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EP1568874A2 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Volumenstroms in einem Kraftstoff-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Volumenstroms in einem Kraftstoff-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine Download PDF

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Publication number
EP1568874A2
EP1568874A2 EP05100301A EP05100301A EP1568874A2 EP 1568874 A2 EP1568874 A2 EP 1568874A2 EP 05100301 A EP05100301 A EP 05100301A EP 05100301 A EP05100301 A EP 05100301A EP 1568874 A2 EP1568874 A2 EP 1568874A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
adaptation
map
control valve
volume flow
internal combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP05100301A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1568874B1 (de
EP1568874A3 (de
Inventor
Uwe Jung
Diego Valero-Bertrand
Michael Wirkowski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Continental Automotive GmbH
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Continental Automotive GmbH, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP1568874A2 publication Critical patent/EP1568874A2/de
Publication of EP1568874A3 publication Critical patent/EP1568874A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1568874B1 publication Critical patent/EP1568874B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2409—Addressing techniques specially adapted therefor
    • F02D41/2416—Interpolation techniques
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2451—Methods of calibrating or learning characterised by what is learned or calibrated
    • F02D41/2464—Characteristics of actuators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/3809—Common rail control systems
    • F02D41/3836—Controlling the fuel pressure
    • F02D41/3845—Controlling the fuel pressure by controlling the flow into the common rail, e.g. the amount of fuel pumped
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/141—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method using a feed-forward control element

Definitions

  • the invention is based on a method or of a device for controlling the volume flow in one Common rail injection system of an internal combustion engine according to the independent claims 1 and 8. It is already known that in injection systems where the fuel injected directly into a cylinder of an internal combustion engine is, the rail pressure by Abêtung in the high pressure area is controlled by a pressure control valve. The load point dependent Volume flow, however, is a flow control valve controlled. The controller is designed in this way that the high pressure pump as possible only the current Need for fuel supplies. With this approach should be achieved, on the one hand the power consumption of High pressure pump is kept low. On the other hand, too the fuel return amount and thereby in the low pressure range introduced amount of heat minimized.
  • To control the flow control valve is a two-dimensional Pre-control map used that of the injection quantity and the engine speed is performed.
  • the injection quantity and the engine speed are a measure for the current volume flow requirement of a particular Load for the internal combustion engine corresponds. Due to component variations it is additionally required a map with adaptation values for the control of the volume flow control valve provided. In particular, since the volume flow demand due to wear-induced higher internal leaks increase the lifetime of the system. The previously used Adaption map is only dependent on the rail pressure. Thus, in addition to the pilot control map, the one-dimensional Adaptation map for controlling the volume flow control valve used.
  • pilot control map (eg due to wear-related higher volume flow requirement) too low values, is due the behavior of the rail pressure regulator (high positive control deviation, since the amount to maintain the pressure is not sufficient) an adaptation of the volume flow control valve driving value triggered until the amount is sufficient again.
  • This adaptation value has hitherto been dependent on the rail pressure stored and at every load point that with this Pressure is used, used.
  • the flow control valve is thus always with the pre-control value plus the adaptation value controlled.
  • the invention is based on the object, the control of the Volume flow control valve to improve so that only possible the required amount of fuel is provided.
  • adaptation values are stored in an adaptation map, this is the adaptation value as a function of the two operating parameters Engine speed and injection quantity reflects. Because with these two operating parameters can be a one-to-one Adaptation value for the flow control valve pretend.
  • a linear interpolation of the adaptation values performed using the known algorithms can be.
  • the values become the adoption map during operation of the injection system customized.
  • the values of the Adaptation map changed when the control variable of the controller the pressure regulating valve over a fixed threshold or below.
  • the device is advantageously in a diesel, Gasoline or gas engine applicable.
  • Figure 1 is a schematic representation substantially the high pressure part of a common rail injection system shown, that for an internal combustion engine, for example a Diesel, gasoline or gas engine is usable. It shows the Components with which the fuel in the rail under high Pressure for the injectors is provided.
