DE102007049615A1

DE102007049615A1 - Elektronische Steuereinrichtung zur Steuerung der Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102007049615A1
Application number: DE102007049615A
Authority: DE
Inventors: Till Dr. Scheffler; Marco Bross; Lorenz Niklas
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2007-10-17
Filing date: 2007-10-17
Publication date: 2009-04-23
Anticipated expiration: 2027-10-18
Also published as: DE102007049615B4

Abstract

Die erfindungsgemäße elektronische Steuereinrichtung zur Steuerung der Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug weist eine Laufunruheermittlungseinheit und eine Einspritzmengenkorrektureinheit auf. Die Einspritzmengenkorrektureinheit ist derart ausgestaltet, - dass sie auf eine Speichereinheit zugreift, in der mindestens eine empirisch ermittelte Kennlinie abgelegt ist, durch die der Idealverlauf eines zylinderbezogenen Laufunruhewertes abhängig von einem definierten Verlauf des Lambdawertes ermittelbar ist, - dass die Einspritzmenge eines zu untersuchenden Zylinders mit dem, bezogen auf den Lambdawert, definierten Verlauf in Richtung mager verstellbar ist, - dass der aus der Magerverstellung resultierende tatsächliche Verlauf der Laufunruhe ermittelt wird und - dass aus der Abweichung des tatsächlichen Verlaufs der Laufunruhe vom Idealverlauf der tatsächliche Lambdawert vor der Magerverstellung ermittelt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Steuereinrichtung zur Steuerung der Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Steuereinrichtung ist beispielsweise aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 102006026390.1 bekannt.
Bei dieser bekannten Steuereinrichtung findet eine Korrektur eines zylinderbezogenen Wertes relativ im Vergleich mit den Werten der jeweils anderen Zylinder statt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Vorrichtung eingangs genannter Art hinsichtlich einer Beschleunigung des Verfahrens zur Lambdagleichstellung weiterzubilden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche.
Die erfindungsgemäße elektronische Steuereinrichtung zur Steuerung der Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug weist eine Laufunruheermittlungseinheit und eine Einspritzmengenkorrektureinheit auf. Die Einspritzmengenkorrektureinheit ist derart ausgestaltet,

– dass sie auf eine Speichereinheit zugreift, in der mindestens eine empirisch ermittelte Kennlinie abgelegt ist, durch die der Idealverlauf eines zylinderbezogenen Laufunruhewertes abhängig von einem definierten Verlauf des Lambdawerts ermittelbar ist,
– dass die Einspritzmenge eines zu untersuchenden Zylinders mit dem bezogen auf den Lambdawert definierten Verlauf in Richtung mager verstellbar ist,
– dass die aus der Magerverstellung resultierende tatsächliche Verlauf der Laufunruhe ermittelt wird, und
– dass aus der Abweichung des tatsächlichen Verlaufs der Laufunruhe vom Idealverlauf der tatsächliche Lambdawert vor der Magerverstellung ermittelt wird.

