DE102008002121B4

DE102008002121B4 - Verfahren und Steuergerät zur Kalibrierung eines Einspritzventils einer Brennkraftmaschine, Computerprogramm und Computergrogrammprodukt

Info

Publication number: DE102008002121B4
Application number: DE102008002121A
Authority: DE
Inventors: Axel Loeffler; Wolfgang Fischer; Roland Karrelmeyer; Gerald Graf
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2008-05-30
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2028-05-31
Also published as: US20090299608A1; US8260526B2; JP5543134B2; DE102008002121A1; JP2009287566A

Abstract

Verfahren zur Kalibrierung eines Einspritzventils (1045) einer Brennkraftmaschine (1000), mit folgenden Schritten:
a) Vorgabe eines ersten Zusammenhangs (204) zwischen einer Einspritzmenge (Q) und einer Stellgröße des Einspritzventils (1045) zur Umsetzung der Einspritzmenge (Q),
b) Vorgabe einer Solleinspritzmenge (QSoll),
c) Vorgabe mindestens eines Sollwerts für die Stellgröße des Einspritzventils (1045) gemäß des ersten Zusammenhangs (204), zur Umsetzung der Solleinspritzmenge (QSoll),
d) Ermittlung einer, aufgrund der Umsetzung des mindestens einen Sollwertes für die Stellgröß, resultierenden indizierten Arbeit,
e) Vergleich einer von der ermittelten resultierenden indizierten Arbeit abhängigen Größe mit einem Erwartungswert,
f) Korrektur des mindestens einen Sollwerts für die Stellgröße des Einspritzventils (1045) abhängig vom Vergleichsergebnis,
dadurch gekennzeichnet, dass die Solleinspritzmenge (QSoll) in eine Basiseinspritzmenge (QBasis) und eine Messeinspritzmenge (QMess) aufgeteilt wird; dass die Basiseinspritzmenge (QBasis) durch eine Basissollstellgröße abhängig vom ersten Zusammenhang (204) umgesetzt wird; dass die Messeinspritzmenge (QMess) durch eine Messsollstellgröße abhängig vom...

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einem Steuergerät zur Kalibrierung eines Einspritzventils sowie von einem Computerprogramm und einem Computerprogrammprodukt gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
Aus der DE 10 2005 051 701 A1 sind bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine bekannt, bei denen eine Gesamteinspritzung in eine Basiseinspritzung und mindestens eine Messeinspritzung auf geteilt wird. Die Einspritzdauer der Messeinspritzung wird sukzessive verringert und die Einspritzdauer der Basiseinspritzung erhöht, derart dass eine aus einer Ventilkennlinie ermittelte Gesamteinspritzmenge gleich bleibt. Eine aus der sukzessiven Verringerung der Einspritzdauer der Messeinspritzung provozierte Abweichung einer ein Ist-Gemisch charakterisierenden Größe von einer ein Soll-25 Gemisch charakterisierenden Größe wird erfasst. Die Abweichung oder eine Kennlinie des Einspritzventils wird adaptiert bzw. korrigiert. Die Erfassung, ob das Ist-Kraftstoff-Luft-Gemisch vom Soll-Kraftstoff-Luft-Gemisch abweicht, erfolgt mittels des von einer Lambda-Sonde bereitgestellten Lambda-Werts.
Aus der DE 103 59 306 A1 sind bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine bekannt, die eine Überwachung einer Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine ermöglichen. Dabei wird die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine im Hinblick auf das Überschreiten eines zulässigen Wertes überwacht, wobei für die Überwachung ein Istwert der Ausgangsgröße in Abhängigkeit einer Stellgröße für die Umsetzung der Ausgangsgröße ermittelt wird. Diese Stellgröße wird bei Abweichungen von einem vorgegebenen Zusammenhang zwischen der Einstellung der Stellgröße und der daraus resultierenden Ausgangsgröße kalibriert. Zur Kalibrierung wird mindestens ein Korrekturwert für die Einstellung der Stellgröße, ausgehend von dem vorgegebenen Zusammenhang, gebildet. Der mindestens eine Korrekturwert wird der Überwachung zugeführt. Der im Rahmen der Überwachung ermittelte Istwert der Ausgangsgröße wird um den mindestens einen Korrekturwert korrigiert. Der so korrigierte Istwert wird mit dem zulässigen Wert verglichen.
Aus der DE 10 2006 021 301 A1 ist ein Verfahren zur Kalibrierung eines Einspritzventils während eines Betriebs einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei zum Betreiben der Brennkraftmaschine durch mindestens eine Ansteuerung des Einspritzventils Kraftstoff in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird und wobei eine zusätzliche Ansteuerung zur Kalibrierung des Einspritzventils vorgesehen ist. Die Ansteuerungsdauer dieser zusätzlichen Ansteuerung wird so lange verändert, bis eine minimale Ansteuerungsdauer ermittelt ist, die minimal erforderlich ist, um eine Änderung wenigstens einer Betriebskenngröße der Brennkraftmaschine zu bewirken. Die zusätzliche Ansteuerung zur Kalibrierung des Einspritzventils erfolgt hierbei zeitlich vor einem oberen Totpunkt in einer Phase eines Ladungswechsels.
Aus der WO 2006/048372 A1 ist eine Vorrichtung zum Korrigieren des Einspritzverhaltens mindestens eines Injektors mit einer Einrichtung zum Speichern von Informationen des midestens einen Injektors und Mitteln zum Steuern des mindestens einen Injektors unter Berücksichtung der gespeicherten Informationen bekannt, bei dem die Informationen von Soll-Werten mit Ist-Werten individuell an mehreren Prüfpunkten des mindestens einen Injektors ermittelt wurden und bezogen sind, wobei die Informationen Ansteuerdauern für ein Ansteuerdauerkorrekturkennfeld des mindestens einen Injektors sind.
Aus der DE 41 34 304 A1 ist ein Verfahren zur Ansteuerung zumindest eines Magnetventils einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine bekannt, mit dem Ungleichförmigkeiten beim Einspritzvorgang ausgleichbar sind. Bei diesem Verfahren wird anhand erfasster Größen von einer elektronischen Steuereinheit eine Stellgröße zur Ansteuerung des Magnetventils berechnet, wobei die berechnete Stellgröße von einem gespeicherten Faktor, der in Abhängigkeit von zumindest einer der erfassten Größen ausgewählt wird, beeinflusst und das Magnetventil wird mit der veränderten Stellgröße angesteuert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Einspritzventil einer Brennkraftmaschine im gesamten Bereich der durch das Einspritzventil realisierbaren Einspritzmenge bei minimaler Auswirkung auf die Laufruhe der Brennkraftmaschine und bei Vermeidung des Stillstands der Brennkraftmaschine zu korrigieren. Die Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren und den Vorrichtungen gemäß den unabhängigen Ansprüchen.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren, das erfindungsgemäße Steuergerät, das erfindungsgemäße Computerprogramm und das erfindungsgemäße Computerpro grammprodukt mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass

a) ein erster Zusammenhang zwischen einer Einspritzmenge und einer Stellgröße des Einspritzventils zur Umsetzung der Einspritzmenge vorgegeben wird,
b) eine Solleinspritzmenge vorgegeben wird,
c) mindestens ein Sollwert für die Stellgröße des Einspritzventils gemäß des ersten Zusammenhangs, zur Umsetzung der Solleinspritzmenge vorgegeben wird,
d) eine aufgrund der Umsetzung des mindestens einen Sollwertes für die Stellgröße resultierenden indizierten Arbeit ermittelt wird,
e) eine von der ermittelten resultierenden indizierten Arbeit abhängige Größe mit einem Erwartungswert verglichen wird,
f) der mindestens eine Sollwert für die Stellgröße des Einspritzventils abhängig vom Vergleichsergebnis korrigiert wird.

Auf diese Weise wird als Rückmeldung von der Verbrennung eine von der resultierenden indizierten Arbeit abhängige Größe unabhängig vom Kraftstoff-Luft-Gemisch ermittelt wird.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in dem unabhängigen Anspruch angegebenen Verfahrens möglich.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der mindestens eine Sollwert für die Stellgröße des Einspritzventils im Schritt c) mittels einer ersten Korrekturkennlinie korrigiert wird; die Korrektur im Schritt f) mittels der ersten Korrekturkennlinie erfolgt; und die Korrekturkennlinie im Schritt f) abhängig vom Vergleichsergebnis korrigiert wird. Dadurch lässt sich eine Korrektur des Sollwerts für die Stellgröße des Einspritzventils mittels eines über mehrere Exemplare des Einspritzventils gemittelten ersten Korrekturfaktors durchführen, wodurch die Laufruhe der Brennkraftmaschine verbessert und die Klopfneigung der Brennkraftmaschine verringert wird.
