DE102016217306A1

DE102016217306A1 - Verfahren zur Steuerung von Mehrfacheinspritzungen bei einem Einspritzsystem

Info

Publication number: DE102016217306A1
Application number: DE102016217306.5A
Authority: DE
Inventors: Erik Tonner; Thomas Janssen; Erik Scheid
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-09-12
Filing date: 2016-09-12
Publication date: 2018-03-15
Also published as: CN107816393B; CN107816393A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung von Mehrfacheinspritzungen bei einem Einspritzsystem, wobei die Einspritzungen wenigstens zweier aufeinanderfolgender Teileinspritzungen mittels wenigstens eines einer Düsennadel aufweisenden Injektors erfolgt, das ein Signal erfasst wird, das den Schließzeitpunkt der Düsennadel charakterisiert, das eine Durchförderung von Kraftstoff zwischen zwei Teileinspritzungen erkannt wird, wenn innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters kein Schließzeitpunkt erkannt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung von Mehrfacheinspritzungen eines Einspritzsystems, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei so genannten Common-Rail-Einspritzsystemen zur Einspritzung von Kraftstoff in Brennkraftmaschinen ist es bekannt, die zeitlichen Abstände zwischen den einzelnen Teileinspritzungen bzw. die Dauer einzelner Teileinspritzung zu verändern, um die in den Brennkammern der Brennkraftmaschine ablaufenden Verbrennungsprozesse zu beeinflussen. Die Einspritzung erfolgt durch Injektoren, welche mittels Düsennadeln betätigt werden.
Werden die zeitlichen Abstände zwischen einzelnen Teileinspritzungen zu kurz, so kann es zu einer so genannten Durchförderung von Kraftstoff kommen. Dies bedeutet, dass wenigstens zwei einzelne Teileinspritzungen ineinander übergehen und diese wie eine einzige längere Teileinspritzung wirken. Dadurch kommt es zu einem signifikanten Anstieg der Einspritzmenge und zu einer Verschlechterung des Verbrennungsprozesses.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass bereits eine Durchförderung von Kraftstoff zwischen zwei Teileinspritzungen erkannt werden kann. Dadurch kann der Anstieg der Kraftstoffmenge aufgrund der Durchförderung sicher verhindert werden.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass bei einem Verfahren zur Steuerung von Mehrfacheinspritzungen bei dem wenigstens zwei aufeinanderfolgende Teileinspritzungen mittels wenigstens eines einer Düsennadel aufweisenden Injektors erfolgen, wenn die Durchförderung erkannt wird, wenn innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters kein Schließzeitpunkt erkannt wird.
Durch diese Vorgehensweise kann eine Durchförderung sicher erkannt und entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Beispielsweise kann bei der nächsten Einspritzung der Abstand der Teileinspritzungen erhöht werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Signal erfasst wird, das den Schließzeitpunkt der Düsennadel charakterisiert, und eine Durchförderung von Kraftstoff zwischen den zwei Teileinspritzungen, ausgehend von der zeitlichen Ableitung des Signals, das den Schließzeitpunkt der Düsennadel charakterisiert, erkannt wird.
Ferner ist vorteilhaft wenn der Schließzeitpunkt anhand eines lokalen Maximums der Ableitung des Signals, das den Schließzeitpunkt der Düsennadel charakterisiert, erkannt wird.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Zeitfenster, dem Zeitbereich entspricht, innerhalb dem der Schließzeitpunkt erwartet wird.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen neuen Programmcode zusammen mit Verarbeitungsanweisungen zum Erstellen eines auf einem Steuergerät ablauffähigen Computerprogramms, insbesondere Sourcecode mit Compilier- und/oder Verlinkungsanweisungen, wobei der Programmcode das Computerprogramm zur Ausführung aller Schritte eines der beschriebenen Verfahren ergibt, wenn er gemäß der Verarbeitungsanweisungen in ein ablauffähiges Computerprogramm umgewandelt wird, also insbesondere kompiliert und/oder verlinkt wird. Dieser Programmcode kann insbesondere durch Quellcode gegeben sein, welche beispielsweise von einem Server im Internet herunterladbar ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm der wesentlichen Elemente einer Steuerung der Kraftstoffeinspritzung,
2 verschiedene, über der Zeit aufgetragene Signale und
3 ein Flussdiagramm der erfindungsgemäßen Vorgehensweise.
In 1 sind verschiedene Elemente eines Einspritzsystems dargestellt. Ein Injektor ist mit 100 bezeichnet. Dieser Injektor umfasst zum einen einen Aktor 105 und zum anderen einen Sensor 108. Der Aktor 105 wird von einer Ansteuerung 110 angesteuert. Diese Ansteuerung 110 umfasst unter anderem einen Regler 115. Eine Sensorauswertung 120 wertet das Signal des Sensors 108 aus. Die Sensorauswertung 120 leitet das ausgewertete Signal zu dem Regler 115 zu und zum anderen zu einer Durchfördererkennung 130. Die Durchfördererkennung 130 beaufschlagt wiederum eine Einspritzsteuerung 140 mit einem Signal, das erfolgende Durchförderung anzeigt. Die Einspritzsteuerung 140 beaufschlagt wiederum die Ansteuerung 110.
Die Einspritzsteuerung 140 gibt abhängig von verschiedenen Betriebskenngrößen, wie der Drehzahl, der Last und ggf. weiteren Größen einen Einspritzbeginn und eine Einspritzdauer vor. Die Ansteuerung 140 setzt diese Vorgaben für den Einspritzbeginn und die Einspritzdauer in ein Ansteuersignal für den Aktor 105 des Injektors 100 um. Zum vorgegebenen Zeitpunkt bzw. zur vorgegebenen Winkelstellung der Kurbelwelle beginnt und endet die Kraftstoffzumessung durch den Injektor 100 in den Brennraum.
