DE102006026390B4

DE102006026390B4 - Elektronische Steuereinrichtung zur Steuerung der Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102006026390B4
Application number: DE102006026390.1A
Authority: DE
Inventors: Dr. Scheffler Till; Georg Meder; Wolfgang Heinle
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2006-06-07
Filing date: 2006-06-07
Publication date: 2017-04-27
Anticipated expiration: 2026-06-08
Also published as: WO2007140997A1; US7703437B2; DE102006026390A1; US20090037083A1

Abstract

Elektronische Steuereinrichtung zur Steuerung der Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug mit einer Laufunruheermittlungseinheit und mit einer Einspritzmengenkorrektureinheit, wobei eine definierte Gruppe von Zylindern einer Lambdasonde zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzmengenkorrektureinheit derart ausgestaltet ist, – dass die Einspritzmenge eines zu untersuchenden Zylinders (Z1) der definierten Gruppe um einen einem Laufunruhedifferenzwert (Delta LU; Delta LU soll) zugeordneten Differenzverstellwert (dm_1, dm_2, dm_3, dm_4) in Richtung mager verstellbar ist und die Einspritzmenge mindestens eines der übrigen Zylinder (Z2, Z3, Z4), die derselben Lambdasonde zugeordnet sind, entsprechend in Richtung fett verstellbar ist, so dass insgesamt ein vorgegebener Lambdawert dieser Gruppe, vorzugsweise ein Lambdawert von zumindest nahezu 1, erreicht wird, – dass auf diese Weise ein zylinderindividueller Differenzverstellwert (dm_1, dm_2, dm_3, dm_4) für jeden Zylinder der definierten Gruppe einstellbar ist – und dass zylinderindividuelle Korrekturwerte bestimmbar sind, indem die zylinderindividuelle Differenzverstellwerte (dm_1, dm_2, dm_3, dm_4) zueinander in Verhältnis gesetzt werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Steuereinrichtung zur Steuerung der Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 198 28 279 A1 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird eine Zylinder-Gleichstellung bezogen auf das Gesamtdrehmoment vorgenommen. Aus einzelnen zylinderindividuellen Laufunruhewerten werden Sollwerte bestimmt. Die Gleichstellung findet nur im Magerbetrieb statt. Aufgabe der hieraus bekannten Vorrichtung ist vorrangig die Laufruhe zu optimieren.
Weiterhin wird auf die Druckschrift DE 101 15 902 C1 hingewiesen, aus der ein Lambda-Zylindergleichstellungsverfahren bekannt ist, bei dem Differenzverstellwerte in Abhängigkeit von der Abgastemperatur oder des NOx-Gehaltes im Abgas bestimmt werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Vorrichtung eingangs genannter Art hinsichtlich einer Lambdagleichstellung weiterzubilden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche.
Durch die erfindungsgemäße elektronische Steuereinrichtung zur Steuerung der Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug mit einer Laufunruheermittlungseinheit und mit einer Einspritzmengenkorrektureinheit, wobei eine definierte Gruppe von Zylindern einer Lambdasonde zugeordnet ist, wird die Einspritzmenge eines zu untersuchenden Zylinders der definierten Gruppe um einen einem Laufunruhedifferenzwert zugeordneten Differenzverstellwert in Richtung mager verstellt und die Einspritzmenge mindestens eines der übrigen Zylinder, die derselben Lambdasonde zugeordnet sind, entsprechend in Richtung fett verstellt, so dass insgesamt ein vorgegebener Lambdawert dieser Gruppe von zumindest nahezu 1 erreicht wird. Somit wird ein homogener Betrieb sichergestellt. Die Differenzverstellwerte können sich beispielsweise auf die Einspritzmenge selbst, den Injektorhub oder die Einspritzzeit beziehen. Auf dieselbe Weise wird ein zylinderindividueller Differenzverstellwert für jeden Zylinder der definierten Gruppe eingestellt. Anschließend werden zylinderindividuelle Korrekturwerte bestimmt, indem die zylinderindividuellen Differenzverstellwerte zueinander in Verhältnis gesetzt werden.
Die erfindungsgemäße Magerverstellung zur Fehlererkennung und Korrekturwertermittlung soll einen homogenen Motorbetrieb und ein geregeltes Katalysatorkonzept, insbesondere für „Lambda-eins”, nicht verlassen. Vorgeschriebene Emissionsgrenzen sollen sicher eingehalten werden.