Vorteilhafter Weise wird dann als die von der ermittelten resultierenden indizierten Arbeit abhängige Größe die Einspritzmenge gewählt. Damit wird bei Brennverfahren mit Luftüberschuss die Korrektur des Zusammenhangs zwischen der Einspritzmenge und der Stellgröße des Einspritzventils zur Umsetzung der Einspritzmenge direkt ermittelt.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der die Einspritzmenge abhängig von der ermittelten resultierenden indizierten Arbeit und der Motordrehzahl, insbesondere mittels Kennfeld ermittelt wird. Auf diese Weise lässt sich die Einspritzmenge besonders einfach, wenig aufwändig und präzise ermitteln. Bei Verwendung eines Kennfeldes können zusätzliche Einflussgrößen wie die Einflüsse von Kraftstoffart und Umweltbedingungen berücksichtigt werden. Dadurch wird die Genauigkeit erhöht.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn als Erwartungswert die Solleinspritzmenge gewählt wird, da sich aus dem Vergleich von Solleinspritzmenge einerseits und der beispielsweise aus der resultierenden indizierten Arbeit und der Motordrehzahl ermittelten tatsächlichen Einspritzmenge andererseits direkt ein Korrekturfaktor für den Zusammenhang zwischen der Einspritzmenge und der Stellgröße des Einspritzventils zur Umsetzung der Einspritzmenge berechnen lässt. Somit ist eine einfache Umsetzung des Verfahrens möglich ist. Dies wirkt sich positiv auf die Herstellungskosten aus.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der als die von der ermittelten resultierenden indizierten Arbeit abhängige Größe die resultierende indizierte Arbeit selbst gewählt wird. Dadurch werden zusätzliche Rechenschritte vermieden. So kann das Verfahren einfacher in einem Steuergerät umgesetzt werden kann.
Vorteilhafter Weise wird dann als Erwartungswert ein Sollwert für die resultierende indizierte Arbeit gewählt, da somit der Vergleich zwischen dem Erwartungswert und der ermittelten resultierenden indizierten Arbeit in einfacher Weise in einem Steuergerät umgesetzt werden kann.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform bei der der Sollwert für die resultierende indizierte Arbeit wie folgt ermittelt wird:
Die Solleinspritzmenge wird gemäß des ersten Zusammenhangs in eine einzige Sollstellgröße umgesetzt; die sich ergebende ermittelte resultierende indizierte Arbeit wird als Sollwert für die resultierende indizierte Arbeit gewählt. Damit kann zu jedem geeigneten Betriebspunkt der Brennkraftmaschine mit geringem Aufwand ein für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneter Erwartungswert bestimmt werden.
Vorteilhafter Weise wird die resultierende indizierte Arbeit abhängig von Brennkammerdruck ermittelt. Die Verwendung von Brennkammerdrucksensoren bietet den Vorteil, dass die Erfassung der resultierenden indizierten Arbeit individuell für jede Brennkammer erfolgt und bei Brennkraftmaschinen mit mehr als einer Brennkammer auf eine aufwändige und möglicherweise fehlerbehaftete Umrechnung der resultierenden induzierten Arbeit von den mehreren Brennkammern auf eine Brennkammer verzichtet werden kann. Dadurch erhöht sich die Genauigkeit der Korrektur.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Solleinspritzmenge gemäß dem ersten Zusammenhang in eine einzige Sollstellgröße umgesetzt wird und dass die Korrektur bei f) gemäß einem ersten Korrekturfaktor abhängig vom Quotienten zwischen der Solleinspritzmenge einerseits und der aus der resultierenden indizierten Arbeit abgeleiteten tatsächlichen Einspritzmenge andererseits durchgeführt wird. Dadurch kann der Korrekturfaktor abhängig von einer einfachen Division ohne weitere aufwändige Rechenschritte ermittelt werden.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Solleinspritzmenge in eine Basiseinspritzmenge und eine Messeinspritzmenge aufgeteilt wird; dass die Basiseinspritzmenge durch eine Basissollstellgröße abhängig vom ersten Zusammenhang umgesetzt wird; und dass die Messeinspritzmenge durch eine Messsollstellgröße abhängig vom ersten Zusammenhang umgesetzt wird. Durch die gleichbleibende gesamte Solleinspritzmenge verändert sich die der Verbrennung zugeführte Einspritzmenge nicht oder nur geringfügig, und ermöglicht die Bestimmung von Korrekturfaktoren im gesamten Bereich der durch das Einspritzventil realisierbaren Einspritzmengen bei minimaler Auswirkung auf die Laufruhe der Brennkraftmaschine und Vermeidung des Stillstands der Brennkraftmaschine.
Vorteilhafter Weise wird die Basiseinspritzmenge durch die Basissollstellgröße gemäß der durch den ersten Korrekturfaktor korrigierten Stellgröße des Einspritzventils umgesetzt. Dadurch erhöht sich die Genauigkeit der Korrektur weiter.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform die dadurch gekennzeichnet ist, dass die der Messeinspritzmenge über den vorgegebenen ersten Zusammenhang zugeordnete Messsollstellgröße abhängig von der Abweichung zwischen der von der ermittelten resultierenden indizierten Arbeit abhängigen Größe und dem Erwartungswert variiert wird, um die von der ermittelten resultierenden indizierten Arbeit abhängige Größe dem Erwartungswert nachzuführen, und dass die Korrektur des mindestens einen Sollwerts für die Stellgröße des Einspritzventils bei f) abhängig von einer ermittelten korrigierten Messstellgröße erfolgt, bei der die Abweichung zwischen der von der ermittelten resultierenden indizierten Arbeit abhängigen Größe und dem Erwartungswert innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes liegt. Auf diese Weise kann zum Beispiel durch Rückgriff auf vorhandene Regelalgorithmen für die indizierte Arbeit eine besonders einfache und zuverlässige Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens realisiert werden.
Vorteilhafter Weise wird der erste Korrekturfaktor abhängig vom Quotienten aus Messsollstellgröße und korrigierter Messstellgröße ermittelt. Dadurch wird das erfindungsgemäße Verfahren weiter vereinfacht.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform bei der die bei f) durchgeführte Korrektur gemäß des ersten Korrekturfaktors abhängig vom Quotienten zwischen einer Differenz aus Solleinspritzmenge und Basiseinspritzmenge einerseits und einer Differenz aus der von der ermittelten resultierenden indizierten Arbeit abgeleiteten tatsächlichen Einspritzmenge und der Basiseinspritzmenge andererseits gebildet wird. Dadurch kann der Zusammenhang zwischen Einspritzmenge und einer Stellgröße des Einspritzventils besonders gut korrigiert werden, da sich die Differenz zwischen Solleinspritzmenge und tatsächlicher Einspritzmenge direkt auf die Messsollstellgröße zurückführen lässt.
Vorteilhafter Weise wird als Stellgröße des Einspritzventils die elektrische Ansteuerdauer verwendet, da diese Größe mittels eines elektronischen Steuergerätes sehr genau gestellt werden kann.
Vorteilhafter Weise wird die Solleinspritzmenge größer als ein erster Schwellwert gewählt. Die Brennkraftmaschine kann so ohne Gefahr des Stillstandes betrieben werden.
Ausführungsbeispiele
Zeichnungen
Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit Benzindirekteinspritzung durch ein Einspritzventil;
2 einen ersten, einen zweiten und einen dritten Zusammenhang zwischen einer eingespritzten Kraftstoffmenge und einer elektrischen Ansteuerdauer des Einspritzventils aus 1;
3 eine erste und eine zweite Korrekturkennlinie, welche den Zusammenhang zwischen einem ersten und einem zweiten Korrekturfaktor und der elektrische Ansteuerdauer des Einspritzventils aus 1 darstellt;
4 ein Flussdiagramm, das einen beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens beschreibt.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In 1 ist der Aufbau einer Brennkraftmaschine 1000 beispielsweise eines Ottomotors oder eines Dieselmotors schematisch dargestellt. Diese Brennkraftmaschine 1000 verfügt über mehrere Brennkammern 1040 zur Durchführung eines homogenen Brennverfahrens, mit Selbstzündung von denen in 1 jedoch der Übersichtlichkeit halber nur eine dargestellt ist. Weiter umfasst die Brennkraftmaschine 1000 ein Saugrohr 1050 zur Luftzufuhr und ein Einspritzventil 1045 welches Kraftstoff in die Brennkammer 1040 so einspritzt, dass in der Brennkammer 1040 ein homogenes Luft-Kraftstoff-Gemisch entsteht. Diesem homogenen Luft-Kraftstoff-Gemisch wird durch die Bewegung eines Hubkolbens 1070 Energie mittels Kompression des homogenen Luft-Kraftstoff-Gemischs zugeführt bis es sich in der Brennkammer 1040 selbst entzündet. Ein Auslassventil 1060 und ein Abgasrohr 1065 dienen zur Ausleitung der Verbrennungsabgase. Die Bestimmung der Öffnungszeitpunkte und die Öffnungsdauern des Einlassventils 1055 und des Auslassventils 1060 in einem Arbeitsspiel erfolgt dabei mittels eines Motorsteuergeräts beispielsweise abhängig von der Position des Hubkolbens 1070. Dieser Hubkolben 1070 ist über einen Pleuel 1095 mit einer Kurbelwelle 1090 verbunden. Ein Arbeitsspiel bezeichnet dabei beispielsweise für einen Vier-Takt-Motor die Takte Ansaugen, Verdichten, Expansion und Ausschieben. Diese Takte werden in dem Fachmann bekannter Weise der Position des Hubkolbens 1070 beziehungsweise einem von einem Kurbelwellensensor 1085 erfassten Kurbelwellenwinkel zugeordnet.
