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Title:
METHOD, COMPUTER PROGRAM, AND CONTROL AND/OR REGULATING APPLIANCE FOR OPERATING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE, AND INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/106829
Kind Code:
A1
Abstract:
According to the invention, in an internal combustion engine, the fuel is directly injected from an injector comprising a piezoelectric actuator into a combustion chamber. An electric charge fed (62) to the piezoelectric actuator and/or removed (64) from the same is determined by means of a method which is calibrated (66-70) at least once during the running time of the internal combustion engine. In order to be able to carry out the calibration process as often as possible, the method for determining the electric charge fed to (62) and/or removed (64) from the piezoelectric actuator is calibrated (66-70) during at least one control pause (dtK) of the piezoelectric actuator during the operation of the internal combustion engine.

Inventors:
GRAF MARCO (DE)
HUBER ANDREAS (DE)
GANGI MARCO (DE)
ROHATSCHEK ANDREAS-JUERGEN (DE)
SCHULZ UDO (DE)
BARTH JENS-HOLGER (DE)
Application Number:
PCT/DE2003/001739
Publication Date:
December 24, 2003
Filing Date:
May 28, 2003
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
GRAF MARCO (DE)
HUBER ANDREAS (DE)
GANGI MARCO (DE)
ROHATSCHEK ANDREAS-JUERGEN (DE)
SCHULZ UDO (DE)
BARTH JENS-HOLGER (DE)
International Classes:
F02M51/06; F02D41/20; F02D41/24; F02D45/00; F02M45/02; F02M51/00; F02M65/00; F02D41/12; (IPC1-7): F02D41/20
Foreign References:
DE10025579A12001-12-06
EP1138915A12001-10-04
US6271618B12001-08-07
DE19944249A12001-03-29
DE19723932C11998-12-24
Attorney, Agent or Firm:
ROBERT BOSCH GMBH (Stuttgart, DE)
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Claims:
Ansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (10), bei dem der Kraftstoff direkt von einem Injektor (32), der einen Piezoaktor (33) aufweist, in einen Brennraum (14) eingespritzt wird, und bei dem eine dem Piezoaktor (33) zugeführte (62) und/oder von'ihm abgeführte (64) elektrische Ladung durch ein Verfahren ermittelt wird, welches mindestens einmal während eines Betriebszeitraums der Brennkraftmaschine (10) kalibriert wird (6670), dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zur Ermittlung der dem Piezoaktor (33) zugeführten (62) und/oder von ihm abgeführten (64) elektrischen Ladung während mindestens einer Ansteuerpause (dtK) des Piezoaktors (33) im Betrieb der Brennkraftmaschine (10) kalibriert wird (6670).
2. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierung (6670) bei geöffnetem Injektor (33) in der Ansteuerpause (dtK) zwischen dem Ende einer Öffnungsansteuerung (62) und dem Beginn einer anschließenden Schließansteuerung (64) erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass pro Arbeitstakt eines Zylinders (12) der Brennkraftmaschine (10) mindestens eine Nebeneinspritzung (46,52) und eine Haupteinspritzung (50) vorgesehen sind und dass die Kalibrierung (6670) während einer Haupteinspritzung (50) erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor einer Kalibrierung (6670) in einem drehzahlsynchronen, dynamischen Interrupt (60) geprüft wird, ob die Zeit zwischen zwei Ansteuerungen (62 64) für eine Kalibrierung (6670) ausreicht.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein für die Kalibrierung (66 70) erforderlicher Befehl in einem drehzahlsynchronen, dynamischen Interrupt (60) bestimmt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kalibrierung eine Mehrzahl einzelner Kalibrieraktionen (6670) umfasst.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der pro Arbeitszyklus eines Zylinders (12) möglichen Aktionen auf einen bestimmten Wert begrenzt wird (81) und während eines Arbeitszyklus eines Zylinders (12) nur so viele Kalibrieraktionen (6670) zugelassen werden, dass alle vorgesehenen Einspritzaktionen (46, 50, 52) ausgeführt werden können.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kalibrieraktion (6670) mindestens dann geplant wird, wenn sich die Temperatur eines Steuergeräts (44) seit der letzten Kalibrieraktion (6670) um mindestens einen bestimmten Wert verändert hat.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dass eine Kalibrieraktion mindestens nach Ablauf eines bestimmten Zeitintervalls geplant wird, wobei sich die Dauer des Zeitintervalls nach einem Start der Brennkraftmaschine in vorgegebener Art und Weise erhöht.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierung während eines Schubbetriebs der Brennkraftmaschine durchgeführt wird.
11. Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche geeignet ist, wenn es auf einem Computer ausgeführt wird.
12. Computerprogramm nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass es auf einem Speicher, insbesondere auf einem FlashMemory, abgespeichert ist.
13. Steuerund/oder Regelgerät (44) zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (10), dadurch gekennzeichnet, dass es einen Speicher umfasst, auf dem ein Computerprogramm nach einem der Ansprüche 11 oder 12 abgespeichert ist.
14. Brennkraftmaschine (10), mit mindestens einem Brennraum (14), mit mindestens einem Injektor (32), der den Kraftstoff direkt in den Brennraum (14) einspritzt und mindestens einen Piezoaktor (33) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Steuerund/oder Regelgerät (44) nach Anspruch 13 umfasst.
Description:
Verfahren, Computerproqramm, und Steuer-und/oder Regelgerät zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, sowie Brennkraftmaschine Stand der Technik Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, bei dem der Kraftstoff direkt von einem Injektor, der einen Piezoaktor aufweist, in einen Brennraum eingespritzt wird, und bei dem eine dem Piezoaktor zugeführte und/oder von ihm abgeführte elektrische Ladung durch ein Verfahren ermittelt wird, welches mindestens einmal während eines Betriebszeitraums der Brennkraftmaschine kalibriert wird.

