WO2016198150A1 - Verfahren zur klopfregelung in einer brennkraftmaschine - Google Patents

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Definitions

  • the present invention is based on a method for carrying out the operation of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • internal combustion engines which use standard injectors, the problem often arises that they supply different quantities, precisely when small injection quantities need to be precisely delivered , This results first of all from the operation in the ballistic area, which is accompanied by very short energizing periods.
  • injectors in BiFuel environments in which metered gas is to be ignited by means of the small injection quantities, it may thus occur that different amounts of ignition energy for the ignition of the gas mixture are provided at the cylinders, which lead to different combustion processes.
  • the object of the present invention is to provide a method with which an improved and more efficient operation of an internal combustion engine is made possible.
  • a method for carrying out the operation of a fuel frying machine, preferably a BiFuel internal combustion engine.
  • the internal combustion engine may generally be, for example, an internal combustion engine of the diesel type, but preferably a biofuel fuel cell engine, which in addition to a liquid fuel operation (with diesel fuel, for
  • the method is e.g. with an internal combustion engine in the form of a large-scale engine, for example provided in a motor vehicle such as a ship, a commercial or special vehicle, or, for example, for a stationary device, e.g. for a combined heat and power plant, an (emergency) generator, e.g. also for industrial applications.
  • an internal combustion engine in the form of a large-scale engine, for example provided in a motor vehicle such as a ship, a commercial or special vehicle, or, for example, for a stationary device, e.g. for a combined heat and power plant, an (emergency) generator, e.g. also for industrial applications.
  • liquid fuel injection quantities are injected to cylinders of a group of cylinders of the internal combustion engine, preferably directly into the respective
  • Combustion chamber of a cylinder including in particular liquid fuel injectors are provided, also for example standard diesel injectors.
  • the injection of the liquid fuel injection quantities takes place in the context of - discrete - injection events, wherein the control of the injection events, for example, is performed by an injection control, for example, implemented in a control unit of the internal combustion engine.
  • a group of cylinders may further designate the cylinders of a cylinder bank of the internal combustion engine, for example comprising a number of cylinders of the order of magnitude preferably between 6 and 12 cylinders.
  • a first cylinder of the group is determined, which has the strongest tendency to knock, ie the most knock, especially over a (viewing) period.
  • the knock intensity is considered.
  • the invention provides a knock sensor which is suitable for detecting a knock on a respective cylinder of the group (which knock regularly accompanies typical, high-frequency oscillatory components or knocking noises).
  • a knock sensor system is preferably formed by means of a number of structure-borne sound sensors, alternatively or additionally for example by means of a number of cylinder sound sensors. pressure sensors.
  • the knock sensor system can be implemented by means of one or more knock modules on the internal combustion engine.
  • the signals of the knock sensor system can be evaluated in order to obtain information in this regard.
  • the determination of the cylinder knocking the most is carried out by means of a knock control of the internal combustion engine or with the inclusion of a knock control.
  • signals of the knock sensor system and, to the extent, knock information are supplied for this purpose, based on which the knock control sets the start of injection, and therefore the ignition timing, of the respective cylinder.
  • a mean value of the start of injection of a respective cylinder of the group with a start of injection average which determines all cylinders of the group (in particular, the average values are each determined over the period) are compared and those cylinders are determined to be the one with the highest tendency to knock, which has the clearest deviation from the start of injection average of all cylinders, ie In the direction of "late.”
  • Respective mean values can advantageously be obtained and evaluated simply as (injection start) information from the knock control.
  • Injection correction in that the injection events at the first detected cylinder in the sequence are each reduced in their injection duration or injection amount by a first amount of correction during the injection duration or injection quantity of the injection events
  • the further cylinders of the group are each increased in the sequence by a second correction amount.
  • the method is preferably carried out with the injection of small or small injection quantities of liquid fuel, in particular as this high levels of dispersion of the type mentioned with respect to a metering accuracy of the injectors is to be expected, more particularly in the context of the execution of the method with a BiFuel operation.
  • the (observation) period within which the cylinder with the highest tendency to knock is determined, can be selected as such. However, a period of one to several minutes is suggested, so that it can be ensured before the injection correction in the second step (amount / duration) that the first determined cylinder is permanently - and not only sporadically - prone to knocking.
  • the method to correct or change only the injection quantity or injection duration of the injection events in the second step, but not the injection start (of a respective engine work cycle) predetermined by the knock control.
  • mutual influences of the injection events according to the procedure correcting control device, preferably formed by means of an injection control, and the knock control are advantageously low.
  • the method below in a corresponding manner still apply to another cylinder of the group.
  • a second cylinder of the respective group can be determined, which has the next or second strong tendency to knock over the time period.
  • a further injection correction can now take place in such a way that the injection events already corrected in the second step at the second determined cylinder are each reduced by a third correction amount in their injection duration or injection quantity, while the injection duration or injection quantity is in the second Step injection-corrected injection events at the other cylinders of the group - with the exception of the first cylinder - in the sequence is increased by a fourth correction amount.
  • the first, already corrected cylinder is not corrected again with the third and fourth steps, but the others are already corrected.
  • a waiting time is waited after the execution of the second step and before the fourth step.
  • the invention further provides that the first or third correction amount in the second or fourth step corresponds to a predetermined offset, in particular to a constant offset in the sequence via the injection events. Preferably, such an offset is still identical for the second and fourth steps.
  • an offset may be, for example, 10 ⁇ 8 to ⁇ , preferably for example 20 ⁇ (whereas the unrestrained injection duration may be in the range of 500 ⁇ to 700 ⁇ 8, for example, preferably about ⁇ ).
  • the second or fourth correction amount across the cylinder, to which the same is applied is the same.
  • the amount of energy which is withdrawn from the highest-knocking cylinders (the first or second) as part of the reduction is added to the other cylinders equal proportions, so that the amount of energy across all cylinders in the sum Procedure remains the same, ie the average over all cylinders with regard to injection quantity or injection duration advantageously does not change by the injection correction according to the method.