Vorzugsweise sind die vorgegebenen Laufunruhedifferenzwerte zum Erreichen eines definierten Ziel-Lambdawerts unter fehlerfreien Bedingungen empirisch ermittelt und abgespeichert.
Auch können die vorgegebenen Laufunruhedifferenzwerte betriebspunktanhängig variabel vorgebbar sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird bei der Vorgabe von jeweils dem gleichen Ziel-Lambdawert zugeordneten Laufunruhedifferenzwerten der Mittelwert aus allen Differenzverstellwerten gebildet. Die Differenz zwischen diesem Mittelwert und den einzelnen Differenzverstellwerten werden jeweils als zylinderindividuelle Korrekturwerte abgespeichert. Bei der Vorgabe von ungleichen Ziel-Lambdawerten zugeordneten Laufunruhedifferenzwerten für unterschiedliche Zylinder werden die Differenzverstellwerte mittels eines die Ungleichheit der Ziel-Lambdawerte kompensierenden Faktors korrigiert. Aus diesen korrigierten Differenzverstellwerten wird der Mittelwert gebildet. Als zylinderindividuelle Korrekturwerte werden dann jeweils die Differenz zwischen diesem Mittelwert und den einzelnen korrigierten Differenzverstellwerten abgespeichert.
Bei einer Änderung des Betriebspunkts während der Magerverstellung der zylinderindividuellen Differenzverstellwerte eines Zylinders kann der vorgegebene Laufunruhedifferenzwert angepasst werden. D. h. noch während der Magerverstellung eines Zylinders kann betriebspunktabhängig ein neuer Laufunruhedifferenzwert vorgegeben werden.
Vorzugsweise kann auch der Startwert der Einspritzmenge unmittelbar vor der Magerverstellung betriebspunktabhängig vorgebbar sein.
Das vorgenannte Verfahren durch die erfindungsgemäße elektronische Steuereinrichtung, insbesondere die Magerverstellung zur Bestimmung der Korrekturwerte, wird vorzugsweise im stationären Betrieb vorgenommen; d. h. beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Motordrehzahl und/oder die Last bewegen sich in etwa innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches. Sollte der stationäre Betrieb vor Abschluss der Korrekturwerteberechung verlassen werden, kann dies eine Abbruchbedingung für die Durchführung des durch die Steuereinrichtung durchgeführten Verfahrens sein.
Der Erfindung liegen folgende Erkenntnisse zugrunde:
Insbesondere die Einspritzmenge von Injektoren für direkt einspritzende Motoren auf Piezo-Technik aber auch von anderen Einspritzsystemen zeigen bei konstanter Einspritzzeit Abhängigkeiten insbesondere bezüglich Temperatur, Druck, Alter des Injektors und Alterung der Ansteuerelektronik. Die Beobachtung von Einspritzmengen beruht üblicherweise auf der Erfassung von Lambdasignalen, die einem einzelnen Zylinder zugeordnet werden können.
Im Magerbetrieb (Lambda > 1) besteht durch den so genannten Lambdahaken ein eindeutiger Zusammenhang zwischen den zylinderindividuellen Lambdawerten und dem Motormoment. Bewertet wird die Laufunruhe im Zusammenhang mit einem erforderlichen Abmagerungsgrad. Erfindungsgemäß wird die Einspritzmenge, z. B. die Einspritzzeit des Injektors, immer bezogen auf einen Zylinder aktiv in Richtung mager (Lambda > 1) verändert. Da die Magerverstellung bzw. der Abmagerungsgrad somit bekannt ist, kann anhand der Reaktion hinsichtlich der Laufunruhe abgeschätzt werden, welche Einspritzmenge ohne Magerverstellung abgegeben wird. Dadurch wird der Injektor kalibrierbar für den homogenen Betrieb, in dem kein eindeutiger Zusammenhang zwischen zylinderindividuellen Lambdawerten und dem Motormoment bzw. der Laufunruhe besteht. Grundsätzlich könnte anstelle der Laufunruhe auch das Lambdasignal oder eine Kombination von Laufunruhe und Lambdasignal ausgewertet werden, wenn die Signalamplitude der Lambdasonde hinreichend groß ist.
