• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Eswerden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschinebeschrieben. Eine erste Größe wirdausgehend von einem Signal eines Brennraumdrucksensors oder einesKörperschallsensorsvorgegeben. Die erste Größe charakterisiert denVerbrennungsablauf im Brennraum wenigstens eines Zylinders der Brennkraftmaschine.Aus wenigstens einem Kennfeld wird eine zweite Größe ausgelesen,ausgehend von der eine Stellgröße zur Beeinflussungdes Verbrennungsablaufs vorgebbar ist. Das Kennfeld und/oder dieaus dem Kennfeld ausgelesene zweite Größe wird abhängig von wenigstens einem Merkmal,das ausgehend von der ersten Größe ermitteltwird, adaptiert.
    公开号:DE102004001118A1
    申请号:DE200410001118
    申请日:2004-01-07
    公开日:2005-09-01
    发明作者:Jens Damitz；Ruediger Fehrmann；Michael Kessler；Tobias Kress；Matthias Schueler；Mohamed Youssef
    申请人:Robert Bosch GmbH；
    IPC主号:F02D35-02
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerungeiner Brennkraftmaschine gemäß den Oberbegriffender unabhängigenAnsprüchen.
    [0002] Ausder DE 101 59 017 istein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschinebekannt, bei dem wenigstens ein Sensor zur Erfassung einer erstenGröße, dieden Druck im Brennraum wenigstens eines Zylinders charakterisiert,vorgesehen ist. Ausgehend von dieser ersten Größe wird eine zweite Größe ermittelt,die den Verbrennungsablauf in dem entsprechenden Brennraum charakterisiert.Dabei wird im Wesentlichen die Änderungder ersten Größe und/odereine Größe, die denVerlauf der Verbrennung charakterisiert, ermittelt.
    [0003] BeiDieselmotoren wird die Einspritzung in einem Brennraum in mehrereTeileinspritzungen aufgeteilt. Dadurch ergibt sich ein höherer Freiheitsgrad inder Optimierung der Zielgrößen Verbrauch,Emission und Komfort. Ferner sind zur Realisierung von Abgasnachbehandlungssystemenwie Partikelfiltern und NOx-Speicherkatalysatorenweitere Teileinspritzungen nach der Haupteinspritzung erforderlich.Um eine genaue Kraftstoffzumessung, insbesondere auch bei den Teileinspritzungen,erzielen zu können, sindbesondere Maßnahmenerforderlich.
    [0004] Durchdie erfindungsgemäße Vorgehensweisekann eine deutlich verbesserte Kraftstoffzumessung erzielt werden.Insbesondere bei Teileinspritzungen, bei denen die eingespritztenKraftstoffmengen im Bereich der Toleranz des Einspritzsystems liegt,kann eine deutliche Verbesserung des Betriebsverhaltens der Brennkraftmaschineerzielt werden.
    [0005] Erfindungsgemäß wird eineerste Größe ausgehendvon einem Signal eines Brennraumdrucksensors oder eines Körperschallsensorsvorgegeben. Diese erste Größe charakterisiertden Verbrennungsablauf im Brennraum wenigstens eines Zylinders derBrennkraftmaschine. Aus wenigstens einem Kennfeld wird eine zweiteGröße ausgelesen,ausgehend von der eine Stellgröße zur Beeinflussungdes Verbrennungsablaufs vorgebbar ist. Das Kennfeld und/oder dieaus dem Kennfeld ausgelesene zweite Größe werden abhängig vonwenigstens einem Merkmal, das ausgehend von der ersten Größe ermitteltwerden, adaptiert. Als Merkmale werden bevorzugt Größen verwendet,die die pro Teileinspritzung zugemessene Kraftstoffmenge, den Brennbeginnder einzelnen Teileinspritzungen und/oder den Verbrennungsschwerpunktcharakterisieren. Dabei könneneinzelne dieser Größen odermehrere dieser Größen verwendetwerden. Neben diesen Größen können auchandere Merkmale, die den Verbrennungsvorgang charakterisieren undaus dem Brennraumdrucksignal oder dem Körperschallsignal ableitbarsind, verwendet werden. Als besonders einfach zu berechnende undaussagekräftigeerste Größe hat sichder Summenheizverlauf und/oder der Summenbrennverlauf bzw. der Heizverlaufund/oder der Brennverlauf herausgestellt.
    [0006] Beidem Kennfeld handelt es sich vorzugsweise um ein Kennfeld zur Vorgabeeines Sollwerts einer Regelung und/oder um eine Vorsteuerkennfeld für die entsprechendeRegelung. Dies bedeutet in dem Kennfeld ist ein Sollwert für die Stellgröße und/oderein Vorsteuerwert fürdie Stellgröße abgelegt.Als Stellgröße können zylinderindividuelleGrößen, wiebeispielsweise der Einspritzbeginn und/oder die Einspritzdauer verschiedenerTeileinspritzungen vorgegeben werden. Alternativ oder ergänzend können alsStellgrößen auchMotorglobale Größen verwendetwerden.
    [0007] Beieiner ersten Ausführungsformerfolgt die Adaption ausgehend von der Abweichung des Merkmals voneinem Sollwert. Dabei kann die Regelabweichung und/oder die Stellgröße des Reglerszur Bildung des Adaptionswerts verwendet werden.
    [0008] Beieiner zweiten Ausführungsformerfolgt die Adaption ausgehend von einem Merkmal. Dabei wird vorzugsweiseneben dem geregelten Merkmal ein weiteres Merkmal verwendet.
