Beschreibung
Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung mittels Injektoren bei einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine (insbesondere einer Brennkraftmaschine mit innerer Gemischbildung), wobei die Injektoren se- quentiell gemäß Ansteuerdaten zum Offnen und Schließen in
Einspritzvorgange angesteuert werden, für jeden Zylinder in einem Arbeitsspiel ein bestimmtes Einspritz-Segment gegeben ist, in dem Einspritzungen möglich sind, für die Zylinder pro Einspritz-Segment mehrere Einspritzvorgange ausgeführt wer- den, für diese Einspritzvorgange Dauer und zeitliche Lage im Arbeitsspiel vorgegeben werden, für jeden Zylinder aufeinander folgende Einspritzvorgange zu mehreren Paketen zusammen- gefasst werden, deren Einspritzvorgange direkt aufeinander ausgeführt werden, und bei der Kraftstoffeinspritzung die Pa- kete in einer Reihenfolge abgearbeitet werden, in der Pakete verschiedener Zylinder direkt aufeinander folgen, sowie auf eine dieses Verfahren ausfuhrende Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit einer Steuereinrichtung zum Ansteuern von Kraftstoff- Injektoren zum Zumessen von Kraftstoff in einen Zylinder der Brennkraftmaschine gemäß Steuerdaten und mit Steuerdatenbe- rechnungsmitteln .
Aufgrund der weltweit standig strenger werdenden Abgasnormen, insbesondere für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, sind in der Kraftfahrzeugindustrie für die Anwendung in Brennkraftmaschinen neue Kraftstoff-Injektoren mit sehr schnellen und weitestgehend verzogerungsfrei ansprechenden Stellgliedern bzw. Aktoren entwickelt worden. Diese werden beispielsweise für die Einspritzung des Kraftstoffs bei Diesel- oder Ottomotoren eingesetzt. Solche Stellglieder weisen u.a. piezoelektrische Elemente, wie Piezoaktoren, auf. Für Brennkraftmaschinen mit mehreren Zylindern werden die Stell-
glieder mehrerer Zylinder zu Banken zusammengefasst und jede Bank wird dann von einer Ansteuerungseinheit (z.B. Endstufe) direkt angesteuert.
Bei einer 4-Takt Brennkraftmaschine werden 720° benotigt, also zwei volle Umdrehungen, um einmal alle Takte durchzulaufen. Um auszuschließen, dass eine Ansteuerungseinheit zwei oder mehr Aktoren zeitgleich ansteuert, wird der 720° Arbeitsbereich der Brennkraftmaschine bzw. Kurbelwellenwinkel- bereich für jeden Zylinder in gleich große Arbeitsfenster eingeteilt. Das Arbeitsfenster eines Vier-Zylinder und 1-Bank System betragt 180° pro Zylinder. Das Arbeitsfenster eines Zylinders beginnt erst, wenn das Arbeitsfenster des vorausgehenden Zylinders endet, somit überlappen die Arbeitsfenster der einzelnen Zylinder nicht und nur ein einziges Arbeitsfenster ist aktiv. Wahrend diesem aktiven Arbeitsfenster darf der zugehörige Zylinder von der Ansteuerungseinheit beliebig angesteuert werden. Bei Motoren mit einer größeren Anzahl von Zylindern (6, 8, 10) verringert sich das Arbeitsfenster bei einem 1-Bank-System entsprechend der Formel:
Anzahl Bank * 720°/Anzahl Zylinder
Bei einem 6-Zylinder Brennkraftmaschine waren dies nur 120°.
Auf Grund von gesetzlichen Anforderungen werden Arbeitsfenster von 240° oder mehr benotigt.
Um dies erreichen zu können, werden mehrere Ansteuereinheiten benotigt. Jede Zylinderbank erhalt jeweils eine Ansteuereinheit.
So können beispielsweise bei einer 6-Zylinder-Brennkraft- maschine der erste, dritte und fünfte Zylinder mit seinen Stellgliedern von einer ersten Ansteuerungseinheit und die
Zylinder zwei, vier und sechs von einer zweiten Ansteuerungseinheit angesteuert werden. Das Arbeitsfenster einer 6-
zylindrigen Brennkraftmaschine mit zwei Banken betragt folglich 240° .
Dies stellt das Einspritzsegment bzw. Arbeitsfenster des je- weiligen Zylinders dar, in dem Kraftstoff eingespritzt werden kann .
