Kraftstoffeinspritzung mit verminderter Rücklaufmenge

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines

Kraftstoffeinspritzsystems, in dem der Kraftstoff in einem Hochdruckreservoir mit variablem Druck vorgehalten wird.

Stand der Technik

In einem Common- Rail-Einspritzsystem für eine Brennkraftmaschine wird der Kraftstoff, beispielsweise Dieselkraftstoff oder verflüssigtes Erdgas (LNG), mit einer Hochdruckpumpe auf ein Hochdruckniveau komprimiert und in einem Hochdruckreservoir (Rail) vorgehalten. Dieses Hochdruckreservoir speist in der Regel mehrere Injektoren, die den Kraftstoff in die Brennräume der einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine einspritzen. Derartige Einspritzsysteme sind beispielsweise aus der US 6,024,064 A bekannt.

Die benötigte Einspritzmenge q pro Einspritzzyklus hängt von der

Lastanforderung L der Brennkraftmaschine ab. Nimmt die Lastanforderung L ab, wird weniger Kraftstoff benötigt. Bei einem starken Rückgang der

Lastanforderung L kann die Kraftstoffmenge nicht allein durch eine Verkürzung der Einspritzdauer verringert werden, sondern es muss zusätzlich der Druck p im Hochdruckreservoir vermindert werden. Unabhängig hiervon hängen die Verbrennungseigenschaften für ein und dieselbe Menge an Kraftstoff ebenfalls vom Druck p ab, mit dem der Kraftstoff den Injektoren zugeführt wird.

Wenn ein Bedarf besteht, den Druck p im Hochdruckreservoir zu vermindern, wird überschüssiger Kraftstoff aus dem Hochdruckreservoir in einen

Vorratsbehälter (Tank) zurückgeführt. In diesem rückgeführten Kraftstoff ist die Energie, die für seine Komprimierung auf das Hochdruckniveau aufgewendet wurde, in Form von Wärme gespeichert. Darüber hinaus wird die Temperatur des komprimierten Kraftstoffs durch den Wärmeaustausch mit seiner unmittelbaren Umgebung (z.B. Railkörper, Leitungen, Motorraum) mitbestimmt.

Wenngleich diese Wärme beispielsweise gemäß EP 1 319 821 Bl genutzt werden kann, um bei kalter Außentemperatur Dieselkraftstoff vorzuwärmen und ein Versulzen des Kraftstofffilters zu verhindern, ist die Erwärmung des

Kraftstoffvorrats in den meisten Betriebssituationen ein eher nachteiliger Effekt. So offenbart die US 6,647,968 Bl, dass die Verbrauchseffizienz von der

Kraftstofftemperatur abhängt, und schlägt vor, die Temperatur des rückgeführten Kraftstoffs durch Erhöhung der Flussrate zu verringern. Darüber hinaus ist generell die zunächst für die Komprimierung des Kraftstoffs aufgewendete und bei der Rückführung in Wärme umgesetzte Energie nicht für den Vortrieb des Fahrzeugs nutzbar, also effektiv verloren.

Offenbarung der Erfindung

Im Rahmen der Erfindung wurde ein Verfahren zum Betreiben eines

Einspritzsystems für eine Brennkraftmaschine entwickelt. Das Einspritzsystem umfasst ein Hochdruckreservoir für einen oder mehrere Kraftstoffe. Der Soll- Druck ps im Hochdruckreservoir wird gemäß mindestens einem Kennfeld der Lastanforderung L der Brennkraftmaschine nachgeführt. Zur Absenkung des Ist- Drucks p im Hochdruckreservoir wird überschüssiger Kraftstoff aus dem

Hochdruckreservoir entspannt.

Der Kraftstoff kann beispielsweise in einen Vorratsbehälter zurückgeführt werden, wobei optional zwischen dem Hochdruckreservoir und dem

Vorratsbehälter noch ein Zwischenbehälter als Puffer, zur Temperierung des Kraftstoffs vor der Rückspeisung oder auch als Abnahmestelle für

Zusatzverbraucher vorgesehen sein kann. Zumindest eine Teilmenge des Kraftstoffs kann aber auch beispielsweise auf ein Zwischendruckniveau zwischen einer Vorförderpumpe und der das Hochdruckreservoir speisenden