    [0009] Beider ersten Ausführungsformgreift die Adaption vorzugsweise auf die Stellgröße und/oder eine Vorsteuerungein. Bei der zweiten Ausführungsform greiftdie Adaption vorzugsweise auf den Sollwert ein. Es ist aber auchmöglich,dass die zweite Ausführungsformauf die Stellgröße und/oderdie Vorsteuerung und die erste Ausführungsform auf den Sollwert eingreift.
    [0010] Bevorzugtist vorgesehen, dass das Kennfeld und/oder die aus dem Kennfeldausgelesene Größe abhängig vondem Merkmal und/oder abhängigvon dem Vergleich des Merkmals mit einem Sollwert adaptiert wird.
    [0011] Bevorzugtgreift die Stellgröße auf dieEinspritzmenge oder die Einspritzdauer und/oder den Einspritzbeginneiner oder mehrerer Voreinspritzungen, einer oder mehrerer Haupteinspritzungen und/odereiner oder mehrerer Nacheinspritzungen ein. Das heißt die Stellgröße beeinflußt den Beginn und/oderdie Dauer wenigstens einer der Teileinspritzungen. Wobei als Teileinspritzungeneine oder mehrere Voreinspritzungen, Haupteinspritzungen und/oderNacheinspritzungen angesehen werden.
    [0012] DieErfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestelltenAusführungsbeispiele erläutert.
    [0013] Eszeigen
    [0014] 1 einBlockdiagramm einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
    [0015] 2 verschiedene über der Zeit aufgetragene Signaleund
    [0016] 3, 4 und 5 eineentsprechende Reglerstruktur.
    [0017] In 1 istdie erfindungsgemäße Vorgehensweiseanhand eines Blockdiagramms dargestellt. Eine Brennkraftmaschineist mit 100 bezeichnet. An der Brennkraftmaschine ist zumeinen wenigstens ein Drucksensor 120 und ein Winkelsensor 122 angeordnet.Der Drucksensor 120 liefert ein Signal P, das den Druckin wenigstens einem Brennraum der Brennkraftmaschine charakterisiert.Bei einer ersten Ausgestaltung ist lediglich ein Drucksensor vorgesehen,der an einem repräsentierendenZylinder angeordnet ist und den Druck in diesem Zylinder charakterisiert.Bei einer zweiten Ausgestaltung ist bei jedem Zylinder der Brennkraftmaschineein Drucksensor angeordnet, der jeweils ein den Druck im Brennraumdes jeweiligen Zylinders charakterisierendes Signal abgibt.
    [0018] DerWinkelsensor 122 ist vorzugsweise an der Kurbelwelle derBrennkraftmaschine angeordnet und liefert ein hochauflösendes WinkelsignalW bezüglichder Winkelstellung der Kurbelwelle. Alternativ kann der Winkelsensorauch an der Nockenwelle der Brennkraftmaschine angeordnet sein.
    [0019] Desweiteren sind an der Brennkraftmaschine ein erster Steller 130 undein zweiter Steller 135 angeordnet. Die Steller und dieSensoren stehen mit einer Steuereinheit 110 in Verbindung.
    [0020] DasSignal P des Drucksensors 120 und das Signal W des Winkelsensors 122 gelangenzu einer Auswerteeinheit 140, die vorzugsweise eine Teileinheitder Steuereinheit 110 bildet. Die Auswerteeinheit 140 liefertein Signal QI an eine Funktionseinheit 150. Die Funktionseinheitwiederum beaufschlagt den ersten Steller 130 mit einerersten Stellgröße Ai undden zweiten Steller 135 mit einer zweiten Stellgröße B. Beider ersten Stellgröße Ai handeltes sich vorzugsweise um eine zylinderindividuelle Stellgröße, diefür jedenZylinder individuell vorgebbar ist. Bei der zweiten Stellgröße B handeltes sich um eine motorglobale Stellgröße zur Ansteuerung des Stellers 135,der eine globale Größe steuert.
    [0021] Beiden ersten Stellgrößen Ai handeltes sich vorzugsweise um die Ansteuerdauern und/oder die Ansteuerbeginneeiner Einspritzung. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass ein Einspritzvorgangdes Arbeitszyklusses in mehrere Teileinspritzungen aufgeteilt ist.Dabei handelt es sich bei der Stellgröße Ai um die Ansteuerdauerund/oder den Ansteuerbeginn wenigstens einer der Teileinspritzungen.Als Teileinspritzungen sind üblicherweisewenigstens eine Haupteinspritzung, wenigstens eine Voreinspritzung undwenigstens eine Nacheinspritzung vorgesehen. Insbesondere bei derHaupteinspritzung und der Voreinspritzung ist die erfindungsgemäße Vorgehensweisevorteilhaft. Zusätzlichoder alternativ zu der Ansteuerdauer und/oder dem Ansteuerbeginnkann auch der Einspritzratenverlauf der Teileinspritzungen vorgegebenwerden. Hierbei handelt es sich um den Verlauf der Einspritzmenge über Zeitbzw. Winkeleinheit.
    [0022] Alsmotorglobale Stellgrößen werdeninsbesondere der Ladedruck und/oder die der Brennkraftmaschine zugeführte Luftmengebeeinflussende Stellgrößen wiebspw. die Abgasrückführrate und/oderder Einspritz- und/oder der Raildruck verwendet.
    [0023] Desweiteren werden der Funktionseinheit 150 die Ausgangssignaleeiner weiteren Funktionseinheit 170 zugeführt, dieebenso wie die Funktionseinheit 150 die Ausgangssignaleweiterer Sensoren 160 verarbeitet, die auch im Bereichder Brennkraftmaschine angeordnet sein können. Bei der weiteren Funktionseinheit 170 kannes sich bspw. um eine Steuereinheit zur Steuerung der Abgasrückführung odereiner der oben genannten globalen Stellgrößen handeln.
