DE102020132874A1

DE102020132874A1 - Kompensation von fehlern bei der kraftstoffeinspritzung

Info

Publication number: DE102020132874A1
Application number: DE102020132874.5A
Authority: DE
Inventors: Paul Leonardo CLAUDE; Pietro ORLANDO; Andrea Morgando; Martina Giomi
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2020-01-27
Filing date: 2020-12-09
Publication date: 2021-07-29
Also published as: US10876491B1; CN113175388B; CN113175388A

Abstract

Es ist ein Verfahren zur Einstellung des Zeitpunkts der Kraftstoffeinspritzung in den Brennraum eines Selbstzündungsmotors vorgesehen. Das Verfahren umfasst die Erkennung einer Anforderung zur Erzeugung eines Null-Drehmoments durch den Motor und die Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr in den Brennraum während der erkannten Anforderung eines Null-Drehmoments. Das Verfahren umfasst zusätzlich die Ausgabe eines Befehls zur Einspritzung einer Testkraftstoffmenge in den Brennraum während der erkannten Anforderung zur Erzeugung eines Null-Drehmoments. Das Verfahren umfasst auch die Bewertung einer Zeitverzögerung zwischen dem Befehl zum Einspritzen der Testkraftstoffmenge und dem Beginn der Testmengeneinspritzung sowie das Bestimmen einer Kompensation für die beurteilte Zeitverzögerung. Das Verfahren umfasst zusätzlich die Erkennung einer Anforderung für eine positive Drehmomentgenerierung durch den Motor. Das Verfahren umfasst ferner das Befehlen einer Verschiebung des Zeitpunkts der Kraftstoffeinspritzung in den Brennraum durch die ermittelte Kompensation während der Erzeugung eines positiven Drehmoments durch den Motor.

Description

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren zur Messung und Kompensation von Fehlern bei der Kraftstoffeinspritzung in einem Selbstzündungsmotor.
Moderne Verbrennungsmotoren verwenden in der Regel eine elektronische Kraftstoffsteuerung zur Regelung des Motorausgangsdrehmoments. Bei einem Ottomotor oder Benzinmotor wird eine dem Motor zugeführte Luftmenge über eine elektronische Drosselklappensteuerung (ETC) gesteuert, um die Menge des eingespritzten Kraftstoffs festzulegen und dadurch das Ausgangsdrehmoment des Motors zu regulieren. Bei Selbstzündungs- oder Diesel-Verbrennungsmotoren hingegen erfolgt die Steuerung des Ausgangsdrehmoments des Motors in der Regel direkt über die Menge des eingespritzten Kraftstoffs. Zusätzlich muss eine bestimmte Menge an eingespritztem Kraftstoff zeitlich genau abgestimmt werden, um das Ausgangsdrehmoment, den Wirkungsgrad und die Abgasemissionen des Motors angemessen zu regulieren.
BESCHREIBUNG
Es ist ein Verfahren zur Einstellung des Zeitpunkts der Kraftstoffeinspritzung in den Brennraum eines Selbstzündungsmotors vorgesehen. Das Verfahren umfasst die Erkennung einer Anforderung zur Erzeugung eines Drehmoments von Null durch den Motor über eine elektronische Steuerung. Das Verfahren umfasst auch das Abschalten der Kraftstoffzufuhr in den Brennraum über die elektronische Steuerung während der erkannten Anforderung zur Erzeugung eines Drehmoments von Null. Das Verfahren umfasst zusätzlich die Ausgabe eines Befehls über die elektronische Steuerung, eine Testkraftstoffmenge in den Brennraum während der erkannten Anforderung zur Erzeugung eines Null-Drehmoments einzuspritzen. Das Verfahren umfasst auch die Bewertung eines Zeitfehlers oder einer Verzögerung zwischen dem erteilten Befehl zur Einspritzung der Testkraftstoffmenge und dem Beginn der Einspritzung der Testkraftstoffmenge über die Elektronische Steuerung. Das Verfahren umfasst ferner die Kompensation der beurteilten Zeitverzögerung über die Elektronische Steuerung durch Verschiebung eines Zeitpunkts des Befehls zur Einspritzung der Testkraftstoffmenge, wenn eine Anforderung für eine Drehmomentgenerierung ungleich Null durch den Motor erkannt wird.
Der Selbstzündungsmotor kann eine Kurbelwelle enthalten, die so eingerichtet ist, dass sie einen Kolben in einem Zylinder hin- und herbewegt und dadurch den Brennraum definiert, sowie einen Kurbelwellenpositionssensor, der mit dem elektronischen Steuerung in Verbindung steht und so eingerichtet ist, dass er eine Winkelstellung der Kurbelwelle erfasst. Der Motor kann ferner ein Hochdruck-Kraftstoffverteilerrohr (fuel rail) enthalten, das so eingerichtet ist, dass es der Kraftstoffeinspritzdüse Kraftstoff zuführt, sowie einen Kraftstoffdrucksensor, der mit der elektronischen Steuerung in Verbindung steht und so eingerichtet ist, dass er den Kraftstoffdruck im Kraftstoffverteilerrohr erfasst.
Das Verfahren kann ferner das Bestimmen des Kraftstoffdrucks in der Kraftstoffleitung umfassen, während die Testkraftstoffmenge der Kraftstoffeinspritzdüse zugeführt wird. Zusätzlich kann das Verfahren die Korrelation des ermittelten Kraftstoffdrucks mit der Winkelstellung der Kurbelwelle umfassen, um den Zeitpunkt des Befehls zum Einspritzen der Testkraftstoffmenge relativ zur Winkelstellung der Kurbelwelle zu bestimmen. Das Verfahren kann ferner die Abtastung der Kraftstoffdrucksignale mit einer Frequenz größer oder gleich 100 mal pro Hub des Selbstzündungsmotors umfassen.
Die Bewertung der Zeitverzögerung kann das Bestimmen des Zeitpunkts des Befehls zur Einspritzung der Testkraftstoffmenge im Verhältnis zu einem Abfall des erfassten Kraftstoffdrucks, d.h. des tatsächlichen Beginns der Einspritzung in den Brennraum, umfassen.
