbrennungsprozesses durch einen verzögerten Einspritzzeitpunkt in Kauf genommen wird. Aufgrund der verzögerten Einspritzung muss im Vergleich zu einem optimal gewählten Einspritzzeitpunkt beispielsweise eine größere Kraftstoffmenge zugeführt werden, um das gleiche Motorausgangsmoment zu erzeugen. Das Zuführen großer Kraftstoffmengen ist, wie eingangs beschrieben, einer Reinigungswirkung zuträglich und daher für den Reinigungsbetrieb von Vorteil.
Weiterhin kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass im Reinigungsbetrieb die Einspritzdauer für einzelne Einspritzdüsen verändert wird, vorzugsweise verlängert wird. Eine derartige Verlängerung der Einspritzdauer kann zum Beispiel in solchen Fallen vorteilhaft angewandt werden, in denen ein verzögerter Einspritzzeitpunkt gewählt wurde. In solchen Fällen kann, um eine Veränderung der Betriebscharakteristik gegenüber dem Normalbetrieb zu vermeiden, durch eine Verlängerung der Einspritzdauer die zusätzlich benötigte Kraftstoffmenge zugeführt werden, ohne dass der Kraftstoffdruck verändert werden muss. Es kann aber ebenso vorgesehen sein, dass die Einspritzdauer gegenüber der Einspritzdauer im Normalbetrieb verkürzt wird, wenn zum Erzielen einer Reinigungswirkung ein hoher Kraftstoffdruck vorgegeben wird. In diesem Fall verhindert das Verkürzen der Einspritzdauer, dass die eingespritzte Kraftstoffmenge sich nicht wesentlich von der im Normalbetrieb eingespritzten Kraftstoffmenge unterscheidet. Folglich kann eine deutliche Veränderung der Betriebscharakteristik verhindert werden.
Ferner kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass im Reinigungsbetrieb Kraftstoff diskontinuierlich, vorzugsweise gepulst, einzelnen Einspritzdüsen bereitgestellt wird. Dies ist zum einen allgemein auf den Normalbetrieb des Verbrennungsmotors zu beziehen, bei dem gepulste Einspritzungen vorteilhaft sind, um den Einspritzvorgang in bekannter Weise mit den Arbeitstakten des Verbrennungsmotors zu koordinieren. Zum anderen ist dies aber auch für den Reinigungsbetreib vorteilhaft, da mittels kurzer Einzelpulssequenzen die Anregungsfrequenz von Schmutzablagerungen durch den die Einspritzdüse durchlaufenden Kraftstoff erhöht und so eine effizientere Reinigung erreicht werden kann.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass im Reinigungsbetrieb die sämtlichen Zylindern zu einem Zeitpunkt über die zugeordneten Einspritzdüsen zugeführte Kraftstoffmenge im Wesentlichen gleich jener, sämtlichen Zylindern im Normalbetrieb zugeführten Kraftstoffmenge ist. Dadurch kann erreicht werden, dass sich die Betriebscharakteristik über die Gesamtheit der Zylinder gesehen nicht wesentlich vom Normalbetrieb unterscheidet, obwohl einzelnen Zylindern erhöhte Kraftstoffmengen, z. B. infolge verlängerter Einspritzdauern zugeführt werden können. Den verbleibenden Zylinder wird entsprechend weniger Kraftstoff zugeführt, wodurch ihr Einfluss auf die Betriebscharakteristik abnehmen kann.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ferner mit einem Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, gelöst, bei dem während des Reinigungsbetriebes folgende Schritte durchgeführt werden:

– Überwachen von Parametern zur Bestimmung der Betriebscharakteristik des Verbrennungsmotors,
– Bestimmen von Einspritzparametern für den Reinigungsbetrieb
– Einspritzen von Kraftstoff unter gegenüber dem Normalbetrieb veränderten Einspritzparametern über die wenigstens eine Einspritzdüsen in den wenigstens einen Zylinder,

Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Schritte für den Reinigungsbetrieb in regelmäßigen Zeitabständen, oder/und nach vorgegebener Betriebsdauer des Verbrennungsmotors, oder/und nach einer vorgegebenen zurückgelegten Fahrdistanz durchgeführt werden.
Ferner kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Schritte für den Reinigungsbetrieb nach Maßgabe vorgegebener Diagnoseparameter durchgeführt werden. In diesem Zusammenhang können die Diagnoseparameter Informationen über die Motorausgangsleistung, und/oder das Motordrehmoment, und/oder den Kraftstoffverbrauch, und/oder den Kraftstoffdurchsatz der wenigstens einen Einspritzdüsen und/oder das Erfolgtsein eines Betankungsvorganges umfassen.
Gemäß einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens können die Schritte für den Reinigungsbetrieb über eine Auslösefunktion bedarfsweise durchgeführt werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass der über die Auslösefunktion bedarfsweise durchführbare Reinigungsbetrieb zusätzlich auch unter substantieller Beeinflussung der Betriebscharakteristik des Verbrennungsmotors ausführbar ist.
Eine Weiterbildung des Verfahrens besteht in der Form, dass die Schritte für den Reinigungsbetrieb unter Beeinflussung anderer Motorfunktionen, insbesondere im Leerlaufbetrieb oder/und in einem vorgegebenen Drehzahlbereich oder/und unter Abschaltung einer Motor-Bremsfunktion oder/und für vorgegebene Zylinder ausgeführt werden.
Dabei kann das erfindungsgemäße Verfahren auch bei einem Verbrennungsmotor ausgeführt werden, der eine Mehrzahl von Zylindern umfasst, wobei jedem Zylinder wenigstens eine Einspritzdüse zugeordnet ist.