Hochdruckpumpe entspannt werden. Dann wird zumindest ein Teil der Energie, der für die Komprimierung des Kraftstoffs aufgewendet wurde, weitergenutzt. Das Kennfeld kann beispielsweise zu jeder Lastanforderung L die benötigte Einspritzmenge q pro Einspritzzyklus angeben. In Verbindung mit den

Randbedingungen für die Einspritzdauer kann der benötigte Soll-Druck ps bestimmt, oder zumindest eingegrenzt, werden. Die minimale Einspritzdauer ist durch die minimale Pulsdauer, mit der die Injektoren angesteuert werden können, begrenzt. Die maximale Einspritzdauer ist abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine dadurch begrenzt, dass die Einspritzung in einem

winkelmäßig festgelegten Teilbereich der Umdrehung der Kurbelwelle erfolgten muss.

Darüber hinaus kann das gleiche Kennfeld, oder auch ein anderes Kennfeld, den benötigten Soll-Druck ps unmittelbar oder auch in Verbindung mit weiteren Größen an die Lastanforderung L koppeln.

Die Kennfelder können insbesondere auf einen möglichst geringen

Kraftstoffverbrauch oder auch auf möglichst geringe Schadstoff- oder

Geräuschemission optimiert sein. Bei vielen Brennkraftmaschinen ist die

Verwendung derartiger Kennfelder der Schlüssel zur Erreichung normativer Vorgaben für die Verbrauchs- und Umwelteigenschaften.

Erfindungsgemäß wird mindestens bei einem vorübergehenden Abfall der Lastanforderung L auf einen Betriebspunkt mit niedrigerer Last der Soll-Druck ps im Hochdruckreservoir gegenüber dem gemäß Kennfeld für diesen Betriebspunkt vorgesehenen Wert ρκ erhöht.

Unter einem vorübergehenden Abfall der Lastanforderung L wird insbesondere ein Abfall verstanden, der mit hoher Wahrscheinlichkeit alsbald ganz oder teilweise durch einen Anstieg der Lastanforderung L kompensiert wird.

Die Erhöhung des Soll-Drucks ps hat die Wirkung, dass die Rückführung von Kraftstoff aus dem Hochdruckreservoir in den Vorratsbehälter bei dem

vorübergehenden Abfall der Lastanforderung L deutlich vermindert oder sogar komplett unterbunden wird. Dadurch wird der Wärmeeintrag in den

Vorratsbehälter deutlich vermindert. Dies bewirkt in zweierlei Hinsicht eine deutliche Energieersparnis: Zum einen geht weniger Energie, die in die

Kompression von Kraftstoff investiert wurde, in Form von nicht weiter nutzbarer Wärme verloren. Zum anderen wird weniger Energie verbraucht, um derartige unerwünschte Wärme mit einem Kraftstoffkühler aus dem Kraftstoffvorrat abzuführen.

Der verminderte Wärmeeintrag in den Vorratsbehälter hat speziell bei

Verwendung von verflüssigtem Erdgas (LNG) als Kraftstoff weitere wesentliche Vorteile. Erdgas ist nur bei Temperaturen weit unterhalb der

Umgebungstemperatur flüssig. Ein Wärmeeintrag in den Vorratsbehälter kann daher zur Verdampfung und Verschiebung des Siedepunktes führen. Dadurch kann es zu einem Überdruck im Vorratsbehälter und in letzter Konsequenz zum sicherheitsbedingten Ablassen des Gases in die Umgebung kommen. Dies kann in geschlossenen Räumen wie Parkhäusern eine explosionsfähige Atmosphäre schaffen. Darüber hinaus ist der Hauptbestandteil von unverbranntem Erdgas

Methan, das wesentlich treibhauswirksamer ist als CO2. Aus diesem Grund ist vorgeschrieben, dass Vorratsbehälter für LNG mindestens so gut isoliert sind, dass eine vorgegebene Haltezeit zwischen zwei Fahrten ohne Ablassen von Gas ermöglicht wird. Die Verminderung eines zusätzlichen Wärmeeintrags durch die Rückführung von Kraftstoff hat zur Folge, dass diese Vorgabe mit einer weniger starken Isolierung des LNG-Vorratsbehälters erreicht werden kann, und/oder dass eine längere Haltezeit zwischen zwei Fahrten ermöglicht wird.

