WO2016173986A1 - Verfahren zur regelung eines kraftstofffördersystems - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a
  • KraftStoff compositions an internal combustion engine in a motor vehicle, with a KraftStoff basicpumpe for supplying the internal combustion engine with fuel, the fuel ⁇ feed pump has a pumping station, which is driven by a Elek ⁇ tromotor, wherein the electric motor is controlled by a control signal, wherein a control signal for the control of the electric motor is generated.
  • the regulator must have for this purpose keep a suitable AmsterdamStoff ⁇ and especially a good Störverhal ⁇ th to disturbances and special situations to be able to sufficiently from ⁇ same. Typical incidents such as the impact ⁇ like stepping on the accelerator counts and thus a jump like Stei ⁇ gen of the required by the internal combustion engine fuel volume.
  • the control of the fuel delivery system must be able to compensate for such a load jump quickly to make a mög ⁇ lichst optimum operation of the engine to be granted ⁇ .
  • the current fuel consumption is thereby determined in a particularly advantageous way from ⁇ characteristics which rakter are the operating state of the motor vehicle or of the internal combustion engine cha ⁇ .
  • ⁇ characteristics which rakter are the operating state of the motor vehicle or of the internal combustion engine cha ⁇ .
  • ⁇ characteristics which rakter are the operating state of the motor vehicle or of the internal combustion engine cha ⁇ .
  • ⁇ sizes allow directly and with only a very slight time delay to determine the fuel consumption.
  • a prediction of Kraftstoffbe is ⁇ needs for supplies based on the current operating condition possible.
  • the target volume of fuel due to the above beschrie ⁇ surrounded relationships between speed, pressure and volume in the fuel delivery system quickly and easily translated into a target speed that is needed to the target Fuel Olumen to promote.
  • the target speed can be easily adapted in ⁇ example, via the regulation of the current with which the electric motor is driven.
  • a PID controller is advantageous because it is inexpensive and ro ⁇ bust and allows control of a controlled variable with good control quality.
  • a default value for the pressure in the motor ⁇ -transfer system can be easily give ⁇ for certain operating situations, for example due to empirically determined values. In modern motor vehicles, the pressure ty ⁇ pisch enough, is specified by the engine control unit.
  • the pressure here is a dynamic variable that is adapted to the different union under ⁇ motor operating conditions and in particular the often used high-pressure fuel injection. This default value can be compared by comparison with the actual pressure prevailing. The difference resulting therefrom for the PID controller an input ⁇ signal from which finally a controlled variable is generated, which flows into the determination of the target speed of the fuel ⁇ feed pump.
  • another controller may be used as a PID controller.
  • the desired fuel volume is corrected by an offset value, wherein the offset value of caused by additional elements in the fuel conveyor system.
  • the desired fuel volume, which is to be conveyed by the fuel pump power, may be subject to errors depending on the design of the fuel supply system. This is for example the case if in addition to the main fuel pump ⁇ still sub pump, such as a suction jet pump, are present.
  • a certain volume of fuel is promoted, which is not necessarily ge to the engine promotes ⁇ .
  • the offset value is preferably formed by a motor ⁇ material volume.
  • a preferred embodiment is characterized gekennzeich ⁇ net that a calibration of the fuel supply system takes place, wherein the means of a characteristic field of a
  • Is actual speed and an actual pressure determined actual fuel ⁇ volume is given in a reversing map, from the reverse map, a comparison speed and / or Ver ⁇ equal pressure is determined, each with a deviation between the actual speed and the reference speed and / or the actual pressure and the comparison pressure is determined.
  • the calibration is advantageous in order to ensure the most accurate operation possible of the fuel supply system.
  • the calibration can with the aid of maps ⁇ SUC gene, whereby for example the KraftStofffordervolumen from the known speed and the known pressure is determined.
  • maps ⁇ SUC gene whereby for example the KraftStofffordervolumen from the known speed and the known pressure is determined.
  • a map specific to the fuel-conveying system is used.
  • a reversal map which is generated essentially by a Ver ⁇ exchange of the X-axis and the Y-axis of the original map, a retroactive calculation of the pressure or the speed is due to the previously determined volume and in each case one of the values pressure or speed.
  • the deviations detected in this case can be used to calibrate the fuel supply system.
  • Fig. 1 is a map which represents the volume delivered over the speed, where curves are the same
  • Fuel demand of an internal combustion engine from engine-specific characteristics represents, and 3 is a block diagram illustrating an example
  • the knowledge of two variables makes it possible to determine the third variable in each case.
  • the knowledge of two variables makes it possible to determine the third variable in each case.
  • Speed 6 can be given, the associated delivery volume 8 can be determined at a known pressure 7.
  • ⁇ leader can now also for a constant delivery volume 8 at a changed pressure 9, a modified associated speed 10 can be determined. This is for example useful ⁇ full, when a known delivery 8 is to be conveyed at an elevated pressure 9, since the Benö ⁇ preferential speed can easily be determined 10 in this way.