Eine durch die Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemischs freiwerdende Energie wird bei der Expansion teilweise über den Hubkolben 1070 als mechanisch Energie mittels des Pleuels 1095 an die Kurbelwelle 1090 übertragen. Ein daraus resultierendes Drehmoment steht dann an der Kurbelwelle 1090 zur Verfügung.
Die Brennkraftmaschine 1000 umfasst zudem einen Drehzahlsensor 1075 zur Erfassung der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1000, einen Sensor 1080 zur Erfassung des Brennkammerdrucks sowie ein Steuergerät 1005.
Das Steuergerät 1005 umfasst eine erste Vorgabeeinheit 1010, eine zweite Vorgabeeinheit 1015 eine dritte Vorgabeeinheit 1020, eine Ermittlungseinheit 1025, eine Vergleichseinheit 1030 eine Korrektureinheit 1035 sowie einen in 1 nicht dargestellten flüchtigen Speicher und einen in 1 nicht dargestellten nichtflüchtigen Speicher.
Für die Einspritzung mit dem Einspritzventil 1045 kommen typischerweise zwei Arten von Einspritzventilen 1045 zum Einsatz. Magnet-Ventile und Piezo-Ventile. Piezo-Ventile zeichnen sich durch eine hohe Genauigkeit der eingespritzten Kraftstoffmenge aus, sind aber derzeit in der Herstellung sehr teuer gegenüber den Magnet-Ventilen. Die Erfindung ist unabhängig vom Typ der verwendeten Einspritzventile 1045 einsetzbar und wird im Folgenden am Beispiel eines Magnet-Ventils beschrieben. Für Piezo-Ventile wird das erfindungsgemäße Verfahren entsprechend angewandt.
Im nichtflüchtige Speicher des Steuergeräts 1005 ist in dem Fachmann bekannter Weise einen ersten Zusammenhang 204, eine erste Korrekturkennlinie 301, einen ersten Schwellwert, eine Statusinformation, insbesondere ein Statusbit SKAL sowie einen zweiten Schwellwert BET abgespeichert.
2 stellt den ersten Zusammenhang 204 zwischen einer Einspritzmenge Q und einer Stellgröße des Einspritzventils 1045 insbesondere einer elektrischen Ansteuerdauer T_i des Einspritzventils 1045, beispielsweise als Einspritzverhalten eines Magnet-Ventils, dar. Der erste Zusammenhang 204 ist ein eindeutiger, beispielsweise linearer Zusammenhang zwischen Einspritzmenge Q und elektrischer Ansteuerdauer T_i. Der erste Zusammenhang 204 wird beispielsweise vom Hersteller des Einspritzventils 1045 vorgegeben.
Wie in 2 ersichtlich wird der erste Zusammenhang 204 durch eine Gerade dargestellt, die bei einem von Null verschiedenen Punkt T_i = T_m auf der positiven x-Achse startet anschließend für zunehmende T_i ansteigt. Zur Abspeicherung beispielsweise im nichtflüchtigen Speicher im Steuergerät 1005 der Brennkraftmaschine 1000 werden vorbestimmte Werte für die Einspritzmenge Q aus einem Wertebereich gewählt. Der Wertebereich umfasst alle möglichen durch das Einspritzventil 1045 umsetzbaren Einspritzmengen Q, beispielsweise von 0 mg bis 25 mg. Die vorbestimmten Werte für die Einspritzmenge Q und die zugehörigen elektrischen Ansteuerdauern T_i werden in dem Fachmann bekannter Weise in einem ersten Datenbereich im nichtflüchtigen Speicher des Steuerge räts 1005 abgespeichert. In 2 sind die vorbestimmten Werte für die Einspritzmenge Q als Punkte auf der Geraden dargestellt.
Magnet-Ventile für Brennkraftmaschinen 1000, die in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden weisen vor allem bei kleineren Einspritzmengen Q beispielsweise kleiner als 7 mg eine starke Nichtlinearität bezüglich des Zusammenhangs von Einspritzmenge Q und elektrischer Ansteuerdauer T_i auf. Für ein bestimmtes Exemplar des Einspritzventils 1045 ist das tatsächliche Einspritzverhalten des Einspritzventils 1045 als ein zweiter Zusammenhang 201 zwischen der Einspritzmenge Q der elektrischen Ansteuerdauer T_i in 2 dargestellt. Aus 2 ist ersichtlich, dass der zweite Zusammenhang 201 nach einer toten Zone bei einem Wert T_i = T_e1 auf der positiven x-Achse startet. Die Einspritzmenge Q ist für Werte T_i < T_e1 gleich Null. Für Werte T_i > T_e1 steigt der zweite Zusammenhang 201 bis zu einem Maximalwert an. Im folgenden Verlauf sinkt der zweite Zusammenhang 201 auf einen Minimalwert ab um sich anschließend mit abnehmender Steigung einem linearen Zusammenhang anzunähern. Der zweite Zusammenhang 201 schneidet den ersten Zusammenhang 204 bevor und nachdem der zweite Zusammenhang 201 seinen Minimalwert annimmt.
Ein dritter Zusammenhang 205 in 2 stellt beispielhaft den über mehrere Exemplare des Einspritzventils 1045 gemittelten Zusammenhang zwischen Einspritzmenge Q und elektrischer Ansteuerdauer T_i dar. Zur Bestimmung des dritten Zusammenhangs 205 wird beispielsweise das Einspritzverhalten mehrerer Einspritzventile 1045 an einem Prüfstand vermessen, indem mittels eines Durchflussmessers die tatsächliche Einspritzmenge Q gemessen wird, die bei einer bestimmten elektrischen Ansteuerdauer T_i durch das Einspritzventils 1045 eingespritzt wird. Anschließend wird der dritte Zusammenhang 205 in dem Fachmann bekannter Weise durch Mittelwertbildung aus dem Einspritzverhalten der einzelnen Einspritzventils 1045 bestimmt. Aus 2 ist ersichtlich, dass der dritte Zusammenhang 205 nach einer toten Zone bei einem Wert T_i = T_e2 auf der positiven x-Achse startet. Die Einspritzmenge Q ist für Werte T_i < T_e2 gleich Null. Für Werte T_i > T_e2 steigt der dritte Zusammenhang 205 bis zu einem Maximalwert an. Im folgenden Verlauf sinkt der dritte Verlauf 205 auf einen Minimalwert ab um sich anschließend mit abnehmender Steigung einem linearen Zusammenhang anzunähern. Dabei schneidet der dritte Zusammenhang 205 den zweiten Zusammenhang 201 zwei Mal nachdem der dritte Zusammenhang 205 seinen Minimalwert überschritten hat.
Abhängig von der unteren Laufgrenze der Brennkraftmaschine, also derjenigen Einspritzmenge Q, bei der die Brennkraftmaschine 1000 abhängig von der Bauart und der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1000 gerade nicht zum Stillstand kommt, wird ein erster Schwellwert, der zwischen 5–8 mg je Hub beziehungsweise Arbeitsspiel liegt definiert. Ein Arbeitsspiel umfasst dabei beispielsweise für einen 4-Takt-Motor eines Kraftfahrzeugs die Takte Ansaugen, Verdichten, Arbeiten, Ausstoßen. Mittels dieses ersten Schwellwertes lässt sich der erste Zusammenhang 204 in zwei Bereiche aufteilen: einen ersten Bereich 202 kleinerer Einspritzmengen Q und einen zweiten Bereich 203 größerer Einspritzmengen Q. Als kleinere Einspritzmengen Q werden Einspritzmengen Q bezeichnet, die kleiner als die Einspritzmenge Q der unteren Laufgrenze sind.
Beispielsweise kann der erste Schwellwert durch das Vermessen einer Brennkraftmaschine 1000 in einem Prüfstand ermittelt werden, wobei ein Durchflussmesser die tatsächliche Einspritzmenge Q misst die bei einer bestimmten elektrischen Ansteuerdauer T_i des Einspritzventils 1045 eingespritzt wird. Die elektrische Ansteuerdauer T_i wird dabei beispielsweise startend von 10 mg je Hub in äquidistanten Abständen von 1 mg reduziert bis die Laufgrenze überschritten ist, also die Brennkraftmaschine 1000 zum Stillstand kommt. Der erste Schwellwert wird anschließend beispielsweise in einem zweiten Datenbereich im nichtflüchtigen Speicher im Steuergerät 1005 abgespeichert.