  • the engine power can thus remain unchanged unchanged.
  • the process according to the second or fourth method step (one-pointed) correction can be maintained - in the context of subsequent injection events - to a
  • Criterion for termination is met, for example, an interval duration has elapsed, the method is to be performed again, for example, or a change in the operating mode of the internal combustion engine is provided, for example, from a BiFuel operation to a single-fuel operation.
  • the invention also proposes an internal combustion engine, in particular a BiFuel internal combustion engine, which is set up to carry out the method as discussed above.
  • FIG. 1 shows an example and schematically an internal combustion engine for the execution of
  • FIG. 1 shows by way of example and schematically an internal combustion engine 1 with a first group of cylinders 3, i. a cylinder bank A and a second group of cylinders 3, i.e. a cylinder bank B, which for example each comprise six cylinders 3. Furnished is the first group of cylinders 3, i. a cylinder bank A and a second group of cylinders 3, i.e. a cylinder bank B, which for example each comprise six cylinders 3. Furnished is the first group of cylinders 3, i. a cylinder bank A and a second group of cylinders 3, i.e. a cylinder bank B, which for example each comprise six cylinders 3. Furnished is the first group of cylinders 3, i. a cylinder bank A and a second group of cylinders 3, i.e. a cylinder bank B, which for example each comprise six cylinders 3. Furnished is the first group of cylinders 3, i. a cylinder bank A and a second group of
  • Internal combustion engine 1 for a BiFuel operation with liquid fuel and fuel gas woneben also a single-fuel operation can be provided exclusively with liquid fuel.
  • Diesel fuel is preferably used as liquid fuel, as fuel gas for example natural gas, biogas or synthesis gas.
  • a liquid fuel or diesel injector 5 is assigned to a respective cylinder 3, which can be supplied, for example, via a common rail or a single pressure accumulator with liquid fuel (not shown).
  • a respective injector 5 is controlled via a control line 7, which is connected to a control device 9 of the internal combustion engine 1, which comprises an injection control 11.
  • the control device 9 can be formed by means of one or more control devices of the internal combustion engine 1, e.g. also with dislocated functional units / control units.
  • a knock sensor 13 is arranged on the cylinders 3 of a respective bank A, B, which receives knock signals individually for each cylinder and feeds them into a knock control 15, which knocking may preferably be part of the control device 9.
  • the knock sensor 13 may be formed by means of a number of structure-borne sound sensors and / or cylinder pressure sensors.
  • FIG. 2 illustrates the control device 9 for process control even closer.
  • a knocking of respective cylinders 3, which causes high-frequency vibrations, is detected by the sensors of the knock sensor system 13 and transmitted as a knock signal to the knock control 15.
  • the knock control 15 in cooperation with the injection control 11 sets the injection operation, i. respective injection events, of a respective cylinder 3.
  • the start of injection (BOI: begin of injection) is set in the direction of "late” by the knock control 13, for example, up to the respective knocking
  • the internal combustion engine 1 or the control device 9 has even more functionality.
  • Control device 9 an injection start average value of respective cylinder 3 with a
  • injection start information which is provided by the knock control 15, is determined by the control unit 9 of those cylinders 3 as the most knock, that is in the context of the first process step 17, whose injection start mean the strongest deviation from the mean of all Cylinder 3 - in the direction of retardation of the start of injection - has, ie considered over the period.
  • Viewing period is chosen so that only sporadically occurring knocking does not matter. As advantageous has a selected period of several minutes shown.
  • an injection correction is made to the cylinders 3 of the group A and B to the effect that the injection events at the first cylinder 3 determined in the sequence depending in their injection duration or injection quantity, ie in their amount of energy to a first correction amount to be reduced or corrected downwards, while the injection duration or injection quantity, ie the Amount of energy, the injection events at the other cylinders 3 of the group A or B in the sequence each increased by a second correction amount or is corrected upwards.
  • the now all correction-related injection events are accordingly controlled by the control device 9 via the injection control 11, i. the injectors 5 are now energized based on the procedure according to the corrected specifications for the injection quantity or duration, but continue the injection start (BOI) according to the knock control 15 remains relevant.
  • the injectors 5 are now energized based on the procedure according to the corrected specifications for the injection quantity or duration, but continue the injection start (BOI) according to the knock control 15 remains relevant.
  • Cylinders 3 to the second correction amount the energy input by means of the second correction amount is increased proportionately and in particular to the same extent, present in particular by an amount corresponding to the value of the first correction amount divided by the number of other cylinders.
  • the method it is optional (but preferred) to carry out a further correction to a respective cylinder bank A or B after the first correction according to the first 17 and second 21 method step, which comprises a third 23 and a fourth 25 method step.
  • a further correction to a respective cylinder bank A or B after the first correction according to the first 17 and second 21 method step, which comprises a third 23 and a fourth 25 method step.
  • the third method step 23 a cylinder 3, now the second cylinder 3, of the respective group A or B is determined, which has the next or second strongest knocking over the period.
  • the information provided by the knock control 15 injection start information is preferably used again (woneben but also a new determination can be provided) and based on that cylinder 3 as the second strongest Kloppfneigend determined, which has the second highest mean deviation in the direction "late".
  • Injection correction to the effect that the - in the second step 21 already injection-corrected - injection events at the second detected cylinder 3 in the sequence depending on their injection duration or injection amount by a third correction amount is reduced or corrected downwards, while the injection duration or injection quantity of - the second step is also already injection-corrected - injection events at the other cylinders 3 of the group A or B - with the exception of the first cylinder 3 - in the sequence each increased by a fourth correction amount or is corrected upwards.
  • the third correction amount with the fourth step corresponds to that first correction amount of the second step, e.g. that offset of 20 ⁇ 8.
  • the fourth correction amount with the fourth step corresponds to that first correction amount of the second step, e.g. that offset of 20 ⁇ 8.
