DE102006004738B4 - Method for operating an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, wobei zum Einspritzen einer vorbestimmten Kraftstoffmenge in wenigstens einen Brennraum wenigstens ein Einspritzventil für eine vorbestimmte Ansteuerzeit angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass• stationär als Kenngröße des Verlaufes des Druckes in dem Brennraum ein indizierter Mitteldruck (pmi) oder eine umgesetzte Wärmemenge (Q) in Abhängigkeit von der Kraftstoffeinspritzmenge bei einem definiertem Brennbeginn und einer definierten Motordrehzahl ermittelt, und bei einer einzelnen Einspritzung pro Arbeitsspiel und konstantem Brennbeginn sowie einer festen Motordrehzahl bestimmte Einspritzmengen-Stützstellen eingestellt und erfasst werden,• wonach aus dem zugehörigen Zylinderdrucksignal Abweichungen von dem indizierten Mitteldruck (pmi) oder der umgesetzten Wärmemenge (Q) ermittelt und in ein Kennfeld eingetragen werden, aus dem sich durch Invertierung dieses Kennfeldes aus dem Zylinderdrucksignal bei gegebener Motordrehzahl und festem Brennbeginn jederzeit bei einer einzelnen Einspritzung pro Arbeitsspiel die eingespritzte Kraftstoffmasse des wenigstens einen Einspritzventils ermitteln lässt,• wobei während des Betriebs der Brennkraftmaschine in einem vorbestimmten Betriebszustand, der durch die Motordrehzahl und den Brennbeginn definiert ist, ein einzelnes zu adaptierendes Einspritzventil für eine vorbestimmte Prüfzeit angesteuert wird, und• aus dem Verlauf des Druckes in dem diesem Einspritzventil zugeordneten Brennraum, die von diesem Einspritzventil tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge bestimmt wird; und• aus dem Kennfeld für dieses Einspritzventil eine für die vorbestimmte Prüfzeit erwartete Kraftstoffmenge bestimmt wird; und• eine Differenz zwischen der erwarteten Kraftstoffmenge und der tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmenge bestimmt wird; und• ein Korrekturwert für die Ansteuerzeit dieses Einspritzventils derart bestimmt wird, dass diese Differenz null oder nahezu null ist; und• dass bei zukünftigen Ansteuerungen dieses Einspritzventils die Ansteuerzeit um den Korrekturwert verändert wird.Method for operating an internal combustion engine, wherein at least one injection valve is actuated for a predetermined actuation time for injecting a predetermined amount of fuel into at least one combustion chamber, characterized in that • an indexed mean pressure (pmi) or a converted one is used as a parameter of the course of the pressure in the combustion chamber Heat quantity (Q) is determined as a function of the fuel injection quantity at a defined start of combustion and a defined engine speed, and certain injection quantity support points are set and recorded for a single injection per work cycle and constant start of combustion and a fixed engine speed, • after which deviations from the associated cylinder pressure signal the indicated mean pressure (pmi) or the amount of heat converted (Q) are determined and entered in a map from which the cylinder pressure signal for a given engine can be converted by inverting this map number and fixed start of combustion at any time with a single injection per work cycle, the injected fuel mass of the at least one injection valve can be determined, • wherein during the operation of the internal combustion engine in a predetermined operating state, which is defined by the engine speed and the start of combustion, a single injection valve to be adapted predetermined test time is controlled, and • from the course of the pressure in the combustion chamber assigned to this injection valve, the amount of fuel actually injected by this injection valve is determined; and • a fuel quantity expected for the predetermined test time is determined from the characteristic diagram for this injection valve; and • a difference between the expected amount of fuel and the amount of fuel actually injected is determined; and • a correction value for the activation time of this injection valve is determined such that this difference is zero or almost zero; and • that the control time will be changed by the correction value in future controls of this injection valve.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei zum Einspritzen einer vorbestimmten Kraftstoffmenge in wenigstens einen Brennraum wenigstes ein Einspritzventil für eine vorbestimmte Ansteuerzeit angesteuert wird, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, wherein at least one injection valve is actuated for a predetermined actuation time for injecting a predetermined amount of fuel into at least one combustion chamber, according to the preamble of patent claim 1.

