DE102008002482A1 - Method and device for calibrating a Kraftstoffzumesssystems an internal combustion engine, in particular a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Kalibrierung eines Kraftstoffzumesssystems einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem wenigstens ein Injektor mit einer ersten Testeinspritzung mit einer ersten Einspritzmenge angesteuert wird und ein sich dabei ergebendes erstes Mengensignal erfasst wird, wobei eine erste Mindestansteuerdauer bestimmt wird, ist insbesondere vorgesehen, dass der wenigstens eine Injektor mit wenigstens einer zweiten Testeinspritzung mit einer von der ersten Einspritzmenge abweichenden zweiten Einspritzmenge angesteuert wird und ein sich dabei ergebendes wenigstens zweites Mengensignal erfasst wird, wobei zu dieser wenigstens zweiten Einspritzmenge eine wenigstens zweite Mindestansteuerdauer bestimmt wird und wobei auf der Grundlage der ersten Mindestansteuerdauer und der wenigstens zweiten Mindestansteuerdauer sowie des ersten Mengensignals und des wenigstens zweiten Mengensignals eine Regressionsberechnung durchgeführt wird.In a method and a device for calibrating a fuel metering system of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, in which at least one injector with a first test injection is controlled with a first injection quantity and a resulting first quantity signal is detected, wherein a first Mindestansteuerdauer is determined is In particular, it is provided that the at least one injector with at least one second test injection is actuated with a second injection quantity deviating from the first injection quantity and an at least second quantity signal resulting from this is detected, wherein at least a second minimum activation duration is determined for this at least second injection quantity and wherein the base of the first Mindestansteuerdauer and the at least second Mindestansteuerdauer and the first set signal and the at least second set signal, a regression calculation is performed.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kalibrierung eines Kraftstoffzumesssystems einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs gemäß den Oberbegriffen der jeweiligen unabhängigen Ansprüche.The The invention relates to a method and a device for calibration a fuel metering system of an internal combustion engine in particular of a motor vehicle according to the preambles of respective independent claims.

In modernen Kraftstoffeinspritzsystemen der hier betroffenen Art, bspw. in Common-Rail-Dieselsystemen, werden zur Verbesserung der Gemischaufbereitung zeitlich vor oder nach den eigentlichen Haupteinspritzungen liegende Teileinspritzungen mit relativ kleinen Kraftstoffmengen realisiert. Die genannten Haupteinspritzungen werden dabei gewöhnlich auf der Basis einer Momentenanforderung des Fahrers berechnet. Die Einspritzmengen der genannten Teileinspritzungen haben möglichst gering zu sein, um Emissionsnachteile zu vermeiden. Andererseits müssen die Einspritzmengen groß genug sein, damit auch unter Berücksichtigung aller Toleranzquellen stets die für den Verbrennungsprozess notwendige Mindestmenge abgesetzt wird. Eine derart verbesserte Gemischaufbereitung ermöglicht reduzierte Abgasemissionen sowie verringerte Verbrennungsgeräusche.In modern fuel injection systems of the type concerned here, for example. in common-rail diesel systems, will improve the mixture preparation temporally before or after the actual main injections lying Partial injections realized with relatively small amounts of fuel. The mentioned main injections are becoming common calculated based on a torque request of the driver. The Injection quantities of said partial injections have as possible to be low in order to avoid emission disadvantages. on the other hand the injection quantities have to be big enough for that also taking into account all tolerance sources always the minimum quantity required for the combustion process is discontinued. Such improved mixture preparation allows Reduced exhaust emissions and reduced combustion noise.

Die geringen Kraftstoffmengen bei diesen Teileinspritzungen erfordern eine präzise Zumessung der jeweiligen Einspritzmenge. Fällt eine Teileinspritzung sogar gänzlich weg, bspw. weil eine vorliegende Einspritzkomponente, bei Common-Rail-Einspritzsystemen ein Injektor, aufgrund von üblichen Toleranzen bei einem zugrundeliegenden Ansteuersignal noch nicht einspritzt, hat dies erhebliche Auswirkungen auf den Betrieb der Brennkraftmaschine, was sich bspw. durch erhöhte Geräuschentwicklung bei der Verbrennung äußert.The require small amounts of fuel in these partial injections a precise metering of the respective injection quantity. falls a partial injection even completely away, for example, because a present injection component, in common-rail injection systems an injector, due to usual tolerances in one has not yet injected the underlying drive signal, this has significant impact on the operation of the internal combustion engine, which, for example, due to increased noise when burning.

Bei den genannten Common-Rail-Einspritzsystemen werden mittels eines Hochdruckspeichers („Rail”) die Druckerzeugung und die Einspritzung voneinander entkoppelt, wobei der Einspritzdruck unabhängig von der Motordrehzahl und der Einspritzmenge erzeugt wird und in dem Hochdruckspeicher für die Einspritzung zur Verfügung steht. Der Einspritzzeitpunkt und die Einspritzmenge werden in einem elektronischen Motorsteuergerät berechnet und von den Injektoren jedes Zylinders der Brennkraftmaschine über ferngesteuerte Ventile umgesetzt. Es ist dabei sicherzustellen, dass die genannten Teileinspritzungen über die Lebensdauer der Komponenten des Kraftstoffzumesssystems und unter sämtlichen im Betrieb der Brennkraftmaschine eintretenden Betriebsbedingungen, wie dem in der Hochdruckleitung (Rail) des Common-Rail-Einspritzsystems herrschenden Raildruck oder der Injektortemperatur, mit möglichst hoher Präzision verwirklicht werden.at the said common rail injection systems are by means of a High-pressure accumulator ("Rail") the pressure generation and the injection decoupled from each other, wherein the injection pressure regardless of engine speed and injection quantity is generated and in the high-pressure accumulator for injection is available. The injection time and the injection quantity are calculated in an electronic engine control unit and from the injectors of each cylinder of the internal combustion engine remotely controlled valves implemented. It is to make sure that said part injections over the life the components of the fuel metering system and all of the Operation of the internal combustion engine entering operating conditions, such as in the high pressure line (rail) of the common rail injection system prevailing rail pressure or injector temperature, with as possible high precision can be realized.

