DE102015114793A1

DE102015114793A1 - Kraftstoffeinspritzdüsencharakterisierung

Info

Publication number: DE102015114793A1
Application number: DE102015114793.9A
Authority: DE
Inventors: Ross Dykstra Pursifulli
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-09-18
Filing date: 2015-09-04
Publication date: 2016-03-24
Also published as: CN105443257B; RU2015138288A3; RU2701430C2; CN105443257A; RU2015138288A; US20160084189A1; US9593638B2

Abstract

Es werden verschiedene Verfahren zum Charakterisieren des Kraftstoffeinspritzdüsenbetriebs bereitgestellt. In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Charakterisieren des Kraftstoffeinspritzdüsenbetriebs das Bestimmen eines Strömungsfehlers einer einzelnen Kraftstoffeinspritzdüse von zwei oder mehr Kraftstoffeinspritzdüsen, die an einem ersten Kraftstoffverteiler positioniert sind, durch das Vergleichen einer Summe aus jedem von mehreren Einspritzdüsenbefehlen für die einzelne Einspritzdüse mit einer in den ersten Kraftstoffverteiler gepumpten Kraftstoffmenge, wobei die Kraftstoffmenge vorgegeben ist.

Description

Gebiet
Das Gebiet der Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf die Kraftstoffeinspritzung in eine Brennkraftmaschine und insbesondere auf die Charakterisierung des Kraftstoffeinspritzdüsenbetriebs.
Hintergrund und Zusammenfassung
Kraftstoffeinspritzdüsen besitzen z. B. aufgrund der unvollkommenen Herstellungsprozesse und/oder der Einspritzdüsenalterung (z. B. Verstopfung) oft eine Variabilität von Stück zu Stück und von Zeit zu Zeit. Diese Einspritzdüsenvariabilität kann ein Ungleichgewicht der Zylinderdrehmomentausgabe aufgrund der in jeden Zylinder eingespritzten unterschiedlichen Kraftstoffmenge verursachen und kann außerdem höhere Auspuffendrohremissionen und eine verringerte Kraftstoffwirtschaftlichkeit aufgrund einer Unfähigkeit, den in jeden Zylinder einzuspritzenden Kraftstoff richtig zu dosieren, verursachen.
US-Pat. Nr. 7.841.319 offenbart Verfahren zum Charakterisieren des Betriebs von Direkteinspritz-Kraftstoffeinspritzdüsen und zum Abschwächen der Ungenauigkeit der Kraftstoffeinspritzung. Insbesondere kann der Deaktivierung einer Kraftstoffpumpe das Befehlen einer Kraftstoffeinspritzdüse folgen, eine gegebene Kraftstoffmenge einzuspritzen. Basierend auf dem resultierenden Druckabfall im Kraftstoffverteiler wird die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge berechnet. Durch das Vergleichen der befohlenen Kraftstoffmenge mit der eingespritzten tatsächlichen Kraftstoffmenge kann der Kraftstoffeinspritzdüsenbetrieb diagnostiziert und/oder kompensiert werden, um die Ungenauigkeit der Kraftstoffdosierung abzuschwächen.
Die Erfinder haben bei der obigen Herangehensweise ein Problem identifiziert. Spezifisch wird das Abtasten der Kraftstoffverteilerdrücke im Kurbelwinkelbereich ausgeführt. Andere Aufgaben, wie z. B. die Filterung, werden als solche außerdem im Kurbelwinkelbereich ausgeführt. Da diese Vorgänge auf einer Ereignisgrundlage ausgeführt werden, lieferten sie zusätzliche Rechenkosten und -komplexität bezüglich der analogen Vorgänge, die im Zeitbereich ausgeführt werden können. Diese Probleme werden durch die Anstrengung verschlimmert, die aufgewendet wird, um die Kurbelwinkelvorgänge mit den Vorgängen im Zeitbereich in Einklang zu bringen.
Eine Herangehensweise, die die obigen Probleme wenigstens teilweise behandelt, enthält ein Verfahren zum Charakterisieren des Kraftstoffeinspritzdüsenbetriebs, das das Bestimmen eines Strömungsfehlers einer einzelnen Kraftstoffeinspritzdüse von zwei oder mehr Kraftstoffeinspritzdüsen, die an einem ersten Kraftstoffverteiler positioniert sind, durch das Vergleichen einer Summe aus jedem von mehreren Einspritzdüsenbefehlen für die einzelne Einspritzdüse mit einer in den ersten Kraftstoffverteiler gepumpten Kraftstoffmenge, wobei die Kraftstoffmenge vorgegeben ist, umfasst.
In einem spezifischeren Beispiel wird jede der mehreren Einspritzungen zwischen aufeinanderfolgenden vollen Pumpenhüben, die durch eine Kraftstoffpumpe ausgeführt werden, ausgeführt, wobei die Pumpe den Kraftstoff den zwei oder mehr Kraftstoffeinspritzdüsen an dem ersten Kraftstoffverteiler zuführt.
In einem weiteren Aspekt des Beispiels findet jede der mehreren Einspritzungen statt, nachdem die Kraftstoffpumpe einen vollen Pumpenhub ausgeführt hat und das Pumpen durch die Kraftstoffpumpe nach dem vollen Pumpenhub unterdrückt worden ist.
In dieser Weise kann der Betrieb der Kraftstoffeinspritzdüsen einzeln charakterisiert werden und können die Strömungsfehler spezifischer Kraftstoffeinspritzdüsen kompensiert werden, wobei die Genauigkeit der Kraftstoffdosierung erhöht wird. Folglich wird das technische Ergebnis durch diese Vorgänge erreicht.
Die obigen Vorteile und weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung leicht ersichtlich, wenn sie allein oder im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird.
Es sollte selbstverständlich sein, dass die obige Zusammenfassung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl der Konzepte einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden. Sie ist nicht beabsichtigt, Schlüssel- oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, dessen Schutzumfang eindeutig durch die Ansprüche definiert ist, die der ausführlichen Beschreibung folgen. Außerdem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf die Implementierungen eingeschränkt, die alle oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebenen Nachteile beseitigen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 stellt schematisch einen beispielhaften Zylinder einer Brennkraftmaschine dar.
2 veranschaulicht ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einem Hochdruck-Doppelkraftstoffverteilersystem.
3 zeigt einen Ablaufplan, der eine Routine zum Bestimmen veranschaulicht, ob eine Kraftstoffeinspritzdüsen-Charakterisierungsroutine ausgeführt wird.
4A und 4B zeigen einen Ablaufplan, der eine Routine zum Charakterisieren des Kraftstoffeinspritzdüsenbetriebs veranschaulicht.
5 zeigt eine graphische Darstellung des Kraftstoffdrucks und der Kraftstoffvolumensumme, beide als Funktionen der Zeit, für einen beispielhaften Kraftstoffeinspritzdüsen-Charakterisierungszeitraum.
Ausführliche Beschreibung
Wie oben beschrieben worden ist, zeigen die Kraftstoffeinspritzdüsen z. B. aufgrund unvollkommener Herstellungsprozesse und/oder der Einspritzdüsenalterung eine körperliche und zeitliche Variabilität. Eine derartige Variabilität kann zu einer ungenauen Kraftstoffdosierung durch eine Kraftstoffeinspritzdüse führen, was wiederum zu einem Kraftmaschinenungleichgewicht, erhöhten Emissionen und/oder einer verringerten Kraftstoffwirtschaftlichkeit führt. In einigen Herangehensweisen kann der Kraftstoffeinspritzdüsenbetrieb durch das Deaktivieren einer Kraftstoffpumpe, danach das Befehlen einer Kraftstoffeinspritzdüse, eine vorgegebene Kraftstoffmenge einzuspritzen, und das Messen des resultierenden Kraftstoffdruckabfalls in dem Kraftstoffverteiler charakterisiert werden. Durch das Vergleichen der befohlenen Kraftstoffmenge mit der eingespritzten tatsächlichen Kraftstoffmenge kann der Kraftstoffeinspritzdüsenbetrieb diagnostiziert und/oder kompensiert werden, um die Ungenauigkeit der Kraftstoffdosierung abzuschwächen.
Folglich werden verschiedene Verfahren zur Charakterisierung des Kraftstoffeinspritzdüsenbetriebs bereitgestellt. In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Charakterisieren des Kraftstoffeinspritzdüsenbetriebs das Bestimmen eines Strömungsfehlers einer einzelnen Kraftstoffeinspritzdüse von zwei oder mehr Kraftstoffeinspritzdüsen, die an einem ersten Kraftstoffverteiler positioniert sind, durch das Vergleichen einer Summe aus jedem von mehreren Einspritzdüsenbefehlen für die einzelne Einspritzdüse mit einer in den ersten Kraftstoffverteiler gepumpten Kraftstoffmenge, wobei die Kraftstoffmenge vorgegeben ist. 1 stellt schematisch einen beispielhaften Zylinder einer Brennkraftmaschine dar, während 2 ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einem Hochdruck-Doppelkraftstoffverteilersystem veranschaulicht. Die Kraftmaschinen nach den 1 und 2 enthalten außerdem einen Controller, der konfiguriert ist, die in den 3 und 4 dargestellten Verfahren auszuführen. 5 zeigt graphische Darstellungen des Kraftstoffdrucks und der Kraftstoffvolumensumme, beides als Funktionen der Zeit, für einen beispielhaften Kraftstoffeinspritzdüsen-Charakterisierungszeitraum.
1 zeigt sowohl einen Zylinder einer Mehrzylinderkraftmaschine als auch den Einlass- und den Auslassweg, die mit diesem Zylinder verbunden sind. In der in 1 gezeigten Ausführungsform kann die Kraftmaschine 10 in einem Beispiel zwei verschiedene Substanzen und/oder zwei verschiedene Einspritzdüsen verwenden. Die Kraftmaschine 10 kann z. B. Benzin und einen Alkohol enthaltenden Kraftstoff, wie z. B. Ethanol, Methanol, ein Gemisch aus Benzin und Ethanol (z. B. E85, das aus etwa 85 % Ethanol und 15 % Benzin besteht), ein Gemisch aus Benzin und Methanol (z. B. M85, das aus etwa 85 % Methanol und 15 % Benzin besteht) usw. verwenden. Ferner kann die Kraftmaschine 10 als ein weiteres Beispiel einen Kraftstoff oder ein Kraftstoffgemisch (z. B. Benzin oder Benzin und Ethanol) und ein Gemisch aus Wasser und Kraftstoff (z. B. Wasser und Methanol) verwenden. Als ein weiteres Beispiel kann die Kraftmaschine 10 Benzin und einen Reformatkraftstoff, der in einem an die Kraftmaschine gekoppelten Reformer erzeugt wird, verwenden. In einem weiteren Beispiel werden zwei Kraftstoffsysteme verwendet, wobei aber jedes den gleichen Kraftstoff, wie z. B. Benzin, verwendet. In einer noch weiteren Ausführungsform kann eine einzelne Einspritzdüse (wie z. B. eine Direkteinspritzdüse) verwendet werden, um ein Gemisch aus Benzin und einem Kraftstoff auf Alkoholbasis einzuspritzen, wobei das Verhältnis der beiden Kraftstoffmengen in dem Gemisch durch den Controller 12 z. B. über ein Mischventil eingestellt werden kann. In einem noch weiteren Beispiel werden zwei verschiedene Einspritzdüsen für jeden Zylinder verwendet, wie z. B. Kanal- und Direkteinspritzdüsen. In einer noch weiteren Ausführungsform können zusätzlich zu verschiedenen Orten und verschiedenen Kraftstoffen verschieden dimensionierte Einspritzdüsen verwendet werden.
