WO2014000946A1 - Verfahren zur steuerung einer brennkraftmaschine und system mit einer brennkraftmaschine und einem steuergerät - Google Patents

Verfahren zur steuerung einer brennkraftmaschine und system mit einer brennkraftmaschine und einem steuergerät Download PDF

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WO2014000946A1
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injection valve
internal combustion
combustion engine
valve
injection
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PCT/EP2013/059892
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Andreas Gutscher
Andreas Posselt
Marko Lorenz
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling an internal combustion engine according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a system with an internal combustion engine and a control unit and a computer program and a computer program product.
  • Internal combustion engines with intake manifold injection with two injection valves per cylinder are well known.
  • the document DE 10 2008 044 244 A1 discloses an internal combustion engine having at least one combustion chamber, wherein the combustion chamber has two fuel inlet openings, which can each be closed by an inlet valve.
  • the internal combustion engine also has a fuel injection device which, in association with the at least one combustion chamber, has a first and a separate second injection valve for the metered injection of fuel into at least one intake passage of the combustion chamber.
  • the injectors spray the fuel while atomized in the form of spray cones in the direction of the intake valves.
  • the so-called controlled operation of solenoid valves in which the real movement of the valve needle and its stroke can be evaluated via suitable feedback parameters (for example, the current or the voltage) and thus detectable.
  • suitable feedback parameters for example, the current or the voltage
  • CVO Controlled Valve Operation
  • the movement of the valve needle (ie the needle movement) or the needle stroke by suitable algorithms from stroke to stroke of a valve or over several valves can be adjusted uniformly.
  • the state of the art is also to determine the so-called valve delay time via special control strategies, for example by multiple injection.
  • the inventive method for controlling an internal combustion engine, the inventive system with an internal combustion engine and a control unit and the computer program according to the invention or the computer program product according to the independent claims have the advantage over the prior art that both in the first Kalibrier istsmodus (based on the first injection valve) as well as in the second calibration operating mode (based on the second injection valve) can be carried out or carried out a determination of the optimal control of the respective injector or an adaptation of such control, in certain (part-load) operating ranges of the internal combustion engine either entirely without the fulfillment of others Boundary conditions or at least taking into account less boundary conditions or less restrictive-acting boundary conditions, the adaptation of the control of the respective injection valve can take place.
  • An adaptation of the control of the respective injection valve according to the invention is particularly of particular interest in the small-quantity range, in which a non-linear behavior of the injection valve can be assumed. According to the invention, it is therefore advantageously possible that the needle stroke behavior can be determined in a particularly simple, accurate and rapid manner for a wide or wider range of possible situations compared with the prior art, in particular with a view to determining the valve delay time.
  • one of the two injectors or injectors covers the full injection quantity (ie, the predetermined target fuel quantity) of fuel to ensure trouble-free combustion, while the other injector or the other injector (in the first calibration mode of operation first injection valve, in the second calibration operating mode, the second injection valve) is calibrated by being switched on with (slowly increasing, ie from one injection interval to the next injection interval) smallest actuation periods.
  • the invention it is possible to evaluate and adapt the valve behavior when only short activation times of the injection valve are used (instead of having to alternately use both shorter and longer activation times in the double injection) so that the actual small-quantity operation of the injection valve is in accordance with the invention can be observed and adapted.
  • the adaptation it is therefore also advantageously possible for the adaptation to be carried out more frequently, permanently in certain operating ranges, so that a possible temporal drift in the behavior of the injection valve or the valve needle of the injection valve can be detected early and regulated again and again.
  • the internal combustion engine used for the inventive method is in particular a gasoline engine with intake manifold injection for a motor vehicle, preferably an automobile. This may be the fuel used to gasoline or ethanol or a mixture.
  • the internal combustion engine preferably comprises more than one cylinder, wherein each of the cylinders comprises a combustion chamber with, for example, two inlet valves, wherein each inlet valve is preferably assigned in each case a separate injection valve or also two separate injection valves.
  • the predetermined setpoint fuel quantity in the calibration operating mode corresponds to the sum of the first and second fuel quantities in the normal operating mode.
  • the first or second calibration operating mode can replace the normal operating mode.
  • the calibration control of the first injection valve in the first calibration operating mode or the second injection valve in the second calibration mode is such that during successive operating cycles the calibration control takes place starting from such short activation times that an opening movement of the first or second valve needle initially does not he follows. As a result, the valve delay time can be determined particularly accurately.
  • the invention it is possible to design the first and second injection valves of the same size as the maximum amount of fuel injectable under specified operating conditions (so-called quantity QSTAT) or to have different sizes.
  • quantity QSTAT the maximum amount of fuel injectable under specified operating conditions
  • the uniform design of the injection valves in which the design quantity of an injection valve to fuel (compared to the total amount of fuel injected) is halved) has the advantage that a larger number of injectors with correspondingly feasible cost advantages possible.
  • the subject of the present invention is a system with an internal combustion engine and a control unit for controlling the internal combustion engine.
  • Figures 1 to 3 are schematic representations of different divisions of an amount of fuel to be injected on two injectors
  • Figure 4 is a schematic representation of a fuel injection system.