Bei einer Abweichung des tatsächlichen Lambdawertes vor der Magerverstellung vom vor der Magerverstellung angenommenen Lambdawert wird die Einspritzmenge zum Erreichen eines vorgegebenen Lambdawertes entsprechend dieser Abweichung korrigiert. Der Idealverlauf kann den Verlauf der Laufunruhe über der Zeit oder über Lambda als Sollverlauf vorgeben. Der tatsächliche Verlauf der Laufunruhe kann dementsprechend ebenfalls entweder über der Zeit oder über Lambda ermittelt werden. In beiden Fällen werden definierte Lambdaverläufe zur Magerverstellung vorgegeben. Insbesondere werden definierte Verstelldifferenzen bezüglich der Lambdawerte vorgegeben.
Durch die erfindungsgemäße elektronische Steuereinrichtung kann eine absolute Korrektur einer zylinderbezogenen Wertes ohne Vergleich mit Werten der anderen Zylinder vorgenommen werden. Vorzugsweise wird ein nicht oder nur wenig gefilterter Laufunruhewert erfasst, um das Verfahren noch weiter zu beschleunigen. Als Laufunruhewert kann beispielsweise eine aus dem erfassten Drehzahlsignal ermittelbare Winkelbeschleunigung verwendet werden.
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 bzw. Bauteilstreuung der Ansteuerelektronik. Die Beobachtung von Einspritzmengen beruht üblicherweise auf der Erfassung von Lambdasignalen, die einem einzelnen Zylinder zugeordnet werden können.
Im Magerbetrieb bzw. abgemagerten Betrieb (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.
Durch die Erfindung wird insbesondere der stabile Einsatz von Piezo-Injektoren in hubraumstarken Motoren oder in Motoren möglich, die eine für die Lambdagleichstellung anhand von Lambdasignalen ungünstige Position der Lambda-Sonde aufweisen.
An Hand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt
1 schematisch eine erfindungsgemäße zylinderindividuelle Magerverstellung mit einem rampenförmigen Lambdaverlauf,
2 schematisch eine erfindungsgemäße zylinderindividuelle Magerverstellung mit einem stufenförmigen Lambdaverlauf
Gemäß 1 (unteres und mittleres Diagramm) wird die Einspritzmenge in einer Einspritzmengenkorrektur-Softwareroutine in der Weise mager verstellt, dass sich ein vorgegebener rampenförmiger Lambdaverlauf um eine Lambdadifferenz dλ bis zu einem bestimmten Endwert ergibt. Der daraus resultierende Verlauf des Laufunruhewertes M wird erfasst und mit einer in einer Speichereinheit abgelegten Kennlinie für einen „Idealverlauf" (siehe durchgezogene Linie) verglichen. Durch bekannte Approximationsverfahren kann der tatsächliche Verlauf (z. B. „Magerverlauf" siehe idealisierte gepunktete Linie oder „Fettverlauf" siehe idealisierte gestrichelte Linie) mit dem Idealverlauf verglichen bzw. „gefittet" werden. Eine der Abweichung entsprechende Korrektur der Einspritzmenge wird in bekannter Weise abgespeichert.
Gemäß 2 (unteres und mittleres Diagramm) wird die Einspritzmenge in einer Einspritzmengenkorrektur-Softwareroutine in der Weise mager verstellt, dass sich zwei vorgegebene Sprünge im Lambdaverlauf ergeben. Die daraus resultierenden Laufunruhedifferenzwerte werden erfasst und ebenfalls mit einer in einer Speichereinheit abgelegten entsprechenden Kennlinie für einen „Idealverlauf” (siehe durchgezogene Linie) verglichen. Auch hier kann durch bekannte Approximationsverfahren der tatsächliche Verlauf (z. B. „Magerverlauf" siehe gepunktete Linie oder „Fettverlauf" siehe gestrichelte Linie) mit dem Idealverlauf verglichen bzw. „gefittet" werden und eine der Abweichung entsprechende Korrektur der Einspritzmenge wird in bekannter Weise abgespeichert.
Die Magerverstellung mit einem bezogen auf den Lambdawert definierten Verlauf kann nicht nur rampen- oder sprungförmig, wie in den 1 und 2 dargestellt, vorgenommen werden, sondern z. B. auch sinusförmig, dreieckförmig oder sägezahnförmig verlaufen.
Die empirisch ermittelten und abgespeicherten Kennlinien für die Idealverläufe können entweder als Verläufe der Laufunruhe M über der Zeit t abhängig von den vorgegebenen Lambdaverläufen während der Magerverstellung direkt vorgegeben sein. Es können jedoch auch als „Lambdahaken" bezeichnete Kennlinien (siehe oberes Diagramm der 1 und 2) als Idealverläufe verwendet werden. Der so genannte Lambdahaken (Idealverlauf siehe dicke durchgezogene Kennlinie) gibt einen charakteristischen Verlauf der Laufunruhe bzw. des Antriebsmoments in Abhängigkeit vom Lambdawert, insbesondere für den Abmagerungsbereich, wieder. Für Lambdawerte im Fettbereich ist die Laufunruhe bzw. das Antriebsmoment nahezu konstant. Vorzugsweise werden für jeden Zylinder und für verschiedene Betriebspunkte verschiedene Lambdahaken als Idealverläufe bzw. Soll-Verläufe vorgegeben.
Im Beispiel gemäß 1 wird für eine rampenförmige Abmagerung um eine Lambdadifferenz dλ beginnend von einem beliebigen Lambdastartwert λ_start der mit einer dünnen durchgezogenen Linie eingetragene tatsächliche Verlauf der Laufunruhe M entlang der idealisierten punktierten Linie über der Zeit t erfasst. In einer ersten Alternative kann dieser tatsächliche Verlauf der Laufunruhe M über der Zeit t mit einer empirisch ermittelten und abgespeicherten Kennlinie für einen Idealverlauf der Laufunruhe M über der Zeit t (dicke durchgezogene Linie im mittleren Diagramm) verglichen werden. In einer zweiten Alternative wird der Lambdahaken als empirisch ermittelte abgespeicherte Kennlinie für einen Idealverlauf der Laufunruhe M über dem Lambdawert λ (dicke durchgezogene Linie im oberen Diagramm) verwendet. Es wird der tatsächliche Verlauf der Laufunruhe M (idealisierte punktierte dünne Linie aufgrund der durchgezogenen dünnen gemessenen Linie im oberen Diagramm) abhängig vom Lambdawert λ beginnend bei einem beliebigen Lambdastartwert λ_start über den sich durch die Lambdadifferenz dλ ergebenden Lambdabereich erfasst und mit dem Idealverlauf (dicke durchgezogene Linie im oberen Diagramm) verglichen. Durch bekannte Verfahren wird dieser tatsächliche Verlauf durch Verschiebung um einen Lambdaanteil Δλ und einen Laufunruheanteil ΔM in den Idealverlauf übergeführt (wird von mathematisch orientierten Fachleuten auch als „fitten" oder „matchen" bezeichnet). Die Verschiebung um den Lambdaanteil Δλ entspricht der zu korrigierenden Abweichung. Der tatsächliche Lambdastartwert λ_start entsprach also nicht dem angenommenen Lambdastartwert λ = 1. Im dargestellten Fall war also der Lambdastartwert λ_start um den Lambdaanteil Δλ magerer als angenommen.
Im Beispiel gemäß 2 wird in zwei Stufen eine Abmagerung um eine erste Lambdadifferenz dλ1 und um eine zweite Lambdadifferenz dλ2 beginnend von einem beliebigen Lambdastartwert λ_start vorgenommen. Es werden die daraus resultierenden Laufunruhesprünge dM1 und dM2 (entsprechen der punktierten Linie) über der Zeit t erfasst. In einer ersten Alternative kann dieser tatsächliche Verlauf der Laufunruhe M über der Zeit t mit einer empirisch ermittelten und abgespeicherten Kennlinie für einen Idealverlauf der Laufunruhe M über der Zeit t (dicke durchgezogene Linie im mittleren Diagramm) verglichen werden. In einer zweiten Alternative wird wieder der Lambdahaken als empirisch ermittelte abgespeicherte Kennlinie für einen Idealverlauf der Laufunruhe M über dem Lambdawert λ (dicke durchgezogene Linie im oberen Diagramm) verwendet. Es werden basierend auf den Lambdadifferenzwerten dλ1 und dλ2 und den sich daraus ergebenden Laufunruhedifferenzwerten dM1 und dM2 zwei Punkte auf dem tatsächlichen Verlauf der Laufunruhe M abhängig vom Lambdawert λ erfasst. Aus diesen Punkten wird wieder auf den tatsächlichen Verlauf der Laufunruhe M geschlossen. Es könnte gegebenenfalls auch nur ein Lambdasprung und ein sich daraus ergebender Punkt auf dem tatsächlichen Verlauf der Laufunruhe M ausreichen, wenn dieser sicher auf der Magerseite des Lambdahakens im nicht linearen Bereich liegen würde. Dieser tatsächliche Verlauf der Laufunruhe M wird wieder durch Verschiebung um einen Lambdaanteil Δλ und einen Laufunruheanteil ΔM in den Idealverlauf übergeführt. Die Verschiebung um den Lambdaanteil Δλ entspricht wieder der zu korrigierenden Abweichung.
Die Magerverstellung für die Einspritzmengenkorrektur kann bei mehreren oder auch allen Zylindern gleichzeitig erfolgen, da sich die veränderten Laufunruhewerte eines Zylinders kaum auf den oder die nächsten Zylinder auswirken.
Wird ein wenig gefilterter und somit möglichst schnell erfassbarer Laufunruhewert verwendet, kann dieser durch Rauschanteile gestört werden. Hierbei werden übliche Verfahren angewandt (wie z. B. schnelle Mittelwertbildung oder das Approximationsverfahren im Sinne eines minimalen quadratischen Fehlers), um ein auswertbares Ergebnis zu erhalten. Hierbei kann es notwendig sein, die Laufunruhewerte über mehrere Umdrehungen zu beobachten.
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.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102006026390 [0002]

