WO2009143858A1 - Verfahren zur regelung eines einspritzvorgangs einer verbrennungskraftmaschine, steuergerät für eine verbrennungskraftmaschine und eine verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Verfahren zur regelung eines einspritzvorgangs einer verbrennungskraftmaschine, steuergerät für eine verbrennungskraftmaschine und eine verbrennungskraftmaschine Download PDF

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combustion
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Thorsten Schnorbus
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Fev Motorentechnik Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for controlling an injection process of an internal combustion engine of a vehicle, in particular a directly injecting internal combustion engine.
  • the invention further relates to a control unit, in which the method is stored, and also to an internal combustion engine of a vehicle with the control unit.
  • Direct injection internal combustion engines are becoming more and more popular in the motor vehicle field because of their potential in connection with fuel consumption, exhaust emission and combustion noise.
  • the increasingly stricter exhaust emission limits and the continuously rising fuel costs are driving the further development of such internal combustion engines, by means of which the increasing demands on the said criteria using so-called engine measures and measures for exhaust aftertreatment is met.
  • Engine speed and engine load is injected into a combustion chamber, it is known for example from DE 197 498 17 A1, the beginning of the fuel injection and the
  • a control of a fuel injection is known, in which the beginning and the duration of the fuel injection is adjusted combustion chamber selectively taking into account the last working cycle using a combustion position controller.
  • a regulation of a fuel injection is known from WO 2007/115630 A2, in which a change in the temporal injection curve of the injection process is set taking into account the respectively last working cycle.
  • the object of the invention is to improve the combustion process on which an internal combustion engine is based.
  • a method for combustion control is proposed, which is used in a direct-injection internal combustion engine.
  • the method provides for estimating an ignition delay in at least one cylinder of the direct injection internal combustion engine using a model.
  • Ignition delay is the time that elapses from the start of injection into the cylinder of the internal combustion engine until the actual start of combustion of an air-fuel mixture in the cylinder.
  • the estimation of the ignition delay allows, for example, to be able to achieve an improved control quality of a control, in particular a combustion position control, with which the estimation is preferably coupled.
  • the model estimate of the ignition delay allows a check to be made as to whether a pilot injection is being executed or not. This can be done depending on boundary conditions such as emission behavior, torque development as well as combustion noise or independently.
  • a further development provides that, based on the estimation, at least one control of a time of commencement of injection takes place.
  • a controller for injection can be executed. If, for example, an injection control is carried out, the estimation in the context of the combustion control can serve as pilot control for this control.
  • the ignition delay is preferably estimated taking into account a combustion chamber pressure in the cylinder.
  • the combustion chamber pressure can be detected for this purpose according to an embodiment via a sensor.
  • the combustion chamber pressure is determined via a calculation, taken from a characteristic map or determined in other non-direct manner.
  • a mathematical modeling is preferably used, which is based on data from test bench tests, with one or more state variables in the cylinder as input variables in the model. In this case, it can be provided, for example, that at least part of the input variables are themselves determined based on models.
  • a further embodiment which can also be carried out independently of the one described above, provides a self-learning model of the ignition delay based on at least one neural network, for which model a measurement of a combustion chamber pressure is provided, which is processed in the model.
  • An example of a self-learning model integrated in a control unit can be found for example in DE 10 2004 030 782 A1, to which reference is made in its entirety within the scope of the disclosure. There are various procedures specified how a self-learning model can be constructed and executed.
  • the model is based, for example, directly or indirectly on a combination of different sizes, which preferably describes a tendency to ignite the fuel, for example by a cetane number or octane number, a temperature in the combustion chamber, a pressure in the combustion chamber, a type of mixture formation, for example through the nozzle,
  • a cetane number or octane number for example, distribution of the droplet size in the fuel jet, or by an air duct, for example umbrella valves in the inlet, tangential flow channels, shape of the piston crown
  • the model can also resort to the results of other models, for example a model with regard to fluid flows, as can be seen for example from DE 10 2005 007 057 A1, which is also referred to in the context of the disclosure.
  • the quantities can be determined directly or indirectly via corresponding sensors or also calculated.
  • variables such as an oxygen concentration, an injection quantity or even a rail pressure can be included.
  • the method is carried out on a supercharged internal combustion engine, which operates on the diesel principle.
  • a further development provides that a precontrol takes place on the basis of the estimated ignition delay for a combustion position control.
  • a combustion position control is disclosed, for example, in WO 2005/005813 A2, to which reference is made in this regard, as well as with regard to the design of the control device, data transmission and sensor system in the context of this disclosure.
  • Outflow of the model-based control or regulation may for example also be that a pilot injection is omitted.
  • a pilot injection is omitted.
  • a further method for controlling an injection process of an internal combustion engine of a vehicle in particular a direct-injection internal combustion engine, is proposed, which can also be executed independently of the above method or linked thereto.
  • a fuel is injected into a combustion chamber of the internal combustion engine, wherein a start of injection, an injection amount and an injection curve are determined using a combustion position control and taking into account a burning time of the fuel.
  • a combustion position control at least one state variable assigned to the combustion chamber is used to describe the combustion position.
  • a switchable and disconnectable pilot control is used, which is effected by means of a model based on at least one state variable of the combustion chamber.
  • a method is proposed which can be combined with the methods proposed above as well as operated independently thereof. It is a method for controlling an injection process of an internal combustion engine of a vehicle, in particular a direct-injection internal combustion engine proposed, in which a fuel is injected into a combustion chamber of the internal combustion engine, taking into account a Zündverzugs, preferably taking into account a burning time of the fuel, at least one At the beginning of injection, preferably additionally an injection quantity and / or an injection curve is determined, wherein at least one of the combustion chamber associated state variable used to determine a Zündverzugszeit and wherein for the determination of the injection timing or the control of the injection process, a controller, preferably a switchable and disconnectable pilot control, is used , which is effected by means of a model based on at least one state variable of the combustion chamber.
  • the feedforward is based on the consideration to set a desired operating point for the injection process, then to reach a regulation.
  • the pilot control relieves the control of the injection process while improving their Dynamics. Furthermore, the relief also contributes to the stabilization of the control process, especially as the regulation becomes more responsive and faster due to the relief.
  • the pilot control counteracts these deviations and thus makes it possible to make the transient operation of the internal combustion engine more manageable by contributing to an improvement in a desired homogenization of the combustion in the individual combustion chambers. As a result, an emission characteristic and / or a noise characteristic of the internal combustion engine also improves.
  • the improved homogenization of the combustion causes an improvement in the control quality of the combustion position control.
  • the combustion chamber pressure associated with the respective combustion chambers of the internal combustion engine is preferably used.
  • the parameters "temperature, ion current or signal of an optical measurement principle" can also be used as state variables that can be assigned to the respective combustion chambers.
  • the course of the state variables is preferably detected as a function of the crankshaft angle. Alternatively or additionally, the course of the state variables can be detected as a function of time. The state variables can be measured and / or calculated.
  • the feedforward control for the start of injection, the injection quantity and / or the course of injection can be effected.
  • the pilot control can be effected in various ways.
  • the feedforward control can globally effect all combustion chambers comprehensively.
  • a plurality of combustion an average value for the start of injection, the injection amount and / or the injection curve determined in order to then use the individual average values as global precontrol values for the following combustion cycles according to the firing order of the internal combustion engine.
  • the number of contemplated combustion cycles can be arbitrarily selected or predetermined.
  • all combustion cycles of the last three cycles are considered for consideration.
  • a combustion cycle is to be understood as the period in which an injection of fuel into a combustion chamber begins and an injection following combustion in the combustion chamber is completed. Accordingly, a combustion cycle is within a work cycle, which is to be understood as the time period which denotes the passage of the four strokes of an internal combustion engine. In a 4-stroke engine, this is known to extend over a crankshaft angle of 720 degrees and in a 2-stroke engine is known to have a crankshaft angle of 360 °.
  • a combustion chamber-selective precontrol can be effected by determining an average value for the start of injection, the injection quantity and / or the injection profile over a period of time comprising several combustion cycles relative to the individual combustion chambers of the internal combustion engine. in order then to be able to use the individual mean values as pre-control values for the subsequent combustion cycles of the associated combustion chambers. Preferably, the last three combustion cycles of the associated combustion chambers are used to determine the mean values.
  • combustion chamber-selective pilot control of only a few combustion chambers or at least one combustion chamber for all other combustion chambers in order on the one hand to simplify the technical implementation of the combustion chamber-selective pilot control and, on the other hand, to claim the least possible computing power of at least one control unit.
  • two to six combustion chambers of an internal combustion engine are considered over a period comprising a plurality of combustion cycles and their pre-control values are taken over for the remaining combustion chambers, whereby preferably the last three combustion cycles are used to determine the average values for the start of injection, the injection quantity and / or the injection curve become.
  • a parallel implementation of the two Vor Kunststoffungsart be provided, it being possible to switch between the two Vor Kunststoffungsart depending on an operating point of the internal combustion engine.
  • the switching can be initiated by means of a characteristic and / or a map, wherein as Radio Stand. Switching point, a load / speed state and / or emission can be provided.
  • the global Vor Kunststoffungsart is first made and then optionally switched to the combustion chamber selective pilot control if necessary.
  • the switching can, as already stated above, take place in such a way that the combustion chamber-selective pilot control of only a few combustion chambers or at least one combustion chamber of the internal combustion engine is adopted for all other combustion chambers.
  • it is switched to a combustion chamber-selective pilot control of all combustion chambers.
  • the precontrol be adaptive, i. self-learning to effect, with the objective that the adaptation of the trend development of the possible manipulated variables "injection start, injection course and injection quantity" better follows.