  • the pressure 7, 9 increases in force Stoffför ⁇ dersystem. It may be for review and / or calibration Of values also a so-called reversing map used ⁇ who, in this reversal map, the X-axis 2 and the Y-axis 3 are interchanged.
  • the missing third value can be determined on the basis of two known values. Knowing the third he ⁇ mediated value can be closed backwards with the aid of a known second value to the unknown value of the three values then in the reverse map or the map 1 ⁇ the. This can then be compensated with the actually measured value and a calibration can be carried out on the basis of the difference which may occur.
  • the stoichiometry module serves, in particular, to determine the instantaneous actual fuel requirement of the internal combustion engine with the aid of parameters derived directly from the operation of the engine Internal combustion engine come. By a later comparison of the current fuel consumption of the internal combustion engine and the actual amount of fuel delivered a Dif ⁇ difference can be determined, which can be used as a target variable for a modified control of the electric motor.
  • Figure 3 shows a block diagram 30, wherein the block diagram ⁇ image 30 depicting an exemplary embodiment of the inventive method.
  • the lower left region is formed by the stoichiometric module 26 already shown in FIG. There are therefore the same reference numbers for identical stim ⁇ -inhibiting ingredients used.
  • a speed specification for the fuel feed pump is determined.
  • the speed specification is output to the block 42 via signal line 41.
  • a map can be used, as it is already used in ⁇ example, in block 32. Also, predetermined algorithms can be used to determine a desired speed or a speed specification.
  • the individual blocks can be further cross-linked to each other so that ⁇ example, the function of the regulator, in block 38 depends on the determined in other blocks results. In this way, the control quality can be significantly increased.
  • Figures 1 to 3 have insbeson ⁇ particular any limiting character and serve to Ver ⁇ turnedung the inventive concept.
  • the Figure 3 shows only one possible embodiment of a method according to the invention, without other excluded from the scope of the included claims to ⁇ alternatives.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Kraftstofffördersystems eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug, mit einer Kraftstoffförderpumpe zur Versorgung des Verbrennungsmotors mit Kraftstoff, wobei die Kraftstoffförderpumpe ein Pumpwerk aufweist, welches durch einen Elektromotor antreibbar ist, wobei der Elektromotor mittels eines Steuersignals ansteuerbar ist, wobei ein Steuersignal für die Ansteuerung des Elektromotors erzeugt wird (37, 41, 42), wobei in das Steuersignal das von der Kraftstoffförderpumpe geförderte Ist-Kraftstoffvolumen (32, 34) und der herrschende Kraftstoffbedarf (26, 27) des Verbrennungsmotors eingehen, wobei der herrschende Kraftstoffbedarf unter Zuhilfenahme von Kenngrößen ermittelt wird (21-26), die den Betriebszustand des Verbrennungsmotors und/oder des Kraftfahrzeugs charakterisieren.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Regelung eines KraftStofffördersystems Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines
KraftStofffördersystems eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug, mit einer KraftStoffförderpumpe zur Versorgung des Verbrennungsmotors mit Kraftstoff, wobei die Kraftstoff¬ förderpumpe ein Pumpwerk aufweist, welches durch einen Elek¬ tromotor antreibbar ist, wobei der Elektromotor mittels eines Steuersignals ansteuerbar ist, wobei ein Steuersignal für die Ansteuerung des Elektromotors erzeugt wird.
Stand der Technik
Das KraftStofffördersystem in Kraftfahrzeugen mit Verbren¬ nungsmotor muss bei einer großen Vielzahl von Betriebszu- ständen des Kraftfahrzeugs eine ausreichende KraftStoffför- derung gewährleisten, um einen fehlerfreien Betrieb des
Kraftfahrzeugs sicherzustellen. Auch unterschiedliche Vari¬ anten der Verbrennungsmotoren erhöhen hier die benötigte Flexibilität .
Zur Regelung des KraftStofffördersystems und insbesondere der KraftStoffförderpumpe werden Regler eingesetzt, die das ge¬ förderte KraftStoff olumen, den Druck im KraftStofffördersys¬ tem und die Drehzahl der KraftStoffförderpumpe beeinflussen können. Die Regler müssen hierzu ein passendes Führungsver¬ halten aufweisen und insbesondere auch ein gutes Störverhal¬ ten, um Störeinflüsse und Sondersituationen ausreichend aus¬ gleichen zu können. Zu den typischen Störfällen zählt beispielsweise der schlag¬ artige Tritt aufs Gaspedal und damit ein sprungartiges Stei¬ gen des durch den Verbrennungsmotor benötigten Kraftstoff- volumens. Die Regelung des KraftStofffördersystems muss einen solchen Lastsprung schnell ausgleichen können, um einen mög¬ lichst optimalen Betrieb des Verbrennungsmotors zu gewähr¬ leisten .
