Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine

Abstract

 Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine mit einem Common-Rail-System, beschrieben. Eine Pumpe fördert Kraftstoff in einen Druckspeicher. Ein Sensorsignal, das den Kraftstoffdruck im Druckspeicher charakterisiert, wird erfaßt. Ausgehend von einem gefilterten Sensorsignal ist ein Korrekturwert zur Korrektur des Sensorsignals vorgebbar.

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.

[0002] Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine sind aus der DE 195 48 278 bekannt. Dort werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung des Druckes in einem Druckspeicher eines Common-Rail-Systems (CR-System) beschrieben. Üblicherweise wird bei solchen CR-Systemen die Ansteuerdauer der Injektoren abhängig von der einzuspritzenden Kraftstoffmenge und dem Druck im Speicher vorgegeben. Hierzu wird der Druck im Speicher drehzahlsynchron erfaßt. Die Druckregelung erfolgt in einem festen Zeitraster. Hierzu wird der bereits drehzahlsynchron erfaßte Raildruck zeitsynchron abgetastet.

[0003] Desweiteren ist aus der DE 197 35 561 bekannt, daß die Druckwerte in festen Zeitabständen abgetastet werden. Bei der Steuerung der eingespritzten Kraftstoffmenge ergeben sich nur dann genaue Mengenwerte, wenn der Druck des Kraftstoffs während der Einspritzung bekannt ist. Eine Ungenauigkeit der Druckmessung kann zu einem Mengenfehler und damit zu einem verschlechterten Emissionsverhalten der Brennkraftmaschine führen.

Aufgabe der Erfindung

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art die Mengenfehler zu reduzieren und damit das Emissionsverhalten der Brennkraftmaschine zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Vorteile der Erfindung

[0005] Vorteilhaft und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Zeichnung

[0006] Die Erfindung wird nachstehend anhand einer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Figur 2 ein detailliertes Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

[0007] 

In Figur 1 sind die für das Verständnis der Erfindung erforderlichen Bauteile eines Kraftstoffversorgungssystems einer Brennkraftmaschine mit Hochdruckeinspritzung dargestellt. Das dargestellte System wird üblicherweise als Common-Rail-System bezeichnet.

[0008] Mit 100 ist ein Kraftstoffvorratsbehälter bezeichnet. Dieser steht über einen ersten Filter 105, eine Vorförderpumpe 110 mit einem zweiten Filtermittel 115 in Verbindung. Vom zweiten Filtermittel 115 gelangt der Kraftstoff über eine Leitung zu einer Hochdruckpumpe 125. Die Verbindungsleitung zwischen dem Filtermittel 115 und der Hochdruckpumpe 125 steht über ein Niederdruckbegrenzungsventil 145 mit dem Vorratsbehälter 100 in Verbindung. Die Hochdruckpumpe 125 steht mit einem Rail 130 in Verbindung. Das Rail 130 wird auch als Speicher bezeichnet und steht über Kraftstoffleitungen mit verschiedenen Injektoren 131 in Kontakt. Über ein Druckablaßventil 135 ist das Rail 130 mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 100 verbindbar. Das Druckablaßventil 135 ist mittels einer Spule 136 steuerbar.

[0009] Die Leitungen zwischen dem Ausgang der Hochdruckpumpe 125 und dem Eingang des Druckregelventils 135 werden als Hochdruckbereich bezeichnet. In diesem Bereich steht der Kraftstoff unter hohem Druck. Der Druck im Hochdruckbereich wird mittels eines Sensors 140 erfaßt. Die Leitungen zwischen dem Tank 100 und der Hochdruckpumpe 125 werden als Niederdruckbereich bezeichnet.

[0010] Eine Steuerung 160 beaufschlagt die Hochdruckpumpe 125 mit einem Ansteuersignal AP, die Injektoren 131 mit einem Ansteuersignal A und/oder das Druckablaßventil 135 mit Ansteuersignal AV. Die Steuerung 160 verarbeitet verschiedene Signale verschiedener Sensoren 165, die den Betriebszustand der Brennkraftmaschine und/oder des Kraftfahrzeugs, daß die Brennkraftmaschine antreibt, charakterisieren. Ein solcher Betriebszustand ist beispielsweise die Drehzahl N der Brennkraftmaschine.

[0011] Diese Einrichtung arbeitet wie folgt: Der Kraftstoff, der sich im Vorratsbehälter befindet, wird von der Vorförderpumpe 110 durch die Filtermittel 105 und 115 gefördert.

