DE102019216055A1

DE102019216055A1 - Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102019216055A1
Application number: DE102019216055.7A
Authority: DE
Inventors: Tobias Frank
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 2019-10-17
Filing date: 2019-10-17
Publication date: 2021-04-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1), wobei ein Injektorkennfeld (11) zur Ansteuerung von wenigstens einem Injektor (5) verwendet wird, das eine Mehrzahl von Kennfeldpositionen aufweist, wobei jeder Kennfeldposition ein momentaner Kennfeldeintrag zugeordnet ist, wobei jedem momentanen Kennfeldeintrag ein erstes Gütemaß zugeordnet ist, wobei im Betrieb der Brennkraftmaschine (1) wenigstens ein aktueller Wert für zumindest eine Aktualisierungskennfeldposition der Mehrzahl von Kennfeldpositionen ermittelt wird, wobei der Aktualisierungskennfeldposition ein Aktualisierungskennfeldeintrag zugeordnet wird, der abhängig von dem momentanen Kennfeldeintrag an der Aktualisierungskennfeldposition, dem aktuellen Wert, und dem ersten Gütemaß gewählt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine sowie eine Brennkraftmaschine, die eingerichtet ist, um mit einem solchen Verfahren betrieben zu werden.
Im Rahmen eines solchen Verfahrens zum Betreiben einer Brennkraftmaschine wird ein Injektorkennfeld zur Ansteuerung von wenigstens einem Injektor verwendet. Solche Injektoren, die eingerichtet sind, um Brennstoff direkt in einen Brennraum der Brennkraftmaschine einzubringen, ändern ihr Verhalten über die Betriebsdauer der Brennkraftmaschine, beispielsweise durch Alterung, Abnutzung, Verunreinigungen, Belagbildung, kleinere Beschädigungen, beispielsweise durch Metallspäne, und dergleichen. Um einen Brennstoffverbrauch und Emissionen der Brennkraftmaschine in vorgegebenen Bereichen zu halten und zugleich die Brennkraftmaschine nicht zu gefährden - beispielsweise durch erhöhten Spitzendruck bei zu großen Einspritzmengen - müssen derartige Änderungen des Injektorverhaltens korrigiert werden. Dies bedeutet letztlich, dass das Injektorkennfeld im Betrieb der Brennkraftmaschine aktualisiert werden muss.
Ein solches Injektorkennfeld umfasst eine Mehrzahl von Kennfeldpositionen, die insbesondere verschiedenen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine zugeordnet sind, wobei jeder Kennfeldposition jeweils ein - insbesondere momentaner - Kennfeldeintrag zugeordnet ist, der dann in dem entsprechenden, der Kennfeldposition zugeordneten Betriebspunkt der Brennkraftmaschine zur Ansteuerung des Injektors verwendet wird. Es werden allerdings im typischen Betrieb einer solchen Brennkraftmaschine nicht alle Betriebspunkte gleich häufig und lange genug angefahren, sodass eine Aktualisierung des Kennfelds gegebenenfalls nur sehr lückenhaft erfolgen kann, wobei bestimmte Kennfeldpositionen kaum oder sogar nie aktualisiert werden. Sollte die Brennkraftmaschine dann doch einmal in einem entsprechenden Betriebspunkt betrieben werden, steht dort kein aktuell angepasster Kennfeldeintrag zur Verfügung, was den Betrieb der Brennkraftmaschine gefährden kann.
Auch eine Aktualisierung der Kennfeldeinträge an solchen Kennfeldpositionen, die tatsächlich im Betrieb erreichten Betriebspunkten entsprechen, ist aber durchaus problematisch: Wird nämlich einfach der momentane Kennfeldeintrag mit einem neuen Kennfeldeintrag ersetzt, ist es möglich, dass dieser neue Kennfeldeintrag einen größeren Fehler oder eine größere Ungenauigkeit aufweist, als der bestehende Kennfeldeintrag. Es besteht also die Gefahr, die Qualität der Kennfeldeinträge im laufenden Betrieb zu verschlechtern und damit die Brennkraftmaschine zu gefährden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine sowie eine Brennkraftmaschine zu schaffen, wobei die genannten Nachteile zumindest reduziert, vorzugsweise vermieden werden.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird, insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten Ausführungsformen.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren bereitgestellt wird, bei dem jedem momentanen Kennfeldeintrag ein erstes Gütemaß zugeordnet ist, wobei im Betrieb der Brennkraftmaschine wenigstens ein aktueller Wert für zumindest eine Aktualisierungskennfeldposition der Mehrzahl von Kennfeldpositionen ermittelt wird, wobei der Aktualisierungskennfeldposition ein Aktualisierungskennfeldeintrag zugeordnet wird, der abhängig von dem momentanen Kennfeldeintrag an der Aktualisierungskennfeldposition, abhängig von dem aktuellen Wert, und abhängig von dem ersten Gütemaß gewählt wird. Dadurch wird vorteilhaft vermieden, dass der momentane Kennfeldeintrag ohne weiteres durch den aktuellen Wert ersetzt wird; vielmehr wird die Qualität des momentanen Kennfeldeintrags in Form des ersten Gütemaß berücksichtigt, sodass in dem Verfahren eine Abwägung zwischen dem momentanen Kennfeldeintrag und dem aktuellen Wert erfolgt. Hierdurch kann die Genauigkeit der Aktualisierung des Injektorkennfelds verbessert werden, was sich vorteilhaft auf den Betrieb der Brennkraftmaschine auswirkt.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Injektorkennfeld als Kennfeldeinträge Werte für die Bestromungsdauer des Injektors. Die Kennfeldeinträge können in diesem Fall direkt verwendet werden, um den Injektor anzusteuern.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung umfasst das Injektorkennfeld bevorzugt Bestromungsdauer-Korrekturwerte, die auf einen vorzugsweise aus einem anderen Kennfeld ausgelesenen Norm-Bestromungsdauerwert angewendet, insbesondere addiert, werden, um letztlich einen Ansteuer-Bestromungsdauerwert zur Ansteuerung des Injektors zu erhalten. In diesem Fall wird bevorzugt nur das Injektorkennfeld aktualisiert, welches die Bestromungsdauer-Korrekturwerte aufweist. Das andere Kennfeld, welches die Norm-Bestromungsdauerwerte aufweist, ist dagegen unveränderlich. Die Veränderung im Verhalten des Injektors wird somit nur in dem Injektorkennfeld berücksichtigt, welches die Bestromungsdauer-Korrekturwerte aufweist.
