DE102013211926B4

DE102013211926B4 - Verfahren zum Einstellen eines Schliesszeitpunkts einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung

Info

Publication number: DE102013211926B4
Application number: DE102013211926.7A
Authority: DE
Inventors: Jonathan T. Shibata; Michael J. Lucido
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-06-27
Filing date: 2013-06-24
Publication date: 2018-12-13
Anticipated expiration: 2033-06-25
Also published as: CN103511105B; CN103511105A; US9074552B2; US20140000564A1; DE102013211926A1

Abstract

Verfahren für ein Fahrzeug, das umfasst, dass:eine Timerzeitdauer (300) auf Null zurückgesetzt wird;eine erste Spannung (262) an einem ersten elektrischen Anschluss einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung (121), die Kraftstoff direkt in einen Zylinder (114) eines Motors (102) einspritzt, und eine zweite Spannung (263) an einem zweiten elektrischen Anschluss der Kraftstoffeinspritzeinrichtung (121) gemessen werden;die Timerzeitdauer (300) erhöht wird, sobald eine Leistung von dem ersten und dem zweiten elektrischen Anschluss entfernt wird;eine Ableitung zweiter Ordnung (276) einer Differenz (268) zwischen der ersten und der zweiten Spannung (262, 263) ermittelt wird;die Ableitung zweiter Ordnung (276) der Differenz (268) überwacht wird, sobald die Timerzeitdauer (300) größer als eine vorbestimmte Zeitdauer (512) ist;eine Schließzeitdauer (232, 520) der Kraftstoffeinspritzeinrichtung (121) gleich der Timerzeitdauer (300) gesetzt wird, sobald die Ableitung zweiter Ordnung (276) der Differenz (268) größer als ein vorbestimmter Wert ist; unddas Schließen der Kraftstoffeinspritzeinrichtung (121) basierend auf der Schließzeitdauer (232, 520) eingestellt wird.

Description

GEBIET
Die vorliegende Anmeldung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere Verfahren zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Motoren.
HINTERGRUND
Luft wird durch einen Einlasskrümmer in einen Motor angesaugt. Ein Drosselventil und/oder eine Zeiteinstellung von Motorventilen steuern eine Luftströmung in den Motor. Die Luft vermischt sich mit Kraftstoff von einer oder mehreren Kraftstoffeinspritzeinrichtungen, um ein Luft/Kraftstoff-Gemisch zu bilden. Das Luft/KraftstoffGemisch wird in einem oder mehreren Zylindern des Motors verbrannt. Die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs kann beispielsweise einen Zündfunken ausgelöst werden, der durch eine Zündkerze geliefert wird.
Die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches erzeugt ein Drehmoment und Abgas. Das Drehmoment wird mittels einer Wärmefreigabe und einer Ausdehnung während der Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs erzeugt. Der Motor überträgt das Drehmoment über eine Kurbelwelle auf ein Getriebe, und das Getriebe überträgt das Drehmoment über einen Endantrieb auf ein oder mehrere Räder. Das Abgas wird aus den Zylindern in ein Abgassystem ausgestoßen.
Ein Motorsteuermodul (ECM) steuert die Drehmomentausgabe des Motors. Das ECM kann die Drehmomentausgabe des Motors basierend auf Fahrereingaben und/oder anderen Eingaben steuern. Die Fahrereingaben können beispielsweise eine Gaspedalposition, eine Bremspedalposition und/oder eine oder mehrere andere geeignete Fahrereingaben umfassen. Die anderen Eingaben können beispielsweise einen Zylinderdruck, der unter Verwendung eines Zylinderdrucksensors gemessen wird, eine oder mehrere Variablen, die basierend auf dem gemessenen Zylinderdruck ermittelt werden, und/oder einen oder mehrere andere geeignete Werte umfassen.
In der DE 103 45 226 B4 ist ein Verfahren für ein Fahrzeug beschrieben, bei welchem eine Spannung an einem elektrischen Anschluss einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemessen wird, die Kraftstoff direkt in einen Zylinder eines Motors einspritzt. Ferner wird eine Ableitung zweiter Ordnung der Spannung ermittelt, und basierend auf der Ableitung zweiter Ordnung wird eine Schließzeitdauer der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ermittelt. Das Schließen der Kraftstoffeinspritzeinrichtung wird basierend auf der Schließzeitdauer eingestellt.
Die DE 10 2006 058 744 A1 beschreibt ein ähnliches Verfahren, bei welchem die Schließzeitdauer anhand eines Maximums der zweiten Ableitung ermittelt wird.
Auch in der EP 2 455 600 A1 ist ein ähnliches Verfahren beschrieben, bei welchem die Schließzeitdauer jedoch anhand eines Nulldurchgangs der zweiten Ableitung ermittelt wird.
Die WO 02/075139 A1 beschreibt ein ähnliches Verfahren.
Ferner ist auch in der DE 101 08 425 C1 ein ähnliches Verfahren beschrieben.
Die DE 10 2010 042 853 A1 beschreibt ein Verfahren zur Ansteuerung einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung eines Motors, bei welchem ein erstes Kalibrierverfahren für eine erste Kenngröße der Kraftstoffeinspritzeinrichtung mittels eines zweiten Kalibrierverfahrens eines zweiten Merkmals der Kraftstoffeinspritzeinrichtung überwacht wird.
