DE102017222152B4 - Verfahren zum Bestimmen eines Lernbereichs einer Öffnungsdauer eines Einspritzventils - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Bestimmen eines Lernbereichs einer Öffnungsdauer eines Einspritzventils, dadurch gekennzeichnet, dass ein gesamter Regelbereich zum Steuern der Öffnungsdauer des Einspritzventils in einen Lern-Kennfeldbereich, bei dem Lernen erforderlich ist, und in einen Bezugs-Kennfeldbereich, bei dem ein bereits bereitgestelltes Bezugskennfeld für sich selbst ohne Lernen verwendet werden kann, eingeteilt wird,wobei der Lern-Kennfeldbereich für einen Zeitraum von einer minimalen Einspritzzeit bis zu einer minimalen, linearen Einspritzzeit des Einspritzventils festgesetzt wird, während der Bezugs-Kennfeldbereich für einen Zeitraum von der minimalen linearen Einspritzzeit bis zu einer maximalen Einspritzzeit des Einspritzventils festgesetzt wird,wobei ein Bereich, bei dem sich ein Brennstoffdruck zwischen einem Minimum eines Antriebsdrucks einer Pumpe und einem Notlauf-Bezugsdruck befindet, unabhängig von Einspritzzeiten des Einspritzventils, dem Bezugs-Kennfeldbereich zugeordnet wird,wobei, wenn ein Bereich, bei dem sich der Brennstoffdruck zwischen dem Notlauf-Bezugsdruck und einem maximalen Steuerzieldruck befindet, als ein normaler Steuerdruckbereich bezeichnet wird, ein Überschwingungsbereich, bei dem der Brennstoffdruck temporär den normalen Steuerdruckbereich überschreitet, dem Bezugs-Kennfeldbereich zugeordnet wird.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Lernbereichs einer Öffnungsdauer eines Einspritzventils, insbesondere mittels welchem ein gesamter Regelbereich zum Steuern der Öffnungsdauer des Einspritzventils in einen Lern-Kennfeldbereich, bei dem das Lernen erforderlich ist, und in einen Bezugs-Kennfeldbereich, bei dem ein bereits bereitgestelltes Bezugskennfeld für sich selbst ohne Lernen verwendet werden kann, eingeteilt wird, so dass eine Regelgenauigkeit nicht so groß beeinflusst wird, eine für das Lernen benötige Zeitdauer reduziert und ein Speicher entlastet werden kann.
  • Stand der Technik
  • Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass ein Brennstoffbedarf eines Motors basierend auf einer statischen Strömung des Einspritzventils in bestimmten Situationen in ein der statischen Strömung entsprechendes Antriebssignal umgewandelt wird. Zum Beispiel wird der Brennstoffbedarf durch eine Durchflußrate des Einspritzventils pro Stunde, die anhand von 100 bar bestimmt ist, geteilt, so dass die Dauer (Antriebsdauer) zum Öffnen des Einspritzventils berechnet werden kann.
  • Da die Antriebsdauer des Einspritzventils und der Öffnungsgrad des Einspritzventils tatsächlich nicht einfach zueinander proportional sind, kann jedoch ein Problem entstehen, dass, wenn das Einspritzventil auf ähnliche Weise wie oben beschrieben gesteuert wird, der Brennstoffbedarf trotz der Verwendung jeder Art von Kalibrierkennfeldern nicht zuverlässig gesteuert werden kann.
  • Zur Lösung dieses Problems hat diese Anmelderin ehemalig eine Steuerlogik entwickelt, mittels welcher eine eingespritzte Brennstoffmenge nach der Öffnungsdauer des Einspritzventils unter Verwendung eines Bezugsinjektors abgebildet wird, wobei beim Antrieb des aktuellen Motors der Brennstoffbedarf über ein Bezugskennfeld und Lernkennfeld durch die Öffnungsdauer des Einspritzventils gesteuert wird, so dass der Brennstoffbedarf noch genauer gesteuert werden kann (Südkoreanische Patentanmeldungs-Nr. 10-2015-0173470 ( KR 10 2017 0 067 062 A und zugehörige DE 10 2016 224 326 A1 )). D.h. eine genaue Steuerung der Durchflußrate des Einspritzventils wird realisiert, indem die eingespritzte Brennstoffmenge anhand der Öffnungsdauer des Einspritzventils gesteuert wird, die anhand einer Durchflussrate pro Stunde eines Einspritzventils im verwandten Stand der Technik gesteuert wird.
  • Wenn die Werte, die unter Verwendung des Bezugsinjektors abgebildet werden, verwendet werden, dann könnten Steuerungsfehler jedoch aufgrund der Unterschiede zwischen einem im aktuellen Motor eingebauten Einspritzventil und dem Bezugsinjektor verursacht werden. Natürlich kann man durch eine Rückkoppelungsregelung und Lernsteuerung die Steuerungsfehler verringern, wodurch jedoch unvermeidlich eine bestimmte Arbeitszeit verbraucht wird.
