Verfahren, Computerproqramm und Steuer-und/oder Revelqerät zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzuncr Stand der Technik Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung, bei dem Kraftstoff von mindestens einer Kraftstoffpumpe in einen Hochdruckbereich eines Kraftstoffsystems gefördert wird, bei dem der Kraftstoff vom Hochdruckbereich des Kraftstoffsystems über mindestens eine Kraftstoff- Einspritzvorrichtung direkt in mindestens einen Brennraum der Brennkraftmaschine gelangt, und bei dem der Kraftstoffdruck im Hochdruckbereich des Kraftstoffsystems vom aktuellen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine abhängt.

Ein solches Verfahren ist vom Markt her bekannt. Es wird bei einer Brennkraftmaschine verwendet, bei der eine elektrische Kraftstoffpumpe den Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter einer zweiten Kraftstoffpumpe zuführt.

Die zweite Kraftstoffpumpe wird mechanisch von der Brennkraftmaschine angetrieben. Die zweite Kraftstoffpumpe fördert den Kraftstoff unter sehr hohem Druck in eine Kraftstoff-Sammelleitung ("Rail"), in der der Kraftstoff unter hohem Druck gespeichert ist. An die Kraftstoff- Sammelleitung sind Injektoren angeschlossen, welche den Kraftstoff direkt in Brennräume der Brennkraftmaschine einspritzen.

Der Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung wird von einem Drucksensor erfasst, welcher entsprechende Signale an ein Steuergerät leitet. Das Steuergerät steuert ein Mengensteuerventil an, mit dem die von der zweiten Kraftstoffpumpe zur Kraftstoff-Sammelleitung hin geförderte Kraftstoffmenge beeinflusst werden kann. Auf diese Weise wird ein geschlossener Regelkreis zur Einstellung des Druckes in der Kraftstoff-Sammelleitung gebildet. Bei dem bekannten Verfahren wird ein Sollwert für den Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung aus einem Kennfeld gebildet.

Dieses Kennfeld wird mit Betriebsgrößen adressiert, durch welche der aktuelle Betriebspunkt der Brennkraftmaschine charakterisiert wird. Bei diesen Betriebsgrößen handelt es sich beispielsweise um die Drehzahl der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und das Soll-Drehmoment der Brennkraftmaschine.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass die Brennkraftmaschine im Betrieb weniger Kraftstoff verbraucht und ein besseres Emissionsverhalten aufweist.

Vorteile der Erfindung Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Kraftstoffdruck im Hochdruckbereich des Kraftstoffsystems zusätzlich von der Betriebsart abhängt, in der die Brennkraftmaschine betrieben wird.

Erfindungsgemäß wurde festgestellt, dass der Kraftstoffdruck im Hochdruckbereich des Kraftstoff Systems eine Betriebsgröße ist, welche, ähnlich wie beispielsweise der Zündwinkel, der Einspritzzeitpunkt usw., in den unterschiedlichen Betriebsarten einer Brennkraftmaschine unterschiedliche Einflüsse auf das Verbrennungsverhalten des Kraftstoffes im Brennraum hat. Unter dem Begriff "Betriebsarten"werden die unterschiedlichen Möglichkeiten verstanden, nach denen eine Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung betrieben werden kann. Hierzu gehört beispielsweise der Homogenbetrieb, der Schichtbetrieb, der Homogen-/Schichtbetrieb, ein Betrieb mit und ohne Abgasrückführung, ein Homogen-Magerbetrieb usw..

Dabei wird wiederum unter einem Homogenbetrieb verstanden, dass der Kraftstoff so in den Brennraum der Brennkraftmaschine gelangt, dass er in diesem zum Zündzeitpunkt im Wesentlichen homogen verteilt vorliegt.

Dies ist vor allem bei einer Einspritzung während des Ansaugtaktes der Fall. In einem Schichtbetrieb der Brennkraftmaschine liegt dagegen nur im Bereich der Zündkerze im Brennraum ein zündfähiges Gemisch vor, wohingegen im restlichen Brennraum nur wenig oder überhaupt kein Kraftstoff vorhanden ist. Im Schichtbetrieb kann die Einspritzung auch während des Kompressionstaktes erfolgen.

Der Schichtbetrieb wird vorzugsweise bei geringer Last und bei Teillast der Brennkraftmaschine durchgeführt.

