DE10305525B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Adaption der Druckwellenkorrektur in einem Hochdruck-Einspritzsystem eines Kraftfahrzeuges im Fahrbetrieb - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Adaption der Druckwellenkorrektur in einem Hochdruck-Einspritzsystem eines Kraftfahrzeuges im Fahrbetrieb Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Druckwellenkorrektur in einem Hochdruck-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, wobei das Hochdruck-Einspritzsystem wenigstens einen mit wenigstens zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Ansteuersignalen ansteuerbaren Einspritzaktor aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass festgestellt wird, ob die zeitliche Änderung wenigstens einer Betriebskenngröße der Brennkraftmaschine oder des Kraftfahrzeuges innerhalb einer vorgebbaren Schwankungsbreite liegt, dass im Falle der Einhaltung der Schwankungsbreite der zeitliche Abstand der wenigstens zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Ansteuersignale so eingestellt wird, dass eine in dem Hochdruck-Einspritzsystem auftretende Druckwelle abgeklungen ist, und dass nachfolgend der zeitliche Abstand zwischen den wenigstens zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Ansteuersignalen schrittweise verringert wird und dass festgestellt wird, ob sich wenigstens eine Betriebskenngröße der Brennkraftmaschine aufgrund der schrittweisen Verringerung des zeitlichen Abstandes zwischen den wenigstens zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Ansteuersignalen und der damit verbundenen Druckwelle geändert hat, und dass im Falle einer solchen Änderung der wenigstens einen Betriebskenngröße der Wert dieser Betriebskenngröße zusammen mit einem minimalen zeitlichen Abstand der aufeinanderfolgenden Ansteuerungen abgespeichert wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Druckwellenkorrektur in einem Hochdruck-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, wobei das Hochdruck-Einspritzsystem wenigstens einen mit wenigstens zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Ansteuersignalen ansteuerbaren Einspritzaktor aufweist.
  • Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung ist aus der DE 199 37 148 A1 bekannt. Bei der dort beschriebenen Vorrichtung werden die Injektoren, die Brennkraftmaschine mit Kraftstoff versorgen, aus einer gemeinsamen Druckleitung versorgt. Erfolgen zwei zeitlich abgesetzte Teileinspritzungen pro Arbeitsspiel, so wird die nachfolgende Kraftstoffeinspritzung derart korrigiert, dass das Zeitintervall zwischen den beiden Kraftstoffeinspritzungen und einer Druckschwingungsfrequenz in der Druckleitung berücksichtigt wird.
  • In heutigen Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystemen insbesondere selbstzündender Brennkraftmaschinen wird die gesamte, mittels eines Einspritzaktors in den jeweiligen Verbrennungsraum eingespritzte Einspritzmenge zur Verbesserung der Gemischaufbereitung auf eine immer größere Anzahl von Einspritzungen aufgeteilt, die zum Teil in einem sehr engen zeitlichen Abstand zueinander liegen. Diese Einspritzungen bestehen meist in einer oder mehreren zeitlich vor einer eigentlichen Haupteinspritzung applizierten Voreinspritzungen.
  • Die aufgrund von mehrfachen Einspritzungen verbesserte Gemischaufbereitung bewirkt insbesondere geringere Abgasemissionen der Brennkraftmaschine, eine verringerte Geräuschentwicklung bei der Verbrennung sowie eine erhöhte Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine.
  • Bei den genannten Einspritzungen kommt nun der Genauigkeit der jeweiligen Einspritzmenge eine immer größere Bedeutung zu. Jedoch ist auch bekannt, dass eine Einspritzung einen Einbruch des Kraftstoffdruckes in einer in dem Common-Rail-Einspritzsystem angeordneten Zuleitung von einem Rail zu einer Einspritzdüse (Injektor), sowie in einem solchen Injektor von einem Hochdruckanschluss zum Rail hin zu einer Düsennadel des Injektors bewirkt. Dieser kurzzeitige Druckeinbruch bewirkt nach Beendigung der Ansteuerung des Einspritzaktors eine bevorzugt zwischen dem Rail und der genannten Düse auftretende Kraftstoff-Druckwelle. Dieser Druckwelleneffekt verstärkt sich sogar noch bei steigender Geschwindigkeit der Düsennadel, so dass seiner Beachtung in Einspritzsystemen der kommenden Generation, bei denen hochschnelle Piezo-Steller als Einspritzaktoren zur Düsennadelsteuerung zum Einsatz kommen, eine immer größere Bedeutung zukommt.
