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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Mehrzahl von Brennräumen.
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Bei Kraftfahrzeugen mit sogenannten Common Rail Einspritzsystemen sind mehrere, typischerweise alle Injektoren mit einer gemeinsamen Kraftstoffleitung gekoppelt, die unter einem hohen Druck steht. Die jeweils am Beginn eines Arbeitstakts in jedem Brennraum der Brennkraftmaschine einzuspritzende Einspritzmenge an Kraftstoff wird typischerweise in erster Linie dadurch dosiert, dass die Injektoren mit einer kürzer oder länger gewählten Ansteuerdauer angesteuert werden, während der diese Injektoren geöffnet werden, um Kraftstoff in den jeweiligen Zylinder dringen zu lassen. Eine Notwendigkeit der Anpassung dabei tatsächlich eingespritzter Einspritzmengen an von einem jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine abhängende Solleinspritzmengen ergibt sich dabei insbesondere aus zeitlichen Änderungen von Eigenschaften der Injektoren. So können insbesondere Verschleißerscheinungen oder Ablagerungen dazu führen, dass sich eine tatsächliche Öffnungsdauer oder ein tatsächlicher Öffnungsgrad der Injektoren bei gegebenen Kraftstoffdruck und gegebener Ansteuerdauer während einer Lebensdauer der Injektoren verändert.
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Auch herstellungsbedingte Toleranzen führen zu Abweichungen bei den tatsächlich eingespritzten Einspritzmengen, genauso wie beispielsweise eine fehlerhafte Kalibrierung und/oder eine fehlerhafte Montage. Dies führt insbesondere zu einer unterschiedlichen Leistungsabgabe der einzelnen Brennräume der Brennkraftmaschine.
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Eine Einspritzung kann in mehrere Teileinspritzungen aufgeteilt sein. Dabei können so genannte Voreinspritzungen, eine Haupteinspritzung und Nacheinspritzungen durchgeführt werden. So ist es beispielsweise möglich, die Geräuschemission der Brennkraftmaschine zu reduzieren. Insbesondere bei den Voreinspritzungen, die eine vergleichsweise geringe Kraftstoffmenge einspritzen sollen, können Veränderungen und Toleranzen der Injektoren eine vergleichsweise große Auswirkung auf die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge haben.
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Die
DE 10 2007 058 228 A1 beschreibt ein Verfahren zur Fehlermessung der Voreinspritzung bei Verbrennungsmotoren. Dabei wird eine Abweichung zwischen einer tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmenge und einer Sollmenge ermittelt. Dazu wird in einem ersten Zustand eine Kraftstoffmenge mittels einer Einspritzung eingespritzt und in einem zweiten Zustand eine Kraftstoffmenge mittels einer Vor- und einer Haupteinspritzung. Aus einer Abweichung der beiden Kraftstoffmengen wird die Abweichung ermittelt.
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Die
DE 103 43 759 A1 zeigt ein Verfahren zur Bestimmung der Abweichung der tatsächlichen Einspritzmenge von einer berechneten Referenzeinspritzmenge eines Kraftstoffeinspritzsystems. Dazu wird eine zur Aufrechterhaltung eines konstanten Betriebspunkts der Brennkraftmaschine erforderliche erste Einspritzmenge einer Einfacheinspritzung ermittelt und eine zur Aufrechterhaltung des konstanten Betriebspunkts erforderliche zweite Gesamteinspritzmenge einer Mehrfacheinspritzung ermittelt.
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Die
DE 10 2008 054 690 A1 beschreibt ein Verfahren zur Kalibrierung der Einspritzmenge einer Teileinspritzung in einem Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine. Dazu wird ein Korrekturwert für die Teileinspritzung in einen einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine durch Stimulation wenigstens zweier Einspritzmuster ermittelt. Somit ist ermittelbar, ob die Einspritzmenge der Teileinspritzung von einem vorgegebenen Wert abweicht.
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Es ist wünschenswert, ein Verfahren sowie eine korrespondierende Vorrichtung zum Betreiben einer Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine anzugeben, die einen zuverlässigen Betrieb der Brennkraftmaschine ermöglicht.