  • FIG. 1 is a schematic representation of the breakdown of a total injection quantity for a cylinder of an internal combustion engine into two injection valves (i.e., a first injection valve 21 and a second injection valve 22).
  • An overall injection quantity QSTAT of fuel is realized in two injectors in that, for example, each of the injection valves injects in each case 50% of the maximum injection quantity QSTAT, which is realized, for example, with only one injection jet.
  • the representation according to FIG. 1 corresponds to an example illustration of the normal operating mode of the internal combustion engine.
  • the injection durations for the two injection valves 21, 22 are schematically indicated on the basis of the designations "ti A" and "ti B" and two horizontally oriented bars.
  • a horizontal bar of the same length for both injection valves means that both injectors are driven at the same time (for opening the valve needle).
  • FIGS. 2 and 3 is a schematic representation of the distribution of a total injection quantity for a cylinder of an internal combustion engine so shown on two injectors, that the required total amount of fuel is injected only by one of the injectors and the other of the Injectors is calibrated.
  • the representation according to FIGS. 2 and 3 corresponds to an example illustration of the first calibration mode of operation (FIG. 2) or of the second calibration mode of operation (FIG. 3) of the internal combustion engine.
  • FIG. 2 and Figure 3 is a schematic representation of the distribution of a total injection quantity for a cylinder of an internal combustion engine so shown on two injectors, that the required total amount of fuel is injected only by one of the injectors and the other of the Injectors is calibrated.
  • the representation according to FIGS. 2 and 3 corresponds to an example illustration of the first calibration mode of operation (FIG. 2) or of the second calibration mode of operation (FIG. 3) of the internal combustion engine.
  • FIG. 2 and Figure 3 corresponds to an example illustration
  • the injection durations for the two injection valves 21, 22 are schematically indicated on the basis of the designations "ti A” and “ti B” and two horizontally oriented bars, ie the (shorter time) actuation time ("ti A") of FIG the first injection valve 21 is very low in the first calibration mode, so that possibly no movement of the valve needle and thus opening of the injector take place while the (longer time) driving time ("ti B") of the second injection valve 22 in the first calibration mode is such that the injected fuel quantity corresponds to the required fuel quantity at the respective operating point.
  • the (shorter time) actuation time (ti A") of FIG the first injection valve 21 is very low in the first calibration mode, so that possibly no movement of the valve needle and thus opening of the injector take place while the (longer time) driving time ("ti B") of the second injection valve 22 in the first calibration mode is such that the injected fuel quantity corresponds to the required fuel quantity at the respective operating point.
  • the injection durations for the two injectors 21, 22 are schematically indicated on the basis of the designations "ti A” and “ti B” and two horizontally oriented bars, ie the (shorter time) actuation time ("ti B") of FIG second injection valve 22 is very low in the second calibration mode, so that possibly no movement of the valve needle and thus opening of the injector take place while the (longer time) driving time ("ti A") of the first injector 21 is dimensioned in the second calibration mode such that the injected fuel quantity corresponds to the required fuel quantity at the respective operating point.
  • the fuel is pumped by a pump not shown from a container 18, in particular via a filter, not shown, in a pressure chamber or a pressure accumulator 12.
  • injectors are connected, which are provided for injecting the fuel into the combustion chambers or in the suction pipes of the combustion chambers.
  • FIG 2 the case of four cylinders and two injection valves per cylinder is shown schematically in Figure 2, wherein each cylinder has an injection valve 21 and a further injection valve 22.
  • a different constellation for a number of cylinders and on the other also the number of injectors per cylinder is possible, for example, one injector per cylinder or more than two injectors per cylinder.
  • twin Injection two suction pipe injection valves per suction channel, so that fuel is injected via two paths into a suction pipe
  • these two injection valves are activated in particular via two separate electronic output stages, so that the two injection valves are controlled either synchronously or individually, ie with different phase and / or different duration of time.
  • the control of the injection valves is performed by a control device 16 or a control unit 16.
  • the internal combustion engine or the internal combustion engine requires a certain amount of fuel per cylinder, which corresponds to a particular injection time "ti" at the respective injection valve, depending on the system design Injection valve 21 and a second injection valve 22 per cylinder or per combustion chamber), the required amount of fuel per combustion chamber via two injection valves, in particular in the suction channel supplied.
  • both twin injectors ie the injection valves 21 and 22, assume the task of metering fuel, which is shown in FIG.
  • the function of both injection valves is separated, which is shown in FIGS. 2 and 3.
  • one of the two injection valves (the second injection valve 22 in the first calibration operating mode and the first injection valve 21 in the first calibration operating mode) will cover this operating point operated necessary injection quantity.
  • the further injection valve (the first injection valve in the first calibration operating mode and the second injection valve in the second calibration operating mode) is switched on with a very short drive time. Initially, the needle of the injection valve operated with a short activation time will not lift from the valve seat. The activation time is now slowly increased until the needle finally rises and initially reverses before reaching the upper stop and falls back on the valve seat. Finally, a drive duration is reached and exceeded, in which the valve needle also reaches the upper stop.