Die Zumessung der genannten Kleinstmengen erfolgt auf der Grundlage einer Nullmengenkalibrierung, welche bspw. in der DE 199 45 618 A1 beschrieben ist. Dabei wird im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine ein einzelnes Einspritzventil (Injektor) angesteuert und die Ansteuerdauer so lange schrittweise erhöht, bis sich bei einer „Mindestansteuerdauer” eine Änderung eines Signals einstellt, bspw. eine an der Brennkraftmaschine messbare Drehmomenterhöhung. Die dann vorliegende Ansteuerdauer entspricht einem Betriebszustand, bei dem die Einspritzung für den betreffenden Brennraum (Zylinder) der Brennkraftmaschine gerade einsetzt. Diese Prozedur wird zyklisch an allen Einspritzventilen und Zylindern der Brennkraftmaschine entsprechend durchgeführt. Die dabei gewonnenen Ansteuerdaten werden bevorzugt in einem Kennfeld gespeichert, welches bei einer nachfolgenden Ansteuerung der Injektoren im Rahmen einer Nullmengenkalibrierung angewendet wird, wobei der aktuelle Wert der Ansteuerdauer jeweils in einen Korrekturwert für die Kraftstoffmenge umgesetzt wird.The metering of said small amounts is carried out on the basis of a zero quantity calibration, which, for example, in the DE 199 45 618 A1 is described. In the overrun mode of the internal combustion engine, a single injection valve (injector) is actuated and the activation duration is increased stepwise until a change in a signal occurs at a "minimum control duration", for example a torque increase measurable on the internal combustion engine. The control duration then present corresponds to an operating state in which the injection for the respective combustion chamber (cylinder) of the internal combustion engine is just starting. This procedure is performed cyclically on all injectors and cylinders of the internal combustion engine accordingly. The control data obtained in this case are preferably stored in a characteristic map, which is used in a subsequent control of the injectors in the context of zero-quantity calibration, wherein the current value of the control duration is converted in each case into a correction value for the amount of fuel.

Aus der EP 1 388 661 A2 ist ferner ein Verfahren zur Nullmengenkalibrierung vorbekannt, bei dem anhand von Testeinspritzungen eine Lernwertberechnung erfolgt. Bei diesem Lernverfahren werden jedoch nicht alle Mengensignale der Testeinspritzungen berücksichtigt, wobei mindestens 2 Ansteuerdauern getestet werden, um eine Signalschwelle zu durchqueren und so ein Lernergebnis zu erzielen. Allerdings sind selbst im eingeschwungenen Zustand ca. 3–4 Iterationen pro Lernergebnis notwendig, um ein verwertbares Lernen zu erzielen, wobei der sich ergebende Lernwert zusätzlich noch gefiltert werden muss, um brauchbare Ergebnisse zu erzielen. Das Einlernen erfordert dabei einen Fahrbetrieb von bis zu ca. 3000 km und daher ist zu Beginn des Fahrzeuglebens noch keine Nullmengenkompensation verfügbar.From the EP 1 388 661 A2 Furthermore, a method for zero-quantity calibration is previously known in which a learning value calculation takes place on the basis of test injections. However, this learning method does not take into account all the mass signals of the test injections, with at least 2 drive times being tested in order to cross a signal threshold and thus achieve a learning result. However, even in the steady state, approximately 3-4 iterations per learning outcome are necessary to achieve meaningful learning, and the resulting learning value must also be filtered to achieve useful results. The teach-in requires a driving operation of up to 3000 km and therefore no zero-power compensation is available at the beginning of the vehicle life.

Das genannte Lernen des Einspritzmengenfehlers bzw. der Nullmengenkorrektur erfolgt im Stand der Technik bei einer definierten Einspritzmenge, typischerweise bei einem Mengenwert von ca. 1,2 mm3/H. Da die angeforderten Voreinspritzmengen im Fahrbetrieb jedoch variabel sind, und zwar typischerweise in einem Bereich von ca. 0,5 mm3/H–5,0 mm3/H, wird der bei der kalibrierten Einspritzmenge ermittelte Lernwert gesteuert durch Extrapolation übertragen. Diese Extrapolation verringert jedoch die Genauigkeit der Korrektur.The mentioned learning of the injection quantity error or zero quantity correction takes place in the prior art at a defined injection quantity, typically at a quantity value of approximately 1.2 mm 3 / H. However, since the requested pre-injection amounts are variable during driving, typically in a range of about 0.5 mm 3 / H-5.0 mm 3 / H, the learned value obtained in the calibrated injection amount is controlled by extrapolation. However, this extrapolation reduces the accuracy of the correction.

Bei der Herstellung der genannten Injektoren oder anderer Komponenten des jeweiligen Kraftstoffzumesssystems auftretende Fertigungstoleranzen bedingen Unterschiede in den Betriebskenngrößen der einzelnen Injektoren eines Kraftstoffzumesssystems. Diese Unterschiede treten insbesondere erst über die Lebensdauer der Injektoren bzw. des Kraftstoffzumesssystems auf oder werden während der Lebensdauer sogar noch verstärkt, wobei eine wesentliche Toleranzquelle für die Mengengenauigkeit der Teileinspritzungen das Driftverhalten eines Injektors darstellt. Hinzu kommt, dass die Injektoren eines Kraftstoffzumesssystems üblicherweise unterschiedliche Mengenkennfelder aufweisen, d. h. unterschiedliche Abhängigkeiten zwischen der Einspritzmenge, dem Raildruck und der Ansteuerdauer. Dies führt dazu, dass die verschiedenen Injektoren den Verbrennungsraum – trotz präziser Ansteuerung – mit unterschiedlichen Mengen an Kraftstoff füllen.In the production of said injectors or other components of the respective Kraftstoffzumesssystems occurring manufacturing tolerances cause differences in the operating characteristics of the individual injectors of a Kraftstoffzumesssystems. These differences occur in particular only over the life of the injectors or the force stoffzumesssystems on or be even increased during the life, with a significant source of tolerance for the accuracy of the partial injections represents the drift behavior of an injector. In addition, the injectors of a fuel metering system usually have different quantity maps, ie different dependencies between the injection quantity, the rail pressure and the activation duration. This means that the various injectors fill the combustion chamber with different amounts of fuel despite precise control.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, das eingangs beschriebene Lernverfahren bei der Nullmengenkalibrierung zu verbessern, damit die für das Lernen eines Kalibrierwertes benötigte Zeit verringert wird.Of the Present invention is based on the idea, the beginning to improve the learning procedure described in zero-quantity calibration, so that needed for learning a calibration value Time is reduced.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Ansteuerdauer eines Injektors nicht fest gewählt, sondern so variiert, dass der eingangs genannte typische Mengenbereich für Testeinspritzungen möglichst durchfahren wird. Zu jedem Wert der Ansteuerdauer wird die sich ergebende Einspritzmenge, die nach dem Prinzip der eingangs genannten Nullmengenkalibrierung ermittelt wird, in einem Ansteuerdauerkennfeld gespeichert. Der Zusammenhang zwischen den bei der Nullmengenkalibrierung sich ergebenden Werten der Mindestansteuerdauer und der jeweiligen Einspritzmenge wird mittels Regressionsberechnung ausgewertet, und zwar bevorzugt mittels linearer Regression, jedoch alternativ auch mittels eines nicht-linearen Regressionsansatzes.According to the The method according to the invention becomes the activation duration of an injector not fixed, but so varied, that the above-mentioned typical amount range for test injections is traversed as possible. For each value of the activation period is the resulting injection quantity, which according to the principle of in the aforementioned zero-quantity calibration is determined in a Ansteuerdauerkennfeld saved. The relationship between the zero-level calibration resulting values of the minimum tax period and the respective Injection quantity is evaluated by regression calculation, and Although preferably by means of linear regression, but alternatively also by means of a non-linear regression approach.