  • Ein bekannter Ansatz zur Lösung der vorgenannten Problematik besteht darin, den Druckwelleneffekt außerhalb des Fahrbetriebs eines Kraftfahrzeuges, d. h. sozusagen „off-line”, an einer Prüfbank auszumessen und die Ergebnisse beim Design oder der Voreinstellung der Betriebsparameter der Brennkraftmaschine oder des Kraftfahrzeuges zu berücksichtigen. Dabei ist allerdings das bei der Berechnung des Einflusses einer solchen Druckwelle aufgrund zeitlich vorausgegangener Einspritzungen auf jeweils nachfolgende Einspritzungen zugrunde zu legende Modell sehr komplex. So gehen in dieses Modell unter anderem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine wie die Einspritzmenge, der Raildruck, die Railtemperatur sowie die Leitungslängen und – geometrien des Common-Rail-Systems ein. Gemäß dem bekannten Lösungsansatz finden diese Betriebsparameter Eingang bei der Parametrisierung der vorgenannten, off-line durchgeführten Druckwellenkorrektur. Die Druckwellenkorrektur erfolgt durch Korrektur der Ansteuerdauer.
  • Da die Druckwellenkorrektur im Stand der Technik off-line erfolgt, ist eine spätere Verifikation am einzelnen Fahrzeug nach seiner Inbetriebnahme nicht mehr möglich, so dass auf Fertigungs- bzw. Voreinstellungstoleranzen zurückzuführende Einflüsse nicht ausgeglichen werden können. Entsprechendes gilt für den Fall, dass sich modellbedingte Fehler einschleichen oder sich eine Änderung des Druckwellenverhaltens bzw. der bei dem Modell zugrunde gelegten Parameter über die Fahrzeuglebensdauer ergibt. Darüber hinaus ist nachteilig, dass die Ergebnisse der nur einmalig durchgeführten Druckwellenkompensation auf eine Vielzahl von Kraftfahrzeugen einer Fahrzeugflotte und für deren Lebensdauer übertragen werden.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiter zu entwickeln, dass eine Ausmessung und Korrektur des Einflusses vorausgehender Einspritzungen auf jeweils nachfolgende Einspritzungen aufgrund der genannten Druckwelle im laufenden Betrieb eines Kraftfahrzeuges (d. h. on-line) ermöglicht werden, so dass einerseits eine exemplargerechte Druckwellenkorrektur erfolgen kann und andererseits Änderungen über die Lebensdauer des Kraftfahrzeuges und/oder der Brennkraftmaschine und/oder des Einspritzsystems möglichst fortlaufend ausgeglichen werden können.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
  • Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung liegt darin, dass die Druckwellenkorrektur nur bei hinreichend stationären Betriebsbedingungen, wie bspw. im Fahrbetrieb mit näherungsweise konstanter Geschwindigkeit, einer Betriebsphase ohne Gangwechsel, und/oder bei näherungsweise konstantem Raildruck, durchgeführt wird. Das vorgeschlagene Verfahren und die Vorrichtung sehen dazu insbesondere vor, dass der Start einer erfindungsgemäßen Prozedur zur Druckwellenkorrektur in Abhängigkeit von den momentan vorliegenden genannten Betriebsbedingungen freigegeben wird. Nach etwa erfolgter Freigabe werden wenigstens zwei zeitlich aufeinander folgende Einspritzungen programmiert bzw. ausgeführt. Der zeitliche Abstand der wenigstens zwei Ansteuerungen wird dabei zunächst so positioniert, dass die durch die jeweils vorausgehende Ansteuerung bzw. die dadurch bedingte Einspritzung ausgelöste Druckwelle bis zur jeweils nachfolgenden Ansteuerung bzw. Einspritzung bereits wieder abgeklungen ist, so dass die jeweils nachfolgende Einspritzung durch die vorausgehende Ansteuerung und die daraus resultierende Druckwelle nicht verändert wird.
  • Gemäß einer Ausgestaltung wird der Beginnwinkel wenigstens des jeweils zeitlich vorausgehenden Ansteuersignals variiert (dekrementiert), wohingegen der Beginnwinkel der nachfolgenden Ansteuerung konstant gehalten wird.