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Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine korrespondierende Vorrichtung zum Betreiben einer Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Mehrzahl von Brennräumen und jeweils den Brennräumen zugeordneten Injektoren. Die Vorrichtung ist beispielsweise Teil einer Motorsteuerung eines Kraftfahrzeugs.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein erster Wert einer Größe bei einer Einspritzung eines Injektors der Injektoren in den zugeordneten Brennraum ermittelt. Die Größe ist repräsentativ für die Leistungsabgabe des Brennraums. Die Einspritzung weist mindestens zwei Soll-Teileinspritzungen auf. Ein zweiter Wert der Größe bei einer Testeinspritzung des Injektors wird ermittelt. Die Testeinspritzung weist nur eine einzige Teileinspritzung auf. Die beiden ermittelten Werte werden verglichen. Wenn der erste und der zweite Wert gleich sind oder maximal eine vorgegebene Abweichung voneinander aufweisen, wird ermittelt, dass bei der Einspritzung mindestens zwei Teileinspritzungen stattgefunden haben.
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Durch das Vergleichen der Testeinspritzung mit der Einspritzung ist es möglich, festzustellen, ob die mindestens zwei Soll-teileinspritzungen tatsächlich so durchgeführt wurden, dass Kraftstoff in den zugeordneten Brennraum eingespritzt wurde. Der Injektor wird beispielsweise so angesteuert, insbesondere bestromt, dass gemäß den hinterlegten Kennfeldern die mindestens zwei Soll-Teileinspritzungen stattfinden. Durch den Vergleich mit der Testeinspritzung ist es möglich zu überprüfen, ob der Injektor tatsächlich so angesteuert wurde, dass mindestens zwei Teilmengen des Kraftstoffs eingespritzt wurden. Dadurch, dass die Testeinspritzung nur eine einzige Teileinspritzung aufweist, haben herstellungsbedingte Toleranzen, eine fehlerhafte Kalibrierung, Verschleißerscheinungen, Ablagerungen, eine fehlerhafte Montage und/oder weitere Einflussfaktoren, die insbesondere die tatsächlich eingespritzte Menge bei vergleichsweise kleinen Teileinspritzungen beeinflussen, keinen oder keinen wesentlichen Einfluss auf die bei der Testeinspritzung tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge.
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Wenn der erste Wert und der zweite Wert der Größe gleich oder im Wesentlichen gleich sind, werden auch die vergleichsweise kleinen Teileinspritzungen der Einspritzung so durchgeführt, wie erwartet. Ein Fehler in der Einspritzung, der auf dem Fehlen von einer oder mehreren Teileinspritzungen beruht, kann ausgeschlossen werden. Wenn der erste und der zweite Wert voneinander abweichen kann auf ein Fehlen von mindestens einer der Teileinspritzungen geschlossen werden. Mindestens ein Einflussfaktor, der vorrangig Auswirkungen auf kleine beziehungsweise kurze Teileinspritzungen hat, hat eine Abweichung der tatsächlichen Teileinspritzung von der Soll-Einspritzung verursacht. Diese Abweichung verursacht bei der Testeinspritzung, die leidlich eine einzige, vergleichsweise lange Teileinspritzung aufweist, keine beziehungsweise keine wesentliche Abweichung der tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmenge von der Soll-Kraftstoffmenge.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen wird eine Kraftstoffmenge für die Testeinspritzung so vorgegeben, dass sie einer Soll-Kraftstoffmenge der mindestens zwei Soll-Teileinspritzungen entspricht. Somit ist verlässlich ermittelbar, ob bei den Teileinspritzungen tatsächlich die vorgegebene Kraftstoffmenge auch bei den vergleichsweise kurzen Teileinspritzungen eingespritzt wurde.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen umfasst die Einspritzung mindestens eine weitere Teileinspritzung. Die Leistungsabgabe des Brennraums ist unabhängig von der weiteren Teileinspritzung. Die Kraftstoffmenge für die Testeinspritzung wird unabhängig von der mindestens einen weiteren Teileinspritzung vorgegeben. Somit wird die Kraftstoffmenge für die Testeinspritzung so vorgegeben, dass nur die Soll-Kraftstoffmenge der Teileinspritzungen berücksichtigt wird, die einen Einfluss auf die Leistungsabgabe des Brennraums haben. Insbesondere finden die weiteren Teileinspritzungen zeitlich nach den Teileinspritzungen statt.