1 zeigt ein beispielhaftes Kraftstoffsystem mit zwei Kraftstoffeinspritzdüsen pro Zylinder für wenigstens einen Zylinder. Ferner kann jeder Zylinder zwei Kraftstoffeinspritzdüsen aufweisen. Die beiden Einspritzdüsen können an verschiedenen Orten konfiguriert sein, wie z. B. zwei Kanaleinspritzdüsen, eine Kanaleinspritzdüse und eine Direkteinspritzdüse (wie in 1 gezeigt ist) oder andere.
Weiter zeigt 1 ein Doppeleinspritzsystem, wobei die Kraftmaschine 10 sowohl Kanal- als auch Direkt-Kraftstoffeinspritzung ebenso wie Funkenzündung aufweist. Die Brennkraftmaschine 10, die mehrere Verbrennungskammern umfasst, ist durch einen elektronischen Kraftmaschinen-Controller 12 gesteuert. Es ist gezeigt, dass die Verbrennungskammer 30 der Kraftmaschine 10 die Verbrennungskammerwände 32 enthält, wobei ein Kolben 36 darin positioniert und mit einer Kurbelwelle 40 verbunden ist. Ein (nicht gezeigter) Startermotor kann über ein (nicht gezeigtes) Schwungrad an die Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, oder es kann alternativ das direkte Starten der Kraftmaschine verwendet werden.
In einem speziellen Beispiel kann der Kolben 36 eine (nicht gezeigte) Aussparung oder Mulde enthalten, um das Bilden geschichteter Ladungen aus Luft und Kraftstoff zu unterstützen, falls gewünscht. In einer alternativen Ausführungsform kann jedoch ein flacher Kolben verwendet werden.
Es ist gezeigt, dass die Verbrennungskammer oder der Zylinder 30 über (nicht gezeigte) Einlassventile 52a und 52b und (nicht gezeigte) Auslassventile 54a und 54b mit einem Einlasskrümmer 44 bzw. einem Auslasskrümmer 48 in Verbindung steht. Während vier Ventile pro Zylinder verwendet werden können, können in einem weiteren Beispiel ein einziges Einlass- und ein einziges Auslassventile pro Zylinder außerdem verwendet werden. In einem noch weiteren Beispiel können zwei Einlassventile und ein Auslassventil pro Zylinder verwendet werden.
Die Verbrennungskammer 30 kann ein Verdichtungsverhältnis aufweisen, das das Verhältnis der Volumina ist, wenn sich der Kolben 36 an der unteren Mitte befindet, bis zur oberen Mitte. In einem Beispiel kann das Verdichtungsverhältnis etwa 9:1 betragen. In einigen Beispielen, in denen andere Kraftstoffe verwendet werden, kann das Verdichtungsverhältnis vergrößert sein. Es kann z. B. zwischen 10:1 und 11:1 oder 11:1 und 12:1 liegen oder größer sein.
Es ist gezeigt, dass die Kraftstoffeinspritzdüse 66A direkt an die Verbrennungskammer 30 gekoppelt ist, um den direkt darin eingespritzten Kraftstoff proportional zu der Impulsbreite eines Signals dfpw, das über einen elektronischen Treiber 68 von dem Controller 12 empfangen wird, zuzuführen. Während 1 die Einspritzdüse 66A als eine Seiteneinspritzdüse zeigt, kann sie sich außerdem über dem Kolben, wie z. B. in der Nähe der Position der Zündkerze 92, befinden. Eine derartige Position kann die Mischung und die Verbrennung aufgrund der geringeren Flüchtigkeit einiger Kraftstoffe auf Alkoholbasis verbessern. Alternativ kann sich die Einspritzdüse über dem und in der Nähe des Einlassventils befinden, um die Mischung zu verbessern.
Der Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzdüse 66A durch ein (in 2 gezeigtes) Hochdruck-Kraftstoffsystem, das einen Kraftstofftank, Kraftstoffpumpen und einen Kraftstoffverteiler enthält, zugeführt werden. Alternativ kann der Kraftstoff durch eine einstufige Kraftstoffpumpe bei einem niedrigeren Druck zugeführt werden, wobei in diesem Fall die Zeitsteuerung der Kraftstoff-Direkteinspritzung während des Verdichtungstakts eingeschränkter sein kann, als wenn ein Hochdruck-Kraftstoffsystem verwendet wird. Ferner kann (können) der Kraftstofftank (oder die Kraftstofftanks jeder) einen Druckaufnehmer aufweisen, der dem Controller 12 ein Signal bereitstellt, während dies nicht gezeigt ist.
Es ist gezeigt, dass die Kraftstoffeinspritzdüse 66B anstatt direkt an den Zylinder 30 an den Einlasskrümmer 44 gekoppelt ist. Die Kraftstoffeinspritzdüse 66B führt den eingespritzten Kraftstoff proportional zu der Impulsbreite eines Signals pfpw, das über einen elektronischen Treiber 68 vom Controller 12 empfangen wird, zu. Es wird angegeben, dass ein einziger Treiber 68 für beide Kraftstoffeinspritzsysteme verwendet werden kann oder dass mehrere Treiber verwendet werden können. Es ist außerdem in schematischer Form gezeigt, dass das Kraftstoffsystem 164 Dämpfe dem Einlasskrümmer 44 zuführt.
Ferner kann die Kraftmaschine 10 einen Kraftstoffreformer 97 mit einem Lagertank 93 zum Zuführen eines gasförmigen Kraftstoffs zu einer oder beiden Kraftstoffeinspritzdüsen 66a und 66b enthalten. Der gasförmige Kraftstoff kann von dem Lagertank 93 über eine Pumpe 96 und ein Rückschlagventil 82 einer oder beiden Kraftstoffeinspritzdüsen zugeführt werden. Die Pumpe 96 setzt den von dem Kraftstoffreformer 97 im Lagertank 93 zugeführten gasförmigen Kraftstoff unter Druck. Das Rückschlagventil 82 begrenzt die Strömung des gasförmigen Kraftstoffs vom Lagertank 93 zum Kraftstoffreformer 97, wenn sich die Ausgabe der Pumpe 96 auf einem niedrigeren Druck als der Lagertank 93 befindet. In einigen Ausführungsformen kann das Rückschlagventil 82 stromaufwärts der Pumpe 96 positioniert sein. In anderen Ausführungsformen kann das Rückschlagventil 82 parallel zu der Pumpe 96 positioniert sein. Ferner kann das Rückschlagventil 82 stattdessen ein aktiv gesteuertes Ventil sein.
In einer derartigen Ausführungsform würde das aktiv gesteuerte Ventil geöffnet sein, wenn die Pumpe arbeitet. Das Steuersignal für die Pumpe 96 kann z. B. ein einfaches Ein-/Aus-Signal sein. In anderen Beispielen kann das Steuersignal eine kontinuierlich variable Spannung, ein kontinuierlich variabler Strom, eine kontinuierlich variable Impulsbreite, eine kontinuierlich variable Solldrehzahl oder eine kontinuierlich variable Solldurchflussmenge usw. sein. Ferner kann die Pumpe 96 mit einem oder mehreren (nicht gezeigten) Umgehungsventilen ausgeschaltet, verlangsamt oder gesperrt werden.
Der Kraftstoffreformer 97 enthält einen Katalysator 72 und kann ferner eine optionale elektrische Heizvorrichtung 98 zum Reformieren des von dem Kraftstofftank 91 zugeführten Alkohols enthalten. Es ist gezeigt, dass der Kraftstoffreformer 97 stromabwärts des Katalysators 70 und des Auslasskrümmer 48 an das Auslasssystem gekoppelt ist. Der Kraftstoffreformer 97 kann jedoch an den Auslasskrümmer 48 gekoppelt sein und sich stromaufwärts des Katalysators 70 befinden. Der Kraftstoffreformer 97 kann die Abwärme verwenden, um eine endotherme Dehydrogenierung des von dem Kraftstofftank 91 zugeführten Alkohols anzutreiben und die Kraftstoffreformierung zu fördern.
Es ist gezeigt, dass der Einlasskrümmer 44 über eine Drosselklappenplatte 62 mit einem Drosselklappenkörper 58 in Verbindung steht. In diesem speziellen Beispiel ist die Drosselklappenplatte 62 an einen Elektromotor 94 gekoppelt, so dass die Position der elliptischen Drosselklappenplatte 62 durch den Controller 12 über den Elektromotor 94 gesteuert ist. Diese Konfiguration kann als elektronische Drosselklappensteuerung (ETC) bezeichnet werden, die außerdem während der Leerlaufdrehzahlsteuerung verwendet werden kann. In einer (nicht gezeigten) alternativen Ausführungsform ist ein Umgehungsluft-Verbindungsweg parallel zur Drosselklappenplatte 62 angeordnet, um die einleitete Luftströmung während der Leerlaufdrehzahlsteuerung über ein Leerlaufsteuerungs-Umgehungsventil, das innerhalb des Luftverbindungswegs positioniert ist, zu steuern.
Es ist gezeigt, dass der Abgassensor 76 stromaufwärts eines Katalysators 70 an den Auslasskrümmer 48 gekoppelt ist, (wobei der Sensor 76 verschiedenen unterschiedlichen Sensoren entsprechen kann). Der Sensor 76 kann z. B. irgendeiner von vielen bekannten Sensoren sein, um eine Angabe des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses der Abgase bereitzustellen, wie z. B. ein linearer Sauerstoffsensor, ein UEGO-, ein Zweizustands-Sauerstoffsensor, ein EGO-, ein HEGO- oder ein HC- oder CO-Sensor. In diesem speziellen Beispiel ist der Sensor 76 ein Zweizustands-Sauerstoffsensor, der ein Signal EGO dem Controller 12 bereitstellt, der das Signal EGO in ein Zweizustandssignal EGOS umsetzt. Ein hoher Spannungszustand des Signals EGOS gibt Abgase an, die fetter als die Stöchiometrie sind, während ein tiefer Spannungszustand des Signals EGOS Abgase angibt, die magerer als die Stöchiometrie sind. Das Signal EGOS kann während der Luft/Kraftstoff-Regelung vorteilhaft verwendet werden, um während eines stöchiometrischen homogenen Betriebsmodus durchschnittlichen Luft/Kraftstoff auf der Stöchiometrie aufrechtzuerhalten. Weitere Einzelheiten der Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses sind hier enthalten.
Das verteilerlose Zündsystem 88 stellt in Reaktion auf ein Zündvorstellungssignal SA vom Controller 12 über eine Zündkerze 91 der Verbrennungskammer 30 einen Zündfunken bereit.
Der Controller 12 kann durch das Steuern der Einspritzzeitsteuerung, der Einspritzmengen, der Sprühmuster usw. verursachen, dass die Verbrennungskammer 30 in verschiedenen Verbrennungsmodi arbeitet, einschließlich eines homogenen Luft/Kraftstoff-Modus und eines geschichteten Luft/Kraftstoff-Modus. Ferner können in der Kammer kombinierte geschichtete und homogene Gemische gebildet werden. In einem Beispiel können geschichtete Schichten durch das Betreiben der Einspritzdüse 66A während eines Verdichtungstakts gebildet werden. In einem weiteren Beispiel kann ein homogenes Gemisch durch das Betreiben einer oder beider der Einspritzdüsen 66A und 66B während eines Einlasstakts gebildet werden, (was eine Einspritzung bei offenem Ventil sein kann). In einem noch weiteren Beispiel kann ein homogenes Gemisch durch das Betreiben einer oder beider der Einspritzdüsen 66A und 66B vor einem Einlasstakt gebildet werden, (was eine Einspritzung bei geschlossenem Ventil sein kann). In noch weiteren Beispielen können mehrere Einspritzungen von einer oder beiden der Einspritzdüsen 66A und 66B während eines oder mehrerer Takte (z. B. des Einlass-, des Verdichtungs-, des Ausstoßtakts usw.) verwendet werden. Noch weitere Beispiele können sein, dass verschiedene Einspritzzeitsteuerungen und Gemischbildungen unter verschiedenen Bedingungen verwendet werden, wie im Folgenden beschrieben wird.