In 3 ist eine erste Korrekturkennlinie 301 dargestellt, die den Zusammenhang von elektrischer Ansteuerdauer T_i und ersten Korrekturfaktoren k1_korr wiedergibt. Die erste Korrekturkennlinie 301 verläuft beispielsweise ausgehend von einem von Null verschiedenen Startwert zunächst konstant und fällt dann bis zu einem Minimum steil ab. Anschließend steigt die erste Korrekturkennlinie 301 auf ein Maximum, fällt dann mit abnehmender Steigung und nähert sich der x-Achse an. Zur Abspeicherung in einem nichtflüchtigen Speicher im Steuergerät 1005 werden beispielsweise dieselben elektrischen Ansteuerdauern T_i gewählt, wie bei der Abspeicherung des ersten Zusammenhangs 204. Diese elektrischen Ansteuerdauern T_i werden zusammen mit den zugehörigen ersten Korrekturfaktoren k1_korr in dem Fachmann bekannter Weise in einem dritten Datenbereich im nichtflüchtigen Speicher des Steuergeräts 1005 abgespeichert. Die entsprechenden Werte für die elektrischen Ansteuerdauern T_i und die zugehörigen ersten Korrekturfaktoren k1_korr sind in 3 als Punkte auf der Kennlinie dargestellt.
Zu jedem der ersten Korrekturfaktoren K1_korr wird zudem die Statusinformation im dritten Datenbereich abgespeichert, durch die unterschieden wird, ob der jeweilige erste Korrekturfaktor K1_korr kalibriert werden soll oder nicht. Die Statusinformation wird vor der ersten Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine in dem Fachmann bekannter Weise beispielsweise mit einem Statusbit SKAL abgespeichert. Das Statusbit SKAL kann beispielsweise die Werte TRUE oder FALSE annehmen. TRUE bedeutet, dabei dass der erste Korrekturfaktor K1_korr bereits kalibriert wurde. FALSE, dass der erste Korrekturfaktor K1_korr nicht kalibriert wurde. Das Statusbit SKAL wird vor der ersten Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine auf FALSE gesetzt.
In 3 ist auch ein Zusammenhang zwischen der elektrischen Ansteuerdauer T_i und einem zweiten Korrekturfaktor k2_korr als eine zweite Korrekturkennlinie 302 dargestellt. Die zweite Korrekturkennlinie 302 verläuft beispielsweise ausgehend von einem von Null verschiedenen Startwert zunächst konstant und fällt dann bis zu einem Minimum steil ab. Anschließend steigt die zweite Korrekturkennlinie 302 auf ein Maximum, fällt dann mit abnehmender Steigung und nähert sich der x-Achse an. Die erste Korrekturkennlinie 301 schneidet die zweite Korrekturkennlinie 302 beispielsweise ein erstes Mal kurz nach dem Maximalwert der ersten Korrekturkennlinie 301 und ein zweites Mal bevor die erste Korrekturkennlinie 301 sich der x-Achse nähert.
Da die ersten Korrekturfaktoren K1_korr vor der erstmaligen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht bekannt sind, wird vor der ersten Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine für jeden der ersten Korrekturfaktoren k1_korr der entsprechende zweite Korrekturfaktor k2_korr aus der zweiten Korrekturkennlinie 302 im dritten Datenbereich des nichtflüchtigen Speichers im Steuergeräts 1005 abgespeichert.
Zur Abspeicherung im nichtflüchtigen Speicher im Steuergerät 1005 der Brennkraftmaschine 1000 werden dazu dieselben elektrischen Ansteuerdauern T_i gewählt, wie bei der Abspeicherung des ersten Zusammenhangs 204. Die entsprechenden Werte für die elektrischen Ansteuerdauern T_i und die zugehörigen zweiten Korrekturfaktoren k2_korr sind in 3 als Punkte auf der Kennlinie dargestellt.
Zudem ist der zweite Schwellwert BET im nichtflüchtigen Speicher im Steuergeräts 1005 abgespeichert. Vor der ersten Inbetriebnahme wird der zweite Schwellwert BET gleich 10 Stunden gesetzt und im nichtflüchtigen Speicher im Steuergeräts 1005 abgespeichert.
Die erste Vorgabeeinheit 1010 gibt der Korrektureinheit 1035 den ersten Zusammenhang 204 vor. Der erste Zusammenhang 204 ist beispielsweise in einem nichtflüchtigen Speicher im Steuergerät 1005 abgespeichert.
Die zweite Vorgabeeinheit 1015 gibt der dritten Vorgabeeinheit 1020 und der Vergleichseinheit 1030 eine Solleinspritzmenge Q_Soll vor. Die Solleinspritzmenge Q_Soll kann dabei innerhalb des bestimmten Wertebereichs beliebige Werte annehmen. Zur Ermittlung der Solleinspritzmenge Q_Soll wird zunächst eine vom Fahrer gewünschte Einspritzmenge Q_Fahrer in dem Fachmann bekannter Weise bei einem Kraftfahrzeug beispielsweise abhängig von einer Gaspedalstellung ermittelt. Daraus wird die Solleinspritzung Q_Soll bestimmt. In einem Normalbetrieb der Brennkraftmaschine ist die vom Fahrer gewünschte Einspritzmenge Q_Fahrer größer als der erste Schwellwert. Die Solleinspritzung Q_Soll entspricht beispielsweise der vom Fahrer gewünschten Einspritzmenge Q_Fahrer Die Korrektureinheit 1035 ermittelt wie im Folgenden beschrieben die erste Korrekturkennlinie 301, das Statusbit SKAL, den zweiten Schwellwert BET und speichert diese beispielsweise im nichtflüchtigen Speicher im Steuergerät 1005.
Die dritte Vorgabeeinheit 1020 ermittelt einen Sollwert für die elektrische Ansteuerdauer T_i des Einspritzventils 1045 abhängig von der Solleinspritzmenge Q_soll. Der Sollwert für die elektrische Ansteuerdauer T_i des Einspritzventils 1045 wird in dem Normalbetrieb der Brennkraftmaschine 1000, mittels dem ersten Zusam menhang 204 und der ersten Korrekturkennlinie 301 bestimmt. Dazu wird zuerst eine lineare elektrische Ansteuerdauer T_lin mittels des ersten Zusammenhangs aus der Solleinspritzmenge Q_soll beispielsweise durch Interpolation ermittelt. Anschließend wird der erste Korrekturfaktor K1_korr mittels der ersten Korrekturkennlinie 302 aus der so ermittelten elektrischen Ansteuerdauer T_lin beispielsweise mittels Interpolation bestimmt. Dann wird die elektrische Ansteuerdauer T_i durch Multiplikation der linearen elektrischen Ansteuerdauer T_lin mit dem zu dieser linearen elektrische Ansteuerdauer T_lin gehörenden ersten Korrekturfaktor K1_korr wie folgt berechnet: Ti = Tlin·K1korr(Tlin).
Die dritte Vorgabeeinheit 1020 bestimmt zudem in dem Fachmann bekannter Weise eine dem Sollwert der elektrischen Ansteuerdauer T_i entsprechenden Soll-Stellgröße für das Einspritzventils 1045, beispielsweise ein Stromsignal, und gibt diese dem Einspritzventil 1045 vor.
Die Ermittlungseinheit 1025 erfasst die vom Drehzahlsensor 1075 übermittelte Drehzahl der Brennkraftmaschine 1000, den vom Kurbelwellenwinkelsensor 1085 erfassten Winkel der Kurbelwelle 1090 und den vom Sensor 1080 übermittelten Brennkammerdruck kontinuierlich und speichert sie beispielsweise im flüchtigen Speicher im Steuergerät 1005. Die Ermittlungseinheit 1025 ermittelt zudem die resultierende indizierte Arbeit und eine zugehörige tatsächliche Einspritzmenge Q_Ist. Die resultierende indizierte Arbeit für ein Arbeitsspiel wird beispielsweise als Integral des Brennkammerdrucks über dem Kurbelwinkel während des Arbeitsspiels berechnet. Die Ermittlungseinheit 1025 ermittelt die tatsächliche Einspritzmenge Q_Ist aus der resultierenden indizierten Arbeit und der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1000 beispielsweise mittels eines Kennfeldes, welches den Zusammenhang zwischen resultierender indizierter Arbeit, Drehzahl der Brennkraftmaschine 1000 und Einspritzmenge Q darstellt. Das Kennfeld wird für die Brennkraftmaschine 1000 während einer Applikationsphase an einem Prüfstand bestimmt, indem einzelne Betriebspunkte mit bestimmter Drehzahl der Brennkraftmaschine 1000 und verschiedenen resultierenden indizierten Arbeiten der Brennkraftmaschine 1000 stationär eingestellt werden und die zugehörige Einspritzmenge Q je Arbeitsspiel mittels eines Durchflussmessgeräts gemessen werden. Die Betriebspunkte werden dabei beispielsweise in äquidistante Abstände zueinander gelegt. Das so bestimmte Kennfeld wird in der Ermittlungseinheit 1025 beispielsweise in dem nichtflüchtigen Speicher im Steuergerät 1005 abgespeichert.