Das Injektorkennfeld ist bevorzugt aufgespannt durch die Größen: Ein Hochdruck in einem Brennstoffzufuhrsystem für den Injektor, insbesondere ein Hochdruck in einem Common-Rail-System, und eine Leistungsvorgabe, insbesondere eine Leistungs- oder Drehmomentanforderung, im Fall eines Kennfelds, welches direkt Bestromungsdauerwerte aufweist. Weist das Injektorkennfeld in bevorzugter Ausgestaltung dagegen Bestromungsdauer-Korrekturwerte als Kennfeldeinträge auf, ist es bevorzugt aufgespannt durch die Größen: Hochdruck in dem Brennstoffzufuhrsystem, insbesondere Hochdruck in dem Common-Rail-System, und Bestromungsdauer. In diesem Fall ist also - insbesondere in diskretisierter Weise - nach Art eines kartesischen Koordinatensystems oder einer Matrix jedem Paar aus Hochdruck und Bestromungsdauer ein Bestromungsdauer-Korrekturwert als Kennfeldeintrag zugeordnet. Die jeweilige Kennfeldposition ist dabei gekennzeichnet durch das entsprechende Paar aus Hochdruck und Bestromungsdauer.
Bevorzugt ist jedem Injektor der Brennkraftmaschine ein separates solches Injektorkennfeld, insbesondere ein Injektorkennfeld mit injektorindividuellen Bestromungsdauer-Korrekturwerten, zugeordnet.
Unter einem momentanen Kennfeldeintrag wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung jeweils derjenige Kennfeldeintrag verstanden, der zum Zeitpunkt der Durchführung des Verfahrens aktuell an der entsprechenden Kennfeldposition in dem Kennfeld eingetragen ist. Demgegenüber wird unter einem Aktualisierungskennfeldeintrag derjenige Kennfeldeintrag verstanden, der an der entsprechenden Kennfeldposition im Rahmen des Verfahrens gesetzt wird, insbesondere eingetragen wird. Dabei ist es in einem Fall möglich, dass der Aktualisierungskennfeldeintrag der momentane Kennfeldeintrag ist oder mit dem momentanen Kennfeldeintrag identisch ist, sodass der momentane Kennfeldeintrag beibehalten wird; in anderen Fällen wird aber der momentane Kennfeldeintrag durch den Aktualisierungskennfeldeintrag ersetzt. Hierdurch wird dann der Aktualisierungskennfeldeintrag zu dem neuen momentanen Kennfeldeintrag für eine nächste Durchführung des Verfahrens an der betroffenen Kennfeldposition.
Unter einem Gütemaß wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere ein Wert oder eine Größe verstanden, welcher/welche die Genauigkeit des zugeordneten Kennfeldeintrags oder aktuellen Werts beschreibt. Ein solches Gütemaß kann insbesondere eine Standardabweichung oder Varianz sein. Insbesondere kann das erste Gütemaß für den momentanen Kennfeldeintrag abhängig von der Anzahl der in der Vergangenheit bereits durchgeführten Ersetzungen des Kennfeldeintrags an der entsprechenden Kennfeldposition gewählt werden. Dabei kann insbesondere angenommen werden, dass der Kennfeldeintrag an der entsprechenden Kennfeldposition immer genauer wird, je häufiger er im Rahmen des Verfahrens ersetzt wird.
Unter einem aktuellen Wert wird insbesondere ein im Betrieb der Brennkraftmaschine erfasster - aktueller - Messwert oder ein - aktuell oder momentan - aus Messwerten abgeleiteter Wert verstanden, der für eine bestimmte Kennfeldposition ermittelt oder erfasst wird, insbesondere mit dem Ziel, das Injektorkennfeld an dieser Kennfeldposition zu aktualisieren.
Unter einer Aktualisierungskennfeldposition wird hier insbesondere diejenige Kennfeldposition verstanden, an welcher der momentane Kennfeldeintrag im Rahmen einer momentanen Durchführung des Verfahrens aktualisiert werden soll.