  • an internal combustion engine for example a Diesel, gasoline or gas engine is usable. It shows the Components with which the fuel in the rail under high Pressure for the injectors is provided.
  • the fuel is first of a (not shown in Figure 1 Tank) via a fuel inlet A of a fuel priming pump 1 supplied.
  • the fuel feed pump 1 is above its output with the input of a controllable Volume flow control valve VCV connected.
  • VCV controllable Volume flow control valve
  • a form control valve 5 over the excess fuel be returned to the low pressure area can.
  • the output of the flow control valve VCV connected to a high-pressure pump 8, which in the rail a very high fuel pressure, depending on the application, for example 800 ... 2000 bar generated.
  • the high-pressure pump 8 three displacement units 3 on.
  • a flushing / lubricating valve 6 is installed over which the Fuel feed pump 1, the high-pressure pump 8 with fuel rinses and lubricates.
  • a high pressure control valve PCV At the high pressure outlet of the high pressure pump 8 is a high pressure control valve PCV arranged.
  • the high pressure control valve PCV regulates preferably by means of a PI controller, the high fuel pressure in the rail.
  • the high-pressure control valve PCV on Split filter 7 downstream to solid suspended particles in To filter out fuel before the fuel is over High pressure connection B to a downstream fuel storage supplied with connected injectors.
  • a branch for a fuel return C provided to excess Fuel returned to the low pressure area.
  • FIG. 2 shows a known two-dimensional pilot control map, that for controlling the volume flow control valve VCV use place.
  • the pilot control value for the flow control valve VCV is then for a current speed N and a load-dependent predetermined Injection quantity MF on the Z-axis as percentage (% value) the pulse width modulated signal with which the flow control valve is controlled, readable.
  • the pilot control value initially serves for the volume flow control valve VCV as a default value, which is still using an adaptation value can be adjusted to depend on the actual Parameters of the injection system an exact valve position to obtain.
  • pilot value can also be stored as a table be.
  • table are also dependent on the Engine speed N and the injection quantity MF, the characteristics as Percentage values from the maximum opening angle of the flow control valve VCV indicated.
  • the valve position of the volume flow control valve VCV is with Help of a pulse width modulation (PWM values) controlled.
  • PWM values pulse width modulation
  • Around to achieve an adaptation of the valve position is used to determine of the PWM value for a current operating point Adaptation value from the adaptation map to the pilot control value of the pilot control map.
  • the adaptation map in Dependence of two operating parameters two-dimensional form.
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of the invention Adaptation characteristic field.
  • the adaptation map owns - in this special case - the Same axes as the pilot control map of Figure 2.
  • On the X-axis is the speed N and the Y-axis is the injection quantity MF applied.
  • the adaptation value A can then open the Z axis as a percentage of the maximum opening angle of the Volume flow control valve VCV are read.
  • the adaptation values in the adaptation map depend on each of two of the following operating parameters filed are: the injection quantity MF, the engine torque, the engine speed N and / or the load TQI.
  • the values of the adaptation map are preferably be linearly interpolated. This can be done with a simple linear regression also determine intermediate values, so that the adaptation values are determined more accurately.
  • the adaptation values for the individual load points in the two-dimensional adaptation map be continuously adjusted so that an automatic adaptation for the flow control valve VCV yields. This results in an exact load point-dependent Adaptation to the toleranced components installed, which is also independent of their aging and wear works.
  • the controlled variable of the PI regulator of the pressure regulating valve of one Control unit monitored. Exceeds the controlled variable of the PI controller a set threshold, so will from the control unit a corresponding adaptation value in the adaptation map to the present operating point according to the parameters entered the axis of the adaptation map. He adaptation value is chosen so that when controlling the volume flow control valve VCV with the pilot value from the pilot control map and the adaptation value from the adaptation map so much fuel in the fuel tank is that the control variable of the PI controller again below the Threshold arrives.