Ein solches Verfahren ist aus der EP 1 138 915 AI bekannt.

In ihr wird ein Verfahren beschrieben, mit dem während des Ladens eines Piezoaktors eines Injektors die übertragene elektrische Ladungsmenge bestimmt werden kann. Ebenso kann während des Entladens des Piezoaktors die entsprechende übertragene elektrische Ladungsmenge ermittelt werden. Dies erfolgt durch eine Integration eines Stromsignals. Um den Fehler bei der Integration des Stromsignals zu reduzieren und hierdurch die Präzision bei der Ermittlung der übertragenen Ladungsmenge zu erhöhen, wird ein Abgleich des Integrationsprozesses vorgeschlagen, der zu bestimmten

Zeitpunkten erfolgen soll. Insbesondere soll dieser Abgleich beim Start der Brennkraftmaschine durchgeführt werden. Grund hierfür ist offenbar, dass übliche Steuergeräte-und Endstufenkonzepte nur sequentiell arbeiten können, so dass während der Ansteuerung der Endstufe bzw. des Piezoaktors kein Abgleich erfolgen kann.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, das eingangs genannte Verfahren so weiterzubilden, dass die dem Piezoaktor zugeführte bzw. von ihm abgeführte elektrische Ladung mit noch höherer Präzision bestimmt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Verfahren zur Ermittlung der dem Piezoaktor zugeführten und/oder von ihm abgeführten elektrischen Ladung während mindestens einer Ansteuerpause des Piezoaktors im Betrieb der Brennkraftmaschine kalibriert wird.

Vorteile der Erfindung Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass nicht nur vor dem Start der Brennkraftmaschine, sondern auch während ihres normalen Betriebs das Verfahren, mit dem die an den Piezoaktor übertragene bzw. die von ihm abgeführte elektrische Ladung ermittelt wird, abgeglichen werden kann. Hierzu werden die auch im normalen Betrieb der Brennkraftmaschine auftretenden Ansteuerpausen des Piezoaktors verwendet.