Die Bewertung der Zeitverzögerung kann ferner die Identifizierung von zwei aufeinanderfolgenden abgetasteten Kraftstoffdrucksignalen von einem Kraftstoffdrucksensor über den Abfall des erfassten Kraftstoffdrucks innerhalb eines Abtastfensters der Winkelstellung der Kurbelwelle und das Bestimmen eines Abstands zwischen den beiden aufeinanderfolgenden abgetasteten Signalen in Bezug auf die Winkelstellung der Kurbelwelle und eines Mittelpunktes des Abstands zwischen den beiden aufeinanderfolgenden abgetasteten Signalen über die elektronische Steuerung umfassen.
Die Kompensation für die beurteilte Zeitverzögerung kann eine Verschiebung des Zeitpunkts des Befehls zum Einspritzen der Testkraftstoffmenge vor dem ermittelten Mittelpunkt beinhalten.
Das Verfahren kann zusätzlich beinhalten, dass nach dem Bestimmen der Kompensation für die beurteilte Zeitverzögerung geprüft wird, ob der Abfall des erfassten Kraftstoffdrucks zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Kraftstoffdrucksignalen bestehen bleibt.
Wenn der Abfall des erfassten Kraftstoffdrucks nicht zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Kraftstoffdrucksignalen verbleibt, kann das Verfahren zusätzlich das Anpassen der zeitlichen Verschiebung des Befehls zur Vorwärtseinspritzung der Prüfkraftstoffmenge um ein Viertel des ermittelten Abstands zwischen den beiden aufeinanderfolgenden abgetasteten Kraftstoffdrucksignalen umfassen.
Wenn der Abfall des festgestellten Kraftstoffdrucks zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Kraftstoffdrucksignalen bestehen bleibt, kann das Verfahren zusätzlich das Anpassen der zeitlichen Verschiebung des Befehls zur Rückeinspritzung der Prüfkraftstoffmenge um ein Viertel des ermittelten Abstands zwischen den beiden aufeinanderfolgenden abgetasteten Kraftstoffdrucksignalen umfassen.
Das Verfahren kann zusätzlich den Vergleich der ermittelten Kompensation für die beurteilte Zeitverzögerung über die elektronische Steuerung mit einer Soll-Schwellenwert-Zeitverzögerung und das Einstellen eines Diagnose-Fehlercodes im Kraftfahrzeug umfassen, wenn die ermittelte Kompensation größer als die Soll-Schwellenwert-Zeitverzögerung ist.
Das Verfahren kann auch die Speicherung des verschobenen Zeitpunkts des Befehls zum Einspritzen der Testkraftstoffmenge in einem Speicher der elektronischen Steuerung und das Anpassen eines Zeitpunkts der Kraftstoffzufuhr in die Brennkammer umfassen, wenn eine Anforderung für die Erzeugung eines Drehmoments ungleich Null erkannt wird.
Ein Motorsystem für ein Kraftfahrzeug, das eine elektronische Steuerung verwendet, das mit einem Algorithmus programmiert ist und zur Durchführung des obigen Verfahrens betrieben werden kann, wird ebenfalls offenbart.
Die oben genannten Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen Modalitäten für die Durchführung der Offenbarung in Verbindung mit den beigefügten Figuren leicht ersichtlich.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor mit Selbstzündung, der von einer elektronischen Steuerung betrieben wird.
2 ist eine schematische perspektivische Nahaufnahme des in 1 gezeigten Triebwerks in Teilansicht.
3 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Darstellung eines Kraftstoffeinspritzimpulses, der über die in 1-2 dargestellte elektronische Steuerung befohlen wird, im Vergleich zum Kraftstoffeinspritz-Rail-Druck darstellt; insbesondere wird ein Zeitfehler zwischen dem erteilten Einspritzbefehl und dem Beginn der Einspritzung dargestellt.
4 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Darstellung des über die elektronische Steuerung befohlenen Kraftstoffeinspritzimpulses im Vergleich zum Kraftstoffeinspritzdruck in der Einspritzleitung zeigt; insbesondere wird eine zwischenzeitliche Verschiebung des Einspritzzeitpunkts dargestellt, die den Zeitfehler ausgleicht, gemäß der vorliegenden Offenbarung.
5 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Darstellung des über die elektronische Steuerung befohlenen Kraftstoffeinspritzimpulses im Vergleich zum Kraftstoffeinspritz-Rail-Druck zeigt; insbesondere wird der Beginn der Einspritzung nach einer letzten Verschiebung des Einspritzzeitpunkts, die den Zeitfehler ausgleicht, gemäß der vorliegenden Offenbarung dargestellt.
6 ist ein Flußdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb des Selbstzündungsmotors über die in 1-5 dargestellten elektronische Steuerung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Figuren, wobei sich gleiche Bezugsziffern auf gleiche Bauteile beziehen, zeigt 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 10. Das Kraftfahrzeug 10 verfügt über einen Antriebsstrang, der einen Verbrennungsmotor 12 enthält. Der Motor 12 ist als Selbstzündungs- oder Dieselmotor zur Erzeugung des Motordrehmoments eingerichtet. Der Motor 12 bringt sein Drehmoment in der Regel über ein mehrstufiges Übersetzungsgetriebe 18 und über einen Antrieb oder eine Gelenkwelle 20 auf die Antriebsräder 14 bzw. 16 auf, wie eine beispielhafte Verkörperung in 1 zeigt.
Wie in 2 dargestellt, enthält der Motor 12 eine Kurbelwelle 22 sowie einen oder mehrere Zylinder, die jeweils eine Brennkammer 24 definieren, die so eingerichtet ist, dass darin ein Gemisch aus Kraftstoff und Luft verbrannt wird. Obwohl eine einzelne Brennkammer 24 dargestellt ist, kann der Motor 12 so viele solcher Brennkammern enthalten, wie es die spezifische Konstruktion des Motors erfordert. Der Motor 12 enthält auch einen Einlasskanal 26, der in Fluidverbindung mit den Brennkammern 24 steht.