Als weiterer Verfahrensschritt im Reinigungsbetrieb kann das Zuführen von Kraftstoff mit demselben Druckniveau zu sämtlichen Einspritzdüsen vorgesehen sein.
Eine weitere Variante sieht im Reinigungsbetrieb den Schritt des Zuführens von Kraftstoff mit erhöhtem Druckniveau zu einzelnen Einspritzdüsen vor und den Schritt des Zuführens von Kraftstoff mit niedrigerem Druckniveau zu den anderen Einspritzdüsen. In diesem Zusammenhang kann im Reinigungsbetrieb der weitere Verfahrensschritt des Zuführens von Kraftstoff mit erhöhtem Druckniveau lediglich zu denjenigen Einspritzdüsen, für die wenigstens ein Diagnoseparameter angibt, dass deren Kraftstoffeinspritzverhalten von einem Sollverhalten abweicht, Bestandteil der erfindungsgemäßen Verfahrens sein.
Das Verfahren ist hierbei insbesondere bei einem Verbrennungsmotor durchführbar, der als ein Commonrail-Verbrennungsmotor ausgebildet ist, wobei im Reinigungsbetrieb ein weiterer Verfahrensschritt das Erhöhen des Speicherdrucks des Kraftstoffs im Commonrail-System umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann das Verfahren im Reinigungsbetrieb einen Schritt des zeitlichen Verlagerns, vorzugsweise Verzögerns, der Einspritzzeitpunkte für einzelne Einspritzdüsen umfassen.
Als Weiterbildung kann im Reinigungsbetrieb ebenso ein Schritt des Veränderns, vorzugsweise des Verlängerns der Einspritzdauer für einzelne Einspritzdüsen vorgesehen sein.
Ebenso kann ein erfindungsgemäßer Verfahrensschritt darin bestehen, dass im Reinigungsbetrieb Kraftstoff diskontinuierlich, vorzugsweise gepulst, einzelnen Einspritzdüsen bereitgestellt wird.
Gemäß einer weiteren Variante kann im Reinigungsbetrieb der Schritt des Zuführens einer Kraftstoffmenge zu einem Zeitpunkt zu sämtlichen Zylindern über die zugeordneten Einspritzdüsen Bestandteil des erfindungsgemäßen Verfahrens sein, wobei die Kraftstoffmenge im Wesentlichen gleich der sämtlichen Zylindern im Normalbetrieb zugeführten Kraftstoffmenge ist.
Die Erfindung betrifft ebenso ein Computer-Programmprodukt, das Program-Code-Mimittel umfasst, und auf einer Steuereinrichtung eines Verbrennungsmotors der vorstehend beschriebenen Art ausführbar ist, und die Steuereinrichtung dazu veranlasst, einen der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrensschritte durchzuführen. In diesem Zusammenhang kann das Computer-Programmprodukt ein Computer-lesbares Medium umfassen, welches die Programmcodemittel umfasst.
Entsprechend können alle vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte und jede gewünschte Teilfolge der Verfahrensschritte durch das Computer-Programm-Produkt gesteuert werden, das direkt in einen internen Speicher der Steuervorrichtung geladen werden kann und eine passende Software zum Steuern der Einspritzanlange zum Ausführen der notwendigen Schritte aufweist, wenn die Programm-Code-Mittel auf dem Computer-Programm-Produkt ausgeführt werden. In diesem Zusammenhang können die die Programm-Code-Mittel auf dem computerlesbaren Medium gespeichert sein, das zum Ausführen der Erfindung ausgelegt ist. Die Programm-Code-Mittel können in Form eines Quellcodes, Zielcodes oder eines Codes auf einer Ebene zwischen Quell- und Zielcode vorliegen, beispielsweise in einer teilweise kompilierten Form oder in jeglicher Form, die vorteilhaft für die Umsetzung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist.
Das computerlesbare Medium kann jede gewünschte Einheit oder eine zum Speichern der Programm-Code-Mittel geeignete Vorrichtung sein. Zum Beispiel kann das computerlesbare Medium ein Speichermedium wie eine ROM (Read Only Memory), PROM (Programmable read-only memory), EPROM (Erasable PROM), Flash oder EEPROM (Electrically EPROM) aufweisen. Außerdem kann das computerlesbare Medium in Form eines übertragbaren Trägers ausgebildet sein, etwa derart wie ein elektronisches oder optisches Signal, das über ein elektrisches oder optisches Kabel oder durch Funk oder in ähnlicher Weise übertragen werden kann. Dort, wo die Programm-Code-Mittel in einem Signal beinhaltet sind, das direkt über Kabel oder andere Vorrichtung und Mittel ausgeführt werden kann, kann das computerlesbare Medium in Form eines derartigen Kabels, einer Vorrichtung oder Ausstattung ausgebildet sein. Ersatzweise kann das computerlesbare Medium in einem Schaltkreis integriert sein, in dem die Programm-Code-Mittel gespeichert sind, wobei der integrierte Schaltkreis zum Ausführen, oder zur Ausführung von relevanten Prozessen geeignet ist.