Es hat sich darüber hinaus als wesentlich für die Einhaltung der zukunftig hohen Anforderungen im Rahmen der Abgasgrenz- werte herausgestellt, dass in einem einzelnen Segment der
Kraftstoff für jeden Zylinder auf mehrere Einspritzungen aufgeteilt werden sollte (sogenannte Mehrfacheinspritzungen) . Besonders wichtig ist dabei die gezielte Ansteuerung der Einspritzmengen und der Einspritzzeiten für die Einspritzungen des Kraftstoffes in die jeweiligen Zylinder einer Brennkraftmaschine mit innerer Gemischbildung. Piloteinspritzungen bewirken beispielsweise einen sanften und gleichmaßigen Anstieg des Verbrennungsdruckes, was z.B. das klassische Nageln einer Dieselbrennkraftmaschine deutlich verringert. Eine Hauptein- spritzung dient der Erzeugung thermischer Energie, wobei man in bestimmten Betriebsbereichen mit einer geteilten Haupteinspritzung die Stickoxidemission deutlich reduzieren kann. Nacheinspritzungen reduzieren die Rohemissionen und den Partikelausstoß und erleichtern die Regeneration evtl. nachge- schalteter Partikelfilter. Ein einzelner Einspritzvorgang kann somit aus Pilot-, Haupt- und Nacheinspritzungen aufgebaut sein, die innerhalb des Segmentes abgegeben werden.
Aus der EP 1497544 A ist ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der zumindest zwei piezoelektrische Injektoren jeweils einer Bank zugeordnet sind. Es wird überwacht, ob eine Überschneidung eines Zeitintervalls, in dem ein erster Pie- zoinjektor ge- oder entladen soll, mit einem Zeitintervall, in dem ein zweiter Piezoinjektor ge- oder entladen werden soll, auftritt. Hierbei ist den Einspritzungen jeweils eine Priorität zugeordnet. Im Falle einer Überschneidung wird dann
die Einspritzung mit der niederen Priorität verschoben oder verkürzt .
Bei einer Mehrfacheinspritzung überlappen sich jedoch die Segmente und Einspritzvorgange mehrerer Zylinder, so dass die Anzahl der Bänke erhöht werden musste, weil jede Bank zu einem Zeitpunkt immer nur einen Einspritzvorgang ansteuern kann. Die Problematik zeigt Figur 2 mit zwei einer schematischen Darstellung der zeitlichen Abfolge einer Ansteuerung einer Bank mit Zylindern CyIO und Cyl2. Ein Injektor (nicht gezeigt) des ersten Zylinders CyIO wird so angesteuert, dass drei Teil-Einspritzungen 3.0, 4.0, 5.0 vorgenommen werden, die vorbestimmte zeitliche Lagen zum oberen Totpunktzeitpunkt TDCO im Zylinder und vorbestimmte Dauern (also Kraftstoffmen- genabgaben) haben. Nachdem die Einspritzungen für den ersten Zylinder CyIO abgeschlossen sind, bewirkt die Ansteuereinheit die Einspritzungen 3.2, 4.2, 4.2 für den dritten Zylinder Cyl2. Der Wechsel des mit Einspritzungen versorgten Zylinders ist durch einen Pfeil 6 dargestellt. Erst wenn die Einsprit- zungen 3.2, 4.2, 5.2 für den Zylinder Cyl2 abgearbeitet sind, kann gemäß Pfeil 6 ein Wechsel zur Ansteuerung des Injektors eines weiteren Zylinder erfolgen. Bei der Vorgehensweise gemäß dem Stand der Technik ist in Figur 2 deutlich zu erkennen, dass die Einspritzung für einen weiteren Zylinder nach der Abarbeitung der jeweiligen vorherigen Zylindereinspritzungen und somit wahrend des gesamten Segments möglich ist.
Darüber hinaus benotigen einige Einspritzkonzepte mitunter ein sehr großes Segment (also Arbeitsfenster), z.B. wird zweckmaßigerweise in einem Dieselpartikelfilterregenerations- modus eine Piloteinspritzung bei einem Kurbelwellenwinkel von -80° und eine spate Nacheinspritzung bei 270° durchgeführt. Bei einer Aufrechterhaltung der gleichen Anzahl von Banken bedeutet dies jedoch eine große Überlappung der Segmente der einzelnen Zylinder, so dass mitunter für mehrere Zylinder gleichzeitig eine Einspritzung gefordert sein kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, dass auf einfache Weise eine flexiblere Gestaltung der Ansteuerung der Injektoren möglich ist.
Diese Aufgabe wird gelost mit einem Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung mittels Injektoren bei einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, wobei die Injektoren sequentiell gemäß Ansteuerdaten zum Offnen und Schließen in Einspritzvor- gange angesteuert werden, und für die Zylinder pro Einspritz- Segment mehrere Einspritzvorgange ausgeführt werden, für diese Einspritzvorgange Dauer und zeitliche Lage vorgegeben werden, für jeden Zylinder aufeinander folgende Einspritzvorgange zu mehreren Paketen zusammengefasst werden, deren Ein- spritzvorgange direkt nacheinander ausgeführt werden, und bei der Kraftstoffeinspritzung die Pakete verschiedener Zylinder direkt aufeinander folgen, und wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
a) in einem Verteilungsschritt werden die Einspritzvorgange auf die Pakete verteilt, ohne dabei eine unerwünschte Gleichzeitigkeit von Paketen verschiedener Einspritzsegmente oder Zylinder zu berücksichtigen, und b) in einem Kollisionskorrekturschritt wird eine Modifikati- on oder Unterdrückung zumindest teilweise überlappender und damit kollidierender Einspritzvorgange derart durchgeführt, dass die Kollision vermieden ist.
