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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer mit mehreren
Brennräumen
versehenen Brennkraftmaschine, insbesondere der eines Kraftfahrzeugs,
bei dem Kraftstoff unter einem Druck direkt in die Brennräume der
Brennkraftmaschine eingespritzt wird, und bei dem der auf den Kraftstoff
einwirkende Druck gemessen wird. Desweiteren betrifft die Erfindung
eine Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit mehreren
Brennräumen, denen
jeweils ein Einspritzventil zugeordnet ist, mit dem jeweils Kraftstoff
direkt in den zugehörigen Brennraum
einspritzbar ist, mit einer Pumpe zur Erzeugung eines Drucks auf
den den Einspritzventilen zugeführten
Kraftstoff, mit einem Drucksensor zur Messung des auf den Kraftstoff
einwirkenden Drucks, und mit einem Steuergerät zur Steuerung und/oder Regelung
der eine Verbrennung des Kraftstoffs in den Brennräumen beeinflussenden
Größen.
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Ein
derartiges Verfahren ist insbesondere von Kraftfahrzeugen mit direkteinspritzenden
Diesel- oder Benzin-Brennkraftmaschinen
bekannt. Ein Beispiel einer derartigen Brennkraftmaschine ist in
der
EP 0 735 260 A2 beschrieben.
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Dort
ist jedem Brennraum jeweils ein Einspritzventil zugeordnet, mit
dem der Kraftstoff unter Druck in den jeweiligen Brennraum direkt
eingespritzt wird. Zur Erzeugung des auf den Kraftstoff einwirkenden
Drucks ist die Pumpe vorgesehen, mit der der Kraftstoff zu den Einspritzventilen
gepumpt wird.
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Der
von der Pumpe erzeugte Druck ist üblicherweise nicht konstant.
Handelt es sich bei der Pumpe beispielsweise um eine Kolbenpumpe,
so schwankt der Druck in Abhängigkeit
von der Anzahl der Kolben und in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung
der Kolben. Mit dem Drucksensor wird dieser sich ändernde,
von der Pumpe erzeugte und auf den Kraftstoff einwirkende Druck
gemessen.
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Unter
anderem für
die Bemessung der in die Brennräume
einzuspritzenden Kraftstoffmasse ist der auf den Kraftstoff bei
der jeweiligen Einspritzung wirkende Druck wesentlich. So ist beispielsweise
für dieselbe
einzuspritzende Kraftstoffmasse bei einem höheren Druck nur eine kürzere Einspritzdauer
erforderlich, während
umgekehrt bei einem niedereren Druck das jeweilige Einspritzventil
länger
in seinen geöffneten
Zustand gesteuert werden muß.
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Das
Problem liegt nun darin, daß einerseits der
auf den Kraftstoff bei der jeweiligen Einspritzung einwirkende Druck
im voraus nicht bekannt ist, daß andererseits
dieser Druck jedoch bei der Bemessung der mit der Einspritzung einzuspritzenden
Kraftstoffmasse berücksichtigt
werden muß.
Bei bekannten Verfahren wird dieses Problem dadurch gelöst, daß aus in
der Vergangenheit gemessenen Druckwerten auf den voraussichtlichen
Druck bei der jeweiligen Einspritzung geschlossen und in Abhängigkeit
davon dann die einzuspritzende Kraftstoffmasse korrigiert wird.
Dies ergibt jedoch eine eher ungenaue Bemessung der einzuspritzenden
Kraftstoffmasse.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mit dem eine genaue
Ermittlung des auf den Kraftstoff voraussichtlich einwirkenden Drucks bei
einer Einspritzung möglich
ist.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Verfahren bzw. bei einer Brennkraftmaschine
der eingangs genannten Art durch die Erfindung dadurch gelöst, daß ein Korrekturwert
aus mindestens einer Messung des auf den Kraftstoff einwirkenden
Drucks ermittelt wird, daß ein
Mittelwert aus mehreren Messungen des auf den Kraftstoff einwirkenden
Drucks ermittelt wird, und daß der
bei der nächsten
Einspritzung von Kraftstoff in einen der Brennräume auf den Kraftstoff voraussichtlich
einwirkende Druck aus dem Mittelwert und dem Korrekturwert ermittelt
wird.
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Durch
die Aufspaltung der Ermittlung des voraussichtlichen Drucks in einen
Mittelwert und einen Korrekturwert wird erreicht, daß der Mittelwert
auch separat verwendet werden kann.