Der Ansaugkanal 26 ist so eingerichtet, dass ein Ansaugluftstrom 28 aus der Atmosphäre oder der Umgebung zu den Brennkammern 24 geleitet wird. Wie in 1 gezeigt, kann eine Drossel 30, z.B. mit einer beweglichen Drosselklappe 30A (in 2 gezeigt), am Einlasskanal 26 positioniert und so eingerichtet werden, dass sie die Zufuhr des durch den Einlasskanal 26 den Brennkammern 24 zugeführten Einlassluftstroms 28 steuert.
Wie zusätzlich in 2 dargestellt, enthält jede Brennkammer 24 auch einen Kolben 32 und eine Pleuelstange 33. Jeder Kolben 32 ist so eingerichtet, dass er sich unter der Verbrennungskraft innerhalb der jeweiligen Brennkammer 24 hin- und herbewegt und dadurch die Kurbelwelle 22 über die Pleuelstange 33 dreht und das Volumen der Brennkammer reguliert. Wie zusätzlich in 2 dargestellt, kann jede Brennkammer 24 mit einem ersten Einlassventil 34, einem zweiten Einlassventil 36, einem ersten Auslassventil 38 und einem zweiten Auslassventil 40 versehen werden. Jedes Einlassventil 34, 36 ist so eingerichtet, dass es eine Zufuhr von Luft oder von Luft und Kraftstoff in die jeweilige Brennkammer 24 steuert, wenn der Motor 12 ein Drehmoment erzeugt und das Fahrzeug 10 antreibt. Jedes Auslassventil 38, 40 ist so eingerichtet, dass es die Entfernung eines Nachverbrennungsabgases 42 aus der jeweiligen Brennkammer 24 über einen Auslasskanal 44 steuert. Obwohl zwei Einlassventile 34, 36 und zwei Auslassventile 38, 40 hier beschrieben und in den Abbildungen dargestellt sind, schließt nichts aus, dass der Motor 12 mit weniger oder mehr Einlass- und Auslassventilen ausgestattet ist.
Der Motor 12 enthält zusätzlich Kraftstoffeinspritzdüsen 46. Für jede Brennkammer 24 ist mindestens eine Kraftstoffeinspritzdüse 46 vorgesehen, die so eingerichtet ist, dass sie eine dosierte Kraftstoffmenge 48 zur Vermischung mit dem Ansaugluftstrom 28 und zur Verbrennung innerhalb der jeweiligen Brennkammer 24 liefert. Der Motor 12 enthält zusätzlich eine Hochdruck-Kraftstoffschiene 50, die so eingerichtet ist, dass sie jedem Kraftstoffinjektor 46 den Kraftstoff 48 zuführt. Die Kraftstoffeinspritzdüse 46 wird typischerweise von einem Kraftstoffeinspritzdüsentreiber 51 als Reaktion auf ein von einem elektronischen Steuerung empfangenes Signal betrieben, das im Folgenden ausführlicher beschrieben wird. Das Fuel Rail wird über eine Kraftstoffpumpe 52 mit Kraftstoff versorgt, die mit einem Kraftstoffreservoir oder Tank 54 verbunden ist. Obwohl der Dieselmotor 12 mit der zuvor besprochenen Drosselklappe 30A dargestellt wird, kann der Motor so eingerichtet werden, dass er ohne eine solche Drosselklappe betrieben werden kann. In einer solchen Konfiguration des Dieselmotors wird die Verbrennung in den Brennkammern 24 über die Kraftstoffmenge gesteuert, die von den jeweiligen Kraftstoffeinspritzdüsen 46 in die jeweiligen Brennkammern eingeführt wird, wobei der eingespritzte Kraftstoff mit der Luft kombiniert wird, die von den jeweiligen Kolben 31 in die jeweiligen Brennkammern gezogen wird.
Wie in 1 und 2 dargestellt, kann der Motor 12 zusätzlich einen Turbolader 56 enthalten, der am Einlasskanal 26 angeordnet und so eingerichtet ist, dass der Einlassluftstrom 28 unter Druck gesetzt wird, bevor der Einlassluftstrom in die Brennkammern 24 geleitet wird. Obwohl der Turbolader 56 abgebildet ist, schließt nichts aus, dass der Motor 12 ohne eine solche Leistungssteigerungsvorrichtung eingerichtet und betrieben werden kann. Der Abgaskanal 44 ist so eingerichtet, dass das Abgas 42 von den Brennkammern 24 zum Turbolader 56 geleitet wird, um den Ansaugluftstrom 28 unter Druck zu setzen und das Abgas anschließend zu einem Abgassystem 58 zu leiten. Die Einspritzung des Kraftstoffs 48 über die Einspritzdüsen 46 ist auf den Betrieb des Turboladers 56 abgestimmt. Wie gezeigt, enthält das Abgassystem 58 typischerweise Nachbehandlungsvorrichtungen oder Katalysatoren, die im Allgemeinen durch die Ziffern 58A und 58B angezeigt werden und so eingerichtet sind, dass sie methodisch weitgehend kohlenstoffhaltige Partikel-Nebenprodukte der Motorverbrennung aus dem Abgas 42 entfernen und die Emissionen solcher Partikel in die Atmosphäre reduzieren.