Dass der Aktualisierungskennfeldeintrag der Aktualisierungskennfeldposition zugeordnet wird, bedeutet insbesondere, dass der Aktualisierungskennfeldeintrag den momentanen Kennfeldeintrag an der Aktualisierungskennfeldposition ersetzt oder zu dem momentanen Kennfeldeintrag an der Aktualisierungskennfeldposition wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass dem Aktualisierungskennfeldeintrag ein Aktualisierungsgütemaß zugeordnet wird. Hierdurch kann vorteilhaft berücksichtigt werden, dass der neue momentane Kennfeldeintrag eine andere Qualität aufweisen kann als der alte momentane Kennfeldeintrag. Insbesondere ersetzt das Aktualisierungsgütemaß das erste Gütemaß des momentanen Kennfeldeintrags, wenn der Aktualisierungskennfeldeintrag den momentanen Kennfeldeintrag ersetzt oder zu dem neuen momentanen Kennfeldeintrag wird. Dem Aktualisierungsgütemaß kann in bevorzugter Ausgestaltung eine Alterungsfunktion zugeordnet sein. Insbesondere kann hierbei berücksichtigt werden, dass die Genauigkeit des Kennfeldeintrags mit der Anzahl der Ersetzungen zunimmt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass für den aktuellen Wert ein zweites Gütemaß ermittelt wird, wobei der Aktualisierungskennfeldeintrag zusätzlich abhängig von dem zweiten Gütemaß gewählt wird. Somit kann vorteilhaft in die Abwägung zwischen dem momentanen Kennfeldeintrag und dem aktuellen Wert sowie in die Bestimmung des Aktualisierungskennfeldeintrags auch die Qualität oder Genauigkeit des aktuellen Werts eingestellt werden. Dieser ist nämlich als Messwert oder als aus Messwerten abgeleiteter Wert fehlerbehaftet. Das zweite Gütemaß kann insbesondere ein Messfehler, eine Standardabweichung, oder eine Varianz des aktuellen Werts sein.
Bevorzugt wird das Aktualisierungsgütemaß abhängig von dem ersten Gütemaß und abhängig von dem zweiten Gütemaß bestimmt. Insbesondere wenn der Aktualisierungskennfeldeintrag als eine Kombination, insbesondere Linearkombination, des momentanen Kennfeldeintrags mit dem aktuellen Wert ermittelt wird, kann das Aktualisierungsgütemaß ebenfalls als Kombination des ersten Gütemaßes mit dem zweiten Gütemaß ermittelt werden, bevorzugt als Wurzel aus einer gewichteten Summe der Quadrate der ersten und zweiten Gütemaße.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit von dem ersten Gütemaß - und vorzugsweise zusätzlich in Abhängigkeit von dem zweiten Gütemaß - entweder: Der momentane Kennfeldeintrag als Aktualisierungskennfeldeintrag verwendet wird, was insbesondere bedeutet, dass der momentane Kennfeldeintrag beibehalten wird; oder der momentane Kennfeldeintrag durch den aktuellen Wert als Aktualisierungskennfeldeintrag ersetzt wird, was insbesondere bedeutet, dass der aktuelle Wert als Aktualisierungskennfeldeintrag verwendet wird; oder der aktuelle Kennfeldeintrag als Kombination des momentanen Kennfeldeintrags mit dem aktuellen Wert erhalten wird. Der momentane Kennfeldeintrag kann insbesondere beibehalten werden, wenn dessen Genauigkeit bereits sehr hoch ist, insbesondere wenn das erste Gütemaß eine sehr viel höhere Güte darstellt als das zweite Gütemaß, beispielsweise wenn die Varianz des momentanen Kennfeldeintrags sehr viel kleiner ist als die Varianz des aktuellen Werts. Es erscheint in einem solchen Fall unsinnig, den sehr genauen momentanen Kennfeldeintrag durch einen ungenaueren aktuellen Wert zu ersetzen. Umgekehrt wird der momentane Kennfeldeintrag bevorzugt dann durch den aktuellen Wert als Aktualisierungskennfeldeintrag ersetzt, wenn das erste Gütemaß eine sehr geringe Genauigkeit des momentanen Kennfeldeintrags anzeigt, insbesondere wenn die Genauigkeit des momentanen Kennfeldeintrags sehr viel geringer ist als die Genauigkeit oder Güte des aktuellen Werts. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn die Varianz des aktuellen Werts sehr viel geringer ist als die Varianz des momentanen Kennfeldeintrags.
Eine geeignete Schwelle für die Verwendung genau eines der Werte als Aktualisierungskennfeldeintrag sind bevorzugt 10 %: Unterscheiden sich also das erste Gütemaß und das zweite Gütemaß um einen Faktor 10, wird bevorzugt als Aktualisierungskennfeldeintrag derjenige Wert, ausgewählt aus dem momentanen Kennfeldeintrag und dem aktuellen Wert, verwendet, der das bessere Gütemaß, welches eine um einen Faktor 10 höhere Güte quantifiziert, aufweist.
Wird der Aktualisierungskennfeldeintrag als Kombination des momentanen Kennfeldeintrags mit dem aktuellen Wert erhalten, wird er bevorzugt als Linearkombination aus dem momentanen Kennfeldeintrag und dem aktuellen Wert berechnet, vorzugsweise als gewichtete Linearkombination, vorzugsweise in Abhängigkeit von dem ersten Gütemaß und bevorzugt zusätzlich in Abhängigkeit von dem zweiten Gütemaß.
Eine besonders einfache Berechnung des Aktualisierungskennfeldeintrags ergibt sich in folgender Weise: $A F = M F + g (A W - M F),$
wobei AF der Aktualisierungskennfeldeintrag ist, wobei MF der momentane Kennfeldeintrag ist, wobei AW der aktuelle Wert ist, und wobei g eine Gewichtungsfunktion ist, deren Wert bevorzugt von dem ersten Gütemaß abhängt. Die Gewichtungsfunktion g wird also insbesondere in Abhängigkeit von dem ersten Gütemaß berechnet. Es ist möglich, dass die Gewichtungsfunktion g zusätzlich in Abhängigkeit von dem zweiten Gütemaß berechnet wird. Die Gewichtungsfunktion g kann insbesondere auch berücksichtigen, wie häufig der Kennfeldeintrag an der betrachteten Aktualisierungskennfeldposition bereits aktualisiert wurde. Gemäß Gleichung (1) wird also die zumindest anhand des ersten Gütemaßes gewichtete Differenz zwischen dem aktuellen Wert und dem momentanen Kennfeldeintrag zu dem momentanen Kennfeldeintrag addiert, um den Aktualisierungskennfeldeintrag zu erhalten.