Die beschriebenen Vorteile werden damit erkauft, dass durch die Erhöhung des Soll-Drucks ps gegenüber dem eigentlich für den Betriebspunkt mit niedrigerer

Last vorgesehenen Wert ρκ gemäß Kennfeld von dem im Kennfeld

festgeschriebenen Optimum hinsichtlich der Einspritzung abgewichen wird. Dies kann zur Folge haben, dass in diesem Betriebspunkt die Einspritzgenauigkeit verschlechtert wird, so dass die Verbrauchseffizienz sowie die Schadstoff- und Geräuschemission möglicherweise momentan verschlechtert werden.

Es wurde jedoch erkannt, dass bei der Betrachtung des gesamten Betriebes der Brennkraftmaschine diese vorübergehende Verschlechterung nicht ins Gewicht fällt. Somit ist der Preis, der für die besagten Vorteile zu zahlen ist, kleiner als dies zunächst scheint. So machen beispielsweise vorübergehende (transiente) Betriebsphasen mit drastisch abgesenkter Lastanforderung L nur einen sehr geringen Anteil der Betriebsdauer der Brennkraftmaschine aus. Daher wird eine vorübergehende Erhöhung von Verbrauch und Emissionen durch die Ersparnis an Energie und Kraftstoff, die durch die verminderte Rückführung bewirkt wird, letzten Endes überkompensiert.

Wenn absehbar ist, dass auf die Absenkung der Lastanforderung L kurzzeitig eine Erhöhung folgen wird, so ist für diesen kurzen Zeitraum insbesondere das Leerlauf-Geräuschniveau, das durch eine Abweichung vom Kennfeld erhöht wird, nicht relevant. Weiterhin ist die Abbaurate für den Ist- Druck p im

Hochdruckreservoir von vornherein technisch begrenzt, so dass der Ist-Druck p möglicherweise gar nicht bis auf einen drastisch erniedrigten Soll-Druck ps abgesenkt werden kann, bevor die Lastanforderung L, und damit der Soll-Druck Ps, wieder erhöht wird. Möglicherweise ist das Verbrauchs- und

Emissionsverhalten der Brennkraftmaschine bei dem Betriebspunkt mit der niedrigeren Last sogar überhaupt nicht relevant, weil sich das Fahrzeug an diesem Betriebspunkt im Schubbetrieb befindet und auf Grund der

Schubabschaltung kein Kraftstoff eingespritzt wird.

Es wurde erkannt, dass es aus diesen Gründen bei einem nur vorübergehenden Abfall der Lastanforderung L nicht sinnvoll ist, den Soll-Druck ps gemäß dem Kennfeld vollständig diesem Abfall nachzuführen und dementsprechend den Ist- Druck p im Hochdruckreservoir rasch abzusenken.

Ein Beispiel für einen vorübergehenden Abfall der Lastanforderung L sind Schaltvorgänge von Fahrzeuggetrieben. Jeder solche Schaltvorgang erfordert es, die Kraftübertragung von der Brennkraftmaschine für etwa 0,5-1 Sekunde zu unterbrechen. Insbesondere beim Hochschalten während eines

Beschleunigungsvorgangs wird auf diese kurze Phase mit verminderter

Lastanforderung L alsbald eine Phase mit noch höherer Lastanforderung L folgen. Indem während des Schaltvorgangs die Verminderung des Solldrucks ps unterdrückt wird, wird also nicht nur Energie eingespart, sondern auch das Beschleunigungsverhalten leicht verbessert. Die vorteilhaften Wirkungen der Erfindung sind nach dem zuvor Gesagten nicht daran gebunden, dass die Erhöhung des Soll-Drucks ps gegenüber der Vorgabe PK aus dem Kennfeld ausschließlich dann erfolgt, wenn eine vorübergehende Verminderung der Lastanforderung L erkannt wird oder bevorsteht. Auch Maßnahmen, die unabhängig vom tatsächlichen Vorliegen einer

vorübergehenden Verminderung der Lastanforderung L permanent oder betriebspunktabhängig angewendet werden, können per Saldo die

beschriebenen Vorteile erzielen. Es kommt einzig und allein auf die Bilanz der durch die verminderte Rückführung von Kraftstoff erzielten Vorteile gegen den Mehrverbrauch und die Mehremission auf Grund der Abweichung vom Kennfeld im zeitlichen Mittel über den Fahrzeugbetrieb an, also beispielsweise auf kumulierte Abgaswerte.

