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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Injektormengenabgleich eines Kraftstoffzumesssystems einer Brennkraftmaschine gemäß den Oberbegriffen der jeweiligen unabhängigen Ansprüche.
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Injektoren der hier betroffenen Art werden bevorzugt in Kraftstoffeinspritzsystemen mit einem Hochdruckspeicher, bspw. in sogenannten „Common-Rail-Systemen”, eingesetzt. Mittels der Injektoren wird dort Kraftstoff in die jeweiligen Verbrennungsräume (Zylinder) der Brennkraftmaschine eingespritzt, wobei der Kraftstoff vor der Einspritzung in dem Hochdruckspeicher („Rail”) unter definierten Hochdruckbedingungen zwischengespeichert wird. Dieses Prinzip ermöglicht eine von der Motordrehzahl und der Einspritzmenge unabhängige Erzeugung des Einspritzdrucks, wobei der Kraftstoff in dem Rail fortlaufend für die Einspritzung zur Verfügung steht. Der jeweilige Einspritzzeitpunkt und die Einspritzmenge werden in einem elektronischen Motorsteuergerät berechnet und von den jedem Zylinder der Brennkraftmaschine zugeordneten Injektoren über entsprechende Schaltventile umgesetzt. Die Injektoren werden bei der beschriebenen Ansteuerung mit einer elektrischen Ansteuerspannung jeweils mit einer bestimmten Ansteuerdauer beaufschlagt.
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Fertigungsbedingte und vom jeweiligen Injektortyp abhängige Bautoleranzen bei den Injektoren führen auch bei übereinstimmenden Ansteuerspannungen zu individuell unterschiedlichen Einspritzmengen bzw. Mengen-Exemplarstreuungen. Daher werden die Injektoren, neben entsprechenden Toleranzvorgaben in der Serienfertigung, nach ihrer Herstellung einem elektronischen „Injektormengenabgleich” (IMA) unterzogen, bei dem die einzelnen Injektoren unter Beaufschlagung mit Kraftstoff angesteuert werden (sogenannte „Naßprüfung”) und Korrekturdaten für die Ansteuerdauer oder die Ansteuerspannung ermittelt werden, um die genannten individuellen Unterschiede in den Einspritzmengen der einzelnen Injektoren auszugleichen bzw. die Einspritzmengen an Normwerte anzugleichen.
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Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des IMA gehen bspw. aus der
DE 102 15 610 A1 hervor. Die genannten Korrekturdaten werden bevorzugt in einen beim Injektor angeordneten digitalen Datenspeicher abgelegt und ermöglichen somit eine individuelle Steuerung des jeweiligen Injektors durch das Motorsteuergerät, in dem die eigentlichen Ansteuerdaten anhand eines Mengenkennfeldes generiert werden.
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Aus der
DE 103 30 091 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum injektor-individuellen Injektormengenabgleich in einem Kraftstoffeinspritzsystem beschrieben. Zur Erhöhung der Abgleichpräzision ist vorgesehen, dass ein einzelner Injektor mit wenigstens zwei unterschiedlichen Ansteuerdauern beaufschlagt wird. Bei den wenigstens zwei unterschiedlichen Ansteuerdauern werden die sich ergebenden wenigstens zwei Einspritzmengenwerten erfasst. Aus den zwei erfassten Einspritzmengenwerten wird ein Steigungswert berechnet, der beim Kraftstoffmengenabgleich berücksichtigt wird.
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Die aus dem IMA gewonnenen Korrekturdaten werden in der Weise in den genannten Mengenkennfeldern berücksichtigt, dass eine für alle Injektoren gültige mittlere Steigung einer Kennlinie ‚Einspritzmenge über Ansteuerdauer’ zugrunde gelegt wird. Da die Injektoren jedoch aus den vorgenannten Gründen entsprechend exemplarabhängige Kennliniensteigungen aufweisen, ergibt sich ein systematischer Steigungsfehler bei der genannten Korrekturfunktion. Dieser Mengenfehler beträgt bei den genannten CR-Systemen bis zu 1 mm^3 pro Einspritzung und beeinflußt daher den Verbrennungsvorgang erheblich.