Die Vergleichseinheit 1030 führt Vergleichsoperationen zwischen der von der zweiten Vorgabeeinheit 1015 übermittelten Solleinspritzmenge Q_Soll und der von der Ermittlungseinheit 1025 übermittelten tatsächlichen Einspritzmenge Q_Ist aus.
Aufgrund der in 2 im zweiten Zusammenhang 201 beispielhaft dargestellten Nichtlinearitäten im Einspritzverhalten eines einzelnen Einspritzventils 1045, insbesondere im ersten Bereich 202, wird die zur Umsetzung des homogenen Brennverfahrens mit Selbstentzündung erforderliche Genauigkeit der Dosierung des eingespritzten Kraftstoffs nicht erreicht, wenn zur Berechnung der elektrischen Ansteuerdauer T_i des Einspritzventils 1045 lediglich der erste Zusammenhang 204 aus 2 herangezogen wird. Um die erforderliche Genauigkeit bei der Dosierung der Einspritzmengen zu erreichen, wird die Stellgröße des Einspritzventils 1045 mittels der geeigneten ersten Korrekturfaktoren k1_korr korrigiert und das Einspritzventil 1045 somit kalibriert.
Diese Kalibrierung wird im Folgenden genauer beschrieben und ermöglicht es, beispielsweise die Einflüsse der Abweichung der tatsächlichen Öffnungsdauer des Einspritzventils 1045 von der elektrischen Ansteuerdauer T_i durch Fertigungstoleranzen, einbaubedingte Toleranzen, Alterungs- und/oder Drifteffekten auf die Genauigkeit der Dosierung der durch das Einspritzventil 1045 eingebrachten Einspritzmengen Q zu kompensieren.
Eine erste Ausführungsform wird nun anhand des Ablaufdiagramms aus 4 beschrieben.
Nach dem Start der Brennkraftmaschine 1000 wird das Programm gestartet. Das erfindungsgemäße Verfahren kann zu jedem Zeitpunkt beispielsweise durch Abschalten des Steuergeräts 1005 der Brennkraftmaschine 1000 beendet werden. Die Schritte hierzu sind dem Fachmann bekannt und hier nicht näher beschrieben.
Nach dem Start des Programms wird in einem Schritt 400 eine vom Fahrer gewünschte Einspritzmenge Q_Fahrer in dem Fachmann bekannter Weise beispielsweise beim Kraftfahrzeug aus der Gaspedalstellung ermittelt. Anschließend wird zu einem Schritt 405 verzweigt.
Beim Schritt 405 wird geprüft, ob eine geeignete Fahrsituation vorliegt. Falls eine geeignete Fahrsituation vorliegt wird zum Schritt 410 verzweigt. Falls nicht zum Schritt 407. Eine geeignete Fahrsituation liegt beispielsweise immer dann vor, wenn die Brennkraftmaschine 1000 mit annähernd konstanter und von Null verschiedener Drehzahl so betrieben wird, dass an der Kurbelwelle 1090 ein annähernd konstantes Drehmoment zur Verfügung steht.
Beim Schritt 407 wird in dem Fachmann bekannter Weise geprüft, ob die Zahl der Betriebsstunden kleiner als der zweite Schwellwert BET, beispielsweise 10 Stunden ist. Falls Ja, wird zu einem Schritt 445 verzweigt. Falls Nein zu einem Schritt 409.
Beim Schritt 409 wird das Statusbit SKAL jedes ersten Korrekturfaktors k1_korr im dritten Datenbereich des nichtflüchtigen Speichers im Steuergeräts 1005 in dem Fachmann bekannter Weise auf FALSE gesetzt. Zudem wird der zweite Schwellwert BET um einen vorbestimmten ersten Betrag, beispielsweise um 10 Stunden, erhöht. Anschließend wird zum Schritt 405 verzweigt.
Beim Schritt 445 wird die Solleinspritzmenge Q_Soll gleich der vom Fahrer gewünschte Einspritzmenge Q_Fahrer gesetzt. Anschließend wird zu einem Schritt 447 verzweigt.
Beim Schritt 447 wird der erste Zusammenhang 204 und die erste Korrekturkennlinie 301 beispielsweise aus dem nichtflüchtigen Speicher im Steuergerät 1005 gelesen. Anschließend wird zu einem Schritt 450 verzweigt.
Beim Schritt 450 wird die lineare elektrische Ansteuerdauer T_lin mittels des ersten Zusammenhangs 204 aus der Solleinspritzmenge Q_Soll beispielsweise durch Interpolation bestimmt. Anschließend wird zu einem Schritt 455 verzweigt.
Beim Schritt 455 wird der erste Korrekturfaktor k1_Korr mittels der ersten Korrekturkennlinie 301 aus der linearen elektrischen Ansteuerdauer T_lin beispielsweise durch Interpolation bestimmt. Anschließend wird das erfindungsgemäße Verfahren mit einem Schritt 460 fortgesetzt.
Beim Schritt 460 wird der Sollwert für die elektrischen Ansteuerdauer T_i durch Multiplikation der linearen elektrischen Ansteuerdauer T_lin mit dem ersten Korrekturfaktor k1_Korr bestimmt. Anschließend wird zu einem Schritt 465 verzweigt.
Beim Schritt 465 wird das Einspritzventil 1045 gemäß dem Sollwert für die elektrischen Ansteuerdauer T_i angesteuert. Anschließend wird zum Schritt 405 verzweigt.
Beim Schritt 410 wird aus der vom Fahrer gewünschte Einspritzmenge Q_Fahrer die Solleinspritzmenge Q_Soll bestimmt. Die Solleinspritzmenge Q_Soll nimmt dabei innerhalb des bestimmten Wertebereichs aller durch das Einspritzventils 1045 umsetzbaren Einspritzmengen Q, beispielsweise von 0 bis 25 mg, nur vorbestimmte Werte für die Einspritzmenge Q an.
Die Anzahl der vorbestimmten Werte für die Einspritzmenge Q wird durch die Auflösung des ersten Zusammenhangs 204 vorgegeben. Vor Beginn des Verfahrens wird die Auflösung beispielsweise abhängig vom zur Abspeicherung des ersten Zusammenhangs 204 und der ersten Korrekturkennlinie 301 zur Verfügung stehenden nichtflüchtigen Speicher im Steuergerät 1005 gewählt. Die Abstände zwischen den vorbestimmten Werten für die Einspritzmenge Q können dabei frei variiert werden. Die vorbestimmten Werte für die Einspritzmenge Q werden beispielsweise abhängig von der gewünschten Auflösung in äquidistanten Abständen über den bestimmten Wertebereich aller durch das Einspritzventil 1045 umsetzbarer Einspritzmengen aufgeteilt. Bei einer gewünschten Auflösung von 1 mg werden beispielsweise 26 Stützstellen im bestimmten Wertebereich von 0 mg bis 25 mg im Abstand von 1 mg äquidistant verteilt. Alternativ können kleinere Abstände gewählt werden, um in stärker nichtlinearen Bereichen des zweiten Zusammenhangs 201 eine größere Auflösung zu erhalten. In den annähernd linearen Bereichen des zweiten Zusammenhangs 201 können beispielsweise grö ßere Abstände gewählt werden, um weniger Speicherplatz im nichtflüchtigen Speicher im Steuergerät 1005 zu verwenden.
Aus der vom Fahrer gewünschte Einspritzmenge Q_Fahrer wird dann die Solleinspritzung Q_Soll bestimmt, indem beispielsweise durch kaufmännische Rundung derjenige vorbestimmte Wert für die Einspritzmenge Q aus dem bestimmten Wertebereich aller durch das Einspritzventil 1045 umsetzbarer Einspritzmengen Q gewählt wird, der der Einspritzmenge Q_Fahrer am nächsten liegt. Wird beispielsweise als Fahrerwunsch die Einspritzmenge Q_Fahrer = 5,5 mg ermittelt, wird die Solleinspritzmenge Q_Soll = 6 mg vorgegeben, wenn die nächstliegenden vorbestimmten Werte für die Einspritzmenge Q bei 5 mg und 6 mg liegen.
Den vorbestimmten Werten für die Einspritzmenge Q sind mittels des ersten Zusammenhangs 204 vorbestimmte Werte der elektrischen Ansteuerdauer T_i zugeordnet. Die den vorbestimmten Werten für die Einspritzmenge Q entsprechenden vorbestimmten Werte der elektrischen Ansteuerdauer T_i bilden die x-Stützstellen der ersten Korrekturkennlinie 301 aus 3.
