DE102018102882B4

DE102018102882B4 - Verfahren für die Berechnung einer Winkeleinstellung einer Kurbelwelle während eines Kraftstoffeinspritzvorgangs

Info

Publication number: DE102018102882B4
Application number: DE102018102882.2A
Authority: DE
Inventors: Stefano NIEDDU
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-02-16
Filing date: 2018-02-08
Publication date: 2024-02-01
Anticipated expiration: 2038-02-09
Also published as: DE102018102882A1; CN108443025B; US20180230933A1; US10190525B2; CN108443025A

Abstract

Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors (22), das Verfahren umfassend:
ein Berechnen einer Winkelposition einer Kurbelwelle (40) des Verbrennungsmotors (22) bei einem Auftreten eines vorherigen Kraftstoffeinspritzvorgangs mit einer Motorsteuerung (34) aus der Gleichung

γ_{i n j} = \frac{L_{2}}{L_{1}},

wobei γ_inj die Winkelposition der Kurbelwelle (40) bei dem Auftreten des vorherigen Kraftstoffeinspritzvorgangs ist,

L_{2} = \int_{0}^{2 π} P (θ) \cdot (3 θ^{2} - 4 π θ) d θ,

L_{1} = \int_{0}^{2 π} P (θ) \cdot (2 θ - 2 π) d θ, P (θ)

ein Kraftstoffdruckdatenstrom (42) innerhalb eines Kraftstoffverteilers (32) des Verbrennungsmotors (22) relativ zu der Winkelposition der Kurbelwelle (40) während des vorherigen Kraftstoffeinspritzvorgangs ist, und θ die Winkelposition der Kurbelwelle (40) ist; und
ein Einstellen eines Kraftstoffeinspritzzeitpunktes eines zukünftigen Kraftstoffeinspritzvorgangs mit der Motorsteuerung (34) basierend auf der berechneten Winkelposition der Kurbelwelle (40) bei dem Auftreten des vorherigen Kraftstoffeinspritzvorgangs, sodass der zukünftige Kraftstoffeinspritzvorgang bei einer gewünschten Winkelposition der Kurbelwelle (26) auftritt.

Description

EINLEITUNG
Die Offenbarung betrifft im Allgemeinen ein Verfahren für das Steuern eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs und insbesondere ein Verfahren für das Berechnen einer Winkelposition einer Kurbelwelle bei dem Auftreten eines Kraftstoffeinspritzvorgangs.
Ein optimaler Betrieb eines Verbrennungsmotors erfordert, dass der Kraftstoff in die Zylinderbohrung eingespritzt wird, wenn die Kurbelwelle in einem bestimmten Drehwinkel positioniert ist, wodurch ein Kolben in der Zylinderbohrung richtig positioniert wird. Eine Motorsteuerung sendet ein Steuersignal an ein Kraftstoffeinspritzventil, das seinerseits den Kraftstoff in die Zylinderbohrung einspritzt, d. h. ein Kraftstoffeinspritzvorgang. Zwischen dem Zeitpunkt, zu dem das Steuersignal an das Kraftstoffeinspritzventil gesendet wird, und dem Zeitpunkt, zu dem das Kraftstoffeinspritzventil den Kraftstoff in die Zylinderbohrung einspritzt, gibt es eine Zeitverzögerung. Diese Zeitverzögerung ändert sich, wenn sich das Kraftstoffeinspritzventil abnutzt. Um die Änderung der Zeitverzögerung zu kompensieren, muss der Zeitpunkt des Kraftstoffeinspritzsignals angepasst werden. Die Winkelposition der Kurbelwelle bei dem Auftreten eines Kraftstoffeinspritzvorgangs wird berechnet, damit die Motorsteuerung bestimmen kann, wann und wie um wieviel der Zeitpunkt des Kraftstoffeinspritzsignals einzustellen ist.
Die Druckschrift US 2016 / 0 215 708 A1 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung eines Zeitpunkts und einer Menge einer Kraftstoffeinspritzung, bei dem eine Differenz zwischen einem berechneten Wert eines Zeitparameters und einem vorgegebenen Zielwert davon berechnet wird, wobei die berechnete Differenz zur Korrektur eines Einspritzbeginns verwendet wird.