Um eine optimale Verbrennung mit möglichst geringen Schadstoffemissionen zu erreichen, ist unter anderem eine möglichst genaue Zumessung der eingespritzten Kraftstoffmasse erforderlich. Insbesondere bei der Zumessung der Voreinspritzung müssen sehr kleine Kraftstoffmassen um 2 mg/Hub eingestellt werden, so dass Abweichungen von 1 bis 2 mg bereits 50% bis 100% entsprechen können. Beim Dieselmotor kann es sogar durch falsche Ansteuerung des Einspritzsystems zu einem Ausbleiben der Voreinspritzung kommen. Dies macht sich durch eine übermäßig laute Geräuschentwicklung (sog. Nageln) bemerkbar. Andererseits führt eine ungewollte Erhöhung der Voreinspritzmenge zu verstärkten Rußemissionen.In order to achieve optimal combustion with the lowest possible pollutant emissions, among other things, the most accurate metering of the injected fuel mass is required. Particularly when metering the pre-injection, very small fuel masses of around 2 mg / stroke have to be set, so that deviations from 1 to 2 mg can already correspond to 50% to 100%. In the case of a diesel engine, incorrect piloting of the injection system can result in the pre-injection failing to appear. This is noticeable by an excessively loud noise (so-called nailing). On the other hand, an unwanted increase in the pilot injection quantity leads to increased soot emissions.

Die zur Kraftstoffeinspritzung verwendeten Injektoren (Einspritzelemente, Einspritzeinheiten oder Einspritzventile) weisen individuelle Exemplarstreuungen auf. Außerdem driftet die Einspritzcharakteristik mit zunehmender Alterung der Einspritzelemente.The injectors used for fuel injection (injection elements, injection units or injection valves) have individual sample variations. In addition, the injection characteristic drifts with increasing aging of the injection elements.

Es ist bereits bekannt, die gewünschte einzuspritzende Kraftstoffmasse über mehrere Kennfelder in ein Volumen und dieses schließlich in die entsprechend erforderliche Ansteuerdauer für einen Injektor umzurechnen. Bereits bei der Fertigung wird jeder Injektor, z.B. eines Common-Rail Systems, individuell vermessen und das Einspritzverhalten zylinderindividuell in einem Kennfeld im Motorsteuergerät abgelegt.It is already known to convert the desired fuel mass to be injected into a volume over several characteristic diagrams and then to convert it into the correspondingly required activation period for an injector. Every injector, e.g. of a common rail system, individually measured and the injection behavior stored individually for each cylinder in a map in the engine control unit.

Außerdem wird z.B. bei modernen Dieselmotoren mit EDC16-Motorsteuerung im Schub eine Nullmengenkalibrierung zum Ausgleich der Langzeitdrift der Injektoren durchgeführt. Diese, unter anderem in DE 39 29 747 A1 beschriebene Nullmengenkalibrierung ermittelt jedoch nur die minimal erforderliche Ansteuerzeit, die zum kurzzeitigen Öffnen des Injektors erforderlich ist. Ein durch Alterungsdrift veränderter Anstieg der Injektorkennlinie bleibt unberücksichtigt.In addition, for example in modern diesel engines with EDC16 engine control, a zero quantity calibration is carried out to compensate for the long-term drift of the injectors. This, among others in DE 39 29 747 A1 However, the zero quantity calibration described only determines the minimum activation time required to open the injector briefly. An increase in the injector characteristic curve that has changed due to aging drift is not taken into account.

Zudem wird auf die Lehre zur der Nullmengenkalibrierung und zu dem Injektormengenabgleich im Rahmen des fertigungsbedingten Streuverhaltens der Injektoren in Dieselmotor-Management; 4. Auflage; Wiesbaden: Vieweg, 2004. S.372ff. - ISBN 3-322-80332-0; [Hrsg.] Robert Bosch GmbH als Verfahren zur Einspritzmengenkorrektur verwiesen.In addition, the teaching on zero quantity calibration and on the injector quantity comparison within the scope of the production-related scattering behavior of the injectors in diesel engine management; 4th edition; Wiesbaden: Vieweg, 2004. pp.372ff. - ISBN 3-322-80332-0; [Ed.] Robert Bosch GmbH referred to as a method for correcting the injection quantity.

In DE 101 59 016 A1 wird ein Verfahren zur Adaption einer einzelnen Voreinspritzung beschrieben. Mittels lonenstrom- oder Zylinderdrucksensor wird ausgehend von z.B. Brennbeginn, Heizverlauf, Zündverzug oder maximalem Druckgradienten die Ansteuerdauer einer einzelnen Voreinspritzung verändert. Dieses Verfahren ist aber für mehrere Voreinspritzungen ungeeignet. Außerdem wird damit nicht direkt die eingespritzte Kraftstoffmenge adaptiert, sondern nur eine indirekte Ersatzgröße.In DE 101 59 016 A1 A method for adapting a single pilot injection is described. The activation duration of a single pilot injection is changed by means of an ion current or cylinder pressure sensor based on, for example, the start of combustion, the course of heating, ignition delay or maximum pressure gradient. However, this method is unsuitable for several pre-injections. In addition, the quantity of fuel injected is not directly adapted, but only an indirect replacement quantity.