Anschließend wird zu einem Schritt 411 verzweigt.
Beim Schritt 411 wird der erste Zusammenhang 204 aus dem nichtflüchtigen Speicher im Steuergerät 1005 gelesen. Anschließend wird zu einem Schritt 415 verzweigt.
Beim Schritt 415 wird die lineare elektrische Ansteuerdauer T_lin mittels des ersten Zusammenhangs 204 aus dem vorbestimmten Wert für die Einspritzmenge Q bestimmt. Anschließend wird zu einem Schritt 416 verzweigt.
Beim Schritt 416 wird der Status des Statusbits SKAL für den der lineare elektrischen Ansteuerdauer T_lin mittels der ersten Korrekturkennlinie 301 zugeordneten erste Korrekturfaktor k1_korr aus dem dritten Datenbereich des nichtflüchtigen Speichers im Steuergeräts 1005 gelesen. Anschließend wird zu einem Schritt 417 verzweigt.
Beim Schritt 417 wird geprüft, ob der Status des Statusbits SKAL für den dem vorbestimmten Wert für die Einspritzmenge Q zugeordneten erste Korrekturfaktor k1_korr gleich TRUE ist. Falls dies der Fall ist, wird zu dem Schritt 407 verzweigt. Andernfalls zu einem Schritt 418.
Beim Schritt 418 wird der Sollwert für die elektrischen Ansteuerdauer T_i abhängig von der linearen elektrischen Ansteuerdauer T_lin und dem ersten Korrekturfaktor k1_korr wie folgt ermittelt: Ti = Tlin·K1korr(Tlin).
Anschließend wird das erfindungsgemäße Verfahren mit einem Schritt 420 fortgesetzt.
Beim Schritt 420 wird das Einspritzventil 1045 mit einem Sollwert beispielsweise für ein Stromsignal angesteuert, der der elektrischen Ansteuerdauer T_i aus Schritt 418 entspricht. Anschließend wird zu einem Schritt 425 verzweigt.
Beim Schritt 425 wird die resultierende indizierte Arbeit in dem Fachmann bekannter Weise beispielsweise als Integral des Brennkammerdrucks über dem Kurbelwinkel während des Arbeitsspiel berechnet, in dem die Ansteuerung bei Schritt 420 erfolgt ist. Der Brennkammerdruck wird dazu beispielsweise kontinuierlich erfasst und zur Berechnung des Integrals beispielsweise in einer Variablen im flüchtigen Speicher im Steuergerät 1005 abgespeichert. Anschließend wird zu einem Schritt 430 verzweigt.
Beim Schritt 430 wird die zugehörige tatsächliche Einspritzmenge Q_Ist aus der resultierenden indizierten Arbeit und der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1000 beispielsweise mittels des Kennfeldes, welches den Zusammenhang zwischen resultierender indizierter Arbeit, Drehzahl der Brennkraftmaschine 1000 und Einspritzmenge Q darstellt ermittelt. Als Drehzahl wird beispielsweise ein Mittelwert der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1000 während des Arbeitsspiels in dem Fachmann bekannter Weise ermittelt. Anschließend wird zu einem Schritt 435 verzweigt.
Beim Schritt 435 wird der erste Korrekturfaktor k1_korr abhängig vom Vergleichsergebnis aus dem Vergleich zwischen der Solleinspritzmenge Q_Soll aus Schritt 410 und der tatsächlichen Einspritzmenge Q_Ist aus Schritt 430 beispielsweise als Quotient nach folgender Formel ermittelt: k1korr = QSoll/QIst.
Dieser erste Korrekturfaktor k1_korr wird als Teil der ersten Korrekturkennlinie 301 in der Korrektureinheit 1035 im nichtflüchtigen Speicher im Steuergeräts 1005 abgespeichert. Der Status des zugehörigen Statusbits wird auf TRUE gesetzt. Anschließend wird das Verfahren mit Schritt 405 fortgesetzt.
Eine zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass die Solleinspritzmenge Q_Soll im Schritt 410 in eine Basiseinspritzmenge Q_Basis und eine Messeinspritzmenge Q_Mess aufgeteilt wird.
Die Messeinspritzmenge Q_Mess wird dabei so bestimmt, dass sie einem der vorbestimmten Werte für die Einspritzmenge Q aus dem bestimmten Wertebereich aller möglichen durch das Einspritzventil 1045 umsetzbaren Einspritzmengen Q, beispielsweise von 0 mg bis 25 mg entspricht. Beispielsweise wird für die Messeinspritzmenge Q_Mess der kleinste vorbestimmte Wert für die Einspritzmenge Q aus dem ersten Bereich 202 kleinerer Einspritzmengen gewählt, für den noch kein erster Korrekturfaktor k1_korr ermittelt wurde. In dem Fachmann bekannter Weise werden dazu die Statusbits SKAL jedes ersten Korrekturfaktors k1_korr ausgewertet.
Die Basiseinspritzmenge Q_Basis wird beispielsweise durch Subtraktion der Messeinspritzmenge Q_Mess von der Solleinspritzmenge Q_Soll ermittelt. Anschließend wird zu einem Schritt 411 verzweigt.
Im Schritt 415 wird im Unterschied zur ersten Ausführungsform eine erste Basissollstellgröße, insbesondere eine elektrische Ansteuerdauer T_Basis für das Einspritzventil 1045 aus der Basiseinspritzmenge Q_Basis und abhängig von der linearen elektrischen Ansteuerdauer T_lin und dem ersten Korrekturfaktor k1_korr wie folgt bestimmt. TBasis = Tlin(QBasis)·K1korr(Tlin(QBasis)).
Aus der Messeinspritzmenge Q_Mess wird eine Messsollstellgröße, insbesondere eine zweite elektrische Ansteuerdauer T_Mess abhängig vom ersten Zusammenhang 204 zwischen Einspritzmenge Q und elektrische Ansteuerdauer T_i und abhängig von der linearen elektrischen Ansteuerdauer T_lin und dem ersten Korrekturfaktor k1_korr wie folgt bestimmt. TMess = Tlin(QMess)·K1korr(Tlin(QMess))
Die Schritte 416, 417 und 418 entfallen in der zweiten Ausführungsform.
Im Schritt 420, der auf den Schritt 415 folgt wird das Einspritzventil 1045 im Unterschied zur ersten Ausführungsform mit einer der ersten elektrischen Ansteuerdauer T_Basis entsprechenden ersten Stellgröße und einer der zweiten elektrischen Ansteuerdauer T_Mess entsprechenden zweiten Stellgröße in dem Fachmann bekannter Weise so angesteuert, dass beide Einspritzungen sich nicht überlappen und in demselben Arbeitsspiel beispielsweise im Ansaugtakt und/oder im Verdichtungstakt erfolgen.
Die Schritte 425 und 430 unterscheiden sich nicht von der ersten Ausführungsform.
Im Schritt 435 wird im Unterschied zur ersten Ausführungsform der erste Korrekturfaktor k1_korr abhängig vom Vergleichsergebnis als Quotienten zwischen einer Differenz aus Solleinspritzmenge Q_Soll und Basiseinspritzmenge Q_Basis einerseits und einer Differenz zwischen aus der resultierenden indizierten Arbeit abgeleiteten tatsächlichen Einspritzmenge Q_Ist und der Basiseinspritzmenge Q_Basis andererseits gebildet. Beispielsweise wird der Quotient nach folgender Formel berechnet: k1korr = (QSoll – QBasis)/(QIst – QBasis).
Dabei wird hier davon ausgegangen, dass die Basiseinspritzmenge Q_Basis mittels der aus dem ersten Zusammenhangs 204 vorgegebene elektrische elektrischen Ansteuerdauer T_Basis tatsächlich eingespritzt wurde und die Differenz aus Solleinspritzmenge Q_Soll und tatsächlicher Einspritzmenge Q_Ist durch Streuungen der Messeinspritzmenge Q_Mess durch zum Beispiel Fertigungstoleranzen oder Alterungseffekte des Einspritzventils 1045 hervorgerufen wird. Der so bestimmte erste Korrekturfaktor k1_korr wird wieder als Teil der ersten Korrekturkennlinie 301 im nichtflüchtigen Speicher im Steuergeräts 1005 abgespeichert. Anschließend wird das Verfahren mit Schritt 405 fortgesetzt.
In einer dritten Ausführungsform wird im Unterschied zur zweiten Ausführungsform beim ersten Durchlaufen des Schritts 410 aus der Solleinspritzmenge Q_Soll ein einziger Sollwert für die elektrischen Ansteuerdauer T_i des Einspritzventils 1045 bestimmt.