Unter weiterer Bezugnahme auf die 1 und 2 enthält das Fahrzeug 10 auch eine elektronische Steuerung 60, wie z.B. ein Motorsteuergerät (ECU) oder ein Modul (ECM), die so eingerichtet, d.h. strukturiert und programmiert ist, dass sie den Betrieb des Motors 12 zusammen mit dem Betrieb des Turboladers 56 regelt. Die Steuerung 60 ist Teil eines Kfz-Motorsystems und enthält einen Speicher, der greifbar und nicht vorübergehend ist. Der Speicher kann ein beschreibbares Medium sein, das an der Bereitstellung computerlesbarer Daten oder Prozessanweisungen beteiligt ist. Ein solches Medium kann viele Formen annehmen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf nichtflüchtige Medien und flüchtige Medien. Nichtflüchtige Medien können z.B. optische oder magnetische Platten und andere persistente Speicher sein. Zu den flüchtigen Datenträgern kann z.B. ein dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff (DRAM) gehören, der einen Hauptspeicher darstellen kann. Solche Befehle können durch ein oder mehrere Übertragungsmedien übertragen werden, einschließlich Koaxialkabel, Kupferdraht und Glasfaseroptik, einschließlich der Drähte, die einen Systembus umfassen, der an einen Prozessor eines Computers gekoppelt ist. Der Speicher der Steuerung 60 kann auch eine flexible Platte, eine Festplatte, ein Magnetband, ein anderes magnetisches Medium, eine CD-ROM, eine DVD, ein anderes optisches Medium usw. umfassen. Die Steuerung 60 ist mit einem internen Taktgeber 62, der erforderlichen Analog-zu-Digital- (A/D) und/oder Digital-zu-Analog- (D/A) Schaltung, Ein-/Ausgabeschaltung und Geräten (E/A) sowie einer geeigneten Signalkonditionierung und/oder Pufferschaltung ausgestattet. Algorithmen, die von der Steuerung 60 benötigt werden oder auf die von diesem zugegriffen werden kann, können im Speicher gespeichert und automatisch ausgeführt werden, um die erforderliche Funktionalität bereitzustellen.
Die Steuerung 60 steht in elektronischer Kommunikation mit den Kraftstoffeinspritzdüsen 46 und ist so eingerichtet, dass sie die Zufuhr von Kraftstoff 48 in die Brennkammern 24 in bestimmten Zeitintervallen steuert, um den gewünschten Betrieb des Motors 12 zu unterstützen, während das Fahrzeug 10 angetrieben wird. Der Motor 12 enthält auch einen Kraftstoffdrucksensor 64, der operativ mit der Kraftstoffschiene 50 verbunden ist und in elektronischer Kommunikation mit der Steuerung 60 steht. Das Fahrzeug 10 enthält einen Drosselklappenschalter 66, wie z.B. ein Gaspedal, das mit einem Drosselklappenstellungssensor ausgestattet ist, der so eingerichtet ist, dass er die Drehmomenterzeugung durch den Motor 12 anfordert. Der Drosselklappenschalter 66 steht in elektronischer Kommunikation mit der Steuerung 60. Die Steuerung 60 ist so eingerichtet, dass sie über den Drosselklappenschalter 66 eine Anforderung für eine Drehmomenterzeugung von Null durch den Motor 12 erkennt. Die Anforderung einer Null-Drehmoment-Erzeugung durch den Motor 12, z.B. die Feststellung, dass der Fahrzeugführer das Gaspedal vollständig losgelassen hat, wird speziell dann erkannt, wenn die Motordrehzahl über der Leerlaufdrehzahl liegt, was von einem Motordrehzahlsensor (nicht abgebildet) erkannt werden kann, was dazu führt, dass sich das Fahrzeug 10 in einem Ausrollmodus befindet. Die Steuerung 60 ist auch so eingerichtet, dass es die Zufuhr von Kraftstoff 48 in die Brennräume 24 durch Schließen der Einspritzdüsen 46 während der erkannten Anforderung zur Erzeugung von Null-Drehmoment durch den Motor 12 unterbricht oder abschaltet.
Wie in 2 dargestellt, kann der Motor 12 einen Kurbelwellenpositionssensor 68 enthalten, der so eingerichtet ist, dass er die momentane Winkelstellung θ der Kurbelwelle 22 erfasst und der Steuerung 60 Hochfrequenz-Drucksignale übermittelt, die dies anzeigen. Nachdem die Kraftstoffabschaltung während der erkannten Anforderung einer Null-Drehmoment-Erzeugung durch den Motor 12 implementiert worden ist, und unter Verwendung der Signale vom Kurbelwellenpositionssensor 68, ist die Steuerung 60 so eingerichtet, dass sie einen Befehl 70 ausgibt, um eine Testmenge 72 von Kraftstoff 48 zu einem bestimmten Zeitpunkt 73 (dargestellt in 1-3) relativ zur Winkelstellung θ der Kurbelwelle 22 über eine entsprechende Kraftstoffeinspritzdüse 46 in eine entsprechende Brennkammer 24 einzuspritzen. Im Sinne der vorliegenden Offenbarung bezeichnet die „Testkraftstoffmenge“ eine minimale Kraftstoffmenge 48, die nicht ein Verbrennungsniveau erzeugt, das ausreicht, um ein Aufflackern des Motorausgangsdrehmoments und eine Unterbrechung des beabsichtigten Ausrollens des Fahrzeugs 10, wie vom Fahrzeugführer wahrgenommen, zu verursachen. Die Steuerung 60 kann so eingerichtet werden, dass sie über den Kraftstoffdrucksensor 64 einen Kraftstoffdruck 64A in der Kraftstoffschiene 50 ermittelt, während die Testmenge 72 von Kraftstoff 48 eingespritzt wird. Die elektronische Steuerung 60 kann auch so eingerichtet werden, dass sie den ermittelten Kraftstoffdruck 64A mit der momentanen Winkelposition θ der Kurbelwelle 22 korreliert, um den Zeitpunkt des Befehls 70 zur Einspritzung der Testmenge 72 von Kraftstoff relativ zur Winkelposition θ der Kurbelwelle 22 zu bestimmen.