  • subsequent injection events are then controlled correspondingly with correction, again based on the start of injection according to the knock control 15, but the re-corrected injection duration or quantity is controlled.
  • injection correction for the first cylinder 3 is now reduced by 20 ⁇ in duration, for the second cylinder by ⁇ , while the injection events of the third to sixth cylinder 3 are extended by 9 ⁇ in their duration.
  • Injection events regulates. It is conceivable to complete the process only with steps 1 and 2, but also to carry out the method steps analogously for a third or fourth cylinder 3 of the respective group A and B, such a procedure only from a number of cylinders greater than six each Group A or B is proposed.
  • the method is preferably provided only for small injection periods (by ⁇ ) and still only for a BiFuel operation.
  • the injection corrections according to the method can be reset regularly at the start of the BiFuel mode (initialization).
  • A, B bank (group) A, B bank (group)

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Abstract

Verfahren zur Ausführung mit dem Betrieb einer Brennkraftmaschine, wobei Flüssigkraftstoff-Einspritzmengen an Zylindern einer Gruppe von Zylindern der Brennkraftmaschine im Rahmen von Einspritzereignissen eingespritzt werden; wobei in einem ersten Schritt (17) ein erster Zylinder der Gruppe ermittelt wird, welcher eine stärkste Klopfneigung über einen Zeitraum aufweist; und in einem zweiten Schritt (21) eine Einspritzkorrektur dahingehend erfolgt, dass die Einspritzereignisse an dem ersten ermittelten Zylinder in der Folge je in ihrer Einspritzdauer oder Einspritzmenge um einen ersten Korrekturbetrag verringert werden, während die Einspritzdauer bzw. Einspritzmenge der Einspritzereignisse an den weiteren Zylindern der Gruppe in der Folge je um einen zweiten Korrekturbetrag erhöht wird.

Description

BESCHREIBUNG VERFAHREN ZUR KLOPFREGELUNG IN EINER BRENNKRAFTMASCHINE
Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Ausführung mit dem Betrieb einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Mit Brennkraftmaschinen, welche Standarddieselinjektoren verwenden, stellt sich häufig das Problem, dass dieselben unterschiedliche Mengen liefern, gerade wenn es gilt, kleine Einspritzmengen präzise auszubringen. Dies resultiert zuvorderst aus dem Betrieb im ballistischen Bereich, welcher mit sehr kurzen Bestromungsdauern einhergeht. Bei Verwendung der Injektoren in BiFuel-Umgebungen, bei welchen zudosiertes Gas mittels der geringen Einspritzmengen gezündet werden soll, kann es somit vorkommen, dass an den Zylindern unterschiedliche Mengen an Zündenergie für die Entflammung des Gasgemisches bereitgestellt werden, welche zu unterschiedlichen Verbrennungsverläufen führen. Während einzelne Zylinder aufgrund der relativ höheren Zündenergie zum Beispiel sehr schnell brennen und somit in den Bereich der klopfenden Verbrennung geraten, weisen andere Zylinder noch deutlichen Abstand zur Zündgrenze auf, zum Beispiel deswegen, weil trotz gleicher Be- stromungsdauer ein Injektor einspritzt, ein anderer jedoch nicht. Da zwingend vermieden werden muss, dass unverbranntes Gas durch den Zylinder geht und in den Abgasstrang bzw. die Umwelt gelangt, ist auf nachteilige Weise ein Sicherheitsabstand zur minimalen Einspritzmenge bzw. Dauer notwendig.
Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Gründe, ein Verfahren anzugeben, mit welchem ein verbesserter und effizienterer Betrieb einer Brennkraftmaschine ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben. Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Ausführung mit dem Betrieb einer Brennkraffmaschine, bevorzugt einer BiFuel-Brennkraftmaschine. Die Brennkraftmaschine kann allgemein z.B. eine Brennkraftmaschine der Diesel-Bauart sein, bevorzugt jedoch eine BiFuel- Brennkraflmaschine, welche neben einem Flüssigkraftstoffbetrieb (mit Dieselkraftstoff, zum
Beispiel auch mit Schweröl oder Bioöl) auch den Betrieb mit Brenngas vorsieht, z.B. im Rahmen eines Zündstrahlbetriebs, bei welchem eine geringe Zudosiermenge Dieselkraftstoff für die Entflammung des Gasgemisches vorgesehen wird. Bevorzugt wird das Verfahren z.B. mit einer Brennkraftmaschine in Form eines Großmotors ausgeführt, zum Beispiel bereitgestellt in einem Kraftfahrzeug wie etwa einem Schiff, einem Nutz- oder Sonderfahrzeug, oder zum Beispiel für eine stationäre Einrichtung, z.B. für ein Blockheizkraftwerk, ein (Not-) Stromaggregat, z.B. auch für Industrieanwendungen.
Bei dem Verfahren werden Flüssigkraftstoff-Einspritzmengen an Zylindern einer Gruppe von Zylindern der Brennkraftmaschine eingespritzt, bevorzugt unmittelbar in den jeweiligen
Brennraum eines Zylinders, wozu insbesondere Flüssigkraftstoff- Injektoren vorgesehen sind, weiterhin zum Beispiel Standard-Dieselinjektoren. Die Einspritzung der Flüssigkraftstoff- Einspritzmengen erfolgt im Rahmen von - diskreten - Einspritzereignissen, wobei die Steuerung der Einspritzereignisse z.B. von einer Einspritzsteuerung geleistet wird, z.B. implementiert in einem Steuergerät der Brennkraftmaschine. Eine Gruppe von Zylindern kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung weiterhin die Zylinder einer Zylinderbank der Brennkraftmaschine bezeichnen, z.B. umfassend eine Anzahl von Zylindern in der Größenordnung zwischen bevorzugt 6 bis hin zu 12 Zylindern. In die Erfindung kennzeichnender Weise wird bei dem Verfahren in einem ersten Schritt ein erster Zylinder der Gruppe ermittelt, welcher die stärkste Klopfneigung aufweist, d.h. am stärksten klopft, insbesondere über einen (Betrachtungs-)Zeitraum. Betrachtet wird insoweit insbesondere die Klopfintensität. Zur Ermittlung dieses Zylinders ist mit der Erfindung eine Klopfsensorik vorgesehen, welche geeignet ist, ein Klopfen an einem jeweiligen Zylinder der Gruppe zu detektieren (welches Klopfen regelmäßig mit typischen, hochfrequenten Schwingungsanteilen bzw. Klopfgeräuschen einhergeht). Bevorzugt ist eine solche Klopfsensorik mittels einer Anzahl von Körperschallsensoren gebildet, alternativ oder zusätzlich zum Beispiel mittels einer Anzahl von Zylinder- drucksensoren. Die Klopfsensorik kann mittels eines oder mehrerer Klopfmodule an der Brennkraftmaschine implementiert sein.