Im Gegensatz beispielsweise zu Magnetaktoren findet eine Ansteuerung des Piezoaktors nämlich nur während der eigentlichen Längenänderung des Piezoaktors statt. Für eine solche Längenänderung wird an den Piezoaktor eine bestimmte

elektrische Ladung übertragen oder eine bestimmte elektrische Ladung vom Piezoaktor abgeführt. Zwischen diesen Ansteuerungen des Piezoaktors liegen Ansteuerpausen, in denen der Piezoaktor und die ihn im Allgemeinen ansteuernde Endstufe"ruhen".

Mit dem vorgeschlagenen Abgleich-und Ansteuerkonzept kann trotz sequentieller Abarbeitung der einzelnen Aktionen während des normalen Betriebs der Brennkraftmaschine ein Abgleich des Verfahrens erfolgen, mit dem die an den Piezoaktor übertragene bzw. die von ihm abgeführte Ladung ermittelt wird.

Da auch während des Betriebs der Brennkraftmaschine der Abgleich erfolgen kann, können Drifterscheinungen, beispielsweise aufgrund von Temperaturänderungen eines Steuergerätes, auch während des Betriebs der Brennkraftmaschine kompensiert werden. Die Präzision bei der Durchführung des'Verfahrens zur Ermittlung der an den Piezoaktor abgegebenen oder von ihm abgeführten elektrischen Ladung wird somit deutlich verbessert.

Durch die erfindungsgemäß präzisere Bestimmung der Aktorkapazität kann die Aktortemperatur genauer ermittelt werden. Diese wirkt sich jedoch unmittelbar auf das Hubverhalten des Piezoaktors und damit auf die Genauigkeit des Öffnungs-und Schließverhaltens eines mit dem Piezoaktor ausgestatteten Injektors aus. Die genaue Kenntnis der Aktorkapazität ermöglicht somit letztlich auch einen emissions-und verbrauchsoptimaleren Betrieb der Brennkraftmaschine.

Es versteht sich, dass das erfindungsgemäße Verfahren gleichermaßen sowohl bei Benzin-als auch bei Diesel-

Brennkraftmaschinen eingesetzt werden kann. Auch die Verwendung beispielsweise eine Abgasturboladers und/oder einer Abgasrückführung steht dem Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht entgegen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

In einer ersten Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die Kalibrierung bei geöffnetem Injektor in der Ansteuerpause zwischen dem Ende einer Öffnungsansteuerung und dem Beginn einer Schließansteuerung erfolgt. Ein geöffneter Injektor liegt bei jeder Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum vor. Somit bietet sich bei fast jedem Arbeitszyklus eines Zylinders der Brennkraftmaschine (außer im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine, in dem der Injektor geschlossen bleibt) die Möglichkeit, die Kalibrierung durchzuführen. Durch eine solchermaßen häufige Kalibrierung kann auch auf kurzzeitige Schwankungen der Temperatur des Steuergeräts reagiert werden, was die Genauigkeit des Verfahrens, mit dem die dem Piezoaktor zugeführte bzw. die von ihm abgeführte Ladung bestimmt wird, erheblich verbessert.

Die Kalibrierung bei geöffnetem Injektor hat auch noch den Vorteil, dass die hierzu erforderlichen Berechnungen relativ einfach kurz vor der Einspritzung durchgeführt werden können. Wollte man stattdessen die freien Phasen zwischen zwei Einspritzungen für die Kalibrierung verwenden, müsste dies aufwendig berechnet werden, da das Ende einer Einspritzung erst kurz vor der eigentlichen Einspritzung bekannt ist und dazuhin der Beginn der nachfolgenden Einspritzung bereits bekannt sein müsste.

Dies ist meist nicht der Fall.

Darüber hinaus wären Vorhalte wegen der Dynamik der Brennkraftmaschine erforderlich, da der jeweilige Beginn einer Einspritzung auf den Kurbelwinkel bezogen ist, wohingegen die Dauer einer Einspritzung einen Zeitbezug hat. Diese ganze Problematik wird umgangen, wenn die Kalibrierung bei geöffnetem Injektor erfolgt.