    [0024] Vorzugsweisewerden die Zylinderdruckverläufealler Zylinder Pi einzeln durch Brennraumdrucksensoren erfasst.Eine Alternative besteht darin, dass nur ein als repräsentativbehandelter Zylinder mit einer Druckerfassung versehen ist. In beidenFällenwird ein hochaufgelöstesWinkelsignal W als Bezugsgröße verwendet,um zum einen die Winkellage, zum anderen den Gradienten berechnenzu können. ZurBerechnung eines Gradienten allein kann alternativ auch die Zeitbenutzt werden.
    [0025] DieSensorsignale Druck P und der Winkel W werden der Auswerteeinheit 140,die typischerweise ein Bestandteil der Motorsteuerung ist, zugeführt. IhreAufgabe ist die Bildung von Merkmalsgrößen QI, die im folgenden auchals Merkmale bezeichnet und vorzugsweise als Istgröße einerRegelung zugeführt werdenund/oder die durch Vergleich mit einem und/oder mehreren Schwellenwertenauf zulässige Wertebegrenzt werden.
    [0026] DerHeizverlauf DQ bezeichnet die durch die Verbrennung an das Arbeitsgäs übergehendeWärme proKurbelwinkel. Die Einheit des Heizverlaufes ist üblicherweise [J/°KW] oderentsprechende Umrechnungen. Der Brennverlauf stellt eine analoge Größe dar.Im Unterschied zum Heizverlauf beinhaltet der Brennverlauf jedochdie gesamte, während derVerbrennung freigesetzte Wärme.Damit ist der Brennverlauf im wesentlichen um die über dieBrennraumwändeabfließendeWärme proWinkeleinheit größer alsder Heizverlauf.
    [0027] UnterAnwendung des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik werden der Heizverlauf und/oderder Brennverlauf bei Kenntnis kalorischer Daten von Brenngas undKraftstoff sowie Daten der Motorgeometrie unter Zuhilfenahme bestimmterModellannahmen aus dem Zylinderdruckverlauf berechnet.
    [0028] Entsprechendden oben genannten Definitionen zum Heizverlauf, stellt der SummenheizverlaufQ das Integral des Heizverlaufes DQ über dem Kurbelwinkel dar. DerSummenbrennverlauf entspricht dem Integral des Brennverlaufes über demKurbelwinkel.
    [0029] In 2a istder Druckverlauf P währendder Verbrennung füreinen Betriebspunkt mit 2 Vor-, einer Haupt- und einer Nacheinspritzungmit einer durchgezogenen Linie und der Kompressionsdruck mit einergestrichelten Linie überder Zeit bzw. überder Kurbelwellenstellung der Brennkraftmaschine aufgetragen. In 2b istder Heizverlauf DQ ebenfalls überder Zeit bzw. überder Kurbelwellenstellung der Brennkraftmaschine aufgetragen. In 2c istder Summenheizverlauf Q überdie entsprechenden Größen aufgetragen.Bei dem Summenheizverlauf Q handelt es sich um das integrierte Signaldes Heizverlaufes DQ. Bei dem Heizverlauf handelt es sich um diepro Zeiteinheit bzw. Einheit der Kurbelwellenumdrehung an das Arbeitsgas übergehendeWärme.In allen drei Signalen sind jeweils die Teileinspritzungen erkennbar.Jede der Teilverbrennungen führt zueinem kurzzeitigen Anstieg des Drucksignals P gegenüber demnicht dargestellten Kompressionsdruckverlauf. Für den Heizverlauf ergibt sichbei jeder Verbrennung ein kurzzeitiger Anstieg und Abfall der anstehendenWärme.Bei dem Summenheizverlauf Q steigt bei jeder Verbrennung das Signalum einen bestimmten Wert an. In 2 istbeispielhaft eine Verbrennung mit einer Haupteinspritzung, zweiVoreinspritzungen und einer Nacheinspritzung dargestellt. Eine solcheAufteilung in die dargestellte Anzahl der Teileinspritzungen istlediglich beispielhaft. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise kann auch beianderen Aufteilungen in unterschiedliche Einspritzungen eingesetztwerden.
    [0030] 2 zeigt, dass die einzelnen Verbrennungender einzelnen Teileinspritzmengen im Heizverlauf bzw. im Summenheizverlauferkennbar sind.
    [0031] Durchdie Aufteilung der Einspritzmenge in eine Vielzahl von Teileinspritzungennehmen bei unveränderterAnforderung an die Gesamtmengengenauigkeit, die Toleranzanforderungender Teilmengen zu. Zu diesem Trend tragen auch die immer geringerwerdenden Grenzwerte fürSchadstoffemissionen von Fahrzeugen bei. Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweisekann eine verbesserte Brennverlaufsregelung bei einer Brennkraftmaschineermöglichtwerden. Bei der Verbrennung wird insbesondere eine einfache Regelungder Voreinspritzmenge auf überder Lebensdauer konstante Sollwerte ermöglicht, wodurch eine heute übliche Optimierungsreservein der Kompromissauslegung zwischen Geräusch und Emissionen erschlossenwerden kann.