Anschließend werden die Schritte 420 bis 430 durchlaufen und die beim ersten Durchlaufen des Schritts 430 ermittelte resultierende indizierte Arbeit für den weiteren Ablauf des Verfahrens beispielsweise als Variable im flüchtigen Speicher im Steuergeräts 1005 abgespeichert.
Der Schritt 435 entfällt beim ersten Durchlauf und das Verfahren wird mit Schritt 410 fortgesetzt.
Beim zweiten Durchlaufen des Schritts 410 wird jetzt die Solleinspritzmenge Q_Soll wie in der zweiten Ausführungsform beschrieben in eine Basiseinspritzmenge Q_Basis und eine Messeinspritzmenge Q_Mess aufgeteilt.
Im Schritt 415 wird im Unterschied zur zweiten Ausführungsform zusätzlich eine dritte elektrische Ansteuerdauer T_elin abhängig vom ersten Zusammenhang 204 zwischen Einspritzmenge Q und elektrische Ansteuerdauer T_i wie folgt bestimmt. Telin = Tlin(QMess).
Die Schritte 416 bis 425 unterscheiden sich nicht von der zweiten Ausführungsform.
Der Schritt 430 unterscheidet sich dadurch von der zweiten Ausführungsform, dass jetzt nur die resultierende indizierte Arbeit ermittelt wird und auf die Ermittlung der tatsächlichen Einspritzmenge Q_Ist verzichtet wird.
Der Schritt 435 unterscheidet sich dadurch von der zweiten Ausführungsform, dass die zuvor beim ersten Durchlaufen des Schritts 430 abgespeicherte, resultierende indizierte Arbeit als Erwartungswert auf einen Regler gegeben wird. Durch den Ausgang des Reglers wird nun eine Messstellgröße, insbesondere die zweite Öffnungsdauer T_Mess so korrigiert, dass die resultierende indizierte Arbeit innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes um den Erwartungswert für die indizierte Arbeit liegt. Das Toleranzband wird dabei beispielsweise passend zum Ventiltyp vor Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens an einem Prüfstand ermittelt, oder zu Null gewählt. Eine so gefundene korrigierte Messstellgröße, insbesondere eine korrigierte zweite elektrischen Ansteuerdauer T_Korr wird zur Korrektur des ersten Zusammenhang 204 aus 2 verwendet. Der erste Korrekturfaktor k1_korr berechnet sich dabei abhängig vom Vergleichsergebnis als Quotienten aus der durch die Regelung gefundenen korrigierten zweiten elektrischen Ansteuerdauer T_korr und der zur Messeinspritzmenge Q_Mess gehörenden dritten elektrischen Ansteuerdauer T_elin wie folgt: k1korr = Tkorr/Telin
Dieser erste Korrekturfaktor k1_korr wird wieder als Teil der ersten Korrekturkennlinie 301 im nichtflüchtigen Speicher im Steuergeräts 1005 abgespeichert. Anschließend wird das Verfahren mit Schritt 405 fortgesetzt.
Falls die Brennkraftmaschine 1000 mehrere Brennkammern 1040 umfasst, wird in einer vierten Ausführungsform eine der vorstehenden Ausführungsformen alternativ oder zusätzlich für jede der Brennkammern 1040 in modifizierter Form ausgeführt.
Die Brennkammern 1040 der Brennkraftmaschine 1000 sind dabei beispielsweise bei einer Brennkraftmaschine 1000 mit vier Brennkammern 1040 mit einem Index i = 1, 2, 3, 4 bezeichnet. Beispielsweise wird eine der vorstehenden Aus führungsformen zur Kalibrierung der Einspritzventile 1045 für jede der Brennkammern 1040 einzeln und alle Einspritzventils 1045 aller Brennkammern 1040 nacheinander beispielsweise beginnend bei der mit 1 bezeichneten Brennkammer 1040 der Brennkraftmaschine 1000 beispielsweise in der Reihenfolge i = 1, 2, 3, 4 analog angewandt. Dazu wird der Index i beispielsweise als Variable im nichtflüchtigen Speicher im Steuergerät 1005 abgespeichert und die vorstehende Ausführungsform solange in dem Fachmann bekannter Weise abhängig vom Index i wiederholt, bis alle Einspritzventile 1045 aller Brennkammern kalibriert sind. Die Erfindung ist dabei nicht auf die Reihenfolge 1, 2, 3, 4 beschränkt. Das erfindungsgemäße Verfahren wird bei beliebiger anderer Reihenfolge oder für den Fall dass eine Kalibrierung nicht für alle Brennkammern 1040 der Brennkraftmaschine 1000 erfolgen soll analog angewandt.
Zusätzlich dazu wird in einer Modifikation der vierten Ausführungsform im Schritt 410 eine individuelle Solleinspritzung Q_ind(i) abhängig von der vom Fahrer gewünschte Einspritzmenge Q_Fahrer ermittelt. Beispielsweise wird die vom Fahrer gewünschte Einspritzmenge Q_Fahrer zuerst so auf die einzelnen Brennkammern 1040 verteilt, dass für jede Brennkammer 1040 die gleiche individuelle Solleinspritzung Q_ind(i) vorgesehen ist. Beispielsweise werden die individuellen Solleinspritzungen Q_ind(i) für eine Brennkraftmaschine 1000 mit vier Brennkammern 1040 wie folgt bestimmt: Qind(1) = Qind(2) = Qind(3) = Qind(4) = ¼·QFahrer.
Beispielsweise wird die vom Fahrer gewünschte Einspritzmenge Q_Fahrer = 45,2 mg bei der Brennkraftmaschine 1000 mit vier Brennkammern 1040 auf die vier Brennkammern 1040 der Brennkraftmaschine 1000 so aufgeteilt, dass die individuelle Solleinspritzung Q_ind(i) für jede Brennkammer 1040 Q_ind(i) = 11,3 mg beträgt.
Anschließend wird in einem zusätzlichen Schritt aus allen in der Brennkraftmaschine 1000 angeordneten Brennkammern 1040 die Brennkammer 1040 gewählt, in der die Kalibrierung des Einspritzventils 1045 stattfinden soll. Beispielsweise wird zuerst die mit Index i = 1 bezeichnete Brennkammer 1040 gewählt.
Danach wird die Solleinspritzung Q_Soll(i) abhängig von der vom Fahrer gewünschten Einspritzmenge Q_Fahrer für die Brennkammer 1040 ermittelt, in der die Kalibrierung des Einspritzventils 1045 stattfindet. Die Bestimmung erfolgt wie im Schritt 410 der ersten Ausführungsform beschrieben, wobei jetzt anstelle der vom Fahrer gewünschten Einspritzmenge Q_Fahrer die individuellen Solleinspritzung Q_ind(i) für die Brennkammer 1040 verwendet wird, in der die Kalibrierung des Einspritzventils 1045 stattfindet. Beispielsweise wird für die individuelle Solleinspritzung Q_ind(1) = 11,3 mg die Solleinspritzung Q_Soll(1) = 11 mg für die mit Index i = 1 bezeichnete Brennkammer 1040 ermittelt.
Anschließend wird in einem zusätzlichen Schritt eine Differenz deltaQ zwischen der individuelle Solleinspritzung Q_ind(i) und der Solleinspritzung Q_Soll(i) für die Brennkammer 1040 ermittelt, in der die Kalibrierung des Einspritzventils 1045 stattfindet. Beispielsweise beträgt die Differenz deltaQ zwischen der Solleinspritzung Q_Soll(1) und der individuelle Solleinspritzung Q_ind(1) deltaQ = 11,3 mg – 11 mg = 0,3 mg.
Anschließend wird die Solleinspritzung O_Soll(i) der Brennkammern 1045 in denen keine Kalibrierung des Einspritzventils 1045 stattfindet, in einem zusätzlichen Schritt abhängig von der Differenz deltaQ und der individuellen Solleinspritzung Q_ind (i) ermittelt. Die Differenz deltaQ wird beispielsweise zu gleichen Teilen zur individuellen Solleinspritzung Q_ind(i) der Brennkammern 1040, in denen keine Kalibrierung des Einspritzventils 1045 stattfindet, addiert, um so die Solleinspritzung Q_Soll(i) zu ermitteln: QSoll(i) = Qind(i) + deltaQ/(Anzahl Brennkammern 1040 – 1)
Beispielsweise werden die Solleinspritzungen Q_Soll(i) der Brennkammern 1040, in denen keine Kalibrierung des Einspritzventils 1045 stattfindet, wie folgt ermittelt: QSoll(2) = Qind(2) + deltaQ/3 = 11,3 mg + 0,1 mg = 11,4 mg, QSoll(3) = Qind(3) + deltaQ/3 = 11,3 mg + 0.1 mg = 11,4 mg, QSoll(4) = Qind(4) + deltaQ/3 = 11,3 mg + 0,1 mg = 11,4 mg.
Dadurch wird im Mittelwert über alle Brennkammern 1040 die gesamte vom Fahrer gewünschte Einspritzmenge Q_Fahrer umgesetzt und somit ein Sprung in dem an der Kurbelwelle 1090 zur Verfügung stehenden Drehmoment vermieden.