Weiterhin sind die vorteilhaften Wirkungen der Erfindung prinzipiell auch nicht daran gebunden, welcher Kraftstoff konkret zum Betrieb der Brennkraftmaschine verwendet wird. Grundsätzlich wird unabhängig davon, an welche Stelle im Kraftstoffversorgungssystem der Kraftstoff aus dem Hochdruckreservoir entspannt wird und um welchen Kraftstoff es sich handelt, in das

Kraftstoffversorgungssystem als Ganzes zusätzliche Wärme eingetragen. Dies folgt aus dem Grundsatz der Energieerhaltung. Die Kraftstoffart wirkt sich lediglich darauf aus, wie groß dieser Wärmeeintrag ist und wieviel Wärmeeintrag im Betrieb des Fahrzeugs toleriert werden kann. Die Erfindung kann also gleichermaßen an monovalenten Brennkraftmaschinen, die beispielsweise mit Dieselkraftstoff oder verflüssigtem Erdgas (LNG) betrieben werden, wie auch an bivalenten (Dual- Fuel) Brennkraftmaschinen, die wahlweise mit einem dieser Kraftstoffe betrieben werden können, zum Einsatz kommen. Besondere Vorteile verspricht der Einsatz an bivalenten Brennkraftmaschinen, und hier speziell bei der Umrüstung von monovalentem Betrieb mit Dieselkraftstoff auf bivalenten Betrieb mit Dieselkraftstoff oder LNG. Hier sind die Vorteile des Betriebes mit LNG nur um den Preis erhältlich, dass LNG gegen eine Erwärmung durch rückgeführten Kraftstoff besonders empfindlich ist. Durch die Erfindung wird dieser Preis deutlich vermindert. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Soll-Druck Ps mindestens auf einem vorgegebenen Basisniveau PB gehalten, welches höher ist als der gemäß Kennfeld für den Leerlauf der Brennkraftmaschine

vorgesehene Wert ρκ. Solange die Lastanforderung L so hoch ist, dass der zugehörige Soll-Druck ρκ gemäß Kennfeld größer ist als PB, wirkt sich diese

Maßnahme de facto nicht aus. Erst wenn die Lastanforderung L so weit vermindert wird, dass ρκ unter PB absinkt, wird tatsächlich vom Kennfeld abgewichen. Bei geeigneter Wahl des Basisniveaus PB kann somit per Saldo auch dann eine wesentliche Verbesserung erzielt werden, wenn gar nicht weiter überwacht wird, ob ein vorübergehender Abfall der Lastanforderung L vorliegt oder bevorsteht.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die maximale und/oder minimale zeitliche Änderungsrate dps/dt des Soll-Drucks ps, und/oder die maximale und/oder minimale zeitliche Änderungsrate dp/dt des Ist-

Drucks p, bei sinkender Lastanforderung L stärker begrenzt als bei steigender Lastanforderung L. Hierunter ist insbesondere auch der Fall zu verstehen, dass bei sinkender Lastanforderung L die zeitliche Änderungsrate begrenzt wird, bei steigender Lastanforderung L jedoch keine solche Grenze gesetzt wird.

Beispielsweise kann der Zulaufsteller zur Erhöhung des Drucks p im

Hochdruckreservoir, und/oder der Rückführsteller zur Senkung dieses Drucks p, so ausgebildet sein, dass ihm eine zeitliche Änderungsrate dp/dt für den Druck p als Stellgröße vorgegeben wird. Der Steller öffnet intern ein Ventil jeweils genau so weit, dass sich die vorgegebene zeitliche Änderungsrate dp/dt einstellt. Die zeitliche Änderungsrate dp/dt kann dann also begrenzt werden, indem die diesbezügliche, dem Steller zugeführte Stellgröße begrenzt wird.

Sofern eine sinkende Lastanforderung L von Dauer ist, wird der Soll-Druck ps letztendlich doch auf den Wert ρκ abgesenkt, den das Kennfeld für den

Betriebspunkt mit der niedrigeren Last vorgibt. Dies geschieht jedoch mit einer solchen zeitlichen Verzögerung, dass bei einer nur vorübergehend (transient) sinkenden Lastanforderung L das Absinken des Soll-Drucks ps deutlich vermindert bzw. sogar unterbunden wird. Bei steigender Lastanforderung L ist es hingegen weniger vorteilhaft, die Geschwindigkeit zu begrenzen, mit der der Soll- Druck ps ansteigt. Eine solche Begrenzung würde die Brennkraftmaschine weniger dynamisch ansprechen lassen.