    [0032] Erfindungsgemäß werdenaus dem Summenheizverlauf als Merkmale die freigesetzten TeilwärmemengenQ1 bis Q4 bestimmt, indem der Gesamtumsatz QG auf die Teilverbrennungendurch Differenzbildung aufgeteilt wird. Für die Aufteilung werden vorzugsweisedie Sattelpunkte oder die relativen Maxima im Summenheizverlaufdie sich nach Abschluss der jeweiligen Teilverbrennung ausbilden,als Kriterium verwendet. Alternativ können auch die relativen Minimaim Heizverlauf zur Trennung der Teilverbrennungen herangezogen werden.Ergänzendkann vorgesehen sein, dass die Einspritzzeitpunkte und die Einspritzdauernals Kriterium fürdie Erkennung der Teilverbrennungen genutzt werden. Diese Daten zurEinspritzung könnenmit Hilfe von Schätzwerten für den erwartetenZündverzugden Winkelbereich eingrenzen, in dem die Teilverbrennung auftreten kann.Damit verbessern sie die Erkennbarkeit von Teilverbrennungen.
    [0033] D.h.,es wird erfindungsgemäß durchBildung einer Differenz zwischen zwei Werten des Summenheizverlaufs,bei zwei Zeitpunkten bzw. zwei Winkelstellungen die Wärmemengeermittelt, die innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls bzw. Winkelintervallsfreigesetzt wird. Wobei dieses Winkelintervall einer bestimmtenTeileinspritzung zugeordnet wird. Die Grenzen dieser Intervallewerden dabei durch Sattelpunkte oder die relativen Maxima im Summenheizverlauffestgelegt. Alternativ werden die Grenzen der Intervalle durch dierelativen Minima im Heizverlauf definiert. Ferner können dieGrenzen der Intervalle ausgehend von den Einspritzzeitpunkten undden Einspritzdauern berechnet werden. Anstelle der Einspritzzeitpunkteund der Einspritzdauern könnenauch diese Größen repräsentierendeGrößen verwendetwerden.
    [0034] Ineinem ersten Schritt werden die Zeitpunkte T1, T2, T3 und/oder T4bzw. die Winkelstellungen ermittelt, bei der die einzelnen Teilverbrennungenabgeschlossen sind. Diese Zeitpunkte werden ebenfalls als Merkmalsgrößen betrachtetund von der Auswerteeinheit 140 ausgehend von dem Brennraumdrucksignalund/oder weiteren Größen ermittelt.Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Zeitpunkte bzw.
    [0035] Winkelstellungenermittelt werden, bei denen die zeitliche Ableitung des Summenheizverlaufs,also der Heizverlauf den Wert Null annimmt und das Vorzeichen vomBereich davor und danach wechselt (Maximum des Summenheizverlaufes)bzw. den Wert Null annimmt und das positive Vorzeichen beibehält (Sattelpunktdes Summenheizverlaufes). In einem zweiten Schritt werden die DifferenzenQ1, Q2, Q3 und/oder Q4 der Werte des Summenheizverlaufs zu diesenZeitpunkten, bzw. Winkelstellungen gebildet.
    [0036] Dieseso ermittelten Differenzen entsprechen den Teilwärmemengen Q1, Q2, Q3 und/oderQ4 der jeweiligen Teilverbrennung bzw. der entsprechenden Teileinspritzung.Diese so ermittelten TeilwärmemengenQ1 bis Q4 charakterisieren eine Einspritzmasse bzw. eine Einspritzmengeder jeweiligen Teileinspritzungen und werden erfindungsgemäß mit derjeweiligen Sollwärmemengeverglichen. Diese Abweichung zwischen Soll- und Ist-Teilwärmemengenwird einem Regler zugeführt,der dann die zugeordnete Teileinspritzmenge entsprechend korrigiert.
    [0037] DieAuswertung des Summenheizverlaufs ist besonders geeignet, da jedemAnstieg im Summenheizverlauf einer Teilverbrennung zugeordnet werdenkann.
    [0038] Ineiner Ausgestaltung könnenalternativ zur Wärmemengeauch die aus der WärmemengezurückgerechnetenEinspritzmassen geregelt werden. Die entsprechenden Umrechnungsfaktorensind abhängigvon Betriebsparametern, wie insbesondere Last- und Drehzahlen, in Kennfeldern hinterlegt.
    [0039] Abhängig vonder Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass lediglich eine derTeileinspritzungen, wie beispielsweise die Voreinspritzung, entsprechendgeregelt wird. Alternativ könnenauch mehrere oder alle Teileinspritzungen entsprechend geregelt werden.
    [0040] Teileinspritzungen,die nicht verbrennen, wie beispielsweise eine späte Nacheinspritzung, die der Regenerationeines Abgasnachbehandlungssystems dient, und die zu keiner Wärmefreisetzungführen bzw.Teileinspritzungen, die aufgrund eines verlängerten Zündverzuges erst zu einem späteren Zeitpunktund nicht getrennt von anderen Teileinspritzmengen verbrennen, wiebeispielsweise bei einer homogenen Verbrennung, können mitder erfindungsgemäßen Vorgehensweiseebenfalls präzisegesteuert bzw. geregelt werden. Solche Einspritzungen haben keineWärmefreisetzungzur Folge, sondern führenauf Grund ihrer Verdampfungswärmezu einem Wärmeverbrauch.Dies führtim Gegensatz zu einer Wärmefreisetzungnicht zu einem Druckanstieg, sondern zu einem geringen Druckabfallbzw. zu einem verminderten Anstieg. Dies bedeutet, im Summenheizverlaufergibt sich im Gegensatz zu 2 kein Anstieg,sondern ein stufenförmigerAbfall des Summenheizverlaufs. Durch entsprechende Auswertung können dieentsprechenden Teilwärmemengen,die den Verdampfungswärmenentsprechen, berechnet und ausgehend von diesen Wärmemengendie entsprechenden Kraftstoffmengen bestimmt werden.