  • Der durch die Variation der Einspritzungen hervorgerufene Mengeneffekt wirkt sich auf das Motormoment aus und kann entweder direkt mittels einer Lambda-Sonde oder indirekt über ein Drehzahlsignal der Brennkraftmaschine detektiert werden.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der minimale zeitliche Abstand zwischen den wenigstens zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Ansteuersignalen, bei dem sich eine Änderung der wenigstens einen Betriebskenngröße der Brennkraftmaschine eingestellt hat, zusammen mit wenigstens einer zugrundeliegenden Betriebskenngröße der Brennkraftmaschine und/oder des Kraftfahrzeuges dauerhaft, bevorzugt in einem Kennfeld, abgespeichert wird, um beim späteren Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges für die Programmierung der Einspritzansteuerung zur Verfügung zu stehen. Dabei kann der bei unterschiedlichen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine ermittelte minimale zeitliche Abstand demnach in Abhängigkeit von dem momentan vorliegenden Betriebszustand ausgewählt werden.
  • In Fällen, in denen die Druckwellenkorrektur anhand einer im Vorhinein durchgeführten Modellrechnung erfolgt, kann vorgesehen sein, dass das dabei zugrunde gelegte Modell mit den erfassten Werten des minimalen zeitlichen Abstandes und der Betriebskenngröße abgeglichen wird. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass bei der Ansteuerung mit dem minimalen zeitlichen Abstand die Ansteuerhöhe und/oder die Ansteuerdauer der jeweils zeitlich vorausgehenden Ansteuerung solange verändert wird, bis die Änderung der Betriebskenngröße wieder aufgehoben ist. Der sich dann ergebende Veränderungswert der Ansteuerhöhe und/oder der Ansteuerdauer wird in eine äquivalente Einspritzmenge umgerechnet, welche bei dem genannten Abgleich des Modells zugrunde gelegt wird. Auch kann vorgesehen sein, dass die genannten Schritte wenigstens zweimal durchlaufen werden, wobei die Einspritzmenge der bei den wenigstens zwei Ansteuerungen jeweils zeitlich vorausgehenden Ansteuerung bevorzugt durch Veränderung der Ansteuerdauer variiert wird.
  • In einer weiteren Ausgestaltung wird die Druckwellenkalibrierung zyklisch für sämtliche Verbrennungsräume (Zylinder) der Brennkraftmaschine durchgeführt. Diese Vorgehensweise ermöglicht eine Adaption der Druckwellenkorrektur an die unterschiedlichen geometrischen Gegebenheiten der Einspritzaktoren einzelner Zylinder in Bezug auf das Hochdrucksystem (bspw. Common-Rail).
  • Die Vorteile des vorgeschlagenen Verfahrens und der Vorrichtung liegen darin, dass Exemplarstreuungen, Modellfehler und Alterungseffekte der Druckwellenkorrektur ausgeglichen werden können, so dass die Qualität der Druckwellenkorrektur insgesamt erheblich verbessert wird. Zudem wird ermöglicht, ein bei der Ansteuerung zugrunde gelegtes Druckwellenmodell im laufenden Betrieb des Kraftfahrzeuges anzupassen und damit die Qualität des Modells und damit auch der Genauigkeit der Einspritzmengen gegenüber der vorbeschriebenen, einmalig durchgeführten Korrektur deutlich zu verbessern.
  • Auch erfordert das erfindungsgemäße Verfahren keine zusätzliche Sensorik, sondern bedient sich bereits zu anderen Zwecken verwendeter Signale wie bspw. die Drehzahl und/oder Lambda. Das Verfahren erfordert reinen Software- und Systementwicklungsaufwand, der nur einmalig aufgebracht werden muss, da sich das Verfahren auf beliebige Fahrzeuge bzw. Motoren ohne zusätzlichen Aufwand übertragen lässt.
  • Vorteilhaft ist ferner, dass das Verfahren nicht an eine besondere Betriebssituation, bspw. Schubbetrieb, gekoppelt ist, sondern in nahezu beliebigen Betriebssituationen durchgeführt werden kann, die sich lediglich durch näherungsweise konstante Randbedingungen auszeichnen. Derartige Betriebssituationen treten erheblich häufiger auf als bspw. Schubfahrten.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele eingehender beschrieben, aus denen weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung hervorgehen.