Wenn sich der Betriebspunkt der Brennkraftmaschine, und hier insbesondere die Lastanforderung L, zeitlich verändert, verändert sich auch der gemäß Kennfeld optimale Sollwert ρκ für den Druck im Hochdruckreservoir mit der Zeit. Aus dem zeitabhängigen Sollwert ρκ(ί) gemäß Kennfeld kann beispielsweise durch zeitliche Dämpfung, Glättung, Filterung und/oder asymptotische Gewichtung der letztendliche Soll-Druck ps gebildet werden. Der Soll-Druck ps kann auch aus Ersatzwert- Kennfeldern berechnet werden. Auch kann beispielsweise eine fallende Flanke von ρκ(ί) durch ein Verzögerungsglied verzögert auf den Soll- Druck ps durchschlagen.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein Auskuppeln der Brennkraftmaschine als vorübergehender Abfall der

Lastanforderung L gewertet. Gerade ein Auskuppeln ist grundsätzlich ein vorübergehender Zustand, unabhängig davon, ob dies durch Betätigung eines Kupplungspedals oder automatisiert erfolgt.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Anforderung eines Schaltvorgangs durch ein automatisiertes Getriebe als vorübergehender Abfall der Lastanforderung L gewertet. Dabei umfasst der Begriff„automatisiertes Getriebe" jedes Getriebe, bei dem der Schaltvorgang so weit automatisiert ist, dass ein Kupplungspedal im Fahrzeug entbehrlich ist, also sowohl Vollautomatikgetriebe als auch automatisierte Schaltgetriebe. Es kann dann insbesondere das Getriebesteuergerät gegenüber dem Motorsteuergerät ankündigen, dass ein Schaltvorgang bevorsteht. Das Motorsteuergerät weiß dann bereits im Voraus, dass die folgende kurze Unterbrechung der

Kraftübertragung, die mit einem Abfall der Lastanforderung L einhergeht, von vorübergehender Natur sein wird. Dementsprechend kann das sonst gebotene Absenken des Soll-Drucks ps abgemildert oder unterbunden werden, d.h., der Soll-Druck ps kann über den vom Kennfeld vorgegebenen Wert ρκ erhöht werden. In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein Abfall der Lastanforderung L als vorübergehend gewertet, wenn seine betragsmäßige Änderungsrate dL/dt einen vorgegebenen Schwellwert AL überschreitet. Im Allgemeinen ändern sich weder die Straßenverhältnisse noch der Fahrerwunsch f in Bezug auf die Geschwindigkeit abrupt. Hingegen wird die

Unterbrechung der Kraftübertragung beim Auskuppeln gerade möglichst abrupt gestaltet, damit die Kupplung nur für einen möglichst geringen Anteil der Zeit im schleifenden und somit verschleißintensiven Zustand ist. In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein

Abfall der Lastanforderung L zunächst als vorübergehend gewertet. Der Abfall wird erst dann als nicht vorübergehend gewertet wird, wenn die Lastanforderung L für eine vorbestimmte Zeitspanne unterhalb eines Schwellwerts Ls geblieben ist, wenn die Soll- Einspritzmenge q einen vorgegebenen Schwellwert qs unterschreitet, und/oder wenn ein Fahrerwunsch f dem Betriebspunkt mit der niedrigeren Last entspricht. Hierhinter steckt der Gedanke, dass bei einer typischen Fahrt ein vorübergehender Abfall der Lastanforderung L deutlich häufiger vorkommt als eine Änderung des Fahrerwunsches f. Wenn also ein Abfall der Lastanforderung L auftritt, ist es überwiegend wahrscheinlich, dass dieser Abfall vorübergehend ist. In einigen Fällen wird sich herausstellen, dass der Abfall in Wahrheit von Dauer ist. Wie zuvor erläutert, kommt es jedoch insbesondere in Bezug auf das Emissionsverhalten auf das zeitlich kumulierte Verhalten der Brennkraftmaschine an. In dieser Summe werden die Vorteile, die durch die verminderte Rückführung erwärmten Kraftstoffs erzielt werden, die Nachteile der wenigen Phasen mit geringer Last, in denen die

Einspritzgenauigkeit nicht optimal war, überwiegen. Dies gilt im Besonderen vor dem Hintergrund, dass bei geringer Last deutlich weniger Kraftstoff pro

Zeiteinheit bzw. pro Strecke verbraucht wird als bei höherer Last, so dass sich ein Mehr an Emissionen bei geringer Last zumindest teilweise relativiert.