  • a further embodiment provides that the feedforward control operating mode dependent switched by means of a map or a characteristic switched on and off to take into account the actually given to an internal combustion engine control needs. This connection and disconnection can be made depending on a load / speed state and / or an emission output.
  • the model on which the precontrol is based can be designed as a mathematical and / or physical model that has to be validated by means of test bench measurements.
  • a mathematical model is a model that is based on input and output variables of the respective combustion chamber, while a physical model is a model that describes the relationships between the input and output variables.
  • the fuel is injected into the combustion chamber while switching off a pilot injection.
  • an ignition delay in the combustion chamber that occurs as a result of the deactivation of the pilot injection is predicted by means of a model.
  • an injection start, an injection quantity and an injection profile are determined using the combustion position control and taking into account the burning time of the fuel.
  • This measure also contributes to improving the homogenization of the combustion and thus to improving the control quality of the combustion position control, in addition to the shutdown of the pilot injection, especially in the range of low and medium engine loads, a significant extension of the ignition delay is achieved.
  • the ignition delay is about 2000 to 1000 microseconds and at higher loads at about 800 to 500 microseconds.
  • the time associated with the shutdown of the pilot injection time can be advantageously provided for the mixture preparation, so that the mixture preparation can be improved in favor of emission reduction.
  • Both the pilot control to the control of the injection process and the shutdown of the pilot injection help to reduce the application costs for an internal combustion engine of a vehicle.
  • the correction factors stored in a control unit which act on the start of injection, the injection quantity and the course of injection, preferably those representing the altitude, cold and / or a cold engine, may be associated with monitoring of the combustion noise and / or the combustion emissions be compensated and therefore omitted.
  • the prediction of the ignition delay can be effected by means of a mathematical and / or physical model based on at least one state variable of the combustion chamber, which is to be validated by means of test bench measurements.
  • a mathematical and / or physical model is to be understood as already described above for such a statement.
  • the prediction of the ignition delay can be effected by means of neural networks.
  • At least the combustion chamber pressure is used as a state variable both for the combustion position control, the pilot control and the model for predicting the ignition delay. It can also be provided according to a further, preferred embodiment, both for the combustion position control, the pilot control and the model for predicting the ignition delay to use a plurality of state variables, which may include or exclude the combustion chamber pressure.
  • the parameters "temperature, ion current or signal of an optical measuring principle" are preferably considered state variables, the course of which can preferably be detected as a function of the crankshaft angle. Alternatively or additionally, the course of the state variables can also be detected as a function of time. The state variables can be measured and / or calculated.
  • the pilot injection can be switched on or off depending on the operating point by means of a characteristic map or a characteristic curve, in order to take into account the actual control requirement of an internal combustion engine.
  • This connection and disconnection can be made depending on a load / speed state and / or an emission output.
  • control unit for at least one directly injecting internal combustion engine of a vehicle.
  • the control unit comprises at least one control unit for controlling an injection process of the internal combustion engine, wherein in the control unit a model for determining a Zündverzugs and a switchable and disconnectable feedforward for the control of the injection process is deposited, and at least one arithmetic unit for processing of the injection process underlying control algorithm.
  • a model for determining a Zündverzugs and a switchable and disconnectable feedforward for the control of the injection process is deposited, and at least one arithmetic unit for processing of the injection process underlying control algorithm.
  • the model at least one switch for the connection and disconnection of the pilot control is stored, so that a global all combustion chambers of the internal combustion engine comprehensive connection and shutdown of the pilot control can be effected.
  • a number of control units corresponding to the number of combustion chambers is stored in the control unit, wherein a changeover switch is provided in each of the control units for connection and deactivation of the pilot control.
  • a changeover switch is provided in each of the control units for connection and deactivation of the pilot control.
  • two to six control units may also be provided in the control unit, each of which enables the combustion chamber-selective connection and disconnection of the pilot control of the associated combustion chamber via an associated changeover switch.
  • the pilot control values obtained for the associated combustion chambers can be used in accordance with what has already been described above for the remaining combustion chambers.
  • the switch is in each case preferably designed as a characteristic map or a characteristic, so that an operating point-dependent connection and disconnection of the pilot control can take place, which takes into account the actually given to an internal combustion engine control needs.
  • the model for the pilot control is preferably designed as an adaptive model for the reasons already mentioned above.
  • a further model can be stored in the control unit, which serves to predict a Zündverzuges in a combustion chamber, wherein adjusts the ignition delay due to a shutdown of a pilot injection in the combustion chamber. Furthermore, at least one further changeover switch for switching on and switching off the pre-injection is deposited in the control unit, so that a global connection of all combustion chambers of the internal combustion engine and shutdown of the pilot injection can be effected.
  • control unit a number of combustion chambers corresponding number of switches for the combustion chamber selective connection and shutdown of the pilot injection can be deposited.
  • the internal combustion engine comprises an injection device for injecting fuel into the combustion chamber, at least one control device having at least one control unit for controlling the injection process, and at least one sensor which is assigned to the combustion chamber and detects a state variable that coincides with the combustion process in the combustion chamber is related.
  • the sensor which is preferably designed as a spark plug comprising a pressure sensor, is connected to the control unit.
  • a model for a determination of an ignition delay and a switchable and switchable pilot control for controlling the injection process is also provided.
  • control unit it is proposed to deposit in the control unit one of the number of combustion chambers corresponding number of control units.
  • Such a vehicle has the advantage that a combustion position control is not mandatory. By using the model, this can for example also be omitted, for example in case of failure of the combustion chamber associated sensor. This also allows a redundant design of the engine control, since the vehicle can continue to operate, even if it should come to a fault.
  • 1 shows a first signal flow diagram 1
  • 2 shows a second signal flow diagram 13
  • Fig. 4 is a schematic representation of an injection course.
  • the first signal flow diagram 1 shown in FIG. 1 shows a control unit 2, which is stored in a control unit and serves to regulate an injection process for an injection device of a direct injection internal combustion engine.
  • the control unit 2 has various inputs, which are not fully shown in detail. Among other things, the inputs are a pressure curve 3, an output 4, a boost pressure 5, a Saugrohrtemperatur 6, an injection quantity 7, an injection characteristic 8, an injection start 9, a rail pressure 10 and an angle sensor signal 11. From these inputs calculates the Control unit 2, a control signal 12 for controlling an output voltage of an output stage for an injector.
  • the desired injection quantity 7 and the desired start of injection 9 are obtained, for example, from a map (not shown here) which takes into account a driver's request.
  • the adjustment quantities injection quantity 7, injection characteristic 8 and start of injection 9 are pre-controlled here and supplied to the control unit 2 as pilot control variables 30, 31, 32.
  • the core of the control unit is a microprocessor or a computing unit, which can or make a corresponding control and regulation of the injection process via stored in a memory of the control unit control and regulation instructions.
  • crankshaft angle ⁇ is preferably used. This is transmitted to the control unit 2 by means of an angle sensor or crank angle sensor. Alternatively or additionally, it can also be provided to relate the pressure curve 3 to the time.
  • the input injection characteristic 8 for example, it is predetermined whether it is intended to be a plurality of injection pulses or else a continuous course of injection.
  • 8 different classes of injection curves can be specified by means of the injection characteristic.
  • the classes describe different parameters to which the injection, and here the controlled injection curve refers.
  • the course of injection can be applied over the crankshaft angle ⁇ . Alternatively or additionally, the course can also be applied over an ignition delay.
  • the second signal flow diagram 13 shown in FIG. 2 shows a control unit 14, which can be stored in the same control unit and which regulates an injection start 9 and an injection characteristic 8 for the injection device.
  • the control unit 14 has various inputs, which are in detail a combustion focal point position 15, a lambda value 16, which is determined in a suction pipe, a boost pressure 5, a Saugrohrtemperatur 6, a rail pressure 10 and an operating mode 17 ,
  • the combustion center of gravity 15 is determined by means of a sensor, which detects, for example, the combustion chamber pressure, in conjunction with an angle sensor.
  • the operating mode 17 it is possible, for example, to specify how the internal combustion engine or in which state it is to be operated, for example in a regeneration mode for a diesel particulate filter.
  • an operating mode for example, a rich or a lean combustion can be provided.
  • the specification of the operating mode 17, for example, by means of a map in conjunction with a driver's request.
  • the second control unit 14 calculates as starting values an injection start 9, an injection characteristic 8 and a pilot control variable 31 for the injection start 9 and a pilot control variable 30 for the injection characteristic 8. These four output variables can be fed, for example, into the first control unit 2 from the first signal flow diagram 1 .
  • the injection characteristic is preferably adapted to the operating mode. For example, it is provided in the combustion in a high-load operating point to make an increase in the injection rate in the direct connection to a start injection at the start of combustion and finally end the injection abruptly. In the case of a transient operation of an internal combustion engine with short-term high exhaust gas recirculation rates, on the other hand, it may be provided to shift a main injection in the direction of late and, if appropriate, additionally to provide a pilot injection. Furthermore, for example, in a regeneration mode of operation for a diesel soot particulate filter, one or more post-injections may be provided.
  • the third signal flow diagram 13 shown in FIG. 3 shows a further control unit 19, which can be stored in the same control unit and on which the regulation of the injection quantity 7 is based.
  • the control unit 19, an average combustion chamber pressure 20 and a driver request 21 are supplied as input variables.
  • the driver request 21 is determined, for example, from an accelerator pedal position or accelerator pedal acceleration. In particular, a selected gear of a transmission is taken into account in determining the driver's request.