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Um eine möglichst hohe Gutausbringung der Injektoren bei deren Herstellung zu erreichen, hat bereits im Vorfeld der Herstellung die Funktionalität des IMA optimiert zu werden. Einen wesentlichen Schritt hierzu stellen mengenstabilisierende Maßnahmen in der genannten Naßprüfung der Injektoren sowie eine bevorzugt mittels der an sich bekannten Methode der kleinsten Fehlerquadrate (R^2) optimierte Erstellung der IMA-Grundbedatung für die Injektoren dar.
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Mit den genannten Maßnahmen lässt sich zwar der IMA-Restfehler, der aus der Übertragung der IMA-Korrekturdaten von der Naßprüfung in der Serie hin zur Endanwendung beim Fahrzeug- bzw. Motorenhersteller resultiert, auf ein Minimum reduzieren. Jedoch entsteht ein weiterer Restfehler, der nicht von der genannten Datenübertragung herrührt, und zwar aufgrund der naturgemäß unterschiedlichen Kennliniensteigungen der Injektoren bezogen auf eine gemittelte oder mittlere Motorkennlinie. Durch Einführung eines injektor-individuellen Steigungskorrekturfaktors ‚m’ bei den genannten IMA-Kennlinien könnte dieser Fehler zwar prinzipiell auf ein Minimum reduziert werden. Schwierigkeiten bereitet jedoch die Ermittlung des injektor-individuellen Steigungsfaktors ‚m’ selbst, welche bekanntermaßen während der vorgenannten Serien-Naßprüfung durchgeführt wird, wobei der sich dabei ergebende Steigungsfaktor zwar vor der Inbetriebnahme des jeweiligen Injektors auf diesen übertragen werden kann, jedoch nur unter dem genannten technisch sehr hohem und daher nicht praktikablem Aufwand.
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Vorteile der Erfindung
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Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zum Injektormengenabgleich (IMA) eines hier betroffenen Kraftstoffzumesssystems dahingehend zu verbessern, dass der genannte hohe Zusatzaufwand bei der Ermittlung und Übertragung der injektor-individuellen Steigungsfaktoren möglichst minimiert wird.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
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Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die für den IMA erforderlichen injektor-individuellen Steigungsfaktoren rein rechnerisch zu ermitteln, wobei auf ohnehin vorhandenes Datenmaterial einer üblicherweise bereits durchgeführten IMA-Bedatung zurückgegriffen wird.
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Bevorzugt sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, daß mittels eines zusätzlichen Steigungskennfeldes, zusammen mit einem aufgrund des bereits durchgeführten IMA bereits vorliegenden IMA-Korrekturkennfeld k, eine steigungsgewichtete IMA-Mengenkorrektur k/m·ΔQ berechnet wird, um daraus letztlich eine IMA-korrigierte Ansteuerdauer (AD) zur Korrektur der jeweils in einem AD-Kennfeld abgelegten Injektor-Ansteuerdauer zu ermitteln.
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Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren verzichtet demnach auf die lokale Bestimmung der injektor-individuellen Kennliniensteigungen, welche nur mit erheblichem Aufwand in der Naßprüfung möglich wäre und nutzt die Informationen der bereits vorhandenen IMA-Bedatung, um nach Kennfeldbereichen gegliedert die mittlere Injektor-Kennliniensteigung bzw. die Abweichung dieser Steigung von einer Mittelwertkennlinie bzw. gemittelten Motorkennlinie zu berechnen.
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Gleichzeitig entfallen der Aufwand der zusätzlichen Werteübertragung nach der Naßprüfung sowie die Unsicherheit, die durch das Abprüfen von eng benachbarten Prüfpunkten und der daraus abgeleiteten lokalen Steigungsermittlung entstehen würde.
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Mit dem vorgeschlagenen Verfahren werden vielmehr vorhandene IMA-Daten, die sich u. a. auf eine statistisch relevante Anzahl an Injektormessungen und nicht auf Einzelmessungen stützen, ausgewertet und in Steigungswerte umgerechnet, die sich auf bestimmte Kennfeldbereiche beziehen, also auf solche Bereiche gemittelt sind und damit lokale Abweichungen aufgrund von lokalen Einzelmessungen ausschließen.
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Im Ergebnis wird demnach der Nutzungs- bzw. Wirkungsgrad des Injektormengenabgleichs maximiert, obgleich der genannte hohe Zusatzaufwand bei der Ermittlung der injektor-individuellen Steigungsfaktoren vermieden wird.
