WO2008092827A1 - Vorrichtung und verfahren zur steuerung der kraftstoffeinspritzung - Google Patents

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WO2008092827A1
WO2008092827A1 PCT/EP2008/050969 EP2008050969W WO2008092827A1 WO 2008092827 A1 WO2008092827 A1 WO 2008092827A1 EP 2008050969 W EP2008050969 W EP 2008050969W WO 2008092827 A1 WO2008092827 A1 WO 2008092827A1
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injection
cylinder
segment
packets
injections
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PCT/EP2008/050969
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English (en)
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Inventor
Joao Graciano
Diego Valero-Bertrand
Joachim Engelmann
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/38Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/401Controlling injection timing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D41/2096Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils for controlling piezoelectric injectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/38Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402Multiple injections
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the fuel injection by means of injectors in a multi-cylinder internal combustion engine (in particular an internal combustion engine with internal mixture formation), wherein the injectors sequentially according to drive data for opening and closing in
  • Injection process are controlled, for each cylinder in a cycle a certain injection segment is given in the injections are possible, for the cylinder per injection segment several injection processes are executed, are specified for these injections duration and timing in the work cycle, for each cylinder, successive injection events are grouped into several packets whose injection processes are carried out directly on each other, and in the case of fuel injection the packets are processed in an order in which packets of different cylinders directly follow one another, as well as on a process carrying out this process
  • actuators include piezoelectric elements such as piezoelectric actuators on.
  • the actuator Members of several cylinders combined into banks and each bank is then controlled by a control unit (eg power amplifier) directly.
  • the 720 ° working range of the internal combustion engine or crankshaft angle range is divided into equal working windows for each cylinder.
  • the working window of a four-cylinder and one-bank system is 180 ° per cylinder.
  • the working window of a cylinder does not start until the working window of the preceding cylinder ends, thus the working windows of the individual cylinders do not overlap and only a single working window is active.
  • the associated cylinder may be arbitrarily controlled by the control unit.
  • the working window for a 1-bank system is reduced according to the formula:
  • Each cylinder bank receives one drive unit each.
  • the first, third and fifth cylinders with their actuators can be controlled by a first control unit and the first
  • Cylinders two, four and six are controlled by a second drive unit.
  • the working window of a 6 cylindrical engine with two banks is therefore 240 °.
  • Fuel for each cylinder should be split over several injections (so-called multiple injections). Particularly important is the targeted control of the injection quantities and the injection times for the injections of the fuel in the respective cylinder of an internal combustion engine with internal mixture formation.
  • pilot injections cause a smooth and steady increase in combustion pressure, which is e.g. significantly reduces the classic nailing of a diesel internal combustion engine.
  • a main injection serves to generate thermal energy, whereby the nitrogen oxide emission can be significantly reduced in certain operating areas with a split main injection.
  • Post-injection reduces the raw emissions and the particulate emissions and facilitates the regeneration of any downstream particulate filters.
  • a single injection event may thus be made up of pilot, main and post injections delivered within the segment.
  • a method for operating a fuel injection system for an internal combustion engine in which at least two piezoelectric injectors are each assigned to a bank. It is monitored whether an overlap of a time interval in which a first piezo injector is to charge or discharge occurs with a time interval in which a second piezo injector is to be charged or discharged.
  • the injections each have a priority assigned. In case of an overlap then becomes the injection with the lower priority shifted or shortened.
  • FIG. 2 with a schematic representation of the time sequence of a control of a bank with cylinders CyIO and Cyl2.
  • An injector (not shown) of the first cylinder CyIO is driven to make three partial injections 3.0, 4.0, 5.0 having predetermined timings at the top dead center TDCO in the cylinder and predetermined durations (ie, fuel quantity outputs).
  • the drive unit effects the injections 3.2, 4.2, 4.2 for the third cylinder Cyl2.
  • injection concepts sometimes require a very large segment (ie working window), eg a pilot injection at a crankshaft angle of -80 ° and a late post-injection at 270 ° are expediently carried out in a diesel particle filter regeneration mode.
  • a very large segment ie working window
  • the invention is therefore based on the object, a method and an apparatus of the type mentioned in such a way that in a simple way a more flexible design of the control of the injectors is possible.