    [0041] In 3 isteine entsprechende Reglerstruktur dargestellt. Der entsprechendeRegler ist in 3 mit 300 bezeichnet.Dieser gibt das Ansteuersignal Ai an den Steller 130. DemRegler wird das Ausgangssignal des Verknüpfungspunktes 310 zugeführt. Dem Verknüpfungspunkt 310 wirddas Ausgangssignal QI der Auswerteeinheit 140 mit negativemVorzeichen und das Ausgangssignal QS des Verknüpfungspunktes 320 mitpositivem Vorzeichen zugeführt.Dem Verknüpfungspunkt 320 wirddas Ausgangssignal eines ersten Kennfeldes 330 und eineszweiten Kennfeldes 340 zugeleitet. Den Kennfeldern 340 und 330 werdendie Ausgangssignale verschiedener Sensoren 350, 355 zugeleitet,die Signale bereitstellen, die den Betriebszustand der Brennkraftmaschinecharakterisieren. Vorzugsweise werden Signale bezüglich derLast der Brennkraftmaschine und der Drehzahl der Brennkraftmaschineverarbeitet.
    [0042] ImFolgenden wird die Vorgehensweise am Beispiel einer Voreinspritzungbeschrieben. Die erfindungsgemäße Vorgehensweiseist dabei nicht auf die Verwendung bei der Voreinspritzung beschränkt. Siekann bei allen Teileinspritzungen verwendet werden. In dem erstenKennfeld 330 ist abhängigvon verschiedenen Betriebszuständen,wie beispielsweise Last und Drehzahl ein Sollwert für die EinspritzmengeME der Voreinspritzung abgelegt. In dem zweiten Kennfeld 340 istder Umrechnungsfaktor OF abgelegt, mit dem die Einspritzmenge ineine Wärmemengeumgerechnet werden kann. Durch Verknüpfen der SollwerteinspritzmengeME und des Umrechnungsfaktors 320, die vorzugsweise additiv und/odermultiplikativ erfolgt, ergibt sich der Sollwert für die WärmemengeQS, der durch die Voreinspritzung vom Brennraum an das Arbeitsgasabgegeben wird. Die Auswerteeinheit 140 berechnet ausgehend vondem Drucksignal, das von dem Drucksensor 120 bereit gestelltwird, die entsprechende IstwärmemengeQI. Die SollwärmemengeQS und QI werden im Verknüpfungspunkt 310 miteinander verglichen.Der Abweichungswert wird dann dem Regler 300 zugeleitet.Ausgehend von der Abweichung zwischen dem Soll- und dem Istwertberechnet der Regler eine entsprechende Stellgröße Ai zur Beaufschlagung des Stellers 130.Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Menge der Voreinspritzungoder die Ansteuerdauer und/oder der Beginn der Voreinspritzung entsprechendangepasst wird.
    [0043] Beider dargestellten Ausführungsformwird ausgehend von der Einspritzmenge die Wärmemenge ermittelt und diesemit dem Istwert verglichen. Alternativ kann auch vorgesehen sein,dass ein geeigneter Umrechnungsfaktor ermittelt, in einem Kennfeldabgelegt und dieser mit der Istwärmemengeverknüpftwird. Durch Verknüpfender Istwärmemenge QImit einem geeigneten Umrechnungsfaktor ergibt sich dann der Sollwertfür dieEinspritzmenge. Dieser Istwert fürdie Einspritzmenge wird dann mit dem Ausgangssignal des ersten Kennfeldes 330,der als Sollwert dient, verglichen und einem entsprechenden Reglerzugeführt.
    [0044] Fernerkann vorgesehen sein, dass alternativ oder ergänzend zur Regelung eine Adaptionvorgesehen wird. Hierbei wird die Sollwärmemenge abhängig vomBetriebszustand der Brennkraftmaschine vorgegeben und im laufendenBetrieb adaptiert. Die Adaption erfolgt durch Vorgabe und Vergleichverschiedener Merkmale, die ausgehend vom Zylinderdruckverlauf ermitteltwerden. Ein solches weiteres Merkmal kann beispielsweise der maximaleDruckgradient in einem Winkelbereich oder ein Maximum des Heizverlaufssein.
    [0045] DieMessung des Zylinderdrucks ermöglicht es,Informationen direkt überdie Verbrennung zu gewinnen. Gegenüber der Messung des Körperschalls hatdie Zylinderdruckmessung den Vorteil, dass mehr Informationen über denMotorzustand gewonnen werden können.Dies beruht darauf, dass beim Zylinderdrucksensor die tatsächlichenDruckverläufeaufgezeichnet werden, währendbeim Körperschalllediglich mechanische Schwingungen erfasst werden. Die Messung undAuswertung des Zylinderdrucks ist vom Neuzustand der Brennkraftmaschine über die gesamteLebensdauer des Fahrzeuges einsetzbar.
    [0046] Eineentsprechende Verbrennungsregelung, basierend auf dem Zylinderdruck,ermöglichtdie Verbesserung von Emissionswerten bezüglich Partikel, NOx und/oderGeräuschdurch innermotorische Maßnahmenbei direkteinspritzenden Motoren. Weiterhin können Toleranzen, insbesondereverursacht durch die Fertigung, kompensiert werden. Für künftige homogeneoder teilhomogene selbstzündende Brennverfahrenergeben sich durch die Verbrennungsregelung deutliche Verbrauchs-und Emissionsvorteile.
