DE4128434A1 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Ansteuerzeitpunktes einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1.

Aus der DE 41 13 958 geht ein Verfahren zur Bestimmung eines Zeitpunktes, insbesondere des Einspritzzeitpunktes einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung bei einer Brennkraft­ maschine, hervor, wobei der Zeitpunkt aus Drehzahl und zu­ mindest einer weiteren Betriebsgröße der Brennkraftmaschi­ ne sowie in Abhängigkeit zumindest einer Zeitgröße der Kraftstoffeinspritzvorrichtung berechnet wird. Bei der Zeitgröße der Kraftstoffeinspritzvorrichtung handelt es sich um eine Anzugszeit (Totzeit) der Magnetventile der Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine. Die Anzugszeit der Magnetventile wird ständig neu gemessen oder ist in einem Speicher abgelegt. Damit ist nur eine grobe Vorgabe der Anzugszeit gegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein Zeitpunkt, insbesondere der An­ steuerzeitpunkt einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung bei einer Brennkraftmaschine, in Abhängigkeit von einer sich ändernden Zeitgröße der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ge­ nau bestimmt werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Verfahren zur Bestimmung eines Zeitpunktes, insbesondere des Ansteuerzeitpunktes eines Magnetventiles einer Kraftstoffein­ spritzvorrichtung bei einer Brennkraftmaschine, wobei der Ansteuerzeitpunkt aus Drehzahl und zumindest einer weite­ ren Betriebsgröße der Brennkraftmaschine sowie in Ab­ hängigkeit zumindest einer Zeitgröße der Kraftstoffein­ spritzvorrichtung berechnet wird, dadurch gekennzeichnet ist, daß ein vorgebbarer Wert einer Zeitgröße mit einem erfaßten Wert der Zeitgröße verglichen und das Vergleichs­ resultat bei der Bestimmung des folgenden Ansteuerzeit­ punktes zur Korrektur des vorgebbaren Wertes berücksich­ tigt wird. Dies hat den Vorteil, daß anhand dieses Soll- Ist-Vergleiches Änderungen der Zeitgröße der Kraftstoff­ einspritzvorrichtung berücksichtigt werden können. Es hat sich herausgestellt, daß die Zeitgröße der Kraftstoffein­ spritzvorrichtung, insbesondere eine Anzugszeit des Mag­ netventiles der Kraftstoffeinspritzvorrichtung, von ver­ schiedenen Faktoren abhängig ist und sich zeitlich ändern kann. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist eine Be­ rücksichtigung der Änderung der Zeitgröße der Kraftstoff­ einspritzvorrichtung gegeben, so daß das Magnetventil zu einem Zeitpunkt, insbesondere zu einem Ansteuerzeitpunkt, angesteuert werden kann, der unter Berücksichtigung der Zeitgröße zu einem berechneten Einspritzzeitpunkt führt. Dieser Einspritzzeitpunkt wird aus Drehzahl und zumindest einer weiteren Betriebsgröße der Brennkraftmaschine be­ rechnet. Von diesem berechneten Einspritzzeitpunkt aus­ gehend wird der Ansteuerzeitpunkt des Magnetventiles um den vorgebbaren Wert der Zeitgröße vorverlegt. Wird das Magnetventil zu diesem Zeitpunkt angesteuert, resultiert daraus ein Wert für die Zeitgröße, der erfaßt wird. Ist diese erfaßte Zeitgröße größer oder kleiner als der vorge­ gebene Wert der Zeitgröße, resultiert daraus ein Ein­ spritzzeitpunkt, der von dem berechneten Einspritzzeit­ punkt abweicht. Diese Abweichung (Vergleichsresultat) wird bei der Bestimmung des folgenden Ansteuerzeitpunktes des Magnetventiles zur Korrektur des vorgebbaren Wertes der Zeitgröße berücksichtigt. Der Vergleich des erfaßten Wer­ tes mit dem vorgebbaren Wert der Zeitgröße kann beispiels­ weise dergestalt erfolgen, daß aus den beiden Werten eine Differenz oder ein Quotient gebildet wird. Darüber hinaus sind andere mathematische Vorgehensweisen, die einen Ver­ gleich beider Größen gestatten, denkbar. In entsprechender mathematischer Weise wird das Vergleichsresultat bei der Bestimmung des folgenden Ansteuerzeitpunktes zur Korrektur des vorgebbaren Wertes verwendet. Bei dem folgenden An­ steuerzeitpunkt handelt es sich um einen solchen Zeit­ punkt, an dem das Magnetventil erneut angesteuert werden soll. Darüber hinaus ist es denkbar, daß es sich bei dem folgenden Ansteuerzeitpunkt um den Ansteuerzeitpunkt des Magnetventiles des nächsten Zylinders der Brennkraftma­ schine handelt, in den Kraftstoff eingespritzt werden soll. Der Index "n" bezeichnet aufeinanderfolgende Zeit­ punkte, die einen gleichen oder unterschiedlichen Abstand voneinander aufweisen (n = 0, 1, 2 . . .). Das erfindungsge­ mäße Verfahren hat darüber hinaus den Vorteil, daß Alte­ rungserscheinungen und Fertigungstoleranzen von Magnetven­ tilen erkennbar und bei der Bestimmung des Ansteuerzeit­ punktes berücksichtigt werden können. Darüber hinaus ist eine Kompensation der Spannungsversorgung möglich, was sich in vorteilhafter Weise während der Startphase bemerk­ bar macht. Da in der Startphase die Spannungsversorgung einbricht und somit zu großen Werten für die Zeitgröße (Anzugszeit) der Magnetventile führt, ist durch die Korrektur des vorgebbaren Wertes der Zeitgröße beispiels­ weise eine frühere Ansteuerung des Magnetventiles möglich, so daß der berechnete Einspritzzeitpunkt eingehalten wird.