[0012] Steigt der Druck im Niederdruckbereich auf unzulässig hohe Werte an, so öffnet das Niederdruckbegrenzungsventil 145 und gibt die Verbindung zwischen dem Ausgang der Vorförderpumpe 110 und dem Vorratsbehälter 100 frei.

[0013] Die Hochdruckpumpe 125 fördert die Kraftstoffmenge Q1 vom Niederdruckbereich in den Hochdruckbereich. Die Hochdruckpumpe 125 baut im Rail 130 einen sehr hohen Druck auf. Üblicherweise werden bei Systemen für fremdgezündete Brennkraftmaschinen Druckwerte von etwa 30 bis 100 bar und bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen Druckwerte von etwa 1000 bis 2000 bar erzielt. Über die Injektoren 131 kann der Kraftstoff unter hohem Druck den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine zugemessen werden.

[0014] Mittels des Sensors 140 wird der Druck P im Rail bzw. im gesamten Hochdruckbereich erfaßt. Mittels der steuerbaren Hochdruckpumpe 125 und/oder des Druckablaßventils 135 wird der Druck im Hochdruckbereich geregelt.

[0015] Werden als Hochdruckpumpe mechanisch angetriebene Pumpen verwendet, die von der Nocken- oder von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben werden, so können harmonische Druckschwingungen, beispielsweise mit Nockenwellenfrequenz oder ganzzahligen Bruchteilen der Nockenwellenfrequenz, auftreten. Zur Kompensation der Auswirkung dieser Druckschwingungen ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Ausgangssignal des Drucksensors gefiltert und ausgehend von diesem gefilterten Signal ein Korrekturwert zur Korrektur des Sensorsignals gebildet wird. Das so korrigierte Sensorsignal wird zur weiteren Steuerung der Brennkraftmaschine verwendet. Insbesondere wird ausgehend von dem korrigierten Sensorsignal mittels eines Kennfeldes unter Heranziehung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge ein Ansteuersignal für die Injektoren gebildet. Insbesondere wird aus dem Kennfeld die Ansteuerdauer für die Injektoren ausgelesen.

[0016] Als Filter wird vorzugsweise ein Bandpaß verwendet, dessen Mittenfrequenz der Nockenwellenfrequenz bzw. einem ganzzahligen Bruchteil der Nockenwellenfrequenz entspricht.

[0017] Eine entsprechende Vorrichtung ist in Figur 2 als Blockdiagramm dargestellt.

[0018] Ein erstes Ausgangssignal PT gelangt von dem Sensor 140 mit positiven Vorzeichen zu einem ersten Verknüpfungspunkt 210. Das Ausgangssignal PD des Verknüpfungspunktes 210 gelangt zu einem Filter 200, der widerrum einen ersten Zylinderzähler 220 beaufschlagt. Von dem Zylinderzähler 220 gelangt das Signal wahlweise zu einem der Regler 231, 232, 233 und 234. Die Regler 231 bis 234 sind vorzugsweise als Integralregler ausgebildet. Insbesondere entspricht die Anzahl der Regler der Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine, wobei jedem Zylinder der Brennkraftmaschine ein Regler zugeordnet ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Vier-Zylinder-Brennkraftmaschine, die Erfindung ist aber ohne weiteres auf Brennkraftmaschinen mit anderer Zylinderzahl anwendbar. In diesem Fall ist eine entsprechende Anzahl von Reglern vorzusehen.

[0019] Von den Reglern 231 bis 234 gelangt das Signal über einen zweiten Zylinderzähler 240 mit positivem Vorzeichen zu einem zweiten Verknüpfungspunkt 250. Am zweiten Eingang des Verknüpfungspunktes 250 liegt mit positivem Vorzeichen das zweite Ausgangssignal PN des Sensors 140. Das Ausgangssignal PK des zweiten Verknüpfungspunktes 250 gelangt zum einen zu einem Kennfeld 164 und zum anderen mit negativem Vorzeichen zum zweiten Eingang des ersten Verknüpfungspunktes 210. Dem Kennfeld 164 wird ferner ein Signal QK von einer Mengenvorgabe 162 zugeleitet. Das Kennfeld 164 beaufschlagt die Injektoren 131 mit einem Ansteuersignal A.