  • the adaptation value is for example at Exceeding or falling below the threshold for the controller value by a fixed value or a specified one Percentage reduced or increased.
  • Figure 4 shows an embodiment of the invention with a Device for controlling the load point-dependent volume flow in a common rail injection system. It has one program-controlled control unit 10, which with a program memory 11, a memory 12 for a first pilot control map for the pressure control valve and a second pilot control map for the flow control valve and with a memory 13 is connected to an adaptation map.
  • the control unit 10 a program is running, which the connected Components fuel feed pump 1, high pressure pump 8, High pressure control valve PCV and the volume flow control valve VCV etc. regulates or controls.
  • a PI controller 9 the high-pressure control valve PCV after the predetermined first pilot control map regulates.
  • the PI controller 9 connected to the controller 10 and reports the current Control value of the high-pressure control valve to the control unit 10.
  • the controller 10 is connected to sensors that the operating parameters, in particular the rotational speed, the injection quantity, detect the engine torque and the load.
  • the Volume flow control valve VCV is in its valve position by means of the second pilot control map and the two-dimensional map Adaptionskennfeldes controlled so that every current Last point as exactly as possible the required amount of fuel provided. Through this load point-dependent Control of the volume flow control valve VCV is in an advantageous Way that minimizes the fuel return amount and thus in particular a heating of the fuel in the Tank is avoided. Furthermore, it is achieved that the High pressure pump with a timing belt or a mechanical Clutch is driven, consumes less energy and thus reduces the power consumption of the high-pressure pump. The result is a high engine performance and / or a reduced Fuel consumption.

Landscapes

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Abstract

Bei heutigen Common Rail Einspritzsystemen, die mit einem Hochdruckregelventil (PCV) und einem Volumenstromregelventil (VCV) ausgebildet sind, tritt das Problem auf, dass oftmals die adaptierte Ventilstellung des Volumenstromregelventils (VCV) fehlerbehaftet ist. Das liegt in der Regel daran, dass die Ventilstellung in Abhängigkeit vom Raildruck nur über ein eindimensionales Adaptionskennfeld gesteuert wird. Dieses kann unerwünschte Mehrdeutigkeiten ergeben, die zur Kraftstoffeinspritzung mit Fehlmengen führen kann. Zur Lösung dieses Problems wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, für die Adaptierung der Ventilstellung und damit des Volumenstromes ein zweidimensionales Adaptionskennfeld zur verwenden, wobei die Adaptionswerte für die Ventilstellung durch das Adaptionskennfeld in Abhängigkeit von zwei Betriebsparametern der Brennkraftmaschine vorgegeben werden.

Description

Die Erfindung geht von einem Verfahren beziehungsweise von einer Vorrichtung zur Steuerung des Volumenstroms in einem Common Rail Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine gemäß den nebengeordneten Ansprüchen 1 und 8 aus. Es ist schon bekannt, dass bei Einspritzsystemen, bei denen der Kraftstoff direkt in einen Zylinder einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird, der Raildruck durch Absteuerung im Hochdruckbereich mit einem Druckregelventil geregelt wird. Der lastpunktabhängige Volumenstrom wird dagegen von einem Volumenstromregelventil gesteuert. Die Steuerung ist dabei so ausgebildet, dass die Hochdruckpumpe möglichst nur den aktuellen Bedarf an Kraftstoff liefert. Mit dieser Vorgehensweise soll erreicht werden, dass einerseits die Leistungsaufnahme der Hochdruckpumpe gering gehalten wird. Andererseits wird auch die Kraftstoffrücklaufmenge und die dabei in den Niederdruckbereich eingebrachte Wärmemenge minimiert.