Der Controller 12 kann die durch die Kraftstoffeinspritzdüsen 66A und 66B zugeführte Kraftstoffmenge steuern, so dass gewählt werden kann, dass sich das homogene, geschichtete oder kombinierte homogene/geschichtete Luft/Kraftstoff-Gemisch in der Kammer 30 auf der Stöchiometrie, einem Wert fetter als die Stöchiometrie oder einem Wert magerer als die Stöchiometrie befindet.
Der Controller 12 ist als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, die Eingabe-/Ausgabe-Ports 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Eichwerte, das in diesem speziellen Beispiel als ein Festwertspeicher-Chip 106 gezeigt ist, einen Schreib-Lese-Speicher 108, einen Haltespeicher 110 und einen herkömmlichen Datenbus enthält. Es ist gezeigt, dass der Controller 12 zusätzlich zu jenen Signalen, die vorher erörtert worden sind, verschiedene Signale von an die Kraftmaschine 10 gekoppelten Sensoren empfängt, einschließlich der Messung des eingeleiteten Luftmassendurchflusses (MAF) von einem Luftmassendurchflusssensor 100, der an den Drosselklappenkörper 58 gekoppelt ist; einer Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur (ECT) von einem an eine Kühlhülse 114 gekoppelten Temperatursensor 112; eines Profil-Zündungs-Ansprechsignals (PIP) von einem Hall-Effekt-Sensor 118, der an die Kurbelwelle 40 gekoppelt ist; und einer Drosselklappenposition TP von einem Drosselklappenpositionssensor 120; eines Krümmerabsolutdrucksignals MAP von einem Sensor 122; einer Angabe des Klopfens von einem Klopfsensor 182; und einer Angabe der absoluten oder relativen Umgebungsfeuchtigkeit von einem Sensor 180. Das Kraftmaschinendrehzahlsignal RPM wird durch den Controller 12 aus dem Signal PIP in einer herkömmlichen Weise erzeugt, wobei das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor eine Angabe des Unterdrucks oder des Drucks in dem Einlasskrümmer bereitstellt. Während des stöchiometrischen Betriebs kann dieser Sensor eine Angabe der Kraftmaschinenlast angeben. Ferner kann dieser Sensor zusammen mit der Kraftmaschinendrehzahl eine Schätzung der in den Zylinder eingeleiteten Ladung (einschließlich der Luft) bereitstellen. In einem Beispiel erzeugt der Sensor 118, der außerdem als ein Kraftmaschinendrehzahlsensor verwendet wird, bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle eine vorgegebene Anzahl gleich beabstandeter Impulse.
In einigen Beispielen empfängt der Controller 12 verschiedene abgetastete Betriebsparameter, die verwendet werden können, um den Kraftstoffdruck in einem Kraftstoffverteiler eines Kraftstoffsystems zu überwachen. Die Betriebsparameter können mit den Druckänderungen im Kraftstoffverteiler während der Kraftstoffeinspritzdüsen-Eichereignisse und/oder der Kraftstoffpumpenhübe korreliert sein. Die Wirkung der Betriebsparameter der Kraftmaschine auf die Messungen des Kraftstoffverteilerdrucks können entfernt oder abgezogen werden, so dass die Kraftstoffdruckänderungen, die diesen Ereignissen zugeschrieben werden, genau bestimmt werden können. Derartige Kraftmaschinenparameter, die die Messungen des Kraftstoffdrucks beeinflussen können, enthalten z. B. die Einlass- und/oder Auslassventilpositionen, die Kurbelwinkelposition, die Kolbenposition, das Aktivieren der Einspritzdüse, das Aktivieren der Funkenzündung und/oder den Einlass- und/oder den Auslassdruck. Wie im Folgenden bezüglich der 4 und 5 ausführlicher beschrieben wird, kann der in einem gegebenen Zeitintervall durch die Kraftstoffeinspritzdüsen eingespritzte Gesamtkraftstoff mit dem basierend auf dem Betrieb einer Kraftstoffpumpe, die den Kraftstoff den Kraftstoffeinspritzdüsen zuführt, eingespritzten tatsächlichen Kraftstoff verglichen werden. Der Controller 12 kann die Kraftstoffeinspritzdüsenbefehle (z. B. die einzuspritzenden Kraftstoffmengen) z. B. basierend auf der Kraftmaschinenlast und/oder der Kraftmaschinendrehzahl und/oder der Drosselklappenposition usw. bestimmen.
Weiter ist in 1 ein System mit variabler Nockenwellenzeitsteuerung gezeigt. Spezifisch ist gezeigt, dass die Nockenwelle 130 der Kraftmaschine 10 mit den Kipphebeln 132 und 134 zum Betätigen der Einlassventile 52a, 52b und der Auslassventile 54a, 54b in Verbindung steht. Die Nockenwelle 130 ist direkt an ein Gehäuse 136 gekoppelt. Das Gehäuse 136 bildet ein Zahnrad mit mehreren Zähnen 138. Das Gehäuse 136 ist über eine (nicht gezeigte) Steuerkette oder einen (nicht gezeigten) Zahnriemen mit der Kurbelwelle 40 hydraulisch gekoppelt. Deshalb drehen sich das Gehäuse 136 und die Nockenwelle 130 mit einer Drehzahl, die im Wesentlichen zur Nockenwelle äquivalent ist. Durch eine Betätigung der hydraulischen Kopplung, wie hier später beschrieben wird, kann jedoch die relative Position der Nockenwelle 130 zur Kurbelwelle 40 durch die Hydraulikdrücke in der Frühverstellungskammer 142 und der Spätverstellungskammer 144 variiert werden. Indem ermöglicht wird, dass das Hochdruck-Hydraulikfluid in die Frühverstellungskammer 142 eintritt, wird die relative Beziehung zwischen der Nockenwelle 130 und der Kurbelwelle 40 nach früh verstellt. Folglich öffnen und schließen sich die Einlassventile 52a, 52b und die Auslassventile 54a, 54b zu einem Zeitpunkt früher als normal bezüglich der Kurbelwelle 40. Ähnlich wird, indem ermöglicht wird, dass das Hochdruck-Hydraulikfluid in die Spätverstellungskammer 144 eintritt, die relative Beziehung zwischen der Nockenwelle 130 und der Kurbelwelle 40 nach spät verstellt. Folglich öffnen und schließen sich die Einlassventile 52a, 52b und die Auslassventile 54a, 54b zu einem Zeitpunkt später als normal bezüglich der Kurbelwelle 40.
Weiterhin bei dem System mit variabler Nockenzeitsteuerung ermöglichen die Zähne 138, die an das Gehäuse 136 und die Nockenwelle 130 gekoppelt sind, die Messung der relativen Nockenposition über den Nockenzeitsteuerungssensor 150, der dem Controller 12 ein Signal VCT bereitstellt. Die Zähne 1, 2, 3 und 4 werden vorzugsweise für die Messung der Nockenzeitsteuerung verwendet, wobei sie gleich beabstandet sind (in einer V-8-Zweireihenkraftmaschine z. B. 90 Grad voneinander beabstandet sind), während der Zahn 5 vorzugsweise für die Zylinderidentifikation verwendet wird. Außerdem sendet der Controller 12 Steuersignale (LACT, RACT) an (nicht gezeigte) herkömmliche Solenoid-Ventile, um die Strömung des Hydraulikfluids entweder in die Frühverstellungskammer 142, die Spätverstellungskammer 144 oder keine von beiden zu steuern.
Die relative Nockenzeitsteuerung kann in verschiedenen Weisen gemessen werden. Allgemein ergibt der Zeitraum oder der Drehwinkel zwischen der Anstiegsflanke des PIP-Signals und dem Empfangen eines Signals von einem der mehreren Zähne 138 an dem Gehäuse 136 ein Maß der relativen Nockenzeitsteuerung. Für das spezielle Beispiel einer V-8-Kraftmaschine mit zwei Zylinderreihen und einem fünfzahnigen Rad wird ein Maß der Nockenzeitsteuerung für eine spezielle Reihe viermal pro Umdrehung empfangen, wobei das zusätzliche Signal für die Zylinderidentifikation verwendet wird.
Der Sensor 160 kann außerdem eine Angabe der Sauerstoffkonzentration im Abgas über ein Signal 162 bereitstellen, das dem Controller 12 eine Spannung bereitstellt, die die O2-Konzentration angibt. Der Sensor 160 kann z. B. ein HEGO, ein UEGO, ein EGO oder ein anderer Typ eines Abgassensors sein. Es wird außerdem angegeben, dass, wie oben bezüglich des Sensors 76 beschrieben worden ist, der Sensor 160 verschiedenen unterschiedlichen Sensoren entsprechen kann.
Wie oben beschrieben worden ist, zeigt 1 lediglich einen Zylinder einer Mehrzylinderkraftmaschine, wobei es selbstverständlich ist, dass jeder Zylinder seinen eigenen Satz aus Einlass-/Auslassventilen, Kraftstoffeinspritzdüsen, Zündkerzen usw. aufweist.
Außerdem kann in den hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen die Kraftmaschine an einen (nicht gezeigten) Startermotor zum Starten der Kraftmaschine gekoppelt sein. Der Startermotor kann mit Energie versorgt werden, wenn der Fahrer z. B. einen Schlüssel im Zündschalter an der Lenksäule dreht. Der Starter wird nach dem Starten der Kraftmaschine ausgerückt, z. B. indem die Kraftmaschine 10 nach einem vorgegebenen Zeitraum eine vorgegebene Drehzahl erreicht. Ferner kann in den offenbarten Ausführungsformen ein Abgasrückführungssystem (AGR-System) verwendet werden, um einen Sollanteil des Abgases vom Auslasskrümmer 48 über ein (nicht gezeigtes) AGR-Ventil zum Einlasskrümmer 44 zu leiten. Alternativ kann ein Anteil der Verbrennungsgase durch das Steuern der Auslassventilzeitsteuerung in den Verbrennungskammern gehalten werden.