Im Folgenden werden mit Bezug auf die beigefügten Figuren bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigt:
1 eine Übersicht über den strukturellen Aufbau eines erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2a die Einspritzdüsenventilstellung über einen zurückgelegten Kurbelwinkelbereich für einen Einspritzpuls im Normalbetrieb im Vergleich zu Einspritzpulsen im Reinigungsbetrieb gemäß der ersten und einer zweiten Ausführungsformen der Erfindung;
2b eine Darstellung der Kraftstoffeinspritzmenge bezogen auf den Kurbelwinkelbereich für die in 2a gezeigten Einspritzpulse;
2c eine Darstellung der erreichten Ausgangsmomente des Verbrennungsmotors infolge der in den 2a und 2b gezeigten Einspritzpulse über den entsprechenden Kurbelwinkelbereich und des sich jeweils insgesamt einstellenden Ausgangsmoments als Fläche unter den Verlaufskurven;
3a die Einspritzdüsenventilstellung über einen zurückgelegten Kurbelwinkelbereich für einen Einspritzpuls im Normalbetrieb im Vergleich zu einem Einspritzpuls im Reinigungsbetrieb gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
3b eine Darstellung des Kraftstoffeinspritzdurchflusses infolge der in 3a gezeigten Einspritzpulse über den entsprechenden Kurbelwinkelbereich;
3c einen Vergleich der Verläufe des erreichten Ausgangsmoments des Verbrennungsmotors infolge der in den 3a und 3b gezeigten Einspritzpulse über den entsprechenden Kurbelwinkelbereich und des sich jeweils insgesamt einstellenden Ausgangsmoments als Fläche unter den Verlaufskurven.
In 1 ist ein erfindungsgemäßer Verbrennungsmotor gezeigt und allgemein mit 10 bezeichnet. Ein lediglich schematisch dargestellter Motorblock 12 umfasst mehrere Zylinder mit darin geführten Kolben (nicht gezeigt). Die Einspritzanlage des Verbrennungsmotors 10 umfasst mehrere Einspritzdüsen 14, die jeweils einem Zylinder zugeordnet sind, sowie eine Kraftstoffpumpe 16. Die Einspritzanlage ist über ein Kraftstoffleitungssystem 18 mit einem Kraftstofftank 20 verbunden. Das Kraftstoffleitungssystem 18 umfasst weiterhin eine Förderpumpe 22, um Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 20 stromaufwärts zur Kraftstoffpumpe 16 zu fördern.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist weiterhin ein Kraftstofffilter 24 zwischen den Pumpen 22 und 16 vorgesehen. Der gezeigte Verbrennungsmotor 10 ist ein Commonrail-Verbrennungsmotor mit einem entsprechenden zentralen Speichertank (Commonrail) 26, der mittels des Kraftstoffleitungssystems 18 mit der Kraftstoffpumpe 16 verbunden ist. Ebenso sind die Einspritzdüsen 14 über das Kraftstoffleitungssystem 18 an den Speichertank 26 angeschlossen. Schließlich erstreckt sich das Kraftstoffleitungssystem 18 von Einspritzdüsen 14 und Speichertank 26 ausgehend auch in Form einer Rückführleitung 28 zum Kraftstofftank 20. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist weiterhin eine Temperaturregelvorrichtung für die Hochdruckpumpe gezeigt, die die Elemente 23, 25, 26, 27, 28 umfasst. Weiterhin ist im Verbrennungsmotor 10 eine Steuereinrichtung 30 vorgesehen, die zur Übertragung von Steuersignalen mit der Kraftstoffpumpe 16 und den Einspritzdüsen 14 verbunden ist und zum Erhalten von Druckinformationen mit einem Drucksensor 32 am Speichertank 26.
Im Betrieb werden die Kolben im Motorblock 12 durch Rotation einer nicht gezeigten Kurbelwelle zyklisch in den Zylindern auf und ab bewegt und definieren dabei einzelne Arbeitstakte des Verbrennungsmotors 10. Dabei wird in dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Einspritzanlage diskontinuierlich betrieben, das heißt, in Form von gepulsten Einspritzungen, wobei sich die Betriebscharakteristiken des Verbrennungsmotors in Folge der konkreten Einspritzparameterwahl einstellen. Vom Kraftstofftank 20 aus wird mittels der Förderpumpe 22 Kraftstoff zur Kraftstoffpumpe 16 gefördert. Dabei durchläuft der Kraftstoff den Kraftstofffilter 24 und kann von Fremdpartikeln o. ä. gereinigt werden. Die Kraftstoffpumpe 16 übt gemäß der ihr von der Steuervorrichtung 30 übertragenen Steuervorgaben einen vorbestimmten Druck auf den Kraftstoff aus, der anschließend in den Speichertank 26 eingespeist wird. Über den Drucksensor 32 erhält die Steuervorrichtung 30 Informationen zu den tatsächlich im Speichertank 26 vorherrschenden Druckverhältnissen und kann bei Bedarf nachregeln. Der Kraftstoff wird über den Speichertank 26 den Einspritzdüsen 14 bereitgestellt.
Diese umfassen eine Ventilfunktion und weisen zwei Betriebszustände auf, nämlich eine geöffnete Ventilstellung (Einspritzstellung) und eine geschlossene Ventilstellung. Entsprechend enthalten die von der Steuereinrichtung 30 an die Einspritzdüsen 14 übertragenen Steuervorgaben Vorgaben hinsichtlich der Öffnungs- und Schließzeitpunkte. Werden die Einspritzdüsen 14 nun in Reaktion auf eine solche Vorgabe geöffnet, so wird bis zum vorgegebenen Schließzeitpunkt Kraftstoff in den zugeordneten Zylinder eingespritzt. Nicht eingespritzter, überschüssiger Kraftstoff kann mittels der Rückführleitung 28 dem Kraftstofftank 20 zugeführt werden.