  • the detection of the behavior of the valve needle according to the invention is carried out in particular via a signal evaluation of the behavior of current signals and / or voltage signals, in particular by the observation of a due to the closing movement of the valve needle negative voltage due to the induction effect in the magnetic circuit of the injector.
  • the reversal of roles of the other injector can be started, d. H. the first calibration mode of operation and the second calibration mode of operation correspond, wherein (in particular with the same design (same QSTAT) of the first and second injection valves) the rollers are merely exchanged.
  • the settled fuel amount of the injector to be adapted ie, the first injector in the first calibration mode and the second injector in the second calibration mode
  • the influence on the fuel / air ratio of the combustion noise ie the so-called lambda value of the combustion chamber
  • the uneven running influence or the exhaust gas influence can be neglected.
  • an injector covers the entire injection quantity during the adaptation phase, it can also be adapted in dynamic operation since this only has an influence on the injector, which covers the injection quantity, but not on the injector to be adapted. This results in the execution of the adaptation independent of the operating range and the operating condition of the engine, which means a robustness increase and opens up new degrees of freedom for the implementation of the adaptation.
  • the present invention can also be applied to systems with intake manifold injection and gasoline direct injection, so-called PDI systems, in which the operating point in which one of the two injectors is able to cover the entire quantity is the other Injector can be adapted.
  • PDI systems intake manifold injection and gasoline direct injection
  • bi-fuel systems in which the different fuels are injected with different injection valves.

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, vorgeschlagen, wobei die Brennkraftmaschine wenigstens einen Zylinder aufweist, wobei die Brennkraftmaschine zur Kraftstoffeinspritzung pro Zylinder wenigstens ein erstes Einspritzventil und ein zweites Einspritzventil aufweist, wobei das erste Einspritzventil eine erste Ventilnadel und das zweite Einspritzventil eine zweite Ventilnadel aufweist, wobei in einem Normalbetriebsmodus der Brennkraftmaschine - durch Ansteuerung des ersten Einspritzventils während einer ersten Ansteuerzeit und einer damit einhergehenden Öffnungsbewegung der ersten Ventilnadel eine vorgegebene erste Kraftstoffmenge eingespritzt wird und - durch Ansteuerung des zweiten Einspritzventils während einer zweiten Ansteuerzeit und einer damit einhergehenden Öffnungsbewegung der zweiten Ventilnadel eine vorgegebene zweite Kraftstoffmenge eingespritzt wird, wobei zur Detektion der Öffnungsbewegung und/oder der Schließbewegung und/oder der Position der ersten und zweiten Ventilnadel eine Signalauswertung durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass - in einem ersten Kalibrierbetriebsmodus der Brennkraftmaschine eine Kalibrieransteuerung des ersten Einspritzventils derart vorgenommen wird, dass der Bewegungszustand und/oder die Position der ersten Ventilnadel detektiert wird, wobei währenddessen eine Ansteuerung des zweiten Einspritzventils derart vorgenommen wird, dass eine vorgegebene Soll-kraftstoffmenge eingespritzt wird, oder - in einem zweiten Kalibrierbetriebsmodus der Brennkraftmaschine eine Kalibrieransteuerung des zweiten Einspritzventils derart vorgenommen wird, dass wenigstens der Bewegungszustand und/oder die Position der zweiten Ventilnadel detektiert wird, wobei währenddessen eine Ansteuerung des ersten Einspritzventils derart vorgenommen wird, dass eine vorgegebene Sollkraftstoffmenge eingespritzt wird.

Description

Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine und System mit einer Brennkraftmaschine und einem Steuergerät
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein System mit einer Brennkraftmaschine und einem Steuergerät sowie ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt.
Brennkraftmaschinen mit Saugrohreinspritzung mit zwei Einspritzventilen pro Zylinder sind allgemein bekannt. Beispielsweise ist aus der Druckschrift DE 10 2008 044 244 A1 eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Brennraum bekannt, wobei der Brennraum zwei Kraftstoff-Einlassöffnungen aufweist, welche jeweils durch ein Einlassventil verschließbar sind. Die Brennkraftmaschine weist ferner eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung auf, die in Zuordnung zu dem wenigstens einen Brennraum ein erstes und ein separates zweites Einspritzventil zum dosierten Einspritzen von Kraftstoff in mindestens einen Ansaugkanal des Brennraums aufweist. Die Einspritzventile spritzen den Kraftstoff dabei zerstäubt in Form von Spraykegeln in Richtung der Einlassventile.
Ferner ist aus dem Stand der Technik der sogenannte geregelte Betrieb von Magnet- Ventilen bekannt, bei dem über geeignete Rückkoppelungs-Größen (beispielsweise der Strom oder die Spannung) die reale Bewegung der Ventilnadel und deren Hub auswertet werden kann und somit detektierbar ist. Dies wird auch mit der Bezeichnung CVO (Controlled Valve Operation bzw. geregelter Ventilbetrieb) bezeichnet, so dass als Folge hiervon, die Bewegung der Ventilnadel (d.h. die Nadelbewegung) bzw. der Nadelhub durch geeignete Algorithmen von Hub zu Hub eines Ventils oder über mehrere Ventile hinweg gleichmäßig eingestellt werden kann. Stand der Technik ist ferner, die sogenannte Ventilverzugszeit über spezielle Ansteuerstrategien zu ermitteln, beispielsweise durch Mehrfacheinspritzung.
