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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur einer mittels einer Kraftstoffeinspritzung in wenigstens einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug einzubringenden Menge eines Kraftstoffes.
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Die
DE 10 2010 051 035 A1 offenbart ein Verfahren zur Korrektur eines Luftpfadfehlers eines Zylinders eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs, bei welchem eine Einspritzmenge des Zylinders korrigiert wird.
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Aus der
DE 10 2008 051 820 A1 ist ein Verfahren zur individuellen Korrektur von Einspritzmengen beziehungsweise Einspritzdauern bekannt, insbesondere für einen ballistischen Betriebsbereich eines Kraftstoffinjektors.
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Des Weiteren ist der
DE 10 2004 053 418 A1 ein Verfahren zur Steuerung eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine als bekannt zu entnehmen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, sodass eine Korrektur kleiner Injektoreinspritzmengen in einer besonders kraftstoffverbrauchsarmen Weise des Betriebs einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug gewährleistet werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Korrektur einer mittels einer Kraftstoffeinspritzung in wenigstens einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug einzubringenden Menge eines vorzugsweise flüssigen Kraftstoffes umfasst einen ersten Schritt, bei welchem während eines Referenzzustands, während welchem ein Einbringen der zu korrigierenden Menge in den Brennraum unterbleibt, Referenzwerte ermittelt werden, welche Verbrennungsluftverhältnisse der Verbrennungskraftmaschine, in die Verbrennungskraftmaschine eingebrachte Luftmassen und in die Verbrennungskraftmaschine eingebrachte Kraftstoffmengen während des Referenzzustands charakterisieren. Mit anderen Worten charakterisieren die Referenzwerte Verbrennungsluftverhältnisse der Verbrennungskraftmaschine, welche während des Referenzzustands auftreten. Außerdem charakterisieren die Referenzwerte Luftmassen, die während des Referenzzustands in die Verbrennungskraftmaschine, insbesondere zumindest in den Brennraum, eingebracht werden. Des Weiteren charakterisieren die Referenzwerte Kraftstoffmengen, die während des Referenzzustands in die Verbrennungskraftmaschine, insbesondere zumindest in den Brennraum, eingebracht werden. Hierzu wird beispielsweise wenigstens ein oder mehrere Referenzsignale während des Referenzzustands erfasst, insbesondere aufgezeichnet, wobei das wenigstens eine Referenzsignal beziehungsweise die Referenzsignale die Referenzwerte charakterisiert beziehungsweise charakterisieren. Mit anderen Worten wird beispielsweise das jeweilige Referenzsignal durch die Referenzwerte gebildet beziehungsweise das Referenzsignal umfasst die Referenzwerte.
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In einem zweiten Schritt des Verfahrens werden während eines Testzustands, während welchem die zu korrigierende Menge in den Brennraum eingebracht wird, Testwerte ermittelt, welche Verbrennungsluftverhältnisse der Verbrennungskraftmaschine, in die Verbrennungskraftmaschine eingebrachte Luftmassen und in die Verbrennungskraftmaschine eingebrachte Kraftstoffmengen während des Testzustands charakterisieren. Mit anderen Worten charakterisieren die Testwerte Verbrennungsluftverhältnisse der Verbrennungskraftmaschine, die während des Testzustands auftreten. Ferner charakterisieren die Testwerte Luftmassen, die während des Testzustands in die Verbrennungskraftmaschine, insbesondere zumindest in den Brennraum, eingebracht werden. Des Weiteren charakterisieren die Testwerte Kraftstoffmengen, die während des Testzustands in die Verbrennungskraftmaschine, zumindest in den Brennraum, eingebracht werden.
