WO2002033241A1 - Verfahren, vorrichtung und computerprogramm zum betreiben einer brennkraftmaschine, sowie brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren, vorrichtung und computerprogramm zum betreiben einer brennkraftmaschine, sowie brennkraftmaschine Download PDF

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solenoid valve
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internal combustion
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Bernhard Vogt
Achim GÜNTHER
Manfred Hundhausen
Thomas Wenzler
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02D41/042—Introducing corrections for particular operating conditions for stopping the engine

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for operating an internal combustion engine in which the fuel through a a coil exhibiting solenoid valve supplied, influences the injected fuel quantity 'by the duration of actuation of the solenoid valve, determines the temperature of a region of the solenoid valve and the activation period dependent on temperature is corrected.
  • Fuel influences the amount of fuel injected at the same injection time.
  • the temperature of the fuel is determined from the temperature of a region of the solenoid valve, which in turn is set equal to the temperature of the solenoid of the solenoid valve. This is determined by measuring the electrical resistance of the coil. Another 'experienced' is known from the market.
  • the temperature of the air in the area of the injection point is modeled from the temperature of the internal combustion engine and the temperature of the intake air which is fed to the internal combustion engine. This modeled temperature is used to determine the air filling of the combustion chamber.
  • valve opening time depends on the battery voltage, which e.g. may drop immediately when starting so that insufficient fuel would then get into the combustion chamber due to the valve opening time being too short.
  • the present invention therefore has the task of further developing a method of the type mentioned at the outset so that unnecessary error messages which are intended to indicate an error in the mixture processing system are avoided as far as possible, the Procedure should be as simple and inexpensive 'to operate.
  • a temperature of the solenoid valve is determined from at least one usually measured temperature and the activation duration is corrected as a function of the ascertained temperature in such a way that the temperature dependence of the properties of the solenoid coil of the solenoid valve is taken into account.
  • the present invention further relates to a method, a 'device and a Computerpxogramm for operating an internal combustion engine, a temperature model is used, which estimates the temperature of the fuel rails and of the or of the injection valves at a restart of the internal combustion engine, and wherein a correction of the activation in a restart depending on this estimated temperature.
  • a missing or too imprecise determination of this temperature also has considerable disadvantages in hot start conditions. Under these conditions, the pre-control of the lambda control is often too imprecise, since, among other things, the prevailing temperature conditions are not exactly present, so that the mixture can be too lean. This results in high nitrogen oxide emissions and combustion exposures if the mixture becomes leaner up to the lean running limit.
  • the La bda probes are usually not ready for operation at the start, so the La bda control cannot compensate for this effect.
  • the reason for the build-up at high temperatures in the fuel distributor or in the area of the fuel injection valve is a change in the fuel density when heated, a change in the delay time of the injection valves as a result of a higher coil internal resistance and the formation of vapor bubbles.
  • the mixture pre-control can be improved if the temperature of the fuel metering device or the valve is taken into account when calculating the injection times.
  • a sensor for temperature detection is complex. There is therefore a need to show possibilities with which the temperature at the injection valve or in the fuel rail can be detected without additional sensors, in particular when the internal combustion engine is started.
  • the solenoid valve therefore takes more time to open (this effect is exactly the opposite of the temperature-dependent viscosity of the fuel with regard to the amount of fuel injected and the corresponding correction in the prior art).
  • the solenoid valve when the solenoid valve is at a high temperature, less fuel is actually injected than is required, and the mixture therefore becomes too lean, which provokes a corresponding intervention in the mixture adaptation.
  • the temperature in the Mo oraum a motor vehicle with a closed bonnet and the vehicle stationary '(possibly idle) slightly to Can reach 90 ° C.
  • the mixture adaptation can be noted at this point that the temperature in the Mo oraum a motor vehicle with a closed bonnet and the vehicle stationary '(possibly idle) slightly to Can reach 90 ° C.
  • the method works very simply and inexpensively, since a temperature which is usually measured anyway is used to determine the temperature of the solenoid valve, so no additional sensors are required. The method can therefore only be implemented in software.
  • a first further development is characterized in that the temperature of the coil of the solenoid valve is modeled from the specific temperature and the activation duration is corrected as a function of the coil temperature.
  • Solenoid valve must correspond.
  • the nozzle of the injection valve which has a relatively small mass, sets itself relatively quickly to a temperature which is composed of a convective heat transfer from the intake air flowing past the nozzle and a heat conduction component from the engine block or from the cylinder head.
  • the solenoid of the solenoid valve adjusts to a temperature that is almost exclusively due to heat conduction, e.g. via a valve seat, a valve needle, a bearing, etc.
  • the temperature of the coil of the solenoid valve will differ from the temperature of other areas of the solenoid valve.
  • a motor vehicle with such a combustion engine is idle for a long time after a full throttle drive.
  • the intake pipe is heated by the hot engine, which can lead to a rapid increase in the temperature of the intake air up to 90 ° C.
  • the nozzle or the nozzle tip of the solenoid valve will adjust to a new, higher temperature relatively quickly, whereas the coil of the solenoid valve will only slowly have a higher temperature.
  • the temperature of the intake air and / or the temperature of the internal combustion engine are preferably used, e.g. the temperature of cooling water or cooling air. These two temperature values are generally temperatures determined anyway. These signals are therefore available without additional effort.
  • the temperature of the internal combustion engine and that of the intake air are used in a weighted manner.
  • the influence of the temperature of the internal combustion engine on the one hand and the temperature of the intake air on the temperature of the solenoid valve or the coil of the solenoid valve on the other hand can be different. If the solenoid valve is thermally isolated from the cylinder head or the intake manifold due to intermediate elements the influence of the temperature of the intake air will predominate. This is taken into account through the specified further training.
  • the speed at which the intake air passes the nozzle of the solenoid valve is greater.
  • the heat transfer from the intake air to the nozzle of the solenoid valve is also stronger, so that the temperature of the intake air has a greater influence on the temperature of the nozzle in such operating states of the internal combustion engine. of the solenoid valve.
  • This can be taken into account in that the weighting is dependent on the speed and / or on the load, such that the temperature of the intake air is weighted more strongly at high speed and / or load.
  • a simple model with which the temperature of the coil can be determined from the temperature of the solenoid valve comprises a low-pass filter.
  • An additional valve delay time can be determined in a simple manner from the determined coil temperature. This can be zero at a certain standard temperature, which preferably represents a minimum temperature of the coil that usually occurs during operation. If the temperature is higher than the standard temperature, a valve delay time is determined, which is taken into account when calculating the opening time of the solenoid valve.
  • the opening time of the solenoid valve depends not only on the temperature of the coil, but also on the battery voltage.
  • the valve delay time is therefore particularly precise, if the additional valve delay time is added to a battery voltage-dependent valve delay time.
  • the invention also relates to a computer program which is suitable for carrying out the above method when it is executed on a computer. It is particularly preferred if the computer program is stored on a memory, in particular on a flash memory.
  • the invention also relates to an internal combustion engine with a solenoid valve having a coil which supplies fuel, with means for determining the temperature of a region of the solenoid valve, with a control and regulating device which is connected on the output side to the solenoid valve, the amount of fuel injected by the duration influences the control of the solenoid valve and corrects the control duration depending on the temperature.
  • Control device determines a temperature of the solenoid valve from at least one usually measured temperature, and that the control and regulating device corrects the activation duration depending on the determined temperature in such a way that the temperature dependence of the properties of the solenoid coil of the solenoid valve is taken into account.
  • a model for modeling the temporal behavior of the fuel rail or injector temperature is also specified, by means of which the temperature can be determined precisely and simply when the engine is restarted after it has been switched off.
  • the model fulfills various requirements.
  • the model determines temperature values - in a temperature range larger 65 C C ready, which is relevant for a hot start. It has been shown that thinning effects, as described above, only occur in this temperature range. This enables the model to reliably detect hot start conditions, since the temperatures mentioned can only be reached during the hot compartment phase.
  • the model also ensures that the model temperature does not incorrectly rise above this threshold during normal driving. The result is a temperature model that models the temperature of the rail or valves precisely and reliably with ease of application.