Um den am stärksten klopfenden Zylinder bzw. den Zylinder mit der stärksten Klopfneigung zu identifizieren bzw. zu ermitteln, können die Signale der Klopfsensorik ausgewertet werden, um eine diesbezügliche Information zu erhalten. Bevorzugt ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass die Ermittlung des am stärksten klopfenden Zylinders mittels einer Klopfregelung der Brennkraftmaschine erfolgt bzw. unter Einbeziehung einer Klopfregelung. Einer solchen, erfindungsgemäß ausgestalteten Klopfregelung werden hierfür bevorzugt Signale der Klopfsensorik und insoweit Klopfinformationen geliefert, basierend auf welchen die Klopfregelung den Einspritzbeginn, mithin den Zündzeitpunkt, der jeweiligen Zylinder einstellt. Da im Zusammenhang mit einer solchen Regelung der Einspritzbeginn (BOI: begin of injection) klopfender Zylinder regelmäßig nach "spät" verstellt wird, wird für die Ermittlung des - über den Zeitraum - am stärksten klopfenden Zylinders im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, auf vorteilhaft unaufwändige Weise eine Einspritzbeginn-Information aus der Klopfregelung heranzuziehen bzw. auszuwerten.
Insofern als mit der stärksten Klopfneigung der späteste Einspritzbeginn korreliert ist - aus der Klopfregelung -, kann zur Ermittlung jenes ersten Zylinders mit der stärksten Klopfneigung bevorzugt ein Mittelwert des Einspritzbeginns eines jeweiligen Zylinders der Gruppe mit einem Einspritzbeginn-Mittelwert, welcher über alle Zylinder der Gruppe ermittelt wird (wobei die Mittelwerte insbesondere je über den Zeitraum ermittelt werden), verglichen werden und jener Zylinder als der mit der stärksten Klopfneigung ermittelt werden, welcher die deutlichste Abweichung vom Einspritzbeginn-Mittelwert aller Zylinder aufweist, d.h. in Richtung„spät". Jeweilige Mittelwerte können dabei vorteilhaft einfach als (Einspritzbeginn-)Information aus der Klopfregelung erhalten und ausgewertet werden.
Nach Ermittlung des ersten Zylinders mit der - über den Zeitraum - stärksten Klopfneigung erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in einem zweiten Schritt nunmehr eine
Einspritzkorrektur dahingehend, dass die Einspritzereignisse an dem ersten ermittelten Zylinder in der Folge je in ihrer Einspritzdauer oder Einspritzmenge um einen ersten Korrekturbetrag verringert werden, während die Einspritzdauer bzw. Einspritzmenge der Einspritzereignisse an den weiteren Zylindern der Gruppe in der Folge je um einen zweiten Korrekturbetrag erhöht wird.
Mit dem vorgeschlagenen Verfahren wird es somit vorteilhaft möglich, die Klopfneigung eines am stärksten klopfenden Zylinders zu korrigieren bzw. zu mildern, indem die via die Einspritzereignisse zugeteilte Energiemenge durch Anwendung des ersten Korrekturbetrags verringert wird. Weiterhin werden den langsamer brennenden weiteren Zylindern mit dem Verfahren - durch die Addition der zweiten Korrekturbeträge - höhere Energiemengen (Dauer / Menge) im Rahmen der korrigierten Einspritzereignisse zuteil, so dass dieselben effizienter brennen. Damit kann vorteilhaft ein Betriebszustand erzielt werden, bei welchem die Klopfneigung sämtlicher Zylinder angeglichen bzw. ähnlich ist, mithin ein effizienterer Betrieb der Brennkraftmaschine. Bevorzugt wird das Verfahren mit der Einspritzung von Klein- oder Kleinsteinspritzmengen an Flüssigkraftstoff ausgeführt, insbesondere als hierbei hohe Streuungen der eingangs erwähnten Art mit Bezug auf eine Dosiergenauigkeit der Injektoren zu erwarten ist, weiterhin insbesondere im Rahmen der Ausführung des Verfahrens mit einem BiFuel-Betrieb.
Angemerkt sei, dass der (Betrachtungs-)Zeitraum, innerhalb welchem der Zylinder mit der stärksten Klopfneigung ermittelt wird, an sich frei wählbar ist. Vorgeschlagen wird jedoch ein Zeitraum von einer bis zu mehreren Minuten, so dass vor der Einspritzkorrektur im zweiten Schritt (Menge / Dauer) sichergestellt werden kann, dass der erste ermittelte Zylinder dauerhaft - und nicht nur sporadisch - klopfanfällig ist.