  • Wenn man dazu versuchen möchte, beim Antrieb des aktuellen Motors ein Lernkennfeld für jedes Einzeleinspritzventil zu erstellen und zu verwenden, und somit die Anzahl an zu lernenden Punkten erhöht wird, dann werden die Lerndauer und die Speicherlast erhöht, während, wenn die Anzahl an Punkten im Gegenteil vermindert wird, wird die Regelgenauigkeit unvermeidlich beeinträchtigt.
  • Wenn man ein Bezugskennfeld, das unter Verwendung eines Bezugsinjektors erstellt wurde, auf ein im aktuellen Motor eingebautes Einspritzventil anwendet, um durch einen Lernvorgang die Regelgenauigkeit zu verbessern, ist eine neue Strategie erforderlich, mittels welcher eine für das Lernen benötigte Zeitdauer und eine Speicherlast vermindert werden können sowie die Regelgenauigkeit aufrechterhalten werden kann.
  • DE 10 2010 021 952 A1 offenbart ein Verfahren und ein System zum Steuern eines Motors, die ein Modul zur Ermittlung einer normalen Einzelzylinder-Kraftstoffkorrektur, das Einzelzylinder-Kraftstoffkorrekturen für einen Normalpulsmodus in einem Normalpulsmodus ermittelt, umfassen.
  • DE 10 2012 212 195 A1 bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, wobei Kraftstoff mittels eines Einspritzventils in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird, indem ein Aktor des Einspritzventils für eine vorgebbare Ansteuerdauer mit einem Ansteuersignal angesteuert wird.
  • DE 10 2005 051 701 A1 offenbart eine Brennkraftmaschine, bei welcher der Kraftstoff über mindestens ein Einspritzventil in mindestens einen Brennraum gelangt und das Verfahren die Schritte (a) Aufteilen einer Gesamteinspritzung in eine Basiseinspritzung und in mindestens eine Messeinspritzung und (b) Sukzessives Verringern der Einspritzdauer der Messeinspritzung und Erhöhen der Einspritzdauer der Basiseinspritzung umfasst.
  • JP 2014 - 234 923 A bezieht sich auf eine Magnetventilsteuerung, eingerichtet, um effizientes Lernen für die Öffnungszeitregelung des Magnetventils durchzuführen und eine Lastreduzierung und Lernzeitverkürzung zu erreichen.
  • JP 2010 - 270 739 A offenbart eine Korrektur einer Kraftstoffeinspritzmenge bei einer Begrenzung des Lastanstiegs in einer Vorrichtung, in der eine Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung zur Durchführung der Kraftstoffeinspritzungssteuerung eines Dieselmotors mit Common-Rail-System eingerichtet ist.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung
  • Daher besteht die Aufgabe der Erfindung zur Lösung der oben genannten Probleme darin, ein Verfahren zum Aufrechterhalten einer Regelgenauigkeit, während eine für das Lernen benötigten Zeitdauer und eine Speicherlast vermindert wird, wenn die Regelgenauigkeit durch einen Lernvorgang unter Verwendung eines Bezugskennfeldes, das mittels eines Bezugsinjektors hinsichtlich einer Öffnungsdauer eines Einspritzventils erstellt wurde und auf ein im aktuellen Motor eingebautes Einspritzventil angewandt wird, verbessert wird, bereitzustellen.
  • Lösung der Aufgabe der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der unabhängigen Ansprüche 1 und 4 definiert. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Das Verfahren zum Bestimmen eines Lernbereichs einer Öffnungsdauer eines Einspritzventils gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein gesamter Regelbereich zum Steuern der Öffnungsdauer des Einspritzventils in einen Lern-Kennfeldbereich, bei dem das Lernen erforderlich ist, und in einen Bezugs-Kennfeldbereich, bei dem ein bereits bereitgestelltes Bezugskennfeld für sich selbst ohne Lernen verwendet werden kann, eingeteilt wird, wobei das Lern-Kennfeldbereich für den Zeitraum von einer minimalen Einspritzzeit bis zur minimalen, linearen Einspritzzeit des Einspritzventils festgesetzt wird, während das Bezugs-Kennfeldbereich für den Zeitraum von der minimalen linearen Einspritzzeit bis zur maximalen Einspritzzeit des Einspritzventils festgesetzt wird, wobei ein Bereich, bei dem sich ein Brennstoffdruck zwischen einem Minimum eines Antriebsdrucks einer Pumpe und einem Notlauf-Bezugsdruck befindet, unabhängig von Einspritzzeiten des Einspritzventils, dem Bezugs-Kennfeldbereich zugeordnet wird, wobei, wenn ein Bereich, bei dem sich der Brennstoffdruck zwischen dem Notlauf-Bezugsdruck und einem maximalen Steuerzieldruck befindet, als ein normaler Steuerdruckbereich bezeichnet, ein Überschwingungsbereich, bei dem der Brennstoffdruck temporär den normalen Steuerdruckbereich überschreitet, dem Bezugs-Kennfeldbereich zugeordnet wird.