Wie in 3 dargestellt, ist die Steuerung 60 zusätzlich so eingerichtet, dass sie mit Hilfe der internen Uhr 62 einen Zeitfehler oder eine Verzögerung 74 zwischen dem erteilten Befehl zur Einspritzung der Testmenge 72 von Kraftstoff 48 und einem tatsächlichen Start 76 der Testmengeneinspritzung von Kraftstoff bewertet. Die Zeitverzögerung 74 kann auf einen mechanischen Fehler oder Verschleiß der Einspritzdüse 46, des Treibers 51 der Kraftstoffeinspritzdüse oder einer anderen Vorrichtung außerhalb der ECU oder des ECM hinweisen. Eine solche Steuerzeitverzögerung 74 kann die beabsichtigte Funktion der Nachbehandlungseinrichtungen im Abgassystem 58 und die Abgasemissionen nachteilig beeinflussen. Daher ist die Steuerzeitverzögerung 74 ein Indikator für die allgemeine Verzögerung zwischen den erteilten Befehlen zur Einspritzung von Kraftstoff 48 in die Brennkammer 24 und dem tatsächlichen Beginn der Kraftstoffeinspritzung 76. Der tatsächliche Beginn 76 der Kraftstoffeinspritzung, d.h. wenn eine bestimmte Kraftstoffeinspritzdüse 46 beginnt, Kraftstoff 48 in die Brennkammer 24 einzuspritzen, kann an einem festgestellten Abfall 78 des Kraftstoffdrucks 64A in der Kraftstoffleitung 50 erkannt werden. Dementsprechend kann die Steuerung 60 so eingerichtet werden, dass es zur Bewertung der Zeitverzögerung 74 den Zeitpunkt des Befehls 70 zur Einspritzung der Testmenge 72 von Kraftstoff 48 relativ zu dem festgestellten Kraftstoffdruckabfall 78 bestimmt.
Zur Beurteilung der Zeitverzögerung kann die Steuerung 60 zusätzlich so eingerichtet werden, dass es zwei aufeinanderfolgende Kraftstoffdrucksignale über den Tropfen 78 identifiziert, wie z.B. die Signale 80 und 82 (dargestellt in 3-5) innerhalb eines Abtastfensters θs der Winkelstellung θ der Kurbelwelle, in dem erfassten Kraftstoffdruck 64A. Die Steuerung 60 kann weiter programmiert werden, um einen Abstand 84 zwischen den beiden aufeinanderfolgenden abgetasteten Signalen 80 und 82 in Bezug auf die Winkelposition θ der Kurbelwelle 22, d.h. innerhalb des Abtastfensters θs, zu bestimmen. Zusätzlich kann die Steuerung 60 dann einen Mittelpunkt 86 zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Signalen 80 und 82 in Bezug auf die Winkelposition θ der Kurbelwelle bestimmen. Dementsprechend ist der Mittelpunkt 86 zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Signalen 80 und 82 der beurteilten Steuerzeitverzögerung 74 der Mittelwert des Abstands 80A vom Anfangszeitpunkt des Befehls 70 zur Einspritzung der Testmenge 72 von Kraftstoff zum Zeitpunkt des Kraftstoffdrucksignals 80 und des Abstands 82A vom Anfangszeitpunkt des Befehls 70 zum Kraftstoffdrucksignal 82. Die elektronische Steuerung 60 kann so eingerichtet werden, dass es Signale abtastet und puffert, die den vom Kraftstoffdrucksensor 64 erfassten Kraftstoffdruck 64A anzeigen. Um ein ausreichend enges Abtastfenster θs zu ermöglichen, das zu einer effizienten und robusten Kompensation der Zeitverzögerung 74 führt, kann die Steuerung 60 so eingerichtet werden, dass es die Kraftstoffdrucksignale 64A mit einer Frequenz abtastet, die größer oder gleich 100 Mal pro Hub des Motors 12 ist.
Mathematisch gesehen ist das Verhältnis zwischen den Abständen zur Bestimmen der Zeitverzögerung 74 (bis zum Mittelpunkt 86) im ersten Schritt der Kompensationsstrategie wie folgt definiert: $" 74 " = \frac{" 80 A " + " 82 A "}{2}$
Nach dem ersten Schritt kann die Steuerung 60 auch so eingerichtet werden, dass sie den Befehl 70 zur Einspritzung der Testmenge 72 des Kraftstoffs um die Hälfte der Strecke 84 innerhalb des Abtastfensters θs, angegeben als Verschiebung 88 (in 4 dargestellt), vorwärts bewegt. Die Steuerung 60 kann zusätzlich so eingerichtet werden, dass sie nach der Verschiebung 88 des Befehls 70 zur Einspritzung der Testmenge 72 beurteilt, ob der Abfall 78 des erfassten Kraftstoffdrucks 64A zwischen den beiden aufeinanderfolgenden abgetasteten Kraftstoffdrucksignalen 80, 82 verbleibt.