  • Im Einzelnen zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines im Stand der Technik bekannten Common-Rail-Einspritzsystems;
  • 2 eine schematische, ausschnittweise Darstellung eines Kraftstoffeinspritzventils für Brennkraftmaschinen im Längsschnitt gemäß dem Stand der Technik;
  • 3 ein Einspritzschema gemäß der Erfindung mit einer Haupteinspritzung und einer Voreinspritzung anhand entsprechender Ansteuersignale eines Einspritzaktors;
  • 4 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand eines Flussdiagrammes; und
  • 5 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand eines Blockdiagrammes.
  • In der 1 sind für das Verständnis der Erfindung erforderliche Bauteile eines Kraftstoffversorgungssystems einer Brennkraftmaschine mit Hochdruckeinspritzung dargestellt. Das dargestellte System wird üblicherweise als Common-Rail-System bezeichnet.
  • Mit 100 ist ein Kraftstoffvorratsbehälter bezeichnet. Der Kraftstoffvorratsbehälter 100 steht zur Förderung von Kraftstoff über einen ersten Filter 105 sowie eine Vorförderpumpe 110 mit einem zweiten Filter 115 in Verbindung. Vom zweiten Filter 115 aus gelangt der Kraftstoff über eine Leitung zu einer Hochdruckpumpe 125. Die Verbindungsleitung zwischen dem zweiten Filter 115 und der Hochdruckpumpe 125 steht ferner über eine ein Niederdruckbegrenzungsventil 145 aufweisende Verbindungsleitung mit dem Vorratsbehälter 100 in Verbindung. Die Hochdruckpumpe 125 steht mit einem Rail 130 in Verbindung. Das Rail 130 wird auch als (Hochdruck-)Speicher bezeichnet und steht wiederum über Kraftstoffleitungen mit verschiedenen Injektoren 131 in druckleitender Verbindung. Über ein Druckablassventil 135 ist das Rail 130 mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 100 verbindbar. Das Druckablassventil 135 ist mittels einer Spule 136 steuerbar.
  • Die Leitungen zwischen dem Ausgang der Hochdruckpumpe 125 und dem Eingang des Druckablassventils 135 werden als „Hochdruckbereich” bezeichnet. In diesem Bereich steht der Kraftstoff unter hohem Druck. Der Druck im Hochdruckbereich wird mittels eines Sensors 140 erfasst. Die Leitungen zwischen dem Kraftstoffvorratsbehälter 100 und der Hochdruckpumpe 125 werden hingegen als „Niederdruckbereich” bezeichnet.
  • Eine Steuerung 160 beaufschlagt die Hochdruckpumpe 125 mit einem Ansteuersignal AP, die Injektoren 131 jeweils mit einem Ansteuersignal A und/oder das Druckablassventil 135 mit einem Ansteuersignal AV. Die Steuerung 160 verarbeitet verschiedene Signale unterschiedlicher Sensoren 165, die den Betriebszustand der Brennkraftmaschine und/oder des Kraftfahrzeuges, welches von dieser Brennkraftmaschine angetrieben wird, charakterisieren. Ein solcher Betriebszustand ist bspw. die Drehzahl N der Brennkraftmaschine.
  • Das in der 1 gezeigte Kraftstoffversorgungssystem arbeitet wie folgt: Der Kraftstoff, der sich im Kraftstoffvorratsbehälter 100 befindet, wird mittels der Vorförderpumpe 110 durch den ersten Filter 105 und den zweiten Filter 115 hindurch gefördert. Steigt der Druck im genannten Niederdruckbereich auf unzulässig hohe Werte an, so öffnet das Niederdruckbegrenzungsventil 145 und gibt die Verbindung zwischen dem Ausgang der Vorförderpumpe 110 und dem Vorratsbehälter 100 frei.
  • Die Hochdruckpumpe 125 fördert die Kraftstoffmenge Q1 vom Niederdruckbereich in den Hochdruckbereich. Die Hochdruckpumpe 125 baut dabei im Rail 130 einen sehr hohen Druck auf. Üblicherweise werden bei Einspritzsystemen für fremdgezündete Brennkraftmaschinen maximale Druckwerte von etwa 30 bis 100 bar und bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen maximale Druckwerte von etwa 1000 bis 2000 bar erzielt. Mittels der Injektoren 131 kann der Kraftstoff damit unter hohem Druck den einzelnen Verbrennungsräumen (Zylindern) der Brennkraftmaschine zugemessen werden.