Zur Steuerung des Volumenstromventils wird ein zweidimensionales Vorsteuerkennfeld verwendet, das von der Einspritzmenge und der Motordrehzahl geführt wird. In diesem Vorsteuerkennfeld bilden die Einspritzmenge und die Motordrehzahl ein Maß für den aktuellen Volumenstrombedarf, der einer bestimmten Last für die Brennkraftmaschine entspricht. Aufgrund von Bauteilestreuungen ist es erforderlich zusätzlich ein Kennfeld mit Adaptionswerten für die Steuerung des Volumenstromregelventils vorzusehen. Insbesondere da sich der Volumenstrombedarf durch verschleißbedingte höhere interne Leckagen über der Lebenszeit des Systems erhöhen kann. Das bisher verwendete Adaptions-Kennfeld ist lediglich vom Raildruck abhängig. Somit wird zusätzlich zum Vorsteuerkennfeld das eindimensionale Adaptionskennfeld zur Steuerung des Volumenstromregelventils verwendet.
Liefert das Vorsteuerkennfeld (z. B. durch verschleißbedingten höheren Volumenstrombedarf) zu geringe Werte, wird durch das Verhalten des Raildruckreglers (hohe positive Regelabweichung, da die Menge zur Aufrechterhaltung des Druckes nicht ausreicht) eine Adaption des Volumenstromregelventilsansteuerungswertes ausgelöst, bis die Menge wieder ausreichend ist.
Dieser Adaptionswert wird bisher in Abhängigkeit des Raildruckes gespeichert und bei jedem Lastpunkt, der mit diesem Druck gefahren wird, benutzt. Das Volumenstromregelventil wird somit immer mit dem Vorsteuerwert plus dem Adaptionswert gesteuert.
Die Zuordnung des Lastpunktes und des Raildruckes ist aber nicht eindeutig. Ein und derselbe Druck wird an verschiedenen Lastpunkten verwendet. Dies kann dazu führen, dass an einem Lastpunkt der Adaptionswert grundlos benutzt wird, weil an diesem Lastpunkt der gleiche Raildruck gefahren wird, wie an einem anderen Lastpunkt, bei dem die Adaption erfolgte.
Die Folge ist, dass beispielsweise an Stelle des korrekten Adaptionswertes ein falscher, zu hoher Adaptionswert aus der Kennlinie ausgelesen und damit zuviel Kraftstoff bereitgestellt wird. Die druckabhängige Steuerung führt somit in den genannten Fällen zur Förderung einer falschen Kraftstoffmenge.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Steuerung des Volumenstromregelventils so zu verbessern, dass möglichst nur die erforderliche Kraftstoffmenge bereitgestellt wird. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche 1 und 8 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung des lastpunktabhängigen Volumenstroms in einem KraftstoffEinspritzsystem einer Brennkraftmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche 1 und 8 besteht der Vorteil darin, dass zur Bestimmung der Ventilstellung des Volumenstromregelventils zusätzlich zum Vorsteuerkennfeld ein zweidimensionales Adaptions-Kennfeld verwendet wird. Als besonders vorteilhaft wird dabei angesehen, dass bei dem zweidimensionalen Adaptions-Kennfeld die Adaptionswerte für das Volumenstromregelventil in Abhängigkeit von zwei Betriebsparametern der Brennkraftmaschine vorgegeben werden.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in den nebengeordneten Ansprüche 1 und 8 gegeben. Als besonders vorteilhaft wird angesehen, dass in dem Adaptions-Kennfeld die Adaptionswerte für die Ventilstellung in Abhängigkeit von zwei der nachfolgend genannten vier Betriebsparametern Einspritzmenge, Motordrehmoment, Motordrehzahl und Last gebildet werden kann. Bei diesen möglichen Zweierkombinationen von Betriebsparametern ergeben sich in vorteilhafter Weise Adaptionswerte, die auf den jeweiligen Lastpunkt angepasst sind.