Vorgeschlagen wird auch, dass pro Arbeitstakt eines Zylinders der Brennkraftmaschine mindestens eine Nebeneinspritzung und eine Haupteinspritzung vorgesehen sind und dass die Kalibrierung während einer Haupteinspritzung durchgeführt wird. Dieser Typ der Einspritzung tritt häufiger auf als alle anderen Einspritztypen, da durch die Haupteinspritzung das Drehmoment der Brennkraftmaschine hauptsächlich gebildet wird und daher die Haupteinspritzung im Normalfall immer (außer bei Schubbetrieb o. ä.) durchgeführt wird. Außerdem ist die Zeitdauer der Haupteinspritzung im Vergleich zu den anderen Einspritztypen (Voreinspritzung, Nacheinspritzung usw. ) relativ lang, so dass für die Kalibrierung vergleichsweise viel Zeit zur Verfügung steht.

Vorteilhafterweise wird vor einer Kalibrierung in einem drehzahlsynchronen, dynamischen Interrupt geprüft, ob die Zeit zwischen zwei Ansteuerungen für eine Kalibrierung ausreicht. Grundlage hierfür ist, dass die Ansteuerdauer üblicherweise in einem derartigen dynamischen Interrupt unmittelbar vor der Einspritzung berechnet wird. Die Ansteuerdauer ist hier als der Zeitraum zwischen dem Beginn des Ladens des Piezoaktors und dem Beginn des Entladens des Piezoaktors definiert. Zieht man vom Beginn des Ladens, also vom Ansteuerbeginn, die maximal mögliche Ladezeit ab, dann erhält man die für eine Kalibrierung noch verbleibende

Zeit. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Durchführung der Prüfung im drehzahlsynchronen Interrupt ermöglicht also, diese Prüfung zum spätestens möglichen Zeitpunkt und somit mit hoher Genauigkeit durchzuführen.

Damit ist der dynamische Interrupt auch der ideale Zeitpunkt, um auch gleich die Kalibrierung selbst zu programmieren. Dies schlägt sich in jener Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens nieder, bei welcher ein für die Kalibrierung erforderlicher Befehl in einem drehzahlsynchronen, dynamischen Interrupt bestimmt wird.

Die Kalibrierung selbst ist besonders genau, wenn sie eine Mehrzahl einzelner Kalibrieraktionen umfasst. Um festzustellen, ob die im dynamischen Interrupt berechnete Ansteuerdauer des Piezoaktors für einen oder mehrere Kalibrieraktionen ausreicht, könnte wie folgt vorgegangen werden : Modulo (Anzahl der Kalibrieraktionen) = Ansteuerdauer/maximale Zeit für einen Kalibrierbefehl zuzüglich maximale Ladezeit.

Besonders vorteilhaft ist jene Weiterbildung, bei welcher die Anzahl der pro Arbeitszyklus eines Zylinders möglichen Aktionen auf einen bestimmten Wert begrenzt wird und während eines Arbeitszyklus eines Zylinders nur so viele Kalibrieraktionen zugelassen werden, dass alle vorgesehenen Einspritzaktionen ausgeführt werden können. Bei dieser Weiterbildung wird also von vornherein abhängig von der absoluten Länge eines Arbeitstaktes eine maximal mögliche Anzahl von Aktionen ermittelt, wobei die Einspritzaktionen eine höhere Priorität als die Kalibrieraktionen haben.

Realisiert werden kann dies dadurch, dass ein Aktionskoordinator zunächst die Anzahl der in Auftrag gegebenen Einspritzaktionen feststellt und dann die Anzahl der noch möglichen Kalibrieraktionen bestimmt. Hierdurch wird sichergestellt, dass der Betrieb der Brennkraftmaschine durch die Kalibrieraktionen nicht beeinträchtigt wird. Gleichzeitig wird jedoch auch gewährleistet, dass eine Kalibrierung durchgeführt werden kann, sobald das hierfür erforderliche"Zeitfenster"frei ist.