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Bei einem dritten Schritt des Verfahrens werden die Referenzwerte mit den Testwerten verglichen, wobei bei einem vierten Schritt des Verfahrens die Menge in Abhängigkeit von dem Vergleich korrigiert wird. Beispielsweise wird, insbesondere bei dem zweiten Schritt, wenigstens ein Soll-Wert der zu korrigierenden Menge vorgegeben. Je nach Zustand, insbesondere Alterungszustand, der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Injektors der Verbrennungskraftmaschine, resultiert aus dem vorgegebenen Soll-Wert ein Ist-Wert der zu korrigierenden Menge, wobei der Ist-Wert beziehungsweise die zu korrigierende Menge mit dem Ist-Wert tatsächlich in den Brennraum eingebracht wird. Beispielsweise wird die zu korrigierende Menge mittels des Injektors in den Brennraum eingebracht, insbesondere direkt in den Brennraum eingespritzt. Insbesondere mit zunehmender Lebensdauer beziehungsweise mit zunehmendem Alter der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere des Injektors, kann der Ist-Wert von dem Soll-Wert abweichen. Der Soll-Wert charakterisiert somit eine Soll-Menge der zu korrigierenden Menge, und der Ist-Wert charakterisiert eine Ist-Menge der zu korrigierenden Menge.
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Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, dass, insbesondere anhand der Testwerte, der Ist-Wert beziehungsweise die Ist-Menge ermittelt, insbesondere berechnet, wird. Der ermittelte Ist-Wert beziehungsweise die ermittelte Ist-Menge wird mit dem Soll-Wert beziehungsweise mit der Soll-Menge verglichen, wobei die Menge anhand des Vergleichs korrigiert wird. Die Soll-Menge wird beispielsweise durch Ansteuern, insbesondere durch elektrisches Ansteuern, des Injektors vorgegeben. Wird anhand des Vergleichs ermittelt, dass der Ist-Wert übermäßig von dem Soll-Wert abweicht, so wird die zu korrigierende Menge derart korrigiert, dass die Ansteuerung des Injektors korrigiert, das heißt an die Abweichung angepasst wird. Die Menge beziehungsweise die Ansteuerung wird derart korrigiert, dass ein Unterschied zwischen dem Ist-Wert und dem Soll-Wert zumindest verringert oder aufgehoben wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit ein Verfahren zur Korrektur der auch als Einspritzmenge bezeichneten Menge auf Basis wenigstens einer zusätzlichen Testeinspritzung und Mengenerkennung über die auch als Lambda (λ) bezeichneten Verbrennungsluftverhältnisse. Unter der zuvor genannten Testeinspritzung ist das Einbringen, insbesondere das Einspritzen, der zu korrigierenden Menge während des Testzustands zu verstehen. Dabei liegt der Erfindung insbesondere folgende Erkenntnis zugrunde: In heutigen Motorapplikationen bestehen im Hinblick auf Emissionsstabilität immer höhere Anforderungen an die Einspritzmengengenauigkeit von Injektoren. Des Weiteren wird es in diesem Zusammenhang stets wichtiger, die Einspritzmengen über Lebensdauer zumindest im Wesentlichen konstant beziehungsweise stabil zu halten. Hierbei spielen vor allem kleine Einspritzmengen für sogenannte Pilot- oder Voreinspritzungen und/oder für sogenannte Post- oder Nacheinspritzungen eine große Rolle. Bisherige Mengenkorrekturen zur Korrektur von solchen, auch als Kleinstmengen bezeichneten Mengen erfolgen meist während eines Schubbetriebs. In heutigen Applikationen gibt es durch Roll- beziehungsweise Segelfunktionen kaum noch Schubphasen. Dies bedeutet, dass eine Schubphase aktiv angefordert werden müsste, was jedoch zu einer Kraftstoffverbrauchserhöhung führen würde. Außerdem kann eine Korrektur der Nacheinspritzung während des Schubbetriebs, das heißt im Schub, nicht erfolgen, sodass die Verhältnisse durch die fehlende Haupteinspritzung komplett unterschiedlich sind. Die zuvor genannten Probleme und Nachteile können mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens vermieden werden, da vorzugsweise sowohl der Referenzzustand als auch der Testzustand während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine durchgeführt wird beziehungsweise ein befeuerter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine ist. Während des befeuerten Betriebs wird die Verbrennungskraftmaschine, insbesondere zumindest der Brennraum, mit Kraftstoff und Luft versorgt, sodass in der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere in dem Brennraum, Verbrennungsvorgänge ablaufen. Dabei umfassen sowohl der Referenzzustand als auch der Testzustand vorzugsweise jeweils mehrere, aufeinanderfolgende Arbeitsspiele der Verbrennungskraftmaschine.