Eine besonders günstige Lösung wird auch darin gesehen, dass die Adaptionswerte in einem Adaptionskennfeld abgelegt sind, das die Adaptionswerte in Abhängigkeit von den beiden Betriebsparametern Motordrehzahl und Einspritzmenge wiedergibt. Denn mit diesen beiden Betriebsparametern lässt sich ein eineindeutiger Adaptionswert für das Volumenstromregelventil vorgeben.
Es ist weiterhin vorgesehen, sowohl bei dem Vorsteuerkennfeld, als auch bei dem Adaptionskennfeld die gleichen Betriebsparameter für die Achsen des Kennfeldes zu verwenden. Diese Vorgehensweise vereinfacht die Steuerung des Volumenstromregelventils, da die beiden Betriebsparameter bereits für das Vorsteuerkennfeld verwendet werden und damit eine Übereinstimmung der Lastpunkte gegeben ist.
Da im Adaptions-Kennfeld nicht in jedem Fall die gespeicherten Werte dem aktuellen Lastpunkt entsprechen, ist vorgesehen, dass zwischen zwei gespeicherten, benachbarten Werten des Adaptionskennfeldes interpoliert wird.
Vorzugsweise wird eine lineare Interpolation der Adaptionswerte durchgeführt, für die die bekannten Algorithmen verwendet werden können.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Werte des Adoptionskennfeldes während des Betriebs des Einspritzsystems angepasst. Vorzugsweise werden die Werte des Adaptionskennfeldes geändert, wenn die Regelgröße des Reglers des Druckregelventils eine festgelegte Schwelle über- oder unterschreitet.
Die Vorrichtung ist in vorteilhafter Weise bei einem Diesel-, Benzin- oder Gasmotor anwendbar.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Zeichnung näher erläutert.
Figur 1
zeigt in schematischer Darstellung den Hochdruckteil eines Common Rail Einspritzsystems,
Figur 2
zeigt ein zweidimensionales Vorsteuerkennfeld nach dem Stand der Technik,
Figur 3
zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem zweidimensionales Adaptionskennfeld und
Figur 4
zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In Figur 1 ist in schematischer Darstellung im wesentlichen der Hochdruckteil eines Common Rail Einspritzsystems abgebildet, das für eine Brennkraftmaschine, beispielsweise einem Diesel-, Benzin- oder Gasmotor verwendbar ist. Es zeigt die Komponenten, mit denen der Kraftstoff im Rail unter hohem Druck für die Injektoren bereitgestellt wird.
Der Kraftstoff wird zunächst von einem (in Figur 1 nicht dargestellten Tank) über einen Kraftstoffzulauf A einer Kraftstoffvorförderpumpe 1 zugeführt. Die Kraftstoffvorförderpumpe 1 ist über ihren Ausgang mit dem Eingang eines steuerbaren Volumenstromregelventils VCV verbunden. Zur Regelung des Vordrucks ist parallel zur Kraftstoffvorförderpumpe ein Vordruckregelventil 5 geschaltet, über das überschüssiger Kraftstoff wieder in den Niederdruckbereich zurückgeführt werden kann. Des Weiteren ist der Ausgang des Volumenstromregelventils VCV mit einer Hochdruckpumpe 8 verbunden, die im Rail einen sehr hohen Kraftstoffdruck, je nach Anwendungsfall beispielsweise 800...2000 bar erzeugt. Zur Erzeugung des hohen Raildrucks weist die Hochdruckpumpe 8 drei Verdrängereinheiten 3 auf. Des Weiteren ist im Zulaufbereich der Hochdruckpumpe 8 ein Spül-/Schmierventil 6 eingebaut, über das die Kraftstoffvorförderpumpe 1 die Hochdruckpumpe 8 mit Kraftstoff spült und schmiert.