Die Erfindung ist am Beispiel der in 1 gezeigten Brennkraftmaschine 1000 mit Benzindirekteinspritzung und einem Brennverfahren mit homogenem Luft-Kraftstoff-Gemisch und Selbstentzündung erläutert. Genauso kann die Erfindung für homogene und Schicht-Brennverfahren mit Fremdzündung beispielsweise durch eine Zündkerze verwendet werden.
Die Bestimmung der tatsächlichen resultierenden indizierten Arbeit wird im Ausführungsbeispiel anhand der Auswertung des Brennkammerdrucks beschrieben. Andere Verfahren zur Bestimmung der tatsächlichen resultierenden indizierten Arbeit beispielsweise mittels Drehmomentensensor oder Drehzahlauswertung sind ebenfalls möglich. Die resultierende indizierte Arbeit wird aus dem Brennkammerdruck ermittelt, wobei der Brennkammerdruck nicht mittels Brennkammerdrucksensoren gemessen wird, sondern abhängig vom Drehmoment oder der Beschleunigung der Kurbelwelle 1090 in dem Fachmann bekannter Weise ermittelt wird. Im Falle des Drehmomentensensors wird der Brennkammerdruck in dem Fachmann bekannter Weise abhängig vom Drehmoment ermittelt. Dabei ist das Drehmoment abgesehen von Reibungsverlusten annähernd proportional zum Brennkammerdruck. Im Falle der Drehzahlauswertung wird eine Beschleunigung der Kurbelwelle 1090 aus einer Momentenbilanz an der Kurbelwelle 1090 in einem Zeitfenster um den Zeitpunkt der Verbrennung in der Brennkammer 1040, in der die Kalibrierung des Einspritzventils 1040 stattfindet, herum ermittelt. Die Beschleunigung der Kurbelwelle 1090 ist dabei proportional zur resultierenden indizierten Arbeit in der Brennkammer 1040 und wird in dem Fachmann bekannter Weise ermittelt. Das erfindungsgemäße Verfahren wird dann entsprechend angewandt.
Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Prüfstand ermöglicht das Einhalten einer konstanten Drehzahl der Brennkraftmaschine 1000 und eines konstanten Drehmoments an der Kurbelwelle 1090 so dass alle Stütz stellen der gesamten Ventilkennlinie 201 auf einfache Weise sukzessive ermittelt werden können.
Das im Ausführungsbeispiel beschriebene Verfahren wird beispielsweise besonders einfach als ein Computerprogramm, das alle Schritte aus dem in 4 dargestellten Ablaufdiagramm ausführt, umgesetzt. Dieses Computerprogramm wird beispielsweise auf einem Arbeitsplatzcomputer außerhalb des Steuergeräts 1005 entwickelt und anschließend mittels eines Computerprogrammprodukts welches den Programmcode enthält, beispielsweise in Form eines maschinenlesbaren Trägers, wie eines nichtflüchtigen Speichers, in das Steuergerät 1005 eingebracht. Das Computerprogramm wird anschließend im Steuergerät 1005 durch die erste Vorgabeeinheit 1010, zweite Vorgabeeinheit 1015 und die dritte Vorgabeeinheit 1020, die Ermittlungseinheit 1025, die Vergleichseinheit 1030 und die Korrektureinheit 1035 ausgeführt, wenn die Brennkraftmaschine 1000 betrieben wird.

Claims

Verfahren zur Kalibrierung eines Einspritzventils (1045) einer Brennkraftmaschine (1000), mit folgenden Schritten: a) Vorgabe eines ersten Zusammenhangs (204) zwischen einer Einspritzmenge (Q) und einer Stellgröße des Einspritzventils (1045) zur Umsetzung der Einspritzmenge (Q), b) Vorgabe einer Solleinspritzmenge (QSoll), c) Vorgabe mindestens eines Sollwerts für die Stellgröße des Einspritzventils (1045) gemäß des ersten Zusammenhangs (204), zur Umsetzung der Solleinspritzmenge (QSoll), d) Ermittlung einer, aufgrund der Umsetzung des mindestens einen Sollwertes für die Stellgröß, resultierenden indizierten Arbeit, e) Vergleich einer von der ermittelten resultierenden indizierten Arbeit abhängigen Größe mit einem Erwartungswert, f) Korrektur des mindestens einen Sollwerts für die Stellgröße des Einspritzventils (1045) abhängig vom Vergleichsergebnis, dadurch gekennzeichnet, dass die Solleinspritzmenge (QSoll) in eine Basiseinspritzmenge (QBasis) und eine Messeinspritzmenge (QMess) aufgeteilt wird; dass die Basiseinspritzmenge (QBasis) durch eine Basissollstellgröße abhängig vom ersten Zusammenhang (204) umgesetzt wird; dass die Messeinspritzmenge (QMess) durch eine Messsollstellgröße abhängig vom ersten Zusammenhang (204) umgesetzt wird; dass die der Messeinspritzmenge (QMess) über den vorgegebenen ersten Zusammenhang (204) zugeordnete Messsollstellgröße abhängig von der Abweichung zwischen der von der ermittelten resultierenden indizierten Arbeit abhängigen Größe und dem Erwartungswert variiert wird, um die von der ermittelten resultierenden indizierten Arbeit abhängige Größe dem Erwartungswert nachzuführen, und dass die Korrektur des mindestens einen Sollwerts für die Stellgröße des Einspritzventils (1045) bei f) abhängig von einer ermittelten korrigierten Messstellgröße erfolgt, bei der die Abweichung zwischen der von der ermittelten resultierenden indizierten Arbeit abhängigen Größe und dem Erwartungswert innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sollwert für die Stellgröße des Einspritzventils (1045) im Schritt c) mittels einer ersten Korrekturkennlinie (301) korrigiert wird; dass die Korrektur im Schritt f) mittels der ersten Korrekturkennlinie (301) erfolgt; und dass die Korrekturkennlinie (301) im Schritt f) abhängig vom Vergleichsergebnis korrigiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als die von der ermittelten resultierenden indizierten Arbeit abhängige Größe die Einspritzmenge (Q) gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzmenge (Q) abhängig von der ermittelten resultierenden indizierten Arbeit und der Motordrehzahl, insbesondere mittels Kennfeld, ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Erwartungswert die Solleinspritzmenge (QSoll) gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als die von der ermittelten resultierenden indizierten Arbeit abhängige Größe die resultierende indizierte Arbeit selbst gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Erwartungswert ein Sollwert für die resultierende indizierte Arbeit gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert für die resultierende indizierte Arbeit wie folgt ermittelt wird: Die Solleinspritzmenge (QSoll) wird gemäß des ersten Zusammenhangs (204) in eine einzige Sollstellgröße umgesetzt; die sich ergebende, ermittelte resultierende indizierte Arbeit wird als Sollwert für die resultierende indizierte Arbeit gewählt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die resultierende indizierte Arbeit abhängig vom Brennkammerdruck ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Solleinspritzmenge (QSoll) gemäß dem ersten Zusammenhang (204) in eine einzige Sollstellgröße umgesetzt wird, und dass die Korrektur bei f) gemäß einem ersten Korrekturfaktor (k1korr) abhängig vom Quotienten zwischen der Solleinspritzmenge (QSoll) einerseits und der aus der resultierenden indizierten Arbeit abgeleiteten tatsächlichen Einspritzmenge (QIst) andererseits durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basiseinspritzmenge (QBasis) durch die Basissollstellgröße gemäß der durch den ersten Korrekturfaktor (k1korr) korrigierten Stellgröße des Einspritzventils (1045) umgesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Korrekturfaktor (k1korr) abhängig vom Quotienten aus Messsollstellgröße und korrigierter Messstellgröße ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bei f) durchgeführte Korrektur gemäß des ersten Korrekturfaktors (k1korr) abhängig vom Quotienten zwischen einer Differenz aus Solleinspritzmenge (QSoll) und Basiseinspritzmenge (QBasis) einerseits und einer Differenz aus der von der ermittelten resultierenden indizierten Arbeit abgeleiteten tatsächlichen Einspritzmenge (QIst) und der Basiseinspritzmenge (QBasis) andererseits gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Stellgröße des Einspritzventils (1045) die elektrische Ansteuerdauer (T_i) des Einspritzventils (1045) gewählt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Solleinspritzmenge (Q_Soll) größer als ein erster Schwellwert, insbesondere eine Laufgrenze der Brennkraftmaschine (1000), gewählt wird.
Steuergerät (1005) zur Kalibrierung eines Einspritzventils (1045) einer Brennkraftmaschine (1000), umfassend Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1.
Computerprogramm, das alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15 ausführt, wenn es auf einem Rechengerät abläuft.
Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wenn das Programm auf einem Computer oder Steuergerät ausgeführt wird.