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen ist mindestens eine der Teileinspritzungen eine Voreinspritzung und eine Teileinspritzung eine Haupteinspritzung. Die Voreinspritzung wird vor der Haupteinspritzung eingespritzt. Die Haupteinspritzung weist eine größere Soll-Kraftstoffmenge auf als die Voreinspritzung. Wenn der erste und der zweite Wert der Größe gleich sind oder maximal die vorgegebene Abweichung voneinander aufweisen, wird ermittelt, dass bei der Einspritzung die mindestens eine Voreinspritzung stattgefunden hat. Die weiteren Teileinspritzungen finden insbesondere nach der Haupteinspritzung statt und sind insbesondere so genannte Nacheinspritzungen. Die Nacheinspritzungen haben insbesondere keine Auswirkungen auf die Leistungsabgabe.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen wird ein Wert einer Drehzahl der Brennkraftmaschine ermittelt. Nur wenn der ermittelte Wert kleiner als ein vorgegebener Wert für die Drehzahl ist, wird das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt. Die Überprüfung, ob die Teileinspritzungen tatsächlich stattgefunden haben, wird in einem vergleichsweise niedrigen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine durchgeführt. Somit ist eine verlässliche Ermittlung möglich.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen wird der erste Wert der Größe für jeden Injektor der Injektoren ermittelt. Der Injektor, bei dem der ermittelte erste Wert eine größte Abweichung von einem vorgegebenen Sollwert aufweist, wird ermittelt. Der erste Wert, der die größte Abweichung von dem vorgegebenen Sollwert aufweist wird zum Vergleich mit dem zweiten Wert verwendet. Somit wird die Überprüfung, ob die Teileinspritzungen tatsächlich stattgefunden haben, bei dem Injektor durchgeführt, der die größte Abweichung von dem vorgegebenen Sollwert, beispielsweise der vorgegebene Kraftstoffmenge hat.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen wird das Verfahren bei dem Injektor durchgeführt, dessen zugeordneter Brennraum die geringste Leistungsabgabe der Brennräume hat.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Weiterbildungen ergeben sich aus den nachfolgenden in Verbindung mit den Figuren erläuterten Beispielen. Gleiche, gleichartige und gleich wirkende Elemente können dabei mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Einspritzung gemäß einer Ausführungsform,
- 2 eine schematische Darstellung einer Einspritzung gemäß einer Ausführungsform,
- 3 eine schematische Darstellung einer Test-Einspritzung gemäß einer Ausführungsform, und
- 4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform.
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Die schematische Darstellung der 1 zeigt ein Diagramm, auf dessen X-Achse die Ansteuerzeit eines Injektors aufgetragen ist. Auf der Y-Achse ist die resultierende Nadelbewegung aufgetragen. Ein Injektor wird für eine Einspritzung während eines Taktzyklusses einer Brennkraftmaschine also mehrfach so angesteuert, dass sich die Ventilnadel des Injektors bewegt. Durch die Bewegung der Ventilnadel wird ein Kraftstoffstrom durch den Injektor freigegeben und eine Einspritzung in einem Brennraum, dem der Injektor zugeordnet ist, findet statt. In der Ruheposition wird der Kraftstoffstrom durch den Injektor durch die Ventilnadel verhindert.
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Der Massestrom durch den Injektor, beziehungsweise die eingespritzte Menge an Kraftstoff in den zugeordneten Brennraum, gibt eine Leistungsabgabe des Brennraums vor. Bei der Brennkraftmaschine, beispielsweise ein Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, der mit Diesel oder Benzin betrieben wird, werden während eines einzigen Einspritzungstaktes eine Mehrzahl von Teileinspritzungen 101 und 102 in den Brennraum eingespritzt. Die Teileinspritzungen 101 und 102 bilden eine Einspritzung 100 während eines einzigen Einspritztakts in einen einzigen Brennraum. Die Teileinspritzungen 102 sind zeitlich nach den Teileinspritzungen 101 vorgesehen. Die zeitlich letzte Teileinspritzung 101 einer Mehrzahl 105 von Teileinspritzungen 101 ist beispielsweise die so genannte Haupteinspritzung 104. Vor der Haupteinspritzung 104 wird eine Mehrzahl von Voreinspritzungen 103 durchgeführt. Die Teileinspritzungen 102 nach der Haupteinspritzung 104 leisten keinen wesentlichen Beitrag zur Leistungsabgabe. Die Aufteilung der Einspritzung 100 in mehrere Teileinspritzungen 101 und 102 hat beispielsweise eine vergleichsweise geringere Geräuschemission der Brennkraftmaschine zur Folge.