Für zukünftige Verbrennungsmotoren ist aus der DE 101 59 017 A1 bereits eine zylinderdruckbasierte Motorsteuerung bekannt. Hierbei wird das in DE 101 59 016 A1 bereits erwähnte Verfahren zur Regelung des maximalen Druckgradienten über eine Verstellung der Ansteuerung einer Voreinspritzung näher beschrieben. Die in DE 101 59 017 A1 erwähnte Erfassung der Einzelwirkung einzelner Einspritzereignisse lässt sich speziell für mehrere Voreinspritzungen nicht anwenden, da mehrere frühe Voreinspritzungen meist erst zusammen mit einer angelagerten Voreinspritzung oder der Haupteinspritzung um den oberen Totpunkt verbrennen. Die in DE 101 59 017 A1 erwähnte Bestimmung der bis zum Brennbeginn eingespritzten Kraftstoffmenge liefert im günstigsten Fall die Summenmenge aller Voreinspritzungen, im ungünstigen Fällen liefert sie die Summenmenge aller Voreinspritzungen und eine Teilmenge der Haupteinspritzung. Daher ist auch das in DE 101 59 017 A1 beschriebene Verfahren für eine Adaption der Einspritzmenge mehrerer Voreinspritzereignisse nicht geeignet.For future internal combustion engines is out of DE 101 59 017 A1 a cylinder pressure-based engine control is already known. Here the in DE 101 59 016 A1 Methods already mentioned for regulating the maximum pressure gradient by adjusting the actuation of a pilot injection are described in more detail. In the DE 101 59 017 A1 The aforementioned detection of the individual effect of individual injection events cannot be used especially for several pre-injections, since several early pre-injections usually only burn together with an attached pre-injection or the main injection around top dead center. In the DE 101 59 017 A1 The aforementioned determination of the amount of fuel injected until the start of combustion provides the total amount of all pre-injections in the best case, in unfavorable cases it provides the total amount of all pre-injections and a subset of the main injection. Therefore that is also in DE 101 59 017 A1 The method described is not suitable for adapting the injection quantity of several pre-injection events.

In DE 197 49 815 A1 wird ein Verfahren zur Ermittlung der gesamten eingespritzten Kraftstoffmenge aus dem Zylinderdrucksignal beschrieben. Für heutige Dieselmotoren mit Mehrfacheinspritzung (eine oder mehrere Voreinspritzungen, eine oder zwei Haupteinspritzungen, eine oder mehrere Nacheinspritzungen) ist dieses Verfahren jedoch ungeeignet, da damit nur die Gesamtmenge des tatsächlich verbrannten Kraftstoffes erfasst werden kann. Die Einzelmenge einzelner Einspritzereignisse lässt sich damit nicht erfassen. Zudem werden teilweise Einspritzungen sehr spät eingespritzt, damit sie gerade nicht verbrennen, sondern den Motor als dampfförmiger unverbrannter Kraftstoff verlassen.In DE 197 49 815 A1 describes a method for determining the total amount of fuel injected from the cylinder pressure signal. However, this method is unsuitable for today's diesel engines with multiple injection (one or more pre-injections, one or two main injections, one or more post-injections), since it can only detect the total amount of fuel actually burned. The individual quantity of individual injection events cannot be recorded with this. In addition, some injections are injected very late so that they do not burn, but rather leave the engine as vaporous unburned fuel.

Aus der DE 197 26 756 A1 ist es bekannt, dass ein Steuergerät die bei der Einspritzung eingespitzte Kraftstoffmasse aus dem während derselben Einspritzung auf den Kraftstoff einwirkenden Druck ermittelt.From the DE 197 26 756 A1 it is known that a control unit determines the fuel mass injected during the injection from the pressure acting on the fuel during the same injection.