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Die Erfindung ist bevorzugt in einem vorbeschriebenen CR-Einspritzsystem eines Diesel- oder Ottomotors mit den genannten Vorteilen einsetzbar und ermöglicht eine gegenüber dem Stand der Technik vereinfachte und dennoch äußerst effiziente IMA-Korrektur.
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Zeichnung
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Die Erfindung wird nachfolgend, unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, anhand von Ausführungsbeispielen eingehender beschrieben, aus denen weitere Vorteile der Erfindung hervorgehen.
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Im Einzelnen zeigen
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1 eine Prinzipdarstellung eines Teils eines zum Einsatz der vorliegenden Erfindung geeigneten Common-Rail-Einspritzsystems gemäß dem Stand der Technik;
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2a, b zwei Varianten bei der Ansteuerung eines Injektors mit zwei verschiedenen Ansteuerdauern gemäß dem Stand der Technik;
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3 schematisch ein Kennliniendiagramm ‚Einspritzmenge über Ansteuerdauer’ zur Illustration eines steigungsgewichteten Injektormengenabgleichs (IMA) gemäß dem Stand der Technik;
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4 ein Ablaufdiagramm zur Illustration der erfindungsgemäßen Vorgehensweise beim steigungsgewichteten IMA;
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5 ein schematisches Kennliniendiagramm zur Illustration der erfindungsgemäßen Berechnung der Steigung m;
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6 zwei beim erfindungsgemäßen Verfahren sich real ergebende Steigungskennfelder m;
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7 ein nach dem Stand der Technik sich real ergebendes Korrekturkennfeld k; und
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8 ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren berechnetes gewichtetes Korrekturkennfeld k/m.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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In der 1 ist der Hochdruckteil eines für sämtliche von der Erfindung umfassten Kraftstoffzumesssysteme stellvertretend stehenden Common-Rail-Einspritzsystems dargestellt, wobei nachfolgend nur dessen Hauptkomponenten und solche Komponenten näher erläutert werden, welche für das Verständnis der Erfindung wesentlich sind.
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Die gezeigte Anordnung weist eine Hochdruckpumpe 10 auf, welche über eine Hochdruckleitung 12 mit einem Hochdruckspeicher (”Rail”) 14 druckleitend in Verbindung steht. Der Hochdruckspeicher 14 ist über weitere Hochdruckleitungen mit Injektoren 18 verbunden. In der vorliegenden Darstellung sind zur Vereinfachung nur eine Hochdruckleitung 16 und ein Injektor 18 gezeigt. Der Injektor 18 ist in einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges angeordnet. Das dargestellte Einspritzsystem wird von einem Motorsteuergerät 20 gesteuert. Durch das Motorsteuergerät 20 erfolgt insbesondere eine Steuerung des gezeigten Injektors 18.
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An dem Injektor 18 ist eine Einrichtung 22 zum Speichern von Informationen angeordnet, mittels derer eine individuelle Steuerung des Injektors 18 durch das Motorsteuergerät 20 ermöglicht wird. Es versteht sich, dass in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auch die anderen – hier nicht gezeigten – Injektoren eine entsprechende Einrichtung 22 aufweisen. Selbstverständlich kann auch vorgesehen sein, dass nur einer der Injektoren eine solche Speichereinrichtung 22 aufweist, die dann ebenfalls von den übrigen Injektoren genutzt wird. Bei den genannten Informationen handelt es sich vorzugsweise um Korrekturwerte für ein bevorzugt im Motorsteuergerät angeordnetes Mengenkennfeld des Injektors 18. Die Speichereinrichtung 22 kann bspw. als digitaler Datenspeicher ggf. mit einer alphanumerischen Verschlüsselung der Informationen oder dgl., als einer oder mehrere elektrische Widerstände, als Barcode, oder auch als eine integrierte HalbleiterVorrichtung realisiert sein. Das Motorsteuergerät 20 kann ebenfalls eine zusätzliche integrierte HalbleiterVorrichtung zur Auswertung der in der Einrichtung 22 gespeicherten Informationen aufweisen.