In gewissem Umfang werden die erfindungsgemäßen Vorteile bereits dann erzielt, wenn eine Kalibrieraktion nicht regelmäßig in kurzen Abständen, sondern mindestens dann geplant wird, wenn sich die Temperatur eines Steuergeräts seit der letzten Kalibrieraktion um mindestens einen bestimmten Wert verändert hat. Hierdurch wird die Rechenbelastung des Steuergerätes reduziert und der Tatsache Rechnung getragen, dass der Temperaturgang des Steuergeräts einen erheblichen Einfluss auf die Genauigkeit der Bestimmung der dem Piezoaktor zugeführten bzw. von ihm abgeführten elektrischen Ladung hat.

Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es auch möglich, dass eine Kalibrieraktion mindestens nach Ablauf eines bestimmten Zeitintervalls geplant wird, wobei sich die Dauer des Zeitintervalls nach einem Start der Brennkraftmaschine in vorgegebener Art und Weise erhöht.

Hierdurch wird berücksichtigt, dass sich die Temperatur des Steuergeräts nach dem Start der Brennkraftmaschine relativ stark ändert, wohingegen sie nach einer gewissen Zeit quasi stationär bleibt. Während dieser quasistationären Phase sind Kalibrierungen nur relativ selten erforderlich, was das Steuergerät entlastet.

Alternativ zu dem oben angeführten Kalibriervorgang bei geöffnetem Injektor kann die Kalibrierung auch während eines Schubbetriebs der Brennkraftmaschine durchgeführt werden. Während eines solchen Schubbetriebs ist der Injektor geschlossen, er wird also nicht angesteuert, so dass ein relativ langer Zeitraum für die Kalibrierung zur Verfügung steht.

Bei entsprechender Fahrweise oder entsprechenden Verkehrsverhältnissen kann es möglicherweise jedoch nur selten oder überhaupt nicht zu einem Schubbetrieb der Brennkraftmaschine kommen. Zudem werden häufig eine Reihe von Tests, Abgleich-bzw. Lernverfahren (beispielsweise Einspritzmengenkalibrierung) und ein Katalysator- Regenerationsbetrieb während der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine durchgeführt, was eine mögliche Kalibrierung erschwert oder unmöglich macht.

Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm, welches zur Durchführung des obigen Verfahrens geeignet ist, wenn es auf einem Computer ausgeführt wird. Dabei wird bevorzugt, wenn das Computerprogramm auf einem Speicher, insbesondere auf einem Flash-Memory, abgespeichert ist.

Ferner betrifft die Erfindung ein Steuer-und/oder Regelgerät zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, welches einen Speicher umfasst, auf dem ein Computerprogramm der obigen Art abgespeichert ist.

Auch eine Brennkraftmaschine ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung, mit mindestens einem Brennraum, mit mindestens einem Injektor, der den Kraftstoff direkt in den Brennraum einspritzt und mindestens einen Piezoaktor

aufweist. Bei einer solchen Brennkraftmaschine ist es vorteilhaft, wenn sie ein Steuer-und/oder Regelgerät der obigen Art umfasst.

Zeichnung Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im Detail erläutert. In der Zeichnung zeigen : Fig. 1 : eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoff- Direkteinspritzung, welche einen Injektor mit einem Piezoaktor umfasst ; Fig. 2 : ein Diagramm, in dem der Ladezustand des Piezoaktors von Fig. 1 über einem Kurbelwinkel dargestellt ist ; Fig. 3 : ein Diagramm, aus dem hervorgeht, bei welchem Druck in einem Kraftstoffsystem und bei welcher Drehzahl einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine wie viele Einspritzaktionen durchgeführt werden sollen ; und Fig. 4 : ein vergrößerter Ausschnitt des Diagramms von Fig. 2 ; Fig. 5 : ein Ablaufschema, nach dem bestimmt wird, ob eine Kalibrierung eines Verfahrens zu planen ist, mit dem die dem Piezoaktor von Fig. 1 zugeführte bzw. von ihm abgeführte elektrische Ladung ermittelt wird ;

Fig. 6 : ein Blockschaltbild eines Verfahrens zur Koordinierung verschiedener Aktionen beim Betrieb der Brennkraftmaschine von Fig. 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles In Fig. 1 trägt eine Brennkraftmaschine insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie weist mehrere Zylinder auf, von denen in Fig. 1 nur jener mit dem Bezugszeichen 12 dargestellt ist. Er umfasst einen Brennraum 14, dem Verbrennungsluft durch ein Einlassventil 16 und über ein Ansaugrohr 18 zugeführt wird. Eine Drosselklappe 20 steuert die Menge der zugeführten Ansaugluft, welche wiederum von einem HFM- Sensor 22 erfasst wird.