Durch die Erfindung wird insbesondere der stabile Einsatz von Piezo-Injektoren in hubraumstarken Motoren möglich. Weiterhin sind Zündabstand und Position der Lambdasonde hierbei unerheblich.
An Hand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt
1 schematisch eine erfindungsgemäße zylinderindividuelle Magerverstellung am Beispiel eines Abgasstranges mit 4 Zylindern
2 ein Beispiel für eine betriebspunktabhängige Vorgabe eines für die Magerverstellung vorgegebenen Laufunruhedifferenzwertes
3 zwei Beispiele für einen möglichen Verlauf der Einspritzmenge kurz vor und während der Magerverstellung eines Zylinders über der Zeit Gemäß 1 ist für eine Gruppe von vier Zylindern Z1, Z2, Z3 und Z4 einer gemeinsamen hier nicht dargestellten Lambdasonde der Verlauf eines Laufunruhewertes LU über der Zeit t dargestellt.
Gemäß 2 wird im stationären Betrieb bei einem aktuellen Betriebspunkt aus einem Kennfeld in Abhängigkeit von der Motordrehzahl n und der Last ein vorgegebener Laufunruhedifferenzwert Delta LU soll zum Zeitpunkt t0 als Sollwert, hier z. B. bei der Motordrehzahl n = n1 und dem Lastpunkt L1, ausgewählt. Das Kennfeld kann dabei einen Kernbereich B mit empirisch ermittelten Laufunruhedifferenzwerten aufweisen.
Die durch den Kernbereich B vorgegebenen Laufunruhedifferenzwerte Delta LU soll sind zum Erreichen eines definierten Ziel-Lambdawerts unter fehlerfreien Bedingungen empirisch ermittelt und in der Steuereinheit abgespeichert. Beispielsweise sei bei einem Laufunruhedifferenzwert Delta LU soll bei der Motordrehzahl n = n1 und dem Lastpunkt L1 unter fehlerfreien Bedingungen ein Ziel-Lambdawert von 1,2 ermittelt worden. Dies entspricht einem Abmagerungsgrad von 20%. Sollte also beispielsweise durch Alterung eines Injektors keine fehlerfreie Bedingung bezüglich eines bestimmten Zylinders vorliegen, wird sich bei dessen Magerverstellung bis zum Erreichen des vorgegebenen Laufunruhedifferenzwertes Delta LU soll ein anderer Differenzverstellwert hinsichtlich der Einspritzmenge ergeben als bei fehlerfreier Bedingung. Bei fehlerfreier Bedingung würde sich im dargestellten Betriebspunkt ein Differenzverstellwert von 20% ergeben.
Die Zylinder werden also ab dem Zeitpunkt t0 jeweils z. B. gemäß Ihrer Zündfolge bis zum Erreichen dieses vorgegebenen Laufunruhedifferenzwertes Delta LU soll mager verstellt. Die Verstellung kann beispielsweise sprunghaft und/oder in Form einer Rampe vorgenommen werden. Vorzugsweise wird, wie auch beide Beispiele in 3 zeigen, ab t0 zunächst eine Teilverstellung sprunghaft begonnen und anschließend rampenförmig weitergeführt. Dabei wird zunächst die Einspritzmenge eines ersten zu untersuchenden Zylinders Z1 um einen Differenzverstellwert dm_1, hier z. B. um 25%, in Richtung mager verstellt, um den vorgegebenen Laufunruhedifferenzwert Delta LU soll zu erreichen. Die Einspritzmenge der übrigen Zylinder Z2, Z3, Z4 werden vorzugsweise zu etwa gleichen Teilen entsprechend in Richtung fett verstellt, so dass insgesamt ein Lambdawert von zumindest nahezu 1 erreicht wird. Nacheinander werden auf dieselbe Weise die zylinderindividuellen Differenzverstellwerte, hier z. B. dm_2 = 20%, dm_3 = 20%, dm_4 = 15%, für jeden Zylinder bestimmt bzw. eingestellt. Danach wird der Mittelwert aus allen Differenzverstellwerten dm_1, dm_2, dm_3, dm_4 gebildet, hier 20%. Die Differenz zwischen diesem Mittelwert und den einzelnen Differenzverstellwerten dm_1, dm_2, dm_3, dm_4 werden jeweils als zylinderindividuelle Korrekturwerte abgespeichert und danach entsprechend zur Korrektur der Einspritzmengen eingesteuert.