Weiterhin sei angemerkt, dass mit dem Verfahren vorgesehen ist, nur die Einspritzmenge oder Einspritzdauer der Einspritzereignisse im zweiten Schritt zu korrigieren bzw. zu ändern, nicht jedoch den - bevorzugt durch die Klopfregelung vorgegebenen - Einspritzbeginn (eines jeweiligen Motorarbeitsspiels). Somit sind wechselseitige Einflüsse einer die Einspritzereignisse verfahrensgemäß korrigierenden Kontrolleinrichtung, bevorzugt gebildet mittels einer Einspritzsteuerung, und der Klopfregelung vorteilhaft gering. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, das Verfahren nachfolgend in entsprechender Weise noch für einen weiteren Zylinder der Gruppe anzuwenden. Hierbei kann in einem dritten Schritt ein zweiter Zylinder der jeweiligen Gruppe ermittelt werden, welcher die nächst- bzw. zweitstärkste Klopfneigung über den Zeitraum aufweist. Zur Ermittlung des weiteren Zylinders kann die zweitstärkste Mittelwertabweichung über den Zeitraum herangezogen werden, wobei bevorzugt jene über den Zeitraum ermittelten (Einspritz- beginn-)Mittelwerte des ersten Schritts (je eines einzelnen Zylinders und sämtlicher Zylinder) erneut betrachtet und im Hinblick auf die zweitstärkste Abweichung (in Richtung„spät") untersucht werden. Der erste Zylinder braucht hierbei nicht mitbetrachtet werden.
In einem vierten Schritt kann nunmehr eine weitere Einspritzkorrektur dahingehend erfolgen, dass die im zweiten Schritt bereits einspritzkorrigierten Einspritzereignisse an dem zweiten ermittelten Zylinder in der Folge je in ihrer Einspritzdauer oder Einspritzmenge um einen dritten Korrekturbetrag verringert werden, während die Einspritzdauer bzw. Einspritzmenge der im zweiten Schritt einspritzkorrigierten Einspritzereignisse an den weiteren Zylindern der Gruppe - mit Ausnahme des ersten Zylinders - in der Folge je um einen vierten Korrekturbetrag erhöht wird. Mit anderen Worten wird der erste, bereits korrigierte Zylinder mit dem dritten und vierten Schritt nicht erneut korrigiert, die weiteren jedoch schon. Im Hinblick auf die weitere Ausgestaltung des dritten und vierten Schritts wird ergänzend auf vorstehende Ausführungen für den ersten und zweiten Schritt verwiesen, welche hierfür analog greifen können. Mit Absolvierung derselben wird nochmals eine weitere Verbesserung im Hinblick auf einen Gleichlauf der Zylinder der Brennkraftmaschine erzielt. Bevorzugt wird nach der Ausführung des zweiten Schritts und vor dem vierten Schritt eine Wartezeit abgewartet. Innerhalb der Wartezeit kann eine Regelung, insbesondere die
Klopfregelung, einschwingen, so dass es zu keinen Systeminstabilitäten kommen kann. Die Wartezeit kann parametriert werden, z.B. eine bis mehrere Minuten betragen. Allgemein ist mit der Erfindung weiterhin vorgesehen, dass der erste bzw. dritte Korrekturbetrag im zweiten bzw. vierten Schritt, einem vorbestimmten Offset entspricht, insbesondere einem in der Folge über die Einspritzereignisse konstantem Offset. Bevorzugt ist ein solches Offset für den zweiten und vierten Schritt weiterhin identisch. Im Hinblick auf die Verringerung der Einspritzdauer kann ein Offset zum Beispiel 10μ8 bis ΙΟΟμβ betragen, bevorzugt zum Beispiel 20μβ (wobei die unverringerte Einspritzdauer demgegenüber z.B. im Bereich von 500μβ bis 700μ8 liegen kann, bevorzugt bei ca. όθθμβ).
Analog hierzu ist auch angestrebt, dass der zweite bzw. vierte Korrekturbetrag über die Zylinder hinweg, auf welche derselbe angewendet wird, gleich ist. Bevorzugt entspricht ein jeweiliger zweiter Korrekturbetrag hierbei dem ersten Korrekturbetrag dividiert durch die Anzahl der weiteren Zylinder, ein jeweiliger vierter Korrekturbetrag weiterhin dem dritten Korrekturbetrag dividiert durch die um den einen, ersten Zylinder verringerte Anzahl der weiteren Zylinder. Mit anderen Worten ist vorgesehen, dass die Energiemenge, welche den am stärksten klopfenden Zylindern (dem ersten oder auch zweiten) im Rahmen der Verringerung entzogen wird, auf die weiteren Zylinder gleichanteilig addiert wird, so dass die Energiemenge über alle Zylinder in der Summe mit dem Verfahren gleich bleibt, d.h. der Mittelwert über alle Zylinder im Hinblick auf Einspritzmenge oder Einspritzdauer ändert sich durch die verfahrensgemäße Einspritzkorrektur vorteilhaft nicht. Die Motorleistung kann somit unverändert gleich bleiben.
Die verfahrensgemäße (Einspitz-)Korrektur gemäß dem zweiten bzw. vierten Verfahrensschritt kann aufrecht erhalten werden - im Rahmen nachfolgender Einspritzereignisse - bis ein
Kriterium für einen Abbruch erfüllt ist, zum Beispiel eine Intervalldauer verstrichen ist, das Verfahren zum Beispiel erneut durchzuführen ist oder ein Wechsel in dem Betriebsmodus der Brennkraftmaschine vorgesehen wird, zum Beispiel von einem BiFuel-Betrieb in einen Single- Fuel-Betrieb.
Mit einer Brennkraftmaschine, welche neben einer ersten Gruppe von Zylindern, insbesondere einer ersten Zylinderbank, auch eine zweite Gruppe von Zylindern vorsieht, insbesondere eine zweite Zylinderbank, ist vorgesehen, dass das wie vorstehend erörterte Verfahren mit der ersten Gruppe und davon separat mit der zweiten Gruppe ausgeführt wird. Hierdurch können Zylinderbänke voneinander unabhängig korrigiert werden, wodurch eine Verfahrensausführung vereinfacht wird, insbesondere als regelmäßig Unterschiede zwischen einer ersten und zweiten Zylinderbank im Hinblick auf Mitteldruck und Asymmetrien (der Nockenwelle halber) zu erwarten sind.