Es ist hervorzuheben, das der Begriff „Injektor” vorliegend so verstanden wird, dass er sämtliche Arten von Einspritzventilen oder Einspritzdüsen umfasst, wie beispielsweise bei direkteinspritzenden Benzinmotoren verwendete Einspritzdüsen, und nicht auf die bei Dieselmotoren bekannten Injektoren beschränkt ist.It It should be emphasized that the term "injector" is present it is understood that he has all kinds of injectors or injectors, such as in direct injection gasoline engines used injectors, and not on diesel engines is limited to known injectors.

Mit dem vorgeschlagenen Kalibrierverfahren ist es möglich, das genannte Ansteuerdauerkennfeld für den Kleinmengenbereich über die Lebenszeit von Injektoren bzw. eines zugrunde liegenden Kraftstoffzumesssystems, anzupassen. Hierbei spielt das genannte Ansteuerdauerkennfeld für die Zumessgenauigkeit eine zentrale Rolle.With The proposed calibration procedure makes it possible to the aforementioned drive duration map for the small amount range over the lifetime of injectors or an underlying fuel metering system, adapt. Here, the aforementioned drive duration map plays for the metering accuracy plays a central role.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Mengensignale sämtlicher Kalibriersequenzen berücksichtigt, wobei sich durch den genannten Regressionsansatz bereits eine sehr hohe Präzision bzw. gute Rauschunterdrückung einstellt. Die eingangs beschriebene Filterung des Lernwertes kann daher vollständig entfallen.at the method according to the invention, the quantity signals considered all calibration sequences, which is already very much due to the mentioned regression approach high precision or good noise reduction sets. The initially described filtering of the learning value can therefore be complete omitted.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Signalauswertung ergibt sich eine erhebliche Beschleunigung der Nullmengenkalibrierung bzw. des dort zugrundeliegenden Lernverfahrens. Darüber hinaus ermöglichen das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung das Erlernen eines größeren Mengenbereichs als nur einer einzelnen Kalibriermenge. Dies verringert mögliche Extrapolationsfehler und erhöht damit die Korrekturgenauigkeit der Nullmengenkalibrierung.by virtue of the signal evaluation according to the invention results a significant acceleration of the zero-quantity calibration or the underlying learning process. Furthermore allow the inventive method and the device learning a bigger one Quantity range as only a single calibration quantity. This reduces possible extrapolation errors and increases with it the correction accuracy of the zero quantity calibration.

Im Ergebnis wird das Lernverhalten bei der Nullmengenkalibrierung erheblich verbessert und die Lernzyklen entsprechend verkürzt. Bereits mit wenigen Kalibriersequenzen mit variablen Ansteuerdauern kann bspw. eine Gerade an die Messpunkte angepasst werden, was die Lerndauer dadurch zusätzlich verkürzt, dass dabei der Korrelationskoeffizient als Gütemaß für die Festlegung des Freischaltzeitpunkts für die Korrekturdaten verwendet werden kann.in the As a result, the learning behavior in zero-quantity calibration becomes significant improved and shortened the learning cycles accordingly. Already with few calibration sequences with variable drive times can For example, a straight line to be adapted to the measuring points, what the learning time thereby additionally shortened, that thereby the correlation coefficient as Quality measure for determining the activation time can be used for the correction data.

Eine verkürzte Lernphase bei der Nullmengenkalibrierung hat zusätzlich die folgenden Vorteile:

  • a) Bisherige Injektor-/Düsengenerationen zeichneten sich dadurch aus, dass die Drift ein langsames Phänomen darstellte, dem die Nullmengenkalibrierung problemlos folgen konnte, trotz der erheblichen Lerndauer. In Fällen, in den erheblichen Kurzzeitdrift auftritt, wird durch Verkürzung der Zeit bis zur Aktivierung der Korrektur bzw. durch Beschleunigung des Lernens auch eine genaue Kalibrierung in diesem frühen Lebensalter der Injektoren ermöglicht wird.
  • b) Die Nullmengenkalibrierung wird zylinderindividuell durchgeführt, wobei eine Verdoppelung der Zylinderzahl bspw. von 4 auf 8 Zylinder die Lerndauer der Nullmengenkalibrierung verdoppelt, was durch die vorliegende Erfindung erheblich reduziert werden kann.
  • c) Insbesondere für den US-Markt vorgesehene Getriebeapplikationen weisen relativ wenig Schubphasen auf. Aufgrund der in den US üblichen großen Zylinderzahlen lernt die Nullmengenkalibrierung bei US-Anwendungen tendenziell noch langsamer, wodurch sich in diesem Anwendungsbereich die Verkürzung des erfindungsgemäßen Lernverfahrens besonders vorteilhaft auswirkt.
  • d) Durch das Überstreichen eines Ansteuerdauerbereichs bzw. Einspritzmengebereichs entfällt die Notwendigkeit einer Extrapolation vollständig, was den Applikationsaufwand reduziert. Zudem bietet das Wegfallen der zusätzlichen Extrapolationstoleranz die Möglichkeit, den Toleranzvorhalt bei der Sollwertvorgabe für die Voreinspritzmenge zu reduzieren, was sich vorteilhaft auf die Emissionen auswirkt, bei gleichzeitig sehr geringem Verbrennungsgeräusch.
  • e) Mit dem vorgeschlagenen Verfahren kann eine verbesserte Rauschunterdrückung erzielt werden. Gemäß Stand der Technik werden die Lernwerte mit einem Filter geglättet, wobei ein Anzahl von Lernergeb nissen erforderlich ist. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren konvergiert schon mit wenigen Punkten auf einen Endwert und ändert sich nur noch gering mit der zunehmenden Anzahl der Messwerte bei verbesserter Rauschunterdrückung.
A shortened zero-calibration learning phase also has the following advantages:
  • a) Previous injector / nozzle generations were characterized by the fact that the drift was a slow phenomenon, which could easily follow the zero-quantity calibration, despite the considerable learning time. In cases where significant short-term drift occurs, shortening the time until activation of the correction or by accelerating learning also allows for accurate calibration at this early age of the injectors.
  • b) The zero quantity calibration is performed individually for each cylinder, with a doubling of the number of cylinders, for example from 4 to 8 cylinders, doubling the learning time of the zero quantity calibration, which can be considerably reduced by the present invention.
  • c) Gearboxes provided for the US market, in particular, have relatively few deceleration phases. Due to the usual large numbers of cylinders in the US, the zero-quantity calibration tends to learn even more slowly in US applications, as a result of which the shortening of the learning method according to the invention has a particularly advantageous effect in this field of application.
  • d) By sweeping over a control duration range or injection quantity range, the need for extrapolation is completely eliminated, which reduces the application effort. In addition, the omission of the additional extrapolation tolerance offers the possibility of reducing the tolerance margin in the setpoint specification for the pilot injection quantity, which has an advantageous effect on the emissions, with at the same time very low distortion combustion noise.
  • e) With the proposed method, an improved noise suppression can be achieved. According to the prior art, the learning values are smoothed with a filter, whereby a number of learning results are required. The method proposed according to the invention converges to a final value with just a few points and changes only slightly with the increasing number of measured values with improved noise suppression.