Die Druckschrift DE 11 2009 001 425 T5 offenbart ein Verfahren zum Diagnostizieren einer Verbrennung innerhalb eines Verbrennungsmotors, bei dem ein erzeugter Verbrennungsphaseneinstellungswert mit einem erwarteten Verbrennungsphaseneinstellungswert auf der Grundlage eines vorgegebenen Einspritzbeginn-Kurbelwinkels verglichen wird und auf der Grundlage des Vergleichs Verbrennungsphaseneinstellungsdifferenzen identifiziert werden.
Die Druckschrift DE 32 02 614 A1 offenbart eine Regeleinrichtung für den Spritzbeginn bei einer mit Selbstzündung arbeitenden Brennkraftmaschine, die die Zeitdauer zwischen einem Spritzbeginn-Istwert und einer Referenzmarke bezüglich einer Kurbelwellenposition mittels eines frequenzkonstanten Signals auszählt, das Zählergebnis mit einem Sollwert vergleicht und das Vergleichsergebnis einem Regler zuführt.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, den Betrieb der Motorsteuerung und des Verbrennungsmotors zu verbessern.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Insbesondere wird es ermöglicht, dass die Motorsteuerung den Zeitpunkt des Kraftstoffeinspritzvorgangs so einstellt, dass der Kraftstoffeinspritzvorgang auftritt, wenn sich die Kurbelwellen in einer optimalen Winkelposition befindet. Das hierin beschriebene Verfahren stellt ein neues, einzigartiges Verfahren für das Berechnen der Winkelposition der Kurbelwelle bei dem Auftreten des Kraftstoffeinspritzvorgangs bereit, was erfordert, dass die Motorsteuerung weniger Berechnungen als andere bekannte Verfahren durchführt. Das Reduzieren der Anzahl an Berechnungen sowie das Ändern der Art von Verfahren, die die Motorsteuerung für das Berechnen der Winkelposition der Kurbelwelle bei dem Auftreten des Kraftstoffeinspritzvorgangs durchführen muss, reduziert die Verarbeitungszeit für die Motorsteuerung, was der Motorsteuerung ermöglicht andere wichtige Berechnungen und/oder Verfahren durchzuführen, wodurch der Betrieb der Motorsteuerung und des Verbrennungsmotors verbessert wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine schematische Darstellung der Querschnittsansicht eines Fahrzeugs.
2 ist ein schematisches Diagramm, das einen Kraftstoffdruckdatenstrom relativ zu einer Winkelposition einer Kurbelwelle zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass Begriffe, wie „über“, „unter“, „nach oben“, „nach unten“, „oben“, „unten“ usw., beschreibend für die Figuren verwendet werden und keine Einschränkungen des Umfangs der durch die beigefügten Patentansprüche definierten Offenbarung darstellen. Weiterhin können die Lehren hierin in Bezug auf die funktionalen bzw. logischen Blockkomponenten bzw. verschiedene Verarbeitungsschritte beschrieben sein. Es ist zu beachten, dass derartige Blockkomponenten aus einer beliebigen Anzahl an Hardware, Software- und/oder Firmware-Komponenten aufgebaut sein können, die dazu konfiguriert sind, die spezifizierten Funktionen auszuführen.