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Dadurch
ist es möglich,
daß der
Mittelwert – wie
noch beschrieben werden wird – zur
Steuerung und/oder Regelung des auf den Kraftstoff einwirkenden
Drucks verwendet werden kann.
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Vorzugsweise
wird ein Regelkreis aufgebaut, mit dem der Mittelwert auf einen
erwünschten
Sollwert geregelt wird. Dies hat zur Folge, daß der Mittelwert sich im wesentlichen
nur langsam verändert. Wird
der Mittelwert nun aus vorausgehenden Messungen des Drucks ermittelt,
so kann aufgrund der im wesentlichen nur langsamen Veränderung
des Mittelwerts davon ausgegangen werden, daß der auf diese Weise ermittelte
Mittelwert auch noch bei der nächsten
Einspritzung im wesentlichen mit dem tatsächlichen Mittelwert übereinstimmt.
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Durch
die Verwendung des Mittelwerts bei der Steuerung und/oder Regelung
des auf den Kraftstoff einwirkenden Drucks wird somit erreicht,
daß der
an sich noch nicht meßbare
Mittelwert der nächsten
Einspritzung im wesentlichen dem aus vorausgehenden Messungen ermittelten
Mittelwert entspricht. Aufgrund dieser Vorausberechenbarkeit eignet
sich der Mittelwert besonders gut dazu, zur Ermittlung der in einen
Brennraum einzuspritzenden Kraftstoffmasse herangezogen zu werden.
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Wird
der Mittelwert – wie
ebenfalls noch beschrieben werden wird – zur Ermittlung der in einen Brennraum
einzuspritzenden Kraftstoffmasse herangezogen, so ist damit noch
nicht der gesamte auf den Kraftstoff einwirkende Druck berücksichtigt.
Es müssen
des weiteren noch die Abweichungen des voraussichtlich auf den Kraftstoff
einwirkenden Drucks von dem genannten Mittelwert berücksichtigt
werden. Bei diesen Abweichungen handelt es sich letztlich um die
Druckschwankungen beispielsweise in Abhängigkeit von den Stelllungen
der Kolben bei einer Kolbenpumpe. Diese Abweichungen entsprechen
aber gerade dem Korrekturwert. Der Korrekturwert stellt dabei die
sich von Einspritzung zu Einspritzung schnell ändernde Abweichung des voraussichtlich
auf den Kraftstoff einwirkenden Drucks von dem Mittelwert dar.
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Dies
hat zur Folge, daß die
einzuspritzende Kraftstoffmasse in Abhängigkeit von dem Mittelwert und
dem Korrekturwert ermittelt werden kann. Der Mittelwert ändert sich
dabei im wesentlichen nur langsam, so daß insoweit im wesentlichen
kein Fehler bei der Ermittlung der einzuspritzenden Kraftstoffmasse
entstehen kann. Der Korrekturwert hingegen ändert sich schnell mit jeder
Einspritzung. Diese Änderungen
sind jedoch im Vergleich zu dem Mittelwert gering.
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Der
Korrekturwert wird nun aus Messungen des auf den Kraftstoff einwirkenden
Drucks ermittelt. Da nur der Druck bei vorausgehenden Einspritzungen
gemessen werden kann und daraus auf den voraussichtlichen Druck
bei der nächsten
Einspritzung geschlossen werden muß, ist es möglich, daß bei der Ermittlung des Korrekturwerts
ein Fehler auftritt. Dabei ist es aufgrund des sich schnell ändernden
Korrekturwerts eher möglich,
daß die
Ermittlung des Korrekturwerts fehlerbehaftet ist.
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Daraus
ergibt sich insgesamt, daß,
wenn ein Fehler bei der Ermittlung der einzuspritzenden Kraftstoffmasse
auftritt, dieser Fehler im wesentlichen auf einem Fehler bei der
Ermittlung des Korrekturwerts beruht, nicht jedoch auf der Ermittlung
des Mittelwerts. Da die Änderungen
des Korrekturwerts, wie erläutert,
im Vergleich zum Mittelwert gering sind, ist der entstehende Fehler
jedoch eher klein.