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Die von dem jeweiligen Injektor 18 zugemessene Einspritzmenge wird, in Abhängigkeit von dem Raildruck, in dem bereits genannten im Motorsteuergerät 20 gespeicherten Mengenkennfeld festgelegt, wobei das Mengenkennfeld aufgrund mehrerer Prüfpunkte, die unterschiedlichen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine entsprechen, ermittelt wird. An diesen Prüfpunkten wird jeweils ein Mengenabgleich in an sich bekannter Weise vorgenommen. Die Einspritzmenge wird dabei durch die Einspritzdauer des Injektors bestimmt, d. h. die Zeit, die zwischen dem Einspritzbeginn und dem Einspritzende eines Einspritzvorganges vergeht.
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Um eine Kraftstoffmengenzumessung im gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine und des Injektors zu ermöglichen, werden die Abgleichwerte zwischen den durch die Prüfpunkte definierten Stützstellen interpoliert.
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Die 2a und 2b zeigen zwei unterschiedliche Varianten bei der Ansteuerung eines Injektors mit zwei nahe beieinander liegenden Ansteuerdauern. Gezeigt ist die bei der jeweiligen Ansteuerdauer resultierende Einspritzmenge über der Zeit.
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Bei der in 2a gezeigten ersten Variante wird der Injektor zwischen t0 und t1 mit einer kürzeren Ansteuerdauer angesteuert. Der Zickzackverlauf der Einspritzmenge resultiert sowohl aus dem eingangs genannten Einschwingverhalten des Kraftstoffdrucks im Rail als auch aus naturgegebenen Messwertstreuungen bei der Erfassung der Einspritzmenge. Nach in dem vorliegenden Beispiel sechzehn Ansteuerungen mit der kürzeren Ansteuerdauer wird der Injektor nach einem Übergangsbereich t1 bis t2 im Zeitfenster t2 bis t3 ebenfalls sechzehn Mal mit der jeweils höheren Ansteuerdauer angesteuert. Die sich dabei ergebenden entsprechend höheren Einspritzmengen weisen aus den genannten Gründen ebenfalls das gezeigte Zickzackverhalten auf.
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Aus dem in der 2a gezeigten Gesamtverlauf der Einspritzmenge lassen sich drei Mittelwerte bestimmen. Aus den beiden Einzelmessungen bei den beiden Ansteuerdauern in den Zeitbereichen t0 bis t1 und t2 bis t3 lassen sich in an sich bekannter Weise Einzelmittelwerte bilden. Aus dem Gesamtverlauf im gesamten Zeitfenster t0 bis t3 ergibt sich zusätzlich ein Gesamtmittelwert. Der Gesamtmittelwert ergibt unmittelbar den Abgleichwert für die Einspritzmenge und aus den beiden Einzelmittelwerten lässt sich gemäß dem nachfolgend in der 3 gezeigten Verfahren die gesuchte Steigung ableiten.
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Bei der zweiten Variante gemäß 2b werden die jeweils kürzere und längere Ansteuerdauer in ständigem Wechsel angewendet. Der Hauptbeitrag des gezeigten „Zickzack”-verlaufs resultiert somit in erster Linie aus der periodisch wechselnden Ansteuerdauer. Diesem idealerweise zu erwartenden periodischen Verlauf überlagert sind die genannten Einschwingeffekt, welche dazu führen, dass die Zickzackkurve von einer geringen Schwebung überlagert ist. Aus dem gezeigten Verlauf lassen sich wiederum drei Mittelwerte ableiten, und zwar zwei einzelne Mittelwerte für die bei den beiden Ansteuerdauern sich ergebenden Einspritzmengenwerte sowie einen Gesamtmittelwert über sämtliche Messwerte.
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In der 3 ist gezeigt, wie eine für den jeweiligen Injektortyp im Motorsteuergerät abgelegte Mastersteigung mit dem gemäß 2a oder 2b ermittelten injektor-spezifischen Steigungswert multipliziert wird, um die injektor-individuelle Steigung zu erhalten. Zum besseren Verständnis ist in dem gezeigten Diagramm ‚Einspritzmenge über Ansteuerdauer’ sowohl eine vor der erfindungsgemäßen Steigungskorrektur in dem Motorsteuergerät vorliegende Kennlinie mit der genannten „Mastersteigung” als auch die sich nach der erfindungsgemäßen Korrektur ergebende individuelle Injektorsteigung eingezeichnet. Die Mastersteigung ergibt sich bekanntermaßen aus einer Mittelung der Steigungen einer Vielzahl von Injektoren. Die individuelle Injektorsteigung errechnet sich aus der Mastersteigung mittels eines Steigungsfaktors f.