Zeichnungdrawing

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele eingehender beschrieben, aus denen sich weitere Merkmale und Vorteile ergeben.The Invention will be described below with reference to preferred embodiments described in more detail, which gives more features and benefits result.

Im Einzelnen zeigen:in the Show individual:

1 eine schematische Darstellung eines im Stand der Technik bekannten Kraftstoffzumesssystems einer Brennkraftmaschine; 1 a schematic representation of a known in the art Kraftstoffzumesssystems an internal combustion engine;

2 eine detaillierte Darstellung der Berechnung der Ansteuerdauern eines elektrisch betätigten Ventils gemäß dem Stand der Technik; 2 a detailed representation of the calculation of the driving times of an electrically operated valve according to the prior art;

3a ein typisches Ansteuerdauerkennfeld mit zugehörigen Arbeitsbereichen gemäß dem Stand der Technik und der vorliegenden Erfindung im Vergleich; 3a a typical Ansteuerdauerkennfeld with associated work areas according to the prior art and the present invention in comparison;

3b zwei Varianten des erfindungsgemäßen Regressionsansatzes; 3b two variants of the regression approach according to the invention;

4 ein Übersichtsblockdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und 4 an overview block diagram of a device according to the invention; and

5 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Kalibrierverfahrens. 5 a flowchart of an embodiment of the calibration method according to the invention.

Beschreibung von AusführungsbeispielenDescription of exemplary embodiments

Die 1 zeigt ein Blockdiagramm der wesentlichen Elemente eines Kraftstoffzumesssystems einer Brennkraftmaschine, bevorzugt eines selbstzündenden oder direkt einspritzenden Kraftfahrzeugmotors. Die Brennkraftmaschine 10 erhält von einer Kraftstoffzumesseinheit 30 eine bestimmte Kraftstoffmenge zu einem bestimmten Zeitpunkt zugemessen. Verschiedene Sensoren 40 erfassen Messwerte 15, die den Betriebszustand der Brennkraftmaschine charakterisieren, und leiten diese zu einem Steuergerät 20. Dem Steuergerät 20 werden ferner verschiedene Ausgangssignale 25 weiterer Sensoren 45 zugeleitet. Diese Sensoren erfassen Betriebsgrößen, die den Zustand der Kraftstoffzumesseinheit und/oder Umweltbedingungen charakterisieren. Eine solche Größe ist beispielsweise der Fahrerwunsch. Das Steuergerät 20 berechnet – ausgehend von den Messwerten 15 und den weiteren Größen 25 – Ansteuerimpulse 35, mit denen die Kraftstoffzumesseinheit 30 beaufschlagt wird. Die Kraftstoffzumesseinheit 30 kann verschieden ausgestaltet sein. So kann beispielsweise als Kraftstoffzumesseinheit eine Verteilerpumpe eingesetzt werden, bei der ein Magnetventil den Zeitpunkt und/oder die Dauer der Kraftstoffeinspritzung bestimmt.The 1 shows a block diagram of the essential elements of a fuel metering system of an internal combustion engine, preferably a self-igniting or direct-injection automotive engine. The internal combustion engine 10 obtained from a fuel metering unit 30 a certain amount of fuel at a given time metered. Various sensors 40 capture readings 15 , which characterize the operating state of the internal combustion engine, and forward them to a control unit 20 , The control unit 20 also different output signals 25 additional sensors 45 fed. These sensors detect operating variables that characterize the state of the fuel metering unit and / or environmental conditions. Such a size is for example the driver's request. The control unit 20 calculated - based on the measured values 15 and the other sizes 25 - Drive pulses 35 with which the fuel metering unit 30 is charged. The fuel metering unit 30 can be configured differently. For example, as a fuel metering unit, a distributor pump can be used in which a solenoid valve determines the time and / or the duration of the fuel injection.

Des Weiteren kann die Kraftstoffzumesseinheit als Common-Rail-System ausgebildet sein. Bei diesem verdichtet eine Hochdruckpumpe Kraftstoff in einem Speicher. Von diesem Speicher gelangt dann der Kraftstoff über Injektoren in die Brennräume der Brennkraftmaschine. Die Dauer und/oder der Beginn der Kraftstoffeinspritzung wird mittels der Injektoren gesteuert. Dabei beinhalten die Injektoren vorzugsweise ein Magnetventil bzw. einen piezoelektrischen Aktor.Of Further, the fuel metering unit as a common rail system be educated. In this case, a high-pressure pump compresses fuel in a store. From this memory then passes over the fuel Injectors in the combustion chambers of the internal combustion engine. The Duration and / or the beginning of the fuel injection is by means of the injectors controlled. The injectors preferably include a solenoid valve or a piezoelectric actuator.

Das Steuergerät 20 berechnet in bekannter Weise die in die Brennkraftmaschine einzuspritzende Kraftstoffmenge. Diese Berechnung erfolgt abhängig von verschiedenen Messwerten 15, wie beispielsweise der Drehzahl n der Motortemperatur, dem tatsächlichen Einspritzbeginn und evtl. noch weiteren Größen 25, die den Betriebszustand des Fahrzeugs kennzeichnen. Diese weiteren Größen sind beispielsweise die Stellung des Fahrpedals oder der Druck und die Temperatur der Umgebungsluft. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass von anderen Steuereinheiten, wie beispielsweise der Getriebesteuerung, ein Momentenwunsch vorgegeben wird.The control unit 20 calculates in known manner the fuel quantity to be injected into the internal combustion engine. This calculation is dependent on different measured values 15 , such as the speed n of the engine temperature, the actual start of injection and possibly other variables 25 indicating the operating condition of the vehicle. These other variables include the position of the accelerator pedal or the pressure and the temperature of the ambient air. Furthermore, it can be provided that a torque request is specified by other control units, such as the transmission control.

Das Steuergerät 20 setzt dann die gewünschte Kraftstoffmenge in Ansteuerimpulse um. Mit diesen Ansteuerimpulsen wird dann das mengenbestimmende Glied der Kraftstoffzumesseinheit beaufschlagt. Als mengenbestimmendes Glied dient das elektrisch betätigte Ventil. Dieses elektrisch betätigte Ventil ist so angeordnet, dass durch die Öffnungsdauer bzw. durch die Schließdauer des Ventils die einzuspritzende Kraftstoffmenge festgelegt wird.The control unit 20 then sets the desired amount of fuel in drive pulses. With these drive pulses then the quantity-determining member of the fuel metering unit is acted upon. As a quantity-determining member is the electrically operated valve. This electrically operated valve is arranged so that the amount of fuel to be injected is determined by the opening duration or by the closing duration of the valve.