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Im
Unterschied zum Stand der Technik, bei dem der gesamte gemessene
Druckwert die Grundlage für
einen Fehler bei der Ermittlung der einzuspritzenden Kraftstoffmasse
sein kann, basiert somit bei der Erfindung ein Fehler aufgrund der
Aufspaltung in Mittelwert und Korrekturwert nur auf dem sich ändernden
geringen Korrekturwert, nicht jedoch auf dem Mittelwert. Dadurch
wird erreicht, daß ein
möglicher
Fehler bei der Ermittlung der einzuspritzenden Kraftstoffmasse bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
in jedem Fall kleiner ist als beim Stand der Technik.
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Dies
bewirkt eine genauere Bemessung der einzuspritzenden Kraftstoffmasse
und damit eine bessere Verbrennung in den Brennräumen. Daraus ergeben sich dann
Vorteile wie beispielsweise eine größere Laufruhe der Brennkraftmaschine,
ein geringerer Kraftstoffverbrauch und/oder eine Abgasreduzierung.
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Weitere
Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß der Einfluß der unterschiedlichen
Förderleistungen
der einzelnen Zylinder der den Kraftstoff fördernden Pumpe durch das erfindungsgemäße Verfahren
berücksichtigt
und korrigiert werden kann. Ebenfalls können Winkelungenauigkeiten
des Einbaus der Pumpe im Hinblick auf die Nockenwelle durch das
erfindungsgemäße Verfahren
berücksichtigt
und korrigiert werden, so daß auf
einen winkelgenauen Einbau der Pumpe verzichtet werden kann.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Korrekturwert
entweder aus mindestens einer Messung des auf den Kraftstoff einwirkenden
Drucks während
der vorhergehenden Einspritzung von Kraftstoff in denselben Brennraum
oder aus mindestens einer Messung des auf den Kraftstoff einwirkenden
Drucks während
der vorhergehenden Einspritzung von Kraftstoff in den vorhergehenden Brennraum
ermittelt. Der Korrekturwert ist also entweder abhängig von
der zeitlich letzten Einspritzung in denselben Brennraum oder von
der zeitlich letzten Einspritzung in einen der Brennräume überhaupt.
In beiden Fällen
wird der auf den Kraftstoff einwirkende Druck bei jeder Einspritzung
gemessen und gespeichert. Bei der Berechnung der einzuspritzenden Kraftstoffmasse
in den nächsten
Brennraum wird dann entweder der gespeicherte Wert desselben Brennraums
oder der gespeicherte Wert des zuletzt eingespritzten Brennraums
als Korrekturwert und damit als voraussichtlich auf den Kraftstoff
einwirkender Druck verwendet.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der
Korrekturwert aus der Messung des auf den Kraftstoff einwirkenden
Drucks etwa in der Mitte der Einspritzung oder aus der Messung des
auf den Kraftstoff einwirkenden Drucks insbesondere kurz vor und
nach der Einspritzung mit Hilfe einer Mittelung oder dergleichen
oder aus der Messung des auf den Kraftstoff einwirkenden Drucks insbesondere
kurz vor der Einspritzung mit Hilfe einer Adaption oder dergleichen
ermittelt. Theoretisch wäre
die fortlaufende Messung des auf den Krafstoff einwirkenden Drucks
während
der gesamten Einspritzung, also während der gesamten Einspritzdauer,
die genaueste Grundlage für
die Ermittlung des Korrekturwerts. Praktisch ist dies jedoch aufgrund des
daraus resultierenden Aufwands nicht durchführbar. Erfindungsgemäß ist es
deshalb möglich,
den auf den Kraftstoff einwirkenden Druck einmalig etwa in der Mitte
der Einspritzung zu messen und daraus den Korrekturwert zu ermitteln.