In der DE 10 2005 032 087 A1 ist ein Verfahren zum Steuern eines Einspritzventils beschrieben, bei welchem eine Schließzeitdauer einer Düsennadel des Einspritzventils ermittelt wird, um eine Ansteuerzeitdauer eines Stellantriebs des Einspritzventils anhand der ermittelten Schließzeitdauer anzupassen.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung eines Motors zu schaffen, mit welchem die Genauigkeit bei der Ermittlung einer Schließzeitdauer der Kraftstoffeinspritzeinrichtung und damit der eingspritzten Kraftstoffmenge verbessert wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Ein Verfahren für ein Fahrzeug umfasst: dass eine erste und eine zweite Spannung an einem ersten und einem zweiten elektrischen Anschluss einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemessen werden, die Kraftstoff direkt in einen Zylinder eines Motors einspritzt; dass eine Ableitung zweiter Ordnung einer Differenz zwischen der ersten und der zweiten Spannung ermittelt wird; dass eine Schließzeitdauer der Kraftstoffeinspritzeinrichtung basierend auf der Ableitung zweiter Ordnung der Differenz ermittelt wird; und dass das Schließen der Kraftstoffeinspritzeinrichtung basierend auf der Schließzeitdauer selektiv eingestellt wird.
Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung werden anhand der nachstehend vorgesehenen ausführlichen Beschreibung offensichtlich werden.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird anhand der ausführlichen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen vollständiger verständlich werden, wobei:

1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems mit Direkteinspritzung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Teils eines Motorsteuermoduls gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
3 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Verfahren zum Ermitteln einer Schließzeitdauer einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung basierend auf der zweiten Ableitung der Spannungsdifferenz und zum Steuern des Schließens der Kraftstoffeinspritzeinrichtung basierend auf dem Schließzeitpunkt gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt; und
4 eine beispielhafte Graphik einer Spannungsdifferenz über Anschlüsse einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung und einer zweiten Ableitung der Spannungsdifferenz ist, welche als Funktion der Zeit aufgetragen sind.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ein Motor verbrennt ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff in Zylindern, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Ein Drosselventil regelt eine Luftströmung in den Motor. Kraftstoff wird durch Kraftstoffeinspritzeinrichtungen eingespritzt. Zündkerzen können einen Zündfunken in den Zylindern erzeugen, um eine Verbrennung auszulösen. Einlass- und Auslassventile eines Zylinders können gesteuert werden, um eine Strömung in den Zylinder und aus diesem zu regeln.
Die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen empfangen Kraftstoff von einer Kraftstoffleiste. Eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe empfängt den Kraftstoff von einer Niederdruck-Kraftstoffpumpe und setzt den Kraftstoff in der Kraftstoffleiste unter Druck. Die Niederdruck-Kraftstoffpumpe saugt den Kraftstoff aus einem Kraftstofftank an und liefert den Kraftstoff an die Hochdruck-Kraftstoffpumpe. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen spritzen den Kraftstoff direkt in die Zylinder des Motors ein.
Verschiedene Kraftstoffeinspritzeinrichtungen können jedoch unterschiedliche Schließzeitdauern aufweisen. Die Schließzeitdauer einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung kann sich auf die Zeitdauer beziehen zwischen: einer ersten Zeit, zu der eine Leistung von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung entfernt wird, um die Kraftstoffeinspritzeinrichtung zu schließen und um das Einspritzen von Kraftstoff zu stoppen; und einer zweiten Zeit, zu der die Kraftstoffeinspritzeinrichtung tatsächlich geschlossen wird und das Einspritzen von Kraftstoff stoppt. Kraftstoffeinspritzeinrichtungen mit längeren Schließzeitdauern können mehr Kraftstoff als Kraftstoffeinspritzeinrichtungen mit kürzeren Schließzeitdauern einspritzen.
Die vorliegende Anmeldung umfasst, dass die Schließzeitdauer einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung basierend auf einer zweiten Ableitung einer Differenz zwischen Spannungen an einem ersten und einem zweiten elektrischen Leiter der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ermittelt wird. Nachdem die Leistung von den elektrischen Leitern der Kraftstoffeinspritzung entfernt ist, um die Kraftstoffeinspritzung zu schließen, über- oder unterschreitet die zweite Ableitung der Differenz einen vorbestimmten Wert, wenn die Kraftstoffeinspritzeinrichtung geschlossen wird und das Einspritzen von Kraftstoff stoppt. Beispielsweise kann die zweite Ableitung der Differenz größer als der vorbestimmte Wert werden, wenn die Kraftstoffeinspritzung das Einspritzen von Kraftstoff beendet.
Die Schließzeitdauer der Kraftstoffeinspritzeinrichtung wird daher basierend auf einer Zeitdauer zwischen der Zeit, zu welcher die Leistung von der Kraftstoffeinspritzung entfernt wird, und der Zeit festgelegt, zu welcher die zweite Ableitung den vorbestimmten Wert über- oder unterschreitet. Eine Korrektur für die Schließzeitdauer der Kraftstoffeinspritzung wird basierend auf der Schließzeitdauer der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ermittelt. Die Zeit, zu welcher die Leistung von der Kraftstoffeinspritzung entfernt wird, wird für zukünftige Einspritzungsereignisse basierend auf der Korrektur eingestellt, um eine Differenz zwischen der Schließzeitdauer der Kraftstoffeinspritzeinrichtung und einer vorbestimmten Schließzeitdauer auszugleichen.