  • the modeled temperature advantageously corrects the calculation of the injection quantities when the internal combustion engine starts.
  • the emaciation effect is also evident at the start after different operating processes, e.g. after a long idle phase, with immediate starting, etc. effectively compensated.
  • FIG. 1 shows a block diagram of an internal combustion engine
  • FIG. 2 shows a flowchart of a method for operating the internal combustion engine from FIG. 1; and Fig. 3: a diagram in which the temperature of a nozzle of a solenoid valve of the internal combustion engine of Fig. 1 and a coil of this solenoid valve are shown over time.
  • Figure '4 a diagram in which the temporal course of different temperatures are shown after the internal combustion engine has been switched off.
  • Figure 5 is a diagram showing the course of weighting factors WF of the temperature model used over time.
  • FIG. 6 a flowchart which represents a program for modeling the injection valve or rail temperature and the correction of the injection time.
  • an internal combustion engine bears the reference number 10 overall. It comprises a combustion chamber 12 to which an air / fuel mixture is supplied via an intake pipe 14. The exhaust gases are discharged from the combustion chamber 12 via an exhaust pipe 16.
  • a turbine 18 is arranged in the exhaust pipe 16 and is driven by the exhaust gas transported in the exhaust pipe 16.
  • the turbine 18 is connected via a shaft to a compressor 20 which is arranged in the intake pipe 14.
  • a throttle valve 22 is provided in the intake pipe 14, which is moved by a servomotor 24.
  • a nozzle 26 of a solenoid valve 28 is in turn inserted between the throttle valve 22 and the combustion chamber 12 in the intake pipe 14.
  • the solenoid valve 28 comprises a valve body 30 which is connected to an armature 32.
  • the armature 32 in turn is acted upon by a coil 34 and is braced relative to the latter by a spring 36.
  • the solenoid valve 28 is connected to a fuel supply 38.
  • the temperature, the intake air between the compressor 20 and the throttle valve 22 is tapped by an intake air temperature sensor 40, which emits a corresponding signal to a control and regulating device 42.
  • the combustion chamber 12 is among other things limited by a cylinder head 44, the temperature of one
  • Cylinder head temperature sensor 46 is detected, which emits a corresponding signal to the control and regulating device 42.
  • the solenoid valve 28 is attached to the cylinder head 44.
  • the temperature of the cooling water could also be recorded, for example.
  • the injection valve could also be attached to the intake pipe 14.
  • the internal combustion engine 10 is operated as follows (see also FIGS. 2 and 3):
  • combustion air is supplied to combustion chamber 12 via intake pipe 14.
  • the combustion air is precompressed by the compressor 20 in certain operating states, for example under high load.
  • Fuel is injected into the flow of combustion air through the nozzle 26, so that a fuel-air mixture reaches the combustion chamber 12 and can be ignited there.
  • the amount of fuel to be injected depends on the control and regulating device 42 determined an air mass, which is detected, for example, by an air mass sensor, not shown in the figure.
  • the solenoid valve 28 is controlled by the control and regulating device 42 in such a way that it is open over a longer period of time. In contrast, when idling, the solenoid valve 28 is controlled so that it is only opened for a very short time.
  • the range of opening times of the solenoid valve 28 is particularly large in the internal combustion engine 10, which has a compressor 20, because of the
  • the injection times during idling are particularly short. Inaccuracies in the dimensioning of the injection time are therefore particularly noticeable in these cases.
  • Such an incorrect measurement of the injection time can be caused, for example, by the " temperature dependence of the actuating force of the coil 34 of the solenoid valve 28 " :
  • the actuating force assuming constant battery voltage, which can be generated by the coil 34, is smaller than at a lower one
  • the temperature tans of the intake air measured by the intake air temperature sensor 40 (block 48) and the temperature tmot of the cylinder head 44 measured by the cylinder head temperature sensor 46 (block 50) are supplied to a map (block 52). As a result, the temperature evtmod of the nozzle 26 of the solenoid valve 28 is determined (block 53). If necessary, the input variables tans (block 48) and tmot (block 50) can be fed to the map (block 52) in a weighted manner, as a result of which their influence on the temperature may vary
  • Nozzle 26 of the solenoid valve 28 can be taken into account. It is also possible to make the weighting dependent on the speed.
  • the modeled temperature evtmod of the nozzle 26 of the solenoid valve 28 is now fed into a filter 54. However, this is only active if a bit B_stend (block 56) is set. This in turn is the case when a certain minimum speed of the internal combustion engine 10 is present.
  • the filter 54 is a low-pass filter, which is initialized with the modeled temperature evtmod of the nozzle 26 of the solenoid valve 28.
  • This filtering in the filter 54 gives a value evtmodev in block 58 which corresponds to the temperature of the coil 34 of the solenoid valve 28.
  • the course of the temperature evtmodev of the coil 34 compared to the course of the temperature evtmodev of the nozzle 26 of the solenoid valve 28 is plotted in FIG. 3: It can be seen from this that an increase in the temperature evtmod of the nozzle 26 of the solenoid valve 28, caused, for example, by heating the engine compartment while idling after a high output had previously been output from the engine, only results in a gradual heating of the coil 34, the
  • the temperature value evtmodev of the coil 34 is fed into a characteristic curve TVTSPEV in block 60.
  • a valve delay time due to the modeled tvsp_w 'temperature of the coil 34 is obtained in block 62.
  • This valve delay time is tvs ⁇ _w in block 64 additively linked with a value tvu_w (block 66).
  • This is obtained in block 68 from a characteristic curve TVUB, into which the battery voltage b (block 70) is fed.
  • block 72 results in block 72
  • the internal combustion engine 10 shown and the method shown in FIG. 2 enable a more precise composition of the power-air mixture in the combustion chamber 12 without the need for additional sensors.
  • a temperature model is used to determine the temperature of the rail or of the injection valve (s) (hereinafter only called the rail temperature), even after the internal combustion engine has been switched off, and is described in more detail below.
  • the leaning effect described above is only used for rail or
  • Valve temperatures above approx. 65 ° C effective These high temperatures do not occur in the driving state due to the inflow of cold fuel and the fan cooling, but are only reached during a so-called hot shutdown phase.
  • the model must therefore meet special requirements, namely to provide a modeled rail temperature for values greater than 65 ° C, to ensure reliable detection of hot start conditions and to ensure that the model temperature does not erroneously rise above the specified threshold during driving.
  • FIG. 4 shows a time diagram which explains the temporal behavior of the rail temperature and the modeling rule derived therefrom.
  • the motor temperature tmot is plotted against time and the (modeled) rail temperature T_ev is plotted against time, the latter as T_ev_a if the motor is not started within the time shown, and as T_ev_b if the motor is started.
  • the rail temperature is below a certain temperature threshold (in some cases 65 ° C).
  • a constant temperature T_ev_0 is set for this area (before time tO).
  • the rail temperature slowly approaches the engine temperature. First both temperatures rise, then the engine temperature slowly decreases, while the rail temperature approaches the engine temperature over time.
  • a decelerating behavior in the sense of a PTI behavior (low-pass behavior) is observed. If the engine is started at time t1, the rail temperature T_ev_b moves away from the engine temperature and strives towards the operating temperature T_ev_0 assumed to be constant with a faster time constant. If there is no engine start, the rail temperature and engine temperature are correct after a certain time (see T_ev_a curve).
  • the temperature model uses weighting factors for warming up and cooling down the rail. These weighting factors are independent of one another.
  • the following mathematical formulation of the model has proven to be suitable in an exemplary embodiment:
  • T_ev T__ev_0 + (tmot + T_ev_0) * (WF1 * WF2)
  • T_ev is the modeled temperature of the rail (the injection valves)
  • T_ev__0 is an operating temperature assumed to be constant
  • tmot is the engine temperature
  • WF1 is the weighting factor for warming up
  • WF2 is the weighting factor for cooling.
  • FIG. 5 schematically shows an example of the course of the weighting factors for a real application.
  • the situation shown in FIG. 4 is used as a basis.
  • the warm-up weighting factor WF1 is initialized with the value zero and the weighting factor WF2 with the value one.