Im Stand der Technik sind Vorrichtungen und Verfahren zum Be¬ treiben eines KraftStofffördersystems bekannt. Beispielsweise ist es bekannt einen PID-Regler einzusetzen, der die Ansteue- rung des Elektromotors vornimmt, um die bedarfsgerechte Be- reitstellung des Kraftstoffs sicherzustellen. Nachteilig an der Verwendung eines einfachen PID-Reglers ist, dass die Regelgeschwindigkeit und die Regelgüte nicht optimal sind.
Weiterhin sind Verfahren bekannt, welche einen Regelkreis mit Rückführung des Istwertes vorsehen. Hierbei wird der ermit¬ telte Istwert in den Regler rückgeführt, um eine schnellere Erreichung eines Sollwertes zu erreichen. Dadurch ist die Regelgüte und Geschwindigkeit insgesamt zwar erhöht, jedoch noch nicht optimal.
Weiterhin sind sogenannte Vorsteuerungen bekannt, die weitere Kennwerte des Kraftfahrzeugs mit einbeziehen. Beispielsweise wird die Stellung des Fahrpedals berücksichtigt. Das hieraus resultierende Signal wird hierzu beispielsweise mit dem von einem Regler vorgegebenen Wert zur Ansteuerung des Elektro¬ motors verrechnet, um eine verbesserte Ansteuerung zu erhal¬ ten. Die Fahrpedalstellung kann dabei mit einem Gewichtungs¬ faktor, welcher beispielsweise drehzahlabhängig ist, ge¬ wichtet werden, bevor die Verrechnung mit dem Ausgabewert des Reglers vorgenommen wird. Die Einbeziehung der Fahrpedalstel¬ lung hilft, um eine frühzeitige Beeinflussung der Drehzahl der KraftStoffförderpumpe zu erreichen. Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass die Regelung der KraftStoffförderpumpe immer noch nicht optimal ist und kein optimales Regelergebnis erreicht wird.
Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ver¬ fahren zu schaffen, welches eine optimierte Regelung der KraftStoffförderpumpe in unterschiedlichen Betriebssituatio¬ nen ermöglicht.
Die Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens wird durch ein Ver¬ fahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines KraftStofffördersystems eines Verbren¬ nungsmotors in einem Kraftfahrzeug, mit einer Kraft Stoffför¬ derpumpe zur Versorgung des Verbrennungsmotors mit Kraft¬ stoff, wobei die KraftStoffförderpumpe ein Pumpwerk aufweist, welches durch einen Elektromotor antreibbar ist, wobei der Elektromotor mittels eines Steuersignals ansteuerbar ist, wobei ein Steuersignal für die Ansteuerung des Elektromotors erzeugt wird, wobei in das Steuersignal das von der Kraft¬ stoffförderpumpe geförderte Ist-Kraftstoffvolumen und der herrschende Kraftstoffbedarf des Verbrennungsmotors eingehen, wobei der herrschende Kraftstoffbedarf unter Zuhilfenahme von Kenngrößen ermittelt wird, die den Betriebszustand des Ver¬ brennungsmotors und/oder des Kraftfahrzeugs charakterisieren.
Zur Sicherstellung einer konstanten und bedarfsgerechten KraftStoffVersorgung werden in Kraftfahrzeugen KraftStoffför- dersysteme eingesetzt. Um diesen eine Vorgabe hinsichtlich des zu fördernden KraftStoffvolumens zu machen, müssen Ver¬ fahren angewendet werden, die insbesondere eine schnelle und genaue Anpassung des zu fördernden KraftStoffvolumens ermög¬ lichen. Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn sowohl das momentan von der KraftStoffförderpumpe geförderte Kraftstoff¬ volumen als auch der aktuell vorherrschende Kraftstoffbedarf des Verbrennungsmotors berücksichtigt werden.
Sofern sich der Betriebszustand des Verbrennungsmotors ver¬ ändert, verändert sich regelmäßig auch der momentane Kraft- stoffbedarf des Verbrennungsmotors. Diesem geänderten Kraft¬ stoffbedarf muss die KraftStoffförderpumpe schnellstmöglich folgen, um wieder eine angemessene KraftStoffmenge zur Ver¬ fügung zu stellen. Insbesondere bei starken Veränderungen des Betriebszustandes, wie beispielsweise einem schlagartigen Durchtreten des Gaspedals, muss eine schnelle und möglichst präzise Regelung erfolgen. Hierzu ist es besonders vorteil¬ haft, wenn in das Steuersignal, welches beispielsweise durch eine vorgebbare Stromstärke bestimmt ist, sowohl der aktuelle Kraftstoffbedarf des Verbrennungsmotors einfließt als auch das aktuell geförderte KraftStoffvolumen . Aus diesen beiden Werten lässt sich auf einfache Weise eine Differenz erstel¬ len, um das Delta zwischen dem momentanen Kraftstoffbedarf und dem momentan geförderten KraftStoffvolumen zu ermitteln. Der momentane Kraftstoffbedarf wird dabei besonders vorteil¬ haft aus Kenngrößen ermittelt, die den Betriebszustand des Kraftfahrzeugs beziehungsweise des Verbrennungsmotors cha¬ rakterisieren. In modernen Kraftfahrzeugen mit einer elek¬ tronisch geregelten KraftStoffVersorgung werden während des Betriebs permanent diverse Kenngrößen überwacht, um stets eine optimale Verbrennung zu gewährleisten und einen mög¬ lichst geringen Kraftstoffbedarf zu erreichen. Diese Kenn¬ größen ermöglichen es direkt und mit einer nur sehr geringen zeitlichen Verzögerung den Kraftstoffbedarf zu bestimmen. In gewissen Grenzen ist auch eine Vorhersage des Kraftstoffbe¬ darfs basierend auf dem aktuellen Betriebszustand möglich.