Allgemein kann zur Erkennung eines vorübergehenden Abfalls der

Lastanforderung L beispielsweise die Auswertung und logische Verknüpfung eines Fahrerwunsches f (entspricht der Gaspedalstellung), der Lastanforderung L durch das Fahrzeug nach einem Getriebeeingriff, und/oder von statistischen Daten aus der unmittelbaren Betriebspunkt-Historie herangezogen werden. Weiterhin können auch Kenngrößen des aktuellen Betriebspunkts, wie etwa die Drehzahl der Brennkraftmaschine und die Fahrzeuggeschwindigkeit v, herangezogen werden.

Das Ausmaß, in dem der Soll-Druck ps gegenüber dem gemäß Kennfeld vorgesehenen Wert ρκ abgeändert wird, kann vorteilhaft davon abhängig gemacht werden, wie störend sich eine Rückführung erwärmten Kraftstoffs aktuell auf das Kraftstoffsystem auswirken würde. Hierfür kann dieses Ausmaß beispielsweise von einer Zustandsgröße xi des Vorratsbehälters (etwa Füllstand, Druck und/oder Temperatur), von einer Zustandsgröße X2 des durch die

Entspannung des Kraftstoffs, bzw. durch die Absenkung des Ist-Drucks p, beeinflussten Teils des Kraftstoffversorgungssystems, von einer Zustandsgröße X3 des zu entspannenden Kraftstoffs (etwa Gastemperatur und/oder

Energiemenge) und/oder von Umgebungsbedingungen x ₄ (etwa

Umgebungstemperatur) abhängig gemacht werden.

Das besagte Ausmaß kann sich beispielsweise in einem Druckoffset, in einer maximalen Druckabfallrate und/oder in einer Filter-Zeitkonstante manifestieren. Diese oder eine andere Größe, die ein quantitatives Maß für die Abkehr von den durch das Kennfeld vorgeschlagenen Druckwerten ρκ ist, kann beispielsweise rechnerisch an den ursprünglichen Soll-Druck ps, an die Lastanforderung L, an die angeforderte Einspritzmenge q, an Informationen des Gaspedals, des Getriebes oder der Kupplung, an die Fahrzeuggeschwindigkeit v, oder auch an Änderungsraten und/oder Ableitungen dieser Signale, gekoppelt sein.

Beispielsweise kann die Ratenbegrenzung, d.h. die Einschränkung der maximalen und/oder minimalen Änderungsrate dps/dt des Soll-Drucks ps, die Einschränkung der maximalen und/oder minimalen Änderungsrate dp/dt des Ist- Drucks p, und/oder die Einschränkung der maximalen Änderungsraten diesbezüglicher Stellwerte oder Steuersignale, als eine von der Soll- Einspritzmenge q abhängige Kennlinie im Steuergerät hinterlegt werden. Über diesen Zusammenhang kann dann der Kompromiss zwischen der Minimierung der Menge an rückgeführtem Kraftstoff durch längeres Halten des modifizierten Soll-Drucks ps einerseits und der Annäherung an den Normalbetrieb durch schnelleren Druckabbau andererseits eingestellt werden. Eine zeitliche Steuerung der Maßnahme, beispielsweise über eine zeitlich gerampte Filter- Zeitkonstante, kann ebenfalls sinnvoll sein.

Das Einschalten und Abschalten der Eingriffe in den Soll-Druck ps, bzw. in dessen Zeitverlauf, kann beispielsweise stetig (ohne Sprünge) erfolgen. Hierzu können die Eingriffe beispielsweise mit zeitlich gesteuerten oder

betriebspunktabhängigen Rampen verrechnet werden (Fade-In/Out, Crossfade, gerampte Filter- Konstanten, asymptotische/hyperbolische Funktionen).

Das Verfahren kann insbesondere auf einem Motorsteuergerät implementiert werden. Dazu muss vorteilhaft weder das Steuergerät selbst noch die zugehörig Sensorik oder Aktorik der Brennkraftmaschine verändert werden. Insbesondere kann das Verfahren in einer reinen Aktualisierung der Software für das

Motorsteuergerät verkörpert sein, die insoweit ein eigenständig verkaufbares Produkt auch für den Nachrüstmarkt darstellt. Daher bezieht sich die Erfindung auch auf ein Computerprogrammprodukt mit maschinenlesbaren Anweisungen, die, wenn sie von einem Computer, und/oder einem Steuergerät ausgeführt werden, den Computer, und/oder das Steuergerät, dazu veranlassen, ein Verfahren gemäß der Erfindung auszuführen.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.