Nun auf 1 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems 100 dargestellt. Das Motorsystem 100 weist einen Motor 102 auf, der ein Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrennt, um ein Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug zu erzeugen. Obgleich der Motor 102 als ein Motor mit Funkenzündung und Direkteinspritzung (SIDI-Motor) diskutiert wird, kann der Motor 102 einen anderen geeigneten Typ eines Motors mit Direkteinspritzung umfassen. Ein oder mehrere Elektromotoren und/oder Motor-Generatoreinheiten (MGUs) können mit dem Motor 102 vorgesehen sein.
Luft wird durch ein Drosselventil 108 in einen Einlasskrümmer 106 angesaugt. Das Drosselventil 108 kann eine Luftströmung in den Einlasskrümmer 106 variieren. Lediglich beispielhaft kann das Drosselventil 108 ein Schmetterlingsventil mit einem rotierenden Blatt umfassen. Ein Motorsteuermodul (ECM) 110 steuert ein Drossel-Aktuatormodul 112 (z.B. einen elektronischen Drosselcontroller oder ETC), und das Drossel-Aktuatormodul 112 steuert das Öffnen des Drosselventils 108.
Luft aus dem Einlasskrümmer 106 wird in Zylinder des Motors 102 angesaugt. Obgleich der Motor 102 mehr als einen Zylinder aufweisen kann, ist lediglich ein einzelner repräsentativer Zylinder 114 gezeigt. Luft aus dem Einlasskrümmer 106 wird über ein Einlassventil 118 in den Zylinder 114 angesaugt. Es können ein oder mehrere Einlassventile für jeden Zylinder vorgesehen sein.
Das ECM 110 eine Kraftstoffeinspritzung (d.h. deren Menge und Zeitpunkt) in den Zylinder 114 mittels einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 spritzt Kraftstoff, wie beispielsweise Benzin, direkt in den Zylinder 114 ein. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung zur Direkteinspritzung vom Solenoidtyp. Kraftstoffeinspritzeinrichtungen zur Direkteinspritzung vom Solenoidtyp unterscheiden sich von Einspritzeinrichtungen zur Einlasskanal-Einspritzung (PFI-Einspritzeinrichtungen) und von piezoelektrischen Kraftstoffeinspritzeinrichtungen. Das ECM 110 kann die Kraftstoffeinspritzung steuern, um ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu erreichen, wie beispielsweise ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis. Es ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für jeden Zylinder vorgesehen.
Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit Luft und erzeugt ein Luft/KraftstoffGemisch in dem Zylinder 114. Basierend auf einem Signal von dem ECM 110 kann ein Zündfunken-Aktuatormodul 122 eine Zündkerze 124 in dem Zylinder 114 aktivieren. Es kann eine Zündkerze für jeden Zylinder vorgesehen sein. Der Zündfunken, der durch die Zündkerze 124 erzeugt wird, zündet das Luft/KraftstoffGemisch.
Der Motor 102 kann unter Verwendung eines Viertaktzyklus oder eines anderen geeigneten Betriebszyklus arbeiten. Die vier Takte, die nachstehend beschrieben sind, können als der Einlasstakt, der Kompressionstakt, der Verbrennungstakt und der Auslasstakt bezeichnet werden. Während jeder Umdrehung einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) treten zwei der vier Takte in dem Zylinder 114 auf. Daher sind zwei Kurbelwellenumdrehungen für die Zylinder notwendig, um alle vier Takte zu durchlaufen.
Während des Einlasstakts wird Luft aus dem Einlasskrümmer 106 durch das Einlassventil 118 in den Zylinder 114 angesaugt. Der Kraftstoff, der durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 eingespritzt wird, vermischt sich mit Luft und erzeugt ein Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder 114. Es können eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzungen während eines Verbrennungszyklus ausgeführt werden. Während des Kompressionstakts komprimiert ein Kolben (nicht gezeigt) in dem Zylinder 114 das Luft/Kraftstoff-Gemisch. Während des Verbrennungstakts treibt die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs den Kolben an, wodurch die Kurbelwelle angetrieben wird. Während des Auslasstakts werden die Nebenprodukte der Verbrennung durch ein Auslassventil 126 in ein Abgassystem 127 ausgestoßen.
Eine Niederdruck-Kraftstoffpumpe 142 saugt Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 146 an und liefert den Kraftstoff bei niedrigen Drücken an eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe 150. Obgleich lediglich ein Kraftstofftank 146 gezeigt ist, kann mehr als ein Kraftstofftank 146 implementiert sein. Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 150 setzt den Kraftstoff in einer Kraftstoffleiste 154 weiter unter Druck. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen des Motors 102, einschließlich der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121, empfangen den Kraftstoff über die Kraftstoffleiste 154. Niedrige Kraftstoffdrücke, die durch die Niederdruck-Kraftstoffpumpe 142 geliefert werden, werden relativ zu hohen Drücken beschrieben, die durch die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 150 geliefert werden.