Um die Genauigkeit einer solchen Steuerung zu erhöhen, sind Systeme bekannt, die mit einem Sensor 108 ausgestattet sind. Dieser Sensor 108 stellt ein Sensorsignal bereit, das den Schließzeitpunkt der Düsennadel des Injektors charakterisiert. Ein solcher Sensor wird üblicher Weise als NCC-Sensor bezeichnet. Bei einer Ausgestaltung dieses Sensors 108 ist vorgesehen, dass dieser als Drucksensor ausgebildet ist, der im Injektor angeordnet ist und den Druck im Injektor erfasst. Ausgehend von dem Druckverlauf wird dann der Schließzeitpunkt des Injektors bzw. andere charakteristische Größen des Injektors, von der Sensorauswertung 120 ausgehend von dem Sensorsignal ermittelt. Diese Signale bezüglich der charakteristischen Merkmale des Injektors, wie dem Schließzeitpunkt, werden dann dem Regler 115 zugeleitet, der abhängig von dem gewünschten Schließzeitpunkt und dem tatsächlich gemessenen Schließzeitpunkt die Ansteuerung des Aktors 105 entsprechend korrigiert.
Bei heutigen Kraftstoffzumesssystemen werden immer kürzere Abstände zwischen den Teileinspritzungen gefordert. Da die einzelnen Systeme sehr stark streuen, kann der Fall eintreten, dass bei einem sehr kleinen Abstand der Teileinspritzungen dies bei einzelnen Einspritzsystemen zu einer Durchförderung führt und bei anderen Einspritzsystemen noch nicht. Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Durchförderung zwischen zwei Teileinspritzungen zu erkennen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch durchgeführt, dass das Ausgangssignal der Sensorauswertung 120, das dem verarbeiteten Sensorsignal des Sensors 108 entspricht, zu der Durchfördererkennung 130 geleitet wird. Diese Durchfördererkennung 130 verarbeitet das Signal des Sensors 108 entsprechend und liefert ein Signal, das eine erfolgte Durchförderung anzeigt, an die Einspritzsteuerung 140. Diese verändert dann die erste und oder die zweite Teileinspritzung derart, dass der Abstand größer wird und damit die Durchförderung verhindert wird. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der gewünschte Ansteuerbeginn der zweiten Teileinspritzung nach spät und/oder der Ansteuerbeginn der ersten Teileinspritzung nach früh verschoben wird.
In der 2a ist das Ansteuersignal für den Aktor 108 des Injektors als Rechtecksignal und entsprechende Hub der Injektornadel über der Zeit aufgetragen. In Teilfigur 2b ist das zugehörige Signal S des Sensors 108 aufgetragen. In 2c ist das differenzierte Signal AS des Sensors 108 aufgetragen. In den Teilfigur 2a bis 2c sind die Verhältnisse dargestellt, bei denen der Abstand zwischen den beiden Teileinspritzungen E1 und E2 so groß gewählt ist, dass sicher keine Durchförderung erfolgt. Mit Beginn des Nadelhubs fällt das Signal S des Sensors 108 ab und erreicht in der Mitte der Einspritzung in etwa ihr Minimum. Mit Beginn des Schließens steigt das Signal S wieder an und erreicht mit dem Schließen der Ventilnadel seine größte Steigung. Nachdem das Signal eine gewisse Zeit auf ein hohes Niveau verblieben ist, fällt es wieder auf sein Ausgangswert ab. Zum Zeitpunkt des Nadelschließens, d. h. dem Ende der Einspritzung besitzt die Ableitung des Signals AS des Sensors 108 ein lokales Maximum. Anschließend bei der zweiten Teileinspritzung E2 widerholt sich der Verlauf der Signale. Die Signalverläufe für die beiden Teileinspritzungen sind klar getrennt. Wobei das Maximum, dass das Nadelschließen der zweiten Teileinspritzung anzeigt schwächer ausgeprägt ist.
Die Signale sind nur grob schematisch und stark vereinfacht und idealisiert aufgetragen.
In der Teilfigur 2d ist der Abstand zwischen den Teileinspritzungen E1 und E2 deutlich verringert. Dies hat zur Folge, dass das Signal des Sensors 108 sein hohes Niveau nicht mehr erreicht. Aufgrund des Ausbleibens des Nadelschließens steigt das Signal des Sensors 108 nicht mehr an. Dies resultiert in einem Ausbleiben des lokalen Maximums der ersten Ableitung AS des Ausgangssignals des Sensors 108. Lediglich das Maximum, dass das Nadelschließen der zweiten Teileinspritzung anzeigt ist erkennbar.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine erfolgte Durchförderung erkannt wird, wenn kein Nadelschließen erkannt wird. Das Nadelschließen wird erkannt, wenn ein ausgeprägtes lokales Maximum der Ableitung des Signals AS des Sensors 108 innerhalb eines bestimmten Zeitfensters auftritt. Ist dies nicht der Fall, so wird auf Durchfördern erkannt. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn der Wert des Maximums kleiner als ein Schwellenwert ist. Das Zeitfenster entspricht dabei dem Zeitbereich innerhalb dem der Schließzeitpunkt erwartet wird. Vorzugsweise beginnt das Zeitfenster eine bestimmte Zeitdauer nach dem Ende der Ansteuerung E1 der ersten Teileinspritzung. Alternativ kann das Zeitfenster auch eine bestimmte Zeitdauer nach dem Beginn der Ansteuerung E1 der ersten Teileinspritzung beginnen. Das Zeitfenster endet nach Ablauf einer bestimmten Zeitdauer nach dessen Beginn oder nach dem Beginn oder dem Ende der Ansteuerung E1 der ersten Teileinspritzung
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass das Ausbleiben des Nadelschließens mit anderen Verfahren erkannt wird. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Ausbleiben des Nadelschließens mit einer Mustersuche oder durch Verwendung neuronaler Netze das Ausbleiben des Nadelschließens und damit eine Durchförderung erkannt wird.
Eine entsprechende Ausführungsform zur Detektion der Durchförderung ist in 3 anhand eines Flussdiagramms dargestellt. In einem ersten Schritt 300 wird das Sensorsignal S des Sensors 108 ausgewertet und das Signal S differenziert und damit die Ableitung AS des Signals S berechnet. Im Schritt 310 wird ein Zeitzähler T auf Null gesetzt. Dies erfolgt zum Beginn eines Zeitfensters Anschließend in Schritt 320 wird der Zeitzähler T um einen bestimmten Wert DT erhöht. In Schritt 330 wird der Maximalwert MAX, den die Ableitung AS des Signal S im Zeitfenster erreicht abgespeichert. Die sich anschließende Abfrage 340 überprüft, ob der Zeitzähler T noch kleiner als das Ende TE des Zeitfensters ist. Ist dies der Fall, so erfolgt erneut Schritt 320. Ist dies nicht der Fall, das heißt das Ende des Zeitfensters ist erreicht, so überprüft die Abfrage 350, ob der Maximalwert MAX einen Schwellenwert überschreitet. Ist dies der Fall, so wird in Schritt 360 erkannt, dass keine Durchförderung erfolgt ist. Erkennt die Abfrage 350 dass der Maximalwert MAX kleiner als der Schwellenwert ist, so wird in Schritt 370 auf Durchfördern erkannt.