In den FIG., in denen die Bauteile in mehreren Ansichten nummeriert dargestellt sind, handelt es sich bei 20 in 1 im Allgemeinen um das Fahrzeug. Bezugnehmend auf 1 kann das Fahrzeug 20 einen beliebigen Typ einer beweglichen Plattform beinhalten, die einen Verbrennungsmotor 22 enthält. Zum Beispiel kann das Fahrzeug 20 ein Auto, Lastkraftwagen, Motorrad, ATV, Traktor, Flugzeug usw. beinhalten, ist aber nicht darauf beschränkt. Der Verbrennungsmotor 22 kann eine beliebige Art und/oder Konfiguration des Motors beinhalten. So handelt es sich beispielsweise bei dem Verbrennungsmotor 22 mitunter um einen Benzinmotor oder einen Dieselmotor. Zudem kann der Verbrennungsmotor 22 als ein Drehmotor, ein Reihenmotor oder ein Motor des V-Typs sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Der Verbrennungsmotor 22 beinhaltet mindestens einen Zylinder 24 und eine Kurbelwelle 26, die sich um eine Kurbelachse 28 dreht. Wie in der Technik bekannt ist, ist ein Kolben 30 über eine Pleuelstange mit der Kurbelwelle 26 verbunden und bewegt sich in einer Hubbewegung innerhalb des Zylinders 24. Es versteht sich, dass der Verbrennungsmotor 22 eine beliebige Anzahl an Zylindern 24 und Kolben 30, z. B. 1, 2, 3, 4, usw. beinhalten kann. Der Verbrennungsmotor 22 beinhaltet einen Kraftstoffverteiler 32, der unter Druck stehenden Kraftstoff dem/den Zylinder(n) 24 zuführt. Der spezifische Typ, die Konfiguration und der Betrieb des Verbrennungsmotors 22 ist für die Lehre der Offenbarung nicht relevant, dem Fachmann wohlbekannt und wird daher hierin nicht im Detail beschrieben.
Das Fahrzeug 20 enthält ferner eine Motorsteuerung 34 für das Steuern des Betriebs des Verbrennungsmotors 22. Die Motorsteuerung 34 kann alternativ als eine Steuerung, eine Fahrzeugsteuerung, ein spezieller Computer, eine Motorsteuereinheit (ECU), ein Motorsteuermodul (ECM) usw. bezeichnet werden. Die Motorsteuerung 34 kann einen Computer und/oder einen Prozessor beinhalten und alle Software, Hardware, Speicher, Algorithmen, Verbindungen, Sensoren usw., die notwendig sind, um den Betrieb des Verbrennungsmotors 22 zu verwalten und zu steuern. Als solches kann ein Verfahren, das nachfolgend beschrieben ist, als ein Programm oder Algorithmus ausgeführt werden, das auf der Motorsteuerung 34 betrieben werden kann. Es versteht sich, dass die Motorsteuerung 34 jedwede Vorrichtung enthalten kann, die in der Lage ist, Daten von verschiedenen Sensoren oder anderen Geräten zu analysieren, Daten zu vergleichen, die erforderlichen Entscheidungen zu treffen, die zur Steuerung des Betriebs des Verbrennungsmotors 22 und zur Ausführung der notwendigen Funktionen zur Steuerung des Verbrennungsmotors 22 nötig sind.
Die Motorsteuerung 34 kann durch einen oder mehrere Digital- oder Host-Rechner verkörpert sein, der jeweils über einen oder mehrere Prozessoren 36, Nur-Lesen-Speicher (ROM), Schreib-Lesespeicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), elektrisch programmierbaren Nur-Lesen-Speicher (EPROM), optische Laufwerke, Magnetlaufwerke usw., einen Hochgeschwindigkeitstakt, Analog/Digital(A/D)-Schaltungen, Digital/Analog(D/A)-Schaltungen und alle erforderlichen Eingabe/Ausgabe(E/A)-Schaltungen, Ein-/Ausgabegeräte und Kommunikationsschnittstellen sowie Signalkonditionierungs- und Pufferschaltungen verfügt.
Der computerlesbare Speicher kann jedes beliebige flüchtige/nichtflüchtige Medium einschließen, das an der Bereitstellung von Daten oder computerlesbaren Anweisungen teilnimmt. Speicher kann nicht-flüchtig oder flüchtig sein. Nicht-flüchtige Medien können beispielsweise optische oder magnetische Disketten und andere persistente Speicher sein. Flüchtige Medien können zum Beispiel dynamische Schreib-Lesespeicher mit wahlfreiem Zugriff (DRAM) beinhalten, die einen Hauptspeicher bilden. Zu weiteren Beispielen von Ausführungsformen von Speichern gehören eine Diskette, eine flexible Disk oder eine Festplatte, ein Magnetband oder andere magnetische Medien, eine CD-ROM, DVD bzw. andere optische Medien sowie andere mögliche Speicherelemente, wie Flash-Speicher.