Systembedingt wird ein durch den Betrieb des Verbrennungsmo¬ tors verursachter Kraftstoffbedarf erst mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung durch das KraftStofffördersystem, welches im Wesentlichen aus der KraftStoffförderpumpe und dem antreibenden Elektromotor besteht, erkannt. Dies resultiert daraus, dass die Druckmessung häufig in der Nähe der Kraft¬ stoffförderpumpe geschieht und aufgrund der Leitungslängen und der Trägheit des Systems ein zeitlicher Versatz nicht zu vermeiden ist. Um eine möglichst schnelle und bedarfsgerechte Regelung sicherzustellen, ist es daher vorteilhaft, wenn auch der momentane Kraftstoff edarf in die Ansteuerung des Elek¬ tromotors einfließt.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn das von der Kraft- stoffförderpumpe geförderte Ist-Kraftstoffvolumen aus dem im KraftStofffördersystem herrschenden Ist-Druck und der Ist- Drehzahl des Pumpwerks der KraftStoffförderpumpe unter Zuhil¬ fenahme von zumindest einem Kennfeld bestimmt wird. Aufgrund der Zusammenhänge zwischen dem Druck im Kraftstoff¬ fördersystem, der Drehzahl der KraftStoffförderpumpe und dem geförderten KraftStoffvolumen lassen sich für jedes Kraft¬ stofffördersystem Kennfelder ermitteln, die spezifisch für das jeweilige KraftStofffördersystem sind. Mit Kenntnis von zwei der drei Größen kann somit zu jedem Zeitpunkt auf die jeweils dritte Größe geschlossen werden. Dies ist besonders vorteilhaft, da Kennfelder auf einfache Weise erzeugt werden können und leicht in den für die Steuerung des KraftStoffför- dersystems benutzten Steuergeräten abgelegt werden können. Daher ist die Bestimmung der jeweils fehlenden Größe einfach und schnell möglich.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der herrschende Kraft¬ stoffbedarf des Verbrennungsmotors unter Zuhilfenahme der Fahrpedalstellung und/oder dem Ladedruck eines Turboladers und/oder der Drehzahl des Verbrennungsmotors und/oder der geförderten Luftmasse und/oder dem KraftStoff/Luft Verhältnis im Verbrennungsmotor und/oder dem Lambda-Wert und/oder der Lufttemperatur ermittelt wird.
Dies ist besonders vorteilhaft, da eine Vielzahl der oben be¬ schriebenen Kenngrößen ohnehin fortlaufend erfasst wird, wo¬ durch der momentane Kraftstoffbedarf einfach und schnell er¬ mittelt werden kann. Je mehr unterschiedliche Kenngrößen er- fasst werden, umso genauer kann der momentane Kraftstoffbe¬ darf bestimmt werden. Insbesondere die Fahrpedalstellung und der Ladedruck eines Turboladers können auch gute Hinweise auf den in naher Zukunft zu erwartenden Kraftstoffbedarf liefern.
Auch ist es zweckmäßig, wenn das von der KraftStoffförderpum¬ pe geförderte Ist-Kraftstoffvolumen zu einem Zeitpunkt ermit¬ telt wird, zu dem das geförderte Ist-Kraftstoffvolumen noch unverändert ist im Vergleich zu einem bereits veränderten Kraftstoffbedarf des Verbrennungsmotors.
An der KraftStoffförderpumpe macht sich eine Änderung des Kraftstoffbedarfs, wie bereits weiter oben beschrieben, erst mit einer zeitlichen Verzögerung bemerkbar. Dies kann bei¬ spielsweise durch einen sich ändernden Druck im Kraftstoff¬ fördersystem erkannt werden. Um ein Maß für das Mehr oder das Weniger an Kraftstoff zu erhalten, das aufgrund der sich än¬ dernden Betriebssituation gefördert werden muss, ist es daher vorteilhaft, wenn der momentane Kraftstoffbedarf, welcher aus den Kenngrößen des Verbrennungsmotors ermittelt wird, dann ermittelt wird, wenn er sich im Vergleich zum Ausgangsniveau bereits verändert hat, während die momentane KraftStoffför- derung durch die KraftStoffförderpumpe noch nicht darauf rea¬ giert hat. Dadurch kann auf einfach Weise das Delta zwischen aktuellem Kraftstoffbedarf und aktuell gefördertem Kraft¬ stoffvolumen ermittelt werden und eine zielgerichtete Anpas¬ sung der Förderleistung erfolgen.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn aus der Differenz zwischen dem von der KraftStoffförderpumpe geförderten Ist- Kraftstoffvolumen und dem Kraftstoffbedarf des Verbren¬ nungsmotors ein zu förderndes Soll-KraftStoffvolumen ermit¬ telt wird, aus welchem eine Soll-Drehzahl für die Kraftstoff¬ förderpumpe ermittelt wird.