In der DE 10 2004 001 119 A1 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine beschrieben. Es wird eine Kraftstoffmenge in mehreren Teileinspritzungen in einen Brennraum der Brennkraftmaschine mittels eines Einspritzventils direkt eingebracht, wobei die Ansteuerdauern und/oder Ansteuerbeginne der Teileinspritzungen sowie der Einspritzratenverlauf über die Teileinspritzungen als Steuergröße verwendet werden. Aus dem Verlauf des Drucks im Brennraum wird der Heizverlauf der von diesem Einspritzventil tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmenge bestimmt. In einem Kennfeld ist in Funktion des Betriebszustands eine Soll-Einspritzmenge für eine Teileinspritzung, insbesondere Voreinspritzung, abgelegt, so dass ein Sollwert für die an das Arbeitsgas im Brennraum abgegebene Wärmemenge mittels eines Umrechnungsfaktors berechnet werden kann. Aus dem Summenheizverlauf werden die Beiträge der einzelnen Teileinspritzungen durch Differenzbildung ermittelt. Die auf diese Weise ermittelten Merkmale werden als Ist-Werte einer Regelung zugeführt.In the DE 10 2004 001 119 A1 describes a method and a device for controlling an internal combustion engine. A quantity of fuel is injected into a plurality of partial injections into a combustion chamber of the internal combustion engine by means of a Injection valve introduced directly, the control periods and / or control starts of the partial injections and the injection rate curve via the partial injections being used as a control variable. The heating curve of the fuel quantity actually injected by this injection valve is determined from the curve of the pressure in the combustion chamber. A setpoint injection quantity for a partial injection, in particular pre-injection, is stored in a characteristic map as a function of the operating state, so that a setpoint value for the amount of heat given off to the working gas in the combustion chamber can be calculated by means of a conversion factor. The contributions of the individual partial injections are determined from the total heating curve by forming the difference. The features determined in this way are fed to a control system as actual values.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der o.g. Art bzgl. der Kraftstoffzumessung bei einzelnen Kraftstoffeinspritzungen zu verbessern.The invention has for its object a method of the above. To improve the type of fuel metering for individual fuel injections.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.This object is achieved by a method of the above. Kind with the features characterized in claim 1 solved. Advantageous embodiments of the invention are described in the further claims.

Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, wobei zum Einspritzen einer vorbestimmten Kraftstoffmenge in wenigstens einen Brennraum wenigstens ein Einspritzventil für eine vorbestimmte Ansteuerzeit angesteuert wird.The starting point of the invention is a method for operating an internal combustion engine, wherein at least one injection valve is actuated for a predetermined actuation time for injecting a predetermined amount of fuel into at least one combustion chamber.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass

  • • stationär als Kenngröße des Verlaufes des Druckes in dem Brennraum ein indizierter Mitteldruck oder eine umgesetzte Wärmemenge in Abhängigkeit von der Kraftstoffeinspritzmenge bei einem definiertem Brennbeginn und einer definierten Motordrehzahl ermittelt, und bei einer einzelnen Einspritzung pro Arbeitsspiel und konstantem Brennbeginn sowie einer festen Motordrehzahl bestimmte Einspritzmengen-Stützstellen eingestellt und erfasst werden,
  • • wonach aus dem zugehörigen Zylinderdrucksignal Abweichungen von dem indizierten Mitteldruck oder der umgesetzten Wärmemenge ermittelt und in ein Kennfeld eingetragen werden, aus dem sich durch Invertierung dieses Kennfeldes aus dem Zylinderdrucksignal bei gegebener Motordrehzahl und festem Brennbeginn jederzeit bei einer einzelnen Einspritzung pro Arbeitsspiel die eingespritzte Kraftstoffmasse des wenigstens einen Einspritzventils ermitteln lässt,
  • • wobei während des Betriebs der Brennkraftmaschine in einem vorbestimmten Betriebszustand, der durch die Motordrehzahl und den Brennbeginn definiert ist, ein einzelnes zu adaptierendes Einspritzventil für eine vorbestimmte Prüfzeit angesteuert wird, und
  • • aus dem Verlauf des Druckes in dem diesem Einspritzventil zugeordneten Brennraum, die von diesem Einspritzventil tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge bestimmt wird; und
  • • aus dem Kennfeld für dieses Einspritzventil eine für die vorbestimmte Prüfzeit erwartete Kraftstoffmenge bestimmt wird; und
  • • eine Differenz zwischen der erwarteten Kraftstoffmenge und der tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmenge bestimmt wird; und
  • • ein Korrekturwert für die Ansteuerzeit dieses Einspritzventils derart bestimmt wird, dass diese Differenz null oder nahezu null ist; und
  • • dass bei zukünftigen Ansteuerungen dieses Einspritzventils die Ansteuerzeit um den Korrekturwert verändert wird.
According to the invention it is provided that
  • • stationary as an indicator of the course of the pressure in the combustion chamber, an indexed mean pressure or a converted amount of heat depending on the fuel injection quantity at a defined start of combustion and a defined engine speed, and with a single injection per cycle and constant start of combustion as well as a fixed engine speed, determined injection quantities. Support points are set and recorded,
  • • After which, from the associated cylinder pressure signal, deviations from the indicated mean pressure or the amount of heat converted are determined and entered into a map, from which, by inverting this map from the cylinder pressure signal at a given engine speed and fixed start of combustion, the injected fuel mass of the engine at any time with a single injection per cycle can determine at least one injection valve,
  • Wherein, during the operation of the internal combustion engine in a predetermined operating state, which is defined by the engine speed and the start of combustion, a single injection valve to be adapted is actuated for a predetermined test time, and
  • From the course of the pressure in the combustion chamber assigned to this injection valve, the fuel quantity actually injected by this injection valve is determined; and
  • A fuel quantity expected for the predetermined test time is determined from the characteristic diagram for this injection valve; and
  • • a difference between the expected amount of fuel and the amount of fuel actually injected is determined; and
  • A correction value for the actuation time of this injection valve is determined such that this difference is zero or almost zero; and
  • • That the triggering time will be changed by the correction value when this injector is activated in the future.

