DE19632650C1 - Verfahren zum Unterdrücken von Drehmomentsprüngen beim Betrieb einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Verfahren zum Unterdrücken von Drehmomentsprüngen beim Betrieb einer BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unterdrücken von
Drehmomentsprüngen beim Betrieb einer Brennkraftmaschine ge
mäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Bei einer Diesel-Brennkraftmaschine, insbesondere bei einer
direkteinspritzenden Diesel-Brennkraftmaschine, läßt sich das
Verbrennungsgeräusch erheblich verringern, wenn die Kraft
stoffmenge nicht auf einmal eingespritzt, sondern auf zwei
Einspritzungen pro Zylinderhub verteilt wird. Dabei wird erst
eine kleine, sogenannte Pilotmenge, und nach einem Abstands
winkel die Hauptmenge in den Zylinder eingespritzt (DE 39 35
937 A1). Es wird damit eine Verringerung des Brennraumdruck
gradienten und somit ein langsamerer Druckaufbau im Brennraum
erreicht.
Aus der US 4 782 803 ist ein Verfahren zum Steuern der Kraft
stoffeinspritzung für eine Kraftstoffeinspritzpumpe mit einer
Hochdruckkammer bekannt, die mit Kraftstoffeinspritzdüsen ei
ner Verbrennungskraftmaschine in Verbindung bringbar ist. Der
Kraftstoff wird in der Hochdruckkammer unter Druck gesetzt
und der unter Druck gesetzte Kraftstoff von dort zu den
Kraftstoffeinspritzdüsen gefördert. Sie weist ferner eine
Niederdruckkammer mit einem mit der Hochdruckkammer und der
Niederdruckkammer verbundenen Verbindungsweg auf und ein Ma
gnetventil zum selektiven Verschließen und Öffnen des Verbin
dungswegs, wobei während des Unterdrucksetzen des Kraftstof
fes in der Hochdruckkammer das Magnetventil selektiv ge
schlossen und geöffnet wird, derart daß eine Piloteinsprit
zung und anschließend eine Haupteinspritzung ausgeführt wer
den und eine Startzeit und eine Schlußzeit der Piloteinsprit
zung in Abhängigkeit von Arbeitsbedingungen der Maschine be
stimmt wird.
Das Geräuschverhalten muß vor allem bei niedrigen bis mittle
ren Drehzahlen und bis zu mittleren Lasten verbessert werden,
während bei hohen Drehzahlen und hohen Lasten für eine Pilot
einspritzung zu wenig Zeit zu Verfügung steht. Je nach Be
triebspunkt muß daher die Piloteinspritzung zu- und abge
schaltet werden.
Beim Übergang vom Pilotbetrieb zum Nicht-Pilotbetrieb und um
gekehrt kann es dabei zu Drehmomentsprüngen kommen, die sich
im von der Brennkraftmaschine angetriebenen Fahrzeug als Ruck
bemerkbar machen und das Fahrzeug zu Schwingungen anregen.
Zwischen den Betriebsarten muß daher ein Drehmomentausgleich
geschaffen werden.
Übergangsfunktionen, welche die Pilotmenge oder den Abstand
der Einspritzungen langsam anpassen, lassen sich aus folgen
den Gründen nicht durchführen:
- - Die wirksamen Pilotmengen sind sehr klein und bewegen sich an der unteren Grenze der minimal dosierbaren Einspritz mengen. Ein langsamer Anstieg von Null zur gewünschten Pi lotmenge bzw. ein langsames Zurücknehmen ist daher nicht möglich.
- - Zwischen Pilot- und Haupteinspritzzeitpunkt muß ein Min destabstand bestehen, da sonst die beiden Verbrennungen zusammenfallen und der Brennraumdruck erheblich steigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zu jedem möglichen
Betriebspunkt der Brennkraftmaschine zwischen den Betriebsar
ten Pilot- und Nicht-Pilot-Betrieb umzuschalten, ohne daß
Drehmomentsprünge auftreten.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1
gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den Un
teransprüchen.