Zur Ermittlung bzw. zur Adaption solcher Ansteuerungen bzw. eines solchen Betriebsverhaltens müssen entweder spezielle Betriebspunkte mit kleinen Ventilan- Steuerzeiten angefahren werden oder die Einspritzung in zwei zeitlich getrennte Einspritzungen aufgeteilt werden; eine kurze zum Lernen des Ventilverhaltens und eine längere zur Unterbringung der benötigten Einspritzmenge. Hierbei ist es nachteilig, dass die Ermittlung bzw. Adaption der Ansteuerung von einer Vielzahl von Nebenbedingungen abhängt und daher nicht notwendigerweise zum optimalen Zeitpunkt und im erforderlichen Maß bzw. Umfang erfolgen kann.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, das erfindungsgemäße System mit einer Brennkraftmaschine und einem Steuergerät sowie das erfindungsgemäße Computerprogramm bzw. das Computerprogrammprodukt gemäß den nebengeordneten Ansprüchen haben gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass sowohl im ersten Kalibrierbetriebsmodus (bezogen auf das erste Einspritzventil) als auch im zweiten Kalibrierbetriebsmodus (bezogen auf das zweite Einspritzventil) eine Ermittlung der optimalen Ansteuerung des jeweiligen Einspritzventils bzw. eine Adaption einer solchen Ansteuerung erfolgen bzw. durchgeführt werden kann, wobei in bestimmten (Teillast-) Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine entweder gänzlich ohne die Erfüllung weiterer Randbedingungen oder aber zumindest unter Beachtung von weniger Randbedingungen bzw. weniger einschränkend wirkenden Randbedingungen die Adaption der Ansteuerung des jeweiligen Einspritzventils erfolgen kann. Eine Adaption der Ansteuerung des jeweiligen Einspritzventils ist erfindungsgemäß insbesondere im Kleinmengenbereich von besonderem Interesse, in dem von einem nichtlinearen Verhalten des Einspritzventils auszugehen ist. Erfindungsgemäß ist es daher vorteilhaft möglich, dass das Nadelhub-Verhalten besonders einfach, genau und schnell für einen im Vergleich zum Stand der Technik breiten bzw. breiteren Bereich möglicher Situationen ermittelt werden kann, insbesondere mit Blick auf die Bestimmung der Ventilverzugszeit. Erfindungsgemäß deckt eines der beiden für einen Zylinder vorhandenen Einspritzventile bzw. Injektoren (d.h. im ersten Kalibrierbetriebsmodus das zweite Einspritzventil, im zweiten Kalibrierbetriebsmodus das erste Einspritzventil) die volle Einspritzmenge (d.h. die vorgegebene Sollkraftstoffmenge) an Kraftstoff zur Sicherstellung eines störungsfreien Verbrennungsablaufs, während das andere Einspritzventil bzw. der andere Injektor (im ersten Kalibrierbetriebsmodus das erste Einspritzventil, im zweiten Kalibrierbetriebsmodus das zweite Einspritzventil) dadurch kalibriert wird, dass es mit (sich langsam vergrößernden, d.h. von einem Einspritzintervall zum nächsten Einspritzintervall) kleinsten Ansteuerdauern zugeschaltet wird. Hierdurch ergibt sich erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise eine Trennung der Funktion der Einspritzventile zur Aufrechterhaltung des Motorbetriebs einerseits und der Funktion der Adaption des Ventilverhaltens, insbesondere zur Bestimmung des Ventilverzugs, andererseits. Hierdurch ist es erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, eine Bewertung und Adaption des Kleinmen- genverhaltens in den unterschiedlichsten Betriebspunkten, insbesondere auch im dynamischen Betrieb, vorzunehmen. Insbesondere ist hierbei keine Abhängigkeit von bestimmten Betriebspunkten (etwa eines Stationärbetriebs) zur Durchführung der Adaption gegeben. Ferner ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, dass kein Einfluss oder zumindest ein geringerer Einfluss durch das Abgas bzw. durch Abgase bei der Durchführung der Adaption vorliegt, insbesondere gegenüber der Verwendung einer Split-Einspritzung (d.h. einer zeitlich aufeinanderfolgenden Teilung der Einspritzung in eine Adaptionsphase und eine operative Phase) bei der Verwendung lediglich eines Injektors. Ferner ist es vorteilhaft, dass erfindungsgemäß eine Bewertung und eine Adaption des Ventilverhaltens bei ausschließlicher Verwendung von kurzen Ansteuerzeiten des Einspritzventils möglich ist (anstatt abwechselnd sowohl kürzere und längere Ansteuerzeiten bei der Doppeleinspritzung verwenden zu müssen), so dass der reale Kleinmengenbe- trieb des Einspritzventils erfindungsgemäß beobachtet und adaptiert werden kann. Erfindungsgemäß ist es daher auch vorteilhaft möglich, dass die Adaption häufiger, in bestimmten Betriebsbereichen auch dauerhaft) durchgeführt werden kann, so dass eine mögliche zeitliche Drift im Verhalten des Einspritzventils bzw. der Ventilnadel des Einspritzventils frühzeitig erkannt und immer wieder reguliert werden kann.