Die Niederdruck-Kraftstoffpumpe 142 kann eine elektrisch angetriebene Pumpe sein. Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 150 kann eine Pumpe mit variabler Ausgabe sein, die durch den Motor 102 mechanisch angetrieben wird. Ein Pumpenaktuatormodul 158 kann den Betrieb (d.h. die Ausgabe) der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 150 steuern. Das Pumpenaktuatormodul 158 steuert die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 150 basierend auf Signalen von dem ECM 110. Das Pumpenaktuatormodul 158 kann auch den Betrieb (z.B. einen EIN/AUS-Zustand) der Niederdruck-Kraftstoffpumpe 142 steuern.
Das Motorsystem 100 kann einen oder mehrere Sensoren 180 umfassen. Die Sensoren 180 können beispielsweise einen oder mehrere Kraftstoffdrucksensoren, einen Sensor für eine Luftmassenströmungsrate (MAF-Sensor), einen Krümmerabsolutdrucksensor (MAP-Sensor), einen Einlassluft-Temperatursensor (IAT-Sensor), einen Kühlmittel-Temperatursensor, einen Öltemperatursensor, einen Kurbelwellen-Positionssensor und/oder einen oder mehrere andere geeignete Sensoren umfassen.
Nun auf 2 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Kraftstoffeinspritzeinrichtungs-Steuersystems dargestellt, das einen beispielhaften Teil des ECM 110 umfasst. Ein Modul 204 für eine gewünschte Kraftstoffzufuhr ermittelt gewünschte Kraftstoffeinspritzungsparameter für ein zukünftiges Kraftstoffeinspritzungsereignis der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121. Das Modul 204 für die gewünschte Kraftstoffzufuhr kann beispielsweise eine gewünschte Kraftstoffmasse 208 des Kraftstoffeinspritzungsereignisses und einen gewünschten Startzeitpunkt (nicht gezeigt) für das Kraftstoffeinspritzungsereignis ermitteln. Das Modul 204 für die gewünschte Kraftstoffzufuhr kann die gewünschte Kraftstoffmasse 208 beispielsweise basierend auf einem gewünschten Luft/KraftstoffVerhältnis (z.B. basierend auf der Stöchiometrie) bei einer erwarteten Luftmasse in dem Zylinder 114 ermitteln. Das Modul 204 für die gewünschte Kraftstoffzufuhr kann die gewünschte Kraftstoffmasse 208 beispielsweise ferner basierend auf einer Strömungsrate der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 und einer Dichte des Kraftstoffs ermitteln. Obgleich lediglich die gewünschte Kraftstoffmasse 208 gezeigt ist und diskutiert wird, können mehrere Kraftstoffeinspritzungsereignisse während eines Verbrennungszyklus des Zylinders 114 ausgeführt werden.
Ein Pulsweitenmodul 212 ermittelt eine anfängliche Pulsweite 216 (der Kraftstoffeinspritzung) für das Kraftstoffeinspritzungsereignis basierend auf der gewünschten Kraftstoffmasse 208. Das Pulsweitenmodul 212 kann die anfängliche Pulsweite 216 ferner basierend auf einem Druck des Kraftstoffs in der Kraftstoffleiste 154 und/oder basierend auf einem oder mehreren anderen Parametern ermitteln. Die anfängliche Pulsweite 216 entspricht einer Zeitdauer, um die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 während des Kraftstoffeinspritzungsereignisses offen zu halten, um die gewünschte Kraftstoffmasse 208 unter den Betriebsbedingungen in den Zylinder 114 einzuspritzen.
Verschiedene Kraftstoffeinspritzeinrichtungen können jedoch unterschiedliche Schließzeitdauern aufweisen. Die Schließzeitdauer einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung kann sich auf die Zeitdauer beziehen zwischen: einer ersten Zeit, zu der eine Leistung von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung entfernt wird, um die Kraftstoffeinspritzeinrichtung zu schließen und um das Einspritzen von Kraftstoff zu stoppen; und einer zweiten Zeit, zu der die Kraftstoffeinspritzeinrichtung tatsächlich geschlossen wird und das Einspritzen von Kraftstoff stoppt. Kraftstoffeinspritzeinrichtungen mit längeren Schließzeitdauern spritzen mehr Kraftstoff als Kraftstoffeinspritzeinrichtungen mit kürzeren Schließzeitdauern ein, auch wenn alle Kraftstoffeinspritzeinrichtungen derart gesteuert werden, dass sie dieselbe Kraftstoffmenge einspritzen sollen.
Ein Anpassungsmodul 220 erzeugt eine endgültige Pulsweite 224 basierend auf einer Schließzeitdauerkorrektur 228 für die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 und der anfänglichen Pulsweite 216. Spezieller passt das Anpassungsmodul 220 die anfängliche Pulsweite 216 basierend auf der Schließzeitdauerkorrektur 228 für die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 an (verlängert oder verkürzt diese). Wie nachstehend weiter diskutiert wird, entspricht die Schließzeitdauerkorrektur 228 für die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 einer Korrektur in der Pulsweite, die notwendig ist, um eine Differenz zwischen einer gemessenen Schließzeitdauer 232 der Kraftstoffeinspritzung 121 und einer vorbestimmten Schließzeitdauer auszugleichen.