  • Mittels des Sensors 140 wird der Druck P im Rail bzw. im gesamten Hochdruckbereich erfasst. Mittels der steuerbaren Hochdruckpumpe 125 und/oder des Druckablassventils 135 wird der Druck im Hochdruckbereich geregelt.
  • Als Vorförderpumpe 110 werden üblicherweise Elektrokraftstoffpumpen eingesetzt. Für höhere Fördermengen, die insbesondere bei Nutzkraftfahrzeugen erforderlich sind, können auch mehrere parallel geschaltete Vorförderpumpen eingesetzt werden.
  • In der 2 ist ein im Stand der Technik ( DE 100 02 270 C1 ) bekanntes, piezoelektrisch gesteuertes Einspritzventil 101 in größerem Detail in einer Schnittzeichnung dargestellt. Das Ventil 101 weist eine piezoelektrische Einheit 104 zur Betätigung eines in einer Bohrung 113 eines Ventilkörpers 107 axial verschiebbaren Ventilglieds 103 auf. Das Ventil 101 weist ferner einen an die piezoelektrische Einheit 104 angrenzenden Stellkolben 109 sowie einen an ein Ventilschließglied 115 angrenzenden Betätigungskolben 114 auf. Zwischen den Kolben 109, 114 ist eine als hydraulische Übersetzung arbeitende Hydraulikkammer 116 angeordnet. Das Ventilschließglied 115 wirkt mit wenigstens einem Ventilsitz 118, 119 zusammen und trennt einen Niederdruckbereich 120 von einem Hochdruckbereich 121. Eine nur schematisch angedeutete elektrische Steuereinheit 112 liefert die Ansteuerspannung für die piezoelektrische Einheit 104, und zwar in Abhängigkeit vom jeweils herrschenden Druckniveaus im Hochdruckbereich 121.
  • In der 3 sind typische Ansteuersignalverläufe mit einer Haupteinspritzung 200 und einer zeitlich vorausgehenden Voreinspritzung 205 dargestellt. Die gezeigten fünf Signalverläufe repräsentieren unterschiedliche zeitliche Ansteuerzustände, bei denen der zeitliche Abstand zwischen den beiden Ansteuersignalen 200, 205, in der Darstellung von oben nach unten gesehen, schrittweise bis auf ein Minimum delta_t_min verringert ist. Vorliegend sei nun angenommen, dass der aus der Applikation sich ergebende zeitliche Abstand delta_t_start so gewählt ist, dass eine durch die Voreinspritzung 205 hervorgerufene Druckwelle im Rail bis zur Ansteuerung der Haupteinspritzung 200 wieder abgeklungen ist. Entsprechende Werte sind in Form von Erfahrungswerten an sich vorbekannt. Ferner sei angenommen, dass die in der untersten Kurve dargestellte Zeitdifferenz delta_t_min zwischen den Einspritzungen einem minimalen Zeitabstand entspricht, bei dem die durch die Voreinspritzung 205 bewirkte Druckwelle bereits zu einer messbaren Veränderung einer Betriebskenngröße, bevorzugt zu einer Momentenänderung der Brennkraftmaschine, führt.
  • Es versteht sich, dass die in der 3 gezeigten beiden Einspritzungen nur beispielhaft sind und das hierin beschriebene Verfahren und die Vorrichtung auch auf die zeitliche Applikation mehrerer Einspritzungen entsprechend anwendbar ist, wobei sich selbstverständlich auch einzelne, zeitlich benachbarte Voreinspritzungen aufgrund von Druckwellen beeinflussen können.