Die Motorsteuerung 34 beinhaltet einen physischen, nichtflüchtigen Speicher 38, auf dem computerausführbare Anweisungen abgelegt sind, einschließlich eines Algorithmus zur Berechnung der Winkelposition der Kurbelwelle 40. Der Prozessor 36 der Motorsteuerung 34 ist für das Ausführen des Algorithmus zur Berechnung der Winkelposition der Kurbelwelle 40 konfiguriert. Der Algorithmus zur Berechnung der Winkelposition der Kurbelwelle 40 implementiert ein Verfahren für die Steuerung des Verbrennungsmotors 22 des Fahrzeugs 20. Als Teil des Verfahrens für das Steuern des Verbrennungsmotors 22 implementiert der Algorithmus zur Berechnung der Winkelposition der Kurbelwelle 40 ein Verfahren für das Berechnen der Winkelposition der Kurbelwelle 26 bei dem Auftreten eines Kraftstoffeinspritzvorgangs, welchen die Motorsteuerung 34 dann für das Steuern des Zeitpunkts eines zukünftigen Kraftstoffeinspritzvorgangs verwenden kann.
Das Verfahren für das Steuern des Verbrennungsmotors 22 beinhaltet das kontinuierliche Erfassen des Kraftstoffdrucks innerhalb des Kraftstoffverteilers 32 des Verbrennungsmotors 22 während der Drehung der Kurbelwelle 26, um einen Kraftstoffdruckdatenstrom 42 zu definieren. Der Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffverteiler 32 kann auf jede geeignete Weise erfasst werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf einen oder mehrere Drucksensoren, die mit dem Kraftstoffverteiler 32 verbunden sind. Der Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffverteiler 32 kann an die Motorsteuerung 34 übermittelt und in dem Speicher 38 der Motorsteuerung 34 gespeichert werden. Die kontinuierliche Überwachung des Kraftstoffdrucks in dem Kraftstoffverteiler 32 definiert den Kraftstoffdruckdatenstrom 42, der als der Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffverteiler 32 während eines Zeitraums definiert sein kann, in der sich die Kurbelwelle 26 dreht.
Der Kraftstoffdruckdatenstrom 42 ist eine kontinuierliche Funktion des Kraftstoffdrucks in dem Kraftstoffverteiler 32, wenn sich die Kurbelwelle 26 dreht. Bezugnehmend auf 2 ist ein Kraftstoffdruck des Kraftstoffdruckdatenstroms 42 allgemein entlang einer vertikalen Achse 56 dargestellt, und eine Winkeldrehung der Kurbelwelle 26 ist allgemein entlang einer horizontalen Achse 58 dargestellt. Wie in 2 gezeigt, bildet der Kraftstoffdruckdatenstrom 42 eine durchgehende Linie, die allgemein bei 42 gezeigt ist. Bei jedem Kraftstoffeinspritzungsereignis, bei dem Kraftstoff in einen der Motorzylinder 24 eingespritzt wird, fällt der Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffverteiler 32 auf einen im Allgemeinen konstanten Nacheinspritzungskraftstoffdruck 46 ab. Die Kraftstoffdruckabfälle 44 sind durch die allgemein vertikalen Liniensegmente 44 in dem Kraftstoffdruckdatenstrom 42 dargestellt. Der Nacheinspritzungskraftstoffdruck 46 wird allgemein durch die horizontalen Liniensegmente 46 in dem Kraftstoffdruckdatenstrom 42 dargestellt. Nach jedem Kraftstoffdruckabfall 44, d. h. jedem Kraftstoffeinspritzvorgang, steigt der Kraftstoffdruck innerhalb des Kraftstoffverteilers 32 auf einen im Wesentlichen konstanten Voreinspritzdruck an. Der Anstieg des Kraftstoffdrucks von dem Nacheinspritzungskraftstoffdruck 46 zu dem Voreinspritzungskraftstoffdruck 50 wird allgemein durch die schrägen Liniensegmente 48 in dem Kraftstoffdruckdatenstrom 42 dargestellt. Der Voreinspritzungskraftstoffdruck 50 wird allgemein durch die horizontalen Liniensegmente 50 in dem Kraftstoffdruckdatenstrom 42 dargestellt. Der Zyklus wiederholt sich für jedes Kraftstoffeinspritzereignis.