Dies hat den Vorteil, dass im laufenden Betrieb eine Ansteuerzeit für Einspritzventile an das tatsächliche Verhalten der Einspritzventile, welches sich aufgrund von Alterung, Ablagerungen o.ä. über die Lebensdauer verändert, adaptiert wird, so dass stets korrekte Kraftstoffmengen zugemessen werden und Verbrennungsgeräusche sowie Rohemissionen im applizierten Bereich bleiben. Vor allem bei Einspitzung von kleinen Kraftstoffmengen, wird beispielsweise bei Voreinspritzungen oder sehr kleinen Nacheinspritzmengen, ist es dadurch möglich, stets die korrekten Einspritzmengen zuzumessen.This has the advantage that a control time for injectors depends on the actual behavior of the injectors during operation, which changes due to aging, deposits or the like. is changed over the service life, adapted so that correct amounts of fuel are always metered and combustion noises and raw emissions remain in the applied area. Especially when small amounts of fuel are injected, for example in the case of pre-injections or very small post-injection amounts, it is thereby possible to always measure the correct injection amounts.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird aus dem Verlauf des Druckes in dem Brennraum wenigstens eine Kenngröße bestimmt, wobei aus einem Kennfeld, in dem für die Kenngröße bzw. die Kenngrößen eine Abhängigkeit von einer eingespritzten Kraftstoffmenge hinterlegt ist, die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge bestimmt wird. Diese Kenngröße ist beispielsweise ein indizierter Mitteldruck oder eine umgesetzte Wärmemenge.In a preferred embodiment, at least one characteristic variable is determined from the course of the pressure in the combustion chamber, the actual fuel quantity actually injected being determined from a characteristic diagram in which a dependency on an injected fuel quantity is stored for the characteristic variable or parameters. This parameter is, for example, an indexed medium pressure or an amount of heat converted.

In dem Kennfeld ist die eingespritzte Kraftstoffmenge zusätzlich in Abhängigkeit von wenigstens einem, den Betriebszustand der Brennkraftmaschine während der Prüfzeit definierenden Parameter, wie beispielsweise eine Motordrehzahl und/oder ein Brennbeginn, hinterlegt.The fuel quantity injected is additionally stored in the characteristic diagram as a function of at least one parameter that defines the operating state of the internal combustion engine during the test period, such as, for example, an engine speed and / or a start of combustion.

Die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge wird aus dem Verlauf des Druckes in dem Brennraum über beispielsweise wenigstens ein Arbeitsspiel bestimmt.The quantity of fuel actually injected is determined from the course of the pressure in the combustion chamber over, for example, at least one work cycle.

Erfindungsgemäß wird die Ansteuerung des einzelnen Einspritzventil für die vorbestimmte Prüfzeit in einem vorbestimmten Betriebszustand der Brennkraftmaschine durchgeführt. According to the control of the individual injection valve for the predetermined Test time carried out in a predetermined operating state of the internal combustion engine.

Zweckmäßigerweise ist der vorbestimmte Betriebszustand durch eine Drehzahl und/oder einen Brennbeginn definiert.The predetermined operating state is expediently defined by a speed and / or a start of combustion.