Am Hochdruckausgang der Hochdruckpumpe 8 ist ein Hochdruckregelventil PCV angeordnet. Das Hochdruckregelventil PCV regelt vorzugsweise mittels eines PI-Reglers den Kraftstoffhochdruck im Rail. Ausgangsseitig ist dem Hochdruckregelventil PCV ein Spaltfilter 7 nachgeschaltet, um feste Schwebteilchen im Kraftstoff auszufiltern, bevor der Kraftstoff über einen Hochdruckanschluss B einem nachgeschalteten Kraftstoffspeicher mit daran angeschlossenen Injektoren zugeführt wird. Vor dem Eingang des Hochdruckregelventils PCV ist ein Abzweig für einen Kraftstoffrücklauf C vorgesehen, um überschüssigen Kraftstoff wieder in den Niederdruckbereich zurückzuführen.
Figur 2 zeigt ein bekanntes zweidimensionales Vorsteuerkennfeld, das zur Steuerung des Volumenstromregelventils VCV Verwendung findet.
Bei der Darstellung des Vorsteuerkennfeldes gemäß Figur 2 sind auf der X-Achse die Motordrehzahl N und auf der Y-Achse die Einspritzmenge MF (Mass of Fuel) aufgetragen. Der Vorsteuerkennwert für das Volumenstromregelventil VCV ist dann für eine aktuelle Drehzahl N und eine lastabhängige vorgegebene Einspritzmenge MF auf der Z-Achse als Prozentwert (%-Wert) des pulsweiten modulierten Signals, mit dem das Volumenstromregelventil angesteuert wird, ablesbar. Der Vorsteuerkennwert dient zunächst für das Volumenstromregelventil VCV als ein Voreinstellwert, der noch mit Hilfe eines Adaptionswertes angepasst werden kann, um abhängig von den tatsächlichen Parametern des Einspritzsystems eine exakte Ventilstellung zu erhalten.
Alternativ kann der Vorsteuerkennwert auch als Tabelle abgelegt sein. In der Tabelle werden ebenfalls abhängig von der Motordrehzahl N und der Einspritzmenge MF die Kennwerte als Prozentwerte vom maximalen Öffnungswinkel des Volumenstromregelventils VCV angegeben.
Die Ventilstellung des Volumenstromregelventils VCV wird mit Hilfe einer Pulsweitenmodulation (PWM-Werte) gesteuert. Um eine Adaption der Ventilstellung zu erreichen, wird zur Ermittlung des PWM-Wertes für einen aktuellen Betriebspunkt ein Adaptionswert aus dem Adaptionskennfeld zu dem Vorsteuerkennwert des Vorsteuerkennfelds addiert.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, das Adaptionskennfeld in Abhängigkeit von zwei Betriebsparameter zweidimensional auszubilden.
Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Adaptionskennfeld. Hier werden als Betriebsparameter die Einspritzmenge MF und die Motordrehzahl N verwendet. Das Adaptionskennfeld besitzt damit - in diesem Sonderfall - die gleichen Achsen wie das Vorsteuerkennfeld der Figur 2. Auf der X-Achse ist die Drehzahl N und auf der Y-Achse die Einspritzmenge MF aufgetragen. Der Adaptionswert A kann dann auf der Z-Achse als Prozentwert vom maximalen Öffnungswinkel des Volumenstromregelventils VCV abgelesen werden.
In alternativer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Adaptionswerte im Adaptionskennfeld in Abhängigkeit von jeweils zwei der folgenden Betriebsparameter abgelegt werden: die Einspritzmenge MF, das Motordrehmoment, die Motordrehzahl N und/oder die Last TQI. Durch jeweils zwei dieser Parameter kann über das zweidimensionale Adaptionskennfeld eine genaue Zuordnung des Adaptionswertes zur Last der Brennkraftmaschine hergestellt werden. Es wird damit vermieden, dass durch einen falschen Öffnungswinkel des Volumenstromregelventils VCV die Hochdruckpumpe zu viel oder zu wenig Kraftstoff in den Kraftstoffspeicher der Brennkraftmaschine gefördert wird. Die erfindungsgemäße Steuerung gleicht in vorteilhafter Weise Fertigungstoleranzen der einzelnen Baugruppen des Einspritzsystems der Brennkraftmaschine aus.