Der Betriebspunkt der Brennkraftmaschine wird durch Drehzahl
und zugeführter Gesamteinspritzmenge gekennzeichnet. Es
stellt sich damit ein bestimmtes Drehmoment ein. Ziel ist es,
im Pilot- wie im Nicht-Pilot-Betrieb mit der vorgegebener Ge
samtmenge das gleiche Drehmoment zu erzielen. Dazu wird die
Differenz aus vorgegebener Gesamtmenge und Pilotmenge gebil
det und anschließend die Differenz mit einem Korrekturfaktor
bewertet. Der Korrekturfaktor bewirkt die Drehmomentanglei
chung zwischen den beiden Betriebsarten. Er kann auf unter
schiedliche Weise bestimmt werden, zum Beispiel abhängig vom
Betriebspunkt der Brennkraftmaschine (applikativ oder rechne
risch) oder als Ergebnis eines Vergleichs zweier Momentenmo
delle.
Das Prinzip des Verfahrens läßt sich überall dort anwenden,
wo zwischen mehreren möglichen Betriebsarten Drehmomentunter
schiede auftreten, zum Beispiel beim Übergang Leerlaufrege
lung, Zylindergleichstellung aktiv/nicht aktiv etc.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden unter
Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Drehzahl-Drehmoment-Diagramm einer Diesel-Brennkraftmaschine
mit einem eingezeichnetem Be
reich, innerhalb dessen ein Pilotbetrieb möglich
ist,
Fig. 2 einen Ablaufplan für das erfindungsgemäße Verfahren
und
Fig. 3 gemessene Brennraumdruckverläufe einer Brennkraftma
schine mit und ohne Pilotbetrieb.
In Fig. 1 ist ein typischer Verlauf einer Drehmoment-Dreh
zahl-Kennlinie einer Diesel-Brennkraftmaschine aufgetragen,
wobei mit MD das Drehmoment und mit N die Drehzahl bezeichnet
ist. Die durch diese beiden Parameter definierte Fläche wird
durch eine nicht näher bezeichnete Gerade in zwei Bereiche
geteilt. Der Bereich, in dem ein Pilotbetrieb möglich ist,
ist dabei schraffiert gekennzeichnet. Oberhalb eines bestimm
ten Drehzahlgrenzwertes NG, in diesem Ausführungsbeispiel für
eine ausgewählte Brennkraftmaschine NG = 2500 1/min wird un
abhängig von dem Drehmoment keine Piloteinspritzung mehr aus
geführt. Für alle Betriebspunkte der Brennkraftmaschine, die
links der Geraden, also im schraffierten Bereich liegen, wird
eine Piloteinspritzung durchgeführt.
Da der Betriebspunkt der Brennkraftmaschine durch die Dreh
zahl und die zugeführte Gesamteinspritzmenge gekennzeichnet
ist und beim Übergang vom Pilot-zum Nicht-Pilotbetrieb mit
der vorgegebenen Gesamtmenge kein Drehmomentsprung auftreten
soll, erfolgt eine Angleichung des Drehmomentes zwischen den
beiden Betriebsarten, wie sie anhand des Flußplanes nach
Fig. 2 näher erläutert wird.
Im Verfahrensschritt S1 wird nach bekannten Berechnungsmetho
den, abhängig vom Fahrerwunsch, von den momentan herrschenden
Betriebsparametern und von zusätzlichen Funktionen, wie bei
spielsweise Cylinder Balancing oder Anti-Ruckelfunktion eine
Gesamteinspritzmenge an Kraftstoff ME_GESAMT berechnet.
Anschließend wird im Verfahrensschritt S2 abgefragt, ob ein
Pilotbetrieb möglich ist. Hierzu wird überprüft, ob der Be
triebspunkt innerhalb des schraffierten Drehzahl-Drehmoment-Bereiches
(Fig. 1) liegt. Ist dies der Fall, so wird im Ver
fahrensschritt S3 eine Pilotmenge ME_PILOT und anschließend
der Einspritzbeginn für die Haupteinspritzung berechnet (Ver
fahrensschritt S4). Nach der Berechnung eines Einspritzab
standes SEP zwischen Haupteinspritzbeginn und Piloteinspritz
beginn (Verfahrensschritt S5) wird im Verfahrensschritt S6 aus
der berechneten Gesamtmenge ME_GESAMT und der Pilotmenge
ME_PILOT eine Hauptmenge ME_HAUPT nach folgender Beziehung
berechnet:
ME_HAUPT = (ME_GESAMT - ME_PILOT) * FAKTOR
Der Korrekturfaktor FAKTOR kann beispielsweise abhängig von
dem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine aus einem Kennfeld
eines Speichers der elektronischen Steuerungseinrichtung der
Brennkraftmaschine ausgelesen werden oder er wird als Ergeb
nis eines Vergleiches zweier an sich bekannter Drehmomentmo
delle erhalten.