Der vorbestimmte Betriebszustand ist beispielsweise ein Schubbetrieb bei einer in einem Kraftfahrzeug als Antriebsaggregat eingebauter Brennkraftmaschine.The predetermined operating state is, for example, an overrun operation in an internal combustion engine installed as a drive unit in a motor vehicle.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine grafische Darstellung des Einflusses der eingespritzten Kraftstoffmenge auf das Zylinderdruckmerkmal „indizierter Mitteldruck“ pmi,
  • 2 eine grafische Darstellung des Einflusses der eingespritzten Kraftstoffmenge auf das Zylinderdruckmerkmal „umgesetzte Wärmemenge“ Qmax und
  • 3 eine grafische Darstellung der eingespritzten Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von der Ansteuerdauer eines Kraftstoffinjektors im Neuzustand bei konstanter Motordrehzahl und konstantem Einspritzdruck.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawings. Show it:
  • 1 a graphic representation of the influence of the injected fuel quantity on the cylinder pressure characteristic “indexed medium pressure” pmi,
  • 2nd a graphical representation of the influence of the injected fuel quantity on the cylinder pressure characteristic "converted heat quantity" Qmax and
  • 3rd a graphical representation of the amount of fuel injected as a function of the activation period of a fuel injector in new condition with constant engine speed and constant injection pressure.

3 zeigt die Abhängigkeit einer eingespritzten Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von einer Ansteuerdauer für ein Einspritzelement im Neuzustand bei konstanter Motordrehzahl und konstantem Einspritzdruck. Bei 18 ist eine Ansteuerzeit in [µs] und bei 20 ist eine Kraftstoffmenge in [mg/Hub] aufgetragen. Diese Abhängigkeit ändert sich beispielsweise aufgrund einer alterungsbedingten Drift oder Ablagerungen über die Lebensdauer des Einspritzelementes. 3rd shows the dependence of an injected fuel quantity as a function of a control period for an injection element in new condition with constant engine speed and constant injection pressure. At 18th is a control time in [µs] and at 20th a fuel quantity is plotted in [mg / stroke]. This dependency changes, for example, due to an age-related drift or deposits over the service life of the injection element.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, mit dem das tatsächliche Einspritzverhalten einer Einspritzeinheit für Kraftstoff einer Brennkraftmaschine im Betrieb erfasst, und daraufhin die Ansteuerung der Einspritzelemente korrigiert wird, um exakte, vorbestimmte Kraftstoffmengen einem Brennraum der Brennkraftmaschine zuzuführen.The invention relates to a method with which the actual injection behavior of an injection unit for fuel of an internal combustion engine is detected during operation, and the control of the injection elements is then corrected in order to supply exact, predetermined amounts of fuel to a combustion chamber of the internal combustion engine.

Zunächst wird in Voruntersuchungen an einem Motorprüfstand die Abhängigkeit relevanter Zylinderdruck-Merkmale, wie z.B. der indizierte Mitteldruck (pmi) oder die umgesetzte Wärmemenge (Qmax), in Abhängigkeit von der Kraftstoffeinspritzmenge bei einem definiertem Brennbeginn und einer definierten Motordrehzahl ermittelt. Dazu werden bei einer einzelnen Einspritzung pro Arbeitsspiel und konstantem Brennbeginn sowie einer festen Motordrehzahl bestimmte Einspritzmengen-Stützstellen stationär eingestellt und mittels Kraftstoffwaage erfasst. Aus dem zugehörigen Zylinderdrucksignal werden Abweichungen der ermittelten Größen pmi bzw. Qmax zu den entsprechenden Werten ohne Einspritzung ermittelt und in ein Kennfeld (Eingangsgrößen sind Kraftstoffmenge und Motordrehzahl) eingetragen. Durch Invertierung dieses Kennfeldes lässt sich nun aus dem Zylinderdrucksignal bei gegebener Motordrehzahl und festem Brennbeginn die eingespritzte Kraftstoffmasse ermitteln. Dieses invertierte Kennfeld wird im Motorsteuergerät abgespeichert, so dass jederzeit bei einer einzelnen Einspritzung pro Arbeitsspiel (also ohne Vor- oder Nacheinspritzung) aus dem Zylinderdrucksignal die eingespritzte Kraftstoffmasse ermittelt werden kann.First, the dependency of relevant cylinder pressure characteristics, such as the indicated mean pressure (pmi) or the amount of heat converted (Q max ), is determined in preliminary examinations on an engine test bench as a function of the fuel injection quantity at a defined start of combustion and a defined engine speed. For this purpose, with a single injection per work cycle and constant start of combustion as well as a fixed engine speed, certain injection quantity support points are set stationary and recorded using a fuel balance. Deviations of the determined quantities pmi and Qmax from the corresponding values without injection are determined from the associated cylinder pressure signal and entered in a characteristic diagram (input quantities are fuel quantity and engine speed). By inverting this map, the injected fuel mass can now be determined from the cylinder pressure signal at a given engine speed and a fixed start of combustion. This inverted map is stored in the engine control unit, so that the injected fuel mass can be determined at any time with a single injection per work cycle (that is, without pre-injection or post-injection) from the cylinder pressure signal.