Ebenfalls ist es erfindungsgemäß möglich, den
auf den Kraftstoff einwirkenden Druck vor und nach der Einspritzung
zu messen und daraus den Korrekturwert zu ermitteln. Diese Möglichkeiten
können
dabei alternativ oder kumulativ angewendet werden. Mit diesen Möglichkeiten
können
dabei Korrekturwerte ermittelt werden, die einerseits eine hohe
Genauigkeit und Zuverlässigkeit
aufweisen, und die andererseits mit vertretbarem Aufwand, insbesondere
mit vertretbarem Rechenaufwand ermittelbar sind.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der
Mittelwert zur Steuerung und/oder Regelung des auf den Kraftstoff
einwirkenden Drucks verwendet. Der Mittelwert stellt dabei einen
Istwert dar, der von der Steuerung und/oder der Regelung auf einen
Sollwert geregelt wird. Dadurch wird erreicht, daß der Mittelwert
auf einen Sollwert gesteuert und/oder geregelt werden kann, der
beispielsweise besonders zweckmäßig bei
der Ermittlung der einzuspritzenden Kraftstoffmasse verwendet werden
kann. Durch die doppelte Verwendung des Mittelwerts einerseits bei
der Steuerung und/oder Regelung des auf den Kraftstoff einwirkenden
Drucks sowie andererseits bei der Ermittlung der einzuspritzenden
Kraftstoffmasse unter anderem in Abhängigkeit von dem auf den Kraftstoff
einwirkenden Druck wird somit erreicht, daß die letztgenannte Ermittlung
der einzuspritzenden Kraftstoffmasse durch eine entsprechende Steuerung
und/oder Regelung des auf den Kraftstoff einwirkenden Drucks optimiert
werden kann.
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Dabei
ist es besonders vorteilhaft, wenn der Sollwert eines erwünschten,
bei der nächsten
Einspritzung von Kraftstoff in einen der Brennräume auf den Kraftstoff einwirkenden
Drucks insbesondere in Abhängigkeit
von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder einer an der Brennkraftmaschine
anliegenden Last und/oder von einem Schichtbetrieb und/oder einem
Homogenbetrieb der Brennkraftmaschine ermittelt wird. Auf diese
Weise kann die Ermittlung der einzuspritzenden Kraftstoffmasse besonders
gut mit der Steuerung und/oder Regelung des auf den Kraftstoff einwirkenden
Drucks verknüpft werden.
Des weiteren kann dadurch erreicht werden, daß der Mittelwert sich im wesentlichen
nur langsam verändert.
Dies bringt die ebenfalls bereits erläuterten Vorteile mit sich,
daß aus
dem Mittelwert als solchem sich im wesentlichen keine Fehler bei
der Ermittlung der einzuspritzenden Kraftstoffmasse ergeben.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der
bei der nächsten
Einspritzung von Kraftstoff in einen der Brennräume auf den Kraftstoff voraussichtlich
einwirkende Druck zur Steuerung und/oder Regelung der in den Brennraum einzuspritzenden
Kraftstoffmasse verwendet. Wie bereits erläutert wurde, ist der dabei
möglicherweise auftretende
Fehler des ermittelten, auf den Kraftstoff voraussichtlich einwirkenden
Drucks kleiner als beim Stand der Technik. Die Steuerung und/oder
Regelung der einzuspritzenden Kraftstoffmasse ist somit aufgrund
des erfindungsgemäßen Verfahrens
genauer. Dies hat zur Folge, daß die
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
betriebene Brennkraftmaschine einen ruhigeren und weicheren Lauf,
also weniger Ruckelvorgänge
aufweist, gleichzeitig weniger Kraftstoff verbraucht und weniger
Abgase ausstößt.
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Von
besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens
in der Form eines elektrischen Speichermediums, das für ein Steuergerät einer
Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs vorgesehen
ist. Dabei ist auf dem elektrischen Speichermedium ein Programm abgespeichert,
das auf einem Rechengerät,
insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig und zur Ausführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet
ist. In diesem Fall wird also die Erfindung durch ein auf dem elektrischen
Speichermedium abgespeichertes Programm realisiert, so daß dieses
mit dem Programm versehene Speichermedium in gleicher Weise die
Erfindung darstellt wie das Verfahren, zu dessen Ausführung das
Programm geeignet ist.
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Weitere
Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten
und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind.
Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder
in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von
ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung
sowie unabhängig
von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw.
in der Zeichnung.
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1 zeigt ein schematisches
Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Betreiben einer mit mehreren Brennräumen versehenen Brennkraftmaschine
insbesondere eines Kraftfahrzeugs, und
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2 zeigt ein schematisches
Diagramm von in dem Blockschaltbild der 1 enthaltenen Signalen.
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Das
Ausführungsbeispiel
der 1 geht aus von einer
vierzylindrigen Brennkraftmaschine mit vier Brennräumen. Jedem
Brennraum ist ein Einspritzventil zugeordnet, mit dem Kraftstoff
in den Brennraum direkt eingespritzt werden kann. Als Kraftstoff ist
vorzugsweise Benzin vorgesehen, es kann aber auch Diesel verwendet
werden. Zur Einspritzung des Kraftstoffs in die Brennräume wird
ein Druck auf den Kraftstoff ausgeübt, der von einer beispielsweise dreizylindrigen
Pumpe erzeugt wird. Zur Messung des auf den Kraftstoff einwirkenden
Drucks ist ein Drucksensor beispielsweise im Bereich der Pumpe angeordnet.