Hier: Korrekturwert für Zylinder Z1 = 5%, für Zylinder Z2 = 0%, für Zylinder Z3 = 0% und für Zylinder Z4 = –5%.
Betrachtet man also die Fehler lambdabezogen ausgehend von der Annahme eines idealen Zustandes im gewünschten Homogenbetrieb, lag tatsächlich gemäß dem genannten Beispiel beim Zylinder Z1 anstelle des Lambdawertes 1 ein Lambdawert von 0,95 und beim Zylinder Z4 anstelle des Lambdawertes 1 ein Lambdawert von 1,05 vor. Die Zylinder Z2 und Z3 waren fehlerfrei.
Bei dem hier erwähnten Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, dass sich der Betriebspunkt (hier: Motordrehzahl n = n1 und Lastpunkt L1) während der Ermittlung aller Korrekturwerte und somit auch der vorgegebene Laufunruhedifferenzwert Delta LU soll zum Erreichen des definierten Ziel-Lambdawerts (hier von 1,2) nicht verändert hat.
Allerdings kann sich der Betriebspunkt sowohl noch während der Magerverstellung eines Zylinders als auch zwischen der Magenverstellung von unterschiedlichen Zylindern verändern. Dadurch können unterschiedliche, auch ungleichen Ziel-Lambdawerten zugeordnete Laufunruhedifferenzwerte (Delta LU soll) vorgegeben werden. Die Ziel-Lambdawerte sind derart gewählt, dass einerseits ein für die Fehlermessung bzw. Korrekturwertbestimmung ausreichender Abmagerungsgrad erreicht wird, aber andererseits betriebspunktabhängig eine Abmagerungsfähigkeit vorliegt. Denn ein Abmagerungsgrad, der beispielsweise zu einem Zylinderaussetzer führt, ist nicht gewünscht.
Bei einer Betriebspunktverschiebung zwischen der Magenverstellung unterschiedlicher Zylinder werden die zylinderindividuellen Differenzverstellwerte dm_1, dm_2, dm_3, dm_4 auch jeweils derart eingestellt, dass hierdurch der jeweils vorgegebene betriebspunktabhängige Laufunruhedifferenzwert Delta LU soll erreicht wird. Werden aber ungleichen Ziel-Lambdawerten zugeordnete Laufunruhedifferenzwerten Delta LU soll für unterschiedliche Zylinder vorgegeben, werden die Differenzverstellwerte mittels eines die Ungleichheit der Ziel-Lambdawerte kompensierenden Faktors korrigiert. Aus diesen korrigierten Differenzverstellwerten wird dann der Mittelwert gebildet. Die Differenz zwischen diesem Mittelwert und den einzelnen korrigierten Differenzverstellwerten werden wiederum jeweils als zylinderindividuelle Korrekturwerte abgespeichert.
Bei einer Änderung des Betriebspunkts während der Magerverstellung der zylinderindividuellen Differenzverstellwerte (dm_1, dm_2, dm_3, dm_4) eines Zylinders wird der vorgegebene betriebspunktabhängige Laufunruhedifferenzwert (Delta LU soll) gegebenenfalls angepasst.
Auch kann in vorteilhafter Weise der Startwert der Einspritzmenge unmittelbar vor der Magerverstellung, insbesondere betriebspunktabhängig, vorgebbar, d. h. auch hinsichtlich des momentanen Istwertes der Einspritzmenge kurzzeitig veränderbar, sein. Das Beispiel gemäß der gestrichelten Linie in 3 zeigt ein kurzes Anheben des Startwertes der Einspritzmenge vor dem Zeitpunkt t0. Bei dem Beispiel gemäß der durchgezogenen Linie in 3 wird der Istwert der Einspritzmenge unverändert gleich dem Startwert der Einspritzmenge gewählt.
Die hier beschriebene Vorgehensweise wird durch eine Einspritzmengenkorrektureinheit vorzugsweise in Form eines Programmmoduls in der elektronischen Steuereinrichtung realisiert. Eine derartige Steuereinrichtung bzw. dessen Programmmodule erhalten über Verbindungen zu anderen Steuereinrichtungen oder Sensoren die nötigen Eingangssignale bzw. Eingangsdaten.