1 zeigt beispielhaft den Einfluss der eingespritzten Kraftstoffmenge auf das Zylinderdruckmerkmal pmi. Bei 10 ist eine Kraftstoffmenge in [mg/Hub] und bei 12 ist pmi in [bar] aufgetragen. 1 shows an example of the influence of the amount of fuel injected on the cylinder pressure characteristic pmi. At 10th is a fuel quantity in [mg / stroke] and at 12th pmi is plotted in [bar].

2 zeigt beispielhaft den Einfluss der eingespritzten Kraftstoffmenge auf das Zylinderdruckmerkmal Qmax. Bei 14 ist eine Kraftstoffmenge in [mg/Hub] und bei 16 ist ΔQmax in [J] aufgetragen. 2nd shows an example of the influence of the amount of fuel injected on the cylinder pressure characteristic Q max . At 14 is a fuel quantity in [mg / stroke] and at 16 ΔQ max is plotted in [J].

Befindet sich die Brennkraftmaschine während des Betriebs im Schubbetrieb (beispielsweise bei Einbau als Antriebsaggregat in einem Kraftfahrzeug, dann wird zunächst das zu adaptierende Einspritzelement eines Arbeitszylinders mit definierten kleinen Einspritzzeiten angesteuert. Aus der Zylinderdruckauswertung kann nun über den abgelegten Kennraum die eingespritzte Kraftstoffmenge genau bestimmt und anschließend eine definierte Kraftstoffmenge durch Stelleingriff auf die Ansteuerzeit des Einspritzelementes eingeregelt werden. Ist die gewünschte Kraftstoffmenge eingeregelt, so wird die Differenz der eingeregelten Ansteuerzeit zur aus der Serienbedatung ermittelten Ansteuerzeit als Korrekturoffset in ein zum gerade adaptierten Zylinder zugehöriges Korrekturkennfeld geschrieben.If the internal combustion engine is in overrun during operation (for example when installing it as a drive unit in a motor vehicle, then the injection element of a working cylinder to be adapted is controlled with defined short injection times. The injected fuel quantity can now be determined precisely from the stored characteristic space and then determined from the cylinder pressure evaluation If the desired amount of fuel is adjusted, the difference between the adjusted actuation time and the actuation time determined from the series data is written as a correction offset in a correction map associated with the cylinder that has just been adapted.

Die Adaption nur jeweils eines einzigen Arbeitszylinders im Schub hat den Vorteil, dass größere Kraftstoffmengen ohne störenden Einfluss auf das Fahrverhalten adaptiert werden können, als wenn alle Zylinder der Brennkraftmaschine gleichzeitig im Schub adaptiert werden würden.The adaption of only a single working cylinder in the overrun has the advantage that larger amounts of fuel can be adapted without disruptive influence on the driving behavior than if all cylinders of the internal combustion engine were adapted simultaneously in the overrun.

Eine Adaption im normalen Fahrbetrieb (nicht Schub) ist ebenfalls möglich, wobei bevorzugt nur eine einzelne Einspritzung pro Arbeitsspiel stattfindet, was sich bei höheren Einspritzmengen im normalen Fahrbetrieb als starke Geräuschentwicklung (sogenanntes „Nageln“) bemerkbar macht.An adaptation in normal driving operation (not overrun) is also possible, whereby preferably only a single injection takes place per work cycle, which is noticeable as strong noise development (so-called "nailing") with higher injection quantities in normal driving operation.

Zur Ansteuerung der Einspritzeinheit bei allen nachfolgenden Einspritzungen von Kraftstoff wird bei gegebener Einspritzmenge der Korrekturoffset-Wert zum Serienwert addiert. Bei Einspritzung insbesondere kleiner Mengen, wie z.B. der Voreinspritzung oder sehr kleiner Nacheinspritzmengen, ist es somit möglich, stets die korrekte Einspritzmenge zuzumessen. Sowohl die Verbrennungsgeräusche als auch die Rohemissionen bleiben dadurch stets im applizierten Bereich.To control the injection unit for all subsequent fuel injections, the correction offset value is added to the series value for a given injection quantity. When injecting especially small quantities, e.g. pre-injection or very small post-injection quantities, it is therefore possible to always measure the correct injection quantity. As a result, both the combustion noise and the raw emissions always remain in the applied area.