  • the third control unit 19 calculates the injection quantity 7 and a pilot value 32 for the injection quantity 7. These two Outputs can for example be supplied to the first control unit 2 according to the first signal flow scheme 1.
  • the injection quantity When calculating the injection quantity, it is preferably taken into account that, depending on the operating mode, in particular depending on the exhaust gas recirculation rate or boost pressure, a different average combustion chamber pressure is set depending on the injection quantity. Additionally or alternatively, different adjusting combustion chamber pressures can also be taken into account. Preferably, by means of the regulation of the injection quantity, the mean combustion chamber pressure can be maintained at a desired value, despite a variation of the other operating parameters, such as the exhaust gas recirculation rate or the boost pressure.
  • the signal flow diagrams 1, 13, 18 described with reference to FIGS. 1 to 3 are preferably used in a combustion chamber-selective manner, so that one of the units 2, 14, 19 can be assigned to each individual combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the control signal 12 is used to control the injector assigned to the combustion chamber.
  • the signal flow schemes 1, 13, 18 can also be used globally in all combustion chambers of the internal combustion engine.
  • those input variables which do not differ from one another for the regulation of the injection process are preferably supplied only once as input variables of the common control unit.
  • These variables which are common to the regulation of all combustion chambers are, in particular, the rail pressure, the boost pressure, the intake manifold temperature, the lambda value and the operating mode.
  • the common control unit supplies a control signal for the assigned injector for each of the combustion chambers.
  • the control units 2, 14, 19 are each preferably based on an adaptive pilot control, which can be switched on or off by means of a changeover switch.
  • a mathematical and / or physical model serving for precontrol of the corresponding output variables can be stored, which is based, for example, at least on the combustion chamber pressure 3.
  • the combustion chamber pressure is detected by means of a spark plug, which comprises a pressure sensor which is connected to the control unit 2.
  • the mathematical and / or physical model may be understood to be a mathematical model based on input and output variables of the combustion chamber, and / or a physical model that includes the between the input and output variables describes existing relationships.
  • the state variables can be measured and / or calculated.
  • the switching on and off of the precontrol effecting - not shown here - Umstellschalter which can be stored in each of the control units 2, 14, 19, can be configured as a map or a characteristic for operating point-dependent connection and disconnection. This connection and disconnection can be made depending on a load / speed state and / or an emission output.
  • All control units 2, 14, 19 have in common that the fuel can be injected with shutdown of a pilot injection into the combustion chamber.
  • another switch (not shown here) is used, which is deposited in the control unit 2 and can be designed as a characteristic map or a characteristic curve for operating point-dependent connection and disconnection of the pilot injection. Again, the connection and disconnection can be made depending on a load / speed condition and / or an emission.
  • the ignition delay occurring as a result of the deactivation of the pilot injection in the combustion chamber is predicted by means of a further model which can be stored in the control unit 2.
  • the model used here is a mathematical / and / or physical model which is based at least on the combustion chamber pressure 3.
  • the mathematical and / or physical model is to be understood as meaning what has previously been said about such a statement.
  • a start of injection 9, injection course 12 and an injection quantity 7 corresponding to the ignition delay are determined using the combustion position control and a burning time of the fuel.
  • the state variables can be measured and / or calculated.
  • the prediction of the ignition delay can be effected by means of neural networks.
  • the injection curve 22 illustrated in FIG. 4 - or the injection characteristic 22 - illustrates an injection rate 23 that varies over a crankshaft angle ⁇ . Also shown is the pressure curve 24, 29 corresponding to the course of the injection rate 23 with respect to the crankshaft angle ⁇ .
  • a start injection 25 is provided, which provides a constant injection rate extending over a first crankshaft angle section 26. This start injection 25 is closed at a point in time at which combustion commences - this point in time corresponds to the crankshaft angle oti - a linear or ramp feed.
  • mig increasing injection rate 27 which extends over a second crankshaft angle section and shortly before the end of the injection transiently in a constant injection rate 28 and then drops abruptly to zero.
  • the increase in the injection rate at the onset of combustion advantageously increases the turbulence in the combustion chamber. Due to the abrupt end of the injection, post-oxidation of the fuel can advantageously be effected as a result of a hot end of the combustion.
  • the injection rate profile 23 corresponds to the pressure profile 24.
  • the ramp-shaped increasing injection rate 27 of the pressure profile 24 is continued in a second pressure curve 29.
  • This second pressure profile 29 is shifted in the "late" direction relative to the first pressure profile 24.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Einspritzvorgangs einer direkt einspritzenden Verbrennungskraftmaschine (33) eines Fahrzeugs (34). Bei dem Verfahren, bei dem ein Kraftstoff in einen Brennraum der Verbrennungskraftmaschine (33) eingespritzt wird, werden unter Verwendung einer Verbrennungslageregelung und unter Berücksichtigung der Brenndauer des Kraftstoffes ein Einspritzbeginn (9), eine Einspritzmenge (7) und ein Einspritzverlauf (12) ermittelt. Dabei wird für die Verbrennungslageregelung mindestens eine dem Brennraum zugeordnete Zustandsgröße (3, 5, 15), welche die Verbrennungslage beschreibt, verwendet. Ferner wird für die Regelung des Einspritzvorgangs eine zuschaltbare und abschaltbare Vorsteuerung (30, 31, 32) verwendet, die mittels eines auf mindestens einer Zustandsgröße (3, 5, 15) des Brennraumes basierenden mathematischen Modells bewirkt wird. Der Zündverzug wird unter Nutzung eines Modells abgeschätzt. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Steuergerät, in dem das Verfahren hinterlegt ist, und ferner eine direkt einspritzende Verbrennungskraftmaschine (33) eines Fahrzeugs (34), mit dem Steuergerät.

Description

Verfahren zur Regelung eines Einspritzvorgangs einer Verbrennungskraftmaschine,
Steuergerät für eine Verbrennungskraftmaschine und eine Verbrennungskraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Einspritzvorgangs einer Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs, insbesondere einer direkt einspritzenden Verbrennungskraftmaschine. Die Erfindung betrifft ferner ein Steuergerät, in dem das Verfahren hinterlegt ist, und ferner eine Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs mit dem Steuergerät.
Direkt einspritzende Verbrennungskraftmaschinen finden aufgrund ihres Potentials im Zusammenhang mit dem Kraftstoffverbrauch, der Abgasemission und dem Verbrennungsgeräusch immer stärker Einzug in den Kraftfahrzeugbereich. Die immer strenger werdenden Abgasgrenzwerte und die fortwährend steigenden Kraftstoffkosten treiben die Weiterentwicklung derartiger Verbrennungskraftmaschinen voran, mittels derer den steigenden Anforderungen an die besagten Kriterien unter Verwendung so genannter motorischer Maßnahmen und Maßnahmen zur Abgasnachbehandlung begegnet wird.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Kraftstoffeinspritzungen bekannt. Neben einer Kennfeld gesteuerten Kraftstoffeinspritzung, bei der ein Kraftstoff abhängig von der
Motordrehzahl und Motorlast in einen Brennraum eingespritzt wird, ist es beispielsweise aus der DE 197 498 17 A1 bekannt, den Beginn der Kraftstoffeinspritzung und die
Verbrennungslage aus einer Differenz zwischen einem gemessenen Druckverlauf und einem berechneten Druckverlauf zu ermitteln. Des Weiteren ist es beispielsweise aus der WO 2005/005813 A2 bekannt, aus einer einem Brennraum zugeordneten Zustandsgröße den Beginn der Kraftstoffeinspritzung und / oder den Inertgasanteil in dem Brennraum einzustellen.
Ferner ist aus der WO 2005/005813 A2 eine Regelung einer Kraftstoffeinspritzung be- kannt, bei der unter Verwendung eines Verbrennungslagereglers der Beginn und die Dauer der Kraftstoffeinspritzung brennraumselektiv unter Berücksichtigung des jeweils letzten Arbeitszyklus eingestellt wird.
Des Weiteren ist aus der WO 2007/115630 A2 eine Regelung einer Kraftstoffeinspritzung bekannt, bei der eine Änderung des zeitlichen Einspritzverlaufes des Einspritzvorgangs unter Berücksichtigung des jeweils letzten Arbeitszyklus eingestellt wird.
BESTATIGUNGSKOPIE Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den einer Verbrennungskraftmaschine zugrunde liegenden Verbrennungsvorgang zu verbessern.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 , mit einem Steuergerät mit den Merkmalen des Anspruches 22 und mit einem Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruches 27 gelöst. Die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale sind Gegenstand von bevorzugten Ausgestaltungen der Lösung. Weitere in der Beschreibung enthaltene Merkmale können mit anderen in der Offenbarung enthaltenen Merkmalen zu zusätzlichen Weiterbildungen verknüpft werden.
Es wird ein Verfahren zur Verbrennungssteuerung vorgeschlagen, welches bei einer direkteinspritzenden Verbrennungskraftmaschine eingesetzt wird. Das Verfahren sieht eine Abschätzung eines Zündverzuges in zumindest einem Zylinder der direkteinspritzenden Verbrennungskraftmaschine unter Nutzung eines Modells vor. Als Zündverzug wird die Zeit verstanden, die von einem Einspritzbeginn in den Zylinder der Verbrennungskraftma- chine bis zum tatsächlichen Brennbeginn eines Luft-Kraftstoff-Gemisches im Zylinder vergeht. Die Abschätzung des Zündverzugs erlaubt beispielsweise eine verbesserte Regelungsgüte einer Regelung, insbesondere einer Verbrennungslageregelung erzielen zu können, mit der die Abschätzung vorzugsweise gekoppelt wird. Darüber hinaus erlaubt die modellhafte Abschätzung des Zündverzugs eine Überprüfung ausführen zu können, ob eine Voreinspritzung ausgeführt wird oder nicht. Dieses kann abhängig von Randbedingungen wie Emissionsverhalten, Drehmomententfaltung wie auch Verbrennungsgeräusch oder auch unabhängig davon erfolgen.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass auf Basis der Abschätzung zumindest eine Steuerung eines Zeitpunkts eines Einspritzbeginns erfolgt. Auf diese Weise kann zum Beispiel eine Steuerung für eine Einspritzung ausgeführt werden. Wird beispielsweise eine Regelung bezüglich der Einspritzung ausgeführt, kann die Abschätzung im Rahmen der Verbrennungssteuerung als Vorsteuerung für diese Regelung dienen.