Die für das erfindungsgemäße Verfahren verwendete Brennkraftmaschine ist insbesondere ein Ottomotor mit Saugrohreinspritzung für ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise ein Automobil. Hierbei kann es sich bei dem verwendeten Kraftstoff um Benzin oder auch um Ethanol oder um ein Gemisch handeln. Die Brennkraftmaschine umfasst vorzugsweise mehr als einen Zylinder, wobei jeder der Zylinder einen Brennraum mit beispielsweise zwei Einlassventilen umfasst, wobei jedem Einlassventil bevorzugt jeweils ein separates Einspritzventil oder auch zwei separate Einspritzventile zugeordnet sind. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
Besonders bevorzugt ist es erfindungsgemäß, dass die vorgegebene Sollkraftstoffmenge im Kalibrierbetriebsmodus der Summe der ersten und zweiten Kraftstoffmenge im Normalbetriebsmodus entspricht. Hierdurch kann der erste bzw. zweite Kalibrierbetriebsmodus den Normalbetriebsmodus ersetzen. Ferner ist es erfindungsgemäß auch vorteilhaft, dass die Kalibrieransteuerung des ersten Einspritzventils im ersten Kalibrierbetriebsmodus oder des zweiten Einspritzventils im zweiten Kalibrierbetriebsmodus derart erfolgt, dass während aufeinanderfolgender Betriebszyklen die Kalibrieransteuerung ausgehend von zeitlich derart kurzen Ansteuerzeiten erfolgt, dass eine Öffnungsbewegung der ersten oder zweiten Ventilnadel zunächst nicht erfolgt. Hierdurch kann besonders genau die Ventilverzugszeit bestimmt werden.
Es ist erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, dass über einen großen Bereich hinweg verschiedene Einspritzmengen an Kraftstoff mit großer Genauigkeit durch das erste und zweite Einspritzventil eingespritzt werden. Es ist erfindungsgemäße möglich, das erste und zweite Einspritzventil hinsichtlich der Auslegungsmenge an (unter vorgegebenen Betriebsbedingungen) maximal einspritzbarem Kraftstoff (sogenannte Menge QSTAT) gleich groß auszulegen oder auch unterschiedlich groß. Die gleichmäßige Auslegung der Einspritzventile (bei der die Auslegungsmenge eines Einspritzventils an Kraftstoff (gegenüber der insgesamt einzuspritzenden Kraftstoffmenge) halbiert ist) hat den Vorteil, dass eine größere Stückzahl an Einspritzventilen mit entsprechend realisierbaren Kostenvorteilen möglich.
Weiterhin ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein System mit einer Brennkraftmaschine und einem Steuergerät zur Steuerung der Brennkraftmaschine.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Kurze Beschreibung der Zeichnungen Es zeigen
Figuren 1 bis 3 jeweils schematische Darstellungen von verschiedenen Aufteilungen einer einzuspritzenden Kraftstoffmenge auf zwei Einspritzventile, und
Figur 4 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffeinspritzsystems.
Ausführungsformen der Erfindung
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
In Figur 1 ist schematisch eine Darstellung für die Aufteilung einer Gesamteinspritzmenge für einen Zylinder einer Brennkraftmaschine auf zwei Einspritzventile (d.h. ein erstes Einspritzventil 21 und ein zweites Einspritzventil 22) dargestellt. Eine gesamteinzuspritzende Menge QSTAT an Kraftstoff wird bei zwei Einspritzventilen dadurch realisiert, dass beispielsweise jedes der Einspritzventile jeweils 50% der maximalen Einspritzmenge QSTAT einspritzt, was beispielsweise mit lediglich einem Einspritzstrahl realisiert wird. Die Darstellung gemäß Figur 1 entspricht einer beispielhaften Veranschaulichung des Normalbetriebsmodus der Brennkraftmaschine. Im unteren Teil der Figur 1 ist anhand der Bezeichnung„ti A" und„ti B" sowie zweier waagerecht ausgerichteter Balken schematisch die Einspritzdauern für die beiden Einspritzventile 21 , 22 angedeutet. Hierbei bedeutet ein für beide Einspritzventile (d.h. für das erste Einspritzventil 21 bzw. das Einspritzventil A und für das zweite Einspritzventil 22 bzw. das Einspritzventil B) gleich langer waagerechter Balken, dass beide Einspritzventile gleich lange (zur Öffnung der Ventilnadel) angesteuert werden.