Ausführungsbeispiele

Es zeigt:

Figur 1 Beispielhafte Realisierung des Verfahrens 100 an einem

Einspritzsystem 1 für eine Brennkraftmaschine 2;

Figur 2 Zeitlicher Verlauf des Drucks p im Hochdruckreservoir 11, der Soll- Einspritzmenge q und der Fahrzeuggeschwindigkeit v bei einem beispielhaften Beschleunigungsvorgang. Nach Figur 1 umfasst das Einspritzsystem 1 ein Hochdruckreservoir 11, das über eine Hochdruckpumpe 12 aus einem Vorratsbehälter 13 mit Kraftstoff 3 gespeist wird. Eine für den Betrieb vieler Hochdruckpumpen 12 benötigte Vorförderpumpe ist der Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet. Über einen Zulaufsteller 14 wird der Druck p des Kraftstoffs 3 im Hochdruckreservoir 11 auf den Soll-Druck Ps erhöht. Sinkt der Soll-Druck ps, so wird über einen Rückführsteller 15 eine überschüssige Menge 31 an Kraftstoff 3 aus dem Hochdruckreservoir 11 abgesteuert und in Schritt 99 des Verfahrens 100 entspannt, indem er in den Vorratsbehälter 13 zurückgeführt wird.

Aus dem Hochdruckreservoir 11 wird der Kraftstoff 3 einem Injektor 17 zugeführt und von diesem Injektor 17 in einen Zylinder 22 der Brennkraftmaschine 2 eingespritzt. Die Verbrennung des Kraftstoffs 3 im Zylinder 22 treibt einen Kolben 21 an, der über eine Pleuelstange 23 und einen Kurbelzapfen 24 mit einer Kurbelwelle 25 verbunden ist und die Kurbelwelle 25 in eine Drehbewegung versetzt. Die Kurbelwelle 25 ist über eine Kupplung 26 mit einem automatischen Getriebe 27 verbunden. Das von der Brennkraftmaschine 2 erzeugte

Drehmoment m wirkt der mechanischen Lastanforderung L entgegen und treibt das Fahrzeug an.

Da der Bedarf an Kraftstoff 3 von der Lastanforderung L abhängt, liefert ein Kennfeld 16 zu jeder Lastanforderung L denjenigen Wert ρκ für den im

Hochdruckreservoir 11 einzustellenden Druck, bei dem die Verbrennung des Kraftstoffs 3 am effizientesten verläuft und bei dem die Emission von

Schadstoffen und Geräuschen minimal ist. Dieser Wert ρκ wird in Schritt 110 des Verfahrens 100 zu dem Soll-Druck ps, der schließlich an das Einspritzsystem 1 kommuniziert wird, modifiziert, wenn die Lastanforderung L auf einen

Betriebspunkt 29 mit niedriger Last abfällt oder ein solcher Abfall bevorsteht.

In Block 110a wird in Teilschritt 111 sichergestellt, dass der Solldruck ps nicht unter das vorgegebene Basisniveau PB fällt. In Teilschritt 112 wird die

Druckabfallrate begrenzt. Zum einen wird die Abfallrate dps/dt des Soll-Drucks ps begrenzt, was in die Modifikation des Soll-Drucks ps eingeht. Zum anderen wird die Abfallrate dp/dt des Ist-Drucks p begrenzt, was durch unmittelbare

Einwirkung auf den Rücklaufsteller 15 realisiert wird.

In Teilschritt 113 wird ein Auskuppeln 26a als Signal dafür gewertet, dass der Abfall der Lastanforderung L vorübergehenden Charakter hat. In Teilschritt 114 wird eine Schaltanforderung 27a des automatischen Getriebes 27 ebenfalls als solches Signal gewertet. In Teilschritt 115 wird ein Abfall der Lastanforderung L dann als vorübergehend gewertet, wenn seine betragsmäßige Änderungsrate dL/dt einen vorgegebenen Schwellwert AL überschreitet. In Teilschritt 116 wird durch Vergleich des Zeitverlaufs L(t) der Lastanforderung mit einem Schwellwert

Ls, durch Vergleich der Soll- Einspritzmenge q mit einem Schwellwert qs sowie durch die Analyse des Fahrerwunsches f gegebenenfalls festgestellt, dass ein ursprünglich als vorübergehend gewerteter Abfall der Lastanforderung L nicht vorübergehend, sondern von Dauer ist.