Ein Auslassventil 24 leitet die Abgase in ein Abgasrohr 26, wo sie von einem Katalysator 28 gereinigt werden, welcher über eine Lambdasonde 30 verfügt. Kraftstoff wird dem Brennraum 14 von einem Injektor 32 zugeführt, dessen nicht dargestelltes Ventilelement von einem Piezoaktor 33 betätigt wird. Der Kraftstoff wird dem Injektor 32 von einem Kraftstoffsystem 34 mit sehr hohem Druck bereitgestellt. Eine Zündanlage 36 steuert eine Zündkerze 38 an.

Die Drehzahl einer Kurbelwelle 40 wird von einem Drehzahlsensor 42 abgegriffen, welcher ein entsprechendes Signal an ein Steuer-und Regelgerät 44 liefert. Auch der HFM-Sensor 22 und die Lambdasonden 30 liefern Signale an das Steuer-und Regelgerät 44. Das Steuer-und Regelgerät 44 steuert unter anderem den Piezoaktor 33, die Zündanlage 36 und die Drosselklappe 20 an.

Es ist bekannt, dass das Hubverhalten des Piezoaktors 33

von seiner Temperatur abhängt. Somit hängt auch die Genauigkeit des Öffnungs-und Schließverhaltens des Injektors 32 von der Temperatur des Piezoaktors 33 ab. Dies hat wiederum Auswirkungen auf das Emissions-und Verbrauchsverhalten der Brennkraftmaschine 10. Die genaue Kenntnis der Temperatur des Piezoaktors 33 ist daher vorteilhaft. Eine Möglichkeit zur Bestimmung der Temperatur des Piezoaktors 33 baut auf der Kenntnis der Kapazität des Piezoaktors 33 auf. Diese kann wiederum über die Bestimmung der dem Piezoaktor 33 zugeführten bzw. der von ihm abgeführten elektrischen Ladung ermittelt werden.

Die Bestimmung dieser Ladungsmengen erfolgt üblicherweise durch die Integration eines Stromsignals. Das Ergebnis dieser Integration hängt jedoch auch von sekundären Faktoren ab. Hierzu gehört beispielsweise die Temperaturabhängigkeit der Eigenschaften der elektrischen Schaltungen des Steuer-und Regelgeräts 44. Um die Integration mit hoher Genauigkeit durchführen zu können, ist daher von Zeit zu Zeit ein Abgleich bzw. eine Kalibrierung erforderlich.

Da der im Steuer-und Regelgerät 44 eingesetzte Prozessor jedoch üblicherweise nur sequentiell arbeiten kann, muss für diesen Abgleich ein Zeitfenster gefunden werden, in dem sichergestellt ist, dass der Prozessor nicht durch andere Aktionen beschäftigt ist. Wie nachfolgend im Detail ausgeführt ist, wird beim vorliegenden Ausführungsbeispiel vorgeschlagen, als Zeitfenster eine Ansteuerpause zu verwenden, welche bei geöffnetem Injektor 32 vorliegt.

Dabei wird berücksichtigt, dass die Kalibrierung eine Mehrzahl einzelner Kalibrieraktionen, vorliegend insgesamt drei, umfasst.

In Figur 2 ist die aktuelle Spannung U des Piezoaktors 33 während eines Arbeitszyklus des Zylinders 12 dargestellt.