Vorzugsweise wird unter Berücksichtigung eines Brennraumdrucks im Zylinder der Zündverzug abgeschätzt. Der Brennraumdruck kann hierzu gemäß einer Ausgestaltung über einen Sensor erfasst werden. Gemäß einer anderen Gestaltung wird der Brennraumdruck über eine Berechnung ermittelt, aus einem Kennfeld entnommen oder auf andere nichtdi- rekte Weise ermittelt. Bei Nutzung des Modells wird vorzugsweise eine mathematische Modellierung genutzt, die auf Basis von Daten aus Prüfstandsversuchen basiert, wobei als Eingangsgrößen in das Modell ein oder mehrere Zustandsgrößen im Zylinder einfließen. Hierbei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass zumindest ein Teil der Eingangsgrößen selbst modell- basiert ermittelt werden.
Eine weitere Ausgestaltung, die auch unabhängig von der oben beschrieben ausführbar ist, sieht ein selbstlernendes Modell des Zündverzugs vor, das auf zumindest einem neuronalen Netz basiert, wobei für dieses Modell eine Messung eines Brennraumdruckes vorgesehen ist, die im Modell verarbeitet wird. Ein Beispiel eines selbstlernendes Modells integriert in einem Steuergerät geht beispielsweise aus der DE 10 2004 030 782 A1 hervor, auf die im Rahmen der Offenbarung vollumfänglich Bezug genommen wird. Dort sind verschiedne Vorgehensweisen angegeben, wie eine selbstlernendes Modell aufgebaut und ausgeführt werden kann.
Das Modell basiert zum Beispiel direkt oder mittelbar auf einer Verknüpfung von verschiedenen Größen, die vorzugsweise eine Zündwilligkeit des Kraftstoffs, beispielsweise durch eine Cetanzahl oder Oktanzahl beschrieben, eine Temperatur im Brennraum, einen Druck im Brennraum, eine Art der Gemischbildung, beispielsweise durch die Düse, zum Beispiel Verteilung der Tröpfchengröße im Kraftstoffstrahl, oder durch eine Luftführung, zum Beispiel Schirmventile im Einlass, tangentiale Strömungskanäle, Form des Kolbenbodens, beeinflusst werden kann, mit umfassen. Auch kann das Modell auf Ergebnisse anderer Modelle zurückgreifen, zum Beispiel auf ein Modell in Bezug auf Fluidströme, wie es beispielsweise aus der DE 10 2005 007 057 A1 hervorgeht und auf das im Rahmen der Of- fenbarung ebenfalls verwiesen wird. Die Größen können zum Beispiel über entsprechende Sensoren direkt oder indirekt ermittelt oder auch berechnet werden. Weiterhin können Größen wie eine Sauerstoffkonzentration, eine Einspritzmenge oder auch ein Raildruck mit eingehen.
Bevorzugt wird das Verfahren an einer aufgeladenen Verbrennungskraftmaschine ausgeführt, die nach dem Dieselprinzip arbeitet.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass eine Vorsteuerung auf Basis des abgeschätzten Zündverzugs für eine Verbrennungslageregelung erfolgt. Eine Verbrennungslageregelung geht beispielsweise aus der WO 2005/005813 A2 hervor, auf die diesbezüglich wie auch bezüglich der Ausgestaltung von Steuergerät, Datenübertragung und Sensorik im Rahmen dieser Offenbarung hingewiesen wird. Ausfluss der modelbasierten Steuerung bzw. Regelung kann zum Beispiel auch sein, dass eine Voreinspritzung entfällt. So kann zum Beispiel zumindest in einem niedrigen Lastbereich eine Einspritzung ohne Voreinspritzung erfolgen, wobei eine Verlängerung des Zündverzugs erfolgt.
Des weiteren wird ein weiteres Verfahren zur Regelung eines Einspritzvorgangs einer Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs, insbesondere einer direkt einspritzenden Verbrennungskraftmaschine, vorgeschlagen, das auch unabhängig von dem obigen Ver- fahren ausführbar ist oder mit diesem verknüpft ist. Bei dem Verfahren wird ein Kraftstoff in einen Brennraum der Verbrennungskraftmaschine eingespritzt, wobei unter Verwendung einer Verbrennungslageregelung und unter Berücksichtigung einer Brenndauer des Kraftstoffes ein Einspritzbeginn, eine Einspritzmenge und ein Einspritzverlauf ermittelt werden. Für die Verbrennungslageregelung wird dabei mindestens eine dem Brennraum zugeordnete Zustandsgröße zur Beschreibung der Verbrennungslage verwendet. Für die Regelung des Einspritzvorgangs wird dabei eine zuschaltbare und abschaltbare Vorsteuerung verwendet, die mittels eines auf mindestens einer Zustandsgröße des Brennraumes basierenden Modells bewirkt wird.
Gemäß einem zusätzlichen Gedanken der Erfindung wird ein Verfahren vorgeschlagen, welches mit den oben vorgeschlagenen Verfahren kombiniert wie auch unabhängig davon betreiben werden kann. Es wird ein Verfahren zur Regelung eines Einspritzvorgangs einer Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs, insbesondere einer direkt einspritzenden Verbrennungskraftmaschine, vorgeschlagen, bei dem ein Kraftstoff in einen Brennraum der Verbrennungskraftmaschine eingespritzt wird, wobei unter Berücksichtigung eines Zündverzugs, vorzugsweise auch unter Berücksichtigung einer Brenndauer des Kraftstoffs, zumindest ein Einspritzbeginn, vorzugsweise zusätzlich eine Einspritzmenge und/oder ein Einspritzverlauf ermittelt wird, wobei mindestens eine dem Brennraum zugeordnete Zustandsgröße zur Ermittlung einer Zündverzugszeit verwendet und wobei für die Festlegung des Einspritzzeitpunkts oder die Regelung des Einspritzvorgangs eine Steuerung, vorzugsweise eine zuschaltbare und abschaltbare Vorsteuerung, verwendet wird, die mittels eines auf mindestens einer Zustandsgröße des Brennraumes basierenden Modells bewirkt wird.
Der Vorsteuerung liegt die Überlegung zugrunde, einen gewünschten Betriebspunkt für den Einspritzvorgang einzustellen, um den dann eine Regelung greifen soll. Die Vorsteuerung entlastet dabei die Regelung des Einspritzvorgangs und verbessert zugleich deren Dynamik. Ferner trägt die Entlastung auch zur Stabilisierung des Regelungsvorgangs bei, zumal die Regelung durch die Entlastung reaktionsfähiger und reaktionsschneller wird.
Bei einem transienten Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine können Zustände ent- stehen, in denen die tatsächliche Verbrennungslage der einzelnen Brennräume der
Verbrennungskraftmaschine stark von der angestrebten Verbrennungslage abweicht.
Derartige Abweichungen können einen negativen Einfluss auf das Drehmoment und das
Verbrennungsgeräusch haben. Ferner können durch derartige Abweichungen auch
Verbrennungsaussetzer entstehen, die die Laufruhe der Verbrennungskraftmaschine be- einträchtigen.
Die Vorsteuerung begegnet diesen Abweichungen und ermöglicht somit, den transienten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine beherrschbarer zu machen, indem sie zu einer Verbesserung einer angestrebten Homogenisierung der Verbrennung in den einzelnen Brennräumen beiträgt. Infolge dessen verbessert sich auch eine Emissionscharakteristik und / oder eine Geräuschcharakteristik der Verbrennungskraftmaschine.
Des Weiteren bewirkt die verbesserte Homogenisierung der Verbrennung eine Verbesserung der Regelgüte der Verbrennungslageregelung.
Als Zustandsgröße zur Verwendung sowohl für die Verbrennungslageregelung als auch die Vorsteuerung zu der Regelung eines Einspritzvorgangs wird vorzugsweise der den jeweiligen Brennräumen der Verbrennungskraftmaschine zugeordnete Brennraumdruck verwendet. Alternativ oder zusätzlich zu dem Brennraumdruck können als den jeweiligen Brennräumen zuordenbare Zustandsgrößen auch die Parameter "Temperatur, lonenstrom oder Signal eines optischen Messprinzips" verwendet werden. Der Verlauf der Zustandsgrößen wird dabei vorzugsweise als Funktion des Kurbelwellenwinkels erfasst. Alternativ oder zusätzlich kann der Verlauf der Zustandsgrößen als Funktion der Zeit erfasst werden. Die Zustandsgrößen können dabei gemessen und / oder berechnet werden.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung kann die Vorsteuerung für den Einspritzbeginn, die Einspritzmenge und / oder den Einspritzverlauf bewirkt werden.