Für den Fall, dass der Abfall 78 des erfassten Kraftstoffdrucks 64A nicht zwischen den beiden aufeinanderfolgenden abgetasteten Kraftstoffdrucksignalen 80, 82 verbleibt, d.h. außerhalb der beiden aufeinanderfolgenden Kraftstoffdrucksignale liegt, kann die Steuerung 60 die ermittelte zeitliche Änderung des Befehls 70 auf den Mittelpunkt 86 zusätzlich um ein Viertel des ermittelten Abstands 84 zwischen den beiden aufeinanderfolgenden abgetasteten Signalen nach vorne korrigieren (siehe 4). Für den Fall, dass der Abfall 78 des erfassten Kraftstoffdrucks 64A zwischen den beiden aufeinanderfolgenden abgetasteten Kraftstoffdrucksignalen 80, 82 verbleibt, kann die Steuerung 60 die ermittelte Änderung in der zeitlichen Abstimmung des Befehls 70 auf den Mittelpunkt 86 um ein Viertel des ermittelten Abstands 84 zwischen den beiden aufeinanderfolgenden abgetasteten Signalen, d.h. um den in 5 dargestellten Abstand 90, nach hinten korrigieren. Unter Anwendung der obigen Kompensationstechnik kann die Steuerung 60 neue Zeitpunkte für die Ausgabe des Befehls 70 identifizieren, so dass die tatsächliche Kraftstoffeinspritzung 48 an der optimalen momentanen Position θ der Kurbelwelle 22 erfolgt. Dementsprechend stellt 4 einen zweiten Schritt der Kompensationsstrategie dar, bei dem der Zeitpunkt des Befehls 70 zur Einspritzung der Testmenge 72 von 88 nach vorne verschoben wird, um die Kompensation für die Zeitverzögerung 74, d.h. eine letzte Verschiebung 92 gemäß 5, zu bestimmen. Mathematisch gesehen ist das Verhältnis zwischen den Abständen im zweiten Schritt der Kompensationsstrategie wie folgt definiert: $" 82 " = " 74 " \pm (\frac{" 84 "}{4})$
Die Steuerung 60 kann zusätzlich so eingerichtet werden, dass sie in ihrem nichtflüchtigen Speicher die so ermittelte Kompensation für die Steuerzeitverzögerung 74 als letzte Verschiebung 92 in der Steuerzeit des Befehls 70 speichert, während der Motor 12 in der Null-Drehmoment-Erzeugung arbeitet, und dann den Befehl für die letzte Verschiebung 92 während der Nicht-Null-Drehmoment-Erzeugung, d.h. der positiven Drehmoment-Erzeugung durch den Motor 12, freigibt. Daher gibt die Steuerung 60 den Befehl für die Endverschiebung 92 im Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung, wenn der Motor 12 aufgefordert wird, ein positives Drehmoment zum Antrieb des Fahrzeugs 10 zu erzeugen. Darüber hinaus kann die Steuerung 60 so eingerichtet werden, dass es die ermittelte Endverschiebung 92 mit einer Schwellenwert-Steuerzeitverzögerung 94 vergleicht und einen Diagnose-Fehlercode 96 einstellt, um den Bediener von Fahrzeug 10 oder einen Servicetechniker zu informieren, wenn die so ermittelte Kompensation für die Steuerzeitverzögerung größer als die Schwellenwert-Steuerzeitverzögerung 94 ist. Ein solcher Diagnosefehlercode 96 kann dann als Indikator dafür verwendet werden, dass das Kraftstoffsystem des Motors und die dazugehörigen Komponenten, wie z.B. die Einspritzdüsen 46, möglicherweise gewartet oder ausgetauscht werden müssen.
6 stellt ein Verfahren 100 zum Betreiben des Selbstzündungsmotors 12 dar, die in einem Algorithmus verkörpert wird, der in die elektronische Steuerung 60 einprogrammiert ist. Das Verfahren 100 ist speziell als Abhilfemaßnahme vorgesehen, um eine zeitliche Verzögerung zwischen der befohlenen Kraftstoffeinspritzung 48 und dem tatsächlichen Beginn der Einspritzung auszugleichen, wie oben in Bezug auf 1-5 beschrieben. Um eine solche Verzögerung auszugleichen, beinhaltet das Verfahren 100 das Anpassen des Zeitpunkts der Kraftstoffeinspritzung in den Brennraum des Motors 24 wie folgt. Das Verfahren 100 beginnt im Rahmen 102 mit der Erkennung der Anforderung zur Erzeugung von Null-Drehmoment durch den Motor 12 über die Steuerung 60 in Kommunikation mit dem Drosselklappenschalter 66.
Nach Rahmen 102 geht das Verfahren 100 zu Rahmen 104 über. Im Rahmen 104 beinhaltet das Verfahren die Unterbrechung der Zufuhr von Kraftstoff 48 über die Kraftstoffeinspritzdüse 46 in die Brennkammer 24 während der erkannten Anforderung einer Null-Drehmoment-Erzeugung durch den Motor 12. Dementsprechend soll der Betrieb des Verfahrens 100 dadurch, dass es speziell dann durchgeführt wird, wenn keine Anforderung für eine positive Drehmomenterzeugung durch den Motor 12 vorliegt und während sich das Fahrzeug 10 im Ausrollmodus befindet, nicht-intrusiv sein, d.h. vom Fahrzeugführer und anderen Fahrzeuginsassen nicht wahrgenommen werden.
In Anlehnung an Rahmen 104, im Rahmen 106 beinhaltet das Verfahren das Erteilen des Befehls 70, über die Steuerung 60, während der erkannten Anforderung einer Null-Drehmoment-Erzeugung durch den Motor 12, bei einer gegebenen Kurbelwellen-Winkelposition θ die Testmenge 72 von Kraftstoff 48 in die Brennkammer 24 einzuspritzen. Nach Rahmen 106 geht das Verfahren zu Rahmen 108 über. Im Rahmen 108 umfasst das Verfahren die Bewertung der Zeitverzögerung 74 zwischen dem erteilten Befehl 70 zur Einspritzung der Testmenge 72 des Kraftstoffs und dem tatsächlichen Beginn 76 der Testmengeneinspritzung durch die Steuerung 60. In Rahmen 108 kann die Bewertung der Zeitverzögerung auch das Bestimmen des Kraftstoffdrucks 64A in der Kraftstoffleitung 50 umfassen, der über den Kraftstoffdrucksensor 64 erfasst wird, während die Testmenge 72 des Kraftstoffs in die Brennkammer 24 eingespritzt wird.
Im Rahmen 108 kann das Verfahren zusätzlich beinhalten, dass über die elektronische Steuerung 60 der ermittelte Kraftstoffdruck 64A mit der momentanen Winkelstellung θ der Kurbelwelle 22 korreliert wird, um den Zeitpunkt des Befehls 70 zur Einspritzung der Testmenge 72 von Kraftstoff relativ zur Winkelstellung der Kurbelwelle zu bestimmen. Darüber hinaus kann die Bewertung der Steuerzeitverzögerung das Bestimmen des Zeitpunkts des Befehls 70 zur Einspritzung der Testkraftstoffmenge 72 in Bezug auf den Abfall 78 des erfassten Kraftstoffdrucks 64A umfassen, der den Beginn der Einspritzung anzeigt. Wie oben in Bezug auf die 1-5 beschrieben, kann die Bewertung der Steuerzeitverzögerung ferner die Identifizierung von zwei aufeinanderfolgenden Kraftstoffdrucksignalen, z.B. die Signale 80, 82, vom Kraftstoffdrucksensor 64 über den Kraftstoffdruckabfall 78 durch die elektronische Steuerung 60 umfassen. Zusätzlich kann die Beurteilung der Zeitverzögerung in Rahmen 108 das Bestimmen des Abstands 84 zwischen den beiden aufeinanderfolgenden abgetasteten Signalen 80, 82 innerhalb des Abtastfensters θ_S (in Bezug auf die Winkelstellung θ der Kurbelwelle 22) und des Mittelpunktes 86 umfassen.
