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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Einspritzsystems einer dreizylindrigen Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, das alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführt, wenn es auf einem Rechengerät oder einer Steuereinrichtung abläuft, sowie ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Programm auf einem Rechengerät oder einer Steuereinrichtung ausgeführt wird.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 100 33 343 A1 ist eine Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine bekannt, die eine Einspritzregelung zur Überwachung und zum Lösen eines Konfliktes beim Ansteuern von Aktorelementen, d.h. ein Konfliktmanagement von sich überlagernden Einspritzverläufen von Piezoaktoren, aufweist.
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Ferner geht aus der
EP 1 497 544 B1 eine Brennkraftmaschine mit einem „Common-Rail“ Kraftstoffspeicher zur Bereitstellung von Kraftstoff für eine Direkteinspritzung hervor. Die Direkteinspritzung ermöglicht bekanntermaßen einen Homogenbetrieb sowie einen Schichtbetrieb. Aus verbrennungstechnischen Gründen kann es erforderlich sein, die Ansteuerung komplementärer Einspritzbänke (gelegentlich als „Zylinderbänke“ bezeichnet) so zu applizieren, dass sich Einspritzungen überlagern. Daher ist vorgesehen, dass Flankenüberlappungen erkannt werden und der notwendige Grad einer zeitlichen Verschiebung bzw. Verkürzung aus dem Überlappungsbereich abgeleitet wird. Insbesondere werden Flankenüberlappungen während statischer und dynamischer Interrupts einer Ansteuerschaltung während des Betriebs der Einspritzanlage bestimmt. Diese Bestimmung erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit von der Drehzahl und vom Kurbelwellenwinkel der Brennkraftmaschine bzw. des Verbrennungsmotors. Dabei werden einzelne Flankenzeitpunkte paarweise auf Überlappung untersucht.
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In heutigen Kraftfahrzeugen mit direkt-einspritzenden Benzin-Dreizylindermotoren werden bekanntermaßen zwei Einspritztreiberbausteine eingesetzt. Jeder dieser Bausteine bedient zwei Einspritzbänke, d.h. zwei Hochdruckeinspritzventile werden einer Einspritzbank (im Folgenden kurz „Bank“) zugeordnet, das dritte der jeweils anderen Bank. In der Betriebsart „Homogeneinspritzung“ kann dieses um einen Zylinder reduzierte Vierzylinderansteuerkonzept konfliktfrei umgesetzt werden.
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Zur Verringerung der Herstellungskosten entfällt beim jeweiligen Steuergerät meist einer der beiden Einspritztreiberbausteine, was zu genannten Konflikten führen kann, da eine der beiden Bänke des verbleibenden Bausteins nun zwei Hochdruckeinspritzventile ansteuern muss. Denn aufgrund des Segmentwinkels von 240° KW zwischen den Arbeitszyklen zweier aufeinanderfolgender Zylinder von direkt einspritzenden Dreizylindermotoren sind jedoch insbesondere bei der Einspritzart „Mehrfacheinspritzung“ zeitlich überlappende Einspritzereignisse nicht auszuschließen. Eine Mehrfacheinspritzung wird beispielsweise im Katalysatorheizmodus eingesetzt, wo jeweils eine frühe Einspritzung im Ansaugtakt und eine spätere Einspritzung im Verdichtungstakt abgesetzt wird (sog. „Homogen-Split-Modus“ = HSP). Diese zweite Einspritzung kann mit der ersten des nächsten Zylinders zeitlich überschneiden und, falls beide von derselben Einspritzbank abgesetzt werden, auch mit dieser kollidieren. Noch etwas kritischer kann es werden, wenn die letzte von mehreren Einspritzungen in einen Zylinder eine Schichteinspritzung in dem genannten Schichtbetrieb ist.