Zur Beeinflussung des auf den Kraftstoff einwirkenden Drucks ist
ein Drucksteuerventil vorgesehen, in dessen geöffneter Stellung der Druck
beispielsweise abnimmt.
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Die
von einem Einspritzventil eingespritzte Kraftstoffmasse ergibt sich
dabei unter anderem aus der Einspritzdauer, während der das Einspritzventil geöffnet ist,
sowie aus dem auf den Kraftstoff einwirkenden Druck bei der Einspritzung.
Soll eine bestimmte Kraftstoffmasse in einen Brennraum eingespritzt
werden, so muß die
erforderliche Einspritzdauer in Abhängigkeit von dem bei dieser
Einspritzung auf den Kraftstoff einwirkenden Druck ermittelt werden.
Ist der Druck größer, so
wird die Einspritzdauer kleiner und umgekehrt.
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Die
Ermittlung der Einspritzdauer einer bestimmten Einspritzung muß im voraus
berechnet werden. Damit muß auch
der bei der Einspritzung auf den Kraftstoff einwirkende Druck im
voraus berücksichtigt
werden. Dieser zukünftige
Druck ist jedoch vorab nicht bekannt. Der genannten Druck muß deshalb
anderweitig vorausberechnet werden.
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In
der 1 ist der von dem
Drucksensor gemessene und auf den Kraftstoff einwirkende Druck mit
up und die Nummer des jeweils relevanten Brennraums mit Zyl bezeichnet.
Der Druck up und die Brennraumnummer Zyl beaufschlagen einen Block 1 zur
Ermittlung des auf den Kraftstoff einwirkenden Drucks. In dem Block 1 wird
der gemessenen Druck up von einer Funktion 2 linearisiert
und/oder normiert. Von der Funktion 2 wird ausgangsseitig
ein Druck p erzeugt, der einem Schalter 3, einer Mittelwertbildung 4 und
einer Korrekturbildung 5 zugeführt ist. Die Mittelwertbildung 4 erzeugt
einen Mittelwert M, der dem Schalter 3 zugeführt ist.
Die Korrekturbildung 5 erzeugt Korrekturwerte DeltaZyl1,
DeltaZyl2, DeltaZyl3 und DeltaZyl4, die einer Steuerung und/oder
Regelung 6 zugeführt
sind, mit der die einem Brennraum einzuspritzende Kraftstoffmasse
beeinflussbar ist.
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Der
Mittelwert M wird von der Mittelwertbildung 4 zeit- und/oder
winkelabhängig
gebildet. Insbesondere wird der Mittelwert M durch eine zeit- und/oder
winkeläquidistante
Erfassung des Drucks p berechnet.
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In
der 2 wird davon ausgegangen,
daß die
dreizylindrige Pumpe und die vierzylindrige Brennkraftmaschine derart
aufeinander abgestimmt sind, daß ein
Durchlauf der Pumpe über
360° Pumpenwinkel
genau einem Durchlauf der Brennkraftmaschine über 360° Nockenwellenwinkel entspricht. Dies
hat zur Folge, daß der
von der Pumpe erzeugte Druck drei Wellen über 360° aufweist, während die Brennkraftmaschine
bei diesem Durchlauf vier Einspritzungen besitzt.
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Sollten
andere Zylinderzahlen bei der Brennkraftmaschine und/oder der Pumpe
vorgesehen sein und/oder sollte ein Über- oder ein Untersetzungsgetriebe zwischen
der Brennkraftmaschine und der Pumpe vorhanden sein, so kann dies
mit Hilfe einer Korrekturfunktion oder eines Korrekturkennfeldes
berücksichtigt
werden.
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Im
vorgegebenen Beispiel ist es gemäß der 2 möglich, daß der Mittelwert M aus vier
Meßwerten
M1, M2, M3 und M4, die dem Druck p in vier aufeinanderfolgenden
Zeitpunkten jeweils kurz vor einer Einspritzung entsprechen, berechnet
wird. Die Einspritzung ist dabei in der 2 durch die Angabe einer Einspritzdauer
tiZyl1 bis tiZyl4 für
jeden der vier Zylinder Zyl1 bis Zyl4 kenntlich gemacht. Die vier
aufeinanderfolgenden Zeitpunkte haben jeweils einen Abstand von
90° Nockenwellenwinkel
und sind damit winkeläquidistant.