Sobald der Kraftstoffdruckdatenstrom 42 durch kontinuierliches Erfassen des Kraftstoffdrucks in dem Kraftstoffverteiler 32 definiert worden ist während sich die Kurbelwelle 26 dreht, kann die Motorsteuerung 34 einen Druckabfall 44 in dem Kraftstoffdruckdatenstrom 42 identifizieren. Jeder der Druckabfälle 44 in dem Kraftstoffdruckdatenstrom 42 kann ausgewählt oder identifiziert werden. Wie oben erwähnt, tritt der Druckabfall 44 in dem Kraftstoffdruckdatenstrom 42 bei einem Kraftstoffeinspritzvorgang auf. Dementsprechend kann durch Ermitteln der Winkelposition der Kurbelwelle 26, wenn der Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffverteiler 32 abfällt, die Motorsteuerung 34 die Winkelposition der Kurbelwelle 26 bestimmen, wenn Kraftstoff in die Motorzylinder 24 eingespritzt wird.
Um die Winkelposition der Kurbelwelle 26 bei dem Druckabfall 44 zu berechnen, der in dem Kraftstoffdruckdatenstrom 42 identifiziert ist, integriert die Motorsteuerung 34 ein Gleichungenpaar zwischen einer Zeitstartposition 52 und einer Zeitendposition 54 in dem Kraftstoffdruckdatenstrom 42. Die Motorsteuerung 34 definiert die Zeitstartposition 52 in dem Kraftstoffdruckdatenstrom 42 an einer Stelle vor dem identifizierten Druckabfall 44. Die Zeitstartposition 52 sollte so definiert sein, dass der Kraftstoffdruckdatenstrom 42 den im Wesentlichen konstanten Voreinspritzungskraftstoffdruck 50 zwischen der Zeitstartposition 52 und dem identifizierten Druckabfall 44 in dem Kraftstoffdruckdatenstrom 42 beibehält. Dementsprechend sollte sich die Zeitstartposition 52 nicht in das schräge Segment 48 des Kraftstoffdruckdatenstroms 42 erstrecken, das den Anstieg des Kraftstoffdrucks von dem Nacheinspritzungskraftstoffdruck 46 zu dem Voreinspritzungskraftstoffdruck 50 darstellt.
Die Motorsteuerung 34 definiert die Zeitendposition 54 in dem Kraftstoffdruckdatenstrom 42 an einer Stelle nachfolgend des oder nach dem identifizierten Druckabfall 44. Die Zeitendposition 54 sollte so definiert sein, dass der Kraftstoffdruckdatenstrom 42 den im Wesentlichen konstanten Nacheinspritzungskraftstoffdruck 46 zwischen dem identifizierten Druckabfall 44 in dem Kraftstoffdruckdatenstrom 42 und der Zeitendposition 54 beibehält. Dementsprechend sollte sich die Zeitendposition 54 nicht in das schräge Segment 48 des Kraftstoffdruckdatenstroms 42 erstrecken, das den Anstieg des Kraftstoffdrucks von dem Nacheinspritzungskraftstoffdruck 46 zu dem Voreinspritzungskraftstoffdruck 50 darstellt. Die Genauigkeit der Berechnung wird erhöht, indem die Zeitstartposition 52 und die Zeitendposition 54 so weit wie möglich voneinander entfernt entlang der horizontalen Achse 58 definiert werden, ohne dass die Zeitstartposition 52 oder die Zeitendposition 54 einen beliebigen Abschnitt der schrägen Segmente 48 des Kraftstoffdruckdatenstroms 42 beinhalten, die den Druckanstieg in dem Kraftstoffverteiler 32 anzeigen.
Wie oben erwähnt, integriert die Motorsteuerung 34 eine erste Polynomfunktion L₁ und eine zweite Polynomfunktion L₂ zwischen der Zeitstartposition 52 und der Zeitendposition 54. Die Zeitstartposition 52 in dem Kraftstoffdruckdatenstrom 42 ist die untere Grenze der Integration der ersten und zweiten Polynomfunktionen L₁ und der ersten Polynomfunktionen L₂ und ist so definiert, dass sie einen Wert gleich Null enthält. Die Zeitendposition 54 in dem Kraftstoffdruckdatenstrom 42 ist die obere Grenze der Integration der ersten und zweiten Polynomfunktionen L₁ und der ersten Polynomfunktionen L₂ und ist so definiert, dass sie einen Wert gleich 2_π enthält.