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Die genannte Problematik verschärft sich bei Turbomotoren bereits im Kalthomogenbetrieb, aber auch wenn die genannte Betriebsart der Mehrfacheinspritzung auch im aufgeladenen Bereich eingesetzt werden soll. Auch der Alkoholbetrieb erhöht die Überlappungswahrscheinlichkeit, da längere Einspritzzeiten bzw. Einspritzdauern erforderlich sind. Wird ein Dreifacheinspritzkonzept verfolgt, dann erhöht sich bei einer größeren zeitlichen Spreizung des Gesamteinspritzfensters die Kollisionsgefahr, da bei den nun sechs Einzeleínspritzereignissen eines Bausteins entsprechend mehr Einspritzungen zeitlich überlappen können.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, ein hier betroffenes Einspritzsystem einer mit drei Brennräumen, bevorzugt drei Zylindern, ausgestatteten Brennkraftmaschine mit nur einer Einspritzendstufe zu betreiben, und eine mögliche zeitliche Überlappung von Einspritzereignissen entweder durch rechnerische Abschätzung solcher Konflikte in der Kalibrierphase der Motorsteuerung (offline) oder während des laufenden Betriebes (online) anhand aktuell für die Folgeeinspritzung bestimmter Daten zu erkennen und geeignete Abhilfemaßnahmen zu ergreifen.
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Gemäß einer ersten Variante kann vorgesehen sein, eine bestehende Kalibrierung eines hier betroffenen Einspritzsystems entweder in der Applikationsphase oder beim Serienfreigabeprozess einer separaten Kollisionsprüfung zu unterziehen, bei der potentielle Einspritzzeitenüberschneidungen ermittelt werden. Im Falle einer ermittelten Überschneidung kann die Kalibrierung des Einspritzsystems zurückgewiesen werden, d.h. nicht freigegeben werden.
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Gemäß einer zweiten Variante kann vorgesehen sein, eine genannte Kollisionsprüfung im laufenden Betrieb der Brennkraftmaschine durchzuführen.
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Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Kollisionsmanagement vermeidet einen hohen Entwicklungsaufwand bei der Basiskalibrierung der Einspritzparameter, da dort der Aspekt der potentiellen Überlappung zugunsten optimalen Wirkungsgrads, niedriger Schadstoffemission oder maximalen Motordrehmoments zunächst außer Acht gelassen werden kann. Zeitliche Verschiebungen von Einspritzungen sowie der Zündabläufe stellen zudem Abweichungen im Realbetrieb dar, welche Verschlechterungen im Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine verursachen können. Mit der Erfindung können bei einer identifizierten Überlappung erforderliche Steuereingriffe punktuell und nur bei konkretem Erfordernis, welches sich vorab während der Basiskalibrierung nur schwer erkennen lässt, erst bei der späteren Serienanwendung vorgenommen werden.
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Mögliche Steuereingriffe zur Beseitigung bzw. Verhinderung einer Überlappung können eine Erhöhung des Kraftstoff-Raildrucks und/oder im Falle einer Zweifach-Einspritzung eine Einschränkung des Doppeleinspritzbetriebsbereichs zu niedrigeren Drehzahlen oder zu niedrigeren Motorlasten hin darstellen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Vermeidung von Überschneidungen von Einspritzungen bei einem Dreizylindermotor mit Direkteinspritzung mit möglichst geringem technischem Aufwand und entsprechend geringem Kostenaufwand. Insbesondere kann die Anzahl der Einspritztreiberbausteine mit minimiertem Risiko reduziert werden, was auch einen zusätzlichen Kostenvorteil bietet.
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Die Erfindung kann insbesondere in einem bevorzugt Kraftstoff direkt einspritzenden Dreizylinder-Ottomotor oder Dreizylinder-Dieselmotor mit einem für zwei Einspritzbänke ausgelegten Treiberbaustein zur Anwendung kommen. Auf die Art der Einspritzung kommt es dabei nicht an, so dass eine Anwendung bei Einspritzventilen mit Piezo-Aktoren, Magnetaktoren oder dergleichen möglich ist.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweiligen angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine typische Einspritzabfolge eines Dreizylindermotors anhand eines Zeitablaufdiagramms, zur Illustration der erfindungsgemäßen Vorgehensweise.
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Online-Anwendung (bzw. -Applikation) anhand eines kombinierten Ablauf-/Blockdiagramms.