Häufig wird eine kleine Kraftstoffmenge kurz vor der eigentlichen Einspritzung in den Zylinder zugemessen. Dadurch kann das Geräuschverhalten der Brennkraftmaschine wesentlich verbessert werden. Diese Einspritzung wird als Voreinspritzung und die eigentliche Einspritzung als Haupteinspritzung bezeichnet. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass eine kleine Kraftstoffmenge nach der Haupteinspritzung zugemessen wird. Diese wird dann als Nacheinspritzung bezeichnet. Ferner kann vorgesehen sein, dass die einzelnen Einspritzungen in weitere Teileinspritzungen aufgeteilt sind.Often is a small amount of fuel just before the actual injection metered into the cylinder. As a result, the noise behavior of the Internal combustion engine can be significantly improved. This injection is referred to as a pilot injection and the actual injection as the main injection. Furthermore, it can be provided that a small amount of fuel after the main injection is metered. This is then as a post-injection designated. Furthermore, it can be provided that the individual injections are divided into further partial injections.

Problematisch bei solchen Kraftstoffzumesssystemen ist, dass die elektrisch betätigten Ventile bei gleichem Ansteuersignal unterschiedliche Kraftstoffmengen zumessen können. Insbesondere die Ansteuerdauer, bei der gerade Kraftstoff zugemessen wird, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Diese minimale Ansteuerdauer wird auch als Mindestansteuerdauer AD0 bezeichnet. Diese Mindestansteuerdauer führt zu einer Einspritzung, Ansteuerdauern kleiner als die Mindestansteuerdauer führen nicht zu einer Einspritzung. Diese Mindestansteuerdauer hängt von verschiedenen Faktoren, wie beispielsweise der Temperatur, der Kraftstoffsorte, der Lebensdauer, dem Raildruck, Fertigungstoleranzen der Injektoren und weiterer Einflüsse ab. Um eine genaue Kraftstoffzumessung erzielen zu können, muss diese Mindestansteuerdauer bekannt sein.Problematic In such fuel metering systems, the electrically operated ones Valves with the same control signal different amounts of fuel can eat. In particular, the driving time at which Just fuel is metered depends on different Factors off. This minimum activation duration is also considered as minimum activation duration AD0 denotes. This Mindestansteuerdauer leads to a Injection, actuation times less than the Mindestansteuerdauer do not lead to an injection. This Mindestansteuerdauer depends of various factors, such as the temperature, the Fuel grade, service life, rail pressure, manufacturing tolerances injectors and other influences. For accurate fuel metering To achieve this minimum driving time must be known be.

Eine Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine ist in der 2 dargestellt. Bereits in 1 beschriebene Elemente sind mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet. Die Signale 25 der Sensoren 45 sowie weiterer Sensoren, die nicht dargestellt sind, gelangen zu einer Mengenvorgabe 110. Diese Mengenvorgabe 110 berechnet eine Kraftstoffmenge QKW, die dem Fahrerwunsch entspricht. Dieses Mengensignal QKW gelangt zu einem Verknüpfungspunkt 115, an dessen zweiten Eingang das Ausgangssignal QKM einer zweiten Synchronisierung 155 anliegt. Das Ausgangssignal des ersten Verknüpfungspunktes 115 gelangt zu einem zweiten Verknüpfungspunkt 130 der wiederum eine Ansteuerdauerberechnung 140 beaufschlagt. Am zweiten Eingang des zweiten Verknüpfungspunktes liegt das Signal QKO der Nullmengenkorrektur 145 an. In den beiden Verknüpfungspunkten 115 und 130 werden die Mengensignale vorzugsweise additiv verknüpft. Die Ansteuerdauerberechnung 140 berechnet ausgehend von dem Ausgangssignal des Verknüpfungspunktes 130 das Ansteuersignal zur Beaufschlagung der Kraftstoffzumesseinheit 30. Die Ansteuerdauerberechnung berechnet die Ansteuerdauer, mit denen die elektrisch betätigten Ventile beaufschlagt werden.A device for controlling the fuel metering in an internal combustion engine is in the 2 shown. Already in 1 Elements described are designated by corresponding reference numerals. The signals 25 the sensors 45 as well as other sensors, which are not shown, reach a quantity specification 110 , This quantity specification 110 calculates a fuel quantity QKW that corresponds to the driver's request. This quantity signal QKW reaches a connection point 115 , at the second input of which the output signal QKM of a second synchronization 155 is applied. The output signal of the first node 115 arrives at a second node 130 in turn, a driving duration calculation 140 applied. At the second input of the second node is the signal QKO the zero quantity correction 145 at. In the two connection points 115 and 130 the quantity signals are preferably linked additively. The drive duration calculation 140 calculated from the output of the node 130 the drive signal for acting on the fuel metering unit 30 , The actuation duration calculation calculates the actuation duration with which the electrically actuated valves are acted upon.

Auf einem Geberrad 120 sind verschiedene Markierungen angeordnet, die von einem Sensor 125 abgetastet werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Geberrad um ein sogenanntes Segmentrad, das eine der Zylinderzahl entsprechende Anzahl Markierungen, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind dies vier, aufweist. Dieses Geberrad ist vorzugsweise auf der Kurbelwelle angeordnet. Dies bedeutet, pro Motorumdrehung wird eine Anzahl an den Impulsen erzeugt, die der doppelten Zylinderzahl entspricht. Der Sensor 125 liefert eine entsprechende Anzahl von Impulsen an eine erste Synchronisation 150.On a donor wheel 120 Different markers are arranged by a sensor 125 be scanned. In the illustrated embodiment, the sender wheel is a so-called segment wheel, which has a number of markings corresponding to the number of cylinders, in the exemplary embodiment illustrated this is four. This donor wheel is preferably arranged on the crankshaft. This means, per motor revolution, a number is generated at the pulses, which corresponds to twice the number of cylinders. The sensor 125 supplies a corresponding number of pulses to a first synchronization 150 ,

Die erste Synchronisation 150 beaufschlagt einen ersten Regler 171, einen zweiten Regler 172, einen dritten Regler 173 sowie einen vierten Regler 174. Die Anzahl der Regler entspricht der Zylinderzahl. Die Ausgangssignale der vier Reg ler gelangen dann zu der zweiten Synchronisation 155. Des Weiteren gelangen die Ausgangssignale der Regler zur Nullmengenkorrektur 142. Alternativ kann auch das Ausgangssignal der zweiten Synchronisation der Nullmengenkorrektur 142 zugeleitet werden. Diese Alternative ist mit einer gestrichelten Linie dargestellt.The first synchronization 150 applies a first regulator 171 , a second regulator 172 , a third controller 173 and a fourth controller 174 , The number of controllers corresponds to the number of cylinders. The output signals of the four Reg ler then get to the second synchronization 155 , Furthermore, the output signals of the controller reach the zero quantity correction 142 , Alternatively, also the output signal of the second synchronization of the zero quantity correction 142 be forwarded. This alternative is shown with a dashed line.