Nach Rahmen 108 geht das Verfahren zu Rahmen 110 über, wo es das Bestimmen einer Kompensation für die beurteilte Zeitverzögerung 74 beinhaltet. Das Bestimmen der Kompensation für die beurteilte Zeitverzögerung 74 kann das Bestimmen oder Berechnung der Verschiebung 88 des Befehls 70 zur Einspritzung der Testmenge 72 des Kraftstoffs in die Brennkammer 24 umfassen, die der Hälfte der Strecke 84 entspricht. Als Teil des Rahmens 110 kann das Verfahren auch die Beurteilung umfassen, ob der Abfall 78 des erfassten Kraftstoffdrucks 64A zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Kraftstoffdrucksignalen 80, 82 verbleibt.
Wie in Bezug auf 1-5 beschrieben, kann das Verfahren, wenn der Abfall des erfassten Kraftstoffdrucks 64A außerhalb der beiden aufeinanderfolgenden Kraftstoffdrucksignale 80, 82 liegt, das Anpassen der Zeitverschiebung 74 des Befehls 70 umfassen, um die Testmenge 72 des Kraftstoffs um ein Viertel der ermittelten Distanz 84 nach vorne einzuspritzen. Wenn andererseits der Abfall 78 des erfassten Kraftstoffdrucks 64A zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Kraftstoffdrucksignalen 80, 82 verbleibt, kann das Verfahren das Einstellen der Zeitverschiebung 74 des Befehls 70 nach hinten um ein Viertel des ermittelten Abstands 84 umfassen. Nach Rahmen 110 kann das Verfahren zu Rahmen 112 fortschreiten, wo das Verfahren das Speichern der letzten Verschiebung 92 in der Zeitsteuerung des Befehls 70 im Speicher der Steuerung 60 umfassen kann.
Nach jedem der Rahmen 108-112 kann das Verfahren zu Rahmen 114 fortschreiten, um über die elektronische Steuerung 60 die ermittelte Endverschiebung 92 für die Zeitverzögerung 74 mit der Schwellenwert-Zeitverzögerung 94 zu vergleichen und einen diagnostischen Fehlercode 96 zu setzen, wenn die ermittelte Endverschiebung größer als die Schwellenwert-Zeitverzögerung ist. Nach Rahmen 110 oder 112 geht das Verfahren zu Rahmen 116 über. In Rahmen 116 umfasst das Verfahren die Erkennung der Anforderung für eine positive Drehmomenterzeugung durch den Motor 12 durch die Steuerung 60. Nach Rahmen 116 geht das Verfahren zu Rahmen 118 über, wo das Verfahren das Befehlen der Endverschiebung 92 in der Zeitsteuerung der Kraftstoffeinspritzung in die Brennkammer 24 durch die festgelegte Kompensation umfasst, nachdem die Anforderung für eine positive Drehmomenterzeugung durch den Motor 12 erkannt wurde.
Das Verfahren 100 soll also die beurteilte Zeitverzögerung 74 zwischen einem erteilten Befehl zur Kraftstoffeinspritzung 48 und dem tatsächlichen Beginn der entsprechenden Kraftstoffeinspritzung in die jeweilige Brennkammer 24 ausgleichen. Somit kann das Verfahren 100 den ansonsten nachteiligen Auswirkungen der Steuerzeitenverzögerung 74 auf den beabsichtigten Betrieb der Nachbehandlungseinrichtungen im Abgassystem 58 entgegenwirken. Im Anschluss an einen der Rahmen 116-118 kann das Verfahren in Rahmen 120 abgeschlossen werden oder zu Rahmen 102 zurückschleifen, um den Drosselklappenschalter 66 weiter zu überwachen und eine weitere Anforderung zur Erzeugung von Null-Drehmoment durch den Motor 12 über die Steuerung 60 zu erkennen.
Die detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen oder Abbildungen sind unterstützend und beschreibend für die Offenbarung, aber der Umfang der Offenbarung wird allein durch die Ansprüche definiert. Während einige der bevorzugten Ausführungsformen und andere Ausführungsformen zur Durchführung der beanspruchten Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, gibt es verschiedene alternative Muster und Ausführungsformen zur Durchführung der in den beigefügten Ansprüchen definierten Offenbarung. Darüber hinaus sind die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen oder die Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen, die in der vorliegenden Beschreibung erwähnt werden, nicht unbedingt als voneinander unabhängige Ausführungsformen zu verstehen. Vielmehr ist es möglich, dass jedes der in einem der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale mit einem oder mehreren anderen gewünschten Merkmalen aus anderen Ausführungsformen kombiniert wird, was zu anderen Ausführungsformen führt, die nicht in Worten oder durch Bezugnahme auf die Figuren beschrieben sind. Dementsprechend fallen solche anderen Ausführungsformen in den Rahmen des Geltungsbereichs der beigefügten Ansprüche.