Im Normalbetrieb steuert die Steuereinrichtung 30 die Einspritzanlage primär unter dem Gesichtspunkt, dass sich eine Betriebscharakteristik des Verbrennungsmotors 10 in einer gewünschten Weise einstellt. Dabei bestimmt der vorbestimmte Kraftstoffdruck die Kraftstoffdurchflussmenge pro Zeiteinheit beim Öffnen der Einspritzdüsen 14. Die Einspritzdauer, die die Steuereinheit 30 in Form einer Öffnungs-Schließ-Sequenz den Einspritzdüsen 14 vorgibt, bestimmt in Abhängigkeit des Kraftstoffdruckes die während eines Einspritzvorganges in den Zylinder insgesamt eingespritzte Kraftstoffmenge. Die Wahl des Einspritzzeitpunktes orientiert sich schließlich in bekannter Weise an dem erwarteten Wirkungsgrad des Verbrennungsprozesses hinsichtlich einer Betriebscharakteristik des Verbrennungsmotors, der durch die aktuelle Kolbenstellung bzw. den aktuellen Kurbelwinkel definiert wird. Somit wird durch Wahl und Vorgabe der Einspritzparameter die im Verbrennungsprozess umgesetzte Kraftstoffmenge, wie auch der Wirkungsgrad des Verbrennungsprozesses über die Steuereinrichtung 30 gezielt festgelegt, um eine betrachtete Betriebscharakteristik gezielt zu beeinflussen.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die betrachtete Betriebscharakteristik das Ausgangsmoment des Verbrennungsmotors 10. Dieses bestimmt maßgeblich das Antriebsverhalten des Kraftfahrzeugs. Veränderungen dieser Betriebscharakteristik können so vom Fahrer zumindest mittelbar wahrgenommen werden.
In der Steuereinrichtung 30 liegen Informationen über die vergangene Zeit seit dem letzten Reinigungsbetrieb vor bzw. bei Erstinbetriebnahme des Fahrzeugs und noch keinem erfolgten Reinigungsbetrieb, die vergangene Zeit seit der Erstinbetriebnahme. Weiterhin ist ein Schwellenwert hinterlegt, der den maximal zulässigen Zeitabstand zum letzten Reinigungsbetrieb angibt. Wird dieser Schwellenwert überschritten, ändert die Steuervorrichtung 30 die Vorgabe der Einspritzparameter von Vorgaben für den Normalbetrieb zu Vorgaben für den Reinigungsbetrieb. Dieser Vorgang wird im Folgenden auch allgemein als „Auslösen” des Reinigungsbetriebs bezeichnet. Die Verwendung eines maximal zulässigen Zeitabstands entspricht beispielhaft einer „Auslösebedingung” für den Reinigungsbetrieb.
Bei erfüllter Auslösebedingung erfasst die Steuereinrichtung 30 zunächst das aktuell im Normalbetrieb vorliegende Ausgangsmoment des Verbrennungsmotors 10. Ein beispielhafter Einspritzpuls, der das vorliegende Ausgangsmoment im Normalbetrieb definiert, ist in der 2a als durchgezogene Linie gezeigt. Man erkennt, dass die Einspritzdüsen 14 über einen definierten Kurbelwinkelbereich von dem geschlossenen in den geöffneten Zustand und anschließend wieder in den geschlossenen Zustand versetzt werden. Es wird für Beschreibungszwecke dabei übergreifend angenommen, dass die Rotations- bzw. Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle bei den im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen jeweils konstant und gleich groß ist.
Entsprechend dem vorab vorgegebenen Kraftstoffdruck stellt sich, wie in 2b gezeigt, eine Kraftstoffeinspritzmenge in den jeweiligen Zylinder über die Öffnungsdauer der Einspritzdüsen 14 ein. 2c zeigt schließlich das sich infolge des Einspritzpulses einstellende Ausgangsmoment, das vom im Zylinder geführten Kolben auf die Kurbelwelle übertragen wird. Dieses weist gemäß der fortschreitenden Kolbenbewegung über den Kurbelwinkelbereich einen ungleichmäßigen Verlauf auf. Die Fläche unterhalb der durchgezogenen Linie stellt das insgesamt infolge des Einspritzpulses erreichte Ausgangsmoment dar (A_{Normalbetrieb}). Dieses insgesamt erreichte Ausgangsmoment wird von der Steuereinrichtung 30 als Betriebscharakteristik vor dem Wechsel zum Reinigungsbetrieb erfasst.
Um das Ausgangsmoment bei einem Umschalten zum Reinigungsbetrieb gegenüber dem Normalbetrieb im Wesentlichen konstant zu halten, gibt die Steuervorrichtung 30 die Einspritzparameter für den Reinigungsbetrieb derart vor, dass zum einen eine Reinigungswirkung erzielt werden kann, zum anderen das Ausgangsmoment dabei im Wesentlichen unverändert bleibt. Für das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel wird ein Einspritzpuls mit erhöhtem Druck vorgegeben, der in 2a als strichpunktierte Linie dargestellt. Mittels dem erhöhten Kraftstoffdruck kann dabei, wie vorstehend beschrieben, die gewünschte Reinigungswirkung erzielt werden. Es spielt dabei für die Lösung der Aufgabe der Erfindung keine Rolle, ob diese veränderte Vorgabe der Einspritzparameter für den Reinigungsbetrieb in Abhängigkeit eines in der Steuervorrichtung 30 hinterlegten festen Parameterwerts (z. B. absoluter Kraftstoffdruck für den Reinigungsbetrieb), nach Maßgabe einer in der Steuervorrichtung 30 auf die Einspritzparameterwerte des Normalbetriebs bezogenen Relativveränderung (z. B. 150% des Kraftstoffdrucks im Normalbetrieb) oder in einer anderen Form gewählt wird. Es ist vielmehr erfindungsgemäß entscheidend, dass gemäß der Wahl des wenigstens einen Einspritzparameter für den Reinigungsbetrieb, mittels dem eine Reinigungswirkung erzielt werden soll, die anderen Parameter entsprechend angepasst werden, um die Betriebscharakteristik gegenüber dem Normalbetrieb weitestgehend konstant zu halten.