Indem diese unterschiedlichen Betriebsarten bei der Bestimmung des Kraftstoffdrucks im Hochdruckbereich des Kraftstoffsystems berücksichtigt werden, kann für jede Betriebsart ein optimaler Kraftstoffdruck und können letztlich optimale Verbrennungsbedingungen des Kraftstoffs im Brennraum erzielt werden. Hierdurch wird das Verbrauchs- und Abgasverhalten der Brennkraftmaschine verbessert.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

So wird beispielsweise vorgeschlagen, dass ein Sollwert für den Kraftstoffdruck im Hochdruckbereich des Kraftstoffsystems mindestens zeitweise mittels eines für die jeweilige Betriebsart spezifischen Kennfeldes bestimmt wird, welches mit für den aktuellen Betriebspunkt charakteristischen Größen adressiert wird. Bei dieser Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist für jede Betriebsart ein entsprechendes Kennfeld vorhanden, mit dem der Sollwert für den Kraftstoffdruck im Hochdruckbereich des Kraftstoffsystems bestimmt wird. Eine derartige Methode zur Bestimmung des Sollwerts für den Kraftstoffdruck ist sehr genau und softwaretechnisch leicht zu realisìeren Dabei wird besonders bevorzugt, wenn die für den Betriebspunkt charakteristischen Größen die Drehzahl einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und ein Soll-Drehmoment der Brennkraftmaschine umfassen. Diese liegen im Allgemeinen sowieso vor, so dass zur Erfassung des aktuellen Betriebspunktes keine zusätzlichen Sensoren erforderlich sind.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass bei einem Wechsel von einer ersten Betriebsart in eine zweite Betriebsart der Sollwert des Kraftstoffdrucks im Hochdruckbereich des Kraftstoff Systems für eine bestimmte Zeitdauer noch auf der Basis der ersten Betriebsart bestimmt wird. Dem liegt die Überlegung zugrunde, dass während des Umschaltens von einer Betriebsart in eine andere eine plötzliche Änderung der Sollwertvorgabe vermieden werden sollte.

Dies hängt damit zusammen, dass eine plötzliche Änderung des Kraftstoffdrucks im Hochdruckbereich des Kraftstoffsystems während des Umschaltvorganges von einer Betriebsart in eine andere Betriebsart möglicherweise zu einem nicht definierten Kraftstoffdruck im Hochdruckbereich führen könnte Ein derartiger undefinierter Kraftstoffdruck könnte u. U. mit den anderen Parametern der neuen Betriebsart nicht zusammenpassen, so dass es, wenn auch kurzzeitig, zu Betriebsstörungen der Brennkraftmaschine kommen kann, wie beispielsweise zu Verbrennungsaussetzern.

Dies wird durch die vorliegende Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vermieden.

Möglich ist auch, dass bei einem Wechsel von einer ersten Betriebsart in eine zweite Betriebsart der Sollwert des Kraftstoffdrucks im Hochdruckbereich'des Kraftstoffsystems für eine bestimmte Zeitdauer konstant gehalten wird. Ein solches"Einfrieren"des Sollwerts ist einfach zu realisieren.

Dabei wird wiederum bevorzugt, wenn der Sollwert des Kraftstoffdrucks im Hochdruckbereich des Kraftstoffsystems noch so lange auf der Basis der ersten Betriebsart bestimmt oder konstant gehalten wird, bis die zweite Betriebsart stabil vorliegt. Dies ist im Allgemeinen nach einigen Verbrennungen, beispielsweise nach ungefähr zehn Verbrennungen bzw. Arbeitsspielen der Brenn) traftmaschine, der Fall.

In bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auch vorgeschlagen, dass der Sollwert des Kraftstoffdrucks im Hochdruckbereich des Kraftstoffsystems über eine Rampe oder einen Filter auf den der neuen Betriebsart entsprechenden Wert gebracht wird. Hierdurch wird nochmals vermieden, dass es zu einer abrupten Änderung der Sollwertvorgabe für den Kraftstoffdruck im Hochdruckbereich des Kraftstoffsystems kommt. Dies könnte eine abrupte Änderung der Verbrennung des Kraftstoffs im Brennraum der Brennkraftmaschine mit einer entsprechenden Komforteinbuße für den Benutzer zur Folge haben.

Dabei wird besonders bevorzugt, wenn während des Umschaltvorgangs von der ersten Betriebsart in die zweite Betriebsart bereits Werte für den der neuen Betriebsart entsprechenden Kraftstoffdruck im Hochdruckbereich des Kraftstoffsystems bestimmt werden. Hierdurch stehen die entsprechenden Werte sofort und stabil zur Verfügung, so dass die Anpassung des Kraftstoffdrucks an die neue Betriebsart zügig erfolgen kann.