Die Aufgabe wird weiter gelost mit einer Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung einer Mehrzylinder- Brennkraftmaschine mit einer Steuereinrichtung zum Ansteuern von Kraftstoff-Injektoren zum Zumessen von Kraftstoff in einen Zylinder der Brennkraftmaschine gemäß Steuerdaten und mit Steuerdatenberechnungsmitteln, wobei die Steuerdatenberech- nungsmittel im Betrieb ein Verfahren der genannten Art aus-
fuhren, und wobei die Steuerdatenberechnungsmittel das gerade genannten Verfahren ausfuhren.
Die Modifikation kann grundsatzlich eine Verschiebung, Ver- kurzung und/oder Aufteilung eines kollidierenden Einspritzvorganges umfassen. Soweit eine dieser Eingriffe hier erwähnt ist, ist dies lediglich exemplarisch zu verstehen.
Vorteilhaft ist es, wenn im Verteilungsschritt auch die An- zahl sich für das Einspritzsegment des jeweiligen Zylinders ergebende Pakete nicht begrenzt oder sonst berücksichtigt wird und anschließend vor dem Kollisionskorrekturschritt ein Normierungsschritt ausgeführt wird, in dem die Pakete so modifiziert werden, dass für jedes Zylindersegment eine vorge- gebene Paketanzahl gegeben ist. Ggf. können dazu nötigenfalls Pakete eingefugt werden, die keinen Einspritzvorgang enthalten, also Leerpakete darstellen.
Im Verfahren und insbesondere im Kollisionskorrekturschritt ist es zweckmäßig, immer ein Paar bezuglich der Steuerung der Kraftstoffeinspritzung aufeinander folgender und sich gegenseitig überlappender Segmente zu betrachten, wobei der Begriff „aufeinander folgend" auf diejenigen Segmente bezogen sind, die in der Steuerung aufeinander folgen. Sind die In- jektoren einer Mehrzylinderbrennkraftmaschine also in Bänke aufgeteilt, die jeweils eigenständig mit Steuerdaten versorgt sind (welche naturlich je aufeinander abgestimmt sind) und Injektoren ansteuern, so sind bezuglich der Steuerung der Kraftstoffeinspritzung aufeinander folgende Segmente diejeni- gen Segmente einer Bank, die im Ablauf dieser Bank aufeinander folgen. Dies gilt naturlich ganz grundsatzlich, soweit die Injektoren und Zylinder der Mehrzylinderbrennkraftmaschine steuerungstechnisch in einzelne Bänke unterteilt sind.
Bei der Kollisionskorrektur werden Einspritzvorgange, die zeitlich in der Steuerung überlappen wurden, verschoben oder sogar ganz unterdruckt. Es hat sich gezeigt, dass Einspritzvorgange, die nach dem oberen Zylindertotpunkt stattfinden,
für den Lauf einer Brennkraftmaschine geringere Bedeutung haben, als vor dem oberen Totpunkt ausgeführte Einspritzungen. Es ist deshalb vorteilhaft, in der Kollisionskorrektur zweier zeitlich überlappender Einspritzvorgange denjenigen zu modi- fizieren oder zu unterdrucken, der dem Ende des ihn aufweisenden Segmentes zeitlich naher liegt bzw. (in anderen Worten) , der einen größeren zeitlichen Abstand nach dem oberen Totpunkt des ihm zugeordneten Zylinders hat. Naturlich kann auch eine andere Priorisierung erfolgen.
Eine Möglichkeit, diese Bevorzugung von Einspritzvorgangen, die bezogen auf den oberen Totpunkt des jeweiligen Zylinders früh liegen, zu erreichen, liegt darin, im Kollisionskorrekturschritt die Zeitgrenzen der Pakete im zweiten Segment des überlappenden Segmentpaares exakt zu bestimmen und daraus gleichzeitig vorgesehene Einspritzvorgange des ersten Segmentes festzustellen und jene zu modifizieren (z.B. auf spatere Zeiten zu verschieben) oder ganz zu unterdrucken.
Ob eine Modifikation oder Unterdrückung stattfindet, kann an einem Kriterium ermittelt werden, das eine Modifikation nur zulasst, wenn die dadurch bewirkte Veränderung einen bestimmten Schwellwert unterschreitet und sonst eine Unterdrückung, d.h. eine Nichtausfuhrung des entsprechenden Einspritzvorgan- ges vorzusehen.