Die Steuereinrichtung 30 übermittelt im Ausführungsbeispiel zunächst eine Steuervorgabe zur Erhöhung des Kraftstoffdrucks im Speichertank 26 an die Kraftstoffpumpe 16 und schließlich eine Steuervorgabe für eine angepasste Öffnungs-Schließsequenz an die Einspritzdüsen 14. Dabei wird der Einspritzpuls gemäß der Strichpunktlinie in 2a verzögert und verkürzt. Entsprechend der höheren Kraftstoffdruckvorgabe stellt sich in 2b allerdings eine gegenüber dem Einspritzpuls für den Normalbetrieb höhere maximale Kraftstoffeinspritzmenge ein. Diese momentan erhöhte Kraftstoffeinspritzmenge bewirkt gemäß 2c in diesem Fall auch ein höheres maximales momentanes Ausgangsmoment im Vergleich zum Einspritzpuls für den Normalbetrieb. Aufgrund der kürzeren Einspritzdauer ist die Fläche unterhalb des Ausgangsmomentenverlaufs (A_{erhöhter Druck}) jedoch in beiden Fällen gleich. Das infolge des Einspritzpulses insgesamt übertragene Ausgangsmoment ist deshalb im Wesentlichen unverändert gegenüber dem Normalbetrieb. Der Fahrer nimmt demnach auch keine Veränderung des Ausgangsmomentes wahr, obwohl die Einspritzanlage einen Reinigungsbetrieb durchführt.
In einer weiteren Ausführungsvariante ist der Verbrennungsmotor 10 dazu eingerichtet, im Reinigungsbetrieb einen in 2a mit Strichlinie dargestellten verzögerten und verlängerten Einspritzpuls vorzugeben. Im Übrigen entspricht diese Ausführungsform der vorstehenden geschilderten, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen für gleichbleibende oder gleichwirkende Komponenten gleichartige Bezugszeichen verwendet werden.
Bei diesem für den Reinigungsbetrieb vorgegebenen Einspritzpuls zielt die Wahl der durch die Steuervorrichtung 30 vorgegebenen Einspritzparameter auf eine höhere insgesamt eingespritzte Kraftstoffmenge ab, um eine Reinigungswirkung zu erzielen. Dabei wird der Kraftstoffdruck gegenüber dem Normalbetrieb konstant gehalten, allerdings wird eine längere Einspritzdauer bei verzögertem Einspritzzeitpunkt vorgegeben. Aufgrund des gleichbleibenden Krafstoffdrucks ist die momentane Kraftstoffeinspritzmenge im Wesentlichen unverändert gegenüber der des Einspritzpulses für den Normalbetrieb (siehe 2b). Da aber eine längere Einspritzdauer vorgeben wird, wird in beabsichtigter Weise eine größere Menge an Kraftstoff eingespritzt, wie sich aus einem Vergleich der Flächen unterhalb der in 2b gezeigten Verläufe ergibt. Aufgrund des verzögerten Einspritzzeitpunktes wird jedoch der optimale Einspritzzeitpunkt überschritten und ein niedrigerer Wirkungsgrad bezogen auf das erreichbare Ausgangsmoment liegt vor. Entsprechend fällt das maximal erreichte Ausgangsmoment gemäß 2c infolge des verzögerten, verlängerten Einspritzpulses auch geringer aus, als bei sämtlichen vorstehend geschilderten Einspritzpulsen. Aufgrund der insgesamt größeren eingespritzten Kraftstoffmenge, bleibt das insgesamt in Folge des Einspritzpulses generierte Motorausgangsmoment jedoch im Wesentlichen unverändert gegenüber dem des Einspritzpulses für den Normalbetrieb (siehe Fläche A_verzögert). Wiederum kann somit durch eine geeignete Einspritzparameterwahl eine Reinigungswirkung der Einspritzdüsen 14 erzielt werden, ohne die entsprechende Betriebscharakteristik des Verbrennungsmotors 10 aus Sicht des Fahrers entscheidend zu verändern.
Die 3a bis 3c zeigen einen weiteren Einspritzpuls für den Reinigungsbetrieb gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Auch diese Ausführungsform basiert auf der in 1 gezeigten Grundstruktur des Verbrennungsmotors 10, weshalb gleichartige oder gleichwirkende Komponenten mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Erneut ist ein Einspritzpuls für den Normalbetrieb mit einer durchgezogenen Linie dargestellt und wird gemäß 3a über einen bestimmten Kurbelwinkelbereich durch Öffnen der Einspritzdüsen 14 eingespritzt. Entsprechend dem vorgegebenen Druck stellt sich gemäß 3b ein Verlauf der Kraftstoffeinspritzmenge durch die Einspritzdüse 14 ein. Der entsprechend erreichte Ausgangsmomentenverlauf ist in 3c gezeigt. Bei einem Umschalten auf den Reinigungsbetrieb werden zum Erzielen einer Reinigungswirkung die Einspritzparameter nun derart gewählt, dass der Kraftstoff mittels einer Sequenz aus verkürzten Einzelpulsen eingespritzt wird (siehe strichgepunktete Linie in 3a). Dabei wird der Druck, wie in 3b gezeigt, konstant gegenüber dem Einspritzpuls für den Normalbetrieb gehalten. Entsprechend stellt sich ein Ausgangsmomentenverlauf gemäß 3c ein, der einzelne Spitzen zum Zeitpunkt der einzelnen Einspritzpulse aufweist. In Summe ergibt sich jedoch erneut ein insgesamt erreichtes Ausgangsmoment, das im Wesentlichen konstant zu dem des infolge des Einspritzpulses für den Normalbetrieb insgesamt erzeugten Ausgangsmomentes ist (A_Normal = A_{Einzelpulssequenz}). Demnach nimmt ein Fahrer diese Betriebscharakteristik auch als im Wesentlichen unverändert wahr.