Eine andere bevorzugte Vorgehensweise, um den Aktualisierungskennfeldeintrag zu erhalten, ist durch folgende Gleichung gegeben: $A F = f_{1} \cdot M F + f_{2} \cdot A W,$
wobei hier f₁ und f₂ Gewichtungsfaktoren sind. Der Aktualisierungskennfeldeintrag AF ergibt sich gemäß Gleichung (2) also in bevorzugter Ausgestaltung als gewichtete Linearkombination aus dem momentanen Kennfeldeintrag MF und dem aktuellen Wert AW. Die Gewichtungsfaktoren f₁, f₂ werden bevorzugt in Abhängigkeit von dem ersten Gütemaß und dem zweiten Gütemaß ermittelt, insbesondere auf folgende Weise: $f_{1} = \frac{G M_{2}^{2}}{G M_{1}^{2} + G M_{2}^{2}},$
$f_{2} = \frac{G M_{1}^{2}}{G M_{1}^{2} + G M_{2}^{2}} = 1 - f_{1},$
wobei GM₁ das erste Gütemaß und GM₂ das zweite Gütemaß ist.
Das Aktualisierungsgütemaß ergibt sich dann bevorzugt gemäß folgender Gleichung: $A G = \sqrt{f_{1}^{2} G M_{1}^{2} + f_{2}^{2} G M_{2}^{2}},$
wobei AG das Aktualisierungsgütemaß ist, welches das erste Gütemaß ersetzt beziehungsweise zu dem ersten Gütemaß wird, wenn der Aktualisierungskennfeldeintrag zum neuen momentanen Kennfeldeintrag wird. Somit ergibt sich das Aktualisierungsgütemaß als Kombination des ersten Gütemaßes und des zweiten Gütemaßes korrespondierend zu der Berechnung des Aktualisierungskennfeldeintrags als gewichteter Linearkombination aus dem momentanen Kennfeldeintrag und dem aktuellen Wert.
Im Rahmen des Verfahrens wird also insbesondere eine alte Information mit einer neuen Information unter Berücksichtigung der jeweiligen Genauigkeiten kombiniert, wobei die Veränderung umso stärker ausfällt, je genauer die neue Information im Vergleich zu der alten Information ist. Es wird also abgewogen, wie stark die Korrektur in Richtung der neuen Information zur Verbesserung der Genauigkeit beitragen kann, und in genau diesem Maß wird diese neue Information zur Korrektur des Injektorkennfelds genutzt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass einer der Aktualisierungskennfeldpositionen benachbarten Kennfeldposition ein Nachbar-Aktualisierungskennfeldeintrag zugewiesen wird, wobei der Nachbar-Aktualisierungskennfeldeintrag abhängig von dem momentanen Kennfeldeintrag an der benachbarten Kennfeldposition, abhängig von dem ersten Gütemaß an der benachbarten Kennfeldposition, und abhängig von dem Aktualisierungskennfeldeintrag an der Aktualisierungskennfeldposition gewählt wird. Auf diese Weise ist es vorteilhaft möglich, bei Aktualisierung einer Kennfeldposition zugleich benachbarte Kennfeldpositionen und damit auch benachbarte Betriebspunkte der Brennkraftmaschine mit zu aktualisieren. Dies hat wiederum vorteilhaft zur Folge, dass auch solche Kennfeldpositionen aktualisiert werden, deren Betriebspunkte selten oder fast nie angefahren werden, wobei das Injektorkennfeld insgesamt aktuell gehalten werden kann.
Die benachbarte Kennfeldposition muss dabei der Aktualisierungskennfeldposition nicht unmittelbar benachbart sein; vielmehr kann auch wenigstens eine weitere Kennfeldposition, insbesondere auch eine Mehrzahl weiterer Kennfeldpositionen, zwischen der Aktualisierungskennfeldposition und der benachbarten Kennfeldposition angeordnet sein.
Vorzugsweise wird der Nachbar-Aktualisierungskennfeldeintrag zusätzlich abhängig von dem Aktualisierungsgütemaß gewählt, welches dem Aktualisierungskennfeldeintrag an der Aktualisierungskennfeldposition zugeordnet ist. Dies ermöglicht - analog zu der Aktualisierung des Kennfeldeintrags an der Aktualisierungskennfeldposition - auch an der benachbarten Kennfeldposition ein Abwägen zwischen der Güte des existierenden Werts und des neu einzutragenden Werts.