  • the product of the weighting factors is zero at this point in time, so that the operating temperature T_ey_0 results as the rail temperature.
  • the warm-up factor WF1 is slowly increased to the final value one over time in accordance with a time function, while the factor WF2 is held at the initialization value one until the engine is restarted at time t1.
  • the temperature of the injection valves tends to the engine temperature tmot in accordance with the factor WF1. This is recorded with a temperature sensor and is available.
  • the increase in the weighting factor WF1 takes place depending on the shutdown time, i.e. the time that has passed since the engine was switched off. From the start time of the engine, the weighting factor WF2 for cooling is reduced from the initialization value to a final value of zero in accordance with a time function. The overall factor WF is thus also reduced to the value zero.
  • Cooling weighting factor is advantageously regulated depending on the fuel mass that has flowed into the rails since the start, the fan cooling and the driving speed. All of these sizes are available. The result is a simple, accurate replication of the temperature of the rail or of the injection valves, which depicts the actual conditions with sufficient accuracy.
  • FIG. 6 shows a flow chart which serves as an example of an algorithm for calculating the modeled temperature.
  • the algorithm represents a program that runs in the microcomputer of a control unit for controlling the internal combustion engine.
  • the shutdown time TAB is determined and evaluated in 102 to determine the warm-up weighting factor WF1.
  • Starting time of the counter is e.g. turning the ignition key to a parking position and / or lowering the engine speed below a minimum threshold.
  • the weighting factor WF1 is formed in accordance with a time function with the shutdown time as a parameter, for example an exponential function.
  • the fuel mass injected since the start of the engine is determined by adding up the injection pulse lengths since the start of the engine.
  • the fuel mass injected since the start of the engine is determined by adding up the injection pulse lengths since the start of the engine.
  • Vehicle speed and determined in 108 the fan power results e.g. from the duration of the activation of the fan, possibly in addition to its speed.
  • the weighting factor WF2 for cooling is determined from these variables in 110. In one embodiment, this is done by means of a map, the weighting factor becoming smaller, the greater the amount of fuel since the engine was started, the greater the driving speed and the greater the fan power.
  • the two weighting factors are multiplied together in the multiplication point 112 and the product is fed to the model 114.
  • the motor temperature tmot determined in a measuring device 116 is also fed to this.
  • the model 114 determines the temperature t_ev of the rail or the injection valves in accordance with the calculation equation shown above. This Temperature is then evaluated to correct the calculated injection time m 118.
  • the injection time ti determined in a known manner as a function of the load and speed is fed to the correction point 118.
  • a correction factor is formed there, preferably in accordance with a characteristic curve.
  • the correction factor is selected such that it is greater than 1 at temperatures T_ev than a predetermined threshold value (for example 65 ° C., T_ev_0), below which 1 (no correction). In this way, hot start situations are reliably recognized and taken into account.
  • a predetermined threshold value for example 65 ° C., T_ev_0
  • the injection time ti is then multiplicatively corrected to form the resulting injection time ti.
  • the effect of the decreasing fuel density with increasing fuel temperature (or rail temperature) is corrected, while the
  • Extension of the delay time of the valve with increasing coil temperature is corrected by an additive correction as shown above. These measures are used individually or together, so that the injection time is corrected multiplicatively and / or additively depending on a temperature-dependent factor.
  • the correction of the injection time in the starting phase is carried out in accordance with the model outlined above, while the subsequent driving operation is carried out in accordance with the procedure described with reference to FIGS. 1 to 3. In other versions either one or the other solution is used.

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Abstract

Eine Brennkraftmaschine (10) wird mit einem Verfahren betrieben, bei dem der Kraftstoff über ein eine Spule (34) aufweisendes Magnetventil (28) zugeführt wird. Die eingespritzte Kraftstoffmenge wird durch die Dauer der Ansteuerung des Magnetventils (28) beeinflusst. Bei dem Verfahren wird die Temperatur (evtmod) eines Bereichs (26) des Magnetventils (28) bestimmt und die Ansteuerdauer temperaturabhängig korrigiert. Um die Korrektur noch präziser zu machen, wird bei der Erfindung eine Temperatur (evtmod) des Magnetventils (28) aus mindestens einer üblicherweise gemessenen Temperatur (tans, tmot) ermittelt und die Ansteuerdauer (ti_ tvu_w) abhängig von der ermittelten Temperatur (evtmod) so korrigiert (tvsp_w), dass die Temperaturabhängigkeit der Eingenschaften der Magnetspule (34) des Magnetventils (28) berücksichtigt wird. Ferner wird ein Modell vorgeschlagen, bei welchem ausgehend von einer Betriebstemperatur mittels zweier Faktoren für das Aufwärmen und das Abkühlen der Temperaturverlauf nach Abstellen des Motors und/oder bei Wiederstart des Motors nachgebildet wird.

Description

Verfahren, Vorrichtung und Computerprogramm zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, sowie Brennkraftmaschine
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, bei dem der Kraftstoff über ein eine Spule aufweisendes Magnetventil zugeführt, die eingespritzte Kraftstoffmenge 'durch die Dauer der Ansteuerung des Magnetventils beeinflusst, die Temperatur eines Bereichs des Magnetventils bestimmt und die Ansteuerdauer temperaturabhängig korrigiert wird.
Ein solches Verfahren ist zum einen aus der DE 196 06 965 be- kannt. Dort wird davon ausgegangen, dass die Viskosität des
Kraftstoffes (dies gilt insbesondere für Dieselkraftstoff) bei gleicher Einspritzzeit die eingespritzte Kraftstoffmenge beeinflusst. um dennoch eine möglichst optimale Kraftstoffmenge einspritzen zu können, wird die Temperatur des Kraftstoffes aus der Temperatur eines Bereichs des Magnetventils bestimmt, welche wiederum gleich der Temperatur der Magnetspule des Magnetventils gesetzt wird. Diese wird ermittelt, indem der elektrische Widerstand der Spule gemessen wird. Vom Markt her ist ein anderes ' erfahren bekannt. Bei ihm wird aus der Temperatur der Brennkraftmaschine sowie der Temperatur der Ansaugluft, welche der Brennkraftmaschine zugeführt wird, die Temperatur der Luft im Bereich der Abspritzstelle model- liert. Diese modellierte Temperatur wird zur Bestimmung der Luftfüllung des Brennraums verwendet.
Weiterhin ist ebenfalls vom Markt her bekannt, die Öffnungszeit des Magnetventils durch eine von der Batteriespannung abhängige Ventilverzugszeit zu korrigieren. Auf diese Weise wird berücksichtigt,, dass die Ventilöffnungszeit von der Batteriespannung abhängt, die z.B. unmittelbar beim Anlassen absinken kann so dass dann aufgrund einer zu kurzen Öffnungszeit des Ventils nicht genügend Kraftstoff in den Brennraum gelangen würde.
Bei allen eingangs genannte Verfahren wurde jedoch festgestellt, dass es dennoch zu Abweichungen des^ tatsächlichen Gemisches von einem gewünschten Gemisch kommen kann. Dies wird zwar durch einen Lambdaregler und. eine Gemischadaption kompensiert, die das Gemisch sehr rasch wieder auf das gewünschte Verhältnis einstellt. Um jedoch Systemfehler bei der Gemischaufbereitung erkennen zu können, arbeitet die Gemischadaption innerhalb eines durch Grenzen festgelegten Toleranzbandes .. ird dieses Band durch eine besonders starke Gemischadaption überschritten, 'erfolgt eine entsprechende Fehlermeldung. Dabei wurde festgestellt, dass ein über die Grenzen starker Eingriff der Ge- mischadaption und die entsprechende Fehlermeldung immer wieder auch bei einem System erfolgte, dessen Komponenten offenkundig fehlerfrei waren.