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Als Ergebnis des eingangs beschriebenen Verfahrens des Injektormengenableich (IMA) ergibt sich ausgehend von einer gemäß IMA zu niedrigen Einspritzmenge malt ein Abgleichwert (m_neu – m_alt) für die Einspritzmenge, welcher der Abweichung der beim IMA gemessenen Einspritzmenge malt von einer idealerweise zu erwartenden Einspritzmenge m_neu entspricht. Aus der im Motorsteuergerät abgelegten Mastersteigung ergibt sich aus diesem Abgleichwert ein im Motorsteuergerät ermitteltes Delta AD. Aus der erfindungsgemäß korrigierten individuellen Injektorkennlinie ergäbe sich wegen der vorliegend flacheren Steigung allerdings eine korrigierte Ansteuerdauer Delta AD'. Der unter Berücksichtigung des Steigungseinflusses sich ergebende Wert Delta AD' errechnet sich aus dem Steigungsfaktor f gemäß der Beziehung Delta AD' = Delta AD·1/f. Der korrigierte Abgleichwert m_neu selbst bleibt von der vorbeschriebenen Steigungskorrektur jedoch unberührt. Der Steigungsfehler beträgt im vorliegenden Beispiel demnach der quantitativen Differenz zwischen den beiden Doppelpfeilen.
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Anhand des in der 4 gezeigten Ablaufdiagramms soll nun das erfindungsgemäße rechnerische Verfahren der statistisch abgesicherten Steigungsermittlung, welche den eingangs beschriebenen Zusatzaufwand in der Nassprüfung durch einen geringen Mehraufwand in der Steuergeräteelektronik bzw. -software substituiert, beschrieben werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren geht in Schritt 400 aus von einem Fahrerwunsch d. h. einer aufgrund einer momentanen Gaspedalstellung entsprechende Einspritzwunschmenge bzw. nominale EDC-Menge q. Zusätzlich finden Randbedingungen in Form von Parametern wie dem momentanen Raildruck p oder etwa vorliegende injektor-individuelle Korrekturmengen ΔQi an den ‚i’ IMA-Abgleichpunkten EM, VE, LL und VL Berücksichtigung. Basierend auf der Fahrerwunschmenge q und dem Raildruck p wird zunächst mittels eines bereits vorliegenden IMA-Korrekturkennfeldes 405 eines konventionellen IMA ein Gewichtungsfaktor k ermittelt. Die zwischen benachbarten Stützstellen k1 und k2 vorliegenden Werte der Gewichtungsfaktoren k1 < k < k2 sowie die entsprechend zwischen Stützstellen q1 und q2 vorliegenden Werte der genannten Nominalmengen q1 < q < q2 werden danach einem weiteren Kennfeld 410 zugeführt, in dem eine relative Kennliniensteigung m in Abhängigkeit der Summe der Fahrerwunschmenge q und der injektor-individuellen Korrekturmenge ΔQi sowie dem Raildruck p aufgetragen ist. Mittels des Kennfeldes wird für den vorliegenden Abgleichpunkt ‚i’ eine korrigierte Fahrerwunschmenge q' = q + k/m·ΔQi ermittelt und einem sogenannten AD-Kennfeld 415 zugeführt, in welchem Ansteuerdauern für die Ansteuerung des jeweiligen Injektors in Abhängigkeit von der korrigierten Fahrerwunschmenge q' = q + k/m·ΔQi sowie dem Raildruck p aufgetragen sind. Die Auswertung des AD-Kennfeldes 415 liefert schließlich einen Wert der SteigungsIMA-korrigierten Ansteuerdauer, welcher zur injektor-individuellen Ansteuerung des jeweiligen Injektors verwendet wird.
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Anhand der 5 wird nun das der Erfindung zugrundeliegende Berechnungsprinzip noch eingehender erläutert. Wie bereit vorwähnt, werden dafür ohnehin vorhandene IMA-Daten des IMA-Korrekturkennfeldes genutzt, und zwar bevorzugt die Lage der Stützstellen qi und die dort plazierten Gewichtungsfaktoren ki sowie die auf den jeweiligen Injektor wie vorbeschrieben abgespeicherten (kodierten) Abgleichmengen an den vier IMA-Abgleichprüfpunkten EM, VE, LL und VL.