  • Der bereits genannte Druckwelleneffekt lässt sich anhand der 3 wie folgt erklären. Ist die Voreinspritzung ,VE' 205 zeitlich ausreichend weit von der Haupteinspritzung ,HE' 200 entfernt, vorliegend also mit dem Abstand delta_t_start, so ist die durch sie ausgelöste Druckwelle bis zur Haupteinspritzung 200 abgeklungen und wirkt sich damit auf die Haupteinspritzmenge nicht mehr aus. Dieses Zeitintervall ist u. a. wegen der grds. druckabhängigen Wellengeschwindigkeit im Wesentlichen abhängig vom momentan im Rail vorliegenden Raildruck. Ein empirisch ermittelter Ausgangswert delta_t_start beträgt > 2 ms. Wird nun der Abstand variiert, indem der Ansteuerbeginn der Haupteinspritzung konstant bleibt, die Voreinspritzung auf dem betrachteten Zylinder aber dichter an die Haupteinspritzung herangeführt wird, so ergibt sich ab einem bestimmten Abstand eine Beeinflussung der Haupteinspritzmenge, da aufgrund der Druckwelle der Druck insbesondere im Bereich der Düsennadel im Zeitpunkt des Öffnens und während der Öffnung der Düsennadel entweder aufgrund eines Wellenbergs der Druckwelle erhöht oder aufgrund eines Wellentals erniedrigt ist. Daraus ergibt sich ein Mengen- bzw. Momenteneffekt, der bspw. mittels des Drehzahlsignals sensierbar ist. Alternativ ist auch die Sensierung des Mengeneffektes über eine Lambda-Sonde bzw. deren Steuerung möglich.
  • Die 4a zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand eines Flussdiagrammes, und zwar bei wiederum angenommener Haupteinspritzung und nur einer Voreinspritzung. Nach dem Start 300 der Routine wird in Schritt 305 zunächst geprüft, ob hinreichend stationäre Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine vorliegen. Diese stationären Betriebsbedingungen betreffen vorliegend insbesondere den zeitlichen Verlauf der Drehzahl und/oder des Raildrucks. Es können allerdings auch andere bspw. von einem Steuergerät der Brennkraftmaschine bereitgestellte Betriebskenngrößen wie die Fahrzeuggeschwindigkeit oder die Betätigungsfrequenz einer Gangschaltung eines mit der Brennkraftmaschine zusammenarbeitenden Getriebes hierfür herangezogen werden.
  • Übersteigen die genannten Betriebskenngrößen eine vorgebbare Schwankungsbreite, wird die Prozedur vorzeitig beendet 310. Sind die genannten Betriebsbedingungen allerdings innerhalb der Schwankungsbreite erfüllt, erfolgt in Schritt 315 die Programmierung bzw. Ausführung der Ansteuerung der Voreinspritzung 205 und der Haupteinspritzung 200 zunächst mit einem zeitlichen Abstand delta_t_start entsprechend den Ausführungen zu 3. Bei der Programmierung der beiden Ansteuerungen kann der Beginnwinkel insbesondere der Voreinspritzung aus den bereits genannten Gründen drehzahlabhängig bestimmt werden.
  • Im ggf. mehrfach wiederholten Schritt 320 wird das Zeitintervall zwischen den beiden Einspritzungen 200, 205, ausgehend von delta_t_start, schrittweise dekrementiert. In Schritt 325 wird ggf. wiederholt geprüft, ob aufgrund der Dekrementierung des zeitlichen Abstandes und der dadurch bedingten zunehmenden Einflussnahme der von der Voreinspritzung 205 hervorgerufenen Druckwelle auf die Haupteinspritzung 200 eine Änderung einer Betriebskenngröße, vorzugsweise eine Erhöhung oder Erniedrigung des von der Brennkraftmaschine bereitgestellten Momentes, erfolgt. Wird eine entsprechende Beeinflussung festgestellt, so wird das Ergebnis zur Adaption des Modells der Druckwellenkorrektur verwendet. Dieses Verfahren wird so lange durchgeführt, bis der minimale zeitliche Abstand delta_t_min erreicht ist 330 und die Routine anschließend regulär beendet 335.
  • Die vorbeschriebene Prozedur wird bevorzugt für alle Zylinder der Brennkraftmaschine wiederholt, um eine zylinder-spezifische Adaption der Druckwellenkorrektur zu ermöglichen.