  • Darüber hinaus kann es vorgesehen sein, dass ein abnormer Hochdruckbereich, bei dem der Brennstoffdruck den Überschwingungsbereich überschreitet, unabhängig von den Einspritzzeiten des Einspritzventils als der Bezugs-Kennfeldbereich bestimmt wird.
  • Nun kann es bevorzugt vorgesehen sein, dass eine Steuerungslinearität der Öffnungsdauer des Einspritzventils dadurch aufrechterhalten werden kann, dass ein Randwert des Lern-Kennfeldbereichs mit dem des Bezugs-Kennfeldbereichs in Einklang gebracht wird.
  • Demgegenüber umfasst das Verfahren zum Steuern einer Öffnungsdauer eines Einspritzventils gemäß der vorliegenden Erfindung die folgenden Verfahrensschritte: das Berechnen einer einem Brennstoffbedarf entsprechenden Öffnungsdauer des Einspritzventils; das Entscheiden darüber, ob sich der Brennstoffdruck im normalen Steuerdruckbereich zwischen einem Notlauf-Bezugsdruck und einem maximalen Steuerzieldruck befindet; und das Steuern der Öffnungsdauer des Einspritzventils mittels eines Bezugskennfeldes für dieselbe Öffnungsdauer dann, wenn der Brennstoffdruck außerhalb des normalen Steuerdruckbereichs liegt, wobei, wenn der Brennstoffdruck innerhalb des normalen Steuerdruckbereichs liegt, darüber entschieden wird, ob die Einspritzzeit in einem linearen oder in einem nichtlinearen Bereihc liegt, wobei, wenn entschieden worden ist, dass die Einspritzzeit im linearen Bereich liegt, die Steuerung mittels des Bezugskennfeldes erfolgt, wobei, wenn entschieden worden ist, dass die Einspritzzeit im nichtlinearen Bereich liegt, das Verfahren darüber Entscheiden umfasst, ob der Brennstoffdruck innerhalb des Überschwingungsbereichs liegt oder nicht, und wobei, falls der Brennstoffdruck innerhalb des Überschwingungsbereichs liegt, die Steuerung mittels des Bezugskennfeldes erfolgt, während, wenn der Brennstoffdruck nicht innerhalb des Überschwingungsbereichs liegt, die Steuerung mittels des Lernkennfeldes erfolgt.
  • Effekt der Erfindung
  • Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Bestimmen eines Lernbereichs einer Öffnungsdauer des Einspritzventils mit dem obigen Aufbau kann erreicht werden, dass ein bestimmter Bereich, bei dem die Regelgenauigkeit trotz der Verwendung eines Bezugskennfeldes für sich selbst nicht so groß reduziert wird, eingestellt wird und somit ein für das Lernen benötigter Bereich minimiert wird, so dass ein für das Lernen benötigtes Zeitintervall und eine zur Verwendung des Lernkennfeldes erforderliche Speicherlast optimiert werden können.
  • Figurenliste
  • Es zeigen:
    • 1 ein Diagramm der Beziehung zwischen einer durch ein Einspritzventil eingespritzten Bressstoffmenge und einer Betriebszeit, in der das Einspritzventil elektrisch betrieben wird;
    • 2 ein Diagramm der Abweichungen der Öffnungsgrade der Einspritzöffnungen der jeweiligen Einspritzventile, die jeweils in den jeweiligen Zylindern eingebaut sind, im nichtlinearen Abschnitt;
    • 3 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Ergebnisse, die dadurch erreicht werden, dass die Öffnungsdauern der jeweiligen Einspritzventile, die jeweils in den jeweiligen Zylindern eingebaut sind, gelernt werden und somit die Abweichungen aus 2 durch die Feinregelung mittels der Lernergebnisse ausgeglichen werden; und
    • 4 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung einr Steuerlogik, die beim Einteilen eines Regelbereichs in ein Bezugskennfeld und ein Lernkennfeld gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
  • Nachfolgend werden die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erklärt.
  • In der Beschreibung der erfindungsgemäßen, beispielhaften Ausführungsformen wird auf die Beschreibung von bereits bekannten und für den Fachmann einfach verständlichen Bestandteile verzichtet. Bezüglich der Belegung der Bestandteile mit den Bezugszeichen in jeder Figur, sei darauf hingewiesen, dass gleiche Bestandteile mit einem gleichen Bezugszeichen versehen werden, obwohl sie in den verschiedenen Figuren eingezeichnet sind, wobei bei Bezugnahme auf die Figuren, die Dicke der dargestellten Linien, die Größen der dargestellten Bestandteile, oder dergleichen, aufgrund der Übersichtlichkeit und der Einfachheit halber übertrieben dargestellt werden.