  • This object is achieved by a method for controlling the fuel injection by means of injectors in a multi-cylinder internal combustion engine, wherein the injectors are sequentially driven in accordance with drive data for opening and closing in Einspritzvor- gange, and for the cylinder per injection segment multiple injection processes are executed these injections are predefined for duration and time, for each cylinder successive injections are grouped into several packets whose injections are carried out directly one after the other, and in fuel injection the packets of different cylinders directly follow each other, and wherein the method comprises the following steps :
  • a) in a distribution step the injection processes are distributed to the packages, without taking into account undesired simultaneity of packages of different injection segments or cylinders, and b) a modification or suppression of at least partially overlapping and thus colliding injection processes is carried out in a collision correction step, that the collision is avoided.
  • the object is further achieved by a device for controlling the fuel injection of a multi-cylinder internal combustion engine with a control device for driving fuel injectors for metering fuel into a cylinder of the internal combustion engine according to control data and with control data calculation means, the control data calculation means operating a method of mentioned above and wherein the control data calculating means execute the method just mentioned.
  • the modification may in principle comprise a displacement, short-circuit and / or division of a colliding injection process. As far as one of these interventions is mentioned here, this is only to be understood as an example.
  • the number of packets resulting from the injection segment of the respective cylinder is not limited or otherwise taken into account, and then a normalization step is carried out before the collision correction step, in which the packets are modified in such a way that for each cylinder segment given packet number is given. Possibly. If necessary, packages can be inserted which do not contain an injection process, ie represent empty packages.
  • One way to achieve this preference of injection events, which are early with respect to the top dead center of the respective cylinder, is to exactly determine the time limits of the packets in the second segment of the overlapping segment pair in the collision correction step and to determine simultaneously provided injection processes of the first segment and to modify those (eg to move to later times) or to completely underprint.
  • Whether a modification or suppression takes place can be determined on a criterion which allows modification only if the change caused thereby falls below a certain threshold and otherwise suppresses, i.e., suppresses. to provide for non-execution of the corresponding injection process.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a device for operating actuators
  • FIG. 2 shows a diagram for illustrating the injection concept according to the prior art
  • Fig. Fig. 5 is a schematic illustration of packets.
  • Fig. 66 is a schematic illustration of packets.
  • Fig. 9 is a schematic representation of packages
  • Fig. Fig. 10 is a schematic illustration of packets.
  • Fig. 1111 is a schematic illustration of packets and
  • Fig. 12 is a block diagram for schematically illustrating a sequence of the inventive method.
  • FIG. 1 shows a device for operating or activating actuators PO to P5, which supply fuel as injectors C y C y to C y5.
  • the actuators PO to P5 supply a six-cylinder internal combustion engine.
  • two banks BO to Bl are provided. see that each three injectors, in the present case piezoelectric actuators PO, P2, P4 or Pl, P3, P5, drive.
  • the term "bank” designates the respective output stage EO, El and a corresponding control unit STO, STI.
  • Each actuator PO to P5 is electrically connected to the respective bank BO or Bl via a control line not further described
  • the operation of the actuators which may be, for example, electromagnetic injectors
  • a real-time control device controls the opening and closing of the injectors at specific times.
  • which actuator is to inject which amount of fuel at what time is specified by an application device, wherein the data or commands calculated by the application device are sent to the real-time control device or transferred so that it executes the commands accordingly e supplied by the application device data or commands to the real-time control device at regular intervals, so that it is supplied with the most up-to-date data and commands, without having to constantly record data or commands.
  • the application and real-time control devices respectively execute an application or real-time control method, which is why the terms are used interchangeably herein.
  • an actuator PO is controlled by the first bank BO via the control line, then it is charged or discharged.
  • the state of charge of the actuator PO can also be monitored and, if necessary, maintained by reloading.
  • the current supplied to the actuator PO, the transmitted amount of charge and / or the time until discharge, the metered amount of fuel is varied from zero to a maximum value.
  • the charging process / condition is merely an example of the specification of the amount of fuel to be metered. However, it is essential that each output stage can only ever drive one actuator / injector at a given time.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the time sequence of a control for injection according to the inventive method. It can be clearly seen that the injections for the respective cylinders per segment are grouped into groups representing several packages and the successive packages do not belong to the same cylinder.