Soweit in der hier vorliegenden Beschreibung Verfahrensschritte erläutert werden, betreffen diese naturlich auch die analog von der Erfindung umfasste Vorrichtung im Sinne einer funktionellen Beschreibung entsprechender Vorrichtungselemente, wie Steuergerate, Recheneinheiten etc. Im übrigen ist die vorliegende Beschreibung so zu verstehen, dass auch einzelne Merkmale der beschriebenen Ausfuhrungsformen und Ausgestaltungen weggelassen bzw. in beliebiger Reihenfolge mit anderen beschriebenen Merkmalen, Verfahrensausgestaltungen oder Elementen kombiniert werden können.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Verfahren durch ein Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln realisiert und durchgeführt wird, wenn das Programm auf einem Computer oder Computer-Netzwerk lauft. Dazu kann das Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln auf einen computerlesbaren Datenträger gespeichert sein. Auch ist es möglich, auf dem Datenträger eine Datenstruktur zu speichern, die nach dem Laden in einen Arbeits- und/oder Hauptspeicher eines Computers oder Computer-Netzwerkes das Verfahren ausfuhrt.
Die Erfindung wird anhand von Ausfuhrungsbeispielen noch naher erläutert. Gleiche Bezugszeichen in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche bzw. hinsichtlich ihrer Funktion einander entsprechende Elemente. Es zei- gen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Betreiben von Stellgliedern, Fig. 2 ein Diagramm zur Darstellung des Einspritzkon- zepts nach dem Stand der Technik,
Fig. 3 ein Diagramm zur Darstellung eines erfindungsge- maßen Paketkonzepts,
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Paketes,
Fig . 5 eine schematische Darstellung von Paketen, FFiigg.. 66 eine schematische Darstellung von Paketen,
Fig. 7 eine schematische Darstellung von Paketen,
Fig. 8 eine schematische Darstellung von Paketen,
Fig . 9 eine schematische Darstellung von Paketen,
Fig . 10 eine schematische Darstellung von Paketen, FFiigg.. 1111 eine schematische Darstellung von Paketen und
Fig. 12 ein Blockschaltbild zur schematischen Darstellung eines Ablaufs des erfindungsgemaßen Verfahrens .
Die Figur 1 zeigt eine Vorrichtung zum Betreiben oder Ansteu- ern von Stellgliedern PO bis P5, die als Injektoren Zylinder CyIO bis Cyl5 mit Kraftstoff versorgen. In diesem Beispiel versorgen die Stellglieder PO bis P5 eine sechszylindrige Brennkraftmaschine. Hierbei sind zwei Bänke BO bis Bl vorge-
sehen, die jeweils drei Injektoren, im vorliegenden Fall piezoelektrische Stellglieder PO, P2, P4 bzw. Pl, P3, P5, ansteuern. Im vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel bezeichnet der Begriff „Bank" die jeweilige Endstufe EO, El und eine dazuge- hörige Steuereinheit STO, STl. Jedes Stellglied PO bis P5 ist mit der jeweiligen Bank BO bzw. Bl elektrisch über eine nicht weiter bezeichnete Steuerleitung verbunden. Die Zylinderanzahl ist für die Realisierung aber nicht entscheidend, ebenso die Arbeitsweise der Stellglieder, die beispielsweise elekt- romagnetische Injektoren sein können. Die Ansteuerung der Stellglieder erfolgt hierbei mit einem zweistufigen Steuerungssystem. Eine Echtzeitsteuereinrichtung steuert die Öffnung und Schließung der Injektoren zu spezifischen Zeiten. Die Information, welches Stellglied zu welcher Zeit welche Kraftstoffmenge einspritzen soll, wird von einer Anwendungseinrichtung vorgegeben, wobei die von der Anwendungseinrichtung berechneten Daten oder Befehle an die Echtzeitsteuereinrichtung gesendet oder übergeben werden, damit diese die Befehle entsprechend ausfuhrt. Auch können die von der Anwen- dungseinrichtung bestimmten Daten oder Befehle an die Echtzeitsteuereinrichtung in regelmäßigen Abstanden zugeführt werden, damit diese mit den aktuellsten Daten und Befehlen versorgt ist, ohne standig Daten oder Befehle aufnehmen zu müssen. Die Anwendungs- und die Echtzeitsteuereinrichtung fuhren entsprechend ein Anwendungs- bzw. Echtzeitsteuerverfahren aus, weshalb die Begriffe hier austauschbar verwendet werden .