Das Soll-KraftStoffvolumen kann aufgrund der oben beschrie¬ benen Zusammenhänge zwischen Drehzahl, Druck und Volumen im KraftStofffördersystem schnell und einfach in eine Soll- Drehzahl übersetzt werden, die benötigt wird, um das Soll- KraftStoff olumen zu fördern. Die Soll-Drehzahl kann bei¬ spielsweise über die Regelung der Stromstärke, mit welcher der Elektromotor angesteuert wird, einfach angepasst werden. Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn das Soll-KraftStoffvolumen mit einem Soll-Druck im KraftStofffördersystem zu der Soll- Drehzahl verarbeitet wird. Aufgrund der oben beschriebenen Zusammenhänge ist es besonders einfach ein KraftStoffförder¬ system unter Zuhilfenahme von Kennfeldern unter Kenntnis von zumindest zwei von drei der Größen Druck, Fördervolumen und Drehzahl zu regeln.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Soll-Druck im Kraft¬ stofffördersystem durch einen in einen PID-Regler eingegebe- nen Differenzwert zwischen einem Vorgabewert für den Druck und einem Ist-Druck ermittelt wird.
Ein PID-Regler ist vorteilhaft, da er kostengünstig und ro¬ bust ist und eine Regelung einer Regelgröße mit guter Regel- güte ermöglicht. Ein Vorgabewert für den Druck im Kraft¬ stofffördersystem kann beispielsweise aufgrund von empirisch ermittelten Werten für bestimmte Betriebssituationen vorge¬ geben werden. In modernen Kraftfahrzeugen wird der Druck ty¬ pischerweise vom Motorsteuergerät vorgegeben. Der Druck ist hierbei eine dynamische variable Größe, die an die unter¬ schiedlichen motorischen Betriebsbedingungen und insbesondere an die oftmals verwendete KraftStoffhochdruckeinspritzung angepasst wird. Dieser Vorgabewert kann über einen Vergleich mit dem tatsächlich vorherrschenden Druck abgeglichen werden. Die Differenz hieraus ergibt für den PID-Regler ein Eingangs¬ signal aus welchem schließlich eine Regelgröße generiert wird, die in die Ermittlung der Soll-Drehzahl der Kraftstoff¬ förderpumpe einfließt. In alternativen Ausgestaltungen kann auch ein anderer Regler als ein PID-Regler eingesetzt werden.
Auch ist es vorteilhaft, wenn das Soll-KraftStoffvolumen um einen Offset-Wert korrigiert wird, wobei der Offset-Wert von zusätzlichen Elementen im KraftStofffördersystem verursacht wird .
Das Soll-KraftStoffvolumen, welches durch die Kraft Stoffför- derpumpe gefördert werden soll, kann je nach Ausgestaltung des KraftStofffördersystems mit Fehlern belastet sein. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn zusätzlich zu der Haupt¬ kraftStoffförderpumpe noch Nebenpumpen, wie beispielsweise eine Saugstrahlpumpe, vorhanden sind. Über diese Nebenpumpen wird auch ein gewisses KraftStoffvolumen gefördert, welches jedoch nicht notwendigerweise auch zum Verbrennungsmotor ge¬ fördert wird. Um den tatsächlich zum Verbrennungsmotor ge¬ förderten Kraftstoff möglichst genau zu erfassen, ist es da¬ her vorteilhaft diese Nebenpumpen durch einen Offset-Wert zu korrigieren. Der Offset-Wert ist bevorzugt durch ein Kraft¬ stoffvolumen gebildet.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeich¬ net, dass eine Kalibrierung des KraftStofffördersystems stattfindet, wobei das mittels eines Kennfeldes aus einer
Ist-Drehzahl und einem Ist-Druck ermittelte Ist-Kraftstoff¬ volumen in ein Umkehrkennfeld gegeben wird, wobei aus dem Umkehrkennfeld eine Vergleichsdrehzahl und/oder ein Ver¬ gleichsdruck ermittelt wird, wobei jeweils eine Abweichung zwischen der Ist-Drehzahl und der Vergleichsdrehzahl und/oder dem Ist-Druck und dem Vergleichsdruck ermittelt wird.