Wenn in den Teilschritten 113 bis 116 festgestellt wird, dass kein

vorübergehender Abfall der Lastanforderung L vorliegt, dann werden die

Einflüsse der Teilschritte 111 und 112 auf den Soll-Druck ps, sowie auf den Ist- Druck p, neutralisiert, d.h., die modifizierte Solldruckführung wird deaktiviert.

Insoweit der Soll-Druck ps gegenüber dem vom Kennfeld 16 vorgeschlagenen Wert ρκ modifiziert ist, wird die Stärke dieser Modifikation in den Blöcken 110b und 110c feinabgestimmt. In Block 110b wird das Ausmaß der Modifikation von der Fahrzeuggeschwindigkeit v und vom zuletzt eingelegten Gang 27b des Getriebes 27 abhängig gemacht. In Block 110c werden zusätzlich noch eine

Zustandsgröße xi des Vorratsbehälters 13, eine Zustandsgröße X2 des durch die Rückführung des Kraftstoffs 31 beeinflussten Teils des

Kraftstoffversorgungssystems, eine Zustandsgröße X3 des rückzuführenden Kraftstoffs 31 sowie Umgebungsbedingungen x ₄ berücksichtigt.

Figur 2 zeigt den Verlauf der Fahrzeuggeschwindigkeit v, der angeforderten Soll- Einspritzmenge q, die ein Maß für die Lastanforderung L ist, sowie des Drucks p im Hochdruckreservoir 11 in Abhängigkeit der Zeit t anhand einer beispielhaften Fahrt. Diese Fahrt ist unterteilt in eine erste Beschleunigungsphase I, eine stationäre Phase II sowie eine zweite Beschleunigungsphase III. Bezüglich des Drucks p sind zum Vergleich der vom Kennfeld 16 vorgeschlagene Soll-Druck ρκ sowie zwei Beispiele ps,i und ps,2 für einen modifizierten Soll-Druck ps ins gleiche Diagramm eingetragen.

Die erste Beschleunigungsphase I ist kurzzeitig unterbrochen durch zwei Schaltphasen a und b. Da die Kraftübertragung zum Getriebe 27 hierbei kurzzeitig unterbrochen werden muss, fällt jeweils die Lastanforderung, und damit die Soll- Einspritzmenge q, auf Null ab. Dementsprechend würde gemäß Vorschlag ρκ des Kennfeldes 16 der Soll-Druck in etwa bis auf die

Leerlaufdrehzahl pu_ reduziert. Der modifizierte Soll-Druck ps gemäß beiden Beispielen ps,i und ps,2 liegt jeweils deutlich höher. Das Beispiel ps,i setzt vor allem auf eine Begrenzung der Änderungsrate dps/dt des Solldrucks ps, während das Beispiel ps,2 vor allem die Abbaurate dp/dt des Ist-Drucks p begrenzt.

Jeder abrupte Abfall der Lastanforderung L wird zunächst als vorübergehender Abfall gewertet. Für die beiden Schaltphasen a und b innerhalb der

Beschleunigungsphase I trifft dies auch zu.

In der stationären Phase II jedoch ist der Abfall der Lastanforderung L längerfristig, weil das Fahrzeug nun in der Ebene mit fast gleichbleibender Geschwindigkeit fährt. Es wird also zunächst im Schubbetrieb eine

Einspritzmenge q nahe Null angefordert, bevor anschließend wieder eine etwas größere Einspritzmenge q benötigt wird. Nachdem zum Zeitpunkt ti zunächst die modifizierte Solldruckführung aktiviert worden war, wird diese zum Zeitpunkt t2, nach Ablauf eines vorbestimmten Zeitintervalls At ohne erneuten Anstieg der Lastanforderung L, wieder deaktiviert.

In der stationären Phase II zeigt sich noch ein weiterer Unterschied zwischen den Beispielen ps,i und ps,2. Im Beispiel ps,i wird der Soll-Druck pS zusätzlich mindestens auf einem Basisdruck PB gehalten, d.h., der Leerlaufdruck pu_ ist de facto auf das Niveau PB angehoben.

Die zweite Beschleunigungsphase III enthält eine weitere Schaltphase c, in der die Lastanforderung L kurzzeitig abfällt und dementsprechend die modifizierte Solldruckführung zu Recht wieder aktiviert wird.