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3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Offline-Anwendung anhand eines kombinierten Ablauf-/Blockdiagramms.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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Die Steuerung von Kraftstoff-Einspritzsystemen bei Dreizylindermotoren wird von bei Vierzylindermotoren angewendeten Steuerkonzepten abgeleitet, bei denen für die Ansteuerung der vier Einspritzventile je zwei Endstufen (ASICs) eingesetzt werden. Die beiden Endstufen verfügen über zwei Endstufenbänke bzw. Einspritzbänke (im Folgenden kurz „Bank“), wobei jede Bank prinzipiell zwei Einspritzventile bedienen kann, jedoch nur je einfach bestückt ist. Die individuelle Betätigung eines Einspritzventils erfolgt z.B. mittels an sich bekannter bei einer Bank angeordneter „Lowside“-Schalter. Es ist anzumerken, dass hierbei auch „Highside“-Schalter eingesetzt werden können. Wie ferner an sich bekannt, beträgt der Kurbelwellenwinkelabstand bei der genannten 4-Zylinderkonfiguration zwischen den Ansteuerungen jeweils einer Einspritzendstufe 360°.
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Bei Dreizylindermotoren wird eine Bank des zweiten ASIC-Bausteins nicht mit einem Einspritzventil ausgerüstet, d.h. auch hier liegt eine genannte Einfachbestückung vor. Wie eingangs beschrieben, soll bei einem Dreizylindermotor eine Einspritzendstufe eingespart werden, was prinzipiell möglich ist, da jede dieser Endstufe bekanntermaßen vier Zylinder (z.B. zwei Bänke für je zwei Zylinder) bedienen kann. Bei einem Dreizylindermotor bedient eine Bank demnach zwei Einspritzventile und die andere Bank ein Einspritzventil. Dadurch werden die Kurbelwellenwinkel-(KW-)abstände zwischen zwei Einspritzereignissen auf der einen Endstufe entsprechend kürzer und betragen, anstatt der genannten bei einem Vierzylindermotor vorliegenden 360° KW, in dem vorliegenden Fall 240° KW für den doppelt belegten Endstufenbaustein.
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Bezüglich der Ansteuerung der Einspritzventile bei einem Dreizylindermotor kann die erste Bank der Endstufe z.B. die Zylinder 1 und 3 versorgen und die zweite Bank den Zylinder 2. Die nur für einen Zylinder benötigte zweite Bank wird daher nur alle 720° KW aktiv und ist daher unkritisch. Jedoch übernimmt die erste Bank der gleichen Endstufe bzw. des gleichen Endstufebausteins zwei Zylinder, nämlich im vorliegenden Beispiel die Zylinder 1 und 3.
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Aus diesen Gründen wird der Zylinder 3 mit einer zeitlichen Verzögerung von 240° KW nach Zylinder 1 von der gleichen Endstufe angesteuert. Mit einer weiteren Verzögerung von 240° KW wird der Zylinder 2 von der anderen Bank angesteuert, welche damit über eine ausreichende Zeitspanne von 720° KW Gelegenheit hat, die vorherige Einspritzung vollständig abzusetzen. Auch die Folgeeinspritzung am Zylinder 1 erfolgt erst mit einer Verzögerung von 480° KW, nachdem die Bank 1 zum letzten Mal angesteuert wurde, was ausreichend ist, um auch die Folgeeinspritzung vollständig und kollisionsfrei abzuschließen.
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Allerdings kann es bei der Ansteuerung des nachfolgenden Zylinders 3 zu einer Kollision bzw. zeitlichen Überlappung kommen, da bei dessen Bank, wie beschrieben, für die Zylinder 3 betreffenden Verbrennungszyklen nur 240° KW zur Verfügung stehen. Insbesondere bei zeitlich relativ weit gespreizten Mehrfacheinspritzungen oder bei relativ langen Einzeleinspritzzeiten kann es daher vorkommen, dass die genannte Zeitspanne von 240° KW nicht ausreicht, die vom Steuergerät berechnete Kraftstoffmenge vollständig abzusetzen. Daher wird die für die Folgeeinspritzung zur Verfügung stehende Zeitspanne um den überlappenden Zeitanteil plus einer bei Einspritzventilen erforderlichen Mindestgeschlossenzeit gekürzt.
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Folgen einer beschriebenen zeitlichen Überlappung können ein Anstieg der Emissionen bei der Verbrennung, eine Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs sowie Verbrennungsaussetzer sein, wobei die jeweilige Folge dann entsprechend dem Verbrennungszyklus periodisch und damit sogar permanent auftritt.