Die in der 2 gezeigte Einrichtung arbeitet wie folgt. Ausgehend von verschiedenen Signalen, wie beispielsweise einem Signal, das den Fahrerwunsch kennzeichnet, bestimmt die Mengenvorgabe 110 das Kraftstoffmengenwunschsignal QKW, das erforderlich ist um das vom Fahrer gewünschte Moment bereitzustellen. Aufgrund von Toleranzen, insbesondere der Kraftstoffzumesseinheit 30, entstehen Abweichungen zwischen der gewünschten Einspritzmenge und der tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmenge. Dabei messen die einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine in der Regel bei gleichem Ansteuersignal unterschiedliche Kraftstoffmengen zu.The in the 2 The device shown works as follows. Based on various signals, such as a signal that identifies the driver's request, determines the quantity specification 110 the fuel quantity request signal QKW, which is required to provide the driver's desired moment. Due to tolerances, in particular the fuel metering unit 30 , Deviations occur between the desired injection quantity and the actually injected fuel quantity. The individual cylinders of the internal combustion engine usually measure different amounts of fuel with the same drive signal.

Diese Streuungen zwischen den einzelnen Zylindern werden üblicherweise mit einer Mengenausgleichsregelung (MAR) ausgeregelt. Eine solche Mengenausgleichsregelung ist schematisch im oberen Teil der 2 dargestellt. Zur Mengenausgleichsregelung ist jedem Zylinder der Brennkraftmaschine ein Regler zugeordnet. So ist dem ersten Zylinder der erste Regler 171, dem zweiten Zylinder der zweite Regler 172, dem dritten Zylinder der dritte Regler 173 und dem vierten Zylinder der vierte Regler 174 zugeordnet. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass lediglich ein Regler vorgesehen ist, der abwechselnd den einzelnen Zylindern zugeordnet ist. Mittels des Sensors 125 und des Geberrades 120 bestimmt die erste Synchronisation 150 einen Sollwert und einen Istwert für jeden einzelnen Regler. Dabei ist vorgesehen, dass zum Ausgleich von Toleranzen des Geberrades und zur Kompensation von Torsionsschwingungen eine spezielle Filterung des Signals des Sensors 125 erfolgt. Die Ausgangssignale der Regler 171 bis 174 werden einer zweiten Synchronisation 155 zugeführt, die eine Korrekturmenge QKM bereitstellt, mit dem der Mengenwunsch QKW korrigiert wird.These variations between the individual cylinders are usually compensated with a quantity compensation control (MAR). Such a quantity compensation control is schematically in the upper part of 2 shown. For quantity balance control each cylinder of the internal combustion engine is assigned a controller. So the first cylinder is the first regulator 171 , the second cylinder the second regulator 172 , the third cylinder is the third regulator 173 and the fourth cylinder, the fourth controller 174 assigned. It can also be provided that only one controller is provided, which is assigned alternately to the individual cylinders. By means of the sensor 125 and the donor wheel 120 determines the first synchronization 150 a setpoint and an actual value for each individual controller. It is provided that to compensate for tolerances of the encoder wheel and to compensate for torsional vibrations a special filtering of the signal of the sensor 125 he follows. The output signals of the controller 171 to 174 become a second synchronization 155 supplied, which provides a correction amount QKM, with the quantity request QKW is corrected.

Diese Mengenausgleichsregelung ist so ausgebildet, dass die Regler, die den einzelnen Zylindern zugemessene Menge auf einen gemeinsamen Mittelwert regeln. Misst ein Zylinder aufgrund von Toleranzen eine erhöhte Kraftstoffmenge zu, so wird für diesen Zylinder eine negative Kraftstoffmenge QKM zur Fahrerwunschmenge QKW hinzuaddidiert. Misst ein Zylinder zuwenig Kraftstoffmenge zu, so wird eine positive Kraftstoffmenge QKM zur Fahrerwunschmenge QKW hinzuaddiert. Bei solchen Mengenfehlern tritt eine Drehungleichförmigkeit auf. Diese wirkt sich dahingehend aus, dass dem Drehzahlsignal Schwingungen überlagert sind deren Frequenz der Nockenwellenfrequenz und/oder Vielfachen der Nockenwellenfrequenz entsprechen. Diese Anteile im Drehzahlsignal mit Nockenwellenfrequenz charakterisieren die Drehungleichförmigkeit und werden durch die Mengenausgleichsregelung auf Null ausgeregelt. Mengenmittelwertfehler können mit dieser Mengenausgleichsregelung nicht korrigiert werden. Insbesondere können Fehler, die darauf beruhen, dass unterhalb einer Mindestansteuerdauer kein Kraftstoff zugemessen wird, mit einer solchen Mengenausgleichsregelung nicht korrigiert werden.This quantity compensation control is designed such that the regulators regulate the quantity metered to the individual cylinders to a common mean value. If a cylinder measures an increased quantity of fuel due to tolerances, then a negative fuel quantity QKM is added to the driver's desired quantity QKW for this cylinder. If a cylinder measures too little amount of fuel, then a positive fuel quantity QKM is added to the driver's desired quantity QKW. With such Mengenfeh a rotational irregularity occurs. This has the effect that the speed signal oscillations are superimposed whose frequency of the camshaft frequency and / or multiples of the camshaft frequency correspond. These components in the speed signal with camshaft frequency characterize the rotational nonuniformity and are compensated by the amount compensation control to zero. Quantity mean value errors can not be corrected with this quantity compensation control. In particular, errors that are based on the fact that no fuel is metered below a Mindestansteuerdauer can not be corrected with such a level compensation scheme.

Befindet sich das Fahrzeug im Schubbetrieb, d. h. es findet keine Einspritzung statt, so ist die Brennkraftmaschine per Definition bezüglich den den einzelnen Zylindern eingespritzten Kraftstoffmengen gleichgestellt. Daher sind in der Drehzahl keine oder nur geringe Anteile mit Nockenwellenfrequenz vorhanden. Wird bei einem Zylinder N die Ansteuerdauer des Injektors langsam erhöht, so findet oberhalb einer Mindestansteuerdauer AD0(N) eine Einspritzung in den Zylinder N statt. Dies führt zu einer Verbrennungsungleichförmigkeit, die wiederum eine Drehzahlungleichförmigkeit zur Folge hat. Insbesondere treten im Drehzahlsignal Schwingungen mit Vielfachen der Nockenwellenfrequenz auf. Diese Nockenwellenfrequenzanteile werden von der Mengenausgleichsregelung erkannt.is the vehicle is in overrun, d. H. it does not find any injection instead, the internal combustion engine is by definition relative equated to the fuel injected quantities of the individual cylinders. Therefore, in the speed no or only small proportions with camshaft frequency available. If a cylinder N is the driving time of the injector slowly increases, so finds above a Mindestansteuerdauer AD0 (N) an injection into the cylinder N instead. this leads to to a combustion non-uniformity, which in turn is a Drehzahlungleichförmigkeit entails. In particular, vibrations occur in the speed signal at multiples of the camshaft frequency. These camshaft frequency components are recognized by the quantity compensation scheme.