Die Kalibrierung ist vorteilhaft, um einen möglichst genauen Betrieb des KraftStofffördersystems zu gewährleisten. Die Kalibrierung kann unter Zuhilfenahme von Kennfeldern erfol¬ gen, wobei beispielsweise das KraftStofffordervolumen aus der bekannten Drehzahl und dem bekannten Druck ermittelt wird. Hierzu wird ein für das KraftStofffördersystem spezifisches Kennfeld verwendet. Durch die Verwendung eines sogenannten Umkehrkennfeldes, welches im Wesentlichen durch eine Ver¬ tauschung der X-Achse und der Y-Achse des ursprünglichen Kennfeldes erzeugt wird, kann eine Rückrechnung auf den Druck oder die Drehzahl aufgrund des zuvor ermittelten Volumens und jeweils einem der Werte Druck oder Drehzahl erfolgen. Die hierbei festgestellten Abweichungen können zur Kalibrierung des KraftStofffördersystems herangezogen werden.
Auch ist es zu bevorzugen, wenn der Kraftstoffbedarf des Ver¬ brennungsmotors sich ändert bevor das Ist-Kraftstoffvolumen, das durch die KraftStoffförderpumpe gefördert wird, verändert wird .
Aufgrund der oben beschriebenen Zusammenhänge, welche insbe¬ sondere aus der Länge der KraftStoffleitungen und der Träg¬ heit des Kraftstoffs in den Leitungen resultieren, wird sich das KraftStofffördervolumen der KraftStoffförderpumpe immer mit einer gewissen Verzögerung auf den ansteigenden oder ab¬ sinkenden momentanen Kraftstoffbedarf des Verbrennungsmotors verändern .
Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Figurenbe¬ schreibung beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei¬ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein Kennfeld, welches das geförderte Volumen über der Drehzahl darstellt, wobei Kurven gleichen
Drucks im Kennfeld dargestellt sind,
Fig. 2 ein Blockschaltbild, welches das Ermitteln des
Kraftstoffbedarfs eines Verbrennungsmotors aus motoreigenen Kenngrößen darstellt, und Fig. 3 ein Blockschaltbild, welches eine beispielhafte
Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Die Figur 1 zeigt ein Kennfeld 1, welches die Zusammenhänge zwischen dem durch die KraftStoffförderpumpe geförderten Vo¬ lumen, der Drehzahl der KraftStoffförderpumpe und dem Druck im KraftStofffördersystem darstellt. Auf der X-Achse, die mit dem Bezugszeichen 2 gekennzeichnet ist, ist die Drehzahl ab¬ getragen. Auf der Y-Achse, die mit dem Bezugszeichen 3 ge¬ kennzeichnet ist, ist das Fördervolumen der Kraftstoffför¬ derpumpe abgetragen. Im durch die Achsen 2, 3 aufgespannten Quadranten 4 ist eine Mehrzahl von Kurven 5 dargestellt. Die Kurven 5 sind Isobaren und beschreiben somit Bereiche
gleichbleibenden Drucks. Das Kennfeld 1 ist spezifisch für ein spezielles Kraftstofffördersystem. Das Kennfeld verändert sich unter anderem abhängig von der verwendeten Kraftstoff¬ förderpumpe, den verwendeten Leitungen und vielen anderen Faktoren. Qualitativ sehen die Kennfelder für die drei be¬ schriebenen Größen jedoch stets aus wie das in Figur 1 darge¬ stellte Kennfeld 1.
Aufgrund des Kennfeldes 1 kann bei Kenntnis von zwei Größen die jeweils dritte Größe bestimmte werden. Ausgehend von einer bekannten Drehzahl, die beispielsweise durch die
Drehzahl 6 gegeben sein kann, kann bei einem bekannten Druck 7 das zugehörige Fördervolumen 8 ermittelt werden. Weiter¬ führend kann nun auch für ein gleichbleibendes Fördervolumen 8 bei einem veränderten Druck 9 eine veränderte zugehörige Drehzahl 10 ermittelt werden. Dies ist beispielsweise sinn¬ voll, wenn ein bekanntes Fördervolumen 8 bei einem erhöhten Druck 9 gefördert werden soll, da auf diese Weise die benö¬ tigte Drehzahl 10 leicht ermittelt werden kann.
Entlang des Pfeils 11 nimmt der Druck 7, 9 im Kraft Stoffför¬ dersystem zu. Es kann zur Überprüfung und/oder Kalibrierung von Werten auch ein sogenanntes Umkehrkennfeld verwendet wer¬ den, wobei bei diesem Umkehrkennfeld die X-Achse 2 und die Y- Achse 3 miteinander vertauscht sind. Zur Kalibrierung kann ausgehend von zwei bekannten Werten der jeweils fehlende dritte Wert ermittelt werden. Unter Kenntnis des dritten er¬ mittelten Wertes kann dann im Umkehrkennfeld oder im Kennfeld 1 rückwärts unter Zuhilfenahme eines bekannten zweiten Wertes auf den noch unbekannten Wert der drei Werte geschlossen wer¬ den. Dieser kann dann mit dem tatsächlich gemessenen Wert ab- geglichen werden und anhand der unter Umständen auftretenden Differenz kann eine Kalibrierung durchgeführt werden.