Dadurch kommt es insbesondere zu einer Verbesserung des Startvorganges der Brennkraftmaschine. Eine Kompensations­ schaltung für die Spannungsversorgung, insbesondere in einer den Magnetventilen zugeordneten Endstufe, entfällt.

In Weiterbildung der Erfindung wird zur Bestimmung des An­ steuerzeitpunktes für jedes Magnetventil, das einem Zylin­ der der Brennkraftmaschine zugeordnet ist, der Vergleich und die Berücksichtigung des Vergleichsresultates für je­ des Magnetventil eines Zylinders separat durchgeführt. Die separate Durchführung für jedes Magnetventil eines Zylin­ ders hat den Vorteil, daß die Berücksichtigung der Ände­ rung der Zeitgröße für jeden einzelnen Zylinder einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine individuell erfolgt. Dadurch ist zum Beispiel die Möglichkeit gegeben, unter­ schiedliche Alterungserscheinungen oder Fertigungstoleran­ zen der einzelnen Magnetventile zu berücksichtigen und auszugleichen.

In Weiterbildung der Erfindung wird der nachfolgende vor­ gebbare Wert der Zeitgröße in Abhängigkeit von dem Ver­ gleichsresultat gebildet. Dadurch ist aufgrund der Ab­ weichung, die aus dem vorgebbaren Wert und dem erfaßten Wert der Zeitgröße resultiert, die Korrektur des nachfol­ genden vorgebbaren Wertes möglich, so daß der nachfolgende vorgegebene Wert der Zeitgröße näher an dem ursprünglich Wert der Zeitgröße liegt, so daß der Ansteuerzeitpunkt ge­ nau bestimmt werden kann.