Mit der Erfindung wird auch eine Brennkraftmaschine, insbesondere BiFuel-Brennkraft- maschine, vorgeschlagen, welche zur Durchführung des wie vorstehend erörterten Verfahrens eingerichtet ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnungen, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in verschiedener Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 exemplarisch und schematisch eine Brennkraftmaschine zur Ausführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 2 exemplarisch und schematisch ein Strukturbild zur Veranschaulichung des
erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung.
In der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen entsprechen gleichen Bezugszeichen Elemente gleicher oder vergleichbarer Funktion. Fig. 1 zeigt exemplarisch und schematisch eine Brennkraftmaschine 1 mit einer ersten Gruppe von Zylindern 3, i.e. einer Zylinderbank A und einer zweiten Gruppe von Zylindern 3, i.e. einer Zylinderbank B, welche beispielhaft je sechs Zylinder 3 umfassen. Eingerichtet ist die
Brennkraftmaschine 1 hierbei für einen BiFuel-Betrieb mit Flüssigkraftstoff und Brenngas, woneben auch ein Single-Fuel-Betrieb ausschließlich mit Flüssigkraftstoff vorgesehen sein kann. Als Flüssigkraftstoff wird bevorzugt Dieselkraftstoff verwendet, als Brenngas zum Beispiel Erdgas, Biogas oder Synthesegas.
Zur Einspritzung des Flüssigkraftstoffs an den Zylindern 3, insbesondere in Brennräume der Zylinder 3, ist einem jeweiligen Zylinder 3 ein Flüssigkraftstoff- bzw. Dieselinjektor 5 zugeordnet, welcher zum Beispiel über ein Common-Rail oder auch einen Einzeldruckspeicher mit Flüssigkraftstoff versorgbar ist (nicht dargestellt). Angesteuert wird ein jeweiliger Injektor 5 über eine Steuerleitung 7, welche mit einer Kontrolleinrichtung 9 der Brennkraftmaschine 1 verbunden ist, welche eine Einspritzsteuerung 11 umfasst. Die Kontrolleinrichtung 9 kann mittels eines oder mehrerer Steuergeräte der Brennkraftmaschine 1 gebildet sein, z.B. auch mit dislozierten Funktionseinheiten / Steuergeräten.
An den Zylindern 3 einer jeweiligen Bank A, B ist eine Klopfsensorik 13 angeordnet, welche Klopfsignale zylinderindividuell aufnimmt und einer Klopfregelung 15 zuführt, welche Klopf- regelung 15 bevorzugt Teil der Kontrolleinrichtung 9 sein kann. Die Klopfsensorik 13 kann mittels einer Anzahl von Körperschallsensoren und/oder Zylinderdrucksensoren gebildet sein.
Fig.2 veranschaulicht die Kontrolleinrichtung 9 zur Verfahrenssteuerung noch näher. Ein Klopfen jeweiliger Zylinder 3, welches hochfrequente Schwingungen verursacht, wird von den Sensoren der Klopfsensorik 13 erfasst und als Klopfsignal an die Klopfregelung 15 übermittelt. Darauf basierend stellt die Klopfregelung 15 im Zusammenwirken mit der Einspritzsteuerung 11 den Einspritzbetrieb, d.h. jeweilige Einspritzereignisse, eines jeweiligen Zylinders 3 ein. In diesem Wirkverbund wird der Einspritzbeginn (BOI : begin of injection) durch die Klopf- regelung 13 in Richtung„spät" verstellt vorgegeben, z.B. bis an dem jeweils klopfenden
Zylinder 3 keine Klopfgeräusche mehr festgestellt werden.
Wie Fig. 2 weiterhin veranschaulicht, weist die Brennkraftmaschine 1 bzw. die Kontrolleinrichtung 9 noch weitergehende Funktionalität auf. Um in einem ersten Schritt 17 des
Verfahrens einen ersten Zylinder 3 der jeweiligen Zylinderbank bzw. Gruppe A, B zu ermitteln, welcher die stärkste Klopfheigung über einen Zeitraum aufweist, wird seitens der
Kontrolleinrichtung 9 ein Einspritzbeginn-Mittelwert jeweiliger Zylinder 3 mit einem
Einspritzbeginn-Mittelwert sämtlicher Zylinder 3 der Gruppe A bzw. B verglichen, Bz. 19, welche Mittelwerte insbesondere je über den Zeitraum ermittelt werden.
Basierend auf dieser Einspritzbeginn-Information, welche von der Klopfregelung 15 zur Verfügung gestellt wird, wird durch die Kontrolleinheit 9 jener Zylinder 3 als am stärksten klopfneigend ermittelt, das heißt im Rahmen des ersten Verfahrensschritts 17, dessen Einspritzbeginn-Mittelwert die stärkste Abweichung vom Mittelwert aller Zylinder 3 - in Richtung Spätverstellung des Einspritzbeginns - aufweist, d.h. über den Zeitraum betrachtet. Der
Betrachtungszeitraum ist hierbei so gewählt, dass nur sporadisch auftretendes Klopfen nicht ins Gewicht fällt. Als vorteilhaft hat sich ein gewählter Zeitraum von mehreren Minuten dargestellt.
In einem nachfolgenden zweiten Verfahrensschritt 21, wird an den Zylindern 3 der Gruppe A bzw. B nunmehr eine Einspritzkorrektur dahingehend vorgenommen, dass die Einspritzereignisse an dem ersten ermittelten Zylinder 3 in der Folge je in ihrer Einspritzdauer oder Einspritzmenge, d.h. in ihrer Energiemenge, um einen ersten Korrekturbetrag verringert bzw. nach unten korrigiert werden, während die Einspritzdauer bzw. Einspritzmenge, d.h. die Energiemenge, der Einspritzereignisse an den weiteren Zylindern 3 der Gruppe A bzw. B in der Folge je um einen zweiten Korrekturbetrag erhöht bzw. nach oben korrigiert wird.