Die erste Polynomfunktion L₁ ist durch Gleichung 1 definiert. $L_{1} = \int_{0}^{2 π} P (θ) \cdot (2 θ - 2 π) d θ;$
In Gleichung 1 P(θ) ist der Kraftstoffdruckdatenstrom 42 innerhalb des Kraftstoffverteilers 32 des Verbrennungsmotors 22 relativ zu der Winkelposition der Kurbelwelle 26 während eines Kraftstoffeinspritzvorgangs, und θ ist die Winkelposition der Kurbelwelle 26.
Die zweite Polynomfunktion L₂ ist durch Gleichung 2 definiert. $L_{2} = \int_{0}^{2 π} P (θ) \cdot (3 θ^{2} - 4 π θ) d θ$
In Gleichung 2 P(θ) ist der Kraftstoffdruckdatenstrom 42 innerhalb des Kraftstoffverteilers 32 des Verbrennungsmotors 22 relativ zu der Winkelposition der Kurbelwelle 26 während eines Kraftstoffeinspritzvorgangs, und θ ist die Winkelposition der Kurbelwelle 26.
Die Motorsteuerung 34 berechnet die Winkelposition der Kurbelwelle 26 des Verbrennungsmotors 22 bei dem Auftreten eines Kraftstoffeinspritzvorgangs durch Teilen der integrierten zweiten Polynomfunktion durch die integrierte erste Polynomfunktion. Dementsprechend berechnet die Motorsteuerung 34 die Winkelposition der Kurbelwelle 26 bei dem Auftreten des identifizierten oder vorherigen Kraftstoffeinspritzvorgangs aus Gleichung 3. $γ_{i n j} = \frac{L_{2}}{L_{1}}$
In Gleichung 3 γ_inj ist die Winkelposition der Kurbelwelle 26 bei dem Auftreten des identifizierten Kraftstoffeinspritzvorgangs und ist allgemein in 2 durch Bezugslinie 60 gezeigt, L₁ ist die Integration der ersten Polynomfunktion und L₂ ist die Integration der zweiten Polynomfunktion. Es sollte beachtet werden, dass, da die Winkelposition der Kurbelwelle 26 basierend auf der definierten Zeitstartposition 52 und der definierten Zeitendposition 54 berechnet wurde, die berechnete Winkelposition der Kurbelwelle 26 (γ_inj 60) relativ zu der Zeitstartposition 52 und der Zeitendposition ist.
Nachdem die Motorsteuerung 34 die Winkelposition der Kurbelwelle 26 bei dem Auftreten des identifizierten Kraftstoffeinspritzvorgangs berechnet hat (d. h. γ_inj 60) kann die Motorsteuerung 34 dann die berechnete Winkelposition der Kurbelwelle 26 bei dem Auftreten des vorhergehenden oder identifizierten Kraftstoffeinspritzvorgangs mit einer absoluten Position der Kurbelwelle 26 während eines Motorzyklus relativ zu einer oberen Totpunktposition (OT-Position) 62 der Kurbelwelle 26 korrelieren. Die OT-Position 62 der Kurbelwelle 26 kann als der OT eines bestimmten der Motorzylinder 24 des Verbrennungsmotors 22 definiert sein. Die OT-Position 62 der Kurbelwelle 26 kann jedoch so definiert sein, dass sie eine andere Drehposition der Kurbelwelle 26 enthält.