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Die tatsächliche Bewegung der Ventilnadel und damit die tatsächlich eingespritzte Menge an Kraftstoff kann während des Betriebs der Brennkraftmaschine Schwankungen unterworfen sein. Beispielsweise beeinflussen Fertigungstoleranzen und/oder eine Abnutzung die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge. Dadurch tritt bei gleicher Ansteuerung ein Unterschied der tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmenge auf. Von Einflussfaktoren können insbesondere die Voreinspritzungen 103 beeinflusst werden, da diese eine relativ kurze Dauer der Nadelbewegung aufweisen.
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2 zeigt schematisch eine Einspritzung 100 gemäß einer Ausführungsform, bei der die Voreinspritzungen 103 einen im Vergleich zu 1 geringere Nadelbewegung aufweisen. Lediglich zum besseren Verständnis sind die Teileinspritzungen der 1 gestrichelt dargestellt. Bei den Voreinspritzungen 103 wird weniger Kraftstoff eingespritzt als in 1. Dies führt zu einer geringeren Leistungsabgabe aufgrund der Voreinspritzungen 103. Diese geringere Leistungsabgabe wird durch eine Erhöhung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge der Haupteinspritzung 104 ausgeglichen.
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Bei einem Injektor, der eine zu geringe Kraftstoffmenge einspritzt und daraus eine zu geringe Leistungsabgabe resultiert, oder einen Injektor der eine zu langsame Nadelöffnung aufweist in Bezug auf eine vorgegebene Bestromung, können die Voreinspritzungen 103 zu klein sein. Herkömmlich wird dann ein Korrekturfaktor auf die für die Leistungsabgabe relevanten Teileinspritzungen 105 angewandt und so die aufgrund der zu kleinen Voreinspritzungen 103 fehlende Leistungsabgabe kompensiert (2). Um nicht nur die Mehrzahl 105 von Teileinspritzungen 101 pauschal korrigieren zu können, sondern die Voreinspritzungen 103 und die Haupteinspritzung 104 unabhängig voneinander korrigieren zu können, ist es notwendig, festzustellen, ob die Voreinspritzungen 103 tatsächlich stattgefunden haben.
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Wie in 3 dargestellt, wird dazu eine Testeinspritzung 106 in den zu untersuchenden Brennraum eingespritzt. Die Testeinspritzung 106 weist lediglich eine einzige Teileinspritzung 101 während eines einzigen Einspritztakts auf. Gemäß weiteren Ausführungsformen weist die Testeinspritzung 106 mehr als eine einzige Teileinspritzung auf, wobei die Teileinspritzungen der Testeinspritzung 106 länger sind als eine Voreinspritzung 101.
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Die Testeinspritzung 106 wird so vorgegeben, dass sie der Summe aus Voreinspritzungen 103 und Haupteinspritzung 104 der 1 entspricht. Die Soll-Kraftstoffmenge der Voreinspritzungen 103 und der Haupteinspritzung 104 entspricht der Soll-Kraftstoffmenge der Testeinspritzung 106. Die Soll-Kraftstoffmenge der Testeinspritzung 106 wird ohne Berücksichtigung der durch die Teileinspritzungen 102 eingespritzte Kraftstoffmenge vorgegebenen. Die Leistungsabgabe des Brennraums beziehungsweise der Wert einer Größe, die repräsentativ ist für die Leistungsabgabe des Brennraums, die aus der Testeinspritzung 106 resultiert, wird mit der Leistungsabgabe, die aus den Teileinspritzungen 105 aus Voreinspritzungen 103 und Haupteinspritzung 104 resultiert, verglichen. Ist die Leistungsabgabe beziehungsweise sind die Werte der Größe gleich, kann ein Fehler beziehungsweise eine Abweichung aufgrund von nicht stattfindenden Voreinspritzungen 103 ausgeschlossen werden. Sind die jeweils resultierenden Leistungsabgabe der Einspritzung 100 und der Testeinspritzung 106 gleich, finden die Voreinspritzungen 103 tatsächlich so statt, wie es den Sollvorgaben entspricht.
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Die Leistungsabgabe wird beispielsweise über das resultierende Drehmoment der Einspritzung ermittelt. Dazu wird beispielsweise eine Größe untersucht, durch die sich auf das resultierende Drehmoment schließen lässt. Beispielsweise wird die Bewegung der Kurbelwelle, ein Drehzahlgradient und/oder eine Zahnzeit eines Taktgebers berücksichtigt. Weitere Möglichkeiten, über die die Leistungsabgabe der Brennräume beziehungsweise das resultierende Drehmoment ermittelbar sind, sind möglich.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß Ausführungsformen.