Die gezeigten Ausführungsbeispiele bzw. deren Einspritzparameterwahl können auch ohne weiteres zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung kombiniert werden. Es ist z. B. auch denkbar, dass die Einspritzparameter derart gewählt werden, dass ein Einspritzpuls für den Reinigungsbetrieb mit längerer Einspritzdauer und höherem Kraftstoffdruck vorgegeben wird. Dieser muss nur entsprechend lang genug verzögert werden, um durch einen niedrigeren Wirkungsgrad auch ein entsprechend unverändertes, insgesamt erreichtes Ausgangsmoment zu erzielen. Weiterhin kann ein derartiger Puls auch in eine Sequenz aus kürzeren Einzelpulsen unterteilt sein.
Bezug nehmend auf 1 sei angemerkt, dass die Steuereinrichtung 30 dazu ausgebildet ist, die gezeigten Varianten für einen Einspritzpuls im Reinigungsbetrieb prinzipiell allen Einspritzdüsen 14 gleichermaßen vorzugeben oder nur einzelnen. Dies gilt jedoch nicht für eine Einspritzdüsen-individuelle Vorgabe von Kraftstoffdrücken, da sämtlichen Einspritzdüsen 14 über den Sammeltank 26 jeweils Kraftstoff auf gleichem Druckniveau bereitgestellt wird.
Das Bereitstellen von Einspritzdüsen-individuellen Kraftstoffdrücken ist in einer alternativen Ausführungsform vorgesehen. Dabei ist der Verbrennungsmotor nicht mit einem Commonrail bzw. zentralen Speichertank, sondern vergleichbar zum allgemein bekannten Pumpe-Düse-Prinzip ausgeführt. Hierbei ist jeder Einspritzdüse eine Kraftstoffpumpe zugeordnet, die dazu ausgebildet ist, Kraftstoff auf entsprechend individuellen Druckniveaus bereitzustellen. Im Übrigen entspricht die Funktionsweise der der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen.
Unabhängig von diesen alternativen Ausführungsprinzipien des Verbrennungsmotors (Commonrail oder Pumpe-Düse) werden im Folgenden weitere Ausführungsformen beschrieben, die in ihrer grundlegenden Funktionsweise ebenfalls den vorstehend geschilderten Ausführungsform entsprechen, sich jedoch hinsichtlich der Bedingungen unterscheiden, nach deren Maßgabe die Steuervorrichtung den Reinigungsbetrieb auslöst.
So sieht eine weitere Ausführungsform vor, dass der Reinigungsbetrieb nach einer vorgegebenen Betriebsdauer ausgelöst wird. Hierbei liegen in der Steuervorrichtung Informationen über die vergangene Betriebsdauer des Verbrennungsmotors seit dem letzten Reinigungsvorgang vor und die Steuervorrichtung wechselt die Einspritzparametervorgabe entsprechend vom Normal- zum Reinigungsbetrieb, wenn eine vorgegebene Zeitspanne überschritten wird.
In einer weiteren Ausführungsform wird der Reinigungsbetrieb nach einer vorgegebenen zurückgelegten Fahrdistanz ausgelöst. Ähnlich zur vorstehend geschilderten Ausführungsform liegen in der Steuervorrichtung dabei Informationen über die zurückgelegte Fahrdistanz seit dem letzten Reinigungsvorgang vor und die Steuervorrichtung wechselt die Einspritzparametervorgabe entsprechend vom Normal- zum Reinigungsbetrieb, wenn eine vorgegebene Fahrdistanz überschritten wird.
Bei einer weiteren möglichen Gruppe von Ausführungsformen wird der Reinigungsbetrieb nach Maßgabe von Diagnoseparametern durchgeführt. Derartige Diagnoseparameter lassen Rückschlüsse auf die Notwendigkeit des Durchführens eines Reinigungsbetriebes zu, indem sie auf etwaige Risikopotenziale oder vorliegende Verschmutzungszustände schließen lassen. Wird hierbei ein Sollverhalten nicht erfüllt, bspw. eine maximal zulässige Abweichung von einer Sollvorgabe erreicht, oder wird ein Risikopotenzial erkannt, wird entsprechend der Reinigungsbetrieb ausgelöst. Informationen über derartige Diagnoseparameterwerte können in bekannter Weise aus vorhandenen oder vorzusehenden Diagnosesystemen des Fahrzeugs gewonnen werden.
In diesem Zusammenhang verwendet eine weitere Ausführungsform der Erfindung Informationen über die Motorausgangsleistung als Diagnoseparameter. Weicht diese von einer in Bezug zu den aktuellen Einspritzparameter stehenden Sollvorgabe ab, wird entsprechend der Reinigungsbetrieb ausgelöst.
In analoger Weise sieht eine weitere Ausführungsform vor, dass Informationen über das Motordrehmoment als Diagnoseparameter verwendet werden. In weiteren Ausführungsformen dient der Kraftstoffverbrauch, der Kraftstoffdurchsatz je Einspritzdüse oder das Erfolgtsein eines Betankungsvorgangs als Diagnoseparameter.
Es versteht sich, dass prinzipiell auch mehrere der bisher genannten Auslösebedingungen in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform kombiniert werden können. So kann bspw. ein beliebiger Diagnoseparameter durchgängig verwendet bzw. beobachtet werden, wobei selbst dann, wenn sich aus diesem auf keine Notwendigkeit eines Reinigungsbetriebes schließen lässt, nach einem gewissen Zeitintervall der Reinigungsbetrieb ausgelöst wird.