Die vorliegende Erfindung hat daher die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, 'dass unnötige Fehlermeldungen, die auf einen Fehler im Gemisch-Aufbereitungs- system hinweisen sollen, möglichst vermieden werden, wobei das Verfahren möglichst einfach und preisgünstig 'betreibbar sein soll.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine Temperatur des Magnetventils aus mindestens einer üblicherweise gemessenen Temperatur ermittelt und die Ansteuerdauer abhängig von der ermittelten Temperatur so korrigiert wird, dass die Temperaturabhängigkeit der Eigenschaften der Magnetspule des Magnetventils berücksichtigt wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren, eine' Vorrichtung und ein Computerpxogramm zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, wobei ein Temperaturmodell eingesetzt wird, welches die Temperatur des Kraftstoffrails bzw. des oder der Einspritzventile bei einem Neustart der Brennkraftmaschine abschätzt, und wobei eine Korrektur der Ansteuerdauer bei einem Neustart abhängig von dieser abgeschätzten Temperatur erfolgt.
Eine fehlende oder zu ungenaue Ermittlung dieser Temperatur hat ferner erhebliche Nachteile bei Heißstartbedingungen. Unter diesen Bedingungen ist die Vorsteuerung der Lambda-Re- gelung oftmals zu ungenau, da u.a. die herrschenden Temperaturbedingungen nicht exakt vorliegen, so dass das Gemisch zu mager sein kann. Daraus resultieren hohe Stickoxidemissionen und Verbrennungsaussetze , wenn das Gemisch bis zur Magerlaufgrenze abmagert. Im Start sind die La bda-Sonden in der Regel noch nicht betriebsbereit, so dass die La bda-Regelung diesen Effekt nicht kompensieren kann. Grund für die Ausma- gerung bei hohen Temperaturen im Kraftstoffverteiler bzw. im Bereich des Kraftsto feinspritzventiles ist eine Änderung der Kraftstoffdichte bei Erwärmen, eine veränderte Verzugszeit der Einspritzventile in Folge eines höheren Spulen- innenwiderstandes sowie Dampfblasenbildung. Die Gemischvorsteuerung kann verbessert werden, wenn die Temperatur des KraftstoffZuteilers bzw. des Ventils bei der Berechnung der Einspritzzeiten berücksichtigt wird. Ein Sensor zur Temperaturerfassung ist jedoch aufwendig. Es besteht daher Bedarf, Möglichkeiten aufzuzeigen, mit denen die Temperatur am Ξinspritzventil bzw. im Kraftstoffzuteiler ohne zusätzliche Sensoren, insbesondere bei einem Start des Verbrennungsmotors, erfasst werden kann.
Vorteile der Erfindung
Erfindungsmäßig wurde erkannt, dass immer wieder Eingriffe der Gemischadaption darauf zurück zu führen sind, dass die tat- sächlichen Öffnungszeiten des Magnetventils nicht den Sollvorgaben entsprechen, also nicht die gewünschte Menge an Kraftstoff den Brennräumen zugeführt wird. Als ein wesentlicher Grund für diese Abweichungen wurde ferner die Tatsache identifiziert, dass die Öffnungszeit des Magnetventils erheblich von seiner Tempe- ratur abhängig ist. Dies ist wiederum darauf zurückzuführen, dass die Magnetspule des Magnetventils, konstante Batteriespannung vorausgesetzt, bei höherer Temperatur eine schlechtere Leistung bietet als bei niedrigerer Temperatur.
Bei hoher Temperatur benötigt das Magnetventil daher mehr Zeit zum Öffnen (dieser Effekt ist also im Hinblick auf die eingespritzte Kraftstoffmenge der- temperaturabhängigen Viskosität des Kraftstoffs und der entsprechenden Korrektur beim Stand der Technik genau entgegengesetzt) . Somit wird bei hoher Temperatur des Magnetventils somit tatsächlich weniger Kraftstoff eingespritzt als erforderlich, das Gemisch wird also zu mager, was einen entsprechenden Eingriff der Gemischadaption provoziert. Dabei sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Temperatur im Mo oraum eine Kraftfahrzeugs bei geschlossener Motorhaube und stehendem Fahrzeug ' (ggf. Leerlauf) leicht bis zu 90 °C erreichen kann. Bei einem anschließenden Absinken der Temperatur des Magnetventils' wird zuviel Kraftstoff eingespritzt, was ebenfalls die Gemischadaption tätig werden lässt.
Dieser Effekt ist bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen (bei denen die Ansaugluft also vorverdichtet wird) besonders deutlich: Wegen der dort vorhandenen großen Füllungsunterschiede zwischen Leerlauf und Volllast müssen Einspritzventile mit einem großen Einspritzzeitverhältnis und absolut gesehen sehr kurzer minimaler Einspritzzeit verwendet werden. Gerade bei sehr kurzen Einspritzzeiten, also z.B. im Leerlauf, macht sich. die besagte Temperaturdrift jedoch besonders stark bemerkbar.
Kommt es nun zu einer solchen Temperaturdrift und einem ent- sprechenden Tätigwerden der Gemischadaption, dann wird hierdurch bereits ein Teil des durch die Grenzen festgelegten Toleranzbandes der Überwachung der Gemischadaption "aufgebraucht" . Treten nun weitere gemischrelevante Störungen auf, die einen Eingriff der Gemischadaption erfordern, der für sich noch innerhalb der erlaubten Toleranzen liegen würde, dann können in der Summe die Grenzen überschritten werden. So wird trotz -eines an sich innerhalb der festgelegten Toleranzen befindlichen Gemischaufbereitungssystems eine Fehlermeldung erzeugt.
Wenn jedoch, wie dies erfindungsgemäß vorgesehen ist, die
Temperaturabhängigkeit der Öffnungseigenschaften des Magnetventils von vornherein bei der Bestimmung der Ventilöffnungszeiten berücksichtigt wird, dann hat die Temperatur des Magnetventils überhaupt keine oder nur noch eine geringe Auswirkung auf das tatsächliche Gemisch. In diesem Fall muss die Gemischadaption keine oder nur noch geringe durch die Temperaturabhängigkeit des Magnetventils verursachte Eingriffe durchführen, so dass das Toleranzband der Überwachung der Gemischadaption wieder weitgehend für Gemischabweichungen zur Verfügung steht, die andere, vorzugsweise systemrelevante, Ursachen haben. Letztlich können so also Fehlmeldungen von Systemfehlern deutlich verringert oder sogar ganz vermieden werden.
Dabei arbeitet das Verfahren sehr einfach und preisgünstig, 'da für die Bestimmung der Temperatur des Magnetventils eine üblicherweise sowieso gemessene Temperatur verwendet wird, also keine zusätzlichen Sensoren erforderlich sind. Das Verfahren kann also ausschließlich softwaremäßig implementiert werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
Eine erste Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass aus der bestimmten Temperatur die Temperatur der Spule des Magnetventils modelliert und die Ansteuerdauer abhängig von der Spulentemperatur korrigiert wird.
Er indungsgemäß wurde erkannt, dass die ermittelte Temperatur des Magnetventils keineswegs der Temperatur der Spule des
Magnetventils entsprechen muss. So stellt sich beispielsweise die eine relativ geringe Masse aufweisende Düse des Einspritzventils relativ schnell auf eine Temperatur ein, welche sich aus einer konvektiven Wärmeübertragung aus der an der Düse vorbei- streichenden Ansaugluft und einem Wärmeleitungsanteil vom Motorblock bzw. vom Zylinderkopf her zusammensetzt. Die Magnetspule des Magnetventils jedoch stellt sich auf eine Temperatur ein, welche fast ausschließlich durch Wärmeleitung, z.B. über einen Ventilsitz, eine Ventilnadel, eine Lagerung usw., erfolgt.
Vor allem bei dynamischen Vorgängen wird die Temperatur der Spule des Magnetventils sich von der Temperatur anderer Bereiche des Magnetventils unterscheiden. Als Beispiel sei eine Situation angeführt, in der ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Brenn- kraftmaschine nach einer Vollgasfahrt längere Zeit im Leerlauf betrieben wird. Durch den heißen Motor wird das Ansaugrohr aufgeheizt, was zu einer raschen Temperaturerhöhung der Ansaugluft auf bis zu 90°C führen kann. Die Düse bzw. die Düsenspitze des Magnetventils wird sich relativ- rasch auf eine neue, höhere Temperatur einstellen, wohingegen die Spule des Magnetventils nur langsam eine höhere Temperatur aufweisen wird.