Das Anpassungsmodul 220 kann die endgültige Pulsweite 224 beispielsweise gleich einer Summe der anfänglichen Pulsweite 216 und der Schließzeitdauerkorrektur 228 oder gleich einem Produkt der anfänglichen Pulsweite 216 und der Schließzeitdauerkorrektur 228 setzen. Bei erschiedenen Implementierungen kann das Anpassungsmodul 220 die endgültige Pulsweite 224 unter Verwendung einer anderen geeigneten Funktion oder eines anderen geeigneten Kennfeldes festlegen, die bzw. das die anfängliche Pulsweite 216 und die Schließzeitdauerkorrektur 228 mit der endgültigen Pulsweite 224 in Beziehung setzt.
Ein Einspritzeinrichtungs-Treibermodul 236 ermittelt ein gewünschtes Stromprofil (nicht gezeigt) basierend auf der endgültigen Pulsweite 224. Das Einspritzeinrichtungs-Treibermodul 236 legt eine hohe und eine niedrige Spannung an einen ersten und einen zweiten elektrischen Anschluss der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 mittels Leitungen 240 und 244 für eine hohe und eine niedrige Seite an, um das gewünschte Stromprofil über die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 während des Kraftstoffeinspritzungsereignisses zu erreichen.
Das Einspritzeinrichtungs-Treibermodul 236 kann die hohe und die niedrige Spannung unter Verwendung einer Referenz- und einer Verstärkungsspannung 248 und 252 erzeugen. Die Referenz- und die Verstärkungsspannung 248 und 252 können Gleichstromspannungen (DC-Spannungen) sein. Ein Referenzspannungsmodul 256 liefert die Referenzspannung 248 beispielsweise basierend auf einer Spannung einer Batterie (nicht gezeigt) des Fahrzeugs. Ein DC/DC-Wandlermodul 260 verstärkt (erhöht) die Referenzspannung 248, um die Verstärkungsspannung 252 zu erzeugen.
Ein Spannungsmessmodul 261 misst die hohe Spannung an dem ersten elektrischen Anschluss der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 und erzeugt eine Spannung 262 auf der hohen Seite basierend auf der Spannung an dem ersten elektrischen Anschluss. Das Spannungsmessmodul 261 misst auch die niedrige Spannung an dem zweiten elektrischen Anschluss der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 und erzeugt eine Spannung 263 auf der niedrigen Seite basierend der Spannung an dem zweiten elektrischen Anschluss. Das Spannungsmessmodul 261 misst jede von der hohen und der niedrigen Spannung relativ zu einem Erdpotential.
Ein Spannungsdifferenzmodul 264 erzeugt eine Spannungsdifferenz 268 basierend auf einer Differenz zwischen der Spannung 263 auf der niedrigen Seite und der Spannung 262 auf der hohen Seite. Beispielsweise kann das Spannungsdifferenzmodul 264 die Spannungsdifferenz 268 gleich der Spannung 263 auf der niedrigen Seite minus der Spannung 262 auf der hohen Seite setzen. Gemäß einem anderen Beispiel kann das Spannungsdifferenzmodul 264 die Spannungsdifferenz 268 gleich der Spannung 262 auf der hohen Seite minus der Spannung 263 auf der niedrigen Seite setzen. Die Spannungsdifferenz 268 kann auch als ein Spannungsgefälle bezeichnet werden.
Ein Modul 272 für eine zweite Ableitung erzeugt eine zweite Ableitung 276 basierend auf der Spannungsdifferenz 268. Spezieller setzt das Modul 272 für die zweite Ableitung die zweite Ableitung 276 gleich einer Ableitung zweiter Ordnung der Spannungsdifferenz 268. Mit anderen Worten setzt das Modul 272 für die zweite Ableitung die zweite Ableitung 276 gleich der mathematischen Ableitung der mathematischen Ableitung der Spannungsdifferenz 268. Obgleich die zweite Ableitung 276 der Spannungsdifferenz 268 beschrieben ist, kann eine Ableitung zweiter Ordnung der Spannung 263 auf der niedrigen Seite verwendet werden.
Wenn es durch ein Auslösungsmodul 284 ausgelöst wird, beginnt ein Schließzeitdauermodul 280 damit, die zweite Ableitung 276 zu überwachen. Das Schließzeitdauermodul 280 überwacht die zweite Ableitung 276, um die Schließzeitdauer 232 zu ermitteln, wie nachstehend weiter erläutert wird. Das Auslösungsmodul 284 löst das Schließzeitdauermodul 280 nach einer vorbestimmten Zeitdauer aus, nachdem das Einspritzeinrichtungs-Treibermodul 236 die Leistung von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 entfernt, um die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 für ein Kraftstoffeinspritzungsereignis zu schließen.
Ein Endendetektionsmodul 288 erzeugt ein Signal 292 für das Ende eines Pulses, wenn das Einspritzeinrichtungs-Treibermodul 236 die Leistung von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 entfernt, um die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 zu schließen. Beispielsweise kann das Endendetektionsmodul 288 die Spannungen 262 und 263 auf der hohen und die niedrige Seite überwachen und das Signal 292 für das Ende eines Pulses erzeugen, wenn die Spannungen 262 und 263 auf der hohen und die niedrige Seite eine vorbestimmte Spannung über- oder unterschreiten, wie beispielsweise null Volt.