Claims

Elektronische Steuereinrichtung zur Steuerung der Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug mit einer Laufunruheermittlungseinheit und mit einer Einspritzmengenkorrektureinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzmengenkorrektureinheit derart ausgestaltet ist, – dass sie auf eine Speichereinheit zugreift, in der mindestens eine empirisch ermittelte Kennlinie abgelegt ist, durch die der Idealverlauf eines zylinderbezogenen Laufunruhewertes (M) abhängig von einem definierten Verlauf des Lambdawerts (λ) ermittelbar ist, – dass die Einspritzmenge eines zu untersuchenden Zylinders mit dem bezogen auf den Lambdawert (λ) definierten Verlauf in Richtung mager verstellbar ist, – dass die aus der Magerverstellung resultierende tatsächliche Verlauf der Laufunruhe (M) ermittelt wird, – dass aus der Abweichung des tatsächlichen Verlaufs der Laufunruhe (M) vom Idealverlauf der tatsächliche Lambdawert (λ) vor der Magerverstellung ermittelt wird, – und dass bei einer Abweichung (Δλ) des tatsächlichen Lambdawertes (λ) vom angenommenen Lambdawert (λ_start) die Einspritzmenge entsprechend dieser Abweichung korrigiert wird.
Elektronische Steuereinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magerverstellung der Einspritzmenge eines zu untersuchenden Zylinders bezogen auf den Lambdawert entsprechend einer vorgegebenen Rampe vorgenommen wird.
Elektronische Steuereinrichtung nach einem der vorangegangenen Patentansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Magerverstellung der Einspritzmenge eines zu untersuchenden Zylinders bezogen auf den Lambdawert sprunghaft mit mindestens einem Sprung vorgenommen wird.
Elektronische Steuereinrichtung nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein möglichst schnell erfassbarer Laufunruhedifferenzwert ermittelt wird.
Elektronische Steuereinrichtung nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Speichereinheit für jeden Zylinder eine eigene empirisch ermittelte Kennlinie abgelegt ist, durch die der Idealverlauf eines zylinderbezogenen Laufunruhewertes (M) abhängig vom Lambdawert (λ) zylinderindividuell und/oder betriebspunktabhängig ermittelbar ist.