Die nunmehr sämtlich korrekturbehafteten Einspritzereignisse werden mittels der Kontroll- einrichtung 9 über die Einspritzsteuerung 11 entsprechend eingesteuert, d.h. die Injektoren 5 werden nun basierend auf den verfahrensgemäß korrigierten Vorgaben für die Einspritzmenge oder Dauer bestromt, wobei aber weiterhin der Einspritzbeginn (BOI) gemäß der Klopfregelung 15 maßgeblich bleibt. Vorgesehen ist in diesem Zusammenhang insbesondere eine Verringerung um einen vorbestimmten ersten Korrekturbetrag bzw. Offset-Korrekturbetrag, welcher weiterhin konstant bleibt.
Im Hinblick auf die Erhöhung der Einspritzdauer bzw. Einspritzmenge an den weiteren
Zylindern 3 um den zweiten Korrekturbetrag, wird deren Energieeintrag mittels des zweiten Korrekturbetrags anteilig und insbesondere in gleichem Umfang erhöht, vorliegend insbesondere um einen Betrag entsprechendem dem Wert des ersten Korrekturbetrags dividiert durch die Anzahl der weiteren Zylinder 3.
Beispielhaft kann mit dem zweiten Verfahrensschritt 21 eine Verringerung der Einspritzdauer folgender Einspritzereignisse je um einen ersten Korrekturbetrag von 20μ8 für den ersten Zylinder 3 vorgesehen sein (bei einer demgegenüber unverkürzten Einspritzdauer von z.B.
600μβ und einem Einspritzdruck von z.B. 800bar), wobei die fünf weiteren Zylinder 3 je eine Korrektur der Einspritzdauer mit einem zweiten Korrekturbetrag von 4μβ (20μβ geteilt durch die Anzahl der Zylinder (5)) im Sinne einer Erhöhung der Einspritzdauer in der Folge erfahren. Im Rahmen der derart korrigierten Einspritzereignisse gelingt es, die Energiemenge an dem zuvor klopfenden Zylinder 3 zu reduzieren und die Energiemenge der schlechter brennenden Zylinder 3 zu erhöhen, so dass eine verbesserte Gleichstellung der Zylinder 3 im Hinblick auf den Verbrennungsverlauf erzielt wird. Das Verfahren wird hierbei für die erste A und zweite B Zylinderbank getrennt durchgeführt, so dass eine sehr präzise Korrektur erfolgen kann.
In Weiterbildung des Verfahrens ist optional (aber bevorzugt) vorgesehen, nach der ersten Korrektur gemäß dem ersten 17 und zweiten 21 Verfahrensschritt eine weitere Korrektur an einer jeweiligen Zylinderbank A bzw. B durchzuführen, welche einen dritten 23 und einen vierten 25 Verfahrensschritt umfasst. Wie bei dem ersten 17 und zweiten 21 Verfahrensschritt wird hierbei in dem dritten Verfahrensschritt 23 ein Zylinder 3, nunmehr zweiter Zylinder 3, der jeweiligen Gruppe A bzw. B ermittelt, welcher die nächst- bzw. zweitstärkste Klopfheigung über den Zeitraum aufweist. Hierzu wird bevorzugt die seitens der Klopfregelung 15 bereitgestellte Einspritzbeginn- Information erneut herangezogen (woneben jedoch auch eine erneute Ermittlung vorgesehen werden kann) und darauf basierend jener Zylinder 3 als am zweitstärksten klopfneigend ermittelt, welcher die zweithöchste Mittelwertabweichung in Richtung„spät" aufweist.
Analog zu dem zweiten Schritt 21 erfolgt in dem vierten Schritt 25 sodann eine weitere
Einspritzkorrektur dahingehend, dass die - im zweiten Schritt 21 bereits einspritzkorrigierten - Einspritzereignisse an dem zweiten ermittelten Zylinder 3 in der Folge je in ihrer Einspritzdauer oder Einspritzmenge um einen dritten Korrekturbetrag verringert bzw. nach unten korrigiert werden, während die Einspritzdauer bzw. Einspritzmenge der - im zweiten Schritt ebenfalls bereits einspritzkorrigierten - Einspritzereignisse an den weiteren Zylindern 3 der Gruppe A bzw. B - mit Ausnahme des ersten Zylinders 3 - in der Folge je um einen vierten Korrekturbetrag erhöht bzw. nach oben korrigiert wird.
Bevorzugt entspricht der dritte Korrekturbetrag mit dem vierten Schritt jenem ersten Korrekturbetrag des zweiten Schritts, z.B. jenem Offset von 20μ8. Demgegenüber wird der vierte
Korrekturbetrag für die weiteren Zylinder 3, d.h. den dritten bis sechsten Zylinder 3, gegenüber dem zweiten Korrekturbetrag jedoch größer. Bei dem gewählten Beispiel wird dieser z.B.
ermittelt gemäß: dritter Korrekturbetrag (20μβ) dividiert durch die um den einen (ersten)
Zylinder verringerte Anzahl der weiteren Zylinder (5), i.e. 20μβ : 4 = 5μβ.
Nach der zweiten Korrektur gemäß dem dritten 23 und vierten 25 Verfahrensschritt werden nachfolgende Einspritzereignisse sodann entsprechend korrekturbehaftet gesteuert, wobei wiederum der Einspritzbeginn gemäß der Klopfregelung 15 zu Grunde gelegt wird, jedoch die erneut korrigierte Einspritzdauer oder Menge eingesteuert wird. Insoweit sind bei der
beispielhaft dargestellten Einspritzkorrektur (mit dem vierten Schritt) die Einspritzereignisse für den ersten Zylinder 3 nunmehr um 20μβ in ihrer Dauer reduziert, für den zweiten Zylinder um Ιόμβ, während die Einspritzereignisse des dritten bis sechsten Zylinders 3 in ihrer Dauer je um 9μβ verlängert werden.