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Die
vier Meßwerte
M1, M2, M3 und M4 werden von der Mittelwertbildung 4 aufaddiert
und gemittelt, also durch 4 geteilt, wodurch sich der Mittelwert M
wie in der 2 dargestellt
ergibt.
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In
entsprechender Weise ist es auch möglich, in zeitlich konstanten
Abständen
den Druck p zu erfassen und zu einem Mittelwert M zu verarbeiten. Des
weiteren ist es möglich,
die winkel- und zeitabhängige
Ermittlung des Mittelwerts M zu kombinieren. Dies kann beispielsweise
dadurch geschehen, daß in
Abhängigkeit
von der Drehzahl der Brennkraftmaschine von einer zeitabhängigen auf
eine winkelabhängige
Ermittlung und umgekehrt hin- und hergeschaltet wird.
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Bei
normalen Änderungen
des Drucks p, also wenn dp/dt kleiner als ein vorgegebener Schwellwert
S ist, befindet sich der Schalter 2 in der dargestellten
Stellung, so daß der
Mittelwert M als Istwert pi des auf den Kraftstoff einwirkenden
Drucks weitergegeben wird. Bei starken Schwankungen des Drucks p
hingegen, beispielsweise nach dem Start, also wenn dp/dt größer ist
als der Schwellwert S, dann wird der Schalter 2 von einem
Block 7 umgeschaltet und der Druck p wird unmittelbar als
Istwert pi des auf den Kraftstoff einwirkenden Drucks weitergegeben.
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Der
Istwert pi des auf den Kraftstoff einwirkenden Drucks ist einer
Regelung 8 zugeführt,
mit der dieser Istwert pi auf einen Sollwert ps geregelt wird. Der
Sollwert ps wird dabei in Abhängigkeit
davon vorgegeben, ob sich die Brennkraftmaschine in einem Homogenbetrieb
oder einem Schichtbetrieb oder dabei während des Starts oder nach
dem Start befindet. Dies wird mit Hilfe des Auswahlbits B_SCHICHT
und START erreicht, die jeweils einen zugeordneten Schalter 9, 10 entsprechend
umschalten.
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Unter
dem Homogenbetrieb wird dabei derjenige Betriebszustand der Brennkraftmaschine
verstanden, bei dem der Kraftstoff während der Ansaugphase in den
Brennraum eingespritzt wird. Im Unterschied dazu wird im Schichtbetrieb
der Kraftstoff während
der Verdichtungsphase in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt.
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Befindet
sich die Brennkraftmaschine nach dem Start im Homogenbetrieb, so
wird ein Wert p-homogen-soll als Sollwert ps vorgegeben. Befindet
sich die Brennkraftmaschine nach dem Start im Schichtbetrieb, so
wird ein Wert p-schicht-soll als Sollwert ps vorgegeben. Befindet
sich die Brennkraftmaschine während
des Start im Homogenbetrieb, so wird ein Wert p-start-homogen-soll
als Sollwert ps vorgegeben. Befindet sich die Brennkraftmaschine
während des
Start im Schichtbetrieb, so wird ein Wert p-start-schicht-soll als
Sollwert ps vorgegeben.
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Insbesondere
die werte p-homogen-soll und p-schicht-soll werden dabei mit Hilfe
von Kennfeldern 11, 12 aus der Drehzahl n der
Brennkraftmaschine und der an der Brennkraftmaschine anliegenden
Last m ermittelt.
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Nach
einem Soll-Istwert-Vergleich 13 wird die Differenz zwischen
dem Sollwert ps und dem Istwert pi einem pi-Regler 14 zugeführt, dessen
Regelkonstanten kp und ki von den Blöcken 15, 16 durch entsprechende
Funktionen oder Kennfelder gebildet werden. Des weiteren besitzt
der pi-Regler 14 einen Minimal- und einen Maximalwert MIN,
MAX und ist mittels eines Signals Reset beispielsweise bei einem Motorstillstand
oder bei einem großen
Sollwertsprung rücksetzbar.