Ein Timermodul 296 setzt eine Timerzeitdauer 300 in Ansprechen auf die Erzeugung des Signals 292 für das Ende eines Pulses zurück. Das Timermodul 296 setzt die Timerzeitdauer 300 auf einen vorbestimmten Rückstellwert zurück, wie beispielsweise auf Null. Das Timermodul 296 erhöht die Timerzeitdauer 300, wenn die Zeit nach der Erzeugung des Signals 292 für das Ende eines Pulses verstreicht. Auf diese Weise verfolgt das Timermodul 300 die Zeitdauer, die verstrichen ist, seit das Einspritzeinrichtungs-Treibermodul 236 die Leistung von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 entfernt hat, um die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 zu schließen.
Das Auslösungsmodul 284 löst das Schließzeitdauermodul 280 aus, wenn die Timerzeitdauer größer als eine vorbestimmte Zeitdauer ist. Obgleich diskutiert wurde, dass die Timerzeitdauer 300 auf Null zurückgestellt wird, dass die Timerzeitdauer 300 erhöht wird und dass das Schließzeitdauermodul 280 ausgelöst wird, wenn die Timerzeitdauer 300 größer als die vorbestimmte Zeitdauer ist, kann ein anderes geeignetes Schema verwendet werden. Beispielsweise kann verwendet werden, dass die Timerzeitdauer 300 basierend auf der vorbestimmten Zeitdauer zurückgestellt wird, dass die Timerzeitdauer 300 verringert wird und dass das Schließzeitdauermodul 280 ausgelöst wird, wenn die Timerzeitdauer 300 gleich Null ist.
Das Schließzeitdauermodul 280 ermittelt basierend auf der zweiten Ableitung 276, ob die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 geschlossen ist, so dass kein Kraftstoff eingespritzt wird. Spezieller kann das Schließzeitdauermodul 280 ermitteln, dass die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 geschlossen ist, wenn die zweite Ableitung 276 größer als ein vorbestimmter Wert ist. Lediglich beispielhaft kann der vorbestimmte Wert ungefähr Null, ungefähr 0,025 oder ein anderer geeigneter Wert sein, den die zweite Ableitung 276 erreicht, wenn die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 vollständig geschlossen ist. Wenn die zweite Ableitung 276 kleiner als der vorbestimmte Wert ist, kann das Schließzeitdauermodul 280 ermitteln, dass die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 nicht geschlossen ist (d.h., dass diese zumindest teilweise offen ist). Diese Beziehung ist auf Situationen anwendbar, in denen das Spannungsdifferenzmodul 264 die Spannungsdifferenz 268 gleich der Spannung 263 auf der niedrigen Seite minus der Spannung 262 auf der hohen Seite setzt. Eine andere geeignete Beziehung kann verwendet, wenn das Spannungsdifferenzmodul 264 die Spannungsdifferenz 268 gleich der Spannung 262 auf der hohen Seite minus der Spannung 263 auf der niedrigen Seite setzt oder wenn es die Spannungsdifferenz gleich einem Betrag einer Differenz zwischen den Spannungen 263 und 262 auf der niedrigen und der hohen Seite setzt.
Das Schließzeitdauermodul 280 setzt die Schließzeitdauer 232 in Ansprechen auf die Ermittlung, dass die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 geschlossen ist, gleich der Timerzeitdauer 300. Ein Korrekturermittlungsmodul 304 ermittelt die Schließzeitdauerkorrektur 228 basierend auf der Schließzeitdauer 232 und der vorbestimmten Schließzeitdauer. Spezieller kann das Korrekturermittlungsmodul 304 die Schließzeitdauerkorrektur 228 basierend auf einer Differenz zwischen der Schließzeitdauer 232 und der vorbestimmten Schließzeitdauer ermitteln. Das Korrekturermittlungsmodul 304 kann die Schließzeitdauerkorrektur 228 beispielsweise unter Verwendung einer Funktion oder eines Kennfeldes ermitteln, die bzw. das die Differenz zwischen der Schließzeitdauer 232 und der vorbestimmten Schließzeitdauer mit der Schließzeitdauerkorrektur 228 in Beziehung setzt. Die vorbestimmte Schließzeitdauer kann beispielsweise basierend auf einem experimentell ermittelten Wert für die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen, wie beispielsweise die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121, festgelegt werden.
Allgemein ausgedrückt kann das Korrekturermittlungsmodul 304 die Schließzeitdauerkorrektur 228 derart festlegen, dass die Pulsweiten, die für Kraftstoffeinspritzungsereignisse der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 verwendet werden, verkürzt werden (relativ zu den anfänglichen Pulsweiten), wenn die Schließzeitdauer 232 länger als die vorbestimmte Schließzeitdauer ist. Wenn die Schließzeitdauer 232 kürzer als die vorbestimmte Schließzeitdauer ist, kann das Korrekturermittlungsmodul 304 die Schließzeitdauerkorrektur 228 derart festlegen, dass die Pulsweiten verlängert werden, die für die Kraftstoffeinspritzungsereignisse verwendet werden. Wenn der gewünschte Startzeitpunkt verwendet wird, um eine Kraftstoffeinspritzung zu beginnen, bewirkt das Verkürzen oder Verlängern einer Pulsweite, dass das Einspritzeinrichtungs-Treibermodul 236 die Leistung früher oder später als vorher von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 entfernt, um die Schließzeitdauer 232 der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 zu kompensieren. Eine ähnliche Korrektur kann für jede Einspritzeinrichtung des Motors 102 ermittelt und angewendet werden.