Wird ein Stellglied PO über die Steuerleitung von der ersten Bank BO angesteuert, so wird es ge- oder entladen. Alternativ kann auch der Ladungszustand des Stellgliedes PO überwacht und gegebenenfalls durch Nachladen aufrechterhalten werden. In Abhängigkeit von der am Stellglied PO angelegten elektrischen Spannung, dem Stellglied PO zugefuhrten Strom, der u- bertragenen Ladungsmenge und/oder der Zeitdauer bis zur Entladung wird die zugemessene Kraftstoffmenge von Null bis auf einen maximalen Wert variiert. Der Ladungsvorgang/-zustand ist lediglich ein Beispiel für die Vorgabe der in einer Ein-
spritzung zuzumessenden Kraftstoffmenge. Wesentlich ist allerdings, dass jede Endstufe zu einem gegebenen Zeitpunkt immer nur ein Stellglied/einen Injektor ansteuern kann.
Die Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung der zeitlichen Abfolge einer Ansteuerung zur Einspritzung entsprechend der erfindungsgemaßen Verfahrensweise. Deutlich zu erkennen ist, dass die Einspritzungen für die jeweiligen Zylinder pro Segment in mehrere Pakete darstellenden Gruppen zusammenge- fasst sind und die aufeinander folgenden Pakete nicht zum selben Zylinder gehören. Beginnend mit dem Zylinder CyIO wird das Paket G.10 mit drei Teileinspritzungen 3.0, 4.0, 5.0 durch Ansteuerungen des Stellgliedes PO abgearbeitet. Anschließend wird gemäß dem Pfeil 6 zur Ansteuerung eines Pake- tes Gl .2 gewechselt, das (hier) eine Einspritzung 3.2 für den Zylinder Cyl2 enthalt. Dann wird gemäß dem Pfeil 6 zu einem Punkt G2.0 des Zylinders CyIO gewechselt. Dann wird die Einspritzung 7.0 durchgeführt, bevor wiederum unter Zwischenschaltung weiterer nicht dargestellter Pakete zu einem Paket G2.2 des Zylinders Cyl2 gewechselt wird. Bezuglich des Zylinders Cyl2 wird das Paket G2.2 mit den Einspritzungen 4.2, 5.2, 7.2, 8.2, 9.2 durchgeführt, bevor anschließend wieder zu einem anderen Paket gewechselt wird. Somit wird zwischen einzelnen Paketen und damit den einzelnen Zylindern gewechselt.
Die Einspritzungen eines Paketes eines Zylinders werden immer ganzlich abgearbeitet, bevor zu einem weiteren Paket gewechselt wird, dessen Einspritzungen mitunter einen anderen Zylinder betreffen, und dieses abgearbeitet wird. Für die Durchfuhrung des Verfahrens sind die Einspritzungen zu Paketen gruppiert, so dass die Einspritzungen nicht mehr zylinderweise sondern paketweise abgearbeitet werden. Dafür ist zu beachten, wie die Grenzen der Pakete gesetzt werden.
Hierfür kommen verschiedene Verfahren in Frage, welche in
Echtzeit die Einspritzungen für die einzelnen Zylinder in Pakete gruppieren und die Verteilung der Einspritzungen auf die Pakete optimieren. Um ein robustes Verfahren zu erreichen,
wird vorzugsweise ein Verfahren verwendet, das dynamisch die Grenzen der Pakete setzt. Innerhalb eines Paketes versorgt die jeweilige Endstufe immer und ausschließlich den jeweiligen Injektor mit Ansteuersignalen.
Dieses Verfahren berechnet und optimiert die Gruppierung der Einspritzungen in Pakete, um ein Einspritzkonzept in überlappenden Segmenten (Einspritzfenstern) durchzufuhren.
Naturlich kann in Sonderfallen ein Paket auch einem Segment entsprechen, also alle Einspritzungen eines Zylinderarbeitstaktes enthalten. Vorteilhaft ist die Anzahl der Pakete und die Umschaltreihenfolge fahrzeug- oder systemspezifisch und wird nicht wahrend der Laufzeit des Verfahrens gewechselt.
Die Erstellung der Pakete und die Definition der Einspritzungen und damit der Stellgliedaktivierung erfolgt in einer Ausfuhrungsform auf Basis der sogenannten Pulspaketstrukturberechnung. Dabei steht ein Pulswert von Eins (aktiver Puls) für einen Zustand, in dem das Stellglied zur Kraftstoffabgabe angesteuert ist, und ein Pulswert von Null bezeichnet einen Zustand, in dem der Injektor geschlossen ist. Die Pulse sind also eine Beschreibung der Injektoroffnung bewirkenden Stell- gliedaktivitat, und insofern ist ein Puls eine Angabe für ei- ne Injektoroffnung und somit einen Einspritzvorgang. Aus
Gründen der Robustheit des Verfahrens ist in einer Variante die Anzahl der Einspritzvorgange pro Paket festgelegt und wird wahrend der Laufzeit des Verfahrens nicht geändert. Für jeden Puls gilt: ist er in einem Paket aktiviert, wird eine Einspritzung angesteuert, anderenfalls wird sie unterdruckt.