2 veranschaulicht ein Kraftstoffeinspritzsystem 200 mit einem Hochdruck-Doppelkraftstoffverteilersystem, das z. B. das an die Kraftmaschine 10 in 1 gekoppelte Kraftstoffsystem sein kann. Das Kraftstoffsystem 200 kann die Kraftstofftanks 201a und 201b, die Niederdruck-(oder Saug-)Kraftstoffpumpen 202a und 202b, die den Kraftstoff aus den Kraftstofftanks 201a und 201b über die Niederdruckkanäle 204a bzw. 204b den Hochdruck-Kraftstoffpumpen 206a bzw. 206b zuführen, enthalten. Die Hochdruck-Kraftstoffpumpen 206a und 206b führen unter Druck gesetzten Kraftstoff über die Hochdruckkanäle 208a bzw. 208b den Hochdruck-Kraftstoffverteilern 210a bzw. 210b zu. Der Hochdruck-Kraftstoffverteiler 210a führt den unter Druck gesetzten Kraftstoff den Kraftstoffeinspritzdüsen 214a, 214b, 214c und 214d zu, während der Hochdruck-Kraftstoffverteiler 210b den unter Druck gesetzten Kraftstoff den Kraftstoffeinspritzdüsen 214e, 214f, 214g und 214h zuführt. Die Niederdruck-Kraftstoffpumpen 202a und 202b können den Kraftstoffdruck z. B. auf einen mäßigen Pegel (z. B. etwa 4 bar) erhöhen, während die Hochdruck-Kraftstoffpumpen 206a und 206b den Kraftstoffdruck auf einen beträchtlich höheren Druckpegel (z. B. etwa 50–100 bar) erhöhen können. Die Kraftstoffeinspritzdüsen spritzen die Kraftstoffe in die Kraftmaschinenzylinder 212a, 212b, 212c und 212d, die sich in einer Kraftmaschinenreihe 216 befinden, ein. Der nicht eingespritzte Kraftstoff kann über jeweilige (nicht gezeigte) Kraftstoffrückführungskanäle zu den Kraftstofftanks 201a und 201b zurückgeführt werden. Die Kraftmaschinenreihe 216 kann mit einer Einlassluft-Drosselklappe 224 an einen Einlassweg 222 gekoppelt sein. Das System 200 enthält folglich eine erste und eine zweite Kraftstoffpumpe, einen ersten und einen zweiten Kraftstoffverteiler, einen ersten und einen zweiten Satz von Kraftstoffeinspritzdüsen usw.
In einigen Implementierungen können die Kraftstofftanks 201a und 201b Kraftstoff mit verschiedenen Kraftstoffqualitäten, wie z. B. verschiedenen Kraftstoffzusammensetzungen, enthalten. Diese Unterschiede können einen verschiedenen Alkoholgehalt, eine verschiedene Oktanzahl, verschiedene Verdampfungswärmen, verschiedene Kraftstoffmischungen und/oder Kombinationen daraus usw. enthalten. Ferner können einer oder beide der Kraftstofftanks 201a und 201b jeder zwei oder mehr Kraftstoffe lagern – z. B. einen gasförmigen Kraftstoff, der in einem flüssigen Kraftstoff löslich gemacht ist.
Das System kann ferner eine Steuereinheit 226 enthalten. Ähnlich zur Steuereinheit 12 in 1 kann die Steuereinheit ferner an verschiedene andere Sensoren 252 und verschiedene Aktuatoren 254 (z. B. einen Kraftstoffeinspritz-Aktuator, einen Funkenzündungs-Aktuator, einen Drosselklappenventil-Aktuator usw.) zum Abtasten und Steuern der Betriebsbedingungen des Fahrzeugs gekoppelt sein. Die Steuereinheit 226 kann z. B. die Kraftmaschinendrehzahl, die Drosselklappenposition, die Einlasstemperatur und/oder den Einlassdruck, die Auslasstemperatur/den Auslassdruck, den Luftmassendurchfluss, die Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur, die Kurbelwinkelposition, die variable Nockenposition, die Einspritzzeitsteuerung und die Funkenzündungszeitsteuerung durch geeignete Sensoren abtasten. Die Steuereinheit 226 kann außerdem die Operationen der Einlass- und/oder Auslassventile oder Drosselklappen, des Kraftmaschinenkühlgebläses, der Funkenzündung, der Einspritzdüse und der Kraftstoffpumpen steuern, um die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine zu steuern.
2 zeigt zusätzliche Einzelheiten des Kraftstoffeinspritzsystems. Spezifisch zeigt 2 die Steuereinheit 226, die eine Kraftmaschinen-Steuereinheit, eine Antriebsstrang-Steuereinheit, ein Steuersystem, eine separate Einheit oder Kombinationen aus verschiedenen Steuereinheiten sein kann. Die Steuereinheit 226 ist in 2 als ein Mikrocomputer gezeigt, der einen Eingabe/Ausgabe-Port (E/A-Port) 228, eine Zentraleinheit (CPU) 232, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Eichwerte, das in diesem speziellen Beispiel als ein Festwertspeicher-Chip (ROM-Chip) 230 gezeigt ist, einen Schreib-Lese-Speicher (RAM) 234, einen Haltespeicher (KAM) 236 und einen Datenbus enthält.
Die Steuereinheit 226 kann Signale von verschiedenen Sensoren empfangen. Die Steuereinheit 226 kann z. B. Kraftstoffdrucksignale von den Hochdruck-Kraftstoffverteilern 210a und 210b über die jeweiligen Kraftstoffdrucksensoren 220a und 220b, die sich in den Hochdruck-Kraftstoffverteilern 210a und 210b befinden, empfangen. Die Steuereinheit kann ferner Drosselklappenöffnungswinkelsignale (O_A), die die Position der Einlassluftdrosselklappe über einen Drosselklappenpositionssensor 238 angeben, Einlassluftströmungssignale (Q_A) von einem Luftmassendurchflusssensor 240, Kraftmaschinen-Drehzahlsignale (N_e) von einem Kraftmaschinen-Drehzahlsensor 242, ein Fahrpedal-Positionssignal von einem Pedal 244 über einen Fahrpedal-Positionssensor 246, einen Kurbelwinkelsensor 248 und Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatursignale (ECT-Signale) von einem Kraftmaschinen-Temperatursensor 250 empfangen.
Zusätzlich zu den obenerwähnten Signalen kann die Steuereinheit 226 außerdem andere Signale von verschiedenen anderen Sensoren 252 empfangen. Die Steuereinheit 226 kann z. B. ein Profil-Zündungs-Ansprechsignal (PIP) von einem (nicht gezeigten) Hall-Effekt-Sensor, der an eine Kurbelwelle gekoppelt ist, und ein Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor empfangen, wie in 1 gezeigt ist.
Die Steuereinheit 226 kann die Operationen der verschiedenen Fahrzeugkomponenten über verschiedene Aktuatoren 254 steuern. Die Steuereinheit 226 kann z. B. den Betrieb der Kraftstoffeinspritzdüsen 214a–h durch jeweilige (nicht gezeigte) Kraftstoffeinspritzdüsen-Aktuatoren und die Hochdruck-Kraftstoffpumpen 206a und 206b durch jeweilige (nicht gezeigte) Hochdruck-Kraftstoffpumpen-Aktuatoren steuern.
Die Hochdruck-Kraftstoffpumpen 206a und 206b können an die Steuereinheit 226 gekoppelt und durch die Steuereinheit 226 gesteuert sein, wie in 2 gezeigt ist. Die Steuereinheit 226 kann die Menge oder die Geschwindigkeit des Kraftstoffs, der durch die Hochdruck-Kraftstoffpumpen 206a und 206b in die Hochdruckverteiler 210a und 210b zuzuführen ist, durch jeweilige (nicht gezeigte) Hochdruck-Kraftstoffpumpen-Steuerungen regeln. In einigen Beispielen können die Hochdruck-Kraftstoffpumpen 206a und 206b einstellbare Pumpenhübe aufweisen, die durch die Steuereinheit 226 eingestellt werden können, um die Änderungen des Kraftstoffdrucks zu variieren. Die Steuereinheit 226 kann außerdem die Kraftstoffzufuhr zu den Hochdruck-Kraftstoffverteilern 210a und 210b vollständig stoppen. Außerdem können die Hochdruck-Kraftstoffpumpen 206a und 206b ein oder mehrere Entlastungsventile enthalten, die den Kraftstoffdruck in den Hochdruck-Kraftstoffverteilern verringern, wenn der Kraftstoffdruck in den Hochdruck-Kraftstoffverteilern 210a und 210b höher als erwünscht ist.
Obwohl die Einspritzdüsen in diesem Beispiel an die Kraftmaschinenzylinder gekoppelt sind, können die Einspritzdüsen in anderen Beispielen an einen Einlassweg gekoppelt sein. Die Kraftstoffeinspritzdüsen, die direkt an die Kraftmaschinenzylinder gekoppelt sind, können sich über den (nicht gezeigten) Zylinderkolben befinden oder können sich auf der Seite eines Kraftmaschinenzylinders befinden. Die Einspritzdüsen 214a–h können betriebstechnisch an eine Steuereinheit, wie z. B. die Steuereinheit 226, gekoppelt und durch diese Steuereinheit gesteuert sein, wie in 2 gezeigt ist. Eine von der Einspritzdüse eingespritzte Kraftstoffmenge und die Einspritzzeitsteuerung können durch die Steuereinheit 226 aus einem Kraftmaschinenkennfeld, das in der Steuereinheit 226 gespeichert ist, auf der Grundlage der Kraftmaschinendrehzahl (N_e), des Einlassdrosselklappenwinkels (Q_A) und/oder der Kraftmaschinenlast unter anderen Parametern bestimmt werden. Die Einspritzdüse kann durch das Steuern eines elektromagnetischen Ventils, das an die (nicht gezeigte) Einspritzdüse gekoppelt ist, gesteuert sein. Die Einspritzdüse kann nicht allen der Einspritzdüse zugeführten Kraftstoff einspritzen und kann einen Teil des zugeführten Kraftstoffs durch einen Rückführungsweg, wie z. B. einen (nicht gezeigten) Rückführungskanal, zum Kraftstofftank zurückführen.
Die Hochdruck-Kraftstoffverteiler 210a und 210b können außerdem einen oder mehrere Temperatursensoren zum Abtasten der Kraftstofftemperatur in den Hochdruck-Kraftstoffverteilern 210a und 210b und einen oder mehrere Drucksensoren zum Abtasten des Kraftstoffdrucks in den Hochdruck-Kraftstoffverteilern 210a und 210b enthalten. Sie können außerdem ein oder mehrere Entlastungsventile enthalten, die, wenn sie geöffnet sind, den Druck in den Hochdruck-Kraftstoffverteilern verringern, wenn er größer als erwünscht ist, und die zusätzlichen Kraftstoff über einen Kraftstoffrückführungskanal zurück zum Kraftstofftank zurückführen.
An den obigen beispielhaften Systemen können verschiedene andere Modifikationen oder Einstellungen ausgeführt werden. Die Kraftstoffkanäle (z. B. 204a, 204b, 208a und 208b) können z. B. einen oder mehrere Filter, Pumpen, Drucksensoren, Temperatursensoren und/oder Entlastungsventile enthalten. Zwei oder mehr Hoch- und/oder Niederdruck-Kraftstoffpumpen können einem gegebenen Kraftstoffverteiler Kraftstoff zu führen. Die Kraftstoffkanäle können eine oder mehrere Leitungen enthalten. Es kann ein oder mehrere Kraftstoffkühlsysteme geben. Der Einlassweg 222 kann einen oder mehrere Luftfilter, Turbolader und/oder Ausgleichsbehälter enthalten. Die Kraftmaschine kann ein oder mehrere Kraftmaschinen-Kühlgebläse, Kühlkreisläufe, Funkenzündungen, Ventile und Steuerungen enthalten. Die Kraftmaschine kann an einen Auslassweg gekoppelt sein. In einigen Beispielen kann das Kraftstoffsystem 200 Hochdruck-Kraftstoffreserven enthalten, die den Kraftstoffverteilern 210a bzw. 210b zugeordnet sind, obwohl dies in 2 nicht gezeigt ist. Die Kraftstoffreserven können stromabwärts ihrer jeweiligen Hochdruck-Kraftstoffpumpen positioniert sein. In diesem Fall die Steuereinheit 226 die Menge und/oder die Geschwindigkeit des in die Kraftstoffreserven eingespeisten Kraftstoffs. Ferner können ein oder mehrere Entlastungsventile in den Kraftstoffreserven enthalten sein, um den Kraftstoffdruck innerhalb der Kraftstoffreserven zu steuern.
Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird, kann die Steuereinheit 226 während des Kraftmaschinenbetriebs die Kraftstoffeinspritzdüsenbefehle (z. B. die durch die Kraftstoffeinspritzdüsen einzuspritzenden Kraftstoffmengen) bestimmen. Diese bestimmten Kraftstoffmengen können in einem geeigneten Zeitintervall verfolgt und (z. B. in dem ROM 230 und/oder dem RAM 234 und/oder dem KAM 236) gespeichert werden, so dass sie mit der während des Zeitintervalls eingespritzten tatsächlichen Gesamt-Kraftstoffmenge verglichen werden können. Die eingespritzte tatsächliche Kraftstoffmenge kann einem Kraftstoffvolumen entsprechen, das durch eine Kraftstoffpumpe in einen Kraftstoffverteiler gepumpt wird. Dieses Kraftstoffvolumen kann basierend auf einem bekannten oder angenommenen vorgegebenen Kraftstoffvolumen, das gemäß dem Pumpenbefehl, der an die Hochdruck-Kraftstoffpumpen 206a und 206b ausgegeben wird, in den Kraftstoffverteiler zu pumpen ist, bestimmt werden. In einigen Beispielen können die Hochdruck-Kraftstoffpumpen 206a und 206b gesteuert sein, so dass ein relativ konstanter durchschnittlicher Kraftstoffdruck in den Hochdruck-Kraftstoffverteilern 210a bzw. 210b aufrechterhalten wird und so dass volle Pumpenhübe befohlen werden – z. B. die maximale Ausgabe der Kraftstoffpumpen 206a und 206b befohlen wird, wobei dadurch die entsprechenden maximal erreichbaren Kraftstoffmengen in die Hochdruck-Kraftstoffverteiler gepumpt werden. Die Kraftstoffvolumina, die z. B. entsprechend den vollen Pumpenhüben in einer Testumgebung offline vorgegeben werden, können als die Kraftstoffvolumina betrachtet werden, die im Ergebnis des Ausgebens der vollen Pumpenhübe tatsächlich in die Kraftstoffverteiler 210a und 210b gepumpt werden. Die im Ergebnis der vollen Pumpenhübe gepumpten Kraftstoffvolumina können z. B. als Funktionen eines Unterschieds zwischen dem Kraftstoffverteilerdruck und dem Hochdruck-Kraftstoffpumpen-Einlassdruck und dem Kehrwert der Kraftmaschinendrehzahl betrachtet werden. Die Unterschiede zwischen den Einspritzdüsenbefehlen (z. B. den befohlenen Kraftstoffmengen) und den durch die Kraftstoffpumpe in den Kraftstoffverteiler gepumpten Kraftstoffmengen können bestimmt und analysiert werden, um den Kraftstoffeinspritzdüsenbetrieb zu charakterisieren (z. B. um eine Kraftstoffeinspritzdüsenverschlechterung zu identifizieren und/oder um Fehler der Kraftstoffeinspritzung zu kompensieren). Die gepumpten Kraftstoffvolumina, die Pumpenhüben mit Ausnahme der vollen Pumpenhübe entsprechen, können in der hier beschriebenen Weise vorgegeben werden, jedoch z. B. in einer Offline-Testumgebung, in der die gepumpten Kraftstoffvolumina für mehrere entsprechende Pumpenhübe bestimmt werden. In einigen Beispielen können die vorgegebenen Daten ein oder mehrere gepumpte Kraftstoffvolumina enthalten, wobei jedes entsprechenden Pumpenhubbefehlen zugeordnet ist. Durch das Bestimmen der gepumpten Kraftstoffvolumina in dieser Weise können die Kosten und die Komplexität der Kraftstoffvolumenabtastung verringert werden, da in einigen Szenarios die in die Kraftstoffverteiler gepumpten tatsächlichen Kraftstoffvolumina basierend auf den vorgegebenen Daten bis zu einem im hohen Grade genauen Grad bestimmt werden können. In einigen Implementierungen kann jedoch zusätzlich zu oder anstelle der vorgegebenen Daten des gepumpten Kraftstoffvolumens die Ausgabe von den Kraftstoffdrucksensoren 220a und 220b verwendet werden, um die gepumpten Kraftstoffmengen zu bestimmen.
3 ist ein Ablaufplan, der eine Routine 300 zum Bestimmen veranschaulicht, ob eine Kraftstoffeinspritzdüsen-Charakterisierungsroutine ausgeführt wird. Spezifisch bestimmt die Routine 300 darauf basierend, welche Kraftstoffe für den Kraftmaschinenbetrieb erwünscht sind, und basierend auf einem Zeitraum seit der letzten Einspritzdüseneichung, ob eine Charakterisierungsroutine erwünscht ist. Während der Bedingungen, unter denen beide Kraftstoffe erforderlich sind, kann z. B. eine Charakterisierungsroutine nicht ausgeführt werden, weil die Einspritzung eines der Kraftstoffe in einem der Zylinder ausgesetzt ist. Die Routine 300 kann z. B. als maschinenlesbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speichermedium, wie z. B. dem ROM 230 und/oder dem RAM 234 und/oder dem KAM 236 der Steuereinheit 226, gespeichert sein und kann verwendet werden, um zu bestimmen, ob ein oder mehrere der Kraftstoffeinspritzdüsen 214a–h charakterisiert werden.
Bei 310 der Routine 300 werden die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine bestimmt. Die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine können die Last, die Temperatur, die Drehzahl usw. enthalten.
Bei 312 der Routine 300 wird bestimmt, ob beide Kraftstoffe für den Kraftmaschinenbetrieb erwünscht sind. Falls z. B. die Kraftmaschine bei einer hohen Last arbeitet, kann die Einspritzung beider Kraftstoffe erwünscht sein, um das Arbeiten bei hoher Last fortzusetzen. Als ein weiteres Beispiel kann die Kraftmaschine unter den Bedingungen einer niedrigen Last arbeiten und kann die Kraftmaschine unter Verwendung eines oder beider Kraftstoffe arbeiten. Falls bestimmt wird, dass beide Kraftstoffe erwünscht sind (JA), geht die Routine 300 zu 318 weiter, wobei der aktuelle Kraftmaschinenbetrieb fortgesetzt wird und die Routine endet. Falls andererseits bestimmt wird, dass beide Kraftstoffe für den Betrieb nicht erwünscht sind (NEIN) (z. B. einer oder beide Kraftstoffe verwendet werden können, wobei aber beide Kraftstoffe für einen optimalen Kraftmaschinenwirkungsgrad nicht erforderlich sind), geht die Routine 300 zu 314 weiter, wo bestimmt wird, ob der Zeitraum seit der letzten Einspritzdüsencharakterisierung größer als ein oder gleich einem Schwellenwert ist. Als Beispiele kann die Einspritzdüsencharakterisierung ein oder mehrmals pro Fahrzyklus, jeden zweiten Fahrzyklus oder nach einer vorgegebenen Anzahl gefahrener Meilen erwünscht sein.
Falls der Zeitraum seit der letzten Einspritzdüsencharakterisierung nicht größer als der oder gleich dem vorgegebenen Schwellenwert ist (NEIN), endet die Routine 300. Falls im Gegensatz der Zeitraum seit der letzten Einspritzdüseneichung größer als der oder gleich dem vorgegebenen Schwellenwert ist (JA), geht die Routine 300 zu 316 weiter, wobei eine Einspritzdüsencharakterisierungsroutine ausgeführt wird, wie im Folgenden bezüglich 4 beschrieben wird.
Es wird erkannt, dass andere Bedingungen ausgewertet werden können, wenn bestimmt wird, ob eine Einspritzdüsencharakterisierung ausgeführt wird. In einigen Ausführungsformen kann die Einspritzdüsencharakterisierung z. B. nicht ausgeführt werden, falls die Kraftmaschinenlast eine Schwellenlast übersteigt. Alternativ oder zusätzlich kann die Einspritzdüsencharakterisierung nicht ausgeführt werden, falls die Kraftmaschinentemperatur eine Schwellentemperatur übersteigt. Unter einigen Bedingungen kann es erwünscht sein, die Einspritzdüsencharakterisierung beim Vorhandensein der Bedingungen einer niedrigen Kraftmaschinentemperatur (z. B. beim Start) zu vermeiden, da fluktuierende Kraftmaschinentemperaturen die bei einem gegebenen Druck eingespritzte Kraftstoffmasse beeinflussen können, was zu einer ungenauen Kraftstoffdosierung und einer verschlechterten Einspritzdüsencharakterisierung führt.
In 4 ist ein Ablaufplan gezeigt, die eine Routine 400 zum Charakterisieren des Kraftstoffeinspritzdüsenbetriebs veranschaulicht. Die Routine 400 kann z. B. als maschinenlesbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speichermedium, wie z. B. dem ROM 230 und/oder dem RAM 234 und/oder dem KAM 236 der Steuereinheit 226, gespeichert sein und kann verwendet werden, um den Betrieb einer oder mehrerer Kraftstoffeinspritzdüsen 214a–h, alle bezüglich 2, zu charakterisieren. Die Routine 400 wird bezüglich eines Doppelkraftstoffsystems beschrieben, das die Kraftstoffpumpen A und B (z. B. die Hochdruck-Kraftstoffpumpen 206a und 206b nach 2), die Kraftstoffverteiler A und B (z. B. 208a und 208b), die Kraftstoff von den Pumpen A bzw. B empfangen, und die Einspritzdüsengruppen A und B (z. B. die Kraftstoffeinspritzdüsen 214a–d und die Kraftstoffeinspritzdüsen 214f–h), die an den Kraftstoffverteilern A bzw. B positioniert sind, enthält. Durch das heterogene Betreiben der Kraftstoffsysteme A und B kann eine Ungenauigkeit der Kraftstoffdosierung in einer oder mehreren Kraftstoffeinspritzdüsen identifiziert und/oder kompensiert werden.
Bei 402 der Routine 400 wird ein voller Pumpenhub für die Kraftstoffpumpe A befohlen, wobei danach das Pumpen von Kraftstoff durch die Kraftstoffpumpe A unterdrückt wird. Der volle Pumpenhub, wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf die maximale Ausgabe einer Kraftstoffpumpe (z. B. der Kraftstoffpumpe A), die erreicht werden kann und die zu der Zufuhr einer maximal erreichbaren Kraftstoffmenge zu einem entsprechenden Kraftstoffverteiler (z. B. zu dem Kraftstoffverteiler A von der Kraftstoffpumpe) führt, die für einen gegebenen Satz physikalischer Bedingungen (z. B. der Temperatur, des Drucks usw.) erreicht werden kann. Der volle Pumpenhub der Kraftstoffpumpe A kann im Gegensatz zu den Pumpenhüben, die kleiner als der volle Pumpenhub sind, befohlen werden, da in einigen Beispielen der volle Pumpenhub der genaueste Pumpenhub sein kann – d. h., der volle Pumpenhub besitzt die genaueste Übereinstimmung mit einer resultierenden Kraftstoffmenge, die dem Kraftstoffverteiler A zugeführt wird, wohingegen andere zugeführte Kraftstoffmengen, die sich aus anderen nicht vollen Pumpenhüben ergeben, nicht so direkt ihren jeweiligen nicht vollen Pumpenhüben entsprechen. Nach dem Befehlen des vollen Pumpenhubs für die Kraftstoffpumpe A wird das Pumpen von Kraftstoff durch die Kraftstoffpumpe A unterdrückt, so dass ein durch die Kraftstoffpumpe A über den vollen Pumpenhub in den Kraftstoffverteiler A gepumptes Kraftstoffvolumen mit dem Betrag des durch die Kraftstoffeinspritzdüsen am Kraftstoffverteiler A eingespritzten Kraftstoffvolumens verglichen werden kann. Wie oben beschrieben worden ist, kann ein resultierendes gepumptes Kraftstoffvolumen als eine Folge des Befehlens des vollen Pumpenhubs vorgegeben sein, so dass das resultierende gepumpte Kraftstoffvolumen durch das Zugreifen auf den Speicher bestimmt wird, der das gepumpte Kraftstoffvolumen speichert und das gepumpte Kraftstoffvolumen dem befohlenen Pumpenhub zuordnet.