Diesem Effekt wird durch die er indungsgemäße Maßnahme begegnet:
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nicht nur die Temperatur des Magnetventils insgesamt, sondern die Temperatur der Spule modelliert. Die auf der Basis der Temperatur der Spule erfolgende Korrektur der Ansteuerdauer ist somit wesentlich präziser und führt auch bei schnellen Änderungen zu einer optimaleren und- angepassten Einspritzdauer.
Zur Bestimmung der Temperatur des Magnetventils werden vorzugsweise die Temperatur der Ansaugluft und/oder die Temperatur der Brennkraftmaschine, hier insbesondere die Temperatur des Zylinderkopfs oder des Ansaugrohrs, b.zw. die Temperatur von Kühlwasser oder Kühlluft, verwendet. Bei diesen beiden Temperaturwerten handelt es sich um im Allgemeinen sowieso ermittelte Temperaturen. Diese Signale liegen also ohne zusätzlichen Aufwand vor.
Möglich ist auch, dass die Temperatur der Brennkraftmaschine und die der Ansaugluft gewichtet verwendet werden. Je nach Einbausituation des Magnetventils, verwendetem Werkstoff, Entfernung des Temperatursensors vom Magnetventil usw. kann der Einfluss einerseits der Temperatur der Brennkraftmaschine und andererseits der Temperatur der Ansaugluft -auf die Temperatur des Magnetventils bzw. der Spule des Magnetventils unterschiedlich sein. Ist das Magnetventil aufgrund von Zwischenelementen z.B. thermisch gegenüber dem Zylinderkopf oder dem Ansaugrohr iso- liert, wird der Einfluss der Temperatur der Ansaugluft überwiegen. Dem wird durch die angegebene Weiterbildung Rechnung getragen.
Bei höherem Durchsatz, also z.B. bei hoher Drehzahl oder niedriger Drehzahl und großer Last, ist die Geschwindigkeit, mit der die Ansaugluft an der Düse des Magnetventils vorbeistreicht, größer. In diesem Fall ist auch die Wärmeübertragung von der Ansaugluft auf die Düse des Magnetventils stärker, so dass in solchen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine die Temperatur der Ansaugluft einen größeren Einfluss auf die Temperatur der Düse. des Magnetventils hat. Dies kann dadurch berücksichtigt werden, dass die Wichtung abhängig von der Drehzahl und/oder abhängig von der Last ist, derart, dass bei hoher Drehzahl und/oder Last die Temperatur der Ansaugluft stärker gewichtet wird.
Ein einfaches Modell, mit dem aus der Temperatur des Magnetventils die Temperatur der Spule bestimmt werden kann, umfasst ein Tiefpassfilter.
Aus der ermittelten Spulentemperatur kann auf einfache Weise eine zusätzliche Ventilverzugszeit ermittelt werden. Diese kann bei einer bestimmten Standardtemperatur, die vorzugsweise eine üblicherweise im Betrieb auftretende Minimaltemperatur der Spule darstellt, gleich Null sein. Bei einer höheren Temperatur als der Standardtemperatur wird eine Ventilverzugszeit ermittelt, die bei der Berechnung des Öffnungszeitpunkts des Magnetventils berücksichtigt wird.
Die Öffnungszeit des Magnetventils hängt nicht nur von der Temperatur der Spule, sondern auch von der anliegenden Batteriespannung ab. Die Ventilverzugszeit ist daher besonders präzise, wenn die zusätzliche Ventilverzugszeit zu einer batteriespan- nungsabhängigen Ventilverzugszeit addiert wird.
Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm, welches zur Durchführung des obigen Verfahrens geeignet ist, wenn es auf einem Computer ausgeführt wird. Besonders bevorzugt ist dabei, wenn das Computerprogramm auf einem Speicher, insbesondere auf einem Flash-Memory, abgespeichert ist.
Die Erfindung betrifft schließlich noch eine Brennkraftmaschine mit einem eine Spule aufweisenden Magnetventil, welches Kraftstoff zuführt, mit Mitteln zur Bestimmung der Temperatur eines Bereichs des Magnetventils, mit einem Steuer- und Regelgerät, welches ausgangsseitig mit dem Magnetventil verbunden ist, die eingespritzte Kraftstoffmenge durch die Dauer der Ansteuerung des Magnetventils beeinflusst und die Ansteuerdauer temperaturabhängig korrigiert.
Um diese temperaturabhängige Korrektur noch präziser zu machen, , . wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass durch das Steuer- und
Regelgerät aus mindestens einer üblicherweise gemessenen Temperatur eine Temperatur des Magnetventils ermittelt wird, und dass das Steuer- und Regelgerät die Ansteuerdauer abhängig von der ermittelten Temperatur so korrigiert, dass die Tempera- turabhängigkeit der Eigenschaften der Magnetspule des Magnetventils berücksichtigt wird.
In besonders vorteilhafter Weise wird ferner ein Modell zur Modellierung des zeitlichen Verhaltens der Kraftstoffrail- bzw. der Einspritzventiltemperatur angegeben, durch welches die Temperatur bei einem erneuten Start des Motors nach Abstellen genau und einfach ermittelt werden kann. Durch das Modell werden verschiedene Anforderungen erfüllt. Das Modell ermittelt Temperaturwerte - in einem Temperaturbereich größer 65CC bereit, der für einen Heissstart relevant ist. Es hat sich gezeigt, dass Ausmagerungseffekte wie oben beschrieben erst in diesem Temperaturbereich auftreten. Dadurch erlaubt das Modell eine sichere Erkennung von Heißstartbedingungen, da die genannten Temperaturen nur während der Heißabsteil- phase erreicht werden. Ferner wird durch das Modell sichergestellt, dass im normalen Fahrbetrieb die Modelltemperatur nicht fälschlicherweise über diesen Schwellenwert ansteigt. Ergebnis ist somit ein Temperaturmodell, welches genau und zuverlässig bei einfacher Applizierbarkeit die Temperatur des Rails bzw. der Ventile modelliert.
Durch die modellierte Temperatur wird in vorteilhafter Weise bei einem Start der Brennkraftmaschine die Berechnung der Einspritzmengen korrigiert. Dadurch wird der Ausmagerungsef- fekt auch beim Start nach unterschiedlichen Betriebsabläufen, z.B. nach langer Leerlaufphase, bei sofortigem Anfahren, etc. wirksam kompensiert.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.
Zeichnung
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im Detail erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1: ein Blockschaltbild einer Brennkraftmaschine;
Fig. 2: ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine von Fig. 1; und Fig. 3: ein Diagramm, in dem die Temperatur einer Düse eines Magnetventils der Brennkraftmaschine von Fig. 1 und einer Spule dieses Magnetventils über der Zeit dargestellt sind.
Figur '4: ein Diagramm, in dem der zeitliche Verlauf verschiedener Temperaturen nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine dargestellt sind.
Figur 5: ein Diagramm, in dem der Verlauf von Wichtungsfaktoren WF des verwendeten Temperaturmodells über der Zeit dargestellt sind.
Figur 6: ein Ablaufdiagramm, welches ein Programm zur Modellierung der Einspritzventil- bzw. Railterrt- peratur und die Korrektur der Einspritzzeit repräsentiert.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In Fig. 1 trägt eine Brennkraftmaschine insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie umfasst einen Brennraum 12, dem ein Luft- Kraftstoffgemisch über ein Ansaugrohr 14 zugeführt wird. Die Abgase werden über ein Abgasrohr 16 aus dem Brennraum 12 abgeleitet .
Im Abgasrohr 16 ist eine Turbine 18 angeordnet, die von dem im Abgasrohr 16 transportierten Abgas angetrieben wird. Die Turbine 18 ist über eine Welle mit einem Verdichter 20 verbunden, der im Ansaugrohr 14 angeordnet ist. Wenn eine bestimmte Last gefordert wird, wird durch den Verdichter 20 die Luft im Ansaugrohr 14 vorverdichtet . Zwischen Verdichter 20 und Brennraum 12 ist eine Drosselklappe 22 im Ansaugrohr 14 vorgesehen, die von einem Stellmotor 24 bewegt wird. Zwischen Drosselklappe 22 und Brennraum 12 ist wiederum im Ansaugrohr 14 eine Düse 26 eines Magnetventils 28 eingesetzt. Das Magnetventil 28 umfasst einen Ventilkörper 30, der mit einem Anker 32 verbunden ist. Der Anker 32 wiederum wird von einer Spule 34 beaufschlagt und ist gegenüber dieser durch eine Feder 36 verspannt. Das Magnetventil 28 ist an eine Kraft- stoffversorgung 38 angeschlossen.