Das nachfolgend beschriebene Verfahren kann mit Korrekturmethoden kombiniert werden, z.B. falls durch das Verfahren Einspritzvorgange zeitlich verschoben werden: Figur 4 zeigt eine Darstellung eines Bereichs EB, der durch einen Beginn SOI_LIM und ein Ende EOI LIM festgelegt ist. In diesem Bereich sind Einspritzungen zulassig. Falls sich nach Lauf des untenstehenden Verfahrens ergibt, dass eine Einspritzung 10.2 (z. B.
wegen einer Verschiebung) vor dem Beginn SOI LIM starten soll, verschiebt die Methode den Start der Einspritzung 10.2 auf den Beginn SOI_LIM. Im Falle, dass die Einspritzung 11.2 noch nach dem Ende EOI LIM andauern soll, wird das Ende der Einspritzung 11.2 auf das Ende EOI_LIM festgesetzt, z.B. durch vorzeitigen Abbruch. Der Bereich kann z.B. der zeitliche Abschnitt sein, in dem Einspritzungen für einen Zylinder vorgenommen werden können; er kann aber auch insbesondere durch die Grenzen eines Paketes definiert sein.
Figur 5 zeigt ein Beispiel, in welchem sich Einspritzungen verschiedener Zylinder in verschiedenen Paketen überlappen wurden. Wie zu erkennen ist, wird erst das zeitlich frühere Paket Gl .2 des Zylinders Cyl2 abgearbeitet, obwohl die Ein- spritzung 12.0 des Paketes Gl .0 des Zylinders CyIO mit der zweiten Einspritzung 13.2 des Paketes Gl.2 des Zylinders Cyl2 überlappt. In einem solchen Fall wird die Einspritzung 12.0 des Paketes Gl .0 zeitlich nach der Einspritzung 13.2 verschoben, so dass die Einspritzung 12.0 unmittelbar nach dem Ende der Einspritzung 13.2 des Pakets Gl.2 des Zylinders Cyl2 beginnt .
Zu Beginn des Verfahrens sind die Position und die Dauer der Einspritzungen bereits vorgegeben und die Zuordnung von Ein- spritzungen zu Paketen, die Grenzen der Pakete und die Aktivierung/Deaktivierung von Einspritzvorgangen werden bestimmt. Abhangig von der Rechengeschwindigkeit oder der Drehzahl kann das Verfahren ein oder zweimal pro Segment durchgeführt werden .
Dabei wird die Berechnung der Zuordnung der Einspritzungen zu den Paketen, die Paketgrenzen und die Deaktivierung bzw. die Aktivierung von Pulsen in drei Schritten (auch als Unterverfahren bezeichnet) durchgeführt. In einem Verteilungsschritt, einem Normierungsschritt und einem Kollisionskorrekturschritt ist besonders darauf abgestellt, die Pakete so zu bilden, dass die Einspritzungen in Bereichen, in welchen sich zwei Segmente überlappen, mehrere in Pakete gruppiert werden. Zur
Unterscheidung von Segmenten sei für die Beschreibung ein Hauptsegment (MAIN) und ein direkt vorhergehendes Segment (PREV) definiert. Das Hauptsegment bezeichne ein Segment für das das Verfahren mit den berechneten Daten (Start der Ein- spritzung, Dauer der Einspritzung) als Vorgabe versagt wird, und das vorhergehende Segment sei das unmittelbar vorhergehende Segment der gleichen Bank. In den Figuren ist zur besseren Darstellung mit den runden Klammern die Gruppierung der Einspritzungen zu Paketen dargestellt, naturlich nicht die exakten Position der Grenzen der Pakete.
Jedes Paket wird vollständig abgearbeitet, bevor zu einem weiteren Paket gewechselt wird. D.h. die Einspritzungen eines Paketes werden ohne Unterbrechung nacheinander ausgeführt. Dann sind die Einspritzungen des nächsten Pakets an der Reihe. Die Einspritzungen eines Paketes betreffen immer einen Zylinder, enthalten aber nicht zwingend alle Einspritzungen für das aktuelle Einspritz-Segment dieses Zylinders. Mit anderen Worten, die Einspritzungen eines Zylindersegmentes kon- nen auf verschiedene Pakete aufgeteilt sein, die nicht notwendigerweise direkt aufeinander folgend von der zugehörigen Steuereinheit abgearbeitet werden.
Die Aufteilung der Einspritzungen auf die Pakete erfolgt nun, wie bereits erwähnt, in drei Untermodulen (Verfahren oder Vorrichtungen), die iterativ die Pakete bilden.