  • the package G.10 is executed with three partial injections 3.0, 4.0, 5.0 by actuations of the actuator PO. Subsequently, according to the arrow 6, the control is made for driving a package Eq. 2, which contains (here) an injection 3.2 for the cylinder Cyl2. Then, according to the arrow 6, a point G2.0 of the cylinder CyIO is changed.
  • the injection 7.0 is performed before, in turn, with the interposition of other unillustrated packages to a package G2.2 of the cylinder Cyl2 is changed.
  • the package G2.2 is carried out with the injections 4.2, 5.2, 7.2, 8.2, 9.2, before subsequently being changed back to another package.
  • the injections of a package of a cylinder are always processed completely before changing to another package, the injections sometimes affect another cylinder, and this is processed.
  • the injections are grouped into packages, so that the injections are no longer processed cylinder-by-pack but in packages. It is important to note how the limits of the packages are set.
  • a method is used that dynamically sets the boundaries of the packets.
  • the respective power amplifier always and exclusively supplies the respective injector with control signals.
  • This method calculates and optimizes the grouping of the injections into packets in order to execute an injection concept in overlapping segments (injection windows).
  • a packet can also correspond to a segment, ie contain all the injections of a cylinder working cycle.
  • the number of packets and the switching sequence is vehicle or system specific and is not changed during the runtime of the method.
  • a pulse value of one stands for a state in which the actuator is driven for fuel delivery
  • a pulse value of zero indicates a state in which the injector is closed.
  • the pulses are thus a description of the actuator opening effecting actuator activity, and to that extent a pulse is an indication of an injector opening and thus an injection process.
  • the number of injection processes per package is fixed and is not changed during the running time of the method. For each pulse: if it is activated in a packet, an injection is activated, otherwise it is suppressed.
  • FIG. 4 shows a representation of a region EB which is defined by a start SOI_LIM and an end EOI LIM. In this area injections are permitted. If, after the procedure below, it follows that an injection 10.2 (eg. because of a shift) before the start of SOI LIM, the method shifts the start of injection 10.2 to the beginning SOI_LIM. In the event that the injection 11.2 is to continue after the end EOI LIM, the end of the injection 11.2 is set to the end EOI_LIM, for example by premature termination.
  • the range may be, for example, the time period in which injections can be made for a cylinder; but it can also be defined in particular by the limits of a package.
  • Figure 5 shows an example in which injections of different cylinders in different packets have overlapped.
  • the injection 12.0 of the packet E1 .0 of the cylinder CyIO overlaps with the second injection 13.2 of the packet E1.2 of the cylinder Cyl2.
  • the injection 12.0 of the packet Eq. 0 is postponed in time after the injection 13.2, so that the injection 12.0 begins immediately after the end of the injection 13.2 of the packet Eq.2 of the cylinder Cyl2.
  • the position and the duration of the injections are already predetermined and the assignment of injections to packets, the limits of the packets and the activation / deactivation of injection procedures are determined.
  • the method can be carried out once or twice per segment.
  • the calculation of the assignment of the injections to the packets, the packet boundaries and the deactivation or the activation of pulses is carried out in three steps (also referred to as sub-method).
  • a distribution step, a normalization step and a collision correction step it is particularly important to form the packets so that the injections in areas where two segments overlap are grouped into packets.
  • to Distinction of segments is for the description of a main segment (MAIN) and a directly preceding segment (PREV) defined.
  • the main segment designates a segment for which the procedure with the calculated data (start of the injection, duration of the injection) is defaulted, and the preceding segment is the immediately preceding segment of the same bank.
  • the grouping of the injections is shown in packages, of course, not the exact position of the boundaries of the packages.
  • Each package is completely processed before switching to another package. That the injections of a package are executed one after the other without interruption. Then the injections of the next packet are in turn.
  • the injections of a packet always relate to one cylinder, but do not necessarily contain all the injections for the current injection segment of this cylinder. In other words, the injections of a cylinder segment can be divided into different packets that are not necessarily processed directly in succession by the associated control unit.
  • the grouping of the pulses into packets is performed in advance.
  • This submodule autonomously optimizes the distribution of the pulses into packets, taking into account the start of injection SOI of the participating cylinders CyIO and Cyl2 or their overlapping segments. In the example, these are overlapping segments. Their injections are first divided into groups or packages. This is shown in FIG.