    [0047] Durchdie Verwendung von selbstlernenden Kennfeldern kann die Anzahl dernotwendigen Kennfelder, also auch der Zeitaufwand bei der Applikation, deutlichreduziert werden.
    [0048] ImUnterschied zu üblichenRegelkonzepten bei Verbrennungsmotoren werden bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweisenicht Sollwerte für motorischeEreignisse, wie Einspritzzeitpunkt, Einspritzmenge oder Einspritzdruck,vorgegeben, sondern es werden direkt ein oder mehrere den Verbrennungsablaufcharakterisierende Merkmale als Sollzustand definiert. Die die Verbrennungcharakterisierende Merkmale werden ausgehend von dem Zylinderdruckverlaufund damit von der Energiefreisetzungsrate berechnet. Die Einstellungder Parameter der Brennkraftmaschine erfolgt zylinderindividuell über einenRegler. Die Ausgabewerte des Reglers werden während des Betriebs ebenfallszylinderindividuell adaptiert. Damit ist eine schnelle Steuerung derBetriebsabläufemöglich.Weiterhin ist damit eine Reduktion sowohl der Anzahl Signale, alsauch der nötigenDatenmenge, als auch des Aufwandes für die Bedatung der Kennfeldermöglich.
    [0049] Vorzugsweiseerfolgt diese Adaption zylinderindividuell. Dies ist insbesonderedann der Fall, wenn zylinderindividuelle Stellgrößen verwendet werden. Alternativkann auch vorgesehen sein, die Adaption auf Basis von über alleZylinder gemittelten Werten auszuführen. Dies ist insbesonderedann der Fall, wenn motorglobale Stellgrößen verwendet werden.
    [0050] In 4 isteine entsprechende Vorgehensweise als Blockdiagramm dargestellt.Bereits in 3 beschriebene Elemente sindmit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet. Das Ausgangssignal desReglers 300 wird zusätzlicheiner Adaption 400 zugeleitet. Das Ausgangssignal des Reglersgelangt ferner übereinen Verknüpfungspunkt 410 zudem Steller 130. Am zweiten Eingang des Verknüpfungspunktes 410 liegtdas Ausgangssignal K eines Vorsteuerkennfeldes 420 an.Dem Vorsteuerkennfeld 420 werden das Ausgangssignal derAdaption 400 und die Signale N und/oder L, die verschiedeneBetriebskenngrößen derBrennkraftmaschine charakterisieren, zugeleitet.
    [0051] Beieiner weiteren Ausführungsformist vorgesehen, dass die Ausgangsgröße der Adaption nicht dem Kennfeld 420 zugeführt wird,sondern dass mit der Ausgangsgröße der Adaptiondie Ausgangsgröße des Kennfeldes 420 korrigiertwird.
    [0052] Beieiner weiteren Ausführungsformist vorgesehen, dass das Ausgangssignal des Verknüpfungspunktes 310,das heißtdie Regelabweichung des Reglers 300, der Adaption 400 zugeführt wird.
    [0053] Indem ersten Kennfeld 335 sind entsprechend wie in dem erstenKennfeld 330 der 3 abhängig vomBetriebszustand der Brennkraftmaschine der Sollwert der Wärmemengeabgelegt. Alternativ kann dieser Grundwert entsprechend, wie in 3, ausgehendvon dem Sollwert fürdie Einspritzmenge und einem Umrechnungsfaktor vorgegeben werden.
    [0054] Ergänzend zu 3 istvorgesehen, dass das Vorsteuerkennfeld 420 vorgesehen ist.In diesem sind abgängigvom Betriebszustand der Brennkraftmaschine die Ansteuersignale für den Steller 130 abgelegt.Erkennt der Regler 300, dass die zu regelende Größe QI vondem Sollwert QS abweicht, gibt er ein entsprechendes Ausgangssignalan den Verknüpfungspunkt 410.Sind die Werte des Kennfeldes 420 nicht optimal vorgegeben,so regelt der Regler 300 die Abweichung der Größe QI aus.Ferner ist vorgesehen, dass die Adaption ausgehend von der Regelabweichungund/oder dem Ausgangssignal des Reglers 30 das Kennfeld 420 adaptiert.Dies bedeutet zum einen, dass die Adaption 400 die Wertedes Kennfeldes derart verändert,dass sich der Istwert QI dem Sollwert QS annähert. Alternativ kann auchvorgesehen sein, dass die Adaption multiplikative und/oder additiveKorrekturwerte zur Korrektur des Ausgangssignals des Kennfeldes 420 vorgibt,und das Ausgangssignal mit diesen Werten korrigiert wird.
    [0055] Bevorzugtist fürjeden Zylinder der Brennkraftmaschine eine Regelung oder zumindestensein Kennfeld 420 vorgesehen. Alternativ zum Merkmal QI,das aus dem beschriebenen Heizverlauf gewonnen wird, können auchandere aus dem Brennraumdruck und/oder einem Körperschallsensor abgeleiteteMerkmale als Regelgrößen verwendetwerden. Solche Merkmale sind beispielsweise der Beginn einer Verbrennungund/oder der Schwerpunkt der Verbrennung. Diese Merkmale können ausdem Brennraumdruck oder dem Körperschallsignalermittelt werden.
    [0056] Besondersvorteilhaft ist es, dass im Neuzustand der Brennkraftmaschine diesesKennfeld 420 mit einem Einheitswert für alle Betriebspunkte und/oderalle Zylinder besetzt wird. Beim Betrieb der Brennkraftmaschinewerden dann die entsprechenden Werte ermittelt und in das Kennfeld 420 eingeschrieben.