Im ersten Untermodul (Verteilungsschritt) wird die Gruppierung der Pulse zu Paketen Vorlaufig durchgeführt. Dieses Un- termodul optimiert autonom die Verteilung der Pulse in Pakete, wobei der Einspritzbeginn SOI der beteiligten Zylinder CyIO und Cyl2 bzw. deren überlappenden Segmente berücksichtigt wird Es handelt sich dabei im Beispiel um überlappende Segmente. Deren Einspritzungen werden zuerst in Gruppen bzw. Pakete aufgeteilt. Dies ist in Figur 6 dargestellt. Es zeigt im Segment PREV und im Segment MAIN die Aufteilung der Einspritzungen in Gruppen zw. Pakete, wobei im Segment PREV des Zylinders CyIO die Einspritzungen in drei Pakete G1.0, G2.0 ,
G3.0 geordnet sind, wobei in Gl .0 drei Einspritzungen 3.0, 4.0, 5.0 vorliegen und in G2.0 und G3.0 jeweils nur eine Einspritzung 7.0 bzw. 8.0. Weiter sind im Segment MAIN des Zylinders Cyl2 die Einspritzungen in drei Pakete Gl.2, G2.2, G3.2 aufgeteilt, wobei in Gl .2 eine (3.2), in G2.2 eine (4.2) und in G3.2 fünf Einspritzungen vorliegen. Die Aufteilung der Pakete ist dabei so, dass keine zeitliche Überlappung der Gruppen auftritt und zugleich möglichst viele Einspritzungen in jeder Gruppe liegen.
Weiter wird im ersten Untermodul die Struktur des vorhergehenden Segmentes z.T. im nachfolgenden Segment kopiert, da zu erwarten ist, dass Kollisionen von Einspritzungen des MAIN Segments mit Einspritzungen dessen nachfolgendem Segment ahn- lieh den Kollisionen des PREV Segmentes mit dem MAIN Segment liegen. Genaue Kenntnis besteht naturlich zu diesem Zeitpunkt des Verfahrens nicht. Daher wird die Gruppierung des Segments in diesem Abschnitt MAIN im überlappenden Abschnitt zum nächsten (nicht gezeigten) Segment entsprechend der Struktur des PREV Segments durchgeführt. Unter der Annahme, dass die Kollision im Uberlappungsbereich zwischen MAIN Segment und dessen (noch nicht bezuglich Einspritzungen) definierten nachfolgenden Segment (z. B. Zylinder Cyl4) genauso liegt, wie zwischen PREV und MAIN, erhalt das MAIN Segment im Uber- lappungsbereich zu Zylinder Cyl4 dieselbe Struktur wie das PREV Segment im Uberlappungsbereich zu MAIN. Dadurch werden von der Gruppe G3.2 der Figur 6 zwei Pakete G4.2 und G5.2 abgespalten. Dies bewirkt, siehe Figur 7, dass dem Paket G3.2 des Zylinders Cyl2 zwei Pakete abgeteilt werden.
In einem weiteren, dem zweiten Untermodul, wird die Anzahl der Pakete pro Segment und/oder die Anzahl der Einspritzungen pro Paket begrenzt und angeglichen (Normierungsschritt) . Wie in Figur 8 zu erkennen ist, ist hier die Anzahl der Einsprit- zungen pro Paket auf zwei gesetzt. Naturlich kann dies individuell für Fahrzeug, Brennkraftmaschine oder System festgelegt werden. Darüber hinaus ist die Anzahl der Pakete in allen Segmenten z.B. auf vier fixiert, was in dem Segment PREV
dazu fuhrt, dass ein leeres Paket G2.0 eingeführt wurde, in welchem aber keine Einspritzung stattfindet. Nun liegen für die Segmente jeweils vier Pakete vor, die jeweils maximal zwei Einspritzungen enthalten.
Im nächsten, dem dritten Untermodul erfolgt Paketmanagement und Einspritzkorrektur. Es werden die Paketgrenzen an die Einspritzgrenzen angepasst. Dazu werden im Segment MAIN jeweils die Grenzen der Pakete auf die Grenzen der darin vorge- sehenen ersten bzw. letzten Einspritzungen gesetzt. Dies ist in Figur 9 zu erkennen. Die Grenzen der Pakete sind durch die grau hinterlegten Kasten definiert, die nun mit Bl.2, B2.2, B3.2 und B4.2 bezeichnet sind. Dabei beginnt ein Paket jeweils mit dem Beginn der ersten Einspritzung des Pakets und endet mit Ende der letzten Einspritzung des Pakets. Für den Fall, dass lediglich eine Einspritzung pro Paket vorliegt, ist die Grenze des Pakets durch die Zeitdauer der einzelnen Einspritzung gegeben. Erst die Festlegung der Paketgrenzen ermöglicht die Kollisionsprufung .