Vorzugsweise wird ein Abstand zwischen der benachbarten Kennfeldposition und der Aktualisierungskennfeldposition bei der Bestimmung des Nachbar-Aktualisierungskennfeldeintrags für die benachbarte Kennfeldposition berücksichtigt. Auf diese Weise wird vorteilhaft in die Betrachtung mit eingestellt, dass sich die Bedingungen an dem der Aktualisierungskennfeldposition zugeordneten Betriebspunkt von den Bedingungen an dem der benachbarten Kennfeldposition zugeordneten Betriebspunkt unterscheiden, sodass die Genauigkeit des Aktualisierungskennfeldeintrags mit Blick auf die benachbarte Kennfeldposition aufgrund dieses Abstands reduziert ist. Der Abstand zwischen der benachbarten Kennfeldposition und der Aktualisierungskennfeldposition wird bevorzugt auf einfache, geometrische Weise unter Annahme eines kartesischen Injektorkennfelds bestimmt. Dabei sind - wie bereits ausgeführt - die das Kennfeld aufspannenden Größen bevorzugt diskretisiert und können insbesondere mit einem Index indiziert werden. Wird das Kennfeld beispielsweise aufgespannt durch zwei Größen, wobei der ersten Größe ein erster Index und der zweiten Größe ein zweiter Index zugewiesen ist, wobei jeweils ein Paar, gebildet aus dem ersten Index und dem zweiten Index, eine Kennfeldposition bezeichnet, so kann der Abstand zwischen zwei Kennfeldpositionen in einfacher trigonometrischer Weise ermittelt werden als Wurzel aus der Summe einerseits des Quadrats des Abstands in dem ersten Index und andererseits des Quadrats des Abstands in dem zweiten Index. Der „Abstand in einem Index“ ist dabei die Differenz der Indexwerte, die den beiden Kennfeldpositionen, deren Abstand ermittelt werden soll, zugeordnet sind. Weisen die Kennfeldpositionen beispielsweise denselben Indexwert für den ersten Index auf und unterscheiden sich nur in dem zweiten Index, ergibt sich der Abstand einfach als Differenz der Indexwerte für den zweiten Index. Weisen umgekehrt die beiden Kennfeldpositionen denselben Indexwert für den zweiten Index auf und unterscheiden sich nur in dem ersten Index, ergibt sich der Abstand einfach als Differenz der Indexwerte für den ersten Index. Unterscheiden sich die Kennfeldpositionen in beiden Indexwerten, ergibt sich der Abstand insbesondere als Länge der Hypotenuse eines rechtwinkligen Dreiecks, wobei die Indexabstände in den beiden Indizes jeweils die Katheten des Dreiecks bilden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass für den Aktualisierungskennfeldeintrag an der Aktualisierungskennfeldposition zum Zweck der Bestimmung des Nachbar-Aktualisierungskennfeldeintrags - anstelle des Aktualisierungsgütemaßes - ein drittes Gütemaß angenommen wird, das abhängig von dem Aktualisierungsgütemaß und dem Abstand zwischen der benachbarten Kennfeldposition und der Aktualisierungskennfeldposition bestimmt wird. Auf diese Weise kann der Genauigkeitsverlust, der aus der Beabstandung der verschiedenen Kennfeldpositionen resultiert, berücksichtigt werden. Das dritte Gütemaß wird bevorzugt bestimmt als Wurzel aus der Summe einerseits des Aktualisierungsgütemaßes zum Quadrat und andererseits eines Abstandsgütemaßes zum Quadrat, wobei das Abstandsgütemaß bevorzugt in Abhängigkeit von dem Abstand der benachbarten Kennfeldposition von der Aktualisierungskennfeldposition berechnet wird. Das Abstandsgütemaß wird bevorzugt berechnet, indem ein vorbestimmtes Normgütemaß für einen Einheitsabstand, das heißt den Abstand einer entlang eines Index nächstbenachbarten Kennfeldposition, mit dem Abstand multipliziert wird. Insoweit stellt sich dann das Abstandsgütemaß als Skalierung des vorbestimmten Normgütemaßes für den Einheitsabstand mit dem tatsächlichen Abstand dar.
Der Nachbar-Aktualisierungskennfeldeintrag wird bevorzugt als gewichtete Linearkombination aus dem momentanen Kennfeldeintrag an der benachbarten Kennfeldposition und dem Aktualisierungskennfeldeintrag erhalten, wobei insbesondere die obigen Gleichungen (2) bis (4) Anwendung finden, wobei hier bevorzugt anstelle des Aktualisierungskennfeldeintrags AF der Nachbar-Aktualisierungskennfeldeintrag, anstelle des aktuellen Werts AW der Aktualisierungskennfeldeintrag, als momentaner Kennfeldeintrag MF der momentane Kennfeldeintrag an der benachbarten Kennfeldposition und anstelle des zweiten Gütemaßes das dritte Gütemaß einzusetzen ist. Für das erste Gütemaß wird insbesondere das erste Gütemaß an der benachbarten Kennfeldposition verwendet.
Es wird dann bevorzugt noch ein Nachbar-Aktualisierungsgütemaß ermittelt, welches dem Nachbar-Aktualisierungskennfeldeintrag zugeordnet wird, und welches dann das erste Gütemaß an der benachbarten Kennfeldposition ersetzt, wenn der Nachbar-Aktualisierungskennfeldeintrag den momentanen Kennfeldeintrag an der benachbarten Kennfeldposition ersetzt. Dieses Nachbar-Aktualisierungsgütemaß wird bevorzugt analog zur Gleichung (5) berechnet, wobei hier für das Aktualisierungsgütemaß AG das Nachbar-Aktualisierungsgütemaß zu setzen ist, und wobei für das erste Gütemaß GM₁ das erste Gütemaß an der benachbarten Kennfeldposition einzusetzen ist, und wobei für das zweite Gütemaß GM₂ das dritte Gütemaß einzusetzen ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass für jede Kennfeldposition das zugeordnete erste Gütemaß, das heißt das dem momentanen Kennfeldeintrag an der entsprechenden Kennfeldposition zugeordnete erste Gütemaß, in Abhängigkeit von einer Betriebsdauer des dem Injektorkennfeld zugeordneten Injektors angepasst wird. Somit kann implizit eine Alterung des Injektors berücksichtigt werden. Bevorzugt wird das erste Gütemaß mit zunehmender Betriebsdauer des Injektors zu verringerter Güte hin angepasst, beispielsweise vergrößert, wenn es sich um eine Standardabweichung oder Varianz handelt. Eine Betriebsdauer ist dabei insbesondere eine Gesamt-Betriebsdauer für den Injektor, gemessen ab dessen erster Inbetriebnahme nach Herstellung. Die Betriebsdauer ist also insbesondere eine Gesamt-Betriebsdauer. Es ist möglich, dass die Betriebsdauer nach einer Überholung des Injektors, beispielsweise einem Refurbishment, zurückgesetzt oder geeignet angepasst wird. In diesem Fall werden bevorzugt auch die ersten Gütemaße entsprechend geeignet angepasst.
Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt vorgesehen, dass die ersten Gütemaße in Abhängigkeit von ihrer Verweildauer, das heißt der seit der letzten Ersetzung des zugeordneten momentanen Kennfeldeintrags vergangenen Zeit, angepasst werden, wobei insbesondere die Güte mit zunehmender Verweildauer abnimmt. Auf diese Weise wird insbesondere eine Art „Vergessensfunktion“ verwirklicht, wobei Kennfeldeinträge umso eher ersetzt beziehungsweise neue Werte umso eher berücksichtigt werden, je länger ein momentaner Kennfeldeintrag bereits in dem Injektorkennfeld eingetragen ist. Dabei kann vorteilhaft davon ausgegangen werden, dass ältere Kennfeldeinträge ungenauer sind als neuere Kennfeldeinträge.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die den Kennfeldpositionen zugeordneten ersten Gütemaße in ihrem Wertebereich zu hoher Güte hin begrenzt werden. Die ersten Gütemaße werden demnach vorteilhaft gekappt, sodass die durch die ersten Gütemaße angezeigten Genauigkeiten der Kennfeldeinträge an den Kennfeldpositionen nicht beliebig hoch werden können. Dies hat vorteilhaft den Effekt, dass das Injektorkennfeld dynamisch bleibt und nicht etwa mit zunehmender Betriebsdauer und zunehmend häufiger Ersetzung von Kennfeldeinträgen immer statischer wird. Ansonsten könnten die Kennfeldeinträge aufgrund ihrer zunehmenden Genauigkeit später kaum mehr durch aktuelle Werte modifiziert oder ersetzt werden. Dass der Wertebereich zu hoher Güte hin begrenzt wird, bedeutet, dass ein Grenzwert definiert wird, der - je nach Definition der Güte - durch die jeweiligen ersten Gütemaße nicht über- oder unterschritten werden kann. Ist das Gütemaß beispielsweise eine Standardabweichung, wird der Wertebereich des Gütemaßes bevorzugt nach unten durch einen entsprechenden Grenzwert begrenzt. Ergibt sich also aus der Berechnung eines neuen Gütemaßes ein Wert, der kleiner ist als der untere Grenzwert, wird stattdessen der untere Grenzwert gesetzt.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Brennkraftmaschine geschaffen wird, die wenigstens einen Brennraum aufweist, wobei dem wenigstens einen Brennraum wenigstens ein Injektor zugeordnet ist. Die Brennkraftmaschine weist außerdem ein Steuergerät auf, welches mit dem wenigstens einen Injektor wirkverbunden ist. Das Steuergerät ist eingerichtet zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer der zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens. In dem Steuergerät ist insbesondere ein Injektorkennfeld zur Ansteuerung des wenigstens einen Injektors hinterlegt. In Zusammenhang mit der Brennkraftmaschine ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine, und
2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Verfahrens nach Art eines Flussdiagramms.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine 1. Die Brennkraftmaschine 1 weist wenigstens einen Brennraum 3 auf, vorzugsweise eine Mehrzahl von Brennräumen 3. Bevorzugt ist die Brennkraftmaschine 1 als Hubkolbenmotor ausgebildet. Dem Brennraum 3 ist wenigstens ein Injektor 5, vorzugsweise genau ein Injektor 5, zugeordnet, insbesondere um Brennstoff direkt in den Brennraum 3 einzubringen, insbesondere einzuspritzen. Die Brennkraftmaschine 1 weist außerdem ein Steuergerät 7 auf, das mit dem Injektor 5 wirkverbunden und insbesondere eingerichtet ist zur Ansteuerung des Injektors 5. Insbesondere ist das Steuergerät 7 eingerichtet, um den Injektor 5 mit einer Ansteuer-Bestromungsdauer 9 anzusteuern.
Zur Ansteuerung des Injektors 5 weist das Steuergerät 7 ein Injektorkennfeld 11 auf. Es ist möglich, dass das Injektorkennfeld 11 unmittelbar Werte für die Ansteuer-Bestromungsdauer 9 enthält. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Injektorkennfeld 11 allerdings in bevorzugter Weise als Korrekturkennfeld ausgebildet. Die Ansteuer-Bestromungsdauer 9 wird dabei durch das Steuergerät 7 berechnet, indem eine betriebspunktabhängig ermittelte Norm-Bestromungsdauer 13, die bevorzugt aus einem unveränderlichen, weiteren Kennfeld ausgelesen wird, mit einem Bestromungsdauer-Korrekturwert 15 verrechnet wird, wobei der Bestromungsdauer-Korrekturwert 15 bevorzugt auf die Norm-Bestromungsdauer 13 addiert wird. Vorzugsweise ist für jeden Injektor 5 der Brennkraftmaschine 1 ein solches Injektorkennfeld 11 als Korrekturkennfeld vorhanden. Die Norm-Bestromungsdauer 13 kann dagegen für alle Injektoren 5 - abhängig von dem momentanen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 1 - identisch sein. Injektorindividuelle Abweichungen, beispielsweise Alterungseffekte, Verschleiß, Defekte und dergleichen, werden dann über das Injektorkennfeld 11 und den Bestromungsdauer-Korrekturwert 15 berücksichtigt.