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

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Steuer-und/oder Regelgerät zum Betreiben einer Brennkraftmaschine. Um den Betrieb der Brennkraftmaschine verbrauchs-und emissionsoptimal durchführen zu können, wird vorgeschlagen, dass das Steuer-und/oder Regelgerät einen Speicher umfasst, auf dem ein Computerprogramm der obigen Art abgespeichert ist.

Zeichnung Nachfolgend wird ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im Detail erläutert. In der Zeichnung zeigen : Fig. 1 : eine Prinzipdarstellung des Aufbaus einer Brennkraftmaschine, welche ein Kraftstoffsystem mit einem Hochdruckbereich umfasst ; Fig. 2 : ein Flussdiagramm, in dem ein Verfahren zur betriebsartenabhängigen Sollwertvorgabe des Kraftstoffdrucks im Hochdruckbereich des Kraftstoffsystems von Fig. 1 dargestellt ist ; Fig. 3 : ein Diagramm, in dem der Betriebsarten- Schaltzustand der Brennkraftmaschine von Fig. 1 über der Zeit aufgetragen ist ; und Fig. 4 : ein Diagramm, in dem der Soll-Kraftstoffdruck im Hochdruckbereich des Kraftstoffsystems der Brennkraftmaschine von Fig. 1 über der Zeit aufgetragen ist.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels In Fig. 1 trägt eine Brennkraftmaschine insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie umfasst ein Kraftstoffsystem 12. Zum Kraftstoffsystem 12 gehört u. a. ein Kraftstoffbehälter 14.

Aus diesem fördert eine elektrische Kraftstoffpumpe 16 den Kraftstoff über eine Niederdruck-Kraftstoffleitung 17 zu einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 18. Von dort gelangt der Kraftstoff unter hohem Druck in eine Kraftstoff- Sammelleitung 20 ("Rail"). An diese sind mehrere Injektoren 22 angeschlossen. Die Injektoren 22 spritzen den Kraftstoff direkt in Brennräume 24 ein.

Die Menge des von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 18 zur Kraftstoff-Sammelleitung 20 geförderten Kraftstoffs wird durch ein Mengensteuerventil 26 eingestellt. Dieses verbindet im geöffneten Zustand einen Arbeitsraum (nicht dargestellt) der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 18 mit der Niederdruck-Kraftstoffleitung 17. Ist das Mengensteuerventil 26 während eines Förderhubs der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 18 geöffnet, wird der Kraftstoff nicht in die Kraftstoff-Sammelleitung 20, sondern zurück in die Niederdruck-Kraftstoffleitung 17 gefördert. Durch die Zeitdauer, während der das Mengensteuerventil 26 während eines Fördertakts der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 18 geöffnet ist, kann so die in die Kraftstoff-Sammelleitung 20 geförderte Kraftstoffmenge und letztlich der in der Kraftstoff-Sammelleitung 20 herrschende Kraftstoffdruck beeinflusst werden. Die Kraftstoff-Sammelleitung 20, der Drucksensor 28, das Steuer-und Regelgerät 30 und das Mengensteuerventil 26 bilden somit einen geschlossenen Regelkreis.

Der Kraftstoffdruck in der Kraftstoff-Sammelleitung 20 des Kraftstoffsystems 12 wird von einem Drucksensor 28 erfasst.

Dieser liefert entsprechende Signale an ein Steuer-und Regelgerät 30. Die Brennkraftmaschine 10 umfasst auch ein Gaspedal 32, dessen Stellung von einem Stellungsgeber 34 abgegriffen wird. Der Stellungsgeber 34 ist ebenfalls mit dem Steuer-und Regelgerät 30 verbunden. Die Drehzahl einer Kurbelwelle (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine 10 wird von einem Drehzahlsensor 36. erfasst, der ebenfalls entsprechende Signale an das Steuer-und Regelgerät 30 übermittelt.