Durch eine Änderung der Spannung U wird eine Längenänderung des Piezoaktors 33 und somit eine Öffnungs-oder Schließbewegung des Ventilelements des Injektors 32 bewirkt. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, wird der Kraftstoff vom Injektor 32 in den Brennraum 14 in dem hier betrachteten Fall durch insgesamt drei einzelne Einspritzungen eingebracht. Um den Injektor 32 für eine Einspritzung zu öffnen, muss der Piezoaktor 33 seine Länge ändern. Für eine Öffnung des Injektors 32 wird hierzu der Ladezustand des Piezoaktors 33 von einem Potential U, auf ein Potential Us verändert. In umgekehrter Reihenfolge wird das Potential verändert, um den Injektor 32 zu schließen und die Einspritzung zu beenden.

Eine erste Voreinspritzung trägt in Fig. 2 das Bezugszeichen 46, eine Haupteinspritzung das Bezugszeichen 50, und eine erste Nacheinspritzung das Bezugszeichen 52.

Die Anzahl der möglichen Einspritzungen hängt von verschiedenen Faktoren ab, u. a. vom Kraftstoffdruck p im Kraftstoffsystem 34 und von der Drehzahl n der Kurbelwelle 40 (vgl. Figur 3). Wegen der Energiebilanz des Steuergeräts 44 und wegen der Mengenbilanz der Kraftstoff-Hochdruckpumpe (in Figur 1 nicht dargestellt) erfolgen bei hohen Drehzahlen (Feld 56 in Fig. 3) weniger Einspritzungen als bei niedrigen Drehzahlen und niedrigem Kraftstoffdruck (Feld 58 in Fig. 3).

Der Verlauf der Spannung U des Piezoaktors 33 der Haupteinspritzung 50 ist in Fig. 4 vergrößert dargestellt.

Daraus ist ersichtlich, dass bei einem Kurbelwinkel Wo in einem dynamischen Interrupt, welcher in den Figuren 2 und 4 das Bezugszeichen 60 trägt, die für die Dauer der

Haupteinspritzung 50 maßgeblichen Daten bestimmt werden.

Hierzu gehört der Beginn des Entladevorganges des Piezoaktors 33, welcher im vorliegenden Fall bei einem Kurbelwinkel Mi liegt. Der Beginn des Ladevorgangs des Piezoaktors 33 wird in einem statischen Interrupt ermittelt, welcher zeitlich vor dem dynamischen Interrupt liegt und in den Figuren nicht bezeichnet ist.

Der Beginn des Entladevorgangs des Piezoaktors 33 ergibt sich aus einer Ansteuerdauer dtA, welche im dynamischen Interrupt 60 beim Kurbelwinkel Wo ermittelt wird. Bei dieser handelt es sich um die Zeit, welche zwischen dem Beginn des Ladevorgangs 62 und dem Beginn eines Entladevorgangs 64 des Piezoaktors 33 liegt. Zieht man von der Ansteuerdauer dtA die maximal mögliche Ladezeit dtL des Piezoaktors 33 ab, so erhält man einen Zeitraum dtK, welcher für andere Aktionen zur Verfügung steht.

Grundlage für all dies ist die Tatsache, dass der im Steuer-und Regelgerät 44 eingesetzte Prozessor nur sequentiell arbeiten kann. Im vorliegenden Fall reicht die verbleibende"freie"Zeit dtK zwischen den beiden Ansteuerungen 62 und 64 des Piezoaktors 33 für drei Abgleich-bzw. Kalibrieraktionen 66,68 und 70 aus. Dass vom Prozessor des Steuer-und Regelgeräts 44 diese drei Kalibrieraktionen 66, 68 und 70 durchgeführt werden können, wurde zuvor von einem Aktionskoordinator ermittelt, dessen Ablauf nun unter Bezugnahme auf Fig. 5 erläutert wird.

Das Bezugszeichen 72 verweist in Figur 5 auf die Freigabe der für den gegenwärtigen Betriebszustand (Fahrer- Wunschmoment, Drehzahl, etc. ) optimalen Anzahl von Einspritzungen. Diese werden in 74 jeweils mit einer individuellen Priorität versehen. Im Block 75 wird die

unter den gegebenen Betriebsbedingungen höchstzulässige Anzahl der Einspritzungen festgelegt. Dies erfolgt durch eine Minimalauswahl unter anderem abhängig vom Ladezustand einer Endstufe (Block 76) und von der Fördermenge bzw. dem Förderdruck des Kraftstoffsystems 34 (Block 78).