  • Zur Erklärung der Bestandteile der vorliegenden Erfindung können außerdem Ausdrücke, wie z.B. erst-, zweit-, A, B, (a), (b) etc., verwendet werden. Jedoch sollten diese Ausdrücke eigens nur dazu verwendet werden, um einen Bestandteil von einem anderen Bestandteil zu unterscheiden, wobei das Wesen, die Reihenfolge, die Ordnung oder dergleichen der betreffenden Bestandteile nicht durch die obigen Ausdrücke eingeschränkt werden. Wenn es so beschrieben ist, dass ein Bestandteil mit einem anderen Bestandteil „verbunden“ bzw. „gekoppelt“ oder daran „angeschlossen“ ist, dann kann der Bestandteil unmittelbar mit dem anderen Bestandteil verbunden oder daran angeschlossen sein, wobei es auch so zu verstehen sein sollte, dass die beiden Bestandteile mittelbar, d.h. unter Zwischenschaltung eines weiteren Bestandteils miteinander „verbunden“ bzw. „gekoppelt“ oder aneinander „angeschlossen“ sein können.
  • Im Allgemeinen ist ein Einspritzventil mit einer solchen Struktur ausgebildet, dass ein Ventil an einem Ende einer mittels einer elektromagnetischen Kraft bewegten Nadel vorgesehen ist, wobei das Ventil je nach der Bewegung der Nadel eine Einspritzöffnung öffnet bzw. schließt, so dass ein unter Druck stehender Brennstoff in eine Brennkammer eingespritzt werden kann.
  • 1 zeigt ein Diagramm der Beziehung zwischen einer durch ein Einspritzventil eingespritzten Bressstoffmenge (m) und einer Betriebszeit (Ti), in der das Einspritzventil elektrisch betrieben wird. In 1 steht eine X-Achse für die Betriebszeit (Ti) und ist in Mikrosekunde (µs) angegeben, wobei eine Y-Achse für eine Brennstoffeinspritzmenge (m) steht und in Milligramm (mg) angegeben ist. Hierbei zeigt 1 die Profile der Beziehung zwischen der von den mehreren Einspritzventilen gemessenen Brennstoffmenge (m) und der Betriebszeit (Ti).
  • In Bezug auf 1 können die Profile der durch die Einspritzventile eingespritzten Brennstoffmenge (m) abhängig von der Betriebszeit (Ti), in der die Einspritzventile elektrisch betrieben werden, in einige Abschnitte geteilt werden, in denen die Profile jeweils verschiedene Phasen aufweisen. Dabei werden diese Abschnitte zumeist jeweils als einen ballistischen Abschnitt (A), als einen transienten Abschnitt (B) und als einen nicht-ballistischen Abschnitt bezeichnet.
  • Dabei stellt der ballistische Abschnitt (A) denjenigen dar, bei welchem sich die Brenntstoffmenge (m) trotz einer geringen Veränderung der Betriebszeit (Ti) plötzlich erhöht. Dann stellt der transiente Abschnitt (B) nach dem ballistischen Abschnitt (A) denjenigen dar, bei dem sich die Brennstoffmenge (m) trotz einer großen Veränderung der Betriebszeit (Ti) nicht so groß verändert. Wie in 1 ersichtlich, sind der ballistische (A) und der transienten Abschnitt (B) jeweils ein nichtlinearer Abschnitt.
  • Im Vergleich dazu, entsteht nach Ablauf der bestimmten Betriebszeit (Ti) ein Abschnitt, bei dem die Betriebszeit (Ti) und Brennstoffmenge (m) eine lineare Beziehung zueinander aufweisen. Dabei wird dieser lineare Abschnitt als der nicht-ballistische Abschnitt bezeichnet.
  • In Bezug auf 1 sind die Profilverläufe mehrerer Einspritzventile im ballistischen (A) und im transienten Abschnitt (B), welche nichtlineare Abschnitte sind, unregelmäßig, aber stimmen im nicht-ballistischen Abschnitt (C), welcher ein linearer Abschnitt ist, miteinander überein.
  • 2 zeigt ein Diagramm der Abweichungen der Öffnungsgrade der Einspritzöffnungen der jeweiligen Einspritzventile, die jeweils in den jeweiligen Zylindern eingebaut sind, im ballistischen Abschnitt. In 2 steht eine X-Achse für die Betriebszeit (Ti), die in Mikrosekunde (µs) angegeben ist, wobei eine Y-Achse für eine Nadelhubmenge des Einspritzventils steht, die in Mikrometer (µm) angegeben ist.
  • Wenn 1 und 2 miteinander verglichen werden, obwohl die Öffnungszeitpunkte der Einspritzöffnungen im ballistischen (A) sowie im transienten Abschnitt (B) zueinander identisch sind und das gleiche Antriebssignals (Ti) an den Einspritzventilen angelegt ist, ein Zustand entstehen kann, bei dem irgendein Einspritzventil einen vollen Hub erreichen kann, wohingegen ein anderes Einspritzventil den vollen Hub nicht erreichen kann (Punkt von 400 µs). Obwohl ein gleiches Antriebssignal (Ti) angelegt wird, sind die Öffnungsdauern der jeweiligen Einspritzventile, die jeweils in den jeweiligen Zylindern eingebaut sind, voneinander unterschiedlich. Dabei führen diese Abweichungen der Öffnungsdauern zum Unterschied zwischen den in jede Brennkammer eingespritzten Brennstoffmengen.