Für die Ermittlung der Adaptionswerte ist des Weiteren vorgesehen, dass die Werte des Adaptionskennfeldes vorzugsweise linear interpoliert werden. Dadurch lassen sich mit einer einfachen linearen Regression auch Zwischenwerte ermitteln, so dass die Adaptionswerte genauer ermittelt werden.
Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, dass die Adaptionswerte für die einzelnen Lastpunkte in dem zweidimensionalen Adaptionskennfeld kontinuierlich angepasst werden, so dass sich eine automatische Adaption für das Volumenstromregelventil VCV ergibt. Dadurch ergibt sich eine exakte lastpunktabhängige Anpassung an die toleranzbehafteten verbauten Komponenten, die auch von deren Alterung und Verschleiß unabhängig funktioniert.
Zur Adaption der Adaptionswerte des Adaptionskennfeldes wird die Regelgröße des PI-Regler des Druckregelventils von einer Steuereinheit überwacht. Überschreitet die Regelgröße des PI-Reglers eine festgelegte Schwelle, so wird von der Steuereinheit ein entsprechender Adaptionswert in das Adaptionskennfeld zu dem vorliegenden Betriebspunkt entsprechend den Parametern der Achse des Adaptionskennfeldes eingetragen. Er Adaptionswert ist so gewählt, dass bei Ansteuerung des Volumenstromregelventils VCV mit dem Vorsteuerwert aus dem Vorsteuerkennfeld und dem Adaptionswert aus dem Adaptionskennfeld so viel Kraftstoff in den Kraftstoffspeicher befördert wird, dass die Regelgröße des PI-Reglers wieder unter die Schwelle gelangt. Der Adaptionswert wird beispielsweise bei Überschreiten oder Unterschreiten der Schwelle für den Reglerwert um einen festgelegten Wert oder einen festgelegten Prozentsatz erniedrigt bzw. erhöht.
Durch die optimale Anpassung an die erforderliche Kraftstoffmenge ist sichergestellt, dass das Niederdrucksystem unempfindlich wird gegen den Wärmeeintrag über das Kraftstoffrücklaufsystem. Das Rücklaufsystem kann daher in der Nähe, beziehungsweise direkt an der Hochdruckpumpe angeschlossen werden, da der Kraftstoff nicht mehr aufgeheizt wird.
Ein weiterer Vorteil wird auch darin gesehen, dass die Regelgüte insbesondere bei Einspritzverfahren mit einer Mehrfacheinspritzung verbessert wird, da die Druckschwankungen im Rail auf Grund einer falschen oder instabilen Ventilstellung minimiert werden.
Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Vorrichtung zur Steuerung des lastpunktabhängigen Volumenstroms in einem Common Rail Einspritzsystem. Es weist eine programmgesteuerte Steuereinheit 10 auf, die mit einem Programmspeicher 11, einem Speicher 12 für ein erstes Vorsteuerkennfeld für das Druckregelventil und ein zweites Vorsteuerkennfeld für das Volumenstromregelventil und mit einem Speicher 13 für ein Adaptionskennfeld verbunden ist. Die Steuereinheit 10 arbeitet ein Programm ab, das die angeschlossenen Komponenten Kraftstoffvorförderpumpe 1, Hochdruckpumpe 8, Hochdruckregelventil PCV und das Volumenstromregelventil VCV usw. regelt beziehungsweise steuert. Es ist vorgesehen, dass ein PI-Regler 9 das Hochdruckregelventil PCV nach dem vorgegebenen ersten Vorsteuerkennfeld regelt. Zudem ist der PI-Regler 9 mit dem Steuergerät 10 verbunden und meldet den aktuellen Regelwert des Hochdruckregelventils an das Steuergerät 10. Das Steuergerät 10 ist mit Sensoren verbunden, die die Betriebsparameter, insbesondere die Drehzahl, die Einspritzmenge, das Motordrehmoment und die Last erfassen. Das Volumenstromregelventil VCV wird in seiner Ventilstellung mittels des zweiten Vorsteuerkennfeldes und des zweidimensionalen Adaptionskennfeldes so gesteuert, dass zu jedem aktuellen Lastpunkt möglichst genau die erforderliche Kraftstoffmenge