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Aus bspw. in der deutschen Voranmeldung
DE 103 28 787 A1 der vorliegenden Rechtsinhaberin offenbarten IMA-Grundlagenberechnungen ist bekannt, dass streuende Injektorkennlinien erwartungsgemäß zu kleineren Einspritzmengen hin in der Streuung selbst abnehmen. Es liegt mithin ein monotoner Verlauf vor, der die Annahme abschnittweise linearer Kennlinienverläufe rechtfertigt, die eine rechnerische Steigungsermittlung in den jeweiligen Kennfeldbereichen erlauben. Da Piezo-Injektoren in den meisten Fällen über eine vollballistische Düse verfügen, gibt es keine künstlichen Kennfeldbeschränkungen aufgrund des Nadelhub-Anschlags.
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Die Berechnung der relativen Kennliniensteigung m zwischen zwei Stützstellen ‚1’ und ‚2’ des IMA-Korrekturkennfeldes folgt entsprechend 5 aus dem Quotienten aus der abschnittweise linearen Injektorkennliniensteigung mInj, und der gleichermaßen abschnittweise linearen Mittelwertskennlinie mmk. Die entsprechende Berechnungsfomel lautet demnach: m = mInj/mmk = 1 – Δk·ΔQ/Δq, wobei Δk = die Differenz der Gewichtungsfaktoren im IMA-Korrekturkennfeld an benachbarten Stützstellen, ΔQ = der „IMA-Abgleichwert” und Δq = die Differenz der Nominalmengen (Fahrerwunschmengen) im IMA-Korrekturkennfeld an den benachbarten Stützstellen. Der IMA-Abgleichwert ΔQ ist vorzeichenbehaftet. Für hochliegende Injektoren ist per IMA-Definition ΔQ < 0, so dass m > 1 folgt. Für tiefliegende Injektoren gilt umgekehrt ΔQ > 0 und m < 1. Damit ist die rein rechnerische Belegung eines in der 6 gezeigten exemplarischen m-Kennfeldes möglich, und zwar ohne den genannten zusätzlichen Aufwand bei der Naßprüfung. Die beiden in der 6 gezeigten Tabellen zeigen ein erfindungsgemäßes Steigungskennfeld m für zwei grenzlagige Injektoren (hoch-/tiefliegend), welches nach dem anhand von 5 beschriebenen Verfahren berechnet wurden, und zwar gemäß der Beziehung m = 1 – Δk·ΔQ/Δq. Die Steigungsabweichung vom Wert m = 1 verstärkt sich erwartungsgemäß zu Kleinmengen und zu höheren Raildrücken hin, d. h. der erfindungsgemäße SteigungsIMA ist im VE-Bereich am wirksamsten.
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In einem in der Motorsteuerung enthaltenen Steuerprogramm ist bei der Implementierung des vorbeschriebenen Verfahrens nur erforderlich, das beschriebene zusätzliche Kennfeld m der gleichen Dimension wie das IMA-Korrekturkennfeld zu generieren. Der mechanische Prüfaufwand wird demnach erfindungsgemäß durch einen nur relativ geringen Aufwand in der Motorsteuerelektronik ersetzt.
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Aus dem Steigungskennfeld kann zusammen mit dem konventionellen IMA-Korrekturkennfeld k die steigungsgewichtete und somit fehlerreduzierte IMA-Mengenkorrektur k/m·ΔQ ermittelt werden, um letztlich zu einer möglichst genauen IMA-korrigierten Ansteuerdauer im AD-Kennfeld zu gelangen.
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Die 7 und 8 zeigen für zwei extremale Injektoren (hoch/tief) ein bereits ermitteltes konventionelles Korrekturkennfeld k (7). Dabei wurde je für einen hoch- und einen tiefliegenden Injektor nach dem vorbeschriebenen Verfahren das Steigungskennfeld m (6) berechnet.