Weiterhin versteht es sich, dass zum umgekehrten Wechseln der Einspritzanlage vom Reinigungsbetrieb zum Normalbetrieb den Auslösebedingungen entsprechende Bedingungen in den einzelnen Ausführungsformen vorgesehen sind, im Folgenden auch Beendigungsbedingungen genannt. So kann der Reinigungsbetrieb bspw. nach einer vorgegebenen Zeitspanne, Betriebsdauer oder zurückgelegter Fahrdistanz beendet werden. Ebenso kann der Wechsel zum Normalbetrieb erfolgen, wenn ein Diagnoseparameter wieder ein Sollverhalten aufweist. Es ist ohne weiteres erfindungsgemäß möglich, auch unterschiedliche Bedingungen für das Auslösen und das Beenden des Reinigungsbetriebes in einer Ausführungsform zu kombinieren. Wie bei den Auslösebedingungen der Fall, können auch mehrere Beendigungsbedingung in paralleler Weise kombiniert werden, wobei sobald dann, wenn eine der Bedingungen erfüllt ist, ein Wechsel der Betriebsmodi der Einspritzanlage stattfindet.
Die bisher genannten Ausführungsformen beschränken sich hinsichtlich der Auslösebedingungen auf eine vermutete Notwendigkeit für den Reinigungsbetrieb. In einer weiteren Gruppe von Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das Auslösen des Reinigungsbetriebes zusätzlich oder alternativ an Motorfunktionen, insbesondere das Vorliegen bestimmter Motorfunktionswerte des Verbrennungsmotors gebunden ist. Informationen über das Vorliegen derartiger Motorfunktionswerte können in bekannter Weise aus vorhandenen oder vorzusehenden Diagnosesystemen des Fahrzeugs gewonnen werden.
In einer entsprechenden Ausführungsform ist der Reinigungsbetrieb nur im Leerlaufbetrieb ausführbar. In diesem Betriebszustand ist eine Ablenkung des Fahrers durch eine unerwartete Veränderung einer Betriebscharakteristik unter Umständen weniger wahrscheinlich und folgenreich als bei Betreiben des Verbrennungsmotors in einem Lastzustand.
Weiterhin kann das Auslösen des Reinigungsbetriebs an das Vorliegen derartiger Motorfunktionswerte gebunden sein, bei denen die Einspritzparameterwerte im Normalbetrieb bereits nahe an typischen Einspritzparameterwerten für den Reinigungsbetrieb liegen. Entsprechend sieht eine weitere Ausführungsform vor, dass der Reinigungsbetrieb nur in gewissen, vorgegebenen Drehzahlbereichen durchführbar ist. Insbesondere hohe Drehzahlbereiche korrelieren typischerweise bereits mit hohen eingespritzten Kraftstoffmengen und/oder verwendeten Kraftstoffdrücken. In analoger Weise ist in einer weiteren Ausführungsform der Betrieb des Verbrennungsmotors unter Zuschaltung einer Motor-Bremsfunktion also Auslösebedingung vorgesehen. In einem derartigen Betriebszustand ist die Motorlast typischerweise ebenfalls erhöht gegenüber dem Normalbetrieb, was ebenfalls mit hohen Kraftstoffmengen und Kraftstoffdrücken korreliert.
Es versteht sich, dass derartige Ausführungsformen, die Motorfunktionen des Verbrennungsmotors als Auslösebedingung verwenden, ohne weiteres mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kombinierbar sind, deren Auslösebedingung an eine vermutetes Vorliegen eines Verschmutzungszustandes gebunden sind. Eine derartige Ausführungsform besteht beispielsweise in der Form, dass nach Überschreiten einer vorgegebenen Zeitspanne seit dem letzten Reinigungsbetrieb das Wechseln der Einspritzparametervorgabe für den Reinigungsbetrieb solange verzögert wird, bis der Verbrennungsmotor einen vorgegebenen Drehzahlbereich erreicht.
Schließlich besteht eine weitere Ausführungsform der Erfindung darin, dass im Reinigungsbetrieb die sämtlichen Zylinder zu einem Zeitpunkt über die zugeordneten Einspritzdüsen zugeführte Kraftstoffmenge im Wesentlichen gleich der sämtlichen Zylindern im Normalbetrieb zugeführten Kraftstoffmenge ist. So kann die insgesamt eingespritzte Kraftstoffeinspritzmenge lediglich für die Zylinder erhöht werden, bei denen ein erhöhter Reinigungsbedarf besteht. Ansonsten funktioniert die diese Ausführungsform in analoger Weise insbesondere zur an zweiter Stelle geschilderten Ausführungsform.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2008/057032 A1 [0002]

Claims

Verbrennungsmotor (10) insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend – wenigstens einen Zylinder mit einem darin geführten Kolben, – eine Einspritzanlage mit wenigstens einer Einspritzdüse (14) zum Einspritzen von Kraftstoff in den wenigstens einen Zylinder und mit wenigstens einer Kraftstoffpumpe (16) zum Bereitstellen des einzuspritzenden Kraftstoffs auf verschiedenen Druckniveaus, – eine Steuereinrichtung (30) zum Steuern der Einspritzanlage nach Maßgabe betriebsabhängiger Steuerparameter, wobei die Einspritzanlage dazu ausgebildet ist, neben einem Normalbetrieb einen Reinigungsbetrieb zum Reinigen der wenigstens einen Einspritzdüse (14) auszuführen, wobei während des Reinigungsbetriebs Kraftstoff unter gegenüber dem Normalbetrieb veränderten Einspritzparametern über die wenigstens eine Einspritzdüsen (14) in den wenigstens einen Zylinder einspritzbar ist, wobei die Einspritzparameter für den Reinigungsbetrieb der Einspritzanlage derart gewählt sind, dass während des Reinigungsbetriebs die Betriebscharakteristik des Verbrennungsmotors (10) gegenüber der Betriebscharakteristik während des Normalbetriebs im Wesentlichen unverändert bleibt.