3 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Ermitteln der Schließzeitdauer 232 der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 basierend auf der zweiten Ableitung 276 der Spannungsdifferenz 268 und zum Steuern des Schließens der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 basierend auf der Schließzeitdauer 232 darstellt. 4 umfasst eine beispielhafte Graphik der zweiten Ableitung 276 und der Spannungsdifferenz 268, die als Funktionen der Zeit 504 aufgetragen sind. Die vertikale Achse 508 entspricht der zweiten Ableitung 276.
Nun auf 3 und 4 Bezug nehmend, beginnt die Steuerung während eines Kraftstoffeinspritzungsereignisses der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121. Bei 404 ermittelt das Endendetektionsmodul 288, ob das Einspritzeinrichtungs-Treibermodul 236 die Leistung von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 entfernt hat, um die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 zu schließen. Wenn nein, setzt das Timermodul 296 die Timerzeitdauer 300 bei 408 zurück, und die Steuerung kehrt zu 404 zurück. Wenn ja, fährt die Steuerung mit 412 fort.
Bei 412 erhöht das Timermodul 296 die Timerzeitdauer 300. Auf diese Weise verfolgt die Timerzeitdauer 300 die Zeitdauer dazwischen, dass das Einspritzeinrichtungs-Treibermodul 236 die Leistung von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 entfernt hat, um die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 zu schließen, und der momentanen Zeit. Bei 416 ermittelt das Spannungsdifferenzmodul 264 die Spannungsdifferenz 268, und das Modul 272 für die zweite Ableitung ermittelt die zweite Ableitung 276. Das Spannungsdifferenzmodul 264 ermittelt die Spannungsdifferenz 268 basierend auf einer Differenz zwischen der Spannung 263 auf der niedrigen Seite und der Spannung 262 auf der hohen Seite. Das Modul 272 für die zweite Ableitung ermittelt die zweite Ableitung 276 basierend auf der zweiten Ableitung der Spannungsdifferenz 268.
Bei 420 ermittelt das Auslösungsmodul 284, ob die Timerzeitdauer 300 größer als die vorbestimmte Zeitdauer ist. Wenn ja, löst das Auslösungsmodul 284 das Schließzeitdauermodul 280 aus, und die Steuerung fährt mit 424 fort. Wenn nein, kehrt die Steuerung zu 412 zurück. Bei dem Beispiel von 4 entspricht die Zeit 512 der Zeit, zu welcher das Auslösungsmodul 284 das Schließzeitdauermodul 280 auslöst (d.h., zu welcher die Timerzeitdauer 300 größer als die vorbestimmte Zeitdauer wird).
Das Schließzeitdauermodul 280 ermittelt bei 424, ob die zweite Ableitung 276 der Spannungsdifferenz 268 größer als der vorbestimmte Wert ist. Falls nicht, kehrt die Steuerung zu 412 zurück. Wenn ja, fährt die Steuerung mit 428 fort. Lediglich beispielhaft kann der vorbestimmte Wert ungefähr 0,025 oder ein anderer geeigneter Wert sein. Bei dem Beispiel von 4 ist der vorbestimmte Wert durch die horizontale Linie 516 dargestellt. Wie es in dem Beispiel von 4 veranschaulicht ist, wird die zweite Ableitung 276 ungefähr zu der Zeit 520 größer als der vorbestimmte Wert 516. Die Kurve 524 verfolgt Messwerte eines Einspritzeinrichtungs-Beschleunigungsmessers.
Bei 428 setzt das Schließzeitdauermodul 280 die Schließzeitdauer 232 gleich der Timerzeitdauer 300. Auf diese Weise setzt das Schließzeitdauermodul 280 die Schließzeitdauer 232 gleich der Zeitdauer zwischen der Zeit, zu welcher das Einspritzeinrichtungs-Treibermodul 236 die Leistung von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 entfernt hat, um die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 zu schließen, und der Zeit, zu welcher die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 tatsächlich einen vollständig geschlossenen Zustand erreicht hat.
Bei 432 ermittelt das Korrekturermittlungsmodul 304 die Schließzeitdauerkorrektur 228 basierend auf der Schließzeitdauer 232 und der vorbestimmten Schließzeitdauer. Das Korrekturermittlungsmodul 304 kann die Schließzeitdauerkorrektur 228 beispielsweise basierend auf einer Differenz zwischen der Schließzeitdauer 232 und der vorbestimmten Schließzeitdauer ermitteln: Bei 436 passt das Anpassungsmodul 220 die anfängliche Pulsweite 216, die für ein zukünftiges Kraftstoffeinspritzungsereignis der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 ermittelt wird, basierend auf der Schließzeitdauerkorrektur 228 an. Auf diese Weise kompensieren die endgültige Pulsweite 224 und die Leistung, die für das zukünftige Kraftstoffeinspritzungsereignis an die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 angelegt wird, die Differenz zwischen der Schließzeitdauer 232 der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 121 und der vorbestimmten Schließzeitdauer.
Zu Zwecken der Klarheit werden die gleichen Bezugszeichen in den Zeichnungen verwendet, um ähnliche Elemente zu identifizieren. Wie hierin verwendet, sollte die Formulierung A, B und/oder C derart ausgelegt werden, dass sie ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oders bedeutet. Es versteht sich, dass ein oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in unterschiedlicher Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
Wie hierin verwendet, kann sich der Ausdruck Modul auf einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC); einen elektronischen Schaltkreis; einen Schaltkreis der Schaltungslogik; ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA); einen Prozessor (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe), der einen Code ausführt; andere geeignete Hardwarekomponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination einiger oder aller von den vorstehenden Gegenständen, wie beispielsweise bei einem Ein-Chip-System, beziehen, ein Teil von diesen sein oder diese umfassen. Der Ausdruck Modul kann einen Speicher umfassen (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe), der einen Code speichert, der durch den Prozessor ausgeführt wird.