[0020] Der Sensor 140 stellt ein Signal bereit, das dem Druck im Hochdruckbereich entspricht. Dieses Signal gelangt als erstes Signal PT in festen Zeitabständen zu einem Verknüpfungspunkt 210. Desweiteren gelangt das Ausgangssignal des Sensors als zweites Signal PN in festen Winkelabständen zu dem zweiten Verknüpfungspunkt 250. Dieses zweite Signal, das in bestimmten Winkelabständen ausgelesen wird, dient vorzugsweise zur Berechnung der Ansteuerdauer A der Injektoren.

[0021] Die Erfassung des zweiten Sensorsignals PN erfolgt bei einer bestimmten Winkelstellung der Nocken- bzw. der Kurbelwelle. Dabei erfolgt die Erfassung in der Regel bei der gleichen Winkelstellung der Kurbel- bzw. der Nockenwelle. Das erste Signal PT wird in wesentlich kleineren Abständen erfaßt. Vorzugsweise wird dieses Signal in konstanten Zeitabständen weitergegeben, wobei pro Zumessung das Signal mehrmals ausgegeben wird, vorzugsweise wird es in einem 1 ms-Raster ausgegeben.

[0022] Im Verknüpfungspunkt 210 werden die beiden Signale PT und PN verglichen, wobei das zweite Signal PN mittels eines Korrekturwerts K korrigierbar ist. Diese so gebildete Differenz PD der beiden Signale wird von dem Filter 200 gefiltert. Bei dem Filter 200 handelt es sich vorzugsweise um einen Bandpaß mit einer Mittenfrequenz, die der Frequenz entspricht, mit der die Druckschwingungen auftreten. Dies bedeutet, die Mittenfrequenz entspricht der Nockenwellenfrequenz bzw. ganzzahligen Bruchteilen der Nockenwellenfrequenz.

[0023] Über den Zylinderzähler 220 gelangt das so gefilterte Signal zu einem der Regler 231 bis 234. Dabei ist vorgesehen, daß jedem Zylinder ein Regler zugeordnet ist. Das Ausgangssignal des Reglers, der die gefilterte Differenz PD aufsummiert, gelangt als Korrekturwert K zu dem zweiten Verknüpfungspunkt, wo dem zweiten Sensorssignal PN dieser Wert K additiv überlagert wird. Das so korrigierte Sensorsignal gelangt zum einen zum Kennfeld, wo es zur weiteren Steuerung der Brennkraftmaschine, insbesondere der Bestimmung der Ansteuerdauer verwendet wird. Weiterhin wird das so korrigierte Signal im Verknüpfungspunkt 210 mit dem ersten Signal verglichen.

[0024] Dies bedeutet, die Korrekturwerte K für die einzelnen Zylinder sind so gebildet, daß die harmonischen Druckschwingungen ausgeglichen werden, d.h. die Differenz zwischen dem winkelsynchron und dem zeitsynchron erfaßten Signal wird zu Null. Dies hat zur Folge, daß die Druckschwingungen sich nicht auf die Werte des Signals PN auswirken. Dies bedeutet, daß die Druckschwingungen keinen Einfluß auf die Ansteuerdauer und damit auf die eingespritzte Kraftstoffmenge haben.

Ansprüche

1. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine mit einem Common-Rail-System, bei dem wenigstens eine Pumpe Kraftstoff in einen Druckspeicher fördert, wobei ein Sensorsignal erfaßt wird, das den Kraftstoffdruck im Druckspeicher charakterisiert, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von einem gefilterten Sensorsignal ein Korrekturwert zur Korrektur des Sensorsignals vorgebbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in festen Zeitabständen ein erstes Sensorsignal und in festen Winkelabständen ein zweites Sensorsignal erfaßt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Sensorsignal gefiltert und das zweite Sensorsignal korrigiert wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das korrigierte Sensorsignal zur weiteren Steuerung der Brennkraftmaschine verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das korrigierte Sensorsignal zur Bestimmung einer die einzuspritzende Kraftstoffmenge charakterisierenden Größe verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Filter wenigstens ein Bandpaß verwendet wird, der eine Mittenfrequenz aufweist, die wenigstens einem ganzzahligen Bruchteil der Nockenwellenfrequenz entspricht.

7. Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine mit einem Common-Rail-System, mit wenigstens einer Pumpe, die Kraftstoff in einen Druckspeicher fördert, mit Mitteln, die ein Sensorsignal erfassen, das den Kraftstoffdruck im Druckspeicher charakterisiert, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die ausgehend von einem gefilterten Sensorsignal ein Korrekturwert zur Korrektur des Sensorsignals vorgeben.

Zeichnung