Das Befehlen des vollen Pumpenhubs für die Kraftstoffpumpe A kann bei 404 das Steuern der Kraftstoffpumpe A enthalten, um einen konstanten durchschnittlichen Kraftstoffdruck im Kraftstoffverteiler A zu erreichen. Der durchschnittliche Kraftstoffdruck kann während verschiedener geeigneter Zeitintervalle definiert sein – z. B. von dem Zeitpunkt, zu dem ein voller Pumpenhub befohlen ist, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem ein folgender voller Pumpenhub befohlen ist. Während sich der Kraftstoffverteilerdruck bei der Ausführung des vollen Pumpenhubs signifikant ändert, bleibt der durchschnittliche Kraftstoffverteilerdruck während des geeigneten Zeitintervalls konstant. In einigen Beispielen kann die Kraftstoffpumpe A gesteuert sein, um einen etwa konstanten durchschnittlichen Kraftstoffverteilerdruck zu erreichen – wobei z. B. kleine Abweichungen des Kraftstoffdrucks (z. B. kleiner als 1 %) toleriert werden können.
Bei 406 der Routine 400 wird eine Kraftstoffmenge, die durch eine einzelne Einspritzdüse am Kraftstoffverteiler A einzuspritzen ist, bestimmt. Die einzelne Einspritzdüse kann eine aus einer Gruppe von Einspritzdüsen sein, die am Kraftstoffverteiler A positioniert ist, (z. B. die Kraftstoffeinspritzdüse 214a nach 2), wobei sie in einigen Beispielen die erste einer Folge von Kraftstoffeinspritzdüsen an dem Kraftstoffverteiler sein kann. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird, wird eine einzuspritzende Kraftstoffmenge spezifisch für die einzelne Einspritzdüse bestimmt, so dass die Strömungsfehler, die für diese Einspritzdüse spezifisch sind, identifiziert werden können. Die Routine 400 kann für die Einspritzdüsen mit Ausnahme der einzelnen Einspritzdüse (z. B. die verbleibenden Einspritzdüsen am Kraftstoffverteiler A und/oder eine oder mehrere Einspritzdüsen am Kraftstoffverteiler B) wiederholt werden. Eine Steuereinheit, wie z. B. die Steuereinheit 226 (2), kann die einzuspritzende Kraftstoffmenge basierend auf verschiedenen, oben beschriebenen Kriterien (z. B. der Kraftmaschinendrehzahl, der Kraftmaschinenlast usw.) bestimmen. Die Steuereinheit kann dann die bestimmte Kraftstoffmenge, die einzuspritzen ist, als einen Kraftstoffeinspritzdüsenbefehl an die einzelne Kraftstoffeinspritzdüse ausgeben. Die verschiedenen Kraftstoffmengen als solche können zu verschiedenen Zeitpunkten eingespritzt werden. In einigen Beispielen können jedoch die gleichen Kraftstoffmengen für Diagnosezwecke durch eine gegebene Kraftstoffeinspritzdüse eingespritzt werden.
Bei 408 der Routine 400 wird die bei 406 bestimmte einzuspritzende Kraftstoffmenge durch die einzelne Einspritzdüse und nicht durch die anderen Einspritzdüsen am Kraftstoffverteiler A eingespritzt. Durch das Einspritzen des Kraftstoffs über die einzelne Einspritzdüse und nicht die anderen Einspritzdüsen am Kraftstoffverteiler A kann eine Ungenauigkeit der Kraftstoffdosierung, die für die einzelne Einspritzdüse spezifisch ist, identifiziert und/oder kompensiert werden.
Bei 410 der Routine 400 wird die verringerte Kraftstoffeinspritzung, die sich durch das Einspritzen des Kraftstoffs durch die einzelne Einspritzdüse und nicht durch die anderen Einspritzdüsen am Kraftstoffverteiler A (z. B. aufgrund der Deaktivierung der anderen Einspritzdüsen) ergibt, durch das Betreiben der Kraftstoffpumpe B und das Einspritzen von Kraftstoff über eine oder mehrere Einspritzdüsen, die am Kraftstoffverteiler B positioniert sind, kompensiert. An die Kraftstoffpumpe B können gemäß den verschiedenen Betriebsbedingungen der Kraftmaschine, die oben beschrieben worden sind, Befehle für einen vollen, einen minimalen und einen anderen Pumpenhub dazwischen ausgegeben werden. Es wird erkannt, dass die Kraftstoffpumpe B vor, während und/oder nach dem Einspritzen des Kraftstoffs über die einzelne Kraftstoffeinspritzdüse am Kraftstoffverteiler A betrieben werden kann, z. B. gemäß dem Kraftstoffdruck im Kraftstoffverteiler B, um einen Soll-Kraftstoffverteilerdruck darin zu halten. Alternativ oder zusätzlich können eine oder mehrere Kraftstoff-Kanaleinspritzdüsen am Kraftstoffverteiler B betrieben werden, um die verringerte Kraftstoffeinspritzung zu kompensieren, falls sie enthalten sind.
Bei 412 der Routine 400 wird bestimmt, ob der Kraftstoffdruck im Kraftstoffverteiler A kleiner als ein Schwellendruck ist. Der Kraftstoffdruck im Kraftstoffverteiler A kann z. B. basierend auf der Ausgabe von dem Kraftstoffdrucksensor 220A bestimmt werden. Falls bestimmt wird, dass der Kraftstoffdruck im Kraftstoffverteiler A kleiner als der Schwellendruck ist (JA), geht die Routine 400 zu 414 weiter. Falls bestimmt wird, dass der Kraftstoffdruck im Kraftstoffverteiler A nicht kleiner als der Schwellendruck ist (NEIN), kehrt die Routine 400 zu 408 zurück. Der Schwellendruck kann eingestellt werden, um den Soll-Einspritzdüsenbetrieb und eine Sollanzahl der Einspritzereignisse durch die einzelne Einspritzdüse bereitzustellen, wenn der einzelnen Einspritzdüse befohlen wird, auf einer iterativen Grundlage die bestimmte Kraftstoffmenge einzuspritzen, bis der Kraftstoffdruck im Kraftstoffverteiler A unter den Schwellendruck fällt. Die Sollanzahl der Einspritzereignisse kann gewählt werden, um eine genaue Kraftstoffeinspritzdüsencharakterisierung zu erreichen, während der Kraftmaschinen-Sollbetrieb aufrechterhalten wird – es können z. B. elf Einspritzereignisse gewählt werden. In einigen Ausführungsformen kann jedoch eine Bestimmung bezüglich dessen, ob die Sollanzahl der Einspritzereignisse stattgefunden hat, alternativ oder zusätzlich zu der bei 412 ausgeführten Bestimmung ausgeführt werden.
Bei 414 der Routine 400 wird bestimmt, ob die Anzahl der durch die Kraftstoffpumpe A während eines Charakterisierungszeitraums ausgeführten vollen Pumpenhübe größer als eine oder gleich einer Schwellenanzahl von vollen Pumpenhüben ist. Wie bei der Sollanzahl der Einspritzereignisse kann die Anzahl der vollen Pumpenhübe einstellbar sein und gewählt werden, um eine genaue Kraftstoffpumpencharakterisierung bereitzustellen, während der Kraftmaschinen-Sollbetrieb aufrechterhalten wird – es können z. B. drei Pumpenhübe gewählt werden. Der Charakterisierungszeitraum, wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf den Zeitraum, in dem der Betrieb der einzelnen Einspritzdüse charakterisiert wird (z. B. von dem Zeitpunkt, zu dem die anderen Kraftstoffeinspritzdüsen deaktiviert werden, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem sie reaktiviert werden). 5, die im Folgenden beschrieben wird, zeigt ein derartiges Beispiel eines Charakterisierungszeitraums. Falls bestimmt wird, dass die Anzahl der vollen Pumpenhübe nicht größer als die oder gleich der Schwellenanzahl der vollen Pumpenhübe ist (NEIN), kehrt die Routine 400 zu 402 zurück. Falls bestimmt wird, dass die Anzahl der vollen Pumpenhübe größer als die oder gleich der Schwellenanzahl der vollen Pumpenhübe ist (JA), geht die Routine 400 zu 416 weiter. In dieser Weise kann der Kraftstoffpumpe A befohlen werden, auf einer iterativen Grundlage volle Pumpenhübe auszuführen, bis die Schwellenanzahl der vollen Pumpenhübe erreicht ist.
Fortgesetzt in 4B werden bei 416 der Routine 400 die bestimmten Kraftstoffmengen, die während aller Hübe der Kraftstoffpumpe A in dem Charakterisierungszeitraum durch die einzelne Einspritzdüse einzuspritzen sind, summiert. Die bestimmten Kraftstoffmengen, die einzuspritzen sind, werden summiert, um während des Charakterisierungszeitraums einen Kraftstoffeinspritzdüsen-Gesamtbefehl (z. B. eine befohlene oder berechnete Gesamt-Kraftstoffmenge, die einzuspritzen ist) zu bestimmen.
Bei 418 der Routine 400 werden die durch die Kraftstoffpumpe A in dem Charakterisierungszeitraum gepumpten Kraftstoffmengen summiert. Wie oben beschrieben worden ist, können die durch die Kraftstoffpumpe A in den Kraftstoffverteiler A gepumpten Kraftstoffmengen basierend auf vorgegebenen Daten bestimmt werden, die eine oder mehrere gepumpte Kraftstoffmengen (z. B. Volumina) angeben, die im Ergebnis des Befehlens der entsprechenden Pumpenhübe in den Kraftstoffverteiler gepumpt werden. Die vorgegebenen Daten können z. B. offline in einer Testumgebung bestimmt werden. In anderen Implementierungen kann jedoch die Ausgabe von dem Kraftstoffdrucksensor in dem Kraftstoffverteiler A zusätzlich oder anstelle derartiger vorgegebener Daten verwendet werden.
Bei 420 der Routine 400 wird der Strömungsfehler der einzelnen Einspritzdüse basierend auf einem Unterschied zwischen der summierten Kraftstoffmenge, die einzuspritzen ist, (z. B. der bei 416 summierten Einspritzdüsenbefehle), und der summierten tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmenge (z. B. den bei 418 summierten gepumpten Kraftstoffmengen) bestimmt. Der Strömungsfehler repräsentiert die Diskrepanz zwischen den befohlenen Kraftstoffmengen (z. B. den Einspritzdüsenbefehlen) und den tatsächlichen Kraftstoffmengen, die in Reaktion auf die befohlenen Kraftstoffmengen eingespritzt werden.