  • Beim Anlegen eines gleichen Antriebssignals (Ti) an den jeweiligen Einspritzventilen, die jeweils in den jeweiligen Zylindern eingebaut sind, können die jeweiligen Einspritzventile jeweils aufgrund der Größe der eingespritzten Brennstoffmenge in einen minimalen Injektor, einen norminalen Injektor und einen maximalen Injektor eingeteilt werden. Hierbei wird der norminalen Injektor als Bezugsinjektor ausgewählt, dann eine Beziehung zwischen einem Antriebssignal (Ti) und einer Öffnungsdauer des Bezugsinjektors bestimmt und abgebildet, und dann werden die Antriebssignale (Ti) der übrigen Einspritzventile jeweils so kalibriert, dass die Öffnungsdauern der übrigen Einspritzventile, die mit der des Bezugsinjektors gleich sind, ausgegeben werden können, so dass eine Lernsteuerung so erfolgen kann, dass die Öffnungsdauern aller Einspritzventile zueinander identisch sind.
  • 3 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung der Ergebnisse, die dadurch erreicht werden, dass die Öffnungsdauern der jeweiligen Einspritzventile, die jeweils in den jeweiligen Zylindern eingebaut sind, gelernt werden und somit die Abweichungen aus 2 durch die Feinregelung mittels der Lernergebnisse ausgeglichen werden.
  • Bezüglich noch ausführlicherer Details dieser Lernsteuerung der Öffnungsdauern der Einspritzventile betreffend, kann auf ein vorangehendes Patent dieser Anmelderin, d.h. Südkoreanische Patentanmeldungs-Nr. 10-2015-0173470 ( KR 10 2017 0 067 062 A und zugehörige DE 10 2016 224 326 A1 ) hingewiesen werden.
  • Im Vergleich zu den herkömmlichen Verfahren, mittels welcher ein Brennstoffbedarf eines Motors basierend auf einer statischen Durchflußrate in den bestimmten Situationen in ein der statischen Durchflußrate entsprechendes Antriebssignal umgewandelt wird, wird eine eingespritzte Brennstoffmenge nach der Öffnungsdauer des Einspritzventils auf diese Weise erfindungsgemäß unter Verwendung eines Bezugsinjektors abgebildet wird, wobei beim Antrieb des aktuellen Motors der Brennstoffbedarf über ein Bezugskennfeld und Lernkennfeld durch die kalibrierte Öffnungsdauer des Einspritzventils gesteuert wird, so dass die Regelgenauigkeit der einzuspritzenden Brennstoffmenge verbessert werden kann.
  • Obwohl der Fehler, der durch die Differenz zwischen dem im aktuellen Motor eingebauten Einspritzventil und dem Bezugsinjektor entsteht, durch eine Rückkoppelungsregelung und Lernsteuerung verringert werden kann, wird ein bestimmter Zeitraum unvermeidlich benötigt, bis das Lernen vollendet ist, und wobei ein Kompromissproblem vorhanden ist, dass, wenn die Anzahl an zu lernenden Punkten erhöht wird, dann werden die Lerndauer und die Speicherlast erhöht, während, wenn die Anzahl an Punkten im Gegenteil vermindert wird, dann die Regelgenauigkeit notwendigerweise beeinträchtigt wird.
  • An dieser Stelle zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, dieses Kompromissproblem des Lernens effektiv dadurch zu lösen, dass es beim Anwenden des die Öffnungsdauer des Einspritzventils betreffenden Bezugskennfeldes auf einen Bereich, bei dem tatsächlich Lernen erforderlich ist, beschränkt wird, so dass die Lerndauer verkürzt und der Speicher entlastet werden kann.
  • Dabei wird das Verfahren zum Einteilen eines gesamten Regelbereichs in einen Bereich, bei dem das Lernen erforderlich ist, (nachfolgend genannt als ,Lern-Kennfeldbereich‘) und einen Bereich, bei dem ein bereits bereitgestelltes Bezugskennfeld für sich selbst ohne Lernen verwendet wird, (nachfolgend genannt als ,Bezugs-Kennfeldbereich‘) wie folgt durchgeführt.
  • Als Kriterien zum Einteilen in den Lern-Kennfeldbereich und den Bezugs-Kennfeldbereich werden zwei Größen, d.h. die Einspritzzeit und der Brennstoffdruck, verwendet.
  • Zunächst stellt die Einspritzzeit ein erstes Kriterium dar, mittels welchem zwischen dem Lern-Kennfeldbereich und dem Bezugs-Kennfeldbereich unterschieden wird.
  • Wie in 1 und 2 ersichtlich, werden zunächst die Einspritzprofile der Einspritzventile in einen ballistischen (A) sowie einen transienten Abschnitt (b), welche nichtlineare Abschnitte sind, und in einen nicht-ballistischen Abschnitt (C), welches ein linearer Abschnitt ist, eingeteilt. D.h. im Falle einer Vielzahl von Einspritzventilen sind großen Abweichungen im nichtlinearen Abschnitt erkennbar, während kaum Unterschiede im linearen Abschnitt festgestellt werden.