Die Temperatur, der Ansaugluft zwischen Verdichter 20 und Drosselklappe 22 wird von einem Ansaugluft-Temperatursensor 40 abgegriffen, der ein entsprechendes Signal an ein Steuer- und Regelgerät 42 abgibt. Der Brennraum 12 wird u.a. durch einen Zylinderkopf 44 begrenzt, dessen Temperatur von einem
Zylinderkopf-Temperatursensor 46 erfasst wird, welcher ein entsprechendes Signal an das Steuer- und Regelgerät 42 abgibt. Das Magnetventil 28 ist am Zylinderkopf 44 befestigt. Alternativ könnte im übrigen auch beispielsweise die Temperatur des Kühlwassers erfasst werden. Außerdem könnte das Einspritzventil auch am Ansaugrohr 14.befestigt sein.
Die Brennkraftmaschine 10 wird folgendermaßen betrieben (vgl. auch Fig. 2 und 3) :
Im Betrieb wird dem Brennraum 12 über das Ansaugrohr 14 Verbrennungsluft zugeführt. Die Verbrennungsluft wird dabei in bestimmten Betriebszuständen, z.B. bei hoher Last, durch den Verdichter 20 vorverdichtet. In den Strom an Verbrennungslu t wird durch die Düse 26 Kraftstoff eingespritzt, so dass in den Brennraum 12 ein Kraftstoff-Luftgemisch gelangt, welches dort gezündet werden kann. Die Menge des einzuspritzenden Kraftstoffes wird von dem Steuer- und Regelgerät 42 abhängig von einer Luftmasse bestimmt, die z.B. von einem in der Figur nicht dargestellten Luftmassensensor erfasst wird.
Wird ein hohes Drehmoment gefordert, wird das Magnetventil 28 von dem Steuer- und Regelgerät 42 so angesteuert, dass es über einen längeren Zeitraum geöffnet ist. Im Leerlauf dagegen wird das Magnetventil 28 so angesteuert, dass es nur sehr kurz geöffnet ist. Die Bandbreite der Öffnungszeiten des Magnetventils 28 ist bei der Brennkraftmaschine 10, welche einen Verdichter 20 aufweist, besonders groß, da aufgrund des
Vorhandenseins des Verdichters 20 die Füllung des Brennraums mit Luft sehr unterschiedlich sein kann.
Insbesondere bei aufgeladenen Motoren, also auch bei der in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gezeigten Brennkraftmaschine 10 mit Turbolader, sind daher die Einspritzzeiten im Leerlauf besonders kurz. Ungenauigkeiten bei der Bemessung der Einspritzzeit machen sich daher in diesen Fällen besonders stark bemerkbar. Eine solche fehlerhafte Bemessung der Einspritzzeit kann z.B. durch die, Temperaturabhängigkeit der Stellkraft der Spule 34 des Magnetventils 28 " ervorgerufen werden:
Bei hohen Temperaturen der Spule 34 ist die Stellkraft, konstante Batteriespannung vorausgesetzt, welche durch die Spule 34 erzeugt werden kann, kleiner als bei einer niedrigeren
Temperatur der Spule 34. Dies hat zur Folge, dass dann, wenn das Steuer- und Regelgerät 42 die Spule 34 bei hoher Temperatur aktiviert, der Anker 32 mit geringerer Kraft angezogen wird, so dass sich der Ventilkörper 30 langsamer vom Ventilsitz (nicht dargestellt) löst, das Magnetventil 28 also insgesamt langsamer öffnet. Somit gelangt innerhalb einer vom Steuer- und Regelgerät 42 vorgegebenen Öffnungszeit des Magnetventils 28 insgesamt weniger Kraftstoff in das Ansaugrohr 14, wodurch die Brennkraftmaschine 10 mit einem zu mageren Gemisch betrieben wird. Ist die Temperatur der Spule 34 bekannt, kann dem langsameren Offnungsverhalten entweder durch ein früheres Offnen oder ein späteres Schließen des Ventils begegner werden. Bei der vorliegenden Brennkraftmaschine 10 erfolgt dies folgendermaßen (vgl. Fig. 2) :
Die vom Ansaugluft-Temperatursensor 40 gemessene Temperatur tans der Ansaugluft (Block 48) und die vom Zylinderkopf- Temperatursensor 46 gemessene Temperatur tmot des Zylinderkopfes 44 (Block 50) werden einem Kennfeld (Block 52) zugeführt. Hierdurch wird die Temperatur evtmod der Düse 26 des Magnetventils 28 ermittelt (Block 53) . Gegebenenfalls können die Eingangsgroßen tans (Block 48) und tmot (Block 50) dem Kennfeld (Block 52) gewichtet zugeführt werden, wodurch ihr unterschiedlich starker Einfluss auf die Temperatur evtmod der
Düse 26 des Magnetventils 28 berücksichtigt werden kann. Möglich ist auch, die Wichtung drehzahlabhängig zu gestalten.
Die modellierte Temperatur evtmod der Düse 26 des Magnetventils 28 wird nun in einen Filter 54 eingespeist. Dieser ist allerdings nur aktiv, wenn ein Bit B_stend (Block 56) gesetzt ist. Dies wiederum ist dann der Fall, wenn eine bestimmte Mindestdrehzahl der Brennkraftmaschine 10 vorliegt. Bei dem Filter 54 handelt es sich um einen Tiefpassfilter, welcher mit der modellierten Temperatur evtmod der Düse 26 des Magnetventils 28 initialisiert wird.
Durch diese Filterung im Filter 54 erhalt man im Block 58 einen Wert evtmodev, welcher der Temperatur der Spule 34 des Magnetventils 28 entspricht. Der Verlauf der Temperatur evtmodev der Spule 34 gegenüber dem Verlauf der Temperatur evtmod der Düse 26 des Magnetventils 28 ist in Fig. 3 aufgetragen: Hieraus ist ersichtlich, dass eine Erhöhung der Temperatur evtmod der Düse 26 des Magnetventils 28, hervorgerufen z.B. durch eine Erwärmung des Motoraums im Leerlauf, nachdem zuvor eine hohe Leistung vom Motor abgegeben worden war, nur eine allmähliche Erwärmung der Spule 34 zur Folge hat, deren
Temperaturwert evtmodev also nur langsam und asymptotisch sich dem Wert evtmod annähert. Dies entspricht in guter Näherung dem realen Verlauf der Temperatur der Spule 34 des Magnetventils 28, da sich deren Temperatur im Wesentlichen ausschließlich durch Wärmeleitung von der Düse 26 und andererseits vom Zylinderkopf 44 bzw. dem Ansaugrohr 14 einstellt.
Wie aus Fig. ,2 ersichtlich ist, wird der Temperaturwert evtmodev der Spule 34 im Block 60 in eine Kennlinie TVTSPEV eingespeist. Hierdurch erhält man im Block 62 eine Ventilverzugszeit tvsp_w aufgrund der modellierten' Temperatur der Spule 34. Diese Ventilverzugszeit tvsρ_w wird im Block 64 additiv mit einem Wert tvu_w verknüpft (Block 66) . Dieser wird im Block 68 aus einer Kennlinie TVUB gewonnen, in den die Batteriespannung b (Block 70) eingespeist wird. Schließlich ergibt sich im Block 72 eine
Korrektur ti_tvu_w der Einspritzzeit. Durch diesen Korrekturwert wird also einerseits die Abhängigkeit der Öffnungsgeschwindigkeit des Magnetventils 28 von der Batteriespannung üb und andererseits von der Temperatur evtmodev der Spule 34 des Magnetventils 28 berücksichtigt.