Claims

Elektronische Steuereinrichtung zur Steuerung der Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug mit einer Laufunruheermittlungseinheit und mit einer Einspritzmengenkorrektureinheit, wobei eine definierte Gruppe von Zylindern einer Lambdasonde zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzmengenkorrektureinheit derart ausgestaltet ist, – dass die Einspritzmenge eines zu untersuchenden Zylinders (Z1) der definierten Gruppe um einen einem Laufunruhedifferenzwert (Delta LU; Delta LU soll) zugeordneten Differenzverstellwert (dm_1, dm_2, dm_3, dm_4) in Richtung mager verstellbar ist und die Einspritzmenge mindestens eines der übrigen Zylinder (Z2, Z3, Z4), die derselben Lambdasonde zugeordnet sind, entsprechend in Richtung fett verstellbar ist, so dass insgesamt ein vorgegebener Lambdawert dieser Gruppe, vorzugsweise ein Lambdawert von zumindest nahezu 1, erreicht wird, – dass auf diese Weise ein zylinderindividueller Differenzverstellwert (dm_1, dm_2, dm_3, dm_4) für jeden Zylinder der definierten Gruppe einstellbar ist – und dass zylinderindividuelle Korrekturwerte bestimmbar sind, indem die zylinderindividuelle Differenzverstellwerte (dm_1, dm_2, dm_3, dm_4) zueinander in Verhältnis gesetzt werden.
Elektronische Steuereinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebenen Laufunruhedifferenzwerte (Delta LU soll) zum Erreichen eines definierten Ziel-Lambdawerts unter fehlerfreien Bedingungen empirisch ermittelt und abgespeichert sind.
Elektronische Steuereinrichtung nach einem der vorangegangenen Patentansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Laufunruhedifferenzwert (Delta LU soll) betriebspunktanhängig variabel vorgebbar ist.
Elektronische Steuereinrichtung nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zylinderindividuellen Differenzverstellwerte (dm_1, dm_2, dm_3, dm_4) jeweils derart eingestellt werden, dass hierdurch jeweils ein vorgegebener Laufunruhedifferenzwert (Delta LU soll) erreicht wird, dass bei der Vorgabe von jeweils dem gleichen Ziel-Lambdawert zugeordneten Laufunruhedifferenzwerten (Delta LU soll) der Mittelwert aus allen Differenzverstellwerten (dm_1, dm_2, dm_3, dm_4) gebildet wird und dass die Differenz zwischen diesem Mittelwert und den einzelnen Differenzverstellwerten (dm_1, dm_2, dm_3, dm_4) jeweils als zylinderindividuelle Korrekturwerte abgespeichert werden.
Elektronische Steuereinrichtung nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zylinderindividuellen Differenzverstellwerte (dm_1, dm_2, dm_3, dm_4) jeweils derart eingestellt werden, dass hierdurch jeweils ein vorgegebener betriebspunktabhängiger Laufunruhedifferenzwert (Delta LU soll) erreicht wird, dass bei der Vorgabe von ungleichen Ziel-Lambdawerten zugeordneten Laufunruhedifferenzwerten (Delta LU soll) für unterschiedliche Zylinder die Differenzverstellwerte mittels eines die Ungleichheit der Ziel-Lambdawerte kompensierenden Faktors korrigiert werden, und dass aus diesen korrigierten Differenzverstellwerten der Mittelwert gebildet wird und dass die Differenz zwischen diesem Mittelwert und den einzelnen korrigierten Differenzverstellwerten jeweils als zylinderindividuelle Korrekturwerte abgespeichert werden.
Elektronische Steuereinrichtung nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Änderung des Betriebspunkts während der Magerverstellung der zylinderindividuellen Differenzverstellwerte (dm_1, dm_2, dm_3, dm_4) eines Zylinders der vorgegebene betriebspunktabhängige Laufunruhedifferenzwert (Delta LU soll) angepasst wird.
Elektronische Steuereinrichtung nach einem der vorangegangenen Patentansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Magerverstellung zur Bestimmung der Korrekturwerte im stationären Betrieb vorgenommen wird.
Elektronische Steuereinrichtung nach einem der vorangegangenen Patentansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass auch der Startwert der Einspritzmenge unmittelbar vor der Magerverstellung, insbesondere betriebspunktabhängig, vorgebbar ist.