Wenn die in 75 definierte höchstzulässige Anzahl von Einspritzungen kleiner ist als die in 72 an sich freigegebene Anzahl der Einspritzungen, werden im Block 80 jene Einspritzungen ausgewählt, welche die höchste Priorität haben und deren Anzahl der in 75 ermittelten Anzahl entspricht. Nur diese Einspritzungen kommen zur Ausführung. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden insgesamt drei Einspritzungen, nämlich die Voreinspritzung 46, die Haupteinspritzung 50 und die Nacheinspritzung 52, zur Ausführung zugelassen.

In 81 wird die vom Steuer-und Regelgerät 44 maximal zwischen zwei gleichartigen statischen Interrupts verarbeitbare Anzahl von Aktionen bereitgestellt (dabei ist einerseits der Voreinspritzung und andererseits der Haupt- und Nacheinspritzung ein eigener statischer Interrupt zugeordnet ; die Anzahl der statischen Interrupts innerhalb von zwei Kurbelwellenumdrehungen ist also gleich der Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine multipliziert mit dem Faktor Zwei). Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt sie sechs.

Durch Differenzbildung in 82 wird nun die Anzahl der noch für die Kalibrierung möglichen Aktionen definiert, welche im vorliegenden Fall drei ist, entsprechend den Kalibrieraktionen 66, 68 und 70 von Fig. 4. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Einspritzaktionen Priorität vor den Abgleich-bzw. Kalibrieraktionen haben und dennoch

die unter den gegebenen Umständen maximale Anzahl von Kalibrieraktionen durchgeführt werden kann.

In Fig. 6 ist ein Verfahren dargestellt, nach dem bestimmt wird, in welchen Fällen überhaupt Kalibrieraktionen durchgeführt werden sollen. Basis hierfür ist eine angenommene Temperatur des Steuer-und Regelgeräts 44, welche durch eine Kennlinie 84 ermittelt wird. In die Kennlinie 84 wird die seit dem Start der Brennkraftmaschine 10 (Block 86) vergangene Zeit eingespeist. Als Ausgangswert liefert die Kennlinie 84 die Temperatur des Steuer-und Regelgeräts 44 unter Annahme einer bestimmten Starttemperatur.

In 88 wird die Differenz gebildet zwischen der mittels der Kennlinie 84 ermittelten Temperatur und einer bei der letzten Kalibrierung ermittelten und abgespeicherten Temperatur, welche im Block 90 bereitgestellt wird. In 92 wird abgefragt, ob die in 88 ermittelte Differenz größer ist als eine bestimmte Temperaturdifferenz, vorliegend 10K.

Ist dies der Fall, erfolgt eine Kalibrierung und die in der Kennlinie 84 ermittelte Temperatur wird im Speicher 90 abgelegt.

Alternativ hierzu ist es aber auch möglich, dass eine Kalibrieraktion nach Ablauf eines bestimmten Zeitintervalls geplant wird. Um der asymptotischen Annäherung der Temperatur des Steuer-und Regelgeräts 44 an einen Endwert Rechnung zu tragen, sollte sich die Dauer des Zeitintervalls nach dem Start der Brennkraftmaschine in einer entsprechenden Art und Weise erhöhen.

Im obigen Ausführungsbeispiel wurde der Berieb einer Brennkraftmaschine mit Benzin-Direkteinspritzung erläutert.

Es versteht sich, dass das angegebene Verfahren jedoch auch bei Brennkrafrmaschinen eingesetzt werden kann, welche mit Dieselkraftstoff betrieben werden und entsprechend ausgebildet sind. Auch solche Brennkraftmaschinen, welche einen Abgasturbolader und/oder eine Abgasrückführung aufweisen, können mit dem oben beschriebenen Verfahren betrieben werden.