Insgesamt ist mit- der dargestellten Brennkraftmaschine 10 und dem in Fig. 2 dargestellten Verfahren eine genauere Zusammenstellung des Kraft-Luftgemisches im Brennraum 12 möglich, ohne dass zusätzliche Sensoren erforderlich sind. Dies wiederum bedeutet, dass Eingriffe der Gemischadaption, die durch eine Drift der Temperatur des Magnetventils 28 bzw. von dessen Magnetspule 34 verursacht werden, nicht oder nur in geringem Umfang erforderlich sind. Fehlauslösungen der Überwachung der Gemischadaption werden- somit zuverlässig vermieden.
Zwar ist oben eine Brennkraftmaschine mit Turbolader beschrieben worden, das beschriebene Verfahren eignet sich jedoch genauso gut für Brennkraftmaschinen ohne Vorverdichtung. Auch ist das Verfahren für Brennkraftmaschinen mit Benzin-Direkteinspritzung, also ohne Saugrohr-Einspritzung, geeignet.
Zur Bestimmung der Temperatur des Rails bzw. des oder der Einspritzventile (im folgenden nur noch Railtemperatur genannt) auch nach Abstellen der Brennkraftmaschine wird in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Temperaturmodell eingesetzt, das im Folgenden näher beschrieben ist. Der oben geschilderte Ausmagerungseffekt wird erst für Rail- bzw.
Ventiltemperaturen über ca. 65°C wirksam. Diese hohen Temperaturen treten im Fahrzustand durch den Nachfluss von kaltem Kraftstoff und durch die Lüfterkühlung nicht auf, sondern werden nur während einer sogenannten Heißabstellphase er- reicht. Daher muss das Modell speziellen Anforderungen genügen, nämlich eine modellierte Railtemperatur für Werte größer als 65°C bereitstellen, eine sichere Erkennung von Heißstartbedingungen gewährleisten und sicherstellen, dass im Fahrbetrieb die Modelltemperatur nicht fälschlicherweise über den genannten Schwellenwert ansteigt.
In Figur 4 ist ein Zeitdiagram dargestellt, welches das zeitliche Verhalten der Railtemperatur und die daraus abgeleitet Modellierungsvorschrift erläutert. Dabei sind gestri- chelt die Motortemperatur tmot über der Zeit sowie die (modellierte) Railtemperatur T_ev über der Zeit aufgetragen, letztere als T_ev_a, wenn innerhalb der dargestellten Zeit der Motor nicht gestartet wird, und als T_ev_b, wenn der Motor gestartet wird. Während des normalen Fahrbetriebes liegt die Railtemperatur unter einer bestimmten Temperaturschwelle (in einigen Fallen 65°C) . Im Modell wird für diesen Bereich (vor dem Zeitpunkt tO) eine konstante Temperatur T_ev_0 angesetzt. Nach Abstellen des Motors zum Zeitpunkt tO nähert sich die Railtemperatur langsam der Motortemperatur an. Zu- nächst steigen beide Temperaturen an, dann nimmt die Motortemperatur langsam ab, wahrend sich die Railtemperatur mit der Zeit der Motortemperatur annähert. Dabei w rd ein verzögerndes Verhalten im Sinne eines PTl-Verhaltens (Tiefpass- Verhalten) beobachtet Wird zum Zeitpunkt tl der Motor ge- startet, entfernt sich die Railtemperatur T_ev_b wieder von der Motortemperatur und strebt mit schnellerer Zeitkonstante auf die als konstant angenommene Betriebstemperatur T_ev_0. Findet kein Motorstart statt, stimmen Railtemperatur und Motortemperatur nach einer gewissen Zeit uberem (vgl. Verlauf T_ev_a) .
Das Temperaturmodell verwendet Wichtungsfaktoren für das Aufwärmen und für das Abkühlen des Rails. Diese Wichtungs- faktoren sind voneinander unabhängig. In einem Ausfuhrungs- beispiel hat sich folgende, mathematische Formulierung des Modells als geeignet erwiesen:
T_ev = T__ev_0 + (tmot + T_ev_0) * (WF1 * WF2)
wobei T_ev die modellierte Temperatur des Rails (der Einspritzventile) , T_ev__0 eine als konstant angenommene Betriebstemperatur, tmot die Motortemperatur, WF1 der Wich- tungsfaktor für das Aufwarmen und WF2 der Wichtungsfaktor für das Abkühlen ist.
D e Effekte des Aufwärmens und Abkuhlens sind m der Form von zwei voneinander unabhängigen Wichtungsfaktoren WF1 und WF2 separiert. Diese Eigenschaft erleichtert die Applikation des Modells für stark voneinander abweichende Betriebsbedm- gungen, wie z.B. kurze und lange Abstellzelt. Der Modellan- satz wird verständlich, wenn man die Wirkungsweise des Produktes der beiden Wichtungsfaktoren WF = WF1 * WF2 betrachtet. Der zulässige Wertebereich der Faktoren und damit auch des ' Produktes liegt im Bereich zwischen Null und Eins. In Abhängigkeit dieses Produktes wird linear zwischen den Temperaturwerten T_ev__0 und tmot übergeblendet.
In Figur 5 ist schematisch ein Beispiel für die Verläufe der Wichtungsfaktoren für eine reale Applikation dargestellt. Dabei ist die anhand Figur 4 dargestellte Situation zugrunde gelegt. Zum Abstellzeitpunkt des Motors im Zeitpunkt tO wird der Aufwärmwichtungsfaktor WF1 mit dem Wert Null, der Wichtungsfaktor WF2 mit dem Wert Eins initialisiert. Das Produkt der Wichtungsfaktoren ist zu diesem Zeitpunkt Null, so dass sich als Railtemperatur die Betriebstemperatur T_ey_0 ergibt. Danach wird der Aufwärmfaktor WF1 nach Maßgabe einer Zeitfunktion langsam auf den Endwert Eins mit der Zeit aufgesteuert, während der Faktor WF2 bis zum erneuten Start des Motors zum Zeitpunkt tl auf dem Initialisierungswert Eins festgehalten wird. Wird der Motor nicht gestartet, so strebt die Temperatur der Einspritzventile entsprechend dem Faktor WF1 der Motortemperatur tmot zu. Diese wird mit einem Temperatursensor erfasst und ist verfügbar. Der Anstieg des Wichtungsfaktors WF1 erfolgt dabei in Abhängigkeit der Abstell- dauer, d.h. der Zeit, die seit dem Abstellen des Motors vergangen ist. Ab dem Startzeitpunkt des Motors wird der Wichtungsfaktor WF2 für das Abkühlen ausgehend vom Initialisierungswert nach Maßgabe einer Zeitfunktion auf den Endwert Null abgesteuert. Damit wird auch der Gesamtfaktor WF auf den Wert Null abgesteuert. Die Absteuergeschwindigkeit des
Abkühlwichtungsfaktors wird vorteilhafter Weise in Abhängigkeit der seit dem Start im Rails nachgeströmten Kraftstoffmasse, der Lüfterkühlung sowie der Fahrgeschwindigkeit abgeregelt. All diese Größen sind vorhanden. Ergebnis ist eine einfache, genaue Nachbildung der Temperatur des Rails bzw. der Einspritzventile, die die tatsächlichen Verhältnisse ausreichend genau abbildet.
In Figur 6 ist ein Ablaufdiagramm dargestellt, welches ein Beispiel für einen Algorithmus zur Berechnung der modellierten Temperatur dient. Der Algorithmus repräsentiert dabei ein Programm, welches im Mikrocomputer einer Steuereinheit zur Steuerung der Brennkraftmaschine abläuft.