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Wie eingangs erwähnt, können solche zeitlich überlappende Einspritzereignisse sowohl bei Einfachhomogeneinspritzungen als auch bei Mehrfacheinspritzungen sowohl im Homogen- als auch im Schichtladungsbetrieb auftreten. Zudem können solche Überlappungen bei einem Betriebsartenwechsel, z.B. von Einfachauf Doppeleinspritzbetrieb oder umgekehrt, auftreten. Besonders kritische Überlappungszustände ergeben sich dann, wenn besonders lange Einspritzdauern erforderlich sind, z.B. im Kaltstart und in dynamischen Hochlastphasen während des Warmlaufbetriebs. Auch bei weit gespreizten Mehrfacheinspritzungen besteht eine große Überlappungsgefahr.
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Nach einem Neustart eines vorliegend angenommenen Ottomotors mit einer katalytischen Abgasnachbehandlung werden bis zum Ende einer Katalysatorheizphase typischerweise Doppeleinspritzungen mit homogenem Gemisch (HSP) eingesetzt. Die 1 stellt die zeitlichen Einspritzereignisse für die drei Zylinder („Zyl. 1“, „Zyl. 2“, „Zyl. 3“) und die zwei Bänke („I“ und „II“) über der Kurbelwellenposition (° KW) dar. Es wird hier von einem stationären Arbeitspunkt mit früher Homogeneinspritzung 100 mit dem Einspritzbeginnwinkel wbuv und einer zweiten, kürzeren Einspritzung 105 im Verdichtungstakt mit dem Einspritzendewinkel wexy ausgegangen. Bei einem späteren Kurbelwinkel von 240° wiederholt sich diese Sequenz 110, 115 für den dritten Folgezylinder (vorliegend Zylinder Nr. 3), der sich auf derselben Einspritzbank befinden soll.
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Wie aus der 1 ferner zu ersehen, erfolgt die dabei jeweils erste Einspritzung 100 im Ansaugtakt und ist eine frühe Homogeneinspritzung, die bis nahe an den Ladungswechsel-OT (OT = oberer Totpunkt) heranreichen kann. Die zweite Einspritzung 105 befindet sich im Verdichtungstakt und ist eine späte Homogeneinspritzung. Die zweite Einspritzung kann im Extremfall sogar eine spätere Schichteinspritzung sein.
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Eine zeitlich nachfolgende Einspritzung 110, die von derselben Bank des Einspritztreiberbausteins angesteuert wird, muss eine vorgegebene Minimalgeschlossenzeit für Hochdruckeinspritzventile 'τ' berücksichtigen, bzw. das Ende der vorhergehenden Einspritzung 105 im Verdichtungstakt muss die entsprechende Beendigungsbedingung erfüllen, damit, wenn der in der Zündreihenfolge benachbarte Zylinder über dieselbe Bank angesteuert wird, eine ausreichende Ladezeit für den Treiberbaustein gewährleistet ist. Periodische Einspritzzeitüberlappungen können prinzipiell bei jeder dritten Verbrennung auftreten.
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Die in der 1 gezeigten weiteren Folgeeinspritzungen 125, 130 sind aus den oben genannten Gründen kollisionstechnisch unkritisch und erfordern keinen entgegenwirkenden Eingriff, da sie der zweiten Einspritzbank II entsprechen.
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Für die hier betroffenen Dreizylindermotoren gilt die folgende Bedingung für ein kollisionsfreies Doppeleinspritzen: wbuv – wexy =< 240°KW – 360° × nmot × τ – S; (1) mit wbuv = Einspritzbeginn der ersten Homogen-Einspritzung, wexy = Einspritzende des spätesten Einspritzereignisses des vorherigen Zylinders, nmot = aktuelle Motordrehzahl, S = erforderlicher Sicherheitsabstand zur Kompensation von Systemtoleranzen, insbesondere bei der Drehzahlbestimmung, τ = Minimalgeschlossenzeit für Hochdruckeinspritzventile.