Bei einer mehrere Brennräume umfassenden Verbrennungskraftmaschine kann die Vor- Steuerung verschiedenartig bewirkt werden. Zum einen kann die Vorsteuerung global alle Brennräume umfassend bewirkt werden. Dabei wird aus einer Betrachtung der den einzelnen Brennräumen zugeordneten Verbrennungslagen über einen mehrere Verbren- nungszyklen umfassenden Zeitraum ein Mittelwert für den Einspritzbeginn, die Einspritzmenge und / oder den Einspritzverlauf ermittelt, um dann die einzelnen Mittelwerte als globale Vorsteuerwerte für die entsprechend der Zündreihenfolge der Verbrennungskraftmaschine nachfolgenden Verbrennungszyklen verwenden zu können. Die Anzahl der betrachteten Verbrennungszyklen kann dabei beliebig wählbar oder vorgegeben sein. Vorzugsweise werden alle Verbrennungszyklen der letzten drei Arbeitszyklen zur Betrachtung herangezogen.
Unter einem Verbrennungszyklus ist der Zeitraum zu verstehen, in welchem eine Einsprit- zung von Kraftstoff in einen Brennraum beginnt und eine auf die Einspritzung folgende Verbrennung in dem Brennraum abgeschlossen wird. Demnach liegt ein Verbrennungszyklus innerhalb eines Arbeitszyklus, unter dem der Zeitraum zu verstehen ist, der den Durchlauf der vier Takte einer Verbrennungskraftmaschine bezeichnet. Bei einem 4-Takt- Motor erstreckt sich dieser bekanntlich über einen Kurbelwellenwinkel von 720 Grad und bei einem 2-Takt-Motor bekanntlich über einen Kurbelwellenwinkel von 360°.
Zum anderen kann alternativ oder zusätzlich zu der globalen Vorsteuerung eine brenn- raumselektive Vorsteuerung bewirkt werden, indem bezogen auf die einzelnen Brennräume der Verbrennungskraftmaschine über einen mehrere Verbrennungszyklen umfassen- den Zeitraum ein Mittelwert für den Einspritzbeginn, die Einspritzmenge und / oder den Einspritzverlauf ermittelt wird, um dann die einzelnen Mittelwerte als Vorsteuerwerte für die nachfolgenden Verbrennungszyklen der zugeordneten Brennräume verwenden zu können. Vorzugsweise werden dabei die letzten drei Verbrennungszyklen der zugeordneten Brennräume zur Ermittlung der Mittelwerte herangezogen.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, die brennraumselektive Vorsteuerung nur einiger weniger Brennräume oder mindestens eines Brennraumes für alle übrigen Brennräume zu übernehmen, um einerseits die technische Umsetzung der brennraumselektiven Vorsteuerung zu vereinfachen und andererseits möglichst wenig Rechenleistung mindestens ei- nes Steuergerätes zu beanspruchen. Vorzugsweise werden dabei zwei bis sechs Brennräume einer Verbrennungskraftmaschine über einen mehrere Verbrennungszyklen umfassenden Zeitraum betrachtet und deren Vorsteuerwerte für die übrigen Brennräume übernommen, wobei vorzugsweise die jeweils letzten drei Verbrennungszyklen zur Ermittlung der Mittelwerte für den Einspritzbeginn, die Einspritzmenge und / oder den Einspritz- verlauf herangezogen werden. Im Fall einer Kombination aus einer globalen und brennraumselektiven Vorsteuerung kann eine parallele Umsetzung der beiden Vorsteuerungsarten vorgesehen sein, wobei zwischen den beiden Vorsteuerungsarten abhängig von einem Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine umgeschaltet werden kann. Die Umschaltung kann dabei mittels einer Kennlinie und / oder eines Kennfeldes veranlasst werden, wobei als Betriebsbzw. Umschaltpunkt ein Last- / Drehzahlzustand und / oder ein Emissionsausstoß vorgesehen sein kann. Vorzugsweise wird dabei zuerst die globale Vorsteuerungsart vorgenommen und dann ggf. bei Bedarf auf die brennraumselektive Vorsteuerung umgeschaltet. Die Umschaltung kann dabei, wie bereits zuvor ausgeführt, derart erfolgen, dass die brennraumselektive Vorsteuerung nur einiger weniger Brennräume oder mindestens eines Brennraumes der Verbrennungskraftmaschine für alle übrigen Brennräume übernommen wird. Vorzugsweise wird auf eine brennraumselektive Vorsteuerung aller Brennräume umgeschaltet.
Alternativ dazu kann eine lineare bzw. kaskadenförmige Umsetzung der beiden Vorsteuerungsarten vorgesehen sein, wobei mit einer der beiden Vorsteuerungsarten begonnen wird. Vorzugsweise wird dabei mit der globalen Vorsteuerungsart begonnen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, die Vorsteuerung adaptiv, d.h. selbst lernend zu bewirken, mit der Zielsetzung, dass die Adaption der tendenziellen Entwicklung der möglichen Stellgrößen "Einspritzbeginn, Einspritzverlauf und Einspritzmenge" besser folgt.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, die Vorsteuerung betriebspunktabhängig mittels eines Kennfeldes oder eine Kennlinie zuschaltbar und abschaltbar zu geschalten, um dem an einer Verbrennungskraftmaschine tatsächlich gegebenen Steuerungsbedarf Rechnung zu tragen. Diese Zu- und Abschaltung kann dabei abhängig von einem Last- / Drehzahlzustand und / oder einem Emissionsausstoß vorgenommen werden.
Das Modell, auf dem die Vorsteuerung beruht, kann als ein mathematisches und / oder physikalisches Modell ausgestaltet sein, dass mittels Prüfstandsmessungen zu validieren ist. Unter einem mathematischen Modell ist ein Modell zu verstehen, das auf Ein- und Ausgangsgrößen des jeweiligen Brennraumes basiert, während unter einem physikalischen Modell ein Modell zu verstehen ist, das die zwischen den Ein- und Ausgangsgrö- ßen bestehenden Zusammenhänge beschreibt. Nach einer weiteren Ausgestaltung wird der Kraftstoff unter Abschaltung einer Voreinspritzung in den Brennraum eingespritzt. Dabei wird ein sich infolge der Abschaltung der Voreinspritzung einstellender Zündverzug in dem Brennraum mittels eines Modells vorhergesagt. Korrespondierend zu dem Zündverzug werden unter Verwendung der Verbrennungslageregelung und unter Berücksichtigung der Brenndauer des Kraftstoffes ein Einspritzbeginn, eine Einspritzmenge und ein Einspritzverlauf ermittelt.
Diese Maßnahme trägt ebenfalls zur Verbesserung der Homogenisierung der Verbrennung und somit zur Verbesserung der Regelgüte der Verbrennungslageregelung bei, zu- mal mit der Abschaltung der Voreinspritzung, insbesondere in dem Bereich geringer und mittlerer Motorlasten, eine erhebliche Verlängerung des Zündverzugs erreicht wird. Üblicherweise liegt der Zündverzug bei etwa 2000 bis 1000 μs und bei höheren Lasten bei etwa 800 bis 500 μs. Der mit der Abschaltung der Voreinspritzung einhergehende Zeitgewinn kann vorteilhafterweise für die Gemischaufbereitung bereitgestellt werden, so dass die Gemischaufbereitung zugunsten einer Emissionsreduktion verbessert werden kann.
Sowohl die Vorsteuerung zu der Regelung des Einspritzvorgangs als auch die Abschaltung der Voreinspritzung tragen dazu bei, den Applikationsaufwand für eine Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs zu reduzieren. Die in einem Steuergerät hinterleg- ten Korrekturfaktoren, die auf den Einspritzbeginn, die Einspritzmenge und den Einspritzverlauf einwirken, vorzugsweise solche, die die Höhe, Kälte und / oder einen kalten Motor repräsentieren, können in Verbindung mit einer Überwachung der Verbrennungsgeräusche und / oder der Verbrennungsemissionen kompensiert werden und daher wegfallen.
Die Vorhersage des Zündverzugs kann mittels eines auf mindestens einer Zustandsgröße des Brennraumes basierenden mathematischen und / oder physikalischen Modells bewirkt werden, dass mittels Prüfstandsmessungen zu validieren ist. Dabei ist unter einem mathematischen und / oder physikalischen Modell das bereits zuvor zu einem solchen Gesagte zu verstehen.
Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Vorhersage des Zündverzugs mittels neuronaler Netze bewirkt werden.
Nach einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung wird sowohl für die Verbrennungslage- regelung, die Vorsteuerung als auch das Modell zur Vorhersage des Zündverzuges zumindest der Brennraumdruck als Zustandsgröße verwendet. Auch kann nach einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen sein, sowohl für die Verbrennungslageregelung, die Vorsteuerung als auch das Modell zur Vorhersage des Zündverzuges mehrere Zustandsgrößen zu verwenden, die den Brennraumdruck umfassen oder ausschließen können. Neben dem Brennraumdruck kommen dabei als Zustandsgrößen vorzugsweise die Parameter "Temperatur, lonenstrom oder Signal eines optischen Messprinzips" in Betracht, deren Verlauf vorzugsweise als Funktion des Kurbelwellenwinkels erfasst werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann der Verlauf der Zustandsgrößen auch als Funktion der Zeit erfasst werden. Die Zustandsgrößen können dabei gemessen und / oder berechnet werden.
Die Voreinspritzung kann betriebspunktabhängig mittels eines Kennfeldes oder einer Kennlinie zugeschaltet oder abgeschaltet werden, um dem an einer Verbrennungskraftmaschine tatsächlich gegebenen Steuerungsbedarf Rechnung zu tragen. Hierbei wird vorzugsweise auch Bezug genommen auf das Ergebnis einer Abschätzung des Zündver- zugs und den sich daraus ergebenen Konsequenzen zum Beispiel auf das Brennverfahren, die Gemischbildung oder anderem. Diese Zu- und Abschaltung kann dabei abhängig von einem Last- / Drehzahlzustand und / oder einem Emissionsausstoß vorgenommen werden.