Im nächsten Schritt dieses Untermoduls (der eigentlichen Kollisionskorrektur) werden die Grenzen der Pakete hinsichtlich Überlappung korrigiert. Dabei wird angenommen, dass Einspritzungen in der ersten Hälfte eines Segments wichtiger sind, als in der zweiten Hälfte des Segments. Deshalb wird im Uber- lappbereich das PREV Segment modifiziert. Es werden die Grenzen der Pakete des Segments PREV so korrigiert, dass sie in die Lucken zwischen den unverändert bleibenden Paketen des Segments MAIN passen. Somit wird keine Einspritzung in der ersten Hälfte des Segments MAIN wegen eines Uberlapps von Paketen der Segmente PREV und MAIN verändert. Für Pakete ohne Einspritzungen wird die Grenze auf den maximalen Einspritzbereich gesetzt.
Die Korrektur ist beispielhaft in Figur 10 dargestellt. Dort wird ein Überlapp (also eine Kollision) zwischen den Paketen Gl.2 und G2.2 mit der Einspritzung 7.0 des Pakets G4.0 festgestellt. Daher wird diese Einspritzung für Zylinder CyIO so
nach spater verschoben, dass keine Kollision den durch die Grenzen Bl.2 und B2.2 definierten Paketen Gl .2 und G2.2 des Zylinders Cyl2 vorliegt. Die betroffene Einspritzung liegt dann vollständig im Fenster F, das durch den Zeitraum zwi- sehen den Paketen Gl .2 und G2.2 festgelegt ist. Ware die dazu erforderliche Verschiebung allerdings zu groß (über einem Schwellwert), wurde eine solche Einspritzung deaktiviert. Diese Alternative ist in Figur 11 dargestellt. Dort fehlt im Paket G4.0 des Zylinders CyIO nun die Einspritzung 7.0.
Das Verfahren weist somit mehrere Schritte auf, die durchgeführt werden: Berechnung und Gruppierung von Einspritzungen in Pakete (Verteilung) , Nomierung (Angleichung der Anzahl) und Kollisionskorrektur, z.B. durch Verschiebung von Ein- spritzungen. Dies kann auch Vorgaben berücksichtigen, wonach gewisse Einspritzungen uninteressant werden, wenn sie zu stark verschoben wurden, und deshalb dann besser wegfallen sollten .
Die Figur 12 zeigt schematisch den Ablauf des Verfahrens.
Nach dem Start des Anwendungsverfahrens wird in einem Block 50, wobei auf die Vorgabegroßen (z.B. die Dauer der Einspritzungen bzw. Pulse und die Position der Einspritzungen bzw. Pulse) zugegriffen wird, die Gruppierung bzw. Verteilung von Einspritzungen in Pakete durchgeführt. In einem Block 51 werden die ggf. Paketzahl und Einspritzungszahl pro Paket angeglichen und begrenzt und in Block 52 erfolgt die Kollisionskorrektur, z.B. durch eine Verschiebung von Einspritzungen. Am Ende des Blocks 52 werden die Daten z.B. über Schnittstel- Ie Ansteuerung zur Verfugung gestellt und ein Steuergerat
(Block 53) nimmt die Ansteuerung der Stellglieder vor (Block 54) .
Das Verfahren kann vorteilhaft als Computerprogramm umgesetzt werden. Dabei waren die Unterfahren als Unterprogrammodule gestaltbar. Dabei kann das oben beschriebene Verfahren auch in vorteilhafter Weise in einem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC) integriert werden. Ferner kann das
Computerprogramm bei Ablauf auf einem Computer oder Computer- Netzwerk das erfindungsgemaße Verfahren in einer seiner Ausgestaltungen ausfuhren. Weiterhin gehört zur Erfindung ein Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln, um das erfindungs- gemäße Verfahren in einer seiner Ausgestaltungen durchzufuhren, wenn das Programm auf einem Computer oder Computer- Netzwerk ausgeführt wird. Insbesondere können die Programmcode-Mittel auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sein. Außerdem gehört zur Erfindung ein Datenträger, auf dem eine Datenstruktur gespeichert ist, die nach einem Laden in einen Arbeits- und/oder Hauptspeicher eines Computers oder Computer-Netzwerkes das erfindungsgemaße Verfahren in einer seiner Ausgestaltungen ausfuhren kann. Auch gehört zur Erfindung ein Computerprogramm-Produkt mit auf einem maschinenles- baren Trager gespeicherten Programmcode-Mitteln, um das er- findungsgemaße Verfahren in einer seiner Ausgestaltungen durchzufuhren, wenn das Programm auf einem Computer oder Computer-Netzwerk ausgeführt wird. Dabei wird unter einem Computer-Programmprodukt das Programm als handelbares Produkt ver- standen. Es kann grundsatzlich in beliebiger Form vorliegen, so zum Beispiel auf Papier oder einem computerlesbaren Daten- trager, und kann insbesondere über ein Datenubertragungsnetz verteilt werden.