Claims

Verfahren zur Steuerung von Mehrfacheinspritzungen bei einem Einspritzsystem, wobei wenigstens zwei aufeinanderfolgende Teileinspritzungen mittels wenigstens eines eine Düsennadel aufweisenden Injektors erfolgen, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchförderung erkannt wird, wenn innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters kein Schließzeitpunkt erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Signal erfasst wird, das den Schließzeitpunkt der Düsennadel charakterisiert, das eine Durchförderung von Kraftstoff zwischen den zwei Teileinspritzungen, ausgehend von der zeitlichen Ableitung des Signals, das den Schließzeitpunkt der Düsennadel charakterisiert, erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließzeitpunkt anhand eines lokalen Maximums der Ableitung des Signals, das den Schließzeitpunkt der Düsennadel charakterisiert, erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitfenster, dem Zeitbereich entspricht, innerhalb dem der Schließzeitpunkt erwartet wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer erkannten Durchförderung der Abstand der beiden Teileinspritzungen vergrößert wird.
Computerprogramm, das ausgebildet ist, alle Schritte eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 auszuführen.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 6 gespeichert ist.
Steuergerät, das ausgebildet ist, alle Schritte eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 auszuführen.
Programmcode zusammen mit Verarbeitungsanweisungen zum Erstellen eines auf einem Steuergerät ablauffähigen Computerprogramms, wobei der Programmcode das Computerprogramm nach Anspruch 6 ergibt, wenn sie gemäß der Verarbeitungsanweisungen in ein ablauffähiges Computerprogramm umgewandelt werden