  • Wird der Lern-Kennfeldbereich dadurch für den Zeitraum von einer minimalen Einspritzzeit bis zur minimalen, linearen Einspritzzeit des Einspritzventils (d.h. zum Beginnzeitpunkt des nicht-ballistischen Abschnitts) festgesetzt, während der Bezugs-Kennfeldbereich für den Zeitraum von der minimalen linearen Einspritzzeit bis zur maximalen Einspritzzeit des Einspritzventils festgesetzt wird, wird eine Regelgenauigkeit nicht so groß beeinflusst während eine für das Lernen benötige Zeitrdauer und eine Speicherlast erheblich reduziert werden können.
  • Hierbei stellen die minimale Einspritzzeit, die minimale lineare Einspritzzeit und die maximale Einspritzzeit diejenigen Werte dar, welche von den technischen Daten der Einspritzventile abhängig sind, wobei die minimale Einspritzzeit abhängig vom Brennstoffdruck hinsichtlich einer Absolutdauer variiert, da eine einspritzbare, minimale Einspritzzeit mit zunehmenden Brennstoffdruck vergrößert wird.
  • Dann wird der Brennstoffdruck neben der Einspritzzeit als zweiter Kriterium hinzugefügt, so dass der Lern-Kennfeldbereich noch weiter verkleinert werden kann.
  • Wenn einen Niederdruckbereich des Brennstoffdrucks betrachtet wird, dann existiert ein Bereich, der unterhalb oder gleich eines normalen Steuerdruckbereichs liegt. Dieser Bereich stellt denjenigen dar, welcher zwischen einem niedrigsten Wert eines Antriebsdrucks einer Pumpe und einem Notlauf-Bezugsdruck vorhanden ist.
  • Dabei stellt der Notlauf-Bezugsdruck den Brennstoffdruck im Notlaufbetrieb dar, mittels welchem beim Erfassen eines wichtigen Defektes innerhalb des Antriebsstrangs, wie z.B. Motor, Getriebe, oder dergleichen, die Leistung des Motors erheblich reduziert wird, um einen großen Ausfall zu vermeiden, und mittels welchem der Motor zum Einfahren des Fahrzeugs in die Autowerkstatt mit einer minimalen Leistung betrieben werden kann.
  • Im Notlaufbetrieb ist ein Notstand vorhanden, bei dem der Motorbetrieb nicht im gewöhnlichen Zustand möglich ist, aber dies muss nicht gelernt bzw. gesteuert werden. Wenn sich der Brennstoffdruck unabhängig von den Einspritzzeiten zwischen dem niedrigsten Wert des Antriebsdrucks der Pumpe und dem Notlauf-Bezugsdruck befindet, dann ist es nicht problematisch diesen Brennstoffdruck zum Bezugs-Kennfeldbereich festzusetzen.
  • Wird ein Hochdruckbereich des Brennstoffdrucks betrachtet, dann kann ein Bereich, der den normalen Steuerdruckbereich überschreitet, in zwei Bereiche eingeteilt werden.
  • Wird ein Bereich zwischen dem Notlauf-Bezugsdruck und dem maximalen Steuerzieldruck als der normale Steuerdruckbereich bezeichnet, stellt der eine Bereich einen Überschwingungsbereich dar, bei dem das Einspritzventil innerhalb des normalen Steuerdruckbereichs betrieben wird und der Druck temporär den maximalen Steuerzieldruck überschreitet.
  • Demgegenüber stellt der andere Bereich einen abnormen Hochdruckbereich dar, der einen temporären Überschwingungsbereich überschreitet.
  • Da der Überschwingungsbereich denjenigen darstellt, bei dem der Druck temporär den normalen Steuerdruckbereich überschreitet, bevor die Einspritzprofile der Einspritzventile den linearen Abschnitt erreichen können, ist die entsprechende Dauer sehr kurz und auch die während der Überschwingung eingespritzte Brennstoffmenge sehr gering. Bei dem Lern-Kennfeldbereich, der für den Zeitraum von einer minimalen Einspritzzeit bis zur minimalen, linearen Einspritzzeit des Einspritzventils (d.h. zum Beginnzeitpunkt des nicht-ballistischen Abschnitts) eingestellt ist, ist der Einfluss des Überschwingungsbereichs auf die Regelgenauigkeit der Einspritzung trotz der Einstellung dessen auf den Bezugs-Kennfeldbereich ohne das Lernen sehr gering.
  • Im Gegenteil zu dem Überschwingungsbereich stellt der abnorme Hochdruckbereich ferner einen abnormen Bereich dar, bei dem immer ein abnorm hoher Druck aufrechterhalten wird. Da der abnorme Hochdruckbereich kein Druckzustand zur Einspritzung ist, ist es nötig, das Einspritzsystem zu überprüfen bzw. reparieren. Daher ist es nicht problematisch, wenn ein solcher Fall unabhängig von der Einspritzzeit auf den Bezugs-Kennfeldbereich eingestellt wird.