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Die in Gleichung (1) enthaltene Bedingung ist ebenfalls in 1 veranschaulicht, wobei bei dem vorliegenden Dreizylindermotor die Zündreihenfolge 1-3-2 angenommen wird. Es versteht sich, dass die hierin beschriebenen Prinzipien auch bei anderen Zündreihenfolgen entsprechend anwendbar sind. Wie aus der 1 zu ersehen, erfolgt kurz nach dem Einspritzende ‚wexy‘ eines spätesten Einspritzereignisses 105 des Zylinders 1 ein eine erste Homogen-Einspritzung 110 mit dem Einspritzbeginn ‚wbuv‘ an Zylinder 3. Wie in diesem Beispiel angenommen wird, wird nicht nur der geforderte Minimalabstand zwischen zwei aufeinander folgenden Einspritzereignissen nicht eingehalten, sondern es gibt auch noch zeitliche Überlappungen 112. Als Konfliktlösung ist hier eine Winkelverschiebung 117 nach wbuv‘ für die Saughubeinspritzung auf der gleichen Einspritzbank (vorliegend Bank I) dargestellt.
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Die Gleichung (1) lässt sich in je eine Grenzbedingung für die obere noch zulässige Drehzahl für alle Motorbetriebszustände umformen, wenn die Ansteuerwinkel der Einspritzereignisse bekannt sind. Letztere bestimmen sich auf unterschiedliche Weise je nach dem Motorbetriebszustand. So entspricht beispielsweise bei einer Einfacheinspritzung der Differenz (wbuv – wexy) eine Einspritzzeit, die aus wiederum anderen Parametern abgeleitet werden kann.
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Mit der Verknüpfung von Motordrehzahl und Einspritzzeit, die indirekt einer Motorlast entspricht, bestimmt sich folglich ein für eine Einspritzart zulässiger Betriebsbereich, der über der Motorlast und der Motordrehzahl aufgespannt ist. Dies kann im Extremfall bedeuten, dass, wie später noch ausgeführt, eine generelle Limitierung des verfügbaren Motormoments bzw. der Höchstdrehzahl unumgänglich werden könnte.
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Unter einer nur beispielhaften Betriebsbereichsbetrachtung lässt sich eine obere Grenzdrehzahl 'nmotlim' für die Homogeneinfacheinspritzung gemäß der folgenden Gleichung (2) ableiten: nmotlim = (2/3 – S/360°KW)/(ti_l + τ); (2) mit ti_l = Einspritzdauer der genannten Homogeneinfacheinspritzung. Die Gleichung (2) beruht darauf, dass allgemein gilt: wbuv – wexy = 360° × nmot × ti_l, d.h. der Einspritzwinkelbereich korrespondiert mit der Einspritzdauer.
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In den verschiedenen Motorbetriebsbereichen gibt es spezifische Bestimmungsverfahren, die die jeweiligen Einspritzereignisse definieren. Diese Verfahren unterscheiden sich u.a. dadurch, dass entweder ein Einspritzbeginnkurbelwinkel (wbuv) oder ein Einspritzendekurbelwinkel (wexy) in Abhängigkeit von geeigneten Parametern kalibriert werden kann. Das jeweils nicht direkt über Kalibrierung festgelegte Beginn- bzw. Endeereignis ergibt sich indirekt über die erforderliche Einspritzzeit. Diese berechnet sich in vielfältigen Abhängigkeiten betriebspunktspezifisch.
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Erfahrungsgemäß gelingt infolge der Komplexität der Algorithmen nicht immer eine direkte Lösung des Problems. Das begründet sich aus der Vielzahl der Parameter, die auf die erforderliche Worst-Case-Betrachtung (maximal mögliche Einspritzzeit) keinen einfach erkennbaren Einfluss haben. Dies liegt zum Teil daran, dass nicht nur monoton wachsende oder fallende Abhängigkeiten in den verwendeten Kennfeldern kalibriert werden können.
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Eine Maximalabschätzung über zulässige Wertebereiche führt häufig zu nicht verwertbaren Ergebnissen, so dass verfeinerte Abschätzungsverfahren benötigt werden, wie z.B. in Schritt 420 in 3 angedeutet.