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Der Referenzzustand ist ein Zustand der Verbrennungskraftmaschine ohne die zu Einbringung, insbesondere Einspritzung, der korrigierende Menge, sodass der Referenzzustand beispielsweise ein Betrieb mit einer Voreinspritzung und einer darauffolgenden Haupteinspritzung innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels ist. Hierbei werden die Verbrennungsluftverhältnisse, die Luftmassen und die eingespritzten Kraftstoffmengen für eine applizierbare Anzahl von Arbeitsspielen aufgezeichnet. Daraufhin wird während des Referenzzustands, insbesondere innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels des Referenzzustands, jeweils wenigstens oder genau eine zusätzliche Testeinspritzung durchgeführt, in deren Rahmen die zu korrigierende Menge in den Brennraum eingebracht, insbesondere direkt eingespritzt, wird. Die Testeinspritzung wird beispielsweise mit einer für die Applikation wichtigen Wunscheinspritzmenge für eine applizierbare Anzahl von Arbeitsspielen aktiviert beziehungsweise durchgeführt. Außerdem werden während des Testzustands die oben genannten Signale, das heißt die Verbrennungsluftverhältnisse, die Luftmassen und die eingespritzten Kraftstoffmengen aufgezeichnet beziehungsweise erfasst. Über einen Relativvergleich der Signale während des Testzustands und während des Referenzzustands wird ein Mengenkorrekturbedarf ermittelt.
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Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können wichtige Einspritzmengenbereiche des Injektors korrigiert und über seine Lebensdauer zumindest im Wesentlichen konstant beziehungsweise stabil gehalten werden. Es kann zusätzlich auch eine Nacheinspritzung mit völlig anderen Verhältnissen korrigiert und stabil gehalten werden. Es werden keine Schubphasen mehr benötigt, wobei sich das Verfahren nicht auf Kleinstmengen beschränkt. Außerdem können Fehler, welche beispielsweise durch einen Lambda-Sensor hervorgerufen werden, durch den Relativvergleich minimiert werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 2 Diagramme zum weiteren Veranschaulichen des Verfahrens;
- 3 ein Diagramm zum weiteren Veranschaulichen des Verfahrens; und
- 4 ein weiteres Diagramm zum weiteren Veranschaulichen des Verfahrens.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen eines Verfahrens zur Korrektur einer mittels einer Kraftstoffeinspritzung, insbesondere mittels einer Kraftstoffdirekteinspritzung, in wenigstens einen vorzugsweise als Zylinder ausgebildeten Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, einzubringenden Menge eines Kraftstoffes, insbesondere eines flüssigen Kraftstoffes. Dabei ist die Verbrennungskraftmaschine mittels des Kraftstoffs in einem befeuerten Betrieb betreibbar. Bei einem ersten Schritt S1 des Verfahrens wird während eines Referenzzustands, während welchem ein Einbringen der zu korrigierenden Menge in den Brennraum unterbleibt, Referenzwerte ermittelt werden, welche auch als Lambda bezeichnete Verbrennungsluftverhältnisse der Verbrennungskraftmaschine, in die Verbrennungskraftmaschine eingebrachte Luftmassen und in die Verbrennungskraftmaschine eingebrachte Kraftstoffmengen während des Referenzzustands charakterisieren. Somit werden beispielsweise während des Referenzzustands jeweilige Signale erfasst, insbesondere aufgezeichnet. Ein erstes der Signale charakterisiert die zuvor genannten Verbrennungsluftverhältnisse, welche während des Referenzzustands auftreten. Ein zweites der Signale charakterisiert die zuvor genannten Luftmassen, welche während des Referenzzustands in die Verbrennungskraftmaschine und somit zumindest in den Brennraum eingebracht werden. Ein drittes der Signale charakterisiert die Kraftstoffmengen, die während des Referenzzustands in die Verbrennungskraftmaschine und somit zumindest in den Brennraum eingebracht, insbesondere direkt eingespritzt, werden. Die Signale umfassen dabei die Referenzwerte beziehungsweise werden durch die Referenzwerte gebildet. Da während des Referenzzustands die Verbrennungskraftmaschine mit dem Kraftstoff und mit Luft versorgt wird, wird die Verbrennungskraftmaschine während des Referenzzustands in dem befeuerten Betrieb betrieben. In dem befeuerten Betrieb laufen in der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere zumindest im Brennraum, Verbrennungsvorgänge ab.