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Die 7 zeigt ein bereits vorhandenes (konventionelles) IMA-Korrekturkennfeld k mit mittels üblicher Fehlerquadratminimierung (R2) optimierten Korrelationsbereichen EM, VE, LL, VL nebst den dazu gehörigen Gewichtungsfaktoren k. Die Gewichtungsfaktoren beschreiben das Streuungsverhalten der Injektoren in beliebigen Kennfeldbereichen (Menge m, Druck p), und zwar bezogen auf die Abgleichpunkte EM, VE, LL und VL, deren Gewichtungsfaktor auf ‚1’ normiert ist. Das Korrekturkennfeld gilt für sämtliche, und zwar sowohl mittel- als auch grenzlagige Injektoren, berücksichtigt jedoch nicht die Steigungsunterschiede in den jeweiligen Kennlinien. Der jeweilige Steigungsunterschied selbst wird allerdings im Steigungskennfeld abgelegt und bezieht sich jeweils auf einzelne Bereiche des Mengenkennfeldes. Die Steigungsfaktoren ’m’ des Steigungskennfeldes sind auf ‚1’ bzw. die Masterkennlinie normiert und werden injektor-individuell berechnet, wie in der 5 vorgegeben. Die in der 6 gezeigten Steigungskennfelder geben das Ergebnis dieser Rechnung exemplarisch jeweils für einen hoch- und einen tiefliegenden Injektor wieder.
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Aus der Kombination von Korrekturkennfeld k, welches für sämtliche Injektoren desselben Injektortyps Gültigkeit hat, und dem injektor-individuellen Steigungskennfeld m wird durch Division das erfindungsgemäße Kennfeld k/m generiert, welches den steigungsgewichteten IMA vervollständigt und jedem Injektor einen steigungsgewichteten Korrekturfaktor zuweist. Das Kennfeld k/m ist exemplarisch für einen hoch- und einen tiefliegenden Injektor in der 8 dargestellt.
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Das Ergebnis zeigt, dass sich im VE-Mengenbereich der größte Nutzen des steigungsgewichteten IMA ergibt, weil dort der Bereich mit der größten Steigungsabweichung vorzufinden ist.
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Nachfolgend sind ein exemplarisch für einen grenzlagig hochliegenden Injektor an einem VE-Prüfpunkt mit dem konventionellen IMA ermittelte Mengenkorrektur einem mittels dem erfindungsgemäßen steigungsgewichteten IMA anhand von realen Werten einander gegenüber gestellt. Angenommen ist ein Prüfpunkt mit einem Raildruck p = 1200 bar, einer Fahrerwunschmenge q = 1,8 mm3 und ein in einem Voreinspritzungs(VE-)bereich grenzlagig hochliegender Injektor mit ΔQVE = –0,5 mm3. Aus diesen Daten ergibt sich eine korrigierte Fahrerwunschmenge q + ΔQVE = 1,3 mm3, wobei die vorgenannten Stützstellen gilt: q1 = 1,3 mm3, q2 = 2,5 mm3 (d. h. Δq = 1,2 mm3) und k1 = 0,84, k2 = 1,00 (d. h. Δk = 0,16). Mit den steigungsrelevanten Größen ergibt sich mittels linearer Interpolation für die Korrekturmengen: k (q = 1,8 mm3) = k1 + Δk/Δq*(q – q1) = 0,91 und damit ΔQreal = k·ΔQVE = 0,45 mm3 sowie aus dem in der 6 gezeigten Kennfeld m (q + ΔQVE = 1,3 mm3) = 1,32 ein Wert des Mengenkorrekturfaktors k/m = 0,69 und damit im Ergebnis eine tatsächliche injektor-individuelle Korrekturmenge von ΔQideal = k/m·ΔQVE = 0,35 mm3, welche sich an dem zunächst hochliegend angenommenen Injektor gegenüber der ursprünglichen Korrektur aus dem konventionellen IMA erwartungsgemäß reduziert.
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Bei der Ermittlung des die Steigungsfaktoren ‚m’ enthaltenden Kennfeldes werden somit die bereits vorhandenen Informationen des vorbeschriebenen IMA-Korrekturkennfeldes, in dem die Kennlinienstreuungen zur Mittelwertskennlinie und damit auch indirekt die Steigungsabweichung dieser Kennlinien von der Mittelwertskennlinie beschrieben sind, verwendet.
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Das vorbeschriebene Verfahren und die Vorrichtung können entweder in Form einer eigenen Steuerschaltung oder in Form eines in einem Motorsteuergerät vorgesehenen Steuerprogrammes realisiert werden. Aufgrund der vorbeschriebenen Implementierung mittels eines dritten Berechnungsmodul zur Verrechnung des Steigungsfaktors 1/f sind vorteilhaft nur relativ geringe Modifikationen an einem bestehenden Steuergerät erforderlich.