Der von dem pi-Regler 14 erzeugte Reglerwert wird zu dem
Sollwert ps addiert 17, um danach mit Hilfe einer Funktion
oder einer Kennlinie 18 an das den Druck beeinflussende Drucksteuerventil
angepaßt
zu werden. Mit Hilfe eines weiteren Kennfelds 19 wird der
Reglerwert multiplikativ 20 einer Spannungskorrektur in
Abhängigkeit von
der Batteriespannung UBatt des Kraftfahrzeugs unterzogen. Schließlich wird
das auf diese Weise erzeugt Signal mit Hilfe des Blocks 21 in
Abhängigkeit von
der Frequenz fDSV in ein Tastverhältnis OUT umgeformt, mit dem
dann das Drucksteuerventil angesteuert wird.
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Bei
normalen Änderungen
des Drucks p, also wenn der Mittelwert M dem Istwert pi entspricht, wird
somit der Mittelwert M von der Regelung 8 auf den Sollwert
ps geregelt. Da die Schwankungen des Drucks p, wie vorausgesetzt,
kleiner sind als der vorgegebene Schwellwert S, verändert sich
der Mittelwert M nur langsam. Die Veränderung ist dabei über die
Regelung 8 abhängig
von der Veränderung
des Sollwerts ps und damit abhängig
von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und der an der Brennkraftmaschine
anliegenden Last.
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Die
langsame Veränderung
des Mittelwerts M ist auch aus der 2 ersichtlich,
in der der Mittelwert M über
einen Durchlauf der Nockenwelle über 360° als etwa
konstant dargestellt ist.
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Die
zylinderspezifischen Korrekturwerte DeltaZyl1, DeltaZyl2, DeltaZyl3,
DeltaZyl4 können von
der Korrekturbildung 5 auf verschiedene Arten ermittelt
werden. Dies wird nachfolgend anhand des Korrekturwerts DeltaZyl1
beispielhaft erläutert,
wobei für
die anderen Korrekturwerte DeltaZyl2, DeltaZyl3, DeltaZyl4 entsprechendes
gilt.
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Es
ist möglich,
daß der
Korrekturwert DeltaZyl1 dadurch ermittelt wird, daß der Druck
p von der Korrekturwertbildung 5 über die gesamte Einspritzdauer
tiZyl1 des Zylinders Zyl1 erfaßt
und aufaddiert oder aufintegriert wird. Dies stellt die genaueste
Ermittlung des Korrekturwerts DeltaZyl1 dar.
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Es
ist ebenfalls möglich,
daß der
Korrekturwert DeltaZyl1 dadurch ermittelt wird, daß der Druck p
etwa in der zeitlichen Mitte der Einspritzdauer tiZyl1 erfaßt und gegebenenfalls
mit einem Faktor bewertet wird. Dies ergibt einen Korrekturwert
DeltaZyl1, der relativ genau ist, wenn der Druck p über den
Verlauf der Einspritzdauer tiZyl1 im wesentlichen konstant bleibt.
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Es
ist ebenfalls möglich,
daß der
Korrekturwert DeltaZyl1 dadurch ermittelt wird, daß der Druck p
kurz vor dem Beginn der Einspritzung und kurz nach dem Ende der
Einspritzung erfaßt
wird. Diese Meßwerte
werden dann gemittelt und gegebenenfalls noch mit einem Faktor bewertet.
Dieser Korrekturwert DeltaZyl1 ist aufgrund der Mittelung auch dann noch
relativ genau, wenn der Druck p über
den Verlauf der Einspritzdauer tiZyl1 abnimmt.
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Es
ist ebenfalls möglich,
daß der
Korrekturwert DeltaZyl1 dadurch ermittelt wird, daß der Druck p
kurz vor dem Beginn der Einspritzung erfaßt wird. Aus diesem Meßwert wird
dann mit Hilfe entsprechender Adaptionsverfahren auf den Verlauf
des Drucks während
der Einpritzdauer tiZyl1 geschlossen.
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Die
beschriebenen Möglichkeiten
können dabei
alternativ, aber auch kumulativ angewendet werden.
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Bei
den beschriebenen Möglichkeiten
werden immer der Druck p vor und/oder während einer Einspritzung erfaßt. Bei
dieser Einspritzung kann es sich dabei entweder um die letzte Einspritzung
in denselben Brennraum oder um die letzte Einspritzung in irgendeinen
anderen Brennraum handeln.