Bei 422 der Routine 400 wird der bei 420 bestimmte Strömungsfehler kompensiert. In einigen Beispielen kann die Kompensation des Strömungsfehlers das Einstellen der anschließend befohlenen Kraftstoffmengen, die durch die einzelne Einspritzdüse einzuspritzen sind, enthalten – z. B. das Einstellen der anschließenden Einspritzdüsenbefehle. Dies kann das Einstellen der Kraftstoffsignale (z. B. das Einstellen der Impulsbreite der dfpw-Signale), die an die einzelne Einspritzdüse gesendet werden, enthalten. Als ein spezifisches Beispiel kann die Impulsbreite der an die einzelne Einspritzdüse gesendeten Signale vergrößert werden, um die Einspritzung einer relativ größeren Kraftstoffmenge zu verursachen, falls der Strömungsfehler angibt, dass die einzelne Einspritzdüse eine Kraftstoffmenge eingespritzt hat, die kleiner als die befohlene Menge ist. Umgekehrt kann die Impulsbreite der an die einzelne Einspritzdüse gesendeten Signale verringert werden, um die Einspritzung einer relativ kleineren Kraftstoffmenge zu verursachen, falls der Strömungsfehler angibt, dass die einzelne Einspritzdüse eine größere Kraftstoffmenge als die befohlene Menge eingespritzt hat. Sobald der Strömungsfehler für die einzelne Einspritzdüse bestimmt ist, kann die Einstellung der Kraftstoffeinspritzsignale, die in dieser Weise an die einzelne Einspritzdüse gesendet werden, z. B. durch das Speichern der Signaleinstellungen in einer Nachschlagtabelle, auf die unter Verwendung der anfänglichen Signale als Eingabe zugegriffen wird, ausgeführt werden.
Bei 424 der Routine 400 kann die Verschlechterung des einzelnen Aktuators basierend auf dem bei 420 bestimmten Strömungsfehler optional angegeben werden. In einigen Beispielen können die Strömungsfehler, deren Absolutwerte einen Schwellen-Strömungsfehler übersteigen, eine Angabe der Verschlechterung veranlassen. Die Einspritzdüsenverschlechterung kann im Ergebnis des Interpretierens eines Strömungsfehlers, der durch einen niedrigeren Kraftstoffdruckabfall als erwartet verursacht wird, als Verstopfung in der Kraftstoffeinspritzdüse angegeben werden. In einem weiteren Beispiel kann die Interpretation eine Funktion der Impulsbreite sein – falls z. B. der Kraftstoffdruckabfall bei kleinen Impulsbreiten (z. B. einem kurzen Zeitraum zwischen jeder Einspritzung in einer Folge von Einspritzungen) niedriger als erwartet ist, kann sich die Einspritzdüse mit einer Geschwindigkeit öffnen, die kleiner als eine Nenngeschwindigkeit ist. Falls in einem noch weiteren Beispiel der Kraftstoffdruckabfall höher als erwartet ist, kann die Einspritzdüse wenigstens teilweise offen blockiert sein. Als ein weiteres Beispiel kann sich die Einspritzdüse mit einer Geschwindigkeit schließen, die kleiner als eine Nenngeschwindigkeit ist, falls der Kraftstoffdruckabfall bei kleinen Impulsbreiten höher als erwartet ist. In einigen Implementierungen kann das Angeben einer Verschlechterung der einzelnen Einspritzdüse z. B. das Warnen einer Bedienungsperson des Fahrzeugs über einen Indikator an der Instrumententafel und/oder das Setzen eines Diagnosecodes enthalten.
Bei 426 der Routine 400 wird bestimmt, ob eine Sollanzahl der Kraftstoffeinspritzdüsen charakterisiert worden ist. In einigen Beispielen kann dies das Bestimmen enthalten, ob die Strömungsfehler für die Sollanzahl der Kraftstoffeinspritzdüsen charakterisiert worden sind. Die Sollanzahl der Kraftstoffeinspritzdüsen kann einstellbar sein und basierend auf verschiedenen Kriterien gewählt werden – in einigen Szenarios können z. B. alle Kraftstoffeinspritzdüsen im Kraftstoffverteiler A als Teil einer sequentiellen Diagnoseprozedur charakterisiert werden, die periodisch (z. B. jede gegebene Anzahl von Meilen geplant) sein kann. In anderen Szenarios kann vor der Angabe oder der Andeutung des verschlechterten Betriebs einer Kraftstoffeinspritzdüse ihre Charakterisierung und nicht die Charakterisierung der anderen Einspritzdüsen veranlasst werden. In einigen Beispielen können eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzdüsen im Kraftstoffverteiler B zusätzlich oder alternativ zu jenen im Kraftstoffverteiler A charakterisiert werden. In diesem Beispiel kann die Routine 400 analog für den Kraftstoffverteiler B ausgeführt werden – die Kraftstoffpumpe B kann z. B. vollständig gepumpt und danach unterdrückt werden, wobei die befohlenen Kraftstoffeinspritzmengen für eine Einspritzdüse am Kraftstoffverteiler B mit dem basierend auf vorgegebenen Daten und/oder Messwerten des Kraftstoffdrucksensors in den Kraftstoffverteiler B gepumpten Kraftstoffvolumen verglichen werden. Im Allgemeinen können gemäß der Routine 400 eine, alle oder irgendeine Anzahl dazwischen der Kraftstoffeinspritzdüsen charakterisiert werden. Falls bestimmt wird, dass die Sollanzahl der Kraftstoffeinspritzdüsen nicht charakterisiert worden ist (NEIN), kehrt die Routine 400 entsprechend zu 402 zurück, wo die Charakterisierung der nächsten Kraftstoffeinspritzdüse beginnt. Falls bestimmt wird, dass die Sollanzahl der Kraftstoffeinspritzdüsen charakterisiert worden ist (JA), endet die Routine 400. Beim Beenden der Routine 400 kann die Nenn-Kraftstoffeinspritzung gemäß den verschiedenen Betriebsbedingungen der Kraftmaschine wiederaufgenommen werden – die Unterdrückung des Pumpens von Kraftstoff kann z. B. beendet werden, die Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzdüsen mit Ausnahme der Einspritzdüse, die unmittelbar vorher charakterisiert worden ist, kann wiederaufgenommen werden usw.
5 zeigt eine graphische Darstellung 502 des Kraftstoffdrucks und eine graphische Darstellung 504 der Kraftstoffvolumensumme, beide als Funktionen der Zeit, für einen bei 506 angegebenen beispielhaften Kraftstoffeinspritzdüsen-Charakterisierungszeitraum. Die graphischen Darstellungen 502 und 504 können sich z. B. aus der Ausführung der Routine 400 während des Charakterisierungszeitraums 506 ergeben. Am Anfang des Charakterisierungszeitraums 506 wird eine Kraftstoffpumpe A in einem Kraftstoffsystem, das die Kraftstoffpumpen A und B umfasst, in Reaktion auf den Kraftstoffdruck in ihrem zugeordneten Kraftstoffverteiler A, der unter einen Schwellendruck fällt, betrieben, um volle Pumpenhübe auszuführen. Der Kraftstoffdruck im Kraftstoffverteiler A, der in der graphischen Darstellung 502 gezeigt ist, nimmt als solcher schnell zu, wie bei 508 angegeben ist. Danach wird das Pumpen durch die Kraftstoffpumpe A unterdrückt, bis der Kraftstoffdruck im Kraftstoffverteiler A unter einen Schwellendruck fällt. Zwischen dem bei 508 angegebenen vollen Pumpenhub und dem bei 510 angegebenen folgenden vollen Pumpenhub wird eine einzelne Kraftstoffeinspritzdüse am Kraftstoffverteiler A gesteuert, um eine vorgegebene Kraftstoffmenge einzuspritzen, was in diesem Beispiel zu elf iterativen Einspritzungen führt, die jede einen entsprechenden Abfall des Kraftstoffdrucks im Kraftstoffverteiler A erzeugen. Während dieses Zeitraums ist die Kraftstoffeinspritzung durch die einzelne Kraftstoffeinspritzdüse am Kraftstoffverteiler A erlaubt, während die Kraftstoffeinspritzung durch die anderen Einspritzdüsen am Kraftstoffverteiler A nicht erlaubt ist. Während dieses Zeitraums können außerdem die Kraftstoffeinspritzdüsen am Kraftstoffverteiler B betrieben werden, um die verringerte Kraftstoffeinspritzung zu kompensieren, die sich aus dem Erlauben der Einspritzung durch die einzelne Kraftstoffeinspritzdüse am Kraftstoffverteiler A und das Nichterlauben der Einspritzung durch die anderen Einspritzdüsen am Kraftstoffverteiler A ergibt. Während die durch die einzelne Kraftstoffeinspritzdüse am Kraftstoffverteiler A eingespritzten Kraftstoffmengen die gleichen sein können, können in anderen Beispielen andere Kraftstoffmengen durch dieselbe Einspritzdüse während ihrer Charakterisierung eingespritzt werden.
In diesem Beispiel ist eine Sollanzahl der vollen Pumpenhübe, die durch die Kraftstoffpumpe A während des Charakterisierungszeitraums 506 ausgeführt wird, auf drei gesetzt, was zur Ausführung von drei vollen Pumpenhüben führt, die jeweils bei 508, 510 und 512 angegeben sind. Die Kraftstoffpumpe A wird ferner so gesteuert, dass ein konstanter durchschnittlicher Kraftstoffdruck im Kraftstoffverteiler A erreicht wird, wie bei 514 angegeben ist. Aufgrund der Werte, auf die die Sollanzahl der vollen Pumpenhübe und der Schwellendruck des Kraftstoffverteilers A gesetzt sind, werden durch die einzelne Kraftstoffeinspritzdüse am Kraftstoffverteiler A insgesamt dreiunddreißig Kraftstoffeinspritzungen ausgeführt.
Sobald die Sollanzahl der vollen Pumpenhübe im Charakterisierungszeitraum 506 erreicht ist, werden die befohlenen Kraftstoffmengen, die durch die einzelne Kraftstoffeinspritzdüse am Kraftstoffverteiler A einzuspritzen sind, für alle in dem Charakterisierungszeitraum befohlenen vollen Pumpenhübe summiert. Die graphische Darstellung 504 zeigt die Änderung der Summe des befohlenen Kraftstoffvolumens, das bei jeder Einspritzung durch die einzelne Einspritzdüse einzuspritzen ist. Ferner werden die durch die Kraftstoffpumpe A im Charakterisierungszeitraum 506 gepumpten Kraftstoffmengen summiert, wobei die Kraftstoffmengen an bekannten gepumpten Kraftstoffmengen, die sich aus den entsprechenden Pumpenhubbefehlen ergeben, bestimmt werden, wie oben beschrieben worden ist. Die Summe der befohlenen Kraftstoffmengen kann dann mit der Summe des gepumpten Kraftstoffs verglichen werden, um einen Strömungsfehler der einzelnen Einspritzdüse zu bestimmen. Ein beispielhafter Strömungsfehler ist in 5 bei 516 angegeben. Dieser Strömungsfehler kann in verschiedenen geeigneten Weisen kompensiert werden. In dem in 5 veranschaulichten Beispiel ist der Strömungsfehler so, dass ein kleineres Volumen als befohlen tatsächlich durch die einzelne Einspritzdüse eingespritzt wird. Das Kompensieren ihres Strömungsfehlers als solches kann das Einstellen der Kraftstoffeinspritzbefehle, die an die einzelne Einspritzdüse gesendet werden, (z. B. das Vergrößern ihrer Impulsbreite) enthalten, so dass relativ größere Kraftstoffmengen eingespritzt werden. Außerdem kann die Verschlechterung der einzelnen Einspritzdüse optional angegeben werden. Nach der Charakterisierung der einzelnen Einspritzdüse können ein oder mehrere zusätzliche Kraftstoffeinspritzdüsen in einer analogen Weise charakterisiert werden.