  • the structure of the previous segment is z.T. in the subsequent segment since it is to be expected that collisions of injections of the MAIN segment with injections of its subsequent segment are similar to the collisions of the PREV segment with the MAIN segment.
  • the segmentation of the segment in this section MAIN is performed in the overlapping section to the next segment (not shown) according to the structure of the PREV segment.
  • the second sub-module the number of packets per segment and / or the number of injections per packet is limited and adjusted (normalization step).
  • the number of injections per packet is set to two. Of course, this can be set individually for vehicle, internal combustion engine or system.
  • the number of packages in all segments is fixed at four, for example, in the segment PREV this leads to the fact that an empty package G2.0 was introduced, but in which no injection takes place. Now there are four packages each for the segments, each containing a maximum of two injections.
  • the third submodule is package management and injection correction.
  • the packet limits are adapted to the injection limits.
  • the boundaries of the packets in the MAIN segment are respectively set to the limits of the first or last injections provided therein. This can be seen in FIG.
  • the boundaries of the packets are defined by the gray boxes, now labeled Bl.2, B2.2, B3.2 and B4.2.
  • Each packet begins with the beginning of the first injection of the packet and ends with the end of the last injection of the packet.
  • the limit of the packet is given by the duration of the single injection. Only the determination of the package limits allows the collision check.
  • the boundaries of the packets are corrected for overlap. It is assumed that injections are more important in the first half of a segment than in the second half of the segment. For this reason, the PREV segment is modified in the overlap area. The boundaries of the PREV segment packets are corrected to fit within the gaps between the MAIN segment packets that remain unchanged. Thus, no injection is changed in the first half of segment MAIN because of overlap of packets of segments PREV and MAIN. For packages without injections, the limit is set to the maximum injection range.
  • the method thus has several steps that are performed: calculation and grouping of injections into packets (distribution), nomination (equalization of numbers) and collision correction, e.g. by shifting injections. This may also take into account constraints according to which certain injections become uninteresting if they have been shifted too much and therefore should be better avoided.
  • FIG. 12 schematically shows the sequence of the method.
  • a block 50 accessing the default magnitudes (e.g., the duration of the pulses and the position of the pulses), the injection into packets is performed.
  • the possibly packet number and injection number per packet are equalized and limited, and in block 52 the collision correction, e.g. by a shift of injections.
  • the data is e.g. via interface Ie control provided and a control unit
  • Block 53 drives the actuators (block 54).
  • the method can advantageously be implemented as a computer program.
  • the underruns were designed as subprogram modules.
  • the method described above can also be advantageously integrated in an application-specific integrated circuit (ASIC).
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • the Computer program when running on a computer or computer network export the inventive method in one of its embodiments.
  • the invention includes a computer program with program code means for carrying out the method according to the invention in one of its embodiments when the program is executed on a computer or computer network.
  • the program code means may be stored on a computer-readable medium.
  • the invention relates to a data carrier on which a data structure is stored, which can perform the inventive method in one of its embodiments after loading into a working and / or main memory of a computer or computer network.
  • the invention also relates to a computer program product with program code means stored on a machine-readable carrier in order to carry out the method according to the invention in one of its embodiments when the program is executed on a computer or computer network.
  • the program is understood as a tradable product. It can in principle be in any form, for example on paper or a computer-readable data carrier, and in particular can be distributed via a data transmission network.

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Abstract

Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung mittels Injektoren bei einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, wobei die Injektoren sequentiell gemäß Ansteuerdaten zum Offnen und Schließen in Einspritzvorgange angesteuert werden, wobei für jeden Zylinder in einem Arbeitsspiel ein bestimmtes Einspritzsegment gegeben ist, in dem Einspritzungen möglich sind, wobei für die Zylinder pro Einspritz-Segment mehrere Einspritzvorgange ausgeführt werden, für diese Einspritz vorgange Dauer und zeitliche Lage im Arbeitsspiel vorgegeben werden, und wobei in einem Kollisionskorrekturschritt eine Verschiebung oder Unterdrückung zumindest teilweise überlappender und damit kollidierender Einspritzvorgange durchgeführt wird.