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In Schritt 201 wird das Verfahren gestartet. Insbesondere wird das Verfahren nur in einem vorgegebenen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine gestartet. Beispielsweise wird das Verfahren gestartet, wenn die Brennkraftmaschinen eine niedrige Drehzahl unterhalb einer vorgegebenen Drehzahl aufweist. Beispielsweise wird das Verfahren im Leerlauf der Brennkraftmaschine durchgeführt .
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In Schritt 202 werden die Korrekturwerte, die auf die Einspritzung der jeweiligen Injektoren angewendet werden, in Abhängigkeit der Einspritzmuster untersucht. Die Einspritzmuster beinhalten jeweils eine Folge von Teileinspritzungen 101 und 102 (vergleiche 1). Die Anzahl und Länge der Teileinspritzungen 101 und 102 ist dabei von Einspritzmuster zu Einspritzmuster verschieden.
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In Schritt 203 wird ermittelt, ob bei unterschiedlichen Einspritzmustern unterschiedliche Korrekturwerte angewandt werden, wie beispielsweise in Zusammenhang mit 2 erläutert.
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Falls keine unterschiedlichen Korrekturwerte angewendet werden, wird zu Schritt 207 gesprungen.
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Falls festgestellt wird, dass bei unterschiedlichen Einspritzmustern unterschiedliche Korrekturwerte angewendet werden, wird im Schritt 204 eine Testeinspritzung wie beispielsweise in 3 geschildert, durchgeführt. Insbesondere wird die Testeinspritzung 106 bei dem Brennraum durchgeführt, der die größte Korrektur benötigt. Die Leistungsabgabe der Testeinspritzung 106 wird mit der Leistungsabgabe einer normalen Einspritzung 100 verglichen.
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In Schritt 205 wird ermittelt, ob die Leistungsabgabe der Testeinspritzung 106 der Leistungsabgabe der unkorrigierten Einspritzung 100 entspricht. Beispielsweise werden aus der Leistungsabgabe resultierende Korrekturwerte verglichen. Wenn der Korrekturwert, der aus der Leistungsabgabe der Testeinspritzung 106 resultiert kleiner ist, als der Korrekturwert für die unkorrigierte Einspritzung 100, ist die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge bei der Testeinspritzung 106 größer als bei den unkorrigierten Teileinspritzungen 105.
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Entspricht die Leistungsabgabe der Testeinspritzung 106 der Leistungsabgabe der Einspritzung 100 werden in Schritt 207 weitere Test veranlasst. Beispielsweise wird die Verdichtung in den Brennräumen überprüft.
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Ist die Leistungsabgabe der Testeinspritzung 106 größer als die Leistungsabgabe der Teileinspritzungen 105 wird in Schritt 206 auf ein Fehlen mindestens einer der Voreinspritzungen 103 geschlossen. Nachfolgend können Korrekturverfahren durchgeführt werden, die insbesondere auf die Voreinspritzungen 103 wirken, wie beispielsweise eine so genannte „mass fuel minimum adaptation“ (MFMA). Alternativ oder zusätzlich wird beispielsweise in der Motorsteuerung ein Fehler in ein Fehlerprotokoll geschrieben.
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Durch den Vergleich der Normaleinspritzung 100 gemäß hinterlegten Kennfeldern mit der Testeinspritzung 106 ist es möglich, einfach Abweichungen der tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmenge von einer Soll-Kraftstoffmenge zu ermitteln, insbesondere während eines Betriebs der Brennkraftmaschine mit geringer Last. Es ist einfach und präzise ermittelbar, ob die vorgegebenen Voreinspritzungen 103 auch tatsächlich wie gewünscht durchgeführt wurden. Das Verfahren kann als Diagnoseverfahren eingesetzt werden. Somit können beispielsweise ausgetauschte Injektoren oder Injektoren mit einer fehlerhaften Anfangskalibrierung erkannt werden und korrekt angesteuert werden. Somit wird eine hohe Laufruhe der Brennkraftmaschine ermöglicht. Zudem ist es möglich, eine geringe Schadstoffemission zu realisieren.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Einspritzung
- 101, 102
- Teileinspritzung
- 103
- Voreinspritzung
- 104
- Haupteinspritzung
- 105
- Mehrzahl von Teileinspritzungen
- 106
- Testeinspritzung
- 201 - 207
- Verfahrensschritte