Der dem Zylinder N entsprechende Regler bestimmt einen Korrekturwert. Bei Vorliegen des Korrekturwerts der Mengenausgleichsregelung erkennt die Nullmengenkorrektur 142 diejenige Ansteuerdauer AD0(N) bei der eine von der Nullmenge gerade noch zu unterscheidende Einspritzmenge eingespritzt wird. Der entsprechende Wert AD0(N) wird abgespeichert und bei späteren Zumessungen zur Korrektur der Ansteuerdauer des Zylinders N verwendet. In 2 ist dies dadurch dargestellt, dass der Wert AD0(N) zur Bildung des Korrekturwertes QK0 verwendet wird.The controller corresponding to the cylinder N determines a correction value. If the correction value of the quantity compensation control is present, the zero quantity correction detects 142 the activation period AD0 (N) at which an injection quantity which is just to be distinguished from the zero quantity is injected. The corresponding value AD0 (N) is stored and used in later metering to correct the driving time of the cylinder N. In 2 This is illustrated by using the value AD0 (N) to form the correction value QK0.

In der 3a werden die heute und zukünftig verfügbaren Anwendungs- und Arbeitsbereiche für die Ansteuerdauer und die Einspritzmenge in einem Diagramm Einspritzmenge in der Einheit [mm3/H] über Ansteuerdauer in der Einheit [μs] gegenübergestellt. Der heutige Anwendungsbereich 200 bei Voreinspritzungen ist wesentlich größer als der heutige Arbeitsbereich 205, wobei der mögliche Arbeitsbereich 210 den heutigen Arbeitsbereich 205 deutlich übertrifft. Die in der 3a ebenfalls eingezeichnete (gemessene) Kalibrier- bzw. Kennkurve zeigt nur in einem begrenzten Wertebereich der beiden Größen ein lineares Verhalten und verhält sich in dem gesamten hier umfassten Wertebereich eher parabelförmig. Zusätzlich ist die typische Signalschwelle 215 eines Injektors von 1,00 mm3/H eingezeichnet. Bei einer Vergrößerung des Arbeitsbereiches bspw. auf den möglichen Arbeitsbereich 210 kommt dieses nicht-lineare Verhalten bei der Nullmengenkalibrierung verstärkt zum Tragen.In the 3a the application and work areas for the activation duration and the injection quantity available today and in the future are compared in a diagram injection quantity in the unit [mm3 / H] over activation duration in the unit [μs]. Today's application 200. in pre-injections is much larger than today's work area 205 , where the possible work area 210 the current workspace 205 significantly better. The in the 3a Also drawn (measured) calibration or characteristic curve shows a linear behavior only in a limited range of values of the two sizes and behaves rather parabolic in the entire range of values encompassed here. In addition, the typical signal threshold 215 an injector of 1.00 mm3 / H drawn. With an enlargement of the work area, for example, on the possible work area 210 This non-linear behavior in zero-quantity calibration comes into its own.

In der 3b werden zwei unterschiedliche Regressionsansätze gezeigt, und zwar anhand von gemessenen Kenndaten (wie in 3a) in dem Zeitfenster zwischen 250 und 520 μs Ansteuerdauer. Bei dem ersten Ansatz handelt es sich um eine an die Messdaten angepasst Regressionsgerade 300, wohingegen der zweite Ansatz einer Anpassung einer Parabel (bspw. einer quadratischen Kurve) entspricht. Wie aus der 3b zu ersehen, liefert der Parabelansatz in diesem Wertebereich eine deutlich höhere Anpassungsgüte.In the 3b Two different regression approaches are shown, based on measured characteristics (as in 3a ) in the time window between 250 and 520 μs drive time. The first approach is a regression line adapted to the measurement data 300 whereas the second approach corresponds to fitting a parabola (eg a quadratic curve). Like from the 3b can be seen, the parabolic approach in this range provides a much higher degree of customization.

Die 4 zeigt eine vereinfachte Blockdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Steuerung eines Kraftstoffzumesssystems. In der durch die gepunktete Linie abgetrennten oberen Hälfte des Diagramms ist eine Ansteuerdauerberechnungseinheit 400 dargestellt, welche mittels Interpolation anhand der Gleichung AD = f(Sollmenge, pRail) aus einer Sollmenge für die Voreinspritzung und dem aktuell vorliegenden Raildruck pRail einen Wert AD für die Ansteuerdauer des jeweiligen Injektors bestimmt bzw. festlegt. Die Eingangsgrößen dieser Funktionseinheit 400 stellen somit die Sollmenge der Voreinspritzung 405, der aktuelle Raildruck 410 und die Anforderung einer Voreinspritzung 415 an sich dar. Als Ausgangsgröße liefert die Funktionseinheit 400 den Wert der Ansteuerdauer unter Last 420 für die angeforderte Voreinspritzung.The 4 shows a simplified block diagram of an inventive device for controlling a Kraftstoffzumesssystems. In the upper half of the diagram separated by the dotted line is a drive duration calculation unit 400 represented, which determines by means of the interpolation on the basis of the equation AD = f (set amount, pRail) from a target amount for the pilot injection and the currently available rail pressure pRail a value AD for the control period of the respective injector. The input variables of this functional unit 400 thus set the target amount of pilot injection 405 , the current rail pressure 410 and the request for pilot injection 415 itself. The output unit is the functional unit 400 the value of the activation duration under load 420 for the requested pre-injection.

Im unteren Teil der 4 sind nun gemäß der vorliegenden Erfindung zusätzlich vorzusehende Funktionseinheiten dargestellt, welche insbesondere während der nachfolgend noch im Detail beschriebenen Lernphase zum Einsatz kommen. Dies sind zum Einen eine Funktionseinheit 425, mittels der das hierin beschriebene Schnell-Lernen der Injektor-Kennlinie erfolgt sowie ein Speicherelement 430, bevorzugt ein EEPROM, in den die jeweils gelernte Injektor-Kennlinie nichtflüchtig abgespeichert wird. Als Eingangsgrößen für die Schnell-Lerneinheit 425 dienen die bei der Nullmengenkalibrierung sich ergebende Einspritzmenge (ZFC) 435, der aktuelle Raildruck 440 sowie die Ansteuerdauer ZFC 445, welche erfindungsgemäß variabel vorgegeben wird. Die sogenannte ,Zero Fuel Quantity Calibration' (ZFC) ist ein anderer Begriff für die hierin beschriebene Nullmengenkalibrierung bei Voreinspritzungen. Als zusätzliche Eingangsgröße für die Schnell-Lerneinheit 425 dient ein Statussignal oder Statusbit 450, welches eine Schubphase signalisiert und mittels dessen die Schnell-Lerneinheit gestartet wird.In the lower part of the 4 are now shown according to the present invention additionally to be provided functional units, which are used in particular during the learning phase described in detail below. On the one hand, these are a functional unit 425 , by means of which the quick-learning of the injector characteristic described herein takes place, as well as a memory element 430 , Preferably, an EEPROM, in which the learned injector characteristic is non-volatile stored. As input variables for the quick learning unit 425 are used in the zero-quantity calibration resulting injection quantity (ZFC) 435 , the current rail pressure 440 as well as the activation time ZFC 445 , which is given variable according to the invention. The so-called Zero Fuel Quantity Calibration (ZFC) is another term for the pre-injection zero quantity calibration described herein. As an additional input for the quick learning unit 425 serves a status signal or status bit 450 , which signals a coasting phase and by means of which the quick learning unit is started.