In Weiterbildung der Erfindung wird der nachfolgende vor­ gebbare Wert schrittweise in Abhängigkeit von dem Ver­ gleichsresultat gebildet, wenn das Vergleichsresultat zu­ mindest einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet. Dies hat den Vorteil, daß für den Fall, daß der vorgebbare Wert oder der erfaßte Wert der Zeitgröße außerhalb eines vorge­ gebenen Wertebereichs liegt, es nicht zu einem unerwünsch­ ten Ansteuerzeitpunkt und daraus resultierend zu einem un­ erwünschten Einspritzzeitpunkt kommt. Dadurch wird insbe­ sondere verhindert, daß ein unerwünschter vorgebbarer Wert bei der nachfolgenden Bestimmung des Ansteuerzeitpunktes herangezogen wird, wenn der erfaßte Wert der Zeitgröße (zum Beispiel infolge eines Defektes des Sensors), außer­ halb des vorgegebenen Wertebereiches liegt. Bei dem vor­ gebbaren Grenzwert handelt es sich um vorgebbare Mini­ mal- beziehungsweise Maximalwerte, die einen Wertebereich für ein zulässiges Vergleichsresultat bilden. Die schritt­ weise Bildung des nachfolgenden vorgebbaren Wertes kann auch direkt in Abhängigkeit von dem erfaßten Wert der Zeitgröße erfolgen.

In Weiterbildung der Erfindung wird in der Startphase der Brennkraftmaschine der erste vorgebbare Wert der Zeitgröße von einem elektronischen Steuergerät vorgegeben. Bei dem ersten vorgebbaren Wert, der für jedes Magnetventil jedes Zylinders oder für alle Magnetventile vorgegeben wird, handelt es sich in vorteilhafter Weise um einen Wert, der einen Erfahrungswert darstellt. Dieser Erfahrungswert kann beispielsweise auf dem Prüfstand ermittelt worden sein und in einem Speicher des elektronischen Steuergerätes abge­ legt sein. Des weiteren ist es denkbar, daß der erste vor­ gebbare Wert in Abhängigkeit von Größen und Umgebungsgrö­ ßen der Brennkraftmaschine, wie zum Beispiel in Abhängig­ keit der Kühlmittel- und Umgebungstemperatur der Brenn­ kraftmaschine oder der Spannungsversorgung, berechnet wird.