    [0057] Beieiner Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Sollwert eines Merkmales-,in Abhängigkeit vonanderen Merkmalen korrigiert wird. Dies bedeutet, ein erstes Merkmalwird auf einen vorgebbaren Sollwert geregelt, wobei der Sollwertabhängigvon einem zweiten Merkmal korrigiert, das heißt adaptiert wird.
    [0058] In 5 isteine entsprechende Reglerstruktur dargestellt. Der Regler ist mit 300 bezeichnet.Dieser gibt das Ansteuersignal Ai an den Steller 130. DemRegler wird das Ausgangssignal des Verknüpfungspunktes 310 zugeführt. DemVerknüpfungspunkt 310 wirddas Ausgangssignal M1I der Auswerteeinheit 140 mit negativemVorzeichen und das Ausgangssignal M1S des Verknüpfungspunktes 410 mit positivemVorzeichen zugeführt.Dem Verknüpfungspunkt 410 wirddas Ausgangssignal eines ersten Kennfeldes 335 zugeleitet.Dem Kennfeld 335 werden die Ausgangssignale verschiedenerSensoren 350, 355 zugeleitet, die Signale bereitstellen,die den Betriebszustand der Brennkraftmaschine charakterisieren.Vorzugsweise werden Signale bezüglichder Last der Brennkraftmaschine und der Drehzahl der Brennkraftmaschineverarbeitet. Dem Verknüpfungspunkt 410 wirdein Ausgangssignal K einer Adaption 400 zugeleitet. DemVerknüpfungspunkt 310 undder Adaption 400 werden Merkmale M1I und M2 von der Auswerteinheit 140 zugeführ. Hierbeikann es sich um die selben oder um unterschiedliche Merkmale handeln.
    [0059] ImFolgenden wird die Vorgehensweise am Beispiel des Beginns und demSchwerpunkt einer Verbrennung beschrieben. Die erfindungsgemäße Vorgehensweiseist dabei nicht auf diese Merkmale der Verbrennung beschränkt. Siekann bei allen beliebigen Merkmalen, die ausgehend von dem Brennraumdrucksignaloder einem Körperschallsensorbereitgestellten Signalen, die den Verbrennungsvorgang charakterisieren,ermittelt werden, verwendet werden.
    [0060] Indem ersten Kennfeld 335 ist abhängig von verschiedenen Betriebszuständen, wiebeispielsweise Last und Drehzahl ein Sollwert für die Verbrennungsbeginn M1Sabgelegt. Der Istwert fürden Verbrennungsbeginn M1I wird von der Auswerteeinheit 140 bereitgestellt.Diese berechnet den Istwert Ml i ausgehend von dem Brennraumdrucksignaloder eines anderen geeigneten Signals, das den Verbrennungsvorgangcharakterisiert. Der Sollwert M1S und der Istwert M1I werden imVerknüpfungspunkt 310 miteinanderverglichen. Der Abweichungswert wird dann dem Regler 300 zugeleitet.Ausgehend von der Abweichung zwischen dem Soll- und dem Istwertberechnet der Regler eine entsprechende Stellgröße Ai zur Beaufschlagung desStellers 130. Hierbei kann vorgesehen sein, dass der Beginnder Einspritzung oder der Beginn der Ansteuerung entsprechend angepasstwird.
    [0061] Erfindungsgemäß ist nunvorgesehen, dass ein weiteres Merkmal M2 von der Auswerteeinheit 140 ausgehendvon dem Brennraumdrucksignal oder eines anderen geeigneten Signals,das den Verbrennungsvorgang charakterisiert, ermittelt wird. Beispielsweisehandelt es sich hierbei um den Schwerpunkt der Verbrennung. Ausgehendvon diesem Merkmal M2 berechnet die Adaption ein Korrekturwert zurKorrektur des Sollwerts M1S. Diese ist so gewählt, dass sich der Schwerpunktder Verbrennung einem gewünschtenWert annähert.
    [0062] Beider dargestellten Ausführungsformwird das Ausgangssignal M1S des Kennfeldes 335 mit demKorrekturwert K korrigiert das heißt das Ausgangssignal wirdadaptiert. Bei einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen,dass mit dem Korrekturwert K die Kennfeldwerte im Kennfeld 335 korrigiertwerden. Das heißtdie Kennfeldwerte werden adaptiert. Diese Ausgestaltung ist in 5 gestricheltdargestellt.
    [0063] Anstelledes Verbrennungsschwerpunktes und des Verbrennungsbeginns können vonder in 5 dargestellten Regelstruktur auch andere Paarungenvon Merkmalen bearbeitet werden. Als Merkmale eignen sich alle Merkmale,die ausgehend von Signalen abgeleitet werden, die ein Brennraumdrucksensor,ein Körperschallsensoroder ein anderer Sensor, der geeignete Signale bereitstellt, dasden Verbrennungsvorgang charakterisiert.
    权利要求:
    Claims (8)
    [1] Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine,bei dem eine erste Größe ausgehendvon einem Signal eines Brennraumdrucksensors oder eines Körperschallsensorsvorgegeben wird, wobei die erste Größe den Verbrennungsablauf imBrennraum wenigstens eines Zylinders der Brennkraftmaschine charakterisiert,wobei aus wenigstens einem Kennfeld eine zweite Größe ausgelesenwird, ausgehend von der eine Stellgröße zur Beeinflussung des Verbrennungsablaufsvorgebbar ist, wobei das Kennfeld und/oder die aus dem Kennfeldausgelesene zweite Größe abhängig vonwenigstens einem Merkmal, das ausgehend von der ersten Größe ermitteltwird, adaptiert wird.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass in dem Kennfeld ein Sollwert für die Stellgröße und/oderein Vorsteuerwert fürdie Stellgröße abgelegtist.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass das Kennfeld und/oder die aus dem Kennfeld ausgelesene Größe abhängig vondem Merkmal und/oder abhängigvon dem Vergleich des Merkmals mit einem Sollwert adaptiert wird.