  • In der 4b ist nun ein alternatives Ausführungsbeispiel illustriert, bei dem die in der 4a gezeigte Routine nicht in dem genannten Schritt 335 beendet wird, sondern anstelle des Schrittes 335 mit einem Schritt 337 weiterverfahren wird. Mittels der dann nachfolgenden Schritte wird bereits im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges eine (on-line) Adaption der Druckwellenkorrektur durchgeführt. Zu diesem Zweck wird in Schritt 337 die Ansteuerdauer mittels der gezeigten Schleife solange erhöht und/oder verringert, bis sich in einem nachfolgenden Prüfschritt 340 ergibt, dass der druckwellenbedingte Einfluss ausgeglichen ist. Die so ermittelte Ansteuerdauerdifferenz gegenüber dem Fall vor der Verschiebung der Voreinspritzung wird in Schritt 345 in eine äquivalente Kraftstoffmenge umgerechnet. Im Ergebnis liegt damit für den jeweils vorliegenden Betriebspunkt der Brennkraftmaschine der Einfluss der Druckwelle vor und das Modell der Druckwellenkorrektur kann in einem nachfolgenden Schritt 350 mit diesem Wert abgeglichen bzw. adaptiert werden.
  • Die vorbeschriebene Prozedur wird bevorzugt für jeden Zylinder einzeln durchgeführt, um den Einfluss der Druckwelle und das Modell der Druckwellenkorrektur zylinder-spezifisch vorzunehmen. Ferner können durch Variation der Einspritzmenge der Voreinspritzung weitere Betriebspunkte angefahren werden, in denen das Druckwellenmodell anhand eines Messwertes angepasst werden kann.
  • Die 5 schematisch dargestellte Vorrichtung umfasst ein erstes Vergleichermodul 400 zur Feststellung, ob wenigstens eine Betriebskenngröße 405 der Brennkraftmaschine oder des Kraftfahrzeuges nur innerhalb einer vorgegebenen Schwankungsbreite variiert. Der Ausgang des ersten Vergleichermoduls 400 ist über eine Steuerleitung 415 mit einem Ansteuerungsmodul 410 verbunden. Das Ansteuermodul 410 dient zur Ansteuerung eines oder mehrerer Einspritzaktoren 420, die Teil der hier gestrichelt angedeuteten Brennkraftmaschine 425 sind, womit angedeutet werden soll, dass die Aktion(en) des/der Einspritzaktor(s)en 420 aufgrund des vorbeschriebenen Druckwellenefektes zu zusätzlichen Änderungen wenigstens einer Betriebskenngröße der Brennkraftmaschine führen. Als weitere Eingangsgröße des Ansteuermoduls 410 dient (zu dem bereits genannten Zweck) der momentane Wert der Drehzahl der Brennkraftmaschine, der bspw. von einem Steuergerät geliefert wird.
  • Das Ansteuermodul 410 berechnet, ausgehend von dem genannten Startwert delta_t_start, Werte der Ansteuerdauer delta_t, wobei das bereits genannte Inkrement delta_t_neu = delta_t_alt – delta_t_inkr gebildet wird und der jeweils berechnete Wert delta_t_neu bei der Ansteuerung des Einspritzaktors bzw. der Einspritzaktoren 420 berücksichtigt wird.
  • Die Brennkraftmaschine 425 bzw. deren Steuergerät ist zur Übermittlung der genannten Betriebskenngrößen über eine Leitung 435 mit einem zweiten Vergleichermodul 440 verbunden, welches dazu dient festzustellen, ob sich die von der Brennkraftmaschine 425 übermittelten) Betriebskenngröße(n) geändert hat/haben. Das zweite Vergleichemodul ist ferner mit einem Speichermodul 445 verbunden, welches – von dem zweiten Vergleichemodul 440 getriggert – den über eine Bypassleitung 407 übermittelten Wert der Betriebskenngröße und den über eine Leitung 450 übermittelten aktuellen Wert delta_t_neu dauerhaft abspeichert.