Die Figur 2 zeigt ein Blockschaltbild 20. Der Block 21 stellt eine Schnittstelle zum restlichen Kraftfahrzeug dar. Aus dem Block 21 können unterschiedliche Informationen in Form von Kenngrößen entnommen werden. Im Beispiel der Figur 2 werden aus dem Verteilerblock 22 die Kenngrößen Motordrehzahl über die Signalleitung 23, die Fahrpedalstellung über die Signal¬ leitung 24 und der Ladedruck des Turboladers über die Signal- leitung 25 ausgegeben. In alternativen Ausgestaltungen können auch andere Werte herangezogen werden. Hierzu zählen insbe¬ sondere unterschiedliche Temperaturen, das KraftStoff/Luft Verhältnis oder die Messwerte der Lambda-Sonde . Der Block 26 bildet ein sogenanntes Stöchiometriemodul . In dem Block 26 wird auf Grundlage der Kenngrößen aus dem Block 21 beziehungsweise 22 der Kraftstoffbedarf berechnet. Es können beispielsweise der minimale Kraftstoffbedarf, der maximale Kraftstoffbedarf und ein Leerlauf-Kraftstoffbedarf ermittelt werden. Alle drei KraftStoffverbräuche oder auch nur einzelne der KraftStoffverbräuche können schließlich über die Signalleitung 27 an nachfolgende Applikationen weiterge¬ ben werden. Das Stöchiometriemodul dient insbesondere zur Ermittlung des momentanen Ist-Kraftstoffbedarfs des Verbrennungsmotors unter Zuhilfenahme von Kenngrößen, die direkt aus dem Betrieb des Verbrennungsmotors stammen. Durch einen späteren Vergleich des momentanen Kraftstoffbedarfs des Verbrennungsmotors und der tatsächlich geförderten KraftStoffmenge kann eine Diffe¬ renz ermittelt werden, die als Zielgröße für eine veränderte Ansteuerung des Elektromotors genutzt werden kann.
Figur 3 zeigt ein Blockschaltbild 30, wobei das Blockschalt¬ bild 30 eine beispielhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens abbildet. Der untere linke Bereich ist durch das bereits in Figur 2 gezeigte Stöchiometriemodul 26 gebildet. Es werden daher die gleichen Bezugszeichen für übereinstim¬ mende Bestandteile verwendet.
Aus Block 31 wird die Drehzahl der KraftStoffförderpumpe in den Block 32 gegeben, welcher der Bestimmung des durch die KraftStoffförderpumpe geförderten KraftStoffvolumens dient. Zusätzlich geht in den Block 32 ein Wert für den im Kraft¬ stofffördersystem herrschenden Druck ein, der über Block 33 in das Blockschaltbild eingeführt wird. Dieser Druckwert aus Block 33 kann beispielsweise von einem Drucksensor erfasst werden .
Im Block 32 wird unter Zuhilfenahme eines Kennfeldes, wie es beispielsweise in der Figur 1 gezeigt ist, das in Abhängig- keit vom erfassten Druck und der zugehörigen Drehzahl geför¬ derte KraftStoffvolumen bestimmt. Das geförderte Kraftstoff¬ volumen wird über Signalleitung 34 in den Block 35 geleitet, wo das momentan geförderte KraftStoffvolumen mit dem in Block 26 ermittelten Kraftstoffbedarf abgeglichen wird. Der hier erzeugte Differenzwert stellt ein Maß für den mehr oder weni¬ ger benötigten Kraftstoff dar. Der erzeugte Differenzwert wird über die Signalleitung 36 in den Block 37 weitergelei¬ tet . In den Block 37 geht weiterhin ein von einem Regler 38, ins¬ besondere einem PID-Regler, gewichteter Wert für den Soll- Druck im KraftStofffördersystem ein. Dieser ist aus einem in das Blockschaltbild eingegebenen Vorgabewert 39 ermittelt, indem der Vorgabewert 39 in einem Differenzblock 40 mit dem aus dem Block 33 stammenden Wert für den im Kraftstoffförder- system herrschenden Druck verrechnet wird. Die Differenz aus dem Differenzblock 40 wird in den Regler 38 eingegeben, wobei der Wert entsprechend eines festgelegten Algorithmus oder von außen vorgegebenen Vorgaben gewichtet wird. Der Vorgabewert 39 kann in einer alternativen Ausgestaltung auch von außen vorgegeben werden, ohne eine weitere Korrektur zu erfahren.
Im Block 37 wird schließlich unter Verwendung des gewichteten Druckwertes aus dem Regler 38 und dem im Block 35 ermittelten Differenzwert des KraftStoffvolumens eine Drehzahlvorgabe für die KraftStoffförderpumpe ermittelt. Die Drehzahlvorgabe wird über Signalleitung 41 an den Block 42 ausgegeben.