Das Injektorkennfeld 11 ist über den Betriebspunkten der Brennkraftmaschine 1 errichtet, insbesondere weist es eine Mehrzahl von Kennfeldpositionen auf, wobei jede Kennfeldposition insbesondere einem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 1 entspricht. Jeder Kennfeldposition ist dabei ein Kennfeldeintrag zugeordnet, wobei als Bestromungsdauer-Korrekturwert 15 der jeweilige Kennfeldeintrag an der dem momentanen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 1 zugeordneten Kennfeldposition ausgelesen und verwendet wird.
Insbesondere ist das Kennfeld 11 bevorzugt aufgespannt über einem Hochdruck 17 eines Brennstoffversorgungssystems, insbesondere dem Hochdruck 17 eines Common-Rail-Systems der Brennkraftmaschine 1, und der Bestromungsdauer 19 für den Injektor 5, wobei in bevorzugter Ausgestaltung diese Bestromungsdauer 19 die Norm-Bestromungsdauer 13 ist.
Erfindungsgemäß ist nun jeder Kennfeldposition des Injektorkennfelds 11, das heißt insbesondere jedem momentanen Kennfeldeintrag an der entsprechenden Kennfeldposition, ein erstes Gütemaß zugeordnet. Insbesondere ist das Injektorkennfeld 11 bevorzugt quasi zweigeteilt, wobei es zum einen die Kennfeldeinträge 21 - quasi als ein erstes Teil-Kennfeld - und zum anderen die zugeordneten ersten Gütemaße 23 - quasi als ein unterlegtes zweites Teil-Kennfeld - aufweist.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine 1. Im Betrieb der Brennkraftmaschine 1 wird in einem ersten Schritt S1 ein aktueller Wert, insbesondere ein Messwert oder ein aus wenigstens einem Messwert abgeleiteter Wert, für zumindest eine Aktualisierungskennfeldposition der Mehrzahl von Kennfeldpositionen des Injektorkennfelds 11 ermittelt. In einem zweiten Schritt S2 wird bevorzugt ein zweites Gütemaß, insbesondere ein Messfehler, eine Standardabweichung, oder eine Varianz, für den in dem ersten Schritt S1 ermittelten aktuellen Wert ermittelt.
In einem dritten Schritt S3 wird ein Aktualisierungskennfeldeintrag für die Aktualisierungskennfeldposition berechnet, abhängig von dem momentanen Kennfeldeintrag an der Aktualisierungskennfeldposition, dem in dem ersten Schritt S1 ermittelten aktuellen Wert, dem ersten Gütemaß, sowie bevorzugt auch abhängig von dem zweiten Gütemaß. Weiterhin wird bevorzugt in dem dritten Schritt S3 ein Aktualisierungsgütemaß für den Aktualisierungskennfeldeintrag berechnet.
In einem vierten Schritt S4 wird der Aktualisierungskennfeldeintrag der Aktualisierungskennfeldposition zugeordnet, wobei insbesondere in Abhängigkeit von dem ersten Gütemaß und vorzugsweise in Abhängigkeit von dem zweiten Gütemaß: Der momentane Kennfeldeintrag als Aktualisierungskennfeldeintrag verwendet wird; oder der momentane Kennfeldeintrag durch den aktuellen Wert als Aktualisierungskennfeldeintrag ersetzt wird; oder wobei der Aktualisierungskennfeldeintrag als Kombination des momentanen Kennfeldeintrags mit dem aktuellen Wert angewendet wird. Die entsprechende Bestimmung des Aktualisierungskennfeldeintrags erfolgt bevorzugt bereits in dem dritten Schritt S3; in dem vierten Schritt S4 wird dann entsprechend der momentane Kennfeldeintrag beibehalten oder entsprechend ersetzt. Insbesondere ist es möglich, dass der Aktualisierungskennfeldeintrag als gewichtete Linearkombination des momentanen Kennfeldeintrags mit dem aktuellen Wert erhalten wird.
Vorzugsweise wird auch das erste Gütemaß an der Aktualisierungskennfeldposition durch das in dem dritten Schritt S3 berechnete Aktualisierungsgütemaß ersetzt. Gegebenenfalls wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung dabei eine Begrenzung, insbesondere ein Grenzwert berücksichtigt, wobei das erste Gütemaß beziehungsweise das als neues erstes Gütemaß zu verwendende Aktualisierungsgütemaß bezüglich seines Wertes zu hoher Güte hin begrenzt wird.
In einem fünften Schritt S5 wird vorzugsweise ein Nachbar-Aktualisierungskennfeldeintrag für eine der Aktualisierungskennfeldposition benachbarte Kennfeldposition ermittelt, der abhängig von dem momentanen Kennfeldeintrag an der benachbarten Kennfeldposition, dem ersten Gütemaß an der benachbarten Kennfeldposition, und dem Aktualisierungskennfeldeintrag an der Aktualisierungskennfeldposition gewählt wird. Bevorzugt wird der Nachbar-Aktualisierungskennfeldeintrag zusätzlich abhängig von dem Aktualisierungsgütemaß an der Aktualisierungskennfeldposition gewählt.
Vorzugsweise wird ein Abstand der benachbarten Kennfeldpositionen von der Aktualisierungskennfeldposition bei der Bestimmung des Nachbar-Aktualisierungskennfeldeintrags für die benachbarte Kennfeldposition berücksichtigt.
Vorzugsweise wird für den Aktualisierungskennfeldeintrag an der Aktualisierungskennfeldposition zum Zweck der Berechnung des Nachbar-Aktualisierungskennfeldeintrags ein drittes Gütemaß angenommen, das abhängig von dem Aktualisierungsgütemaß und dem Abstand zwischen der benachbarten Kennfeldposition und der Aktualisierungskennfeldposition bestimmt wird.
Vorzugsweise wird in dem fünften Schritt S5 außerdem ein Nachbar-Aktualisierungsgütemaß für die benachbarte Kennfeldposition berechnet.