Ferner kann nach einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen sein, eine zeitliche Änderung des Einspritzverlaufes bezüglich eines Brennraumes während zumindest eines Arbeitszyklus mittels zumindest einer während des selben Arbeitszyklus erfassten Zustandsgrö- ße des selben Brennraumes zu regeln. Zu weiteren Einzelheiten in diesem Zusammenhang wird an dieser Stelle auf die bereits eingangs zum Stand der Technik gewürdigte Druckschrift WO 2007/115630 A2 verwiesen, aus der eine derartige Ausgestaltung eines Verfahrens zur Regelung einer Kraftstoffeinspritzung bekannt ist und die hiermit zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Erfindung gemacht wird.
Es wird des Weiteren ein Steuergerät für zumindest eine direkt einspritzende Verbren- nungskraftmaschine eines Fahrzeugs vorgeschlagen. Das Steuergerät umfasst dabei mindestens eine Regeleinheit zur Regelung eines Einspritzvorgangs der Verbrennungskraftmaschine, wobei in der Regeleinheit ein Modell für eine Bestimmung eines Zündverzugs und eine zuschaltbare und abschaltbare Vorsteuerung zu der Regelung des Einspritzvorgangs hinterlegt ist, und mindestens eine Recheneinheit zur Abarbeitung des dem Einspritzvorgang zugrunde liegenden Regelungsalgorithmus. Bezüglich des Modells ist das bereits zuvor zu einem solchen Gesagte zu verstehen. In dem Modell ist mindestens ein Umschalter zur Zuschaltung und Abschaltung der Vorsteuerung hinterlegt, so dass eine globale alle Brennräume der Verbrennungskraftmaschine umfassende Zuschaltung und Abschaltung der Vorsteuerung bewirkt werden kann.
Gemäß einer Weiterbildung ist in dem Steuergerät eine der Anzahl von Brennräumen entsprechende Anzahl von Regeleinheiten hinterlegt, wobei in jeder der Regeleinheiten ein Umschalter zur brennraumselektiven Zuschaltung und Abschaltung der Vorsteuerung vorgesehen ist. Alternativ können in dem Steuergerät auch vorzugsweise zwei bis sechs Regeleinheiten vorgesehen sein, die jeweils über einen zugeordneten Umschalter die brennraumselektive Zuschaltung und Abschaltung der Vorsteuerung des zugeordneten Brennraumes ermöglichen. Dabei können die für die zugeordneten Brennräume gewonnenen Vorsteuerwerte entsprechend des bereits zuvor Beschriebenen für die übrigen Brennräume verwendet werden.
Der Umschalter ist dabei jeweils vorzugsweise als ein Kennfeld oder einer Kennlinie ausgestaltet, so dass eine betriebspunktabhängige Zuschaltung und Abschaltung der Vorsteuerung erfolgen kann, die dem an einer Verbrennungskraftmaschine tatsächlich gegebenen Steuerungsbedarf Rechnung trägt.
Das Modell zu der Vorsteuerung ist aus den bereits zuvor genannten Gründen vorzugsweise als ein adaptives Modell ausgestaltet.
Ferner kann in der Regeleinheit ein weiteres Modell hinterlegt sein, das der Vorhersage eines Zündverzuges in einem Brennraum dient, wobei sich der Zündverzug infolge einer Abschaltung einer Voreinspritzung in dem Brennraum einstellt. Ferner ist in der Regeleinheit mindestens ein weiterer Umschalter zur Zuschaltung und Abschaltung der Voreinspritzung hinterlegt, so dass eine globale alle Brennräume der Verbrennungskraftmaschine umfassende Zuschaltung und Abschaltung der Voreinspritzung bewirkt werden kann.
Ferner kann in der Regeleinheit eine der Anzahl von Brennräumen entsprechende Anzahl von Umschaltern zur brennraumselektiven Zuschaltung und Abschaltung der Voreinspritzung hinterlegt sein.
Auch dabei ist bezüglich des Modells und des Umschalters das bereits zuvor Gesagte zu verstehen. Es kann daher eine betriebspunktabhängige Zuschaltung und Abschaltung der Voreinspritzung erfolgen. Zur Abarbeitung des dem Einspritzvorgang zugrunde liegenden Regelungsalgorithmus wird mehr als eine Recheneinheit vorgeschlagen, mindestens jedoch zwei Recheneinheiten, um die Rechenleistung des Steuergerätes zu erhöhen. Vorzugsweise wird eine der Anzahl der Brennräume entsprechende Anzahl von Recheneinheiten vorgeschlagen.
Des Weiteren wird eine direkt einspritzende, mindestens einen Brennraum aufweisende Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs vorgeschlagen. Die Verbrennungskraftmaschine umfasst dabei eine Einspritzvorrichtung zur Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum, mindestens ein Steuergerät, das mindestens eine Regeleinheit zur Regelung des Einspritzvorgangs aufweist, und mindestens einen Sensor, der dem Brennraum zugeordnet ist und eine Zustandsgröße erfasst, die mit dem Brennverlauf in dem Brennraum in einem Zusammenhang steht. Der Sensor, der vorzugsweise als eine einen Drucksensor umfassende Zündkerze ausgebildet ist, ist dabei mit der Regeleinheit verbunden. In der Regeleinheit ist ferner ein Modell für eine Bestimmung eines Zündverzugs und eine zuschaltbare und abschaltbare Vorsteuerung zu der Regelung des Einspritzvorgangs vorgesehen.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung wird vorgeschlagen, in dem Steuergerät eine der Anzahl von Brennräumen entsprechende Anzahl von Regeleinheiten zu hinterlegen.
Ein derartiges Fahrzeug weist den Vorteil, dass eine Verbrennungslageregelung nicht zwingend auszuführen ist. Durch Nutzung des Modells kann diese beispielsweise auch unterbleiben, zum Beispiel bei Ausfall des dem Brennraum zugeordneten Sensors. Auch erlaubt dieses eine redundante Auslegung der Motorsteuerung, da das Fahrzeug weiter- betrieben werden kann, auch wenn es zu einer Störung kommen sollte.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eingehend erläutert, wobei die Ausführungsbeispiele jedoch nicht beschränkend auszulegen sind. Die aus den Zeichnungen und den sich auf die Zeichnungen be- ziehenden Beschreibungen hervorgehenden Merkmale beschränken sich vielmehr nicht auf die jeweiligen Ausführungsbeispiele. Daher sind die einzelnen Merkmale im Hinblick auf mögliche Weiterbildungen untereinander wie auch mit Merkmalen aus der obigen Beschreibung als miteinander kombinierbar anzusehen.
Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Signalflussschema 1 , Fig. 2 ein zweites Signalflussschema 13,
Fig. 3 ein drittes Signalflussschema 18 und
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Einspritzverlaufes.
Das in der Fig. 1 dargestellte erste Signalflussschema 1 zeigt eine Regeleinheit 2, die in einem Steuergerät hinterlegt ist und der Regelung eines Einspritzvorgangs für eine Einspritzvorrichtung einer direkt einspritzenden Verbrennungskraftmaschine dient. Die Regeleinheit 2 weist verschiedene Eingänge auf, die im einzelnen nicht vollständig dargestellt sind. Unter anderem handelt es sich bei den Eingängen um einem Druckverlauf 3, einen Endstufenausgang 4, einen Ladedruck 5, eine Saugrohrtemperatur 6, eine Einspritzmenge 7, eine Einspritzcharakteristik 8, einen Einspritzbeginn 9, einen Raildruck 10 sowie ein Winkelgebersignal 11. Aus diesen Eingängen errechnet die Regeleinheit 2 ein Steuersignal 12 zur Steuerung einer Ausgangsspannung einer Endstufe für einen Injektor. Die gewünschte Einspritzmenge 7 und der gewünschte Einspritzbeginn 9 werden bei- spielsweise aus einem - hier nicht dargestellten - Kennfeld gewonnen, das einen Fahrerwunsch berücksichtigt. Die Einstellgrößen Einspritzmenge 7, Einspritzcharakteristik 8 und Einspritzbeginn 9 werden hier vorgesteuert und als Vorsteuergrößen 30, 31 , 32 der Regeleinheit 2 zugeführt.
Kern des Steuergerätes ist ein Mikroprozessor bzw. eine Recheneinheit, der bzw. die über in einem Speicher des Steuergerätes abgelegte Steuer- und Regelanweisungen eine entsprechende Steuerung und Regelung des Einspritzvorgangs vornehmen kann.
Als Bezugspunkt für den Druckverlauf 3 wird vorzugsweise ein Kurbelwellenwinkel α he- rangezogen. Dieser wird mittels eines Winkelgebers bzw. Kurbeldrehwinkelsensors an die Regeleinheit 2 übermittelt. Alternativ oder zusätzlich dazu kann auch vorgesehen sein, den Druckverlauf 3 auf die Zeit zu beziehen.