Es ist anzumerken, dass das hierin beschriebene Verfahren bzw. die Vorrichtung nicht nur bei genannten Voreinspritzungen Anwendung finden kann, sondern bei jeglicher Form von Teileinspritzungen wie bspw. Haupteinspritzungen oder Nacheinspritzungen, da das beschriebene Lernverfahren vom Einspritztyp unabhängig ist, solange diese Einspritzungen mengenmäßig von derselben Größenordnung sind.It should be noted that this is described herein In the case of any form of partial injections such as, for example, main injections or post-injections, the described method of learning is independent of the injection type, as long as these injections are quantitatively of the same order of magnitude.

Anhand der 5 wird ein Ausführungsbeispiel einer Routine zur Realisierung des erfindungsgemäßen Lernverfahrens bei der Nullmengenkalibrierung in einem Kraftstoffzumesssystem einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs be schrieben. Es ist hervorzuheben, dass die Erfindung prinzipiell auch bei anderen Brennkraftmaschinen mit den hierin beschriebenen Vorteilen Anwendung finden kann.Based on 5 is an embodiment of a routine for implementing the learning method according to the invention in the zero-quantity calibration in a fuel metering system of an internal combustion engine of a motor vehicle be written. It should be emphasized that the invention can in principle also be used in other internal combustion engines with the advantages described herein.

Nach dem Start 500 der Routine wird zunächst in einer Schleife geprüft 505, ob ein Schubbetrieb der Brennkraftmaschine vorliegt, denn wie bereits erwähnt, erfolgt die erfindungsgemäße Ermittlung der Lernwerte für die Nullmengenkalibrierung ausschließlich im Schub.After the start 500 The routine is first tested in a loop 505 Whether there is an overrun operation of the internal combustion engine, because as already mentioned, the determination according to the invention of the learned values for zero-quantity calibration takes place exclusively in thrust.

Es werden daraufhin an jeweils einem Zylinder Testeinspritzungen angesteuert, deren Ansteuerdauer bzw. resultierende Einspritzmenge dabei nicht fest gewählt wird sondern so variiert wird, dass ein typischer Mengenbereich von bspw. 0,5 mm3/H–5,0 mm3/H abgedeckt wird.Thereupon, test injections are actuated in each case on a cylinder whose activation time or resulting injection quantity is not fixedly selected but varied so that a typical quantity range of, for example, 0.5 mm 3 / H-5.0 mm 3 / H is covered ,

Wird in Schritt 505 ein Schubbetrieb der Brennkraftmaschine erfasst, wird der Wert der Testeinspritzmenge METE zunächst auf einen Startwert, im vorliegenden Ausführungsbeispiel auf einen minimalen Wert METE_min, festgelegt (Schritt 510). Die nun folgenden Schritte 520–550 werden für jeden Zylinder und jeden an einem Zylinder angeordneten Injektor vollzogen.Will in step 505 detects a coasting operation of the internal combustion engine, the value of the test injection quantity ME TE is first set to a starting value, in the present embodiment to a minimum value ME TE_ min, (step 510 ). The following steps 520 - 550 are performed for each cylinder and arranged on a cylinder injector.

In Schritt 520 wird zunächst der Wert der Ansteuerdauer für die Testeinspritzung AD(METE) auf einen entsprechenden Startwert AD(METE_min) gesetzt. In Schritt 525 wird eine Testeinspritzung mit der genannten Ansteuerdauer AD(METE) durchgeführt. Für jede der nachfolgenden Testeinspritzungen wird ein Mengensignal ME berechnet (Schritt 530) und die Ansteuerdauer AD, ausgehend vom genannten Startwert AD(METE_min), ggf. sogar in beiden zeitlichen Richtungen, solange variiert bzw. iteriert, bis ein vorgegebener Mengensignalbereich abgefahren ist.In step 520 First, the value of the control duration for the test injection AD (ME TE ) is set to a corresponding start value AD (ME TE_ min). In step 525 a test injection is performed with said drive time AD (ME TE ). For each of the subsequent test injections, a quantity signal ME is calculated (step 530 ) and the drive time AD, starting from said start value AD (ME TE_ min), possibly even in both temporal directions, as long as varied or iterated until a predetermined quantity signal range has traveled.

Das Abbruchkriterium für die genannte Variation bzw. Iteration ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Unterschreiten/Überschreiten einer empirisch vorgegebenen Min/Max-Schwelle des resultierenden Mengensignals, in dem vor liegenden Ausführungsbeispiel das Überschreiten der Max-Schwelle METE_max.. Alternativ kann in einem entsprechenden Mengenkennfeld zwischen den äußeren Rändern des Kennfeldes variiert werden. Auch kann vorgesehen sein, dass der abzufahrende Mengenbereich über die zugelassenen Werte der Ansteuerdauer festgelegt wird.The abort criterion for the mentioned variation or iteration in the present exemplary embodiment is the undershooting / exceeding of an empirically predetermined minimum / maximum threshold of the resulting quantity signal, in the exemplary embodiment lying before exceeding the maximum threshold ME_TE_ max corresponding quantity map between the outer edges of the map can be varied. It can also be provided that the amount range to be deducted is set above the permitted values of the activation period.

Hat nun das in Schritt 530 berechnete Mengensignal ME gemäß Prüfschritt 535 die genannte Max-Schwelle METE_max noch nicht erreicht, wird in Schritt 540 die Ansteuerdauer des dann vorliegenden Wertepaares (METE/ADTE) gespeichert und in Schritt 545 der aktuelle Wert der Ansteuerdauer AD auf den Wert ADneu = ADTE + ΔAD erhöht, wobei die Größe des Änderungswertes ΔAD empirisch vorgebbar ist. Danach wird zu Schritt 525 zurückgesprungen und erneut eine Testeinspritzung durchgeführt, jedoch mit dem genannten erhöhten Wert der Ansteuerdauer ADneu.Now has that in step 530 calculated quantity signal ME according to test step 535 the said max threshold ME TE_ max not yet reached, is in step 540 the activation duration of the then existing value pair (ME TE / AD TE ) is stored and in step 545 the current value of the drive time AD is increased to the value AD new = AD TE + ΔAD, wherein the magnitude of the change value ΔAD can be predetermined empirically. After that gets to step 525 jumped back and again carried out a test injection, but with the said increased value of the drive time AD new .

Zu jeder getesteten Ansteuerdauer AD wird das resultierende Mengensignal ME in der beschriebenen Weise erfasst und anhand der dann vorliegenden gespeicherten Wertepaare (ME/AD) in Schritt 550 eine Regressionsberechnung durchgeführt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Regressionsberechnung um einen linearen Regressionsansatz, mittels dessen in an sich bekannter Weise ein Korrelationskoeffizient für alle