Claims (12)

  1. Verfahren zur Druckwellenkorrektur in einem Hochdruck-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, wobei das Hochdruck-Einspritzsystem wenigstens einen mit wenigstens zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Ansteuersignalen ansteuerbaren Einspritzaktor aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass festgestellt wird, ob die zeitliche Änderung wenigstens einer Betriebskenngröße der Brennkraftmaschine oder des Kraftfahrzeuges innerhalb einer vorgebbaren Schwankungsbreite liegt, dass im Falle der Einhaltung der Schwankungsbreite der zeitliche Abstand der wenigstens zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Ansteuersignale so eingestellt wird, dass eine in dem Hochdruck-Einspritzsystem auftretende Druckwelle abgeklungen ist, und dass nachfolgend der zeitliche Abstand zwischen den wenigstens zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Ansteuersignalen schrittweise verringert wird und dass festgestellt wird, ob sich wenigstens eine Betriebskenngröße der Brennkraftmaschine aufgrund der schrittweisen Verringerung des zeitlichen Abstandes zwischen den wenigstens zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Ansteuersignalen und der damit verbundenen Druckwelle geändert hat, und dass im Falle einer solchen Änderung der wenigstens einen Betriebskenngröße der Wert dieser Betriebskenngröße zusammen mit einem minimalen zeitlichen Abstand der aufeinanderfolgenden Ansteuerungen abgespeichert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebskenngröße der Brennkraftmaschine ein Moment der Brennkraftmaschine und/oder eine Menge an in die Brennkraftmaschine eingespritztem Kraftstoff zugrundegelegt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die zusätzliche Ansteuerung bewirkte Mengenerhöhung an in die Brennkraftmaschine eingespritztem Kraftstoff mittels einer Lambda-Sonde detektiert wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Schritte an wenigstens zwei Betriebspunkten der Brennkraftmaschine durchgeführt werden und die erfassten Werte des minimalen zeitlichen Abstandes und der jeweils korrespondierenden Betriebskenngröße der Brennkraftmaschine in einem Kennfeld abgespeichert wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein bei der Druckwellenkorrektur zugrundeliegendes Modell mit den erfassten Werten des minimalen zeitlichen Abstandes und der Betriebskenngröße abgeglichen wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ansteuerung mit dem minimalen zeitlichen Abstand die Ansteuerhöhe und/oder die Ansteuerdauer der jeweils zeitlich vorausgehenden Ansteuerung solange verändert wird, bis die Änderung der Betriebskenngröße wieder aufgehoben ist und dass der sich dann ergebende Veränderungswert der Ansteuerhöhe und/oder der Ansteuerdauer in eine äquivalente Einspritzmenge umgerechnet wird, welche bei dem Abgleich des Modells zugrunde gelegt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Schritte wenigstens zweimal durchlaufen werden, wobei die Einspritzmenge der bei den wenigstens zwei Ansteuerungen der jeweils zeitlich vorausgehenden Ansteuerung bevorzugt durch Veränderung der Ansteuerhöhe und/oder der Ansteuerdauer variiert wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Schritte für alle Verbrennungsräume (Zylinder) der Brennkraftmaschine zyklisch durchgeführt werden.
  9. Vorrichtung zur Druckwellenkorrektur eines Hochdruck-Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, wobei das Hochdruck-Einspritzsystem wenigstens einen mit wenigstens zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Ansteuersignalen ansteuerbaren Einspritzaktor aufweist, gekennzeichnet durch Mittel zur Feststellung, ob die zeitliche Änderung wenigstens einer Betriebskenngröße der Brennkraftmaschine oder des Kraftfahrzeuges innerhalb einer vorgebbaren Schwankungsbreite liegt, ferner zur Einstellung des zeitlichen Abstandes der wenigstens zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Ansteuersignale, so dass eine in dem Hochdruck-Einspritzsystem auftretende Druckwelle abgeklungen ist, ferner zur schrittweisen Verringerung des zeitlichen Abstandes zwischen den wenigstens zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Ansteuersignalen und zur Feststellung, ob sich wenigstens eine Betriebskenngröße der Brennkraftmaschine aufgrund der schrittweisen Verringerung des zeitlichen Abstandes zwischen den wenigstens zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Ansteuersignalen und der damit verbundenen Druckwelle geändert hat, und ferner zur Abspeicherung des Wertes dieser Betriebskenngröße zusammen mit einem minimalen zeitlichen Abstand der aufeinanderfolgenden Ansteuerungen.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet, durch Speichermittel zur dauerhaften Abspeicherung des minimalen zeitlichen Abstandes zwischen den wenigstens zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Ansteuersignalen, bei dem sich eine Änderung der wenigstens einen Betriebskenngröße der Brennkraftmaschine eingestellt hat, zusammen mit wenigstens dem Wert einer zugrundeliegenden Betriebskenngröße der Brennkraftmaschine und/oder des Kraftfahrzeuges.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichermittel als Kennfeld ausgelegt sind.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, gekennzeichnet durch Rechenmittel zur Modellierung der Druckwellenkorrektur und zum Abgleich mit den erfassten Werten des minimalen zeitlichen Abstandes und der Betriebskenngröße.
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