Verbrennungsmotor (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reinigungsbetrieb in regelmäßigen Zeitabständen, nach einer vorgegebenen Betriebsdauer des Verbrennungsmotors (10), oder einer vorgegebenen zurückgelegten Fahrdistanz durchführbar ist.
Verbrennungsmotor (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reinigungsbetrieb nach Maßgabe vorgegebener Diagnoseparameter durchführbar ist.
Verbrennungsmotor (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseparameter Informationen über die Motorausgangsleistung, und/oder das Motordrehmoment, und/oder den Kraftstoffverbrauch, und/oder den Kraftstoffdurchsatz der wenigstens einen Einspritzdüse und/oder das Erfolgtsein eines Betankungsvorganges umfassen.
Verbrennungsmotor (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reinigungsbetrieb über eine Auslösefunktion bedarfsweise durchführbar ist.
Verbrennungsmotor (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der über die Auslösefunktion bedarfsweise durchführbare Reinigungsbetrieb zusätzlich auch unter substantielle Beeinflussung der Betriebscharakteristik des Verbrennungsmotors ausführbar ist.
Verbrennungsmotor (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reinigungsbetrieb unter Beeinflussung anderer Motorfunktionen ausführbar ist, insbesondere im Leerlaufbetrieb oder/und in einem vorgegebenen Drehzahlbereich oder/und unter Zuschaltung einer Motor-Bremsfunktion oder/und für vorgegebene Zylinder.
Verbrennungsmotor (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (10) eine Mehrzahl von Zylindern umfasst, wobei jedem Zylinder wenigstens eine Einspritzdüse (14) zugeordnet ist.
Verbrennungsmotor (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Reinigungsbetrieb sämtlichen Einspritzdüsen (14) Kraftstoff mit demselben Druckniveau zugeführt wird.
Verbrennungsmotor (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das im Reinigungsbetrieb einzelnen ausgewählten Einspritzdüsen (14) Kraftstoff mit erhöhtem Druckniveau zugeführt wird, wohingegen anderen Einspritzdüsen (14) Kraftstoff mit niedrigerem Druckniveau zugeführt wird.
Verbrennungsmotor (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Reinigungsbetrieb lediglich denjenigen Einspritzdüsen (14) Kraftstoff mit erhöhtem Druckniveau zugeführt wird, für die wenigstens ein Diagnoseparameter angibt, dass deren Kraftstoffeinspritzverhalten von einem Sollverhalten abweicht.
Verbrennungsmotor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (10) als ein Commonrail-Verbrennungsmotor (10) ausgebildet ist, wobei im Reinigungsbetrieb der Speicherdruck des Kraftstoffs im Commonrail-System (26) erhöht ist.
Verbrennungsmotor (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Reinigungsbetrieb der Einspritzzeitpunkt für einzelne Einspritzdüsen (14) zeitlich verlagert wird, vorzugsweise verzögert wird.
Verbrennungsmotor (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Reinigungsbetrieb die Einspritzdauer für einzelne Einspritzdüsen (14) verändert, vorzugsweise verlängert wird.
Verbrennungsmotor (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Reinigungsbetrieb Kraftstoff diskontinuierlich, vorzugsweise gepulst, einzelnen Einspritzdüsen (14) bereitgestellt wird.
Verbrennungsmotor (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Reinigungsbetrieb die sämtlichen Zylinder zu einem Zeitpunkt über die zugeordneten Einspritzdüsen (14) zugeführte Kraftstoffmenge im Wesentlichen gleich der sämtlichen Zylindern im Normalbetrieb zugeführten Kraftstoffmenge ist.
Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors (10) insbesondere für ein Kraftfahrzeug, wobei der Verbrennungsmotor (10) umfasst: – wenigstens einen Zylinder mit einem darin geführten Kolben, – eine Einspritzanlage mit wenigstens einer Einspritzdüse (14) zum Einspritzen von Kraftstoff in den wenigstens einen Zylinder und mit wenigstens einer Kraftstoffpumpe zum Bereitstellen des einzuspritzenden Kraftstoffs auf verschiedenen Druckniveaus, – eine Steuereinrichtung (30) zum Steuern der Einspritzanlage nach Maßgabe betriebsabhängiger Steuerparameter, wobei das Verfahren vorsieht neben einem Normalbetrieb Schritte für einen Reinigungsbetrieb zum Reinigen der wenigstens einen Einspritzdüse (14) auszuführen, wobei während des Reinigungsbetriebs die folgenden Schritte durchgeführt werden: Überwachen von Parametern zur Bestimmung der Betriebscharakteristik des Verbrennungsmotors (10), Bestimmen von Einspritzparametern für den Reinigungsbetrieb Einspritzen von Kraftstoff unter gegenüber dem Normalbetrieb veränderten Einspritzparametern über die wenigstens eine Einspritzdüsen in den wenigstens einen Zylinder, wobei die Einspritzparameter für den Reinigungsbetrieb der Einspritzanlage derart gewählt sind, dass während des Reinigungsbetriebs die Betriebscharakteristik des Verbrennungsmotors (10) gegenüber der Betriebscharakteristik während des Normalbetriebs im Wesentlichen unverändert bleibt.
Computer-Programm-Produkt, dass Programm-Code-Mittel umfasst, und auf der Steuereinrichtung (30) eines Verbrennungsmotors (10) nach Anspruch 1 ausführbar ist, und die Steuereinrichtung (30) dazu zu veranlasst, die Verfahrenschritte nach Anspruch 17 auszuführen.
Computer-Programm-Produkt nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Computer-Programm-Produkt eine Computerlesbares Medium umfasst, welches die Programm-Code-Mittel umfasst.