DE102016217308A1

DE102016217308A1 - Verfahren zur Steuerung von Mehrfacheinspritzungen bei einem Einspritzsystem

Info

Publication number: DE102016217308A1
Application number: DE102016217308.1A
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: CN107816395B; CN107816395A

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 bevorstehende Durchförderung von Kraftstoff zwischen zwei Teileinspritzungen, ausgehend von der zeitlichen Ableitung des Signals, das den Schließzeitpunkt der Düsennadel charakterisiert, 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 bevorstehende 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, ein Signal erfasst wird, das den Schließzeitpunkt der Düsennadel charakterisiert, und eine bevorstehende Durchförderung von Kraftstoff zwischen den zwei Teileinspritzungen, ausgehend von der zeitlichen Ableitung des Signals, das den Schließzeitpunkt der Düsennadel charakterisiert, erkannt wird.
Durch diese Vorgehensweise kann eine bevorstehende Durchförderung sicher erkannt und entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Beispielsweise kann bei der nächsten Einspritzung der Abstand der Teileinspritzungen erhöht werden.
Besonders vorteilhaft ist es, dass die bevorstehende Durchförderung erkannt wird, wenn das Signal, das den Schließzeitpunkt charakterisiert, nach einem Schließzeitpunt der ersten der beiden Teileinspritzungen stark abfällt. Diese Größe ist einfach auszuwerten und ein sicheres Zeichen für eine bevorstehend Durchförderung
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Schließzeitpunkt anhand eines lokalen Maximums der Ableitung des Signals, das den Schließzeitpunkt der Düsennadel charakterisiert, erkannt wird. Die Auswertung dieser Größe ist besonders einfach, da die Ableitung bereits zur Verfügung steht. Alternativ kann der Schließzeitpunkt auch mit anderen Vorgehensweisen erkannt werden
Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein starker Abfall des Signals, das den Schließzeitpunkt der Düsennadel charakterisiert, erkannt wird, wenn dessen Ableitung kleiner als ein Schwellenwert ist. Dies ist eine besonders einfache Vorgehensweise zur Erkennung des Abfalls des Signals.
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 eine bevorstehende bzw. eine 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 bevorstehende oder eine bereits 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 2d 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.
Die Signale sind nur grob schematisch und stark vereinfacht und idealisiert aufgetragen. Dabei sind die Signale des Sensors 108 und dessen Ableitung lediglich für die erste Teileinspritzung E1 aufgetragen. In der Teilfigur 2d ist der Abstand zwischen den Teileinspritzungen E1 und E2 deutlich verringert. Dies hat zur Folge, dass die Zeitdauer während der das Signal des Sensors 108 auf seinem hohen Niveau verbleibt, deutlich verkürzt wird. Aufgrund der Einwirkung der zweiten Teileinspritzung fällt das Signal des Sensors 108 deutlich schneller ab. Dies resultiert in einem deutlich negativen Wert der ersten Ableitung AS des Ausgangssignals des Sensors 108.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine bevorstehende Durchförderung erkannt wird, wenn die Ableitung des Signals AS des Sensors 108 unmittelbar nach Detektion des Schließvorgangs der Ventilnadel einen negativen Wert annimmt bzw. unterhalb eines Schwellenwerts abfällt.
Dies bedeutet es wird überprüft, ob in einer bestimmten Zeitspanne nach dem Nadelschließen, die Ableitung des Signals AS kleiner als einen Schwellenwert ist. Ist dies der Fall, so wird eine bevorstehende Durchförderung erkannt. Ist dies nicht der Fall, wird keine bevorstehende Durchförderung erkannt.
Alternativ oder ergänzend kann überprüft werden, ob die zweite Ableitung größer als ein Schwellenwert ist.
Eine entsprechende Ausführungsform zur Detektion der bevorstehenden Durchförderung ist in 3 anhand eines Flussdiagramms dargestellt. In einem ersten Schritt 300 wird das Sensorsignal S des Sensors 108 ausgewertet. Im anschließenden Schritt 310 wird dieses Signal differenziert, d. h. die zeitliche Ableitung AS des Signals S berechnet. In Schritt 320 wird überprüft, ob ein Nadelschließen erkannt wird. Dies wird beispielsweise durch Erkennen des lokalen Maximums der ersten Ableitung AS erkannt. Wird das Nadelschließen in Schritt 320 erkannt, wird in Schritt 330 der Wert eines Zeitzählers T um den Wert DT erhöht. Die Abfrage 340 überprüft, ob der Wert T des Zeitzählers größer als ein Schwellenwert SWT ist. Ist dies der Fall, so wird in Schritt 350 erkannt, dass keine Durchförderung zu erwarten ist. Erkennt der Zeitzähler 340, dass der Wert des Zeitzählers T noch nicht größer als der Schwellwert SWT ist, überprüft die Abfrage 360, ob der Wert AS der Ableitung des Signals des Sensors 108 kleiner als ein Schwellenwert SW ist. Ist dies der Fall, so wird in Schritt 370 eine bevorstehende Durchförderung erkannt. Andererseits erfolgt erneut Schritt 330.

Claims

Verfahren zur Steuerung von Mehrfacheinspritzungen bei einem Einspritzsystem, wobei wenigstens zwei aufeinanderfolgende Teileinspritzungen mittels wenigstens eines eine Düsennadel aufweisenden Injektors erfolgen, das ein Signal erfasst wird, das den Schließzeitpunkt der Düsennadel charakterisiert, das eine bevorstehende 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 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bevorstehende Durchförderung erkannt wird, wenn das Signal, das den Schließzeitpunkt charakterisiert, nach einem Schließzeitpunt der ersten der beiden Teileinspritzungen stark abfällt.
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 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein starker Abfall des Signals, das den Schließzeitpunkt der Düsennadel charakterisiert, erkannt wird, wenn dessen Ableitung kleiner als ein Schwellenwert ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Teileinspritzungen erhöht wird, wenn ein bevorstehendes Durchfördern erkannt 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.