Die Motorsteuerung 34 kann die berechnete Winkelposition der Kurbelwelle 26 mit der absoluten Position der Kurbelwelle 26 korrelieren, indem die absolute Winkelposition der Kurbelwelle 26 bei dem Auftreten des vorhergehenden Kraftstoffeinspritzvorgangs aus der Gleichung 4 berechnet wird. $γ_{a b s} = γ_{i n j} (\frac{z}{2 π}) + γ_{o f f s e t}$
In Gleichung 4 ist γ_abs die absolute Position der Kurbelwelle 26 bei dem Auftreten des vorherigen oder identifizierten Kraftstoffeinspritzvorgangs relativ zu der OT-Position 62, γ_inj ist die berechnete Winkelposition der Kurbelwelle 26 bei dem Auftreten des vorhergehenden Kraftstoffeinspritzvorgangs, z = Winkeldrehung der Kurbelwelle 26, die zwischen der Zeitstartposition 52 und der Zeitendposition 54 auftritt, und γ_offset ist die Winkeldrehung der Kurbelwelle 26 zwischen der OT-Position 62 der Kurbelwelle 26 und der Zeitstartposition 52 des Kraftstoffdruckdatenstroms 42. Die Winkeldrehung der Kurbelwelle 26 zwischen der OT-Position 62 der Kurbelwelle 26 und der Zeitstartposition 52 des Kraftstoffdruckdatenstroms 42, d. h. γ_offset, wird durch die Dimensionslinie 64 in 2 dargestellt. Bezugnehmend auf 2 ist zu beachten, dass die absolute Position der Kurbelwelle 26 bei dem Auftreten des vorherigen oder identifizierten Kraftstoffeinspritzvorgangs relativ zu der OT-Position 62 und der berechneten Winkelposition γ_inj 60 der Kurbelwelle 26 bei dem Auftreten des vorhergehenden Kraftstoffeinspritzvorgangs die gleiche Stelle, die in dem Diagramm von 2 gezeigt ist umfassen, wobei der Unterschied ist, dass die berechnete Winkelposition γ_inj 60 der Kurbelwelle 26 bei dem Auftreten des vorherigen Kraftstoffeinspritzungsvorgangs definiert ist oder auf der Zeitstartposition 52 basiert, wohingegen die absolute Position der Kurbelwelle 26 bei dem Auftreten des vorherigen Kraftstoffeinspritzvorgangs relativ zu der OT-Position 62 ist.
Die Motorsteuerung 34 kann dann den Betrieb oder die Steuerung des Verbrennungsmotors 22 basierend auf der berechneten Position der Kurbelwelle 26 bei dem Auftreten des Kraftstoffeinspritzvorgangs einstellen. Wie oben erwähnt, kann sich aufgrund des Verschleißes eines Kraftstoffeinspritzventils die Zeitsteuerung oder Zeitverzögerung zwischen einem Steuersignal und der tatsächlichen Einspritzung des Kraftstoffs in den Motorzylinder 24 ändern, wenn der Kraftstoff in die Bohrung des Zylinders 24 relativ zu der Winkelposition der Kurbelwelle 26 eingespritzt wird, wodurch die Position des Kolbens 30 in dem Motorzylinder 24 während der Verbrennung geändert wird. Dementsprechend kann die Motorsteuerung 34 durch Berechnen der Drehposition der Kurbelwelle 26 bei dem Auftreten eines vorherigen Kraftstoffeinspritzvorgangs bestimmen, ob der Kraftstoffeinspritzvorgang auftritt, wenn sich die Kurbelwelle 26 und der Kolben 30 in der optimalen Position für die Verbrennung befinden. Wenn die Motorsteuerung 34 bestimmt, dass die Winkelposition der Kurbelwelle 26 bei dem Auftreten eines vorhergehenden Kraftstoffeinspritzvorgangs nicht in einer gewünschten oder optimalen Winkelposition ist, kann die Motorsteuerung 34 den Zeitpunkt des Kraftstoffeinspritzsteuersignals so einstellen, dass ein zukünftiger Kraftstoffeinspritzvorgang bei der gewünschten Winkelposition der Kurbelwelle 26 auftritt.
Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die Offenbarung, während der Umfang der Offenbarung jedoch einzig und allein durch die Patentansprüche definiert wird. Während einige der besten Modi und andere Ausführungsformen zur Umsetzung der beanspruchten Lehren im Detail beschrieben werden, existieren verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen zur Umsetzung der Offenbarung, die in den hinzugefügten Ansprüchen definiert sind.