Zwischen der ersten Einspritzkorrektur gemäß dem ersten 17 und zweiten 21 Verfahrensschritt und der zweiten Einspritzkorrektur gemäß dem dritten 23 und vierten 25 Verfahrensschritt ist weiterhin eine Wartezeit bzw. -phase eingeschoben, welche dazu dient, ein Einschwingen der Klopfregelung 15 zu ermöglichen, welche nunmehr unter Einbezug der korrigierten
Einspritzereignisse regelt. Denkbar ist, das Verfahren nur mit den Schritten 1 und 2 zu absolvieren, daneben jedoch auch, die Verfahrensschritte analog auch für einen dritten oder vierten Zylinder 3 der jeweiligen Gruppe A bzw. B durchzuführen, wobei ein solches Vorgehen erst ab einer Zylinderzahl größer sechs je Gruppe A bzw. B vorgeschlagen wird. Allgemein wird das Verfahren bevorzugt nur für kleine Einspritzdauern (um όθθμβ) und weiterhin nur für einen BiFuel-Betrieb vorgesehen. Die verfahrensgemäßen Einspritzkorrekturen können regelmäßig bei einem Start des BiFuel-Modus (Initialisierung) zurückgesetzt werden.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Brennkraftmaschine
3 Zylinder
5 Injektor
7 Steuerleitung
9 Kontrolleinrichtung
11 Einspritzsteuerung
13 Klopfsensorik
15 Klopfregelung
17 erster Verfahrensschritt
19 Mittelwertvergleich
21 zweiter Verfahrensschritt
23 dritter Verfahrensschritt
25 vierter Verfahrensschritt
A, B Bank (Gruppe)

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Ausführung mit dem Betrieb einer Brennkraftmaschine (1), wobei Flüssigkraftstoff-Einspritzmengen an Zylindern (3) einer Gruppe (A, B) von Zylindern (3) der Brennkraftmaschine (1) im Rahmen von Einspritzereignissen eingespritzt werden;
dadurch gekennzeichnet, dass
in einem ersten Schritt (17) ein erster Zylinder (3) der Gruppe (A, B) ermittelt wird, welcher eine stärkste Klopfneigung über einen Zeitraum aufweist; und
in einem zweiten Schritt (21) eine Einspritzkorrektur dahingehend erfolgt, dass die Einspritzereignisse an dem ersten ermittelten Zylinder (3) in der Folge je in ihrer
Einspritzdauer oder Einspritzmenge um einen ersten Korrekturbetrag verringert werden, während die Einspritzdauer bzw. Einspritzmenge der Einspritzereignisse an den weiteren Zylindern (3) der Gruppe (A, B) in der Folge je um einen zweiten Korrekturbetrag erhöht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
in einem dritten Schritt (23) ein zweiter Zylinder (3) der Gruppe (A, B) ermittelt wird, welcher die nächststärkste Klopfheigung über den Zeitraum aufweist; und
in einem vierten Schritt (25) eine weitere Einspritzkorrektur dahingehend erfolgt, dass die mit dem zweiten Schritt einspritzkorrigierten Einspritzereignisse an dem zweiten ermittelten Zylinder (3) in der Folge je in ihrer Einspritzdauer oder Einspritzmenge um einen dritten Korrekturbetrag verringert werden, während die Einspritzdauer bzw.
Einspritzmenge der mit dem zweiten Schritt einspritzkorrigierten Einspritzereignisse an den weiteren Zylindern (3) der Gruppe (A, B) mit Ausnahme des ersten Zylinders (3) in der Folge je um einen vierten Korrekturbetrag erhöht wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der jeweilige Korrekturbetrag zur Verringerung im zweiten oder vierten Schritt einem vorbestimmten Offset entspricht; und/oder
ein jeweiliger zweiter Korrekturbetrag dem ersten Korrekturbetrag dividiert durch die Anzahl der weiteren Zylinder (3) entspricht; und/oder ein jeweiliger vierter Korrekturbetrag dem dritten Korrekturbetrag dividiert durch die um den einen, ersten Zylinder (3) verringerte Anzahl der weiteren Zylinder (3) entspricht.
4. Verfahren nach Anspruch 3 und einem der Ansprüche 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen dem zweiten Schritt (21) und dem vierten Schritt (25) eine Wartezeit abgewartet wird; und/oder
der erste Korrekturbetrag gleich dem dritten Korrekturbetrag ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Ermittlung des ersten oder zweiten Zylinders (3) eine Einspritzbeginn- Information aus einer Klopfregelung (15) der Brennkraftmaschine herangezogen wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren mit einem BiFuel-Betrieb der Brennkraftmaschine (1) durchgeführt wird, wobei neben dem Flüssigkraftstoff auch Brenngas an die Zylinder (3) ausgedüst wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren mit Einspritzdauern im Bereich von 500μβ bis 700μ8 und/oder einem Einspritzdruck von etwa 800bar ausgeführt wird; oder
das Verfahren mit dem Einspritzen von kleinen Mengen oder Kleinstmengen ausgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Flüssigkraftstoff- Einspritzmengen an Zylindern (3) einer ersten (A) und einer zweiten (B) Gruppe von Zylindern (3) der Brennkraftmaschine (1) eingespritzt werden,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren mit der ersten Gruppe (A) und davon separat mit der zweiten Gruppe (B) ausgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- zur Ermittlung der stärksten Klopfheigung ein Einspritzbeginn-Mittelwert eines
jeweiligen Zylinders (3) einer Gruppe (A, B) mit einem Einspritzbeginn-Mittelwert über alle Zylinder (3) der jeweiligen Gruppe (A, B) verglichen wird;
- jener Zylinder (3) als der mit der stärksten Klopfheigung ermittelt wird, dessen
Einspritzbeginn-Mittelwert die deutlichste Abweichung vom Einspritzbeginn-Mittelwert aller Zylinder (3) der Gruppe (A, B) aufweist.
10. Brennkraftmaschine (1), insbesondere BiFuel-Brennkraftmaschine (1),
dadurch gekennzeichnet, dass
die Brennkraftmaschine (1) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist.
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