Im Verfahrensschritt S9 werden die so berechneten Werte für
die Einspritzmengen, den Einspritzbeginn und den Einspritzab
stand ausgegeben und die entsprechenden Aktoren angesteuert.
Ergibt die Abfrage in Verfahrensschritt S2, daß kein Pilotbe
trieb möglich ist, so wird im Verfahrensschritt S7 auf her
kömmliche Weise der Einspritzbeginn berechnet und nachfolgend
sowohl der Wert für die Pilotmenge ME_PILOT als auch der Wert
für den Einspritzabstand SEP zu Null gesetzt (Verfahrens
schritt S8). Anschließend werden die für den Nicht-Pilot-Betrieb
berechneten Werte ausgegeben, so daß die berechnete
Kraftstoffmenge während eines einzigen Einspritzvorganges
eingespritzt wird.
In Fig. 3 ist für eine vorgegebene Brennkraftmaschine für
eine Drehzahl N = 1000 1/min und einem Drehmoment MD = 35N
abhängig von dem Kurbelwellenwinkel KW der Verlauf des Zylin
derdruckes P_ZYL einmal bei Betrieb ohne Piloteinspritzung
(Fig. 3A) und einmal mit Piloteinspritzung (Fig. 3B) nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt. Aus dem Ver
gleich der bei den Einspritzvorgängen auftretenden Druckände
rungen, verdeutlicht durch die Tangenten T3A bzw. T3B ist er
sichtlich, daß beim Betrieb mit Piloteinspritzung der Druck
anstieg wesentlich langsamer ist, wodurch ein Drehmoment
sprung vermieden und das Verbrennungsgeräusch erheblich ver
ringert werden kann.
Claims (4)
1. Verfahren zum Unterdrücken von Drehmomentsprüngen beim Be
trieb einer Brennkraftmaschine, bei der eine berechnete und
einem Zylinder der Brennkraftmaschine zuzuführende Gesamtein
spritzmenge (ME_GESAMT) an Kraftstoff abhängig vom Betriebs
punkt der Brennkraftmaschine entweder während eines einzelnen
Einspritzvorganges zugemessen wird oder auf zwei Einspritz
vorgänge pro Zylinderhub aufgeteilt ist und während des er
sten Einspritzvorganges eine Piloteinspritzmenge (ME_PILOT)
und während des zweiten Einspritzvorganges eine Hauptein
spritzmenge (ME_HAUPT) zugemessen wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
aus der Gesamteinspritzmenge (ME_GESAMT) und der Pilotein
spritzmenge (ME_PILOT) die Differenz gebildet und diese mit
einem, eine Angleichung des Drehmomentes bewirkenden, vom Be
triebspunkt der Brennkraftmaschine abhängigen Korrekturfak
tors (FAKTOR) beaufschlagt wird und der so erhaltene Wert die
Haupteinspritzmenge (ME_HAUPT) darstellt, so daß sich beim
Betrieb mit zwei Einspritzvorgängen das gleiche Drehmoment
einstellt, wie beim Betrieb mit nur einem Einspritzvorgang
mit der Gesamtmenge (ME_GESAMT).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Korrekturfaktor (FAKTOR) in einem Kennfeld abgelegt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Korrekturfaktor (FAKTOR) als Ergebnis eines Vergleiches zwei
er Drehmomentenmodelle für die Brennkraftmaschine erhalten
wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
ausgehend von der kleinsten, minimal dosierbaren Pilotein
spritzmenge (ME_PILOT), der Gesamteinspritzmenge (ME_GESAMT)
und dem kleinsten Abstand (SEP) zwischen den beiden Ein
spritzvorgängen die Mengendifferenz gebildet und mit einem
Korrekturfaktor (FAKTOR) bewertet wird.
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8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
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