In Figur 2 und Figur 3 ist schematisch eine Darstellung für die Aufteilung einer Gesamteinspritzmenge für einen Zylinder einer Brennkraftmaschine derart auf zwei Einspritzventile dargestellt, dass die benötigte Gesamtmenge an Kraftstoff lediglich durch eines der Einspritzventile eingespritzt wird und das andere der Einspritzventile kalibriert wird. Die Darstellung gemäß der Figuren 2 und 3 entspricht einer beispielhaften Veranschaulichung des ersten Kalibrierbetriebsmo- dus (Figur 2) bzw. des zweiten Kalibrierbetriebsmodus (Figur 3) der Brennkraftmaschine. Im unteren Teil der Figur 2 ist anhand der Bezeichnung„ti A" und„ti B" sowie zweier waagerecht ausgerichteter Balken schematisch die Einspritzdauern für die beiden Einspritzventile 21 , 22 angedeutet, d.h. die (zeitlich kürzere) Ansteuerzeit („ti A") des ersten Einspritzventils 21 ist beim ersten Kalibrierbetriebsmodus sehr gering, so dass ggf. keinerlei Bewegung der Ventilnadel und damit Öffnung des Einspritzventils stattfinden, während die (zeitlich längere) Ansteuerzeit („ti B") des zweiten Einspritzventils 22 beim ersten Kalibrierbetriebsmodus derart bemessen ist, dass die eingespritzte Kraftstoffmenge der benötigten Kraftstoffmenge im jeweiligen Betriebspunkt entspricht. Im unteren Teil der Figur 3 ist anhand der Bezeichnung„ti A" und„ti B" sowie zweier waagerecht ausgerichteter Balken schematisch die Einspritzdauern für die beiden Einspritzventile 21 , 22 angedeutet, d.h. die (zeitlich kürzere) Ansteuerzeit („ti B") des zweiten Einspritzventils 22 ist beim zweiten Kalibrierbetriebsmodus sehr gering, so dass ggf. keinerlei Bewegung der Ventilnadel und damit Öffnung des Einspritzventils stattfinden, während die (zeitlich längere) Ansteuerzeit („ti A") des ersten Einspritzventils 21 beim zweiten Kalibrierbetriebsmodus derart bemessen ist, dass die eingespritzte Kraftstoffmenge der benötigten Kraftstoffmenge im jeweiligen Betriebspunkt entspricht.
In Figur 4 ist schematisch ein Kraftstoffversorgungssystem 10 einer Brennkraftmaschine dargestellt, das für den Einsatz in einem Fahrzeug vorgesehen ist. Die Brennkraftmaschine weist typischerweise vier Zylinder und damit vier Brennräume auf, wobei jedoch auch eine andere Anzahl von Zylindern und damit Brennräumen möglich ist. Bei der Brennkraftmaschine handelt es sich um eine Ausführungsform, bei der der Kraftstoff, vorzugsweise Ottokraftstoff, nicht direkt in die Brennräume eingespritzt wird, sondern die mit einer Saugrohreinspritzung arbeitet. Es ist jedoch erfindungsgemäß prinzipiell auch möglich, dass der Kraftstoff direkt in die Brennräume eingespritzt wird.
Der Kraftstoff wird von einer nicht dargestellten Pumpe aus einem Behälter 18, insbesondere über einen nicht dargestellten Filter, in eine Druckkammer bzw. einen Druckspeicher 12 gepumpt wird. An den Druckspeicher 12 sind Einspritzventile angeschlossen, die zum Einspritzen des Kraftstoffes in die Brennräume bzw. in die Saugrohre der Brennräume vorgesehen sind. Hierbei ist in der Figur 2 schematisch der Fall von vier Zylindern und zwei Einspritzventilen pro Zylinder dargestellt, wobei jeder Zylinder ein Einspritzventil 21 und ein weiteres Einspritzventil 22 aufweist. Erfindungsgemäß ist jedoch auch eine andere Konstellation zum einen der Zylinderzahl und zum anderen auch der Anzahl von Einspritzventilen pro Zylinder möglich, beispielsweise ein Einspritzventil pro Zylinder oder mehr als zwei Einspritzventile pro Zylinder. Insbesondere ist es erfindungsgemäß vorgesehen, je Saugkanal zwei Saugrohreinspritzventile vorzusehen, so dass Kraftstoff über zwei Pfade in ein Saugrohr eingespritzt wird (sogenannte Twin Injection). Diese beiden Einspritzventile werden erfindungsgemäß insbesondere über zwei separate elektronische Endstufen angesteuert, so dass die beiden Einspritzventile entweder synchron oder individuell angesteuert werden, d. h. mit unterschiedlicher Phase und/oder unterschiedlicher Zeitdauer. Erfindungsgemäß wird die Ansteuerung der Einspritzventile von einer Steuereinrichtung 16 bzw. einem Steuergerät 16 vorgenommen.