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors (22), das Verfahren umfassend: ein Berechnen einer Winkelposition einer Kurbelwelle (40) des Verbrennungsmotors (22) bei einem Auftreten eines vorherigen Kraftstoffeinspritzvorgangs mit einer Motorsteuerung (34) aus der Gleichung $γ_{i n j} = \frac{L_{2}}{L_{1}},$
wobei γ_inj die Winkelposition der Kurbelwelle (40) bei dem Auftreten des vorherigen Kraftstoffeinspritzvorgangs ist, $L_{2} = \int_{0}^{2 π} P (θ) \cdot (3 θ^{2} - 4 π θ) d θ,$
$L_{1} = \int_{0}^{2 π} P (θ) \cdot (2 θ - 2 π) d θ, P (θ)$
ein Kraftstoffdruckdatenstrom (42) innerhalb eines Kraftstoffverteilers (32) des Verbrennungsmotors (22) relativ zu der Winkelposition der Kurbelwelle (40) während des vorherigen Kraftstoffeinspritzvorgangs ist, und θ die Winkelposition der Kurbelwelle (40) ist; und ein Einstellen eines Kraftstoffeinspritzzeitpunktes eines zukünftigen Kraftstoffeinspritzvorgangs mit der Motorsteuerung (34) basierend auf der berechneten Winkelposition der Kurbelwelle (40) bei dem Auftreten des vorherigen Kraftstoffeinspritzvorgangs, sodass der zukünftige Kraftstoffeinspritzvorgang bei einer gewünschten Winkelposition der Kurbelwelle (26) auftritt.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend ein kontinuierliches Erfassen eines Kraftstoffdrucks innerhalb des Kraftstoffverteilers (32) des Verbrennungsmotors (22) während der Drehung der Kurbelwelle (26), um den Kraftstoffdruckdatenstrom (42) zu definieren.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Identifizieren eines Druckabfalls (44) in dem Kraftstoffdruckdatenstrom (42).
Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend ein Definieren einer Zeitstartposition (52) in dem Kraftstoffdruckdatenstrom (42) vor dem identifizierten Druckabfall (44), wobei der Kraftstoffdruckdatenstrom (42) einen im Wesentlichen konstanten Voreinspritzungskraftstoffdruck (50) zwischen der Zeitstartposition (52) und dem identifizierten Druckabfall (44) in dem Kraftstoffdruckdatenstrom (42) beibehält.
Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend ein Definieren einer Zeitendposition (54) in dem Kraftstoffdruckdatenstrom (42) nach dem identifizierten Druckabfall (44), wobei der Kraftstoffdruckdatenstrom (42) einen im Wesentlichen konstanten Nacheinspritzungskraftstoffdruck (46) zwischen dem identifizierten Druckabfall (44) in dem Kraftstoffdruckdatenstrom (42) und der Zeitendposition (54) beibehält.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend ein Korrelieren der berechneten Winkelposition der Kurbelwelle (40) bei dem Auftreten des vorherigen Kraftstoffeinspritzvorgangs mit einer absoluten Position der Kurbelwelle (26) während eines Motorzyklus relativ zu einer oberen Totpunktposition (OT-Position) der Kurbelwelle (26).
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Korrelieren der berechneten Winkelposition der Kurbelwelle (40) mit der absoluten Position der Kurbelwelle (26) ein Berechnen der absoluten Winkelposition der Kurbelwelle (26) bei dem Auftreten des vorhergehenden Kraftstoffeinspritzvorgangs aus der Gleichung beinhaltet: $γ_{a b s} = γ_{i n j} (\frac{z}{2 π}) + γ_{o f f s e t};$
wobei γ_abs die absolute Position der Kurbelwelle (26) bei dem Auftreten des vorherigen Kraftstoffeinspritzvorgangs ist, γ_inj die berechnete Winkelposition der Kurbelwelle (40) bei dem Auftreten des vorhergehenden Kraftstoffeinspritzvorgangs ist, z die Winkeldrehung der Kurbelwelle (26) ist, die zwischen der Zeitstartposition (52) und der Zeitendposition (54) auftritt, und γ_offset die Winkeldrehung der Kurbelwelle (26) von der OT-Position der Kurbelwelle (26) und der Zeitstartposition (52) des Kraftstoffdruckdatenstroms (42) ist.