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Bei einem sich vorzugsweise an den ersten Schritt S1 anschließenden zweiten Schritt S2 des Verfahrens werden während eines Testzustands, während welchem die zu korrigierende Menge in den Brennraum eingebracht, insbesondere direkt eingespritzt, wird, Testwerte ermittelt, welche Verbrennungsluftverhältnisse der Verbrennungskraftmaschine, in die Verbrennungskraftmaschine eingebrachte Luftmassen und in die Verbrennungskraftmaschine eingebrachte Kraftstoffmengen während des Testzustands charakterisieren. Beispielsweise werden während des Testzustands die zuvor genannten Signale erfasst, insbesondere aufgezeichnet, wobei die Signale dann die Testwerte charakterisieren beziehungsweise umfassen. Bei einem dritten Schritt S3 des Verfahrens werden beispielsweise die Referenzwerte mit den Testwerten verglichen, sodass beispielsweise bei einem vierten Schritt S4 des Verfahrens die Menge in Abhängigkeit von dem Vergleich korrigiert wird. Insbesondere ist es vorgesehen, dass beispielsweise bei einem zweiten Schritt S2 oder bei einem dritten Schritt S3 die zu korrigierende Menge anhand der Testwerte beziehungsweise anhand der Signale ermittelt, insbesondere berechnet, wird. Das Einbringen, insbesondere Einspritzen, der Menge erfolgt durch Ansteuern, insbesondere elektrisches Ansteuern, wenigstens eines Injektors, mittels welchem die Menge in den Brennraum eingebracht, insbesondere direkt in den Brennraum eingespritzt, wird.
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Aus diesem Ansteuern des Injektors resultiert die Menge als eine Ist-Menge, welche anhand der Signale beziehungsweise anhand der Testwerte ermittelt, insbesondere berechnet, wird. Die Ansteuerung basiert dabei auf einer Soll-Menge, welche vorgegeben wird. Mit anderen Worten ist es gewünscht, dass aus der Ansteuerung des Injektors die Ist-Menge derart resultiert, dass die Ist-Menge der Soll-Menge entspricht beziehungsweise nur geringfügig von der Soll-Menge abweicht. Beispielsweise wird die Ist-Menge mit der Soll-Menge verglichen. Weicht die Ist-Menge von der Soll-Menge übermäßig ab, so kann durch diese Abweichung darauf rückgeschlossen werden, dass die Ansteuerung des Injektors nicht zu der Einbringung der gewünschten Soll-Menge geführt hat. In der Folge können die Ansteuerung des Injektors und somit die Ist-Menge korrigiert werden, sodass die Ist-Menge der Soll-Menge, welche auch als Zielmenge bezeichnet wird, entspricht. Beispielsweise wird die Ist-Menge mit der Soll-Menge durch ein Kennfeld und/oder eine Übertragungsfunktion verglichen. Anhand des Vergleichs beziehungsweise anhand der Abweichung wird beispielsweise ein Korrekturwert ermittelt, um welchen die Ansteuerung beziehungsweise die Menge korrigiert wird, sodass die Ist-Menge der Soll-Menge entspricht. Dieser Korrekturwert wird beispielsweise in einer Speichereinrichtung einer elektronischen Recheneinrichtung zum Steuern und/oder Regeln der Verbrennungskraftmaschine gespeichert. Insbesondere erfolgt die Korrektur durch eine Korrektur einer Ansteuerdauer des Injektors.