In einem bestimmten Betriebspunkt benötigt die Brennkraftmaschine bzw. der Verbrennungsmotor eine bestimmte Menge an Kraftstoff je Zylinder, was abhängig von der Systemauslegung einer bestimmten Einspritzzeit„ti" am jeweiligen Einspritzventil entspricht. Bei der erfindungsgemäßen„Twin Injection" (d. h. die Benutzung von wenigstens einem ersten Einspritzventil 21 und einem zweiten Einspritzventil 22 pro Zylinder bzw. pro Brennraum) wird die erforderliche Kraftstoffmenge je Brennraum über zwei Einspritzventile, insbesondere im Saugkanal, zugeführt. Im Normalbetrieb, d. h. in einem Normalbetriebsmodus, übernehmen beide Twin Injektoren, d. h. die Einspritzventile 21 und 22, die Aufgabe der Kraft- stoffzumessung, was in Figur 1 dargestellt ist. Im Adaptionsbetrieb wird die Funktion beider Einspritzventile getrennt, was in der Figur 2 und 3 dargestellt ist. Für sowohl den in der Figur 2 dargestellten ersten Kalibrierbetriebsmodus als auch für den in der Figur 3 dargestellten zweiten Kalibrierbetriebsmodus wird über eines der beiden Einspritzventile (beim ersten Kalibrierbetriebsmodus das zweite Einspritzventil 22 und beim ersten Kalibrierbetriebsmodus das erste Einspritzventil 21) zur Deckung der in diesem Betriebspunkt notwendigen Einspritzmenge betrieben. Das weitere Einspritzventil (im ersten Kalibrierbetriebsmodus das erste Einspritzventil und im zweiten Kalibrierbetriebsmodus das zweite Einspritzventil) wird mit sehr kurzer Ansteuerzeit zugeschaltet. Dabei wird sich die Nadel des mit kurzer Ansteuerzeit betriebenen Einspritzventils zunächst noch nicht vom Ventilsitz heben. Die Ansteuerzeit wird nun langsam gesteigert bis sich die Nadel schließlich erhebt und zunächst noch vor Erreichen des oberen Anschlags umkehrt und auf dem Ventilsitz zurückfällt. Schließlich wird eine Ansteuerdauer erreicht und überschritten werden, bei dem die Ventilnadel auch den oberen Anschlag erreicht. Die Erkennung des Verhaltens der Ventilnadel erfolgt erfindungsgemäß insbesondere über eine Signalauswertung des Verhaltens von Stromsignalen und/oder Spannungssignalen, insbesondere durch die Beobachtung einer auf Grund der Schließbewegung der Ventilnadel bedingten negativen Spannung auf Grund der Induktionswirkung im Magnetkreis des Einspritzventils.
Ist die Adaption des einen Injektors abgeschlossen, kann bei vertauschten Rollen die Adaption des anderen Injektors begonnen werden, d. h. der erste Kalibrierbe- triebsmodus und der zweite Kalibrierbetriebsmodus entsprechen sich, wobei (insbesondere bei gleicher Auslegung (gleiches QSTAT) des ersten und zweiten Einspritzventils) die Rollen lediglich getauscht sind.
Von besonderem Interesse ist das Verhalten von sehr kurzen Ansteuerzeiten. Hier ist die abgesetzte Kraftstoffmenge des zu adaptierenden Injektors (d. h. des ersten Einspritzventils im ersten Kalibrierbetriebsmodus bzw. das zweite Einspritzventil im zweiten Kalibrierbetriebsmodus) null bzw. sehr klein im Vergleich zu der Menge des anderen Injektors, der die für den Betriebspunkt notwendige Menge an Kraftstoff zusteuert. Daher kann der Einfluss auf das Kraftstoff- Luft- Verhältnis des Brennraus (d. h. des sogenannten Lambda-Wertes des Brennraums) und somit der Laufunruheeinfluss bzw. der Abgaseinfluss vernachlässigt werden.
Da während der Adaptionsphase ein Injektor die gesamte Einspritzmenge abdeckt, kann auch im dynamischen Betrieb adaptiert werden, da dies ja nur Einfluss auf den Injektor hat, der die Einspritzmenge deckt, nicht aber auf den zu adaptierenden Injektor. Es ergibt sich somit für die Durchführung der Adaption eine Unabhängigkeit vom Betriebsbereich und vom Betriebszustand des Motors, was eine Robustheitserhöhung bedeutet und neue Freiheitsgrade für die Durchführung der Adaption eröffnet. Die vorliegende Erfindung lässt sich neben ihrer Anwendung bei einer sogenannten Twin Injection auch übertragen auf Systeme mit Saugrohreinspritzung und Benzindirekteinspritzung, sogenannte PDI-Systeme, bei denen ebenfalls in Betriebspunkten, in denen einer der beiden Injektoren die gesamte Menge abzudecken in der Lage ist, der andere Injektor adaptiert werden kann. Das Gleiche gilt auch für die Verwendung von sogenannten Bi-Fuel-Systemen, bei denen die unterschiedlichen Kraftstoffe mit unterschiedlichen Einspritzventilen eingespritzt werden.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei die Brennkraftmaschine wenigstens einen Zylinder aufweist, wobei die Brennkraftmaschine zur Kraftstoffeinspritzung pro Zylinder wenigstens ein erstes Einspritzventil (21 ) und ein zweites Einspritzventil (22) aufweist, wobei das erste Einspritzventil (21) eine erste Ventilnadel und das zweite Einspritzventil (22) eine zweite Ventilnadel aufweist, wobei in einem Normalbetriebsmodus der Brennkraftmaschine
- durch Ansteuerung des ersten Einspritzventils (21) während einer ersten Ansteuerzeit und einer damit einhergehenden Öffnungsbewegung der ersten Ventilnadel eine vorgegebene erste Kraftstoffmenge eingespritzt wird und