Zunächst wird nach Abstellen des Motors bspw. mittels eines Zählers 100 die Abstellzeit TAB ermittelt und in 102 zur Bestimmung des Aufwärmwichtungsfaktors WF1 ausgewertet. Startzeitpunkt des Zähler ist z.B. das Drehen des Zündschlüssel in eine Abstellstellung und/oder das Absinken der Motordrehzahl unter eine Minimalschwelle . Der Wichtungsfaktor WF1 wird dabei nach Maßgabe einer Zeitfunktion mit der Abstellzeit als Parameter, bspw. einer Exponentialfunktion, gebildet. Ferner wird in 104 z.B. durch Aufsummieren der ausgegebenen Einspritzimpulslängen seit Motorstart die seit Motorstart eingespritzte Kraftstoffmasse ermittelt. In 106 wird die
Fahrzeuggeschwindigkeit und in 108 die Lüfterleistung bestimmt. Letztere ergibt sich z.B. aus der Zeitdauer der Ansteuerung des Lüfters, ggf. ergänzend seiner Drehzahl. Aus diesen Größen wird in 110 der Wichtungsfaktor WF2 für das Abkühlen bestimmt. Dies erfolgt in einer Ausführung mittels eines Kennfeldes, wobei der Wichtungsfaktor um so kleiner wird, je größer die Kraftstoffmenge seit Motorstart ist, je größer die Fahrgeschwindigkeit und je größer die Lüfterleistung ist.
Die beiden Wichtungsfaktoren werden in der Multiplikationsstelle 112 miteinander multipliziert und das Produkt dem Modell 114 zugeführt. Diesem wird ferner die in einer Messeinrichtung 116 ermittelte Motortemperatur tmot zugeführt. Nach Maßgabe der oben dargestellten Berechnungsgleichung ermittelt das Modell 114 dann die Temperatur t_ev des Rails bzw. der Εinspritzventile . Diese Temperatur wird dann zur Korrektur der berechneten Einspritzzeit m 118 ausgewertet. Dabei wird die m bekannter Weise abhangig von Last und Drehzahl ermittelte Einspritzzeit ti der Korrεkturstelle 118 zugeführt. Dort wird abhangig von der ermittelten Temperatur t_ev ein Korrekturfaktor, vorzugsweise nach Maßgabe einer Kennlinie, gebildet. Der Korrekturfaktor ist dabei in einer Ausfuhrung so gewählt, dass er bei Temperaturen T_ev großer als ein vorgegebenen Schwellenwert (z.B. 65 °C, T_ev_0) großer 1 ist, unterhalb davon 1 (keine Korrektur) . Aus diese Weise werden Heissstartsituationen zuverlässig erkannt und berücksichtigt. In 118 wird die Einspritzzeit ti dann zur Bildung der resultierenden Einspritzzeit ti multiplikativ korrigiert. Dabei wird insbesondere der Effekt der mit ansteigender Kraftstofftemperatur (oder Railtemperatur) abnehmenden Kraftstoffdichte korrigiert, wahrend die
Verlängerung der Verzugszeit des Ventils mit ansteigender Spulentemperatur durch eine additive Korrektur wie oben dargestellt korrigiert wird. Diese Maßnahmen werden einzeln oder zusammen eingesetzt, so dass die Einspritzzeit abhangig von einem temperaturabhangigen Faktor multiplikativ und/oder additiv korrigiert wird.
In einer Ausfuhrung wird die Korrektur der Einspritzzeit, m der Startphase nach Maßgabe des oben skizzierten Modells durchgeführt, wahrend des anschließenden F hrbetriebs nach Maßgabe der anhand der Figuren 1 bis 3 beschriebenen Vorgehensweise. In anderen Ausfuhrungen wird entweder die eine oder die andere Losung eingesetzt.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (10), bei dem der Kraftstoff über ein eine Spule (34) aufweisendes
Magnetventil (28) zugeführt, die eingespritzte Kraftstoffmenge durch die Dauer der Ansteuerung des Magnetventils (28) beeinflusst, die Temperatur (evtmod) eines Bereichs (26) des Magnetventils (28) bestimmt und die Ansteuerdauer temperaturabhängig korrigiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur (evtmod) des Magnetventils (28) aus mindestens einer üblicherweise gemessenen Temper-atur (tans, tmot) ermittelt und die Ansteuerdauer (ti_tvu_w) abhängig von der ermittelten Temperatur (evtmod) so korrigiert (tvsp_w) wird, dass die Temperaturabhängigkeit der Eigenschaften der Magnetspule (34) des Magnetventils (28) berücksichtigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus der bestimmten Temperatur (evtmod) die Temperatur (evtmodev) der Spule (34) des Magnetventils (28) modelliert und die
Ansteuerdauer (ti_tvu_w) abhängig von der Spulentemperatur (evtmodev) korrigiert (tvsp_w) wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Temperatur (evtmod) des
Magnetventils (28) die Temperatur (tans) der Ansaugluft und/oder die Temperatur (tmot) der Brennkraftmaschine (10) verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur (tmot) der Brennkraftmaschine (10) und die Temperatur (tans) der Ansaugluft gewichtet verwendet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wichtung abhängig von der Drehzahl und/oder Last ist, derart, dass bei hoher Drehzahl und/oder Last die Temperatur der Ansaugluft stärker gewichtet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell 'zur Bestimmung der Spulentemperatur ein Tiefpassfilter (54) umfasst.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus der ermittelten
Spulentemperatur (evtmodev) eine zusätzliche Ventilverzugszeit (tvsp_w) ermittelt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Ventilverzugszeit (tvsp_w) zu einer batteriespannungsabhängigen Ventilverzugszeit (tvu_w) addiert wird.
9. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, bei dem der Kraftstoff über ein Magnetventil zugeführt, die eingespritzte Kraftstoffmenge durch die Dauer der Ansteuerung des Magnetventils beeinflusst und die Temperatur eines Bereiches des Magnetventils oder des KraftstoffZuteilers bestimmt und die Ansteuerdauer temperaturabhängig korrigiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Magnetventils nach Maßgabe eines Modells bestimmt wird, welches ausgehend von einer Betriebstemperatur den Aufwärmvorgang bei Abstellen des Motors und den Abkühlvorga'ng -bei Wiederstarten des Motors nachbildet.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperaturmodell einen ersten Wichtungsfaktor für das Aufwärmen und einen zweiten Wichtungsfaktor für das Abkühlen bei Wiederstart umfasst.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Wichtungsfaktor für 'das Aufwärmen abhängig von der Abstellzeit, der Wichtungsfaktor für das Abkühlen abhängig von der eingespritzten Kraftstoffmasse nach -Wiederstart und/oder der Motorlüfterleistung und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit ist.
12. Computerprograinm, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 geeignet ist, wenn es auf einem Computer ausgeführt wird.
13. Computerprogramm nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es auf einem Speicher, insbesondere auf einem Flash-Memory, abgespeichert ist.
14. Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, -mit einer Steuereinheit, welche die eingespritzte -Kraftstoffmenge durch die Dauer der Ansteuerung eines' Magnetventils beeinflusst, die Temperatur eines Bereiches des Magnetventils oder des Kraftstoffzuteilers bestimmt und die Ansteuerdauer temperaturabhängig korrigiert, dadurch gekennzeichnet, dass 'die Steuereinheit ein Modell umfasst, welches die Temperatur des Magnetventils oder des Kraftstoffzuteilers aus mindestens einer, üblicherweise gemessenen Temperatur ermittelt und die
Ansteuerdauer, abhängig von der ermittelten Temperatur, korrigiert.
15. Brennkraftmaschine mit einem eine Spule (34) aufweisenden Magnetventil (28), welches Kraftstoff zuführt, mit Mitteln (40, 46) zur Bestimmung .der Temperatur (evtmod) eines Bereichs (26) des Magnetventils (28) , mit einem Steuer- und/oder Regelo;erät (36) , welches ausgangsseitig mit dem Magnetventil (28) verbunden ist, die eingespritzte Kraftstoffmenge durch die Dauer der Ansteuerung des Magnetventils (28) beeinflusst und die Ansteuerdauer temperaturabhängig korrigiert, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Steuer- und Regelgerät (36) aus mindestens einer üblicherweise gemessenen Temperatur (tans, tmot) eine Temperatur (evtmod) des Magnetventils (28) ermittelt wird, und dass das Steuer- und Regelgerät (26) die Ansteuerdauer (ti_tvu_w) abhängig von der ermittelten Temperatur (evtmod) so korrigiert, dass die Temperaturabhängigkeit der Eigenschaften der Magnetspule (34) des Magnetventils (28) berücksichtigt wird.
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