Im Block 37 kann ein Kennfeld verwendet werden, wie es bei¬ spielsweise in Block 32 bereits verwendet wird. Auch können vorgegebene Algorithmen zur Ermittlung einer Soll-Drehzahl beziehungsweise einer Drehzahlvorgabe verwendet werden.
In alternativen Fortbildungen können die einzelnen Blöcke auch untereinander weiter vernetzt sein, so dass beispiels¬ weise die Funktion des Reglers in Block 38 von den in anderen Blöcken ermittelten Ergebnissen abhängig ist. Auf diese Weise kann die Regelgüte deutlich erhöht werden.
Die unterschiedlichen Merkmale der einzelnen Ausführungsbei¬ spiele können auch untereinander kombiniert werden.
Die Ausführungsbeispiele der Figuren 1 bis 3 weisen insbeson¬ dere keinen beschränkenden Charakter auf und dienen der Ver¬ deutlichung des Erfindungsgedankens. Insbesondere die Figur 3 zeigt nur eine mögliche Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, ohne dabei andere von dem Schutzbereich der An¬ sprüche umfasste Alternativen auszuschließen.

Claims

Verfahren zur Regelung eines KraftStofffördersystems eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug, mit einer KraftStoffförderpumpe zur Versorgung des Ver¬ brennungsmotors mit Kraftstoff, wobei die Kraftstoff¬ förderpumpe ein Pumpwerk aufweist, welches durch einen Elektromotor antreibbar ist, wobei der Elektromotor mittels eines Steuersignals ansteuerbar ist, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Steuer¬ signal für die Ansteuerung des Elektromotors erzeugt wird, wobei in das Steuersignal das von der Kraftstoff¬ förderpumpe geförderte Ist-Kraftstoff olumen und der herrschende Kraftstoffbedarf des Verbrennungsmotors eingehen, wobei der herrschende Kraftstoffbedarf unter Zuhilfenahme von Kenngrößen ermittelt wird, die den Betriebszustand des Verbrennungsmotors und/oder des Kraftfahrzeugs charakterisieren.
Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , dass das von der KraftStoffförderpumpe geförderte Ist-Kraftstoffvolumen aus dem im Kraftstoff¬ fördersystem herrschenden Ist-Druck und der Ist-Drehzahl des Pumpwerks der KraftStoffförderpumpe unter Zuhilfe¬ nahme von zumindest einem Kennfeld bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der herrschende Kraftstoffbedarf des Verbrennungsmotors unter Zuhilfenahme der Fahrpedalstellung und/oder dem Ladedruck eines Turboladers und/oder der Drehzahl des Verbrennungsmotors und/oder der geförderten Luftmasse und/oder dem KraftStoff/Luft Verhältnis im Verbren¬ nungsmotor und/oder dem Lambda-Wert und/oder der Luft¬ temperatur ermittelt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das von der KraftStoffförderpumpe geförderte Ist-Kraftstoffvo¬ lumen zu einem Zeitpunkt ermittelt wird, zu dem das ge¬ förderte Ist-Kraftstoffvolumen noch unverändert ist im Vergleich zu einem bereits veränderten Kraftstoff edarf des Verbrennungsmotors.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass aus der Differenz zwischen dem von der KraftStoffförderpumpe geförderten Ist-Kraftstoffvolumen und dem Kraftstoff¬ bedarf des Verbrennungsmotors ein zu förderndes Soll- KraftStoffvolumen ermittelt wird, aus welchem eine Soll- Drehzahl für die KraftStoffförderpumpe ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Soll-KraftStoffvolumen mit einem Soll-Druck im Kraft¬ stofffördersystem zu der Soll-Drehzahl verarbeitet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der
Soll-Druck im KraftStofffördersystem durch einen in ei¬ nen PID-Regler eingegebenen Differenzwert zwischen einem Vorgabewert für den Druck und einem Ist-Druck ermittelt wird .
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Soll-KraftStoffvolumen um einen Offset-Wert korrigiert wird, wobei der Offset-Wert von zusätzlichen Elementen im KraftStofffördersystem verursacht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Kalibrierung des KraftStofffördersystems stattfindet, wobei das mittels eines Kennfeldes aus einer Ist-Dreh¬ zahl und einem Ist-Druck ermittelte Ist-Kraftstoffvolu¬ men in ein Umkehrkennfeld gegeben wird, wobei aus dem Umkehrkennfeld eine Vergleichsdrehzahl und/oder ein Ver- gleichsdruck ermittelt wird, wobei jeweils eine Abweich¬ ung zwischen der Ist-Drehzahl und der Vergleichsdrehzahl und/oder dem Ist-Druck und dem Vergleichsdruck ermittelt wird . 10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Kraftstoffbedarf des Verbrennungsmotors sich ändert bevor das Ist-Kraftstoffvolumen, das durch die Kraft¬ stoffförderpumpe gefördert wird, verändert wird.
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