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Alternativ zur beschriebenen Offline-Bedatungsprüfung ist eine Online-Prüfung zur generellen Überlappungsvermeidung denkbar. Sie basiert auf einer Plausibilisierung der Einspritzparameter im laufenden Motorbetrieb derart, dass unmittelbar nach deren Berechnung für das jeweils nachfolgende Einspritzereignis eine Überlappungsüberprüfung, z.B. gemäß Gleichung (1), ausgeführt wird. Bei Verletzung des Kriteriums gemäß Gleichung (1) kann der Überlappung durch Anheben des Kraftstoffhochdrucks für den Bereich aktuell erwartbarer Überschneidungen sukzessive bis hin zur zulässigen Obergrenze entgegengewirkt werden. Dies reduziert generell die Einspritzdauer, um die erforderliche Kraftstoffmenge zu liefern, was dazu genutzt werden kann, den Homogeneinspritzbeginn um einen berechenbaren Betrag nach 'spät' zu verschieben, ohne den übrigen Zeitablauf der Einspritzung, insbesondere den genannten Endewinkel 1, zu verändern. Dies sollte für die Gemischbildung und damit auch für die Verbrennung nicht nachteilig sein.
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Bei Erreichen des maximal zulässigen Kraftstoffhochdrucks im aktuellen Doppeleinspritzbetrieb erfolgt eine Zwangsumschaltung auf Homogenbetrieb für das Einspritzereignis, das gerade nicht mehr der verallgemeinerten Einspritzwinkelbedingung gemäß Gleichung (1) genügt. Die kalibrierte Betriebsbereichsumschaltgrenze für zulässige Doppeleinspritzarten muß adaptiv herabgesetzt werden, um solche Betriebspunkte im nachfolgenden Betrieb auszuschließen. Dieser Prozess der Modifikation der Einspritzparameter einschließlich der Bereichsgrenzen ließe sich auch schon in der Kalibrierungsphase am Motorprüfstand durchführen und könnte die Online-Einbindung (gemäß nachfolgender 2) als Motorsteuerungsfunktionalität in Serienprojekten erübrigen (Offline-Prüfung gemäß nachfolgender 3). Andererseits hat man mit diesem Ansatz eine permanent wirkende Prüfung zur Verfügung, die sämtliche realen Abweichungen gegenüber Sollzuständen berücksichtigt und damit eine robuste Abfanglösung in Serienprojekten zur Verfügung stellt.
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Die 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, welches im Betrieb des Ottomotors bzw. des zugrunde liegenden Kraftfahrzeugs (d.h. „online“) durchführbar ist. Nach dem Start 300 der gezeigten Routine wird anhand von aktuellen Einspritzzeiten, welche z.B. von einem Motorsteuergerät bereitgestellt werden, eine vorbeschriebene Überlappungsberechnung durchgeführt 305. Auf der Grundlage des Ergebnisses dieser Berechnung 305 wird in Schritt 310 noch vor dem Absetzen des betrachteten Einspritzereignisses geprüft, ob eine zeitliche Überlappung wenigstens einer Einspritzung zu erwarten ist. Falls nicht, wird vor Schritt 305 zurückgesprungen und erneut die genannte, permanente Überlappungsberechnung 305 durchgeführt. Falls eine Überlappung zu erwarten ist, wird in Schritt 315 geprüft, ob eine Betriebsartenumschaltung vorliegt.
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Liegt eine Betriebsartenumschaltung vor, welche zu einem Überlappungskonflikt gemäß Schritt 310 führen würde, wird im nachfolgenden Schritt 320 diese einmalig auf den übernächsten Zylinder verschoben, der einer anderen Bank zugeordnet und damit in Überlappungshinsicht unkritisch ist, oder eine einmalige zeitliche Verschiebung und/oder Verkürzung der betreffenden Einspritzung durchgeführt. Liegt dagegen keine Betriebsartenumschaltung vor, d.h.im vorliegenden Betriebspunkt können permanente Überlappungen auftreten, wird zu Schritt 325 gesprungen, in dem geprüft wird, ob eine Erhöhung des Kraftstoff-Raildrucks möglich ist. Falls ja, wird in Schritt 330 geprüft, ob durch eine Raildruckerhöhung eine Überlappung vermeidbar ist. Falls ja, wird gemäß Schritt 335 der Raildruck angehoben und der Homogeneinspritzbeginnwinkel um das nötige Maß verschoben, wobei die sonstigen Zeitvorgaben für die Einspritzung nicht verändert werden.