Mittels des Eingangs Einspritzcharakteristik 8 wird beispielsweise vorgegeben, ob es sich um mehrere Einspritzimpulse oder aber um einen kontinuierlichen Einspritzverlauf handeln soll. Dabei lassen sich mittels der Einspritzcharakteristik 8 verschiedene Klassen von Einspritzverläufen vorgeben. Die Klassen beschreiben dabei unterschiedliche Parameter, auf die sich die Einspritzung, und zwar hier der geregelte Einspritzverlauf bezieht. Beispielsweise kann der Einspritzverlauf über dem Kurbelwellenwinkel α aufgetragen wer- den. Alternativ oder zusätzlich dazu kann der Verlauf auch über einem Zündverzug aufgetragen werden. Das in der Fig. 2 dargestellte zweite Signalflussschema 13 zeigt eine Regeleinheit 14, die in dem selben Steuergerät hinterlegt sein kann und die einen Einspritzbeginn 9 und eine Einspritzcharakteristik 8 für die Einspritzvorrichtung regelt. Die Regeleinheit 14 weist verschiedene Eingänge auf, bei denen es sich im einzelnen um eine Verbrennungsschwer- punktlage 15, einen Lambda-Wert 16, welcher in einem Saugrohr ermittelt wird, einen Ladedruck 5, eine Saugrohrtemperatur 6, einen Raildruck 10 und einen Betriebsmodus 17 handelt. Die Verbrennungsschwerpunktlage 15 wird mittels eines Sensors, welcher beispielsweise den Brennraumdruck erfasst, in Verbindung mit einem Winkelgeber ermittelt. Über den Betriebsmodus 17 ist beispielsweise vorgebbar, wie die Verbrennungskraftma- schine bzw. in welchem Zustand sie betrieben werden soll, etwa in einem Regenerationsmodus für einen Dieselrusspartikelfilter. Des Weiteren kann als Betriebsmodus beispielsweise eine fette oder eine magere Verbrennung vorgesehen sein. Die Vorgabe des Betriebsmodus 17 erfolgt beispielsweise mittels eines Kennfeldes in Verbindung mit einem Fahrerwunsch.
Als Ausgangsgrößen berechnet die zweite Regeleinheit 14 einen Einspritzbeginn 9, eine Einspritzcharakteristik 8 sowie eine Vorsteuergröße 31 für den Einspritzbeginn 9 und eine Vorsteuergröße 30 für die Einspritzcharakteristik 8. Diese vier Ausgangsgrößen können beispielsweise in die erste Regeleinheit 2 aus dem ersten Signalflussschema 1 einge- speist werden. Die Einspritzcharakteristik wird vorzugsweise an den Betriebsmodus an- gepasst. Beispielsweise ist bei der Verbrennung in einem hochlastigen Betriebspunkt vorgesehen, im direkten Anschluss an eine Starteinspritzung bei Brennbeginn eine Steigerung der Einspritzrate vorzunehmen und die Einspritzung schließlich abrupt enden zu lassen. Bei einem instationären Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine mit kurzfristig ho- hen Abgasrückführungsraten kann dagegen vorgesehen sein, eine Haupteinspritzung in Richtung spät zu verschieben und gegebenenfalls zusätzlich eine Voreinspritzung vorzusehen. Des Weiteren können beispielsweise in einem Regenerationsbetriebsmodus für einen Dieselrusspartikelfilter eine oder mehrer Nacheinspritzungen vorgesehen werden.
Das in der Fig. 3 dargestellte dritte Signalflussschema 13 zeigt eine weitere Regeleinheit 19, die in dem selben Steuergerät hinterlegt sein kann und der die Regelung der Einspritzmenge 7 zugrunde liegt. Der Regeleinheit 19 werden als Eingangsgrößen ein mittlerer Brennraumdruck 20 sowie ein Fahrerwunsch 21 zugeführt. Der Fahrerwunsch 21 wird beispielsweise aus einer Gaspedalstellung bzw. einer Gaspedalbeschleunigung ermittelt. Insbesondere findet ein gewählter Gang eines Getriebes Berücksichtigung bei der Ermittlung des Fahrerwunsches. Als Ausgangsgröße berechnet die dritte Regeleinheit 19 die Einspritzmenge 7 und einen Vorsteuerwert 32 für die Einspritzmenge 7. Diese beiden Ausgänge können beispielsweise der ersten Regeleinheit 2 gemäß dem ersten Signalflussschema 1 zugeführt werden. Bei der Berechnung der Einspritzmenge wird vorzugsweise berücksichtigt, dass sich je nach Betriebsmodus, insbesondere je nach Abgasrückführungsrate oder Ladedruck, in Abhängigkeit von der Einspritzmenge ein anderer mittle- rer Brennraumdruck einstellt. Zusätzlich oder alternativ dazu können auch verschiedene sich einstellende Brennraumdrücke berücksichtigt werden. Vorzugsweise kann mittels der Regelung der Einspritzmenge der mittlere Brennraumdruck trotz einer Variation der übrigen Betriebsparameter, etwa der Abgasrückführungsrate oder des Ladedruckes, auf einem gewünschten Wert gehalten werden.
Die unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 beschriebenen Signalflussschemata 1 , 13, 18 werden vorzugsweise brennraumselektiv verwendet, so dass jedem einzelnen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine jeweils eine der Einheiten 2, 14, 19 zugeordnet sein kann. Über das Steuersignal 12 wird der dem Brennraum zugeordnete Injektor angesteu- ert.
Nach einem alternativen Ausführungsbeispiel können die Signalflussschemata 1 , 13, 18 auch global alle Brennräume der Verbrennungskraftmaschine umfassend zur Anwendung kommen. In diesem Fall ist jede der Regeleinheiten 2, 14, 19 in einem Steuergerät nur einmal hinterlegt. Daher werden die den einzelnen Brennräumen zugeordneten Eingangsgrößen einer gemeinsamen Regeleinheit zugeführt. Dabei werden diejenigen Eingangsgrößen, welche sich für die Regelung des Einspritzvorgangs nicht voneinander unterscheiden vorzugsweise nur einmal als Eingangsgrößen der gemeinsamen Regeleinheit zugeführt. Diese der Regelung aller Brennräume gemeinsamen Größen sind insbesonde- re der Raildruck, der Ladedruck, die Saugrohrtemperatur, der Lambda-Wert sowie der Betriebsmodus. Die gemeinsame Regeleinheit liefert dabei für jeden der Brennräume ein Steuersignal für den zugeordneten Injektor.
Den Regeleinheiten 2, 14, 19 liegt jeweils vorzugsweise eine adaptive Vorsteuerung zugrunde, die mittels eines Umschalters zugeschaltet oder abgeschaltet werden kann. Dabei kann in jeder der Einheiten 2, 14, 19 ein zur Vorsteuerung der entsprechenden Ausgangsgrößen dienendes mathematisches und / oder physikalisches Modell hinterlegt sein, das beispielsweise zumindest auf dem Brennraumdruck 3 basiert. Der Brennraumdruck wird dabei mittels einer Zündkerze erfasst, die einen Drucksensor umfasst, der mit der Regeleinheit 2 verbunden ist. Unter dem mathematischen und / oder physikalischen Modell kann dabei ein mathematisches Modell verstanden werden, das auf Ein- und Ausgangsgrößen des Brennraumes basiert, und / oder ein physikalisches Modell, das die zwischen den Ein- und Ausgangsgrößen bestehenden Zusammenhänge beschreibt. Die Zustandsgrößen können dabei gemessen und / oder berechnet werden.
Der die Zuschaltung und Abschaltung der Vorsteuerung bewirkende - hier nicht darge- stellter - Umschalter, der in jeder der Regeleinheiten 2, 14, 19 hinterlegt sein kann, kann dabei als ein Kennfeld oder eine Kennlinie zur betriebspunktabhängigen Zuschaltung und Abschaltung ausgestaltet sein. Diese Zu- und Abschaltung kann dabei abhängig von einem Last- / Drehzahlzustand und / oder einem Emissionsausstoß vorgenommen werden.
Allen Regeleinheiten 2, 14, 19 ist gemein, dass der Kraftstoff unter Abschaltung einer Voreinspritzung in den Brennraum eingespritzt werden kann. Auch dabei kommt ein weiterer - hier nicht dargestellter - Umschalter zur Anwendung, der in der Regeleinheit 2 hinterlegt und dabei als ein Kennfeld oder eine Kennlinie zur betriebspunktabhängigen Zuschaltung und Abschaltung der Voreinspritzung ausgestaltet sein kann. Auch dabei kann die Zu- und Abschaltung abhängig von einem Last- / Drehzahlzustand und / oder einem Emissionsausstoß vorgenommen werden. Der sich infolge der Abschaltung der Voreinspritzung in dem Brennraum einstellende Zündverzug wird mittels eines weiteren Modells vorhergesagt, das in der Regeleinheit 2 hinterlegt sein kann. Als Modell kommt dabei ein mathematisches / und oder physikalisches Modell zur Anwendung, das zumindest auf dem Brennraumdruck 3 beruht. Unter dem mathematischen und / oder physikalischen Modell ist dabei das zuvor zu einem solchen Gesagte zu verstehen. Mittels dieses Modells werden ferner unter Verwendung der Verbrennungslageregelung und einer Brenndauer des Kraftstoffes ein zu dem Zündverzug korrespondierender Einspritzbeginn 9, Einspritzverlauf 12 und eine Einspritzmenge 7 ermittelt. Die Zustandsgrößen können dabei gemessen und / oder berechnet werden.
Zusätzlich oder alternativ zu dem mathematischen und / oder physikalischen Modell kann die Vorhersage des Zündverzugs mittels neuronaler Netze bewirkt werden.