- durch Ansteuerung des zweiten Einspritzventils (22) während einer zweiten Ansteuerzeit und einer damit einhergehenden Öffnungsbewegung der zweiten Ventilnadel eine vorgegebene zweite Kraftstoffmenge eingespritzt wird,
wobei zur Detektion der Öffnungsbewegung und/oder der Schließbewegung und/oder der Position der ersten und zweiten Ventilnadel eine Signalauswertung durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
- in einem ersten Kalibrierbetriebsmodus der Brennkraftmaschine eine Kalibrieransteuerung des ersten Einspritzventils (21) derart vorgenommen wird, dass der Bewegungszustand und/oder die Position der ersten Ventilnadel detektiert wird, wobei währenddessen eine Ansteuerung des zweiten Einspritzventils (22) derart vorgenommen wird, dass eine vorgegebene Sollkraftstoffmenge eingespritzt wird, oder
- in einem zweiten Kalibrierbetriebsmodus der Brennkraftmaschine eine Kalibrieransteuerung des zweiten Einspritzventils (22) derart vorgenommen wird, dass wenigstens der Bewegungszustand und/oder die Position der zweiten Ventilnadel detektiert wird, wobei währenddessen eine Ansteuerung des ersten Einspritzventils (21 ) derart vorgenommen wird, dass eine vorgegebene Sollkraftstoffmenge eingespritzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Sollkraftstoffmenge im Kalibrierbetriebsmodus der Summe der ersten und zweiten Kraftstoffmenge im Normalbetriebsmodus entspricht.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrieransteuerung des ersten Einspritzventils (21) im ersten Kalibrierbetriebsmodus oder des zweiten Einspritzventils (22) im zweiten Kalibrierbetriebsmodus derart erfolgt, dass während aufeinanderfolgender Betriebszyklen die Kalibrieransteuerung ausgehend von zeitlich derart kurzen Ansteuerzeiten erfolgt, dass eine Öffnungsbewegung der ersten oder zweiten Ventilnadel zunächst nicht erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine mittels eines Steuergeräts (16) gesteuert wird, wobei zur Kraftstoffeinspritzung das erste Einspritzventil (21) über eine erste Endstufe und unabhängig davon das zweite Einspritzventil (22) über eine zweite Endstufe angesteuert wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Einspritzventil (21 ) und/oder das zweite Einspritzventil (22) zur Saugrohreinspritzung vorgesehen ist.
6. System mit einer Brennkraftmaschine und einem Steuergerät (16) zur Steuerung der Brennkraftmaschine, wobei die Brennkraftmaschine wenigstens einen Zylinder aufweist, wobei die Brennkraftmaschine zur Kraftstoffeinspritzung pro Zylinder wenigstens ein erstes Einspritzventil (21) und ein zweites Einspritzventil (22) aufweist, wobei das erste Einspritzventil (21) eine erste Ventilnadel und das zweite Einspritzventil (22) eine zweite Ventilnadel aufweist, wobei die Brennkraftmaschine zum Betrieb in einem Normalbetriebsmodus konfiguriert ist, wobei die Brennkraftmaschine konfiguriert ist, durch Ansteuerung des ersten Einspritzventils (21) während einer ersten Ansteuerzeit und einer damit einhergehenden Öffnungsbewegung der ersten Ventilnadel eine vorgegebene erste Kraftstoffmenge einzuspritzen und durch Ansteuerung des zweiten Einspritzventils (22) während einer zweiten Ansteuerzeit und einer damit einhergehenden Öffnungsbewegung der zweiten Ventilnadel eine vorgegebene zweite Kraftstoffmenge einzuspritzen, wobei die Brennkraftmaschine derart konfiguriert ist, dass zur Detektion der Öffnungsbewegung und/oder der Schließbewegung und/oder der Position der ersten und zweiten Ventilnadel eine Signalauswertung durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, - dass die Brennkraftmaschine zum Betrieb in einem ersten Kalibrierbe- triebsmodus konfiguriert ist, wobei die Brennkraftmaschine derart konfiguriert ist, eine Kalibrieransteuerung des ersten Einspritzventils (21) derart vorzunehmen, dass der Bewegungszustand und/oder die Position der ersten Ventilnadel detektiert wird, wobei eine Ansteuerung des zweiten Einspritzventils (22) derart vorgenommen wird, dass eine vorgegebene Sollkraftstoffmenge eingespritzt wird, oder
- dass die Brennkraftmaschine zum Betrieb in einem zweiten Kalibrierbe- triebsmodus konfiguriert ist, wobei die Brennkraftmaschine derart konfiguriert ist, eine Kalibrieransteuerung des zweiten Einspritzventils (22) derart vorzunehmen, dass der Bewegungszustand und/oder die Position der zweiten Ventilnadel detektiert wird, wobei eine Ansteuerung des ersten Einspritzventils (21) derart vorgenommen wird, dass eine vorgegebene So II kraftstoffmenge eingespritzt wird.
7. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, dadurch gekennzeichnet, dass alle Schritte eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgeführt werden, wenn das Programm auf einem Rechengerät oder einem Steuergerät (16) abläuft.
8. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sind, zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wenn das Programm auf einem Rechengerät oder einem Steuergerät (16) abläuft.
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