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Ergibt die Prüfung 325 oder die Prüfung 330 ein negatives Ergebnis, wird gemäß Schritt 345 geprüft, ob eine Mehrfacheinspritzung vorliegt. Ist diese Bedingung erfüllt, wird in Schritt 350 auf Homogeneinzeleinspritzung übergegangen. Im folgenden Schritt 355 wird geprüft, ob diese Maßnahme 350 erfolgreich war. Ist dies der Fall, wird an den Anfang der Routine zu Schritt 305 zurückgesprungen. War die Maßnahme 350 nicht erfolgreich, wird, wie auch im Negativfall nach Schritt 345, zu Schritt 340 gesprungen, in dem der aktuelle Motorbetriebspunkt bestimmt wird, wobei z.B. von dem Motorsteuergerät bereitgestellte Betriebsdaten zugrunde gelegt werden können. Auf der Grundlage des so bestimmten Betriebspunktes wird die aktuelle Betriebsbereichsgrenze, wie oben beschrieben, (adaptiv) zu niedrigen Drehzahlen und/oder zu niedrigeren Lasten hin verschoben.
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Nach erfolgten Schritten 320 oder 335 oder 340 wird wieder zu Schritt 305 zurückgesprungen und die Überlappungsberechnung erneut durchgeführt und danach wie oben beschrieben weiterverfahren.
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In der 3 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt, welches im Kalibrierungsprozess eines Ottomotors bzw. des zugrunde liegenden Einspritzsystems (d.h. „offline“) durchführbar ist. Nach dem Start 400 der gezeigten Routine wird in Schritt 405 eine Überlappungsberechnung für eine vorliegende Bedatung des Einspritzsystems durchgeführt. Bei dieser Berechnung 405 werden, wie vorbeschrieben, vereinfachte Freigabe-Gleichungen für den Start, den Mehrfacheinspritzbereich und den Normalbereich zugrunde gelegt.
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Im nachfolgenden Schritt 410 wird auf dem Ergebnis der Überlappungsberechnung 405 basierend geprüft, ob die vorbeschriebenen, vereinfachten Bedingungen für den überlappungsfreien Einspritzbetrieb erfüllt sind. Ist dies der Fall, wird gemäß Schritt 415 die Serienfreigabe hinsichtlich der Einspritzbedatung für das vorliegende Einspritzsystem erteilt. Falls die Bedingung 410 nicht erfüllt ist, werden in Schritt 420 verfeinerte Prüfbedingungen aufgestellt und im nachfolgenden Schritt 425 eine Überlappungsberechnung der Bedatung auf der Grundlage der verfeinerten Bedingungen durchgeführt. Danach wird erneut geprüft, ob die vorbeschriebenen Bedingungen für den überlappungsfreien Einspritzbetrieb jetzt erfüllt sind. Ist dies der Fall, erfolgt wiederum die Serienfreigabe 415. Falls nicht, ergeht eine Kalibrierungsanpassung bzw. Neukalibrierung 435 des Einspritzsystems gemäß den in 2 gezeigten Schritten, wobei das Neukalibrierungsergebnis im nachfolgenden Schritt 440, z.B. an einem Motorenprüfstand, verifiziert wird. Danach springt die Routine wieder zu Schritt 405, um auf der Grundlage des neukalibrierten Einspritzsystems erneut eine Überlappungsberechnung durchzuführen und die oben beschriebenen nachfolgenden Schritte erneut auszuführen.
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Es ist anzumerken, dass die in der 3 gezeigte Routine nur mit der Serienfreigabe 415 enden kann. Alternativ kann vorgesehen sein, dass bei Nicht-Erfülltsein der Bedingungen 410 oder 430 entweder keine Serienfreigabe erteilt wird oder aber eine Online-Prüfung in das Serienprojekt zu implementieren ist.
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Das beschriebene Verfahren kann entweder in Form eines Steuerprogramms in einem bestehenden Steuergerät zur Steuerung einer Brennkraftmaschine realisiert werden oder in Form einer entsprechenden Steuereinheit.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10033343 A1 [0002]
- EP 1497544 B1 [0003]