Claims

Ein Verfahren zum Einstellen des Zeitpunkts der Kraftstoffeinspritzung in eine Brennkammer eines Selbstzündungsmotors, wobei das Verfahren umfasst: Erkennen, über eine elektronische Steuerung, einer Anforderung zur Erzeugung von Nulldrehmoment durch den Motor; Abschalten, über die elektronische Steuerung, der Brennstoffzufuhr in die Brennkammer während der erkannten Anforderung zur Erzeugung eines Drehmoments von Null; Erteilen, über die elektronische Steuerung, eines Befehls, eine Testmenge Kraftstoff in die Brennkammer einzuspritzen, während die erkannte Anforderung zur Erzeugung eines Null-Drehmoments besteht; Beurteilen, über die elektronische Steuerung, einer Zeitverzögerung zwischen dem erteilten Befehl zur Einspritzung der Testkraftstoffmenge und dem Beginn der Einspritzung der Testkraftstoffmenge; Ermitteln, über die elektronische Steuerung, einer Kompensation für die beurteilte Zeitverzögerung; Erkennen, über die elektronische Steuerung, einer Anforderung zur Erzeugung eines positiven Drehmoments durch den Motor und Befehlen, über die elektronische Steuerung, einer Verschiebung des Zeitpunkts der Kraftstoffeinspritzung in den Brennraum durch die ermittelte Kompensation bei positiver Drehmomenterzeugung durch den Motor.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Selbstzündungsmotor eine Kurbelwelle, die so eingerichtet ist, dass sie einen Kolben innerhalb eines Zylinders hin- und herbewegt und dadurch die Brennkammer definiert, eine Hochdruck-Kraftstoffleitung, die so eingerichtet ist, dass sie der Kraftstoffeinspritzdüse Kraftstoff zuführt, einen Kraftstoffdrucksensor, der mit der elektronischen Steuerung in Verbindung steht und so eingerichtet ist, dass er den Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung erfasst, und einen Kurbelwellenpositionssensor, der mit der elektronischen Steuerung in Verbindung steht und so eingerichtet ist, dass er eine Winkelstellung der Kurbelwelle erfasst, umfasst, wobei das Verfahren ferner umfasst: Bestimmen, über die elektronische Steuerung, des Kraftstoffdrucks in der Kraftstoffleitung, während die Testkraftstoffmenge der Kraftstoffeinspritzdüse zugeführt wird; und Korrelieren des ermittelten Kraftstoffdrucks mit der Winkelstellung der Kurbelwelle über die Elektronische Steuerung, um den Zeitpunkt des Befehls zur Einspritzung der Testkraftstoffmenge relativ zur Winkelstellung der Kurbelwelle zu bestimmen.
Das Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend das Abtasten der Kraftstoffdrucksignale mit einer Frequenz, die größer oder gleich 100 mal pro Hub des Selbstzündungsmotors ist.
Das Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Beurteilen der Zeitverzögerung das Bestimmen des Zeitpunkts des Befehls zum Einspritzen der Testkraftstoffmenge relativ zu einem Abfall des erfassten Kraftstoffdrucks umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Beurteilender Zeitverzögerung weiterhin das Identifizieren von zwei aufeinanderfolgenden Kraftstoffdrucksignalen von einem Kraftstoffdrucksensor über den Abfall des erfassten Kraftstoffdrucks innerhalb eines Abtastfensters der Winkelstellung der Kurbelwelle über die elektronische Steuerung und das Bestimmen eines Abstands zwischen den beiden aufeinanderfolgenden abgetasteten Signalen in Bezug auf die Winkelstellung der Kurbelwelle und eines Mittelpunktes des Abstands zwischen den beiden aufeinanderfolgenden abgetasteten Signalen umfasst, und bei dem die Kompensation der beurteilten Zeitverzögerung das Ändern des Zeitpunkts des Befehls zum Einspritzen der Testkraftstoffmenge vor dem bestimmten Mittelpunkt umfasst.
Das Verfahren von Anspruch 5 umfasst nach dem Bestimmen der Kompensation für die beurteilte Zeitverzögerung ferner das Beurteilen, ob der Abfall des erfassten Kraftstoffdrucks zwischen den beiden aufeinander folgenden Kraftstoffdrucksignalen bestehen bleibt.
Das Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Kompensation für die beurteilte Zeitverzögerung ferner das Anpassen des geänderten Zeitpunkts des Befehls zum Vorwärtseinspritzen der Testkraftstoffmenge um ein Viertel des ermittelten Abstands zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Kraftstoffdrucksignalen umfasst, wenn der Abfall des erfassten Kraftstoffdrucks nicht zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Kraftstoffdrucksignalen verbleibt.
Das Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend das Anpassen des geänderten Zeitpunkts des Befehls zum Zurückspritzen der Testkraftstoffmenge um ein Viertel des festgelegten Abstands zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Kraftstoffdrucksignalen, wenn der Abfall des erfassten Kraftstoffdrucks zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Kraftstoffdrucksignalen verbleibt.
Das Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Vergleichen der ermittelten Kompensation für die beurteilte Zeitverzögerung über den elektronische Steuerung mit einer Ziel-Schwellenwertzeitverzögerung und das Einstellen eines Diagnosefehlercodes im Kraftfahrzeug, wenn die ermittelte Kompensation größer als die Ziel-Schwellenwertzeitverzögerung ist.
Ein Kraftfahrzeugmotorsystem, umfassend: einen Selbstzündungsmotor, der so eingerichtet ist, dass er ein Motordrehmoment erzeugt, und der eine Brennkammer und einen Drosselklappenschalter aufweist, der so eingerichtet ist, dass er eine Drehmomenterzeugung durch den Motor anfordert; und eine elektronische Steuerung, die mit dem Drosselklappenschalter kommuniziert und eingerichtet ist: eine Anforderung zur Erzeugung von Null-Drehmoment durch den Motor zu erkennen; die Brennstoffzufuhr in die Brennkammer während der erkannten Anforderung zur Erzeugung eines Drehmoments von Null zu unterbrechen; einen Befehl zur Einspritzung einer Testkraftstoffmenge in die Brennkammer während der erkannten Anforderung zur Erzeugung eines Null-Drehmoments zu geben; eine Zeitverzögerung zwischen dem erteilten Befehl zur Einspritzung der Testkraftstoffmenge und dem Beginn der Kraftstoffeinspritzung der Testmenge zu beurteilen; eine Kompensation für die festgestellte Zeitverzögerung festzulegen; eine Anforderung zur positiven Drehmomenterzeugung durch den Motor zu erkennen; und eine Verschiebung des Zeitpunkts der Kraftstoffeinspritzung in den Brennraum durch die ermittelte Kompensation während der positiven Drehmomenterzeugung durch den Motor zu befehlen.