In Weiterbildung der Erfindung wird der Vergleich in einem vorgebbaren Zeitraum durchgeführt. Dies hat den Vorteil, daß ein einziges elektronisches Steuergerät in den vorgeb­ baren Zeiträumen die Bestimmung des Ansteuerzeitpunktes und die Berücksichtigung der sich ändernden Zeitgröße nacheinander für das Magnetventil jedes einzelnen Zylin­ ders durchführen kann.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung eines Zeitpunktes nicht nur auf dem Gebiet der Steuerung der Kraftstoffeinspritzung einer Brennkraftmaschine Anwendung findet, sondern auch überall dort Anwendung finden kann, wo eine genaue Ermittlung eines Zeitpunktes, an dem ein Ereignis stattfinden soll, erforderlich ist. Ein solches Einsatzgebiet kann beispielsweise die Bremsdrucksteuerung bei einem ABS-System oder ganz allgemein auf dem Gebiet der Robo­ ter-Steuerung liegen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere bei Dieselbrennkraftmaschinen einsetzbar.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der einzigen Figur und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt Zeitliniendiagramme, die dem Ver­ fahren zur Bestimmung eines Ansteuerzeitpunktes einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine zugrunde liegen. In dem oberen Zeitliniendiagramm ist der zeitliche Verlauf eines Steuersignals ST für ein Magnet­ ventil der Kraftstoffeinspritzvorrichtung gezeigt, wobei das Steuersignal ST von einem elektronischen Steuergerät erzeugt und an ein Magnetventil eines Zylinders einer Brennkraftmaschine abgegeben wird. Ausgehend von erfaßten Größen wie Drehzahl und weiteren Betriebsgrößen der Brenn­ kraftmaschine sowie weiteren Größen (beispielsweise Umge­ bungstemperatur der Brennkraftmaschine) wird ein Ein­ spritzzeitpunkt TE (n) berechnet, an dem das Magnetventil aus seiner Ruhelage eine Endlage gebracht wird (insbeson­ dere der Zeitpunkt, an dem das Magnetventil schließt) und Kraftstoff in den Brennraum des Zylinders eingespritzt werden soll. Ebenso wird in Abhängigkeit der erfaßten Grö­ ßen eine Einspritzdauer EDV (n) berechnet, während der Kraftstoff eingespritzt werden soll. Unter Berücksichti­ gung einer Zeitgröße des Magnetventils, insbesondere unter Berücksichtigung der Anzugszeit, ist es erforderlich, das Magnetventil zu einem Zeitpunkt anzusteuern, der zeitlich vor dem berechneten Einspritzzeitpunkt TE (n) liegt. Hier­ bei handelt es sich um den in dem oberen Zeitlinien­ diagramm mit TA (n) bezeichneten Ansteuerzeitpunkt. Dieser Ansteuerzeitpunkt TA (n) liegt um einen vorgebbaren Wert TTV (n) vor dem berechneten Einspritzzeitpunkt TE (n). Wird das Magnetventil von diesem gezeigten Steuersignal ST angesteuert, ergibt sich der in dem mittleren Zeitlinien­ diagramm gezeigte Magnetventilhubverlauf MV. Aus dem Steuersignal ST resultiert ein erfaßter Wert TTI (n) der Zeitgrößen TT des Magnetventils. Der in diesem Zeitlinien­ diagramm gezeigte erfaßte Wert TTI (n) ist kleiner als der vorgebbare Wert TTV (n). Das bedeutet, daß die tatsächli­ che Anzugszeit des Magnetventils kleiner ist als die vor­ gegebene Anzugszeit, die in dem Steuersignal ST berück­ sichtigt wurde. Daraus resultiert eine mit EDI (n) be­ zeichnete tatsächliche Einspritzdauer, die in diesem Fall größer ist als die berechnete Einspritzdauer EDV (n). Wird der vorgebbare Wert TTV (n) mit dem erfaßten Wert TTI (n) durch Differenzbildung verglichen, kommt es zu einer Zeit­ differenz TD (n), die in dem unteren Zeitliniendiagramm gezeigt ist, die ein Differenzsignal DS darstellt. Die zum Zeitpunkt n gewonnene Zeitdifferenz TD wird bei der Be­ stimmung des folgenden Ansteuerzeitpunktes TA (n +1) zur Korrektur des vorgebbaren Wertes TTV (n) berücksichtigt. Dies geschieht beispielsweise dergestalt, daß der vorgeb­ bare Wert TTV (n) um die ermittelte Zeitdifferenz TD (n) verringert wird und man so den nächsten vorgebbaren Wert TTV (n +1) erhält. Zur Bestimmung des nächsten folgenden Ansteuerpunktes TA (n + 2) wird dann der vorgebbare Wert TTV (n + 1) um die ermittelte Zeitdifferenz TD (n + 1) korrigiert, so daß man den nächsten vorgebbaren Wert TTV (n + 2) erhält.

Für den Fall, daß der erfaßte Wert TTI (n) größer ist als der vorgebbare Wert TTV (n), erhält man insbesondere durch betragsmäßige Differenzbildung ebenfalls eine Zeit­ differenz TD (n), um die der vorgebbare Wert TTV (n) ver­ längert werden muß, um so zu dem folgenden Ansteuerzeit­ punkt TA (n +1) zu gelangen. Mit Hilfe des erfindungsgemä­ ßen Verfahrens ist es daher möglich, die Zeitdifferenz TD zwischen dem vorgebbaren Wert TTV und dem erfaßten Wert TTI der Zeitgröße TD des Magnetventils unter Berücksichti­ gung und in Abhängigkeit von der sich ändernden Zeitgröße des Magnetventiles zu minimieren, so daß der Ansteuerzeit­ punkt TA genau bestimmt werden kann. So können zum Beispiel Alterungserscheinungen, Fertigungstoleranzen oder Einbrüche in der Spannungsversorgung, die zu einem geän­ derten erfaßten Wert TTI führen, berücksichtigt und beim nachfolgenden Einspritzvorgang berücksichtigt werden. Da­ durch ist ebenfalls eine Verringerung des Kraftstoffver­ brauches sowie ein optimaler Verbrennungsvorgang gegeben.

In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung bezieht sich der Index "n" auf solche Zeitpunkte, die auf einen einzelnen Zylinder bezogen sind. Das bedeutet, daß das er­ findungsgemäße Verfahren insbesondere für jedes Magnetven­ til eines Zylinders separat durchgeführt wird. Dadurch ist eine zylinder-individuelle Berücksichtigung der Änderung der Anzugszeit des jeweiligen Magnetventiles gegeben. Zu diesem Zweck findet das erfindungsgemäße Verfahren inner­ halb eines vorgebbaren Zeitraumes statt, wobei der Zeit­ raum in der Figur in den Grenzen IA (Intervallanfang) so­ wie IE (Intervallende) gezeigt ist. In der Startphase der Brennkraftmaschine wird der erste vorgebbare Wert TTV (n= 0) von dem elektronischen Steuergerät vorgegeben. Hierbei handelt es sich um einen abgespeicherten Wert oder auch um einen Wert, der anhand von erfaßten Größen an der Brenn­ kraftmaschine sowie Umgebungsgrößen berechnet und vorgege­ ben wird. Die abfallenden Flanken des Magnetventilverlaufs MV sind in der einzigen Figur idealisiert dargestellt. Werden reale Verhältnisse angenommen, kann es durch die verzögerte abfallende Flanke des Magnetventilverlaufes MV noch zu einer Änderung (insbesondere zu einer Ver­ längerung) der erfaßten Einspritzdauer EDI kommen, die ebenfalls bei der Bestimmung des folgenden Ansteuerzeit­ punktes TA zur Korrektur des vorgebbaren Wertes TTV be­ rücksichtigt werden kann. Bei der hardware-mäßigen Er­ fassung des Magnetventilhubverlaufes MV kann es bei der ansteigenden Flanke zu Überschwingern kommen. Diese Ober­ schwinger sind durch eine entsprechende Regelung (insbe­ sondere eine PD-Regelung) kompensierbar.

Claims (6)

1. Verfahren zur Bestimmung eines Zeitpunktes, insbe­ sondere des Ansteuerzeitpunktes eines Magnetventiles einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung bei einer Brennkraftmaschi­ ne, wobei der Ansteuerzeitpunkt aus Drehzahl und zumindest einer weiteren Betriebsgröße der Brennkraftmaschine sowie in Abhängigkeit zumindest einer Zeitgröße der Kraftstoff­ einspritzvorrichtung berechnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorgebbarer Wert TTV (n) der Zeitgröße TT mit einem erfaßten Wert TTI (n) der Zeit­ größe TT verglichen und das Vergleichsresultat bei der Be­ stimmung des folgenden Ansteuerzeitpunktes TA zur Korrek­ tur des vorgebbaren Wertes TTV (n) berücksichtigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung des Ansteuer­ zeitpunktes TA für jedes Magnetventil, das einem Zylinder der Brennkraftmaschine zugeordnet ist, der Vergleich und die Berücksichtigung des Vergleichsresultates für jedes Magnetventil eines Zylinders separat durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nachfolgende vorgebbare Wert TTV (n + 1) der Zeitgröße TT in Abhängigkeit von dem Vergleichsresultat gebildet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn das Vergleichsresultat zumindest einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet, der nachfolgende vorgebbare Wert TTV (n + 1) schrittweise in Abhängigkeit von dem Vergleichsresultat gebildet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Startphase der Brenn­ kraftmaschine der erste vorgebbare Wert TTV (n) der Zeit­ größe von einem elektronischen Steuergerät vorgegeben wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich in einem vorgeb­ baren Zeitraum (IA, IE) durchgeführt wird.