Der in der Fig. 4 dargestellte Einspritzverlauf 22 - bzw. die Einspritzcharakteristik 22 - veranschaulicht eine über einem Kurbelwellenwinkel α zeitlich veränderliche Einspritzrate 23. Ebenfalls dargestellt ist der zu dem Verlauf der Einspritzrate 23 korrespondierende Druckverlauf 24, 29 bezogen auf den Kurbelwellenwinkel α. Zu Beginn des Einspritzvorganges ist eine Starteinspritzung 25 vorgesehen, die eine sich über einen ersten Kurbel- wellenwinkelabschnitt 26 erstreckende konstante Einspritzrate vorsieht. An diese Starteinspritzung 25 schließt sich zu einem Zeitpunkt, an dem die Verbrennung einsetzt - dieser Zeitpunkt korrespondiert zu dem Kurbelwellenwinkel oti - eine linear bzw. rampenför- mig zunehmende Einspritzrate 27 an, die sich über einen zweiten Kurbelwellenwinkelab- schnitt erstreckt und kurz vor dem Ende der Einspritzung kurzzeitig in eine konstante Einspritzrate 28 übergeht und anschließend auf abrupt auf Null abfällt.
Die Steigerung der Einspritzrate beim Einsetzen der Verbrennung erhöht vorteilhafterweise die Turbulenz in dem Brennraum. Aufgrund des abrupten Einspritzendes kann vorteilhafterweise infolge eines heißen Endes der Verbrennung eine Nachoxidation des Kraftstoffes bewirkt werden.
Der Einspritzratenverlauf 23 korrespondiert zu dem Druckverlauf 24. Infolge der rampen- förmig zunehmenden Einspritzrate 27 wird der Druckverlauf 24 in einem zweiten Druckverlauf 29 fortgesetzt. Dieser zweite Druckverlauf 29 ist gegenüber dem ersten Druckverlauf 24 in Richtung "Spät" verschoben.
Zu weiteren Einzelheiten im Zusammenhang mit der zeitlichen Veränderlichkeit des Einspritzratenverlaufes wird an dieser Stelle nochmals auf die eingangs in dem einleitenden Teil der Beschreibung genannte Druckschrift WO 2007/115630 A2 verwiesen, aus der eine Verfahren zur Regelung eines zeitlich veränderlichen Einspritzratenverlaufes bekannt ist und die hiermit zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Erfindung gemacht wird.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Verbrennungssteuerung bei einer direkteinspritzenden Verbrennungskraftmaschine mittels Abschätzung eines Zündverzuges in zumindest einem Zylinder der direkteinspritzenden Verbrennungskraftmaschine unter Nutzung eines
Modells.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis der Abschätzung zumindest eine Steuerung eines Einspritzbeginns erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass unter Berücksichtigung eines Brennraumdrucks im Zylinder der Zündverzug abgeschätzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Nutzung des Modells eine mathematische Modellierung genutzt wird, die auf Basis von Daten aus Prüfstandversuchen basiert, wobei als Eingangsgrößen in das Modell ein oder mehrere Zustandsgrößen im Zylinder einfließen.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Eingangsgrößen selbst modellbasiert ermittelt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein selbstlernendes Modell des Zündverzugs genutzt wird, das auf zumindest einem neuronalen Netz basiert, wobei eine Messung eines Brennraumdruckes erfolgt und im Modell verarbeitet wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorsteuerung auf Basis des abgeschätzten Zündverzugs für eine Verbrennungslageregelung erfolgt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem niedrigen Lastbereich eine Einspritzung ohne Voreinspritzung erfolgt, wobei eine Verlängerung des Zündverzugs erfolgt.
9. Verfahren vorzugsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zur Festlegung oder Regelung eines Einspritzvorgangs einer direkt einspritzenden Verbrennungskraftmaschine (33) eines Fahrzeugs (34), bei dem ein Kraftstoff in einen Brennraum der Verbrennungskraftmaschine (33) eingespritzt wird, wobei unter Berücksichtigung eines Zündverzugs, vorzugsweise auch unter Berücksichtigung einer Brenndauer des Kraftstoffes, zumindest ein Einspritzbeginn (9), vorzugsweise zusätzlich eine Einspritzmenge (7) und/oder ein Einspritzverlauf (12), ermittelt wird, wobei mindestens eine dem Brennraum zugeordnete Zustandsgröße (3, 5,
15) zur Ermittlung einer Zündverzugszeit verwendet wird und wobei für die Festlegung oder Regelung des Einspritzvorgangs zumindest eine Steuerung, vorzugsweise eine zuschaltbare und abschaltbare Steuerung, insbesondere Vorsteuerung (30, 31 , 32), verwendet wird, die mittels eines auf mindestens einer der Zustands- großen (3, 5, 15) des Brennraumes basierenden Modells bewirkt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorsteuerung (30, 31 , 32), für den Einspritzbeginn (9), die Einspritzmenge (7) und / oder den Einspritzverlauf (8) bewirkt wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer mehrere Brennräume umfassenden Verbrennungskraftmaschine (33) eine Vorsteuerung (30, 31 , 32), global alle Brennräume umfassend bewirkt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer mehrere Brennräume umfassenden Verbrennungskraftmaschine (33) eine Vorsteuerung (30, 31 , 32) brennraumselektiv bewirkt wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorsteuerung (30, 31 , 32) adaptiv bewirkt wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsteuerung (30, 31 , 32) betriebspunktabhängig mittels eines Kennfel- des oder eine Kennlinie zugeschaltet oder abgeschaltet wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Modell, auf dem die Vorsteuerung (30, 31 , 32) beruht, ein mathematisches und / oder ein physikalisches Modell eingesetzt wird.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kraftstoff unter Abschaltung einer Voreinspritzung in den Brennraum ein- gespritzt wird, wobei ein sich infolge der Abschaltung der Voreinspritzung einstellender Zündverzug in dem Brennraum mittels eines Modells vorhergesagt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung einer Verbrennungslageregelung und unter Berücksichtigung einer Brenndauer des Kraftstoffes korrespondierend zu dem Zündverzug ein Einspritzbeginn (9), eine Einspritzmenge (7) und ein Einspritzverlauf (12) ermittelt werden.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl für eine Verbrennungslageregelung, eine Vorsteuerung (30, 31 , 32) als auch für das Modell zur Vorhersage des Zündverzuges zumindest der Brennraumdruck (3) als Zustandsgröße verwendet wird.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl für eine Verbrennungslageregelung, eine Vorsteuerung (30, 31 , 32) als auch für das Modell zur Vorhersage des Zündverzuges mehrere Zustandsgrö- ßen (5, 15) verwendet werden, die den Brennraumdruck (3) ausschließen.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Voreinspritzung betriebspunktabhängig mittels eines Kennfeldes oder einer Kennlinie zugeschaltet oder abgeschaltet wird.
21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zeitliche Änderung des Einspritzverlaufes bezüglich eines Brennraumes während zumindest eines Arbeitszyklus mittels zumindest einer während des selben Arbeitszyklus erfassten Zustandsgröße (3, 5, 15) des selben Brennraumes geregelt wird.
22. Steuergerät für zumindest eine direkt einspritzende Verbrennungskraftmaschine (33) eines Fahrzeugs (34), mit mindestens einer Regeleinheit (2, 14, 19) zur Regelung eines Einspritzvorgangs der Verbrennungskraftmaschine (33), wobei in der Regeleinheit (2, 14, 19) ein Modell für eine Bestimmung eines Zündverzugs und eine zuschaltbare und abschaltbare Vorsteuerung (30, 31 , 32) zu der Regelung des Einspritzvorgangs hin- terlegt ist, und mit mindestens einer Recheneinheit zur Abarbeitung des dem Einspritzvorgang zugrunde liegenden Regelungsalgorithmus.
23. Steuergerät nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass in der Regeleinheit mindestens ein Umschalter zur Zuschaltung und Abschaltung der Vorsteuerung
(30, 31 , 32) hinterlegt ist.
24. Steuergerät nach den Ansprüchen 22 und 23, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Steuergerät eine der Anzahl von Brennräumen entsprechende Anzahl von Regeleinheiten (2, 14, 19) hinterlegt sind, wobei in jeder der Regeleinheiten (2, 14,
19) ein Umschalter zur brennraumselektiven Zuschaltung und Abschaltung der Vorsteuerung (30, 31 , 32) vorgesehen ist.
25. Steuergerät nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschalter als ein Kennfeld oder eine Kennlinie zur betriebspunktabhängigen
Zuschaltung und Abschaltung der Vorsteuerung (30, 31 , 32) ausgestaltet ist.
26. Steuergerät nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell zu der Vorsteuerung (30, 31 , 32) als ein adaptives Modell ausgestaltet ist.
27. Direkt einspritzende, mindestens einen Brennraum aufweisende Verbrennungskraftmaschine (33) eines Fahrzeugs (34), mit einer Einspritzvorrichtung zur Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum, mindestens einem Steuergerät, das mindestens eine Regeleinheit (2, 14, 19) zur
Regelung des Einspritzvorgangs aufweist, wobei in der Regeleinheit (2, 14, 19) ein Modell für eine Bestimmung eines Zündverzugs und eine zuschaltbare und abschaltbare Vorsteuerung (30, 31 , 32) zu der Regelung des Einspritzvorgangs vorgesehen ist, und mit mindestens einem Sensor, der dem Brennraum zugeordnet ist und eine Zustands- größe (3, 5, 15) erfasst, die mit dem Brennverlauf in dem Brennraum in einem Zusammenhang steht, wobei der Sensor mit der Regeleinheit (2, 14, 19) verbunden ist.
28. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Steuergerät eine der Anzahl von Brennräumen entsprechende Anzahl von Regeleinheiten (2, 14, 19) hinterlegt ist.
29. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor als eine einen Drucksensor umfassende Zündkerze ausgebildet ist.
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