Es wird erkannt, dass die graphischen Darstellungen 502 und 504 als Beispiele bereitgestellt sind und nicht vorgesehen sind, in irgendeiner Weise einschränkend zu sein. In einigen Beispielen kann die graphische Darstellung 502 die Änderungen des Kraftstoffdrucks in einem Kraftstoffverteiler, die sich aus der Einspritzung durch zwei oder mehr Kraftstoffeinspritzdüsen ergeben, repräsentieren. Während ferner der Strömungsfehler der einzelnen Kraftstoffeinspritzdüse am Kraftstoffverteiler A bestimmt wird, nachdem die Sollanzahl der vollen Pumpenhübe ausgeführt worden ist, können in anderen Beispielen die Strömungsfehler nach jedem vollen Pumpenhub bestimmt werden. In diesem Beispiel können die bei jedem vollen Pumpenhub bestimmten Strömungsfehler verglichen werden, bis die Strömungsfehler bei irgendeiner Anzahl gegen einen Sollpegel konvergieren, wobei an diesem Punkt angenommen werden kann, dass der Gesamtströmungsfehler mit ausreichender Genauigkeit bestimmt worden ist.
Folglich kann die Routine 400 ausgeführt werden, um den Kraftstoffeinspritzdüsenbetrieb zu charakterisieren, die Strömungsfehler in den Kraftstoffeinspritzdüsen zu identifizieren und irgendwelche identifizierten Strömungsfehler zu kompensieren, um die Genauigkeit der Kraftstoffdosierung durch die Kraftstoffeinspritzdüsen zu vergrößern, wie gezeigt und beschrieben worden ist. Außerdem können diese Ergebnisse durch das Kompensieren der verringerten Kraftstoffeinspritzung erreicht werden, ohne den Kraftmaschinenbetrieb unannehmbar zu beeinflussen und ohne mehrere Faktoren, die den Kraftstoffverteilerdruck beeinflussen, zu vermengen. In einigen Szenarios kann die Routine 400 verwendet werden, um die Unterschiede zwischen den Kraftstoffeinspritzdüsen zu charakterisieren und ihre Strömungsfehler einzeln zu kompensieren.
Es wird erkannt, dass die Routine 400 modifiziert werden kann, ohne vom Schutzumfang dieser Offenbarung abzuweichen. In einigen Implementierungen können z. B. zusätzliche Daten, wie z. B. der in einem Kraftstoffverteiler gelagerte Kraftstoff aufgrund seines Kraftstoffverteilerdrucks, beim Charakterisieren seiner zugeordneten Kraftstoffeinspritzdüsen berücksichtigt werden. Der in dem Kraftstoffverteiler gelagerte Kraftstoff kann z. B. gemäß dem Unterschied des Kraftstoffverteilerdrucks geteilt durch den Kompressionsmodul des Kraftstoffs im Kraftstoffverteiler, wobei dieser Quotient mit dem Kraftstoffverteilervolumen multipliziert wird, berechnet werden.
Es sei angegeben, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Konfigurationen des Kraftmaschinen- und/oder Fahrzeugsystems verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sein. Die hier beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere aus irgendeiner Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie z. B. ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, repräsentieren. Als solche können die veranschaulichten verschiedenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge ausgeführt werden, parallel ausgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern sie ist für die Leichtigkeit der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Operationen und/oder Funktionen können in Abhängigkeit von der verwendeten besonderen Strategie wiederholt ausgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen Code graphisch darstellen, der in den nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Kraftmaschinen-Steuersystem zu programmieren ist.
Es ist klar, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Art sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinn zu betrachten sind, weil zahlreiche Variationen möglich sind. Die obige Technik kann z. B. auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, Boxer-4- und andere Kraftmaschinentypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthält alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und anderen Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart sind.
Die folgenden Ansprüche legen bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders dar, die als neuartig und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf "ein" Element oder "ein erstes" Element oder dessen Äquivalent beziehen. Derartige Ansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente enthalten und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Weitere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Darstellung neuer Ansprüche in dieser oder einer in Beziehung stehenden Anmeldung beansprucht werden. Derartige Ansprüche, ob ihr Schutzumfang umfassender als der, enger als der oder gleich dem Schutzumfang der ursprünglichen Ansprüche ist oder vom Schutzumfang der ursprünglichen Ansprüche verschieden ist, werden außerdem als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 7841319 [0003]

Claims

Verfahren zum Charakterisieren des Kraftstoffeinspritzdüsenbetriebs, das Folgendes umfasst: Angeben eines Strömungsfehlers einer einzelnen Kraftstoffeinspritzdüse von zwei oder mehr Kraftstoffeinspritzdüsen, die an einem ersten Kraftstoffverteiler positioniert sind, durch das Vergleichen einer Summe aus jedem von mehreren Einspritzdüsenbefehlen für die einzelne Einspritzdüse mit einer in den ersten Kraftstoffverteiler gepumpten Kraftstoffmenge, wobei die Kraftstoffmenge vorgegeben ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die in den ersten Kraftstoffverteiler gepumpte Kraftstoffmenge ein Kraftstoffvolumen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei jede der mehreren Einspritzungen zwischen aufeinanderfolgenden vollen Pumpenhüben, die durch eine Kraftstoffpumpe ausgeführt werden, ausgeführt wird, wobei die Kraftstoffpumpe den Kraftstoff den zwei oder mehr Kraftstoffeinspritzdüsen an dem ersten Kraftstoffverteiler zuführt.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei jede der mehreren Einspritzungen stattfindet, nachdem die Kraftstoffpumpe einen vollen Pumpenhub ausgeführt hat und das Pumpen durch die Kraftstoffpumpe nach dem vollen Pumpenhub unterdrückt worden ist.
Verfahren nach Anspruch 4, das ferner das Befehlen der Kraftstoffpumpe umfasst, den vollen Pumpenhub auszuführen, falls der Kraftstoffdruck in dem ersten Kraftstoffverteiler unter einen Schwellendruck fällt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei während einer oder mehrerer der mehreren Einspritzungen eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzdüsen, die an einem zweiten Kraftstoffverteiler positioniert sind, betrieben werden, um die verringerte Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine zu kompensieren, die durch die Deaktivierung der anderen Einspritzdüsen an dem ersten Kraftstoffverteiler verursacht wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei den zwei oder mehr Kraftstoffeinspritzdüsen, die an dem ersten Kraftstoffverteiler positioniert sind, Kraftstoff durch eine erste Kraftstoffpumpe zugeführt wird, und wobei der einen oder den mehreren Kraftstoffeinspritzdüsen, die an dem zweiten Kraftstoffverteiler positioniert sind, Kraftstoff durch eine zweite Kraftstoffpumpe zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei den zwei oder mehr Kraftstoffeinspritzdüsen, die an dem ersten Kraftstoffverteiler positioniert sind, Kraftstoff durch eine Kraftstoffpumpe zugeführt wird, die gesteuert ist, um einen konstanten durchschnittlichen Kraftstoffdruck in dem ersten Kraftstoffverteiler zu erreichen.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Kompensieren des Strömungsfehlers durch das Einstellen folgender Einspritzdüsenbefehle, die an die einzelne Kraftstoffeinspritzdüse gesendet werden, basierend auf dem angegebenen Strömungsfehler umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Bestimmen der jeweiligen Strömungsfehler der anderen Kraftstoffeinspritzdüsen, die an dem ersten Kraftstoffverteiler positioniert sind, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei während jeder der mehreren Einspritzungen die einzelne Kraftstoffeinspritzdüse und nicht die anderen Kraftstoffeinspritzdüsen Kraftstoff in einen Kraftmaschinenzylinder einspritzt.
Verfahren zum Charakterisieren des Kraftstoffeinspritzdüsenbetriebs, das Folgendes umfasst: Befehlen einer Kraftstoffpumpe, einen vollen Pumpenhub auszugeben, und Unterdrücken des Pumpens durch die Kraftstoffpumpe danach, wobei die Kraftstoffpumpe den Kraftstoff einem ersten Kraftstoffverteiler zuführt, an dem zwei oder mehr Kraftstoffeinspritzdüsen positioniert sind; Befehlen nur einer einzelnen Kraftstoffeinspritzdüse der zwei oder mehr Kraftstoffeinspritzdüsen und nicht den anderen Kraftstoffeinspritzdüsen mit mehreren Einspritzdüsenbefehlen; und Bestimmen eines Strömungsfehlers der einzelnen Kraftstoffeinspritzdüse durch das Vergleichen der mehreren Einspritzdüsenbefehle mit einer durch die Kraftstoffpumpe in den ersten Kraftstoffverteiler gepumpten Kraftstoffmenge, wobei die Kraftstoffmenge vorgegeben ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Bestimmen des Strömungsfehlers der einzelnen Kraftstoffeinspritzdüse das Vergleichen einer Summe der mehreren Einspritzdüsenbefehle mit der in den ersten Kraftstoffverteiler gepumpten Kraftstoffmenge enthält.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Kraftstoffpumpe eine erste Kraftstoffpumpe ist und das Verfahren ferner das Kompensieren der verringerten Kraftstoffeinspritzung aufgrund der Deaktivierung der anderen Kraftstoffeinspritzdüsen an dem ersten Kraftstoffverteiler durch das Einspritzen von Kraftstoff über eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzdüsen, die an einem zweiten Kraftstoffverteiler positioniert sind, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die mehreren Einspritzdüsenbefehle eine Kraftstoffeinspritzung in einen einzelnen Kraftmaschinenzylinder verursachen, wobei die eine oder die mehreren Kraftstoffeinspritzdüsen an dem zweiten Kraftstoffverteiler den Kraftstoff in den einzelnen Kraftmaschinenzylinder einspritzen.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die zwei oder mehr Kraftstoffeinspritzdüsen Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen sind.
Verfahren zum Charakterisieren des Kraftstoffeinspritzdüsenbetriebs, das Folgendes umfasst: während das Pumpen von Kraftstoff durch eine Kraftstoffpumpe unterdrückt ist, Einspritzen mehrerer Kraftstoffmengen über eine einzelne Kraftstoffeinspritzdüse von zwei oder mehr Kraftstoffeinspritzdüsen und nicht die anderen Kraftstoffeinspritzdüsen; Summieren der mehreren Kraftstoffmengen und Vergleichen der Summe mit einem Gesamt-Kraftstoffvolumen, wobei das Gesamt-Kraftstoffvolumen auf vorgegebenen Daten basiert; und Angeben eines Strömungsfehlers der einzelnen Kraftstoffeinspritzdüse basierend auf dem Vergleich.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die zwei oder mehr Kraftstoffeinspritzdüsen an einem ersten Kraftstoffverteiler positioniert sind und wobei die Kraftstoffpumpe eine erste Kraftstoffpumpe ist, die dem ersten Kraftstoffverteiler Kraftstoff zuführt, wobei das Verfahren ferner das Einspritzen von Kraftstoff über eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzdüsen, die an einem zweiten Kraftstoffverteiler positioniert sind, umfasst, während die anderen Kraftstoffeinspritzdüsen an dem ersten Kraftstoffverteiler keinen Kraftstoff einspritzen.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die mehreren Kraftstoffmengen durch einen vollen Pumpenhub, der durch die Kraftstoffpumpe ausgeführt wird, zugeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 17, das ferner das Kompensieren des Strömungsfehlers durch das Einstellen der Einspritzdüsenbefehle, die an die einzelne Einspritzdüse gesendet werden, basierend auf dem Strömungsfehler umfasst.