Description

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.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung mittels Injektoren bei einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, wobei - die Injektoren sequentiell gemäß Ansteuerdaten zum Offnen und Schließen in Einspritzvorgange angesteuert werden, wobei für jeden Zylinder in einem Arbeitsspiel ein bestimmtes Einspritzsegment gegeben ist, in dem Einspritzungen möglich sind, - für die Zylinder pro Einspritz-Segment mehrere Einspritzvorgange ausgeführt werden,
- für diese Einspritzvorgange Dauer und zeitliche Lage im Einspritzsegment vorgegeben werden,
- für jeden Zylinder Einspritzvorgange zu mehreren Paketen zusammengefasst werden, deren jeweilige Einspritzvorgange direkt aufeinander ausgeführt werden, und
- bei der Kraftstoffeinspritzung die Pakete in einer Reihenfolge abgearbeitet werden, in der Pakete verschiedener Zylinder direkt aufeinander folgen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , das s das Verfahren die folgenden Schritte umfas st : a) in einem Verteilungsschritt werden die Einspritzvorgange auf die Pakete verteilt, ohne dabei eine unerwünschte Gleichzeitigkeit von Paketen verschiedener Einspritz- Segmente oder Zylinder zu berücksichtigen, und b) in einem Kollisionskorrekturschritt wird eine Modifikation oder Unterdrückung zumindest teilweise überlappender und damit kollidierender Einspritzvorgange derart durchgeführt, dass die Kollision aufgehoben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Verteilungsschritt die Paketanzahl im Einspritzsegment des jeweiligen Zylinders und/oder die Einspritzvorgangsanzahl jedes Paketes nicht berücksichtigt wird und vor dem Kollisions- korrekturschritt ein Normierungsschritt ausgeführt wird, in dem die Pakete so modifiziert werden, dass für jedes Zylindersegment eine vorgegebene Paketanzahl bzw. für jedes Paket eine maximale Anzahl aller Einspritzungen erhalten ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Normierungsschritt nötigenfalls Pakete eingeführt werden, die keinen Einspritzvorgang enthalten.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass immer mindestens zwei bezuglich der Steuerung der Kraftstoffeinspritzung aufeinander folgende Zylindersegmente in den Schritten a) und b) betrachtet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Verteilungsschritt eine Paketstruktur, die sich im Uberlapp- bereich des ersten der Zylindersegmente mit dem zweiten der Zylindersegmente ergibt, auch im zweiten der Zylindersegmente in einem Bereich in dem eine Überlapp mit einem nachfolgenden Zylindersegment zu erwarten ist, verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Kollisionskorrekturschritt von zwei zeitlich überlappenden Einspritzvorgangen derjenige modifiziert oder unterdruckt, insbesondere zeitlich nach hinten verschoben, wird, der dem Ende des ihn aufweisenden Segmentes naher liegt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Kollisionskorrekturschritt die Zeitgrenzen der Pakete des zweiten Segmentes bestimmt, innerhalb dieser Zeitgrenzen zumindest zum Teil vorgesehene Einspritzvorgange des ersten Segmentes ermittelt und diese modifiziert oder unterdruckt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Unterdrückung dann stattfindet, wenn eine zur Kollisionsvermeidung erforderliche Modifikation eine Veränderung be- wirkte, die einen vorbestimmten Schwellwert überschreiten wurde .
9. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modifikation eine Verschiebung, Verkürzung oder Aufteilung auf mehrere Einspritzvorgange umfasst.
10. Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, mit einer Steuereinrichtung zum Ansteuern von Kraftstoff-Injektoren zum Zumessen von Kraftstoff in Zylinder der Brennkraftmaschine gemäß Steuerdaten und mit Steuerdatenberechnungsmitteln, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Steuerdatenberechnungsmit- tel im Betrieb ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausfuhren .
11. Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln, um ein Verfah- ren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9 durchzufuhren, wenn das Programm auf einem Computer oder Computer- Netzwerk ausgeführt wird.
12. Datenträger, auf dem eine Datenstruktur gespeichert ist, die nach einem Laden in einen Arbeits- und/oder Hauptspeicher eines Computers oder Computer-Netzwerkes das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausfuhrt.
13. Computerprogramm-Produkt mit auf einem maschinenlesbaren Trager gespeicherten Programmcode-Mitteln, um alle Schritte gemäß den Ansprüchen 1 bis 9 durchzufuhren, wenn das Programm auf einem Computer oder Computer-Netzwerk ausgeführt wird.
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