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2 zeigt Diagramme
10 und
12 zum weiteren Veranschaulichen des Verfahrens. Auf der Ordinate
14 des Diagramms
10 ist beispielsweise die Menge beziehungsweise deren Wert aufgetragen, wobei die Menge beispielsweise im Rahmen einer Zusatzeinspritzung in den Brennraum eingebracht, insbesondere direkt eingespritzt, wird. Auf der Ordinate
16 des Diagramms
12 ist ein Verhältnis aus Lambda zu Luftmasse aufgetragen, und auf der jeweiligen Abszisse
18 der Diagramme
10 und
12 sind Arbeitsspiele der Verbrennungskraftmaschine aufgetragen. Bei dem ersten Schritt
S1 beziehungsweise während des Referenzzustands erfolgt beispielsweise eine Mittelung der Signale, um somit jeweilige Werte für die Luftmassen, die Verbrennungsluftverhältnisse und die Kraftstoffmengen zu realisieren. Bei einem Schritt
S5 erfolgt beispielsweise eine Aktivierung einer zusätzlichen Einspritzung, insbesondere einer zusätzlichen Piloteinspritzung, auf wenigstens oder genau einen Brennraum, woraus eine Differenz
D in den Niveaus der Signale resultiert. Die Differenz korreliert mit der durch die zusätzliche Einspritzung realisierten Menge, welche beispielsweise zu korrigieren ist beziehungsweise korrigiert wird. Der Schritt
S5 kann Teil des Schritts
S2 sein. Die zu korrigierende Menge wird beispielsweise mit m
fm_Pil2 bezeichnet und wie folgt berechnet:
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Somit ist beispielsweise die zu korrigierende Menge eine ermittelte Einspritzmasse durch die zusätzliche Einspritzung in den Brennraum.
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ist die gemittelte Einspritzmasse bei dem zweiten Schritt
S2 aus dem Steuergerät, wobei die Zusatzeinspritzung nicht berücksichtigt wird.
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die gemittelte Einspritzmasse bei einem ersten Schritt
S1 aus dem Steuergerät.
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ist die tatsächlich eingespritzte Masse mit der Zusatzeinspritzung, und
ist die tatsächlich eingespritzte Masse bei einem ersten Schritt
S1 ohne die Zusatzeinspritzung, das heißt während des Referenzzustands.
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Durch hydraulische Druckwelleneffekte in einem auch als Rail bezeichneten Kraftstoffverteilungselement kann die durch die zusätzliche Testeinspritzung eingebrachte Einspritzmenge betriebspunktabhängig systematisch abweichen. Deshalb ist gegebenenfalls eine Übertragungsfunktion beziehungsweise ein Kennfeld für die betriebsunabhängige Zielmenge notwendig, wobei das Kennfeld in 4 gezeigt ist. Das in 4 gezeigte Kennfeld ist ein Kennfeld mit Zielmenge als Übertragungsfunktion für eine bestimmte Wunschmenge der auch als Testeinspritzung bezeichneten Zusatzeinspritzung und betriebspunktabhängig, insbesondere für betriebstüchtige Injektoren. Auf der Abszisse 20 ist die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine aufgetragen, und auf der Ordinate 22 ist beispielsweise die Last beziehungsweise das Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine aufgetragen. In das Kennfeld ist eine detektierte Menge der Zusatzeinspritzung für einen vorgebbaren Wellendruck eingetragen.
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Ferner zeigt 3 ein Diagramm, auf dessen Abszisse 24 die Ansteuerdauer des Injektors aufgetragen ist. Auf der Ordinate 26 ist die aus der Ansteuerdauer des Injektors resultierende Menge des Kraftstoffes aufgetragen, die in den Brennraum eingebracht, insbesondere direkt eingespritzt, wird. Wichtige Vor- und Nacheinspritzmengenpunkte für verschiedene Raildrücke sind in 3 mit P bezeichnet. Ferner ist mit K bezeichnet, dass das Verfahren eine Korrekturfunktion ist, durch welche die mittels der Testbeziehungsweise Zusatzeinspritzung in den Brennraum einzubringende Menge des Kraftstoffes stabil beziehungsweise zumindest im Wesentlichen konstant gehalten werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Diagramm
- 12
- Diagramm
- 14
- Abszisse
- 16
- Abszisse
- 18
- Ordinate
- 20
- Abszisse
- 22
- Ordinate
- 24
- Abszisse
- 26
- Ordinate
- D
- Differenz
- K
- Korrekturfunktion
- P
- Punkt
- S1
- erster Schritt
- S2
- zweiter Schritt
- S3
- dritter Schritt
- S4
- vierter Schritt
- S5
- fünfter Schritt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010051035 A1 [0002]
- DE 102008051820 A1 [0003]
- DE 102004053418 A1 [0004]