  • Werden beide Größen, d.h. Einspritzzeit und Einspritzdruck auf diese Weise berücksichtigt, dann wird der Bereich, bei dem eine hohe Notwendigkeit zum Durchführen eines Lernvorgangs bezüglich des Bezugskennfeldes der Öffnungsdauer des Einspritzventils vorhanden ist, im Wesentlichen erheblich reduziert, so dass auf diese Weise, wenn das Lern-Kennfeldbereich begrenzt wird, dann eine für das Lernen benötige Zeitdauer und eine Speicherlast ohne Beeinträchtigung der Regelgenauigkeit der Strömungsrate des Einspritzventils erheblich reduziert werden können.
  • Wenn der Regelbereich dabei in den Bezugs-Kennfeldbereich und den Lern-Kennfeldbereich eingeteilt wird, dann kann eine Differenz zwischen den Öffnungsdauerwerten des Einspritzventils in der Grenze mit dem Fortschreiten des Lernens verursacht werden. Zur Aufrecherhaltung der Steuerungslinearität ist es nötig, die Randwerten miteinander übereinstimmen zu lassen, wobei, wenn der Lerneffekt berücksichtigt wird, dann es vorteilhaft vorgesehen ist, dass der Randwert des Lern-Kennfeldbereichs mit dem des Bezugs-Kennfeldbereichs übereinstimmen kann.
  • 4 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung einer Reihe von Verfahrensschritten zum Steuern der Brennstoffeinspritzung des Einspritzventils gemäß dem nach den obigen Maßstäben bestimmten Bezugs- und Lern-Kennfeldbereich.
  • Mittels der oben beschriebenen Verfahren hat es sich deutlich gezeigt, dass nach den Kriterien zum Einteilen des Regelbereichs in den Bezugs- und den Lern-Kennfeldbereich und durch das Beschränken irgendeines Bereichs auf den Lern-Kennfeldbereich eine effektive Regelung unter Berücksichtigung der Lernzeit und Speicherlast erreicht werden kann.
  • Wenn dieses Verfahren zum Bestimmen eines Lernbereichs einer Öffnungsdauer eines Einspritzventils als eine Steuerlogik im aktuellen Fahrzeug umgesetzt wird, dann ist es nötig, einen Komfort von Programmierung und einen Wirkungsgrad der Regelung zu berücksichtigen.
  • Wie oben beschrieben zeigt es sich, dass, wenn ein Brennstoffdruck außer dem normalen Steuerdruckbereich zwischen dem Notlauf-Bezugsdruck und dem maximalen Steuerzieldruck liegt, dann kann der Brennstoffdruck unabhängig von den Einspritzzeiten immer als der Bezugs-Kennfeldbereich bestimmt werden.
  • Wird eine dem Brennstoffbedarf entsprechende Öffnungsdauer eines Einspritzventils dadurch berechnet, dann ist es bezüglich des Komfortes von Programmierung und des Wirkungsgrades der Regelung günstig, zunächst darüber zu entscheiden, ob der Brennstoffdruck innerhalb des normalen Steuerdruckbereichs liegt.
  • Während der Betriebszeit des Motors liegt der Brennstoffdruck zum großen Teil innerhalb des normalen Steuerdruckbereichs, da die abnormen Situationen, bei denen der Brennstoffdruck unterhalb des Notlauf-Bezugsdrucks oder innerhalb des abnormen Hochdruckbereichs liegt, im Vergleich dazu extrem gering sind.
  • Wenn der Brennstoffdruck unterhalb des Notlauf-Bezugsdrucks oder innerhalb des abnormen Hochdruckbereichs liegt, dann ist nur die Entscheidung über die obige Bedingung ausreichend, um zu bestimmen, dass der Brennstoffdruck zum Bezugs-Kennfeldbereich gehört, und somit die Öffnungsdauer des Einspritzventils anhand des Bezugskennfeldes gesteuert wird.
  • Wenn bestimmt wird, dass der Brennstoffdruck innerhalb des normalen Steuerdruckbereichs liegt, dann wird anschließend darüber entschieden, ob sich die Einspritzzeit im linearen oder im nichtlinearen Bereich befindet.
  • Wenn sich die Einspritzzeit im linearen Bereich befindet, dann kann sofort bestimmt werden, dass der Brennstoffdruck dem Bezugs-Kennfeldbereich entspricht, weshalb die Öffnungsdauer des Einspritzventils auch in diesmen Fall abhängig vom Bezugskennfeld gesteuert wird.
  • Wenn sich die Einspritzzeit hingegen im nichtlinearen Bereich befindet, dann wird wiederum entschieden, ob sich der Brennstoffdruck im Überschwingungsbereich befindet, wobei, wenn er sich im Überschwingungsbereich befindet, bestimmt wird, dass er dem Bezugs-Kennfeldbereich entspricht, während, wenn er sich nicht darin befindet, bestimmt wird, dass er dem ballistischen/transienten Bereich entspricht, weshalb nur in diesem Fall eine Lernfunktion als Lern-Kennfeldbereich erfolgen muss.
  • Wird eine Steuerlogik auf diese Weise aufgebaut, dann kann der Fall, dass der Brennstoffdruck unterhalb des Notlauf-Bezugsdrucks oder innerhalb des abnormen Hochdruckbereichs liegt, was mit einer geringen Häufigkeit auftritt, vorzugsweise ausgeschlossen werden.