Der Ausdruck Code, wie er vorstehend verwendet wird, kann eine Software, eine Firmware und/oder einen Mikrocode umfassen, und er kann sich auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen und/oder Objekte beziehen. Der Ausdruck gemeinsam genutzt, wie er vorstehend verwendet wird, bedeutet, dass ein Teil des Codes oder der gesamte Code von mehreren Modulen unter Verwendung eines einzelnen (gemeinsam genutzten) Prozessors ausgeführt werden kann. Zusätzlich kann ein Teil des Codes oder der gesamte Code mehrerer Module durch einen einzelnen (gemeinsam genutzten) Speicher gespeichert werden. Der Ausdruck Gruppe, wie er vorstehend verwendet wird, bedeutet, dass ein Teil des Codes oder der gesamte Code eines einzelnen Moduls unter Verwendung einer Gruppe von Prozessoren ausgeführt werden kann. Zusätzlich kann ein Teil des Codes oder der gesamte Code eines einzelnen Moduls unter Verwendung einer Gruppe von Speichern gespeichert werden.
Die hierin beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können durch ein oder mehrere Computerprogramme implementiert werden, die durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt werden. Die Computerprogramme umfassen durch einen Prozessor ausführbare Anweisungen, die auf einem nicht flüchtigen, zugreifbaren, computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können auch gespeicherte Daten umfassen. Nicht einschränkende Beispiele des nicht flüchtigen, zugreifbaren, computerlesbaren Mediums sind ein nicht flüchtiger Speicher, ein magnetischer Speicher und ein optischer Speicher.

Claims

Verfahren für ein Fahrzeug, das umfasst, dass: eine Timerzeitdauer (300) auf Null zurückgesetzt wird; eine erste Spannung (262) an einem ersten elektrischen Anschluss einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung (121), die Kraftstoff direkt in einen Zylinder (114) eines Motors (102) einspritzt, und eine zweite Spannung (263) an einem zweiten elektrischen Anschluss der Kraftstoffeinspritzeinrichtung (121) gemessen werden; die Timerzeitdauer (300) erhöht wird, sobald eine Leistung von dem ersten und dem zweiten elektrischen Anschluss entfernt wird; eine Ableitung zweiter Ordnung (276) einer Differenz (268) zwischen der ersten und der zweiten Spannung (262, 263) ermittelt wird; die Ableitung zweiter Ordnung (276) der Differenz (268) überwacht wird, sobald die Timerzeitdauer (300) größer als eine vorbestimmte Zeitdauer (512) ist; eine Schließzeitdauer (232, 520) der Kraftstoffeinspritzeinrichtung (121) gleich der Timerzeitdauer (300) gesetzt wird, sobald die Ableitung zweiter Ordnung (276) der Differenz (268) größer als ein vorbestimmter Wert ist; und das Schließen der Kraftstoffeinspritzeinrichtung (121) basierend auf der Schließzeitdauer (232, 520) eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: eine Korrektur (228) für die Kraftstoffeinspritzeinrichtung basierend auf der Schließzeitdauer (232, 520) ermittelt wird; eine anfängliche Pulsweite (216) für ein zukünftiges Kraftstoffeinspritzungsereignis erzeugt wird; eine endgültige Pulsweite (224) für das zukünftige Kraftstoffeinspritzungsereignis erzeugt wird, indem die anfängliche Pulsweite (216) basierend auf der Korrektur (228) angepasst wird; und eine Leistung an den ersten und den zweiten elektrischen Anschluss der Kraftstoffeinspritzeinrichtung (121) basierend auf der endgültigen Pulsweite (224) abgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner umfasst, dass die Korrektur (228) ferner basierend auf einer vorbestimmten Schließzeitdauer ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, das ferner umfasst, dass die Korrektur (228) basierend auf einer Differenz zwischen der Schließzeitdauer (232, 520) und der vorbestimmten Schließzeitdauer ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner umfasst, dass die endgültige Pulsweite (224) für das zukünftige Kraftstoffeinspritzungsereignis gleich einer Summe der anfänglichen Pulsweite (216) und der Korrektur (228) gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner umfasst, dass die endgültige Pulsweite (224) für das zukünftige Kraftstoffeinspritzungsereignis gleich einem Produkt der anfänglichen Pulsweite (216) und der Korrektur (228) gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner umfasst, dass: eine gewünschte Kraftstoffmasse (208) für das zukünftige Kraftstoffeinspritzungsereignis erzeugt wird; und die anfängliche Pulsweite (216) basierend auf der gewünschten Kraftstoffmasse (208) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner umfasst, dass: ein gewünschtes Stromprofil für das zukünftige Kraftstoffeinspritzungsereignis basierend auf der endgültigen Pulsweite (224) ermittelt wird; und eine Leistung an den ersten und den zweiten elektrischen Anschluss der Kraftstoffeinspritzeinrichtung (121) basierend auf dem gewünschten Stromprofil angelegt wird.