    [4] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die erste Größe einemSummenheizverlauf oder einem Summenbrennverlauf einem Heizverlaufoder einem Brennverlauf entspricht.
    [5] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass ein erstes Merkmal auf einen vorgebbaren Sollwert geregeltwird, wobei der Sollwert abhängigvon einem zweiten Merkmal adaptiert wird.
    [6] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Stellgröße auf dieEinspritzmenge oder die Einspritzdauer oder den Einspritzdruck und/oderden Einspritzbeginn einer oder mehrerer Voreinspritzungen, eineroder mehrerer Haupteinspritzungen und/oder einer oder mehrerer Nacheinspritzungeneingreift.
    [7] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Stellgröße auf diezugeführteLuftmenge und/oder die Abgasrückführmengeund/oder den Ladedruck eingreift.
    [8] Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine,mit ersten Mitteln die eine erste Größe ausgehend von einem Signaleines Brennraumdrucksensors oder eines Körperschallsensors vorgeben, wobeidie erste Größe den Verbrennungsablaufim Brennraum wenigstens eines Zylinders der Brennkraftmaschine charakterisiert,dass zweite Mittel vorgesehen sind, die aus wenigstens einem Kennfeld einezweite Größe auslesen,und die ausgehend von der zweiten Größe eine Stellgröße zur Beeinflussung desVerbrennungsablaufs vorgeben, und die das Kennfeld und/oder dieaus dem Kennfeld ausgelesene zweite Größe abhängig von wenigstens einem Merkmal,das ausgehend von der ersten Größe ermitteltwird, adaptieren.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    CN102135045B|2013-12-25|柴油发动机中的适应性进气氧气估计
    JP4096924B2|2008-06-04|内燃機関用噴射量制御装置
    DE602004002267T2|2007-09-13|Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine
    US8874348B2|2014-10-28|Control apparatus for internal combustion engine
    US6536209B2|2003-03-25|Post injections during cold operation
    DE102005021748B4|2013-05-29|Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor
    DE102007000224B4|2009-04-30|Kraftstoffeinspritzsteuerungsgerät, das zur Minimierung eines Verbrennungsgeräusches einer Kraftmaschine ausgelegt ist
    US8538664B2|2013-09-17|Controller for diesel engine and method of controlling diesel engine
    EP1918558B1|2017-12-27|Kraftstoffeinspritzsteuerung und Diagnoseverfahren für ein Kraftstoffzufuhrsystem
    JP4770742B2|2011-09-14|エンジンの燃料噴射制御装置及び燃焼装置
    EP0940571B1|2004-05-12|Verfahren und Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung
    JP4591423B2|2010-12-01|Engine unburned fuel estimation device, exhaust purification device temperature estimation device
    EP2029872B1|2012-10-31|Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine
    DE19748018C2|2003-07-03|Kraftstoff-Direkteinspritzsteuergerät für einen Verbrennungsmotor
    US6877485B2|2005-04-12|Method and device for controlling an internal combustion engine
    JP4039380B2|2008-01-30|Air-fuel ratio control device for internal combustion engine
    US9441525B2|2016-09-13|Method and apparatus to control regeneration of a particulate filter
    US8165787B2|2012-04-24|Method for adjusting engine air-fuel ratio
    EP1716330B1|2010-07-21|Verfahren zur gleichstellung der einspritzmengenunterschiede zwischen den zylindern einer brennkraftmaschine
    JP2010112382A|2010-05-20|エンジン制御システムおよび方法
    JP2006125370A|2006-05-18|噴射量学習制御装置
    CN102767442B|2016-09-07|用于发动机转速控制的方法和系统
    EP2045458A2|2009-04-08|Vorrichtung zur Erfassung einer fehlerhaften Einspritzung und Kraftstoffeinspritzsystem, die diese aufweist
    JP3854209B2|2006-12-06|内燃機関の燃料噴射制御装置
    EP1716331B1|2008-08-20|Verfahren zur zylindergleichstellung bezüglich der kraftstoff-einspritzmengen bei einer brennkraftmaschine
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US6964257B2|2005-11-15|
    FR2864840A1|2005-07-08|
    DE102004001118B4|2018-08-23|
    FR2864840B1|2012-08-10|
    US20050145214A1|2005-07-07|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2011-01-13| 8110| Request for examination paragraph 44|
    2014-09-02| R079| Amendment of ipc main class|Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: F02D0041000000 Ipc: F02D0041400000 |
    2014-10-09| R079| Amendment of ipc main class|Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: F02D0041000000 Ipc: F02D0041400000 Effective date: 20140902 |
    2015-01-22| R016| Response to examination communication|
    2018-05-09| R018| Grant decision by examination section/examining division|
    2019-05-24| R020| Patent grant now final|
    2021-08-03| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE102004001118.4A|DE102004001118B4|2004-01-07|2004-01-07|Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine|DE102004001118.4A| DE102004001118B4|2004-01-07|2004-01-07|Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine|
    US11/019,890| US6964257B2|2004-01-07|2004-12-21|Method and device for controlling an internal combustion engine|
    FR0550044A| FR2864840B1|2004-01-07|2005-01-06|Procede et dispositif de gestion d'un moteur a combustion interne|
    [返回顶部]