  • Wie oben beschrieben, wurden die bevorzugten Ausführungsbeispiele und -formen der vorliegenden Erfindung dargestellt und erklärt, wobei es sich jedoch vielmehr versteht, dass ein Fachmann auf dem Gebiet, zu dem diese Erfindung gehört, die oben genannten Ausführungsbeispiele abändern und modifizeren kann, ohne die Prinzipien oder Gedanken dieser Erfindung zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
    • m
    Brennstoffmenge, die durch ein Einspritzventil eingespritzt wird,
    Ti
    Betriebszeit, in der ein Einspritzventil elektrisch betrieben wird,
    A
    ballistischer Abschnitt,
    B
    transienter Abschnitt
    C
    nicht-ballistischer Abschnitt

Claims (4)

  1. Verfahren zum Bestimmen eines Lernbereichs einer Öffnungsdauer eines Einspritzventils, dadurch gekennzeichnet, dass ein gesamter Regelbereich zum Steuern der Öffnungsdauer des Einspritzventils in einen Lern-Kennfeldbereich, bei dem Lernen erforderlich ist, und in einen Bezugs-Kennfeldbereich, bei dem ein bereits bereitgestelltes Bezugskennfeld für sich selbst ohne Lernen verwendet werden kann, eingeteilt wird, wobei der Lern-Kennfeldbereich für einen Zeitraum von einer minimalen Einspritzzeit bis zu einer minimalen, linearen Einspritzzeit des Einspritzventils festgesetzt wird, während der Bezugs-Kennfeldbereich für einen Zeitraum von der minimalen linearen Einspritzzeit bis zu einer maximalen Einspritzzeit des Einspritzventils festgesetzt wird, wobei ein Bereich, bei dem sich ein Brennstoffdruck zwischen einem Minimum eines Antriebsdrucks einer Pumpe und einem Notlauf-Bezugsdruck befindet, unabhängig von Einspritzzeiten des Einspritzventils, dem Bezugs-Kennfeldbereich zugeordnet wird, wobei, wenn ein Bereich, bei dem sich der Brennstoffdruck zwischen dem Notlauf-Bezugsdruck und einem maximalen Steuerzieldruck befindet, als ein normaler Steuerdruckbereich bezeichnet wird, ein Überschwingungsbereich, bei dem der Brennstoffdruck temporär den normalen Steuerdruckbereich überschreitet, dem Bezugs-Kennfeldbereich zugeordnet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein abnormer Hochdruckbereich, bei dem der Brennstoffdruck den Überschwingungsbereich überschreitet, unabhängig von den Einspritzzeiten des Einspritzventils dem Bezugs-Kennfeldbereich zugeordnet wird.
  3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungslinearität der Öffnungsdauer des Einspritzventils dadurch aufrechterhalten wird, dass ein Randwert des Lern-Kennfeldbereichs mit dem des Bezugs-Kennfeldbereichs in Einklang gebracht wird.
  4. Verfahren zum Steuern einer einem Brennstoffbedarf entsprechenden Öffnungsdauer eines Einspritzventils, wobei ein gesamter Regelbereich zum Steuern der Öffnungsdauer des Einspritzventils in einen Lern-Kennfeldbereich, bei dem Lernen erforderlich ist, und in einen Bezugs-Kennfeldbereich, bei dem ein bereits bereitgestelltes Bezugskennfeld für sich selbst ohne Lernen verwendet werden kann, eingeteilt wird, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst: Berechnen einer dem Brennstoffbedarf entsprechenden Öffnungsdauer des Einspritzventils; Entscheiden darüber, ob sich ein Brennstoffdruck im normalen Steuerdruckbereich zwischen einem Notlauf-Bezugsdruck und einem maximalen Steuerzieldruck befindet; und Steuern der Öffnungsdauer des Einspritzventils mittels des Bezugskennfeldes für die Öffnungsdauer, wenn der Brennstoffdruck außerhalb des normalen Steuerdruckbereichs liegt, wobei, wenn der Brennstoffdruck innerhalb des normalen Steuerdruckbereichs liegt, darüber entschieden wird, ob die Einspritzzeit in einem linearen oder in einem nichtlinearen Bereich liegt, wobei, wenn entschieden worden ist, dass die Einspritzzeit im linearen Bereich liegt, die Steuerung mittels des Bezugskennfeldes erfolgt, wobei, wenn entschieden worden ist, dass die Einspritzzeit im nichtlinearen Bereich liegt, das Verfahren darüber Entscheiden umfasst, ob der Brennstoffdruck innerhalb des Überschwingungsbereichs liegt oder nicht, und wobei, falls der Brennstoffdruck innerhalb des Überschwingungsbereichs liegt, die Steuerung mittels des Bezugskennfeldes erfolgt, während, wenn der Brennstoffdruck nicht innerhalb des Überschwingungsbereichs liegt, die Steuerung mittels des Lernkennfeldes erfolgt.
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