Die Brennkraftmaschine 10 kann in unterschiedlichen Betriebsarten betrieben werden. So ist es beispielsweise möglich, dass die Brennkraftmaschine 10 bei niedrigen Drehzahlen und/oder geringem Soll-Drehmoment in der Betriebsart"Schicht"arbeitet. Dabei wird der Kraftstoff durch die Injektoren 22 so in die Brennräume 24 eingespritzt, dass er in diesen geschichtet vorliegt. Dies bedeutet, dass im Wesentlichen nur im Bereich einer Zündkerze (nicht dargestellt) ein zündfähiges Kraftstoffgemisch vorliegt. In der Betriebsart"Homogen" dagegen wird der Kraftstoff so eingespritzt, dass er in den Brennräumen 24 insgesamt homogen verteilt ist.

In jeder Betriebsart sind unterschiedliche Betriebspunkte möglich. Diese werden beispielsweise durch die Drehzahl der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 10 und das Soll- Drehmoment definiert. Bei der in Fig. 1 dargestellten Brennkraftmaschine 10 hängt der Sollwert des Kraftstoffdrucks in der Kraftstoff-Sammelleitung 20 einerseits von der Betriebsart und andererseits vom Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 10 ab. Dies wird nun anhand des in Fig. 2 dargestellten Verfahrens näher erläutert : Bei dem in Fig. 2 dargestellten Verfahren wird beispielhaft davon ausgegangen, dass die Brennkraftmaschine 10 in drei unterschiedlichen Betriebsarten B1, B2 und B3 betrieben werden kann. Für jede Betriebsart ist in einem Speicher des Steuer-und Regelgeräts 30 ein Kennfeld KF1, KF2 und KF3 abgelegt. Die Kennfelder KF1-KF3 werden einerseits von der Drehzahl nmot, welche vom Drehzahlsensor 36 erfasst wird, und andererseits vom Soll-Drehmoment Md adressiert, welches aus der Stellung wped des Gaspedals 32 ermittelt wird.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird zunächst angenommen, dass die Brennkraftmaschine 10 in der Betriebsart B1 arbeitet (vgl. Fig. 3). Zum Zeitpunkt tl wird nun von einer hier nicht weiter im Detail erläuterten Steuerung entschieden, dass Bedingungen vorliegen, welche ein Umschalten auf die Betriebsart B2 rechtfertigen. Daher wird nun auf die Betriebsart B2 umgeschaltet. Dies beinhaltet beispielsweise eine Verschiebung des Zündzeitpunktes, des Einspritzzeitpunktes, das Öffnen eines Ventils zur Abgasrückführung, die Veränderung der Stellung einer Drosselklappe usw..

Mit dem Beginn der Umschaltung von der Betriebsart B1 auf die Betiebsart B2 wird im Block 50 ein Verzögerungsglied gestartet. Dieses bewirkt, dass in einem Schaltblock 52 erst nach Ablauf einer Wartezeit Tl vom Kennfeld KF1 auf das Kennfeld KF2 umgeschaltet wird. Bis zum Ablauf der Zeit T1 wird also weiterhin der im Kennfeld KF1 erzeugte Sollwert prsollKFl als Sollwert prsoll für den Kraftstoffdruck in der Kraftstoff-Sammelleitung 20 des Kraftstoff Systems 12 verwendet.

Erst nach Ablauf der Zeitdauer Tl schaltet der Block 52 auf das der neuen Betriebsart B2 entsprechende Kennfeld KF2 um.

Dann wird der im Kennfeld KF2 erzeugte Sollwert prsollKF2 vom Umschaltblock 52 an einen Filter 54 weitergeleitet. In diesem wird der Sollwert prsoll über eine Rampe vom im alten Kennfeld KF1 erzeugten Wert prsollKFl auf den im neuen Kennfeld KF2 erzeugten Wert prsollKF2 angepasst.

Hierdurch wird eine sprunghafte Änderung des Soll- Kraftstoffdruckes prsoll verhindert (vgl. Fig. 4). Die Zeitdauer der Rampe, welche durch den Filter 54 geschaffen wird, ist in Fig. 4 mit T2 bezeichnet.

Der Sollwert prsoll für den Kraftstoffdruck wird in einen Regler 56 eingespeist, in den auch der vom Drucksensor 28 erfasste Istwert prist des Kraftstoffdrucks eingespeist wird. Im Regler 46 wird ein entsprechendes Signal erzeugt, mit dem das Mengensteuerventil 26 angesteuert wird.

In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel wird nach dem Beginn des Umschaltvorganges von einer Betriebsart auf die andere für eine bestimmte Zeit nicht das alte Kennfeld verwendet, sondern stattdessen der Sollwert des Kraftstoffdrucks im Hochdruckbereich des Kraftstoffsystems für eine bestimmte Zeitdauer konstant gehalten.