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In
der 2 ist beispielhaft
die zweite erläuterte
Möglichkeit
für denselben
Brennraum dargestellt. Somit berechnet sich z.B. der Korrekturwert DeltaZyl4
für die
nächste
Einspritzung von Kraftstoff in den vierten Zylinder Zyl4 in der 2 aus dem Druck p etwa in
der zeitlichen Mitte der Einspritzdauer tiZyl4 der letzten Einspritzung
von Kraftstoff in denselben vierten Zylinder Zyl4.
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Die
Korrekturwerte DeltaZyl1 bis DeltaZyl4 werden der Steuerung und/oder
Regelung 6 zugeführt,
mit der die einen Brennraum einzuspritzende Kraftstoffmasse ermittelt
wird. Diese einzuspritzende Kraftstoffmasse muß dabei in Abhängigkeit
von einer Vielzahl von Parametern der Brennkraftmaschine im voraus
ermittelt werden. Unter anderem muß dabei auch, wie bereits erläutert wurde,
der voraussichtlich bei dieser Einspritzung auf den Kraftstoff einwirkende Druck
berücksichtigt
werden.
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Dieser
voraussichtlich bei der nächsten
Einspritzung auf den Kraftstoff einwirkende Druck wird dabei aus
dem Mittelwert M und dem jeweiligen zylinderabhängigen Korrekturwert DeltaZyl1
bis DeltaZyl4 ermittelt.
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Soll
wiederum beispielhaft der bei der nächsten Einspritzung in den
Brennraum des ersten Zylinders Zyl1 auf den Kraftstoff einwirkende
Druck ermittelt werden, so wird der Mittelwert M auf die beschriebene
Art berechnet. Der Korrekturwert DeltaZyl1 wird auf eine der beschriebenen
Möglichkeiten
berechnet, wobei die Berechnung entweder auf der vorausgehenden,
also um 720° vorhergehenden
Einspritzung von Kraftstoff in denselben ersten Zylinder Zyl1 basieren
kann, oder aber auf der letzten, also um 180° vorausgehenden Einspritzung
von Kraftstoff in einen anderen Zylinder, also gemäß der 2 auf der Einspritzung in
den zweiten Zylinder Zyl2.
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Der
Mittelwert M und der jeweils relevante Korrekturwert DeltaZyl1 bis
DeltaZyl4 stellt somit den voraussichtlich auf den Kraftstoff bei
der nächsten Einspritzung
einwirkenden Druck dar. Mit Hilfe des Mittelwerts M und des genannten
Korrekturwerts wird also dieser voraussichtliche Druck vorausberechnet. Diese
Vorausberechnung des Drucks wird dann zur Ermittling insbesondere
der Einspritzdauer tiZyl1 bis tiZyl4 verwendet, um insgesamt die
für den
jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine optimale Kraftstoffmasse
in den Brennraum einzuspritzen.
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Wie
erläutert
wurde, verändert
sich der Mittelwert M im wesentlichen nur langsam. Insoweit sind bei
der Vorausberechnung auf der Grundlage des Mittelwerts M keine Fehler
zu erwarten. Der Korrekturwert DeltaZyl1 bis DeltaZyl4 ändert sich
jedoch, wie auch aus der 2 ersichtlich
ist, schneller. Die Änderungen
sind jedoch im Vergleich zum Mittelwert M gering. Aus diesem Grund
sind bei der Vorausberechnung auf der Grundlage des genannten Korrekturwerts
gegebenenfalls Fehler zu erwarten. Diese sind jedoch aufgrund der
kleinen Änderungen
des Korrekturwerts jedoch eher gering.
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Das
gesamte vorstehend beschriebene Verfahren wird von einem Steuergerät 22 ausgeführt. Bei dem
Steuergerät 22 kann
es sich beispielsweise um einen programmierbaren Mikroprozessor
handeln, der mit Speichern und sonstigen erforderlichen Bauteilen
versehen ist, und der in das Kraftfahrzeug eingebaut ist. Das Steuergerät 22 erhält dabei
die für
die Durchführung
des Verfahrens erforderlichen Signale unter anderem von den jeweiligen
Sensoren, beispielsweise von dem Drucksensor, und erzeugt daraus
nach dem beschreibenen Verfahren die erforderlichen Signale zur
Ansteuerung beispielsweise von Aktoren, so z.B. zur Ansteuerung
der Einspritzventile oder des Drucksteuerventils.