In einem sechsten Schritt S6 wird bevorzugt der benachbarten Kennfeldposition der in dem fünften Schritt S5 berechnete Nachbar-Aktualisierungskennfeldeintrag als neuer momentaner Kennfeldeintrag zugewiesen. Entsprechend wird bevorzugt der benachbarten Kennfeldposition das in dem fünften Schritt S5 berechnete Nachbar-Aktualisierungsgütemaß als neues erste Gütemaß zugeordnet. Dabei wird auch dieses neue erste Gütemaß bevorzugt in seinem Wert zu hoher Güte hin begrenzt.
Diese insbesondere in dem vierten Schritt S4 und in dem sechsten Schritt S6 vorgesehene Begrenzung der ersten Gütemaße in ihren Wertebereichen zu hoher Güte hin ist insbesondere vorgesehen, um das Kennfeld dynamisch zu halten.
In einem siebten Schritt S7 wird bevorzugt für jede Kennfeldposition des Injektorkennfelds 11 das zugeordnete erste Gütemaß in Abhängigkeit von einer Betriebsdauer des dem Injektorkennfeld 11 zugeordneten Injektors 5 angepasst. Insbesondere sinkt dabei die Güte mit zunehmender Betriebsdauer.
Es ist alternativ oder zusätzlich auch möglich, dass die ersten Gütemaße in Abhängigkeit von ihrer Verweildauer, das heißt der seit der letzten Ersetzung des zugeordneten momentanen Kennfeldeintrags vergangenen Zeit, angepasst werden, wobei insbesondere die Güte mit zunehmender Verweildauer abnimmt. Auf diese Weise wird eine Art „Vergessensfunktion“ verwirklicht, wobei Kennfeldeinträge umso eher ersetzt beziehungsweise neue Werte umso eher berücksichtigt werden, je länger ein momentaner Kennfeldeintrag bereits in dem Injektorkennfeld 11 eingetragen ist.
Das Verfahren wird bevorzugt fortwährend während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 durchgeführt, wobei insbesondere nach dem siebten Schritt S7 das Verfahren in dem ersten Schritt S1 wieder fortgesetzt wird. Das Verfahren wird dabei insbesondere stets für den momentanen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 1 durchgeführt, sodass also gerade diejenige Kennfeldposition sowie dieser benachbarte Kennfeldpositionen bearbeitet werden, die dem momentanen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 1 entspricht.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1), wobei - ein Injektorkennfeld (11) zur Ansteuerung von wenigstens einem Injektor (5) verwendet wird, das eine Mehrzahl von Kennfeldpositionen aufweist, wobei jeder Kennfeldposition ein momentaner Kennfeldeintrag zugeordnet ist, wobei - jedem momentanen Kennfeldeintrag ein erstes Gütemaß zugeordnet ist, wobei - im Betrieb der Brennkraftmaschine (1) wenigstens ein aktueller Wert für zumindest eine Aktualisierungskennfeldposition der Mehrzahl von Kennfeldpositionen ermittelt wird, wobei - der Aktualisierungskennfeldposition ein Aktualisierungskennfeldeintrag zugeordnet wird, der abhängig von dem momentanen Kennfeldeintrag an der Aktualisierungskennfeldposition, dem aktuellen Wert, und dem ersten Gütemaß gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Aktualisierungskennfeldeintrag ein Aktualisierungsgütemaß zugeordnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den aktuellen Wert ein zweites Gütemaß ermittelt wird, wobei der Aktualisierungskennfeldeintrag zusätzlich abhängig von dem zweiten Gütemaß gewählt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von dem ersten Gütemaß und vorzugsweise in Abhängigkeit von dem zweiten Gütemaß - der momentane Kennfeldeintrag als Aktualisierungskennfeldeintrag verwendet wird, oder - der momentane Kennfeldeintrag durch den aktuellen Wert als Aktualisierungskennfeldeintrag ersetzt wird, oder - der Aktualisierungskennfeldeintrag als Kombination aus dem momentanen Kennfeldeintrag und dem aktuellen Wert erhalten wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Aktualisierungskennfeldpositionen benachbarten Kennfeldposition ein Nachbar-Aktualisierungskennfeldeintrag zugewiesen wird, der abhängig von dem momentanen Kennfeldeintrag an der benachbarten Kennfeldposition, dem ersten Gütemaß an der benachbarten Kennfeldposition und dem Aktualisierungskennfeldeintrag an der Aktualisierungskennfeldposition gewählt wird, wobei vorzugsweise ein Abstand der benachbarten Kennfeldposition von der Aktualisierungskennfeldposition bei der Bestimmung des Nachbar-Aktualisierungskennfeldeintrags für die benachbarte Kennfeldposition berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für den Aktualisierungskennfeldeintrag an der Aktualisierungskennfeldposition ein drittes Gütemaß angenommen wird, das abhängig von dem Aktualisierungsgütemaß und dem Abstand der benachbarten Kennfeldposition von der Aktualisierungskennfeldposition bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Kennfeldposition das zugeordnete erste Gütemaß in Abhängigkeit von einer Betriebsdauer des dem Injektorkennfeld (11) zugeordneten Injektors (5) angepasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den Kennfeldpositionen zugeordneten ersten Gütemaße zu hoher Güte hin begrenzt werden.
Brennkraftmaschine (1), mit wenigstens einem Brennraum (3), wobei dem wenigstens einen Brennraum (3) wenigstens ein Injektor (5) zugeordnet ist, und mit einem Steuergerät (7), das mit dem wenigstens einen Injektor (5) wirkverbunden ist, wobei das Steuergerät (7) eingerichtet ist zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8.