Claims (3)

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, wobei zum Einspritzen einer vorbestimmten Kraftstoffmenge in wenigstens einen Brennraum wenigstens ein Einspritzventil für eine vorbestimmte Ansteuerzeit angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass • stationär als Kenngröße des Verlaufes des Druckes in dem Brennraum ein indizierter Mitteldruck (pmi) oder eine umgesetzte Wärmemenge (Qmax) in Abhängigkeit von der Kraftstoffeinspritzmenge bei einem definiertem Brennbeginn und einer definierten Motordrehzahl ermittelt, und bei einer einzelnen Einspritzung pro Arbeitsspiel und konstantem Brennbeginn sowie einer festen Motordrehzahl bestimmte Einspritzmengen-Stützstellen eingestellt und erfasst werden, • wonach aus dem zugehörigen Zylinderdrucksignal Abweichungen von dem indizierten Mitteldruck (pmi) oder der umgesetzten Wärmemenge (Qmax) ermittelt und in ein Kennfeld eingetragen werden, aus dem sich durch Invertierung dieses Kennfeldes aus dem Zylinderdrucksignal bei gegebener Motordrehzahl und festem Brennbeginn jederzeit bei einer einzelnen Einspritzung pro Arbeitsspiel die eingespritzte Kraftstoffmasse des wenigstens einen Einspritzventils ermitteln lässt, • wobei während des Betriebs der Brennkraftmaschine in einem vorbestimmten Betriebszustand, der durch die Motordrehzahl und den Brennbeginn definiert ist, ein einzelnes zu adaptierendes Einspritzventil für eine vorbestimmte Prüfzeit angesteuert wird, und • aus dem Verlauf des Druckes in dem diesem Einspritzventil zugeordneten Brennraum, die von diesem Einspritzventil tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge bestimmt wird; und • aus dem Kennfeld für dieses Einspritzventil eine für die vorbestimmte Prüfzeit erwartete Kraftstoffmenge bestimmt wird; und • eine Differenz zwischen der erwarteten Kraftstoffmenge und der tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmenge bestimmt wird; und • ein Korrekturwert für die Ansteuerzeit dieses Einspritzventils derart bestimmt wird, dass diese Differenz null oder nahezu null ist; und • dass bei zukünftigen Ansteuerungen dieses Einspritzventils die Ansteuerzeit um den Korrekturwert verändert wird.Method for operating an internal combustion engine, wherein at least one injection valve is actuated for a predetermined actuation time for injecting a predetermined amount of fuel into at least one combustion chamber, characterized in that • an indexed mean pressure (pmi) or a converted one is used as a parameter of the course of the pressure in the combustion chamber The quantity of heat (Q max ) is determined as a function of the fuel injection quantity at a defined start of combustion and a defined engine speed, and specific injection quantity support points are set and recorded for a single injection per work cycle and constant start of combustion as well as a fixed engine speed, • after which deviations from the associated cylinder pressure signal determined from the indicated mean pressure (pmi) or the amount of heat converted (Q max ) and entered in a map, from which the cylinder pressure signal at is converted by inverting this map level engine speed and fixed start of combustion at any time with a single injection per work cycle, the injected fuel mass of the at least one injection valve can be determined, • wherein during operation of the internal combustion engine in a predetermined operating state, which is defined by the engine speed and the start of combustion, a single injection valve to be adapted for a predetermined test time is triggered, and • from the course of the pressure in the combustion chamber assigned to this injection valve, the fuel quantity actually injected by this injection valve is determined; and • a fuel quantity expected for the predetermined test time is determined from the characteristic diagram for this injection valve; and • a difference between the expected amount of fuel and the amount of fuel actually injected is determined; and • a correction value for the activation time of this injection valve is determined such that this difference is zero or almost zero; and • that the control time will be changed by the correction value in future controls of this injection valve. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Betriebszustand ein Schubbetrieb ist.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the predetermined operating state is an overrun operation. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Schubbetrieb das Einspritzelement eines Arbeitszylinders mit definierten kleinen Einspritzzeiten angesteuert wird.Procedure according to Claim 2 , characterized in that in overrun the injection element of a working cylinder is controlled with defined short injection times.
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