bereitgestellt wird. Durch diese lastpunktabhängige Steuerung des Volumenstromregelventils VCV wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass die Kraftstoffrücklaufmenge minimiert und damit insbesondere ein Aufheizen des Kraftstoffs im Tank vermieden wird. Des Weiteren wird erreicht, dass die Hochdruckpumpe, die mit einen Zahnriemen oder einer mechanischen Kupplung angetrieben wird, weniger Energie aufnimmt und sich damit die Leistungsaufnahme der Hochdruckpumpe verringert. Die Folge ist eine hohe Motorleistung und/oder ein verminderter Kraftstoffverbrauch.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Steuerung des Volumenstroms in einem Common Rail Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine, wobei der Raildruck mittels einer Hochdruckpumpe (8) erzeugt und von einem regelbaren Hochdruckregelventil (PCV) im Rail eingestellt wird und wobei der Volumenstrom durch eine Ventilstellung eines steuerbaren Volumenstromregelventils (VCV) bestimmt wird, das mittels eines Vorsteuerkennfeldes und eines Adaptionskennfeldes in Abhängigkeit von einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Adaptionskennfeld zweidimensional ausgebildet ist, wobei im Adaptionskennfeld die Adaptionswerte für die Ventilstellung in Abhängigkeit von zwei Betriebsparametern der Brennkraftmaschine vorgegeben sind.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Adaptionskennfeld die Adaptionswerte für die Ventilstellung in Abhängigkeit von jeweils zwei der folgenden Betriebsparameter bestimmt werden:
    der Einspritzmenge (MF) des Kraftstoffs,
    der Motordrehzahl (N) und/oder
    dem Motordrehmoment oder der Last (TQI).
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Adaptionswerte in dem Adaptionskennfeld mit den Betriebsparametern Motordrehzahl (N) und Einspritzmenge (MF) abgelegt sind.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Adaptionskennfeld die gleichen Parameterachsen aufweist wie das Vorsteuerkennfeld.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein aktueller Adaptionswert aus benachbarten Werten des Adaptionskennfeldes interpoliert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Interpolation linear erfolgt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Adaptionswerte des Adaptionskennfeldes in Abhängigkeit vom Regelwert des Reglers (9) des Hochdruckregelventils (PCV) angepasst wird.
  8. Vorrichtung zur Steuerung des lastpunktabhängigen Volumenstroms in einem Common Rail Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine, mit einer Hochdruckpumpe (8), mit einem regelbaren Hochdruckregelventil (PCV), mit einem steuerbaren Volumenstromregelventil (VCV), mit einer programmgesteuerten Steuereinheit (10) und mit einem Speicher (13) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Speicher (13) ein zweidimensionales Adaptionskennfeldes für das Volumenstromregelventil (VCV) abgelegt ist, und dass die Steuereinheit die Ventilstellung des Volumenstromregelventils (VCV) in Abhängigkeit von einem Vorsteuerkennfeld und dem Adaptionskennfeld in Abhängigkeit von zwei Betriebsparametern der Brennkraftmaschine steuert.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Adaptionskennfeld die Adaptionswerte in Abhängigkeit von der Drehzahl (N) der Brennkraftmaschine und der Einspritzmenge (MF) abgelegt sind.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10) einen Regelwert des Reglers (9) des Hochdruckregelventils (PCV) erfasst und bei Überschreiten oder Unterschreiten von Vergleichsschwellen den Adaptionswert in Adaptionskennfeld erniedrigt bzw. erhöht.
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