EP2142785B1 - Verfahren und steuergerät zur steuerung der einspritzung bei einer brennkraftmaschine - Google Patents

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EP2142785B1
EP2142785B1 EP08735672.1A EP08735672A EP2142785B1 EP 2142785 B1 EP2142785 B1 EP 2142785B1 EP 08735672 A EP08735672 A EP 08735672A EP 2142785 B1 EP2142785 B1 EP 2142785B1
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EP
European Patent Office
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rail
injection
pressure
time
measured
Prior art date
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EP08735672.1A
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Norbert Schmidt
Jochen Walther
Erik Scheid
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F02D41/3863—Controlling the fuel pressure by controlling the flow out of the common rail, e.g. using pressure relief valves
    • F02D41/3872—Controlling the fuel pressure by controlling the flow out of the common rail, e.g. using pressure relief valves characterised by leakage flow in injectors

Definitions

  • the leakage losses must be reduced. This can be achieved, inter alia, by shortening the funding phase.
  • the shortened delivery phases lead in particular at high speeds to high flow rates and thus to steep pressure gradients in the rail, which complicates the exact metering of the desired injection quantity.
  • the pressure in the rail is measured by a pressure sensor shortly before the actuation of the injectors and with this pressure value, the control duration from a map - the so-called flow-control duration map - determined.
  • the real rail pressure signal in the control unit is applied with a time delay.
  • the reading of the print must already be in the dynamic Interrupt before the actual energization of the injector done in order to hold sufficient time in the control unit for calculating the required control period. In total, this results in a time delay ⁇ t between the measurement of the pressure value and the availability of this pressure value in the control unit, where it can be used to determine the activation duration of the injector.
  • the invention is based on the object to provide a method which allows a more accurate metering of the injection quantity and which can be realized as inexpensively as possible.
  • This object is achieved in a method for operating a fuel injection system for internal combustion engines with a high-pressure pump, with a common rail, with a pressure sensor, with at least one injection valve, and with a control device for controlling the injection valves, wherein a first rail pressure p Rail- 1 of the common rail for each injection at a first time is detected and evaluated, wherein the first time is a time interval .DELTA.T before the injection of the injector, achieved in that at a second time, a second rail pressure p Rail-2 of the common Rails for each injection is detected that the second Time later than the first time is and that of the first time for injection j detected first rail pressure p Rail-1 (j) in response to the second time t 2 (jr) a time earlier injection (j - r) detected second rail pressure p Rail-2 (jr) is corrected.
  • the method according to the invention makes use of the fact that the error resulting from the time delay between the detection of the first rail pressure p Rail-1 at the first time t 1 and the second rail pressure p Rail-2 at the first time t 2 has a certain regularity having. This makes it possible to use this systematic error, which is known relatively accurately from past injections jr, to correct the first rail pressure p Rail-1 in the next injection j. As a result, the error with respect to the rail pressure can be significantly reduced and, as a result, the injection quantity can be dosed more accurately. Additional hardware is not required.
  • Another important advantage of the method according to the invention is that no additional hardware is needed, since only an additional pressure measurement has to be performed by the already existing pressure sensor.
  • the method according to the invention can thus also be realized by means of a software update even for fuel injection systems already in series.
  • the correction of the first rail pressure at the first time t 1 , the injection j, and the first rail pressure p Rail-1 (j - r) of a time earlier injection j - r is used.
  • the correction of the rail pressure can be further improved and the accuracy of the injected fuel amount can be further improved.
  • a particularly advantageous embodiment of the method according to the invention provides that the correction of the first rail pressure p rail-1 according to the equation shown in claim 3.
  • the injection j means that fuel is injected into the cylinder with the number j.
  • fuel is injected once into each of the m cylinders of the internal combustion engine, with no distinction being made between main injection, pilot injection and post-injection in the context of the invention, since the method according to the invention is applied to a main injection and / or a pre-injection and / or a post-injection can be.
  • the delivery strokes of the high-pressure fuel pump also follow a certain periodicity, the periodicity of the delivery strokes preferably being usually whole multiples of the working cycles.
  • the number of delivery strokes within a working cycle depends on the number of pump elements of the high-pressure fuel pump and the transmission ratio between the high-pressure fuel pump and the crankshaft of the internal combustion engine. As a rule, the number of delivery strokes within a work cycle is an integer. For example, in the case of a 4-cylinder internal combustion engine, two delivery strokes may be performed by the high-pressure fuel pump within one operating cycle.
  • the offset between the current injection j and the comparable earlier injection is equal to 2. This offset is denoted by the letter r below.
  • Table 1 Warpage r as a function of the delivery strokes per working cycle for different engine types.
  • the second rail pressure p Rail-2 and / or the measured first rail pressure p Rail-1 of the cylinder j - r is used , wherein in the cylinders j and j - r similar pressure conditions prevail immediately before and / or during the injection.
  • control unit which operates according to one of the methods of the invention.
  • Fig. 1 a fuel injection system for internal combustion engines is schematically illustrated, by means of which the inventive method will be explained below.
  • each injector 100 is designated, via which the fuel is metered to the individual combustion chambers of the internal combustion engine, not shown.
  • Each injector 100 is associated with a cylinder of the internal combustion engine, not shown.
  • three injectors 100-1 to 100-4 of a 4-cylinder internal combustion engine are shown.
  • the number of injectors 100-1 to 100-m changes accordingly.
  • the injectors are fueled by a pressure accumulator, hereinafter referred to as "common rail" 200.
  • the common rail 200 is connected via a high pressure line 210 with a high pressure pump 220 in connection.
  • the high-pressure pump 220 is connected via a low-pressure line 240 to a low-pressure pump 250, which is usually designed as an electric fuel pump.
  • the low pressure pump 250 is preferably disposed in a fuel tank 255.
  • a pressure sensor 205 is arranged at the pressure accumulator 200.
  • a quantity control valve 230 is arranged between the low-pressure pump 250 and the high-pressure pump 220.
  • the quantity control valve 230 may be disposed between the high-pressure pump 220 and the common rail 200 (not shown).
  • the quantity control valve 230 and the injectors 100 are energized by an output stage 160.
  • the output stage 160 is preferably integrated in a control unit 260 which processes the output signals of the pressure sensor 205 and various other sensors 270.
  • the fuel injection system now operates as follows:
  • the low pressure pump 250 delivers the fuel, which is in the tank 255, via the low pressure line 240 to the high pressure pump 220. This compresses the fuel and delivers it via the high pressure line 210 into the pressure accumulator.
  • the injector 100-j By driving the injector 100-j, the start and the end of the injection j of fuel into the j-th cylinder can be controlled. This control takes place as a function of the operating characteristics of the internal combustion engine recorded with the sensors 270.
  • the fuel pressure p rail (t) prevailing in the pressure accumulator 200 is detected and preferably evaluated in the control unit 260.
  • the quantity control valve 230 is controlled as a function of the measured pressure value p rail in such a way that the desired pressure value p Soll in the common rail 200 is established.
  • the quantity control valve 230 By means of the quantity control valve 230, the amount of fuel delivered by the high-pressure pump 220 can be controlled and thus the pressure build-up in the pressure accumulator 200 can be controlled.
  • the quantity control valve 230 is activated at a specific first time and the activation is withdrawn at a second time.
  • the mass control valve 230 opens and / or closes at the exact pre-calculated time. It is advantageous if the delay time between the activation of the quantity control valve 230 and the actual reaction, ie the opening and / or closing of the quantity control valve 230, is as small as possible.
  • the high pressure pump 220 delivers the fuel mass needed to maintain or a desired change in pressure P Rail in the pressure accumulator 200 is necessary.
  • FIG. 2 is the course of the rail pressure p Rail over more than one cycle, corresponding to a crankshaft angle of 720 °, shown in diagram form.
  • the rail pressure p Rail (t) represented by a line 280 follows a periodic pattern.
  • a crankshaft angle of 0 ° to 720 ° two delivery strokes take place. These delivery strokes can be recognized at the maxima of the rail pressure p Rail (t) at 180 ° and 540 ° crankshaft angle.
  • the two delivery strokes are immediately before the injections in the cylinders 2 and 4 of the internal combustion engine.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

    Stand der Technik
  • Aufgrund steigender Anforderungen seitens der Emissionsgesetzgebung zum Beispiel in Europa und den USA wird es bei Common Rail-Kraftstoffeinspritzsystemen zunehmend wichtiger, eine hohe Genauigkeit der eingespritzten Kraftstoffmenge zu erreichen. Andererseits werden stetig wachsende Anforderungen an den maximalen Raildruck künftiger CR-Systeme gestellt.
  • Um dem Wunsch nach hohen Raildrücken gerecht werden zu können, müssen die Leckageverluste verringert werden. Dies kann unter Anderem durch eine Verkürzung der Förderphase erreicht werden. Die verkürzten Förderphasen führen insbesondere bei hohen Drehzahlen zu hohen Förderströmen und damit zu steilen Druckgradienten im Rail, was die exakte Zumessung der gewünschten Einspritzmenge erschwert.
  • Um die gewünschte Einspritzmenge für jeden Injektor möglichst genau zu realisieren, wird kurz vor der Ansteuerung der Injektoren der Druck im Rail mittels eines Drucksensors gemessen und mit diesem Druckwert die Ansteuerdauer aus einem Kennfeld - dem sogenannten Durchfluss-Ansteuerdauer-Kennfeld - ermittelt.
  • Durch verschiedene zur Rauschreduzierung erforderliche Tiefpassfilter im Drucksensor und im Steuergerät steht das reale Raildrucksignal im Steuergerät mit einer zeitlichen Verzögerung an. Zusätzlich muss die Auslesung des Druckes bereits im dynamischen Interrupt vor der eigentlichen Bestromung des Injektors erfolgen, um im Steuergerät noch ausreichend Zeit zur Berechnung der erforderlichen Ansteuerdauer vorzuhalten. In Summe ergibt sich damit eine zeitliche Verzögerung Δt zwischen der Messung des Druckwerts und der Verfügbarkeit dieses Druckwerts im Steuergerät, wo es zur Ermittlung der Ansteuerdauer des Injektors genutzt werden kann.
  • In manchen Betriebspunkten mit hoher Drehzahl und somit steilen Raildruckgradienten ergeben sich durch die oben genannte Verzögerung Δt Druckunterschiede von bis zu 80bar zwischen dem im Steuergerät verwendeten gemessenen Raildruck und dem tatsächlich zum Zeitpunkt der Einspritzung anliegenden Raildruck. Da die Einspritzmenge unter anderem von dem am Rail anstehenden Druck abhängt, führt diese Druckabweichung zu signifikanten Einspritzmengenfehlern.
  • Aus der DE 198 57 971 A1 ist ein Verfahren bekannt bei dem durch eine lineare Interpolation der Druckwert zum Zeitpunkt des Einspritzbeginns ermittelt wird. Diese Verfahren ist jedoch nur bedingt einsetzbar, wenn die Druckgradienten sehr steil sind und überdies noch starken Schwankungen unterliegen.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren bereitzustellen, das eine genauere Dosierung der Einspritzmenge ermöglicht und das möglichst kostengünstig realisierbar ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoff-Einspritzsystems für Brennkraftmaschinen mit einer Hochdruckpumpe, mit einem Common-Rail, mit einem Drucksensor, mit mindestens einem Einspritzventil, und mit einem Steuergerät zur Ansteuerung der Einspritzventile, wobei ein erster Raildruck pRail-1 des Common-Rails für jede Einspritzung zu einem ersten Zeitpunkt erfasst und ausgewertet wird, wobei der erste Zeitpunkt um ein Zeitintervall ΔT vor der Einspritzung des Injektors liegt, dadurch gelöst, dass zu einem zweiten Zeitpunkt ein zweiter Raildruck pRail-2 des Common-Rails für jede Einspritzung erfasst wird, dass der zweite Zeitpunkt später als der erste Zeitpunkt liegt und dass der zum ersten Zeitpunkt für die Einspritzung j erfasste erste Raildruck pRail-1 (j) in Abhängigkeit des zum zweiten Zeitpunkt t2 (j-r) einer zeitlich früheren Einspritzung (j - r) erfassten zweiten Raildrucks pRail-2 (j-r) korrigiert wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren macht sich die Tatsache zunutze, dass der Fehler, der sich aus der zeitlichen Verzögerung zwischen der Erfassung des ersten Raildrucks pRail-1 zum ersten Zeitpunkt t1 und des zweiten Raildrucks pRail-2 zum ersten Zeitpunkt t2 eine gewisse Regelmäßigkeit aufweist. Dadurch ist es möglich, diesen systematischen Fehler, der aus in der Vergangenheit liegenden Einspritzungen j-r relativ genau bekannt ist, zur Korrektur des ersten Raildrucks pRail-1 bei der nächsten Einspritzung j zu verwenden. Dadurch kann der Fehler bezüglich des Raildrucks deutlich reduziert werden und infolgedessen die Einspritzmenge genauer dosiert werden. Zusätzliche Hardware ist nicht erforderlich.
  • Ein weiterer wichtiger Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass keine zusätzliche Hardware benötigt wird, da lediglich eine zusätzliche Druckmessung durch den ohnehin vorhandenen Drucksensor vorgenommen werden muss. Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich somit auch bei bereits in Serie befindlichen KraftstoffEinspritzsystemen durch ein Software-Update realisieren.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass zur Korrektur des ersten Raildrucks zum ersten Zeitpunkt t1, der Einspritzung j, auch der erste Raildruck pRail-1 (j - r) einer zeitlich früheren Einspritzung j - r herangezogen wird. Dadurch kann die Korrektur des Raildrucks weiter verbessert und die Genauigkeit der eingespritzten Kraftstoffmenge weiter verbessert werden.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Korrektur des ersten Raildrucks pRail-1 gemäß der in Anspruch 3 dargestellten Gleichung erfolgt.
  • Zur Erläuterung dieser Gleichung werden folgende Begriffe eingeführt:
    • Unter einem Arbeitsspiel wird bei einer nach dem Viertaktverfahren arbeitenden Brennkraftmaschine zwei Umdrehungen der Kurbelwelle, entsprechend 720° Kurbelwellenwinkel verstanden. Innerhalb eines solchen Arbeitsspiels durchläuft jeder der m Zylinder der Brennkraftmaschine alle vier Takte (Ansaugen, Verdichten, Arbeiten und Ausschieben) eines 4-Takt-Motors. Danach wiederholt sich der Ablauf in dem nächsten Arbeitsspiel, so dass die Vorgänge innerhalb einer Brennkraftmaschine periodisch bezüglich eines Arbeitsspiels sind. Der Laufindex j wird benutzt, um die m Zylinder der Brennkraftmaschine zu nummerieren.
  • Im Sinne der Erfindung bedeutet die Einspritzung j, dass in den Zylinder mit der Nummer j Kraftstoff eingespritzt wird. Innerhalb eines Arbeitsspiels wird in jeden der m Zylinder der Brennkraftmaschine einmal Kraftstoff eingespritzt, wobei im Zusammenhang mit der Erfindung nicht zwischen Haupteinspritzung, Voreinspritzung und einer Nacheinspritzung unterschieden wird, da das erfindungsgemäße Verfahren bei einer Haupteinspritzung und/oder einer Voreinspritzung und/oder einer Nacheinspritzung angewandt werden kann.
  • Da die Kraftstoff-Hochdruckpumpe starr mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gekoppelt ist, folgen auch die Förderhübe der Kraftstoff-Hochdruckpumpe einer gewissen Periodizität, wobei die Periodizität der Förderhübe bevorzugt in der Regel ganze Vielfache der Arbeitsspiele sind. Die Zahl der Förderhübe innerhalb eines Arbeitsspiels hängt von der Zahl der Pumpenelemente der Kraftstoff-Hochdruckpumpe und dem Übersetzungsverhältnis zwischen Kraftstoff-Hochdruckpumpe und Kurbelwelle der Brennkraftmaschine ab. In aller Regel ist die Zahl der Förderhübe innerhalb eines Arbeitsspiels eine ganze Zahl ist. So kann beispielsweise bei einer 4-Zylinder-Brennkraftmaschine vorgesehen sein, dass innerhalb eines Arbeitsspiels zwei Förderhübe von der Kraftstoff-Hochdruckpumpe ausgeführt werden.
  • Wenn nun also beispielsweise bei einer 4-Zylinder-Brennkraftmaschine innerhalb eines Arbeitsspiels vier Einspritzungen und zwei Förderhübe der Kraftstoff-Hochdruckpumpe stattfinden, entfällt auf jede zweite Einspritzung ein Förderhub. Dies bedeutet auch, dass zwei Einspritzungen j-2 vor der aktuellen Einspritzung j sehr ähnliche Druckverhältnisse im Rail geherrscht haben. Diesen Effekt macht sich das erfindungsgemäße Verfahren zunutze, um den aktuellen Einspritzdruck pRail-1 der nächsten Einspritzung j zu korrigieren. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, die durch fehlerhafte Druckwerte verursachte Einspritzmengenfehler deutlich zu verringern.
  • Im vorgestellten Beispiel ist der Versatz zwischen der aktuellen Einspritzung j und der vergleichbaren früheren Einspritzung gleich 2. Dieser Versatz wird im Folgenden mit dem Buchstaben r bezeichnet.
  • Im Zusammenhang mit der Gleichung gemäß Anspruch 3 gilt also für das oben beschriebene Beispiel einer 4-Zylinder-Brennkraftmaschine r = 2.
  • Zu beachten ist hierbei, dass lediglich im Fall eines Reihenzylindersystems mit einspritzsynchroner Förderung und ausreichenden Gleichfördereigenschaften der Pumpe auf den in der Zündfolge vorausliegenden Zylinder zurückgegriffen werden kann. Im Fall von nicht einspritzsynchronen Übersetzungsverhältnissen und/oder beim Einsatz von V-Systemen weicht der Raildruckverlauf im Umfeld der Einspritzung zwischen den einzelnen Zylindern ab. Es muss daher systemabhängig. in der Zündfolge um einem oder mehrere Zylinder, entsprechend dem Versatz r, in die Vergangenheit zurückgegangen werden, um den aus den bei der Einspritzung j-r in den Zylinder j-r bekannten ersten Raildruck pRail-1 (j-r) und zweiten Raildruck pRail-2 (j-r) zur Korrektur des aktuell verfügbaren ersten Raildrucks pRail-1 (j) einsetzen zu können. In der nachfolgenden Tabelle ist für die gängigen Motorkonzepte und Übersetzungsverhältnisse zwischen Brennkraftmaschine und Krafttstoffhochdruckpumpe der Versatz r angegeben. Tabelle 1: Verzug r in Abhängigkeit der Förderhübe pro Arbeitsspiel bei verschiedenen Motorenbauarten.
    Motor Förderhübe pro Arbeitsspiel Versatz r Bemerkung
    Reihe, m = 4 4 1
    Reihe, m = 5 5 1
    Reihe, m = 6 6 1
    V, m = 6 6 2 Regelmäßige Zündwechsel zwischen den Zylinderbänken führt zu gleichen Druckbildern bei Einspritzungen auf einer Bank.
    V, m =8 8 8 Unregelmäßige Zündwechsel führen erst nach einem komplettem Arbeitsspiel zur Wiederholung des Druckbildes
    Reihe, M =4 2 2
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Korrektur des ersten Raildrucks pRail-1 (j) der Einspritzung j der zweite Raildruck pRail-2 und/oder der gemessene erste Raildruck pRail-1 des Zylinders j - r herangezogen wird, wobei bei den Zylindern j und j - r ähnliche Druckverhältnisse unmittelbar vor und/oder während der Einspritzung herrschen.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Steuergerät, welches nach einem der erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar. Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und in den Patentansprüchen genannten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung eines Common-Rail-Kraftstoff-Einspritzsystems und
    Figur 2
    den Druckverlauf innerhalb eines Arbeitsspiels bei einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine mit zwei Förderhüben je Arbeitsspiel.
    Ausführungsformen der Erfindung
  • In Fig. 1 wird ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen schematisch dargestellt, anhand dessen das erfindungsgemäße Verfahren nachfolgend erläutert wird.
  • Mit 100 sind Injektoren bezeichnet, über die der Kraftstoff den einzelnen Brennräumen der nicht dargestellten Brennkraftmaschine zugemessen wird. Jeder Injektor 100 ist einem Zylinder der nicht dargestellten Brennkraftmaschine zugeordnet. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 sind drei Injektoren 100-1 bis 100-4 einer 4-Zylinder-Brennkraftmaschine dargestellt. Bei einer anderen Zylinderzahl m der Brennkraftmaschine ändert sich die Zahl der Injektoren 100-1 bis 100-m entsprechend.
  • Die Injektoren werden von einem Druckspeicher, nachfolgend als "Common-Rail" bezeichnet, 200 mit Kraftstoff beaufschlagt. Das Common-Rail 200 steht über eine Hochdruckleitung 210 mit einer Hochdruckpumpe 220 in Verbindung. Die Hochdruckpumpe 220 wiederum steht über eine Niederdruckleitung 240 mit einer Niederdruckpumpe 250, die meist als elektrische Kraftstoffpumpe ausgeführt wird, in Verbindung. Die Niederdruckpumpe 250 ist vorzugsweise in einem Kraftstofftank 255 angeordnet.
  • An dem Druckspeicher 200 ist ein Drucksensor 205 angeordnet. Zwischen der Niederdruckpumpe 250 und der Hochdruckpumpe 220 ist ein Mengensteuerventil 230 angeordnet. Alternativ kann das Mengensteuerventil 230 auch zwischen der Hochdruckpumpe 220 und dem Common-Rail 200 angeordnet sein (nicht dargestellt). Das Mengensteuerventil 230 und die Injektoren 100 werden von einer Endstufe 160 mit Spannung beaufschlagt. Die Endstufe 160 ist vorzugsweise in ein Steuergerät 260 integriert, welches die Ausgangssignale des Drucksensors 205 und verschiedener anderer Sensoren 270 verarbeitet.
  • Das Kraftstoffeinspritzsystem arbeitet nun wie folgt: Die Niederdruckpumpe 250 fördert den Kraftstoff, der sich im Tank 255 befindet, über die Niederdruckleitung 240 zur Hochdruckpumpe 220. Diese verdichtet den Kraftstoff und fördert ihn über die Hochdruckleitung 210 in den Druckspeicher. Durch Ansteuern des Injektors 100-j kann der Beginn und das Ende der Einspritzung j von Kraftstoff in den j-ten Zylinder gesteuert werden. Diese Steuerung erfolgt abhängig von den mit den Sensoren 270 erfassten Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine.
  • Mittels des Drucksensors 205 wird der im Druckspeicher 200 herrschende Kraftstoffdruck prail (t) erfasst und vorzugsweise in dem Steuergerät 260 ausgewertet.
  • Das Mengensteuerventil 230 wird in Abhängigkeit des gemessenen Druckwertes prail so angesteuert, dass sich der Drucksollwert pSoll im Common-Rail 200 einstellt. Mittels des Mengensteuerventils 230 kann die von der Hochdruckpumpe 220 geförderte Kraftstoffmenge gesteuert und damit der Druckaufbau im Druckspeicher 200 gesteuert werden. Hierzu ist es erforderlich, dass das Mengensteuerventil 230 zu einem bestimmten ersten Zeitpunkt angesteuert und die Ansteuerung zu einem zweiten Zeitpunkt zurückgenommen wird. Um eine genaue Drucksteuerung zu erzielen, ist es erforderlich, dass das Mengensteuerventil 230 zum exakt vorberechneten Zeitpunkt öffnet und/oder schließt. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Verzögerungszeit zwischen der Ansteuerung des Mengensteuerventils 230 und der tatsächlichen Reaktion, d. h. dem Öffnen und/oder Schließen des Mengensteuerventils 230, möglichst klein ist.
  • Bei einer bedarfsgerechten Drucksteuerung fördert die Hochdruckpumpe 220 die Kraftstoffmasse, die für die Aufrechterhaltung oder eine gewünschte Änderung des Druckes pRail im Druckspeicher 200 notwendig ist.
  • In Figur 2 ist der Verlauf des Raildrucks pRail über mehr als ein Arbeitsspiel, entsprechend einem Kurbelwellenwinkel von 720°, in Diagrammform dargestellt. Der durch eine Linie 280 dargestellte Raildruck pRail (t) folgt einem periodische Muster. Innerhalb eines Arbeitsspiels, entsprechend einem Kurbelwellenwinkel von 0° bis 720°, finden zwei Förderhübe statt. Diese Förderhübe sind an den Maxima des Raildrucks pRail (t) bei 180° und 540° Kurbelwellenwinkel zu erkennen.
  • Die beiden Förderhübe liegen unmittelbar vor den Einspritzungen in den Zylindern 2 und 4 der Brennkraftmaschine. Die Einspritzungen j der insgesamt vier Zylinder der Brennkraftmaschine sind durch nummerierte Marker j = 1, j = 2, j = 3 und j = 4 gekennzeichnet. Während der Einspritzung der Zylinder 1 und 3, entsprechend den Markern j = 1 und j = 3 findet keine Förderung der Kraftstoff-Hochdruckpumpe statt.
  • Da durch die Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum die im Common-Rail 200 befindliche Kraftstoffmenge verringert wird, sinkt der Druck pRail im Common-Rail 200 während der Einspritzungen 1 und 3 ab. Auch dies ist anhand der ersten Linie 280 deutlich zu erkennen.
  • Da, wie bereits erwähnt, von der Erfassung des Raildrucks pRail bis zur Einspritzung eine gewisse Zeitverzögerung unvermeidbar ist, muss das Steuergerät, welches beispielsweise die Einspritzdauer für die Einspritzung j = 1 von Kraftstoff in den ersten Zylinder bei einem Kurbelwellenwinkel von 0° berechnet, auf einen zum Zeitpunkt t1 (j = 1) gemessenen ersten Raildruck pRail-1 (j = 1) zurückgreifen. Da zwischen dem Zeitpunkt t1 (j=1) und der ersten Einspritzung j = 1 bei einem Kurbelwellenwinkel von 0° keine Förderung von Kraftstoff durch die Kraftstoff-Hochdruckpumpe erfolgt, bleibt der Raildruck pRail innerhalb dieses Zeitintervalls ΔT nahezu konstant.
  • Anders verhält es sich bei der Einspritzung j = 2 in den zweiten Zylinder, dargestellt durch den Marker j = 2. Auch hier ist wieder das Zeitintervall ΔT eingetragen. Bei dieser Einspritzung ändert sich aufgrund der Förderung durch die Kraftstoff-Hochdruckpumpe der Druck pRail in dem Zeitintervall ΔT, welches zum Zeitpunkte (j = 2) beginnt und mit der Einspritzung bei einem Kurbelwellenwinkel von 180° endet, erheblich. Wenn nun, wie bei herkömmlichen Verfahren zum Steuern der Einspritzmenge einer Brennkraftmaschine üblich, nur der erste Raildruck pRail-1 (j = 2) zum Zeitpunkte (j = 2) für die zweite Einspritzung j = 2 heranzogen wird, um die Einspritzdauer zu bestimmen, wird die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge größer als gewünscht sein, da zum Beginn der zweiten Einspritzung j = 2 der tatsächlich herrschende Druck pRail im Common-Rail 200 deutlich höher als der der Ermittlung der Ansteuerdauer zugrunde gelegte Druck pRail-1 ist. In dem in Figur 2 dargestellt Diagramm beträgt der Druckunterschied bei der zweiten Einspritzung j = 2 zwischen dem zweiten Raildruck pRail-2 und dem ersten Raildruck pRail-1 etwa 80 bar!
  • Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, vor jeder Einspritzung j noch zu einem zweiten Zeitpunkt t2 (j) den Raildruck zu erfassen. Dieser zweite Zeitpunkt t2 (j) liegt unmittelbar vor Beginn oder gleichzeitig mit der Einspritzung. Die Druckdifferenz zwischen zweitem Raildruck pRail-2 und dem ersten Raildruck pRail-1 beträgt im vorliegenden Fall etwa 80 bar. Dieser systematische "Fehler" wiederholt sich, wie aus Figur 2 ersichtlich ist, bei der vierten Einspritzung j = 4, die durch den Marker j =. 4 gekennzeichnet ist und bei einem Kurbelwellenwinkel von 540° stattfindet, in nahezu identischer Weise.
  • Diese Periodizität macht sich das erfindungsgemäße Verfahren zunutze, indem der vor der vierten Einspritzung j = 4 zum Zeitpunkt t1 (j = 4) gemessene erste Raildruck pRail-1 (j = 4) durch den für die zweite Einspritzung j = 2 ermittelte Druckdifferenz (pRail-2 (j = 2) - pRail-1 (j) = 2)) korrigiert wird. Dadurch ist es möglich, die auf einen fehlerhaften Druckwert zurückzuführenden Fehler bei der Einspritzmenge deutlich zu verringern.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems für Brennkraftmaschinen mit einer Hochdruckpumpe (220), mit einem Common-Rail (200), mit einem Drucksensor (205), mit mindestens einem Einspritzventil (100-j, mit j = 1 bis m) und mit einem Steuergerät (160) zur Ansteuerung der Einspritzventile (100), wobei ein erster Raildruck (pRail-1 (j)) des Common-Rails (200) für eine Einspritzung (j) zu einem ersten Zeitpunkt t1 (j) erfasst und ausgewertet wird, wobei der erste Zeitpunkt (t1 (j) um ein Zeitintervall (ΔT) vor der Einspritzung (j) des Injektors (100-j) liegt, dadurch gekennzeichnet, dass zu einem zweiten Zeitpunkt (t2 (j)) ein zweiter Raildruck (pRail- 2 (t2 (j)) des Common-Rails (200) für jede Einspritzung (j) erfasst wird, dass der zweite Zeitpunkt (t2 (j) später als der erste Zeitpunkt (t1 (j)) liegt, und dass der zum ersten Zeitpunkt (t1 (j) für die Einspritzung (j) erfasste erste Raildruck (pRail-1 (j)) in Abhängigkeit des zum zweiten Zeitpunkt (t2 (j - r)) einer zeitlich früheren Einspritzung (j-r) erfassten zweiten Raildrucks (pRail-2 (t2 (j - r)) korrigiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Korrektur des ersten Raildrucks (pRail-1 (t1 (j) auch der erste Raildruck (pRail-1 (t1 (j - r)) einer zeitlich früheren Einspritzung (j-r) herangezogen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektur des ersten Raildrucks (pRail-1 (t1 (j) gemäß folgender Gleichung erfolgt: p Rail − 1 , korr t 1 j = p Rail − 1 t 1 j + p Rail − 2 ( t 2 j − r − p Rail − 1 ( t 1 j − r
    Figure imgb0001
     Mit: pRail-1, korr (t1 (j)): Korrigierter erster Raildruck der Einspritzung j pRail-1 (t1 (j)): gemessener erster Raildruck der Einspritzung j pRail-2 (t2 (j-r): gemessener zweiter Raildruck einer zeitlich vor der Einspritzung j liegenden Einspritzung j-r pRail-1 (t1 (j-r): gemessener erster Raildruck einer zeitlich vor der Einspritzung j liegenden Einspritzung j-r j: Laufindex (j = 1 bis m, wobei m der Zahl der Zylinder der Brennkraftmaschine entspricht) r: r ≤ j, Versatz
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitintervall (ΔT) größer oder gleich einer Zeitverzögerung zwischen Signalerfassung und Ermittlung einer Einspritzdauer und einem Einspritzbeginn ist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitintervall (ΔT) größer oder gleich einer Dauer eines interrupts und einem Einspritzbeginn ist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Korrektur des ersten Raildrucks pRail-1 (t1 (j)) der Einspritzung j der zweite Raildruck pRail-2 (t2,j-r) und/oder der gemessene erste Raildruck pRail-1 (t1 (j - r)) eines Zylinders (j-r) herangezogen wird, und dass bei den Zylindern j-r und j ähnliche Druckverhältnisse unmittelbar vor und/oder während der Einspritzung herrschen.
  7. Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass es alle Schritte eines Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 6 ausführt, wenn es abgearbeitet wird.
  8. Steuergerät für eine Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass es alle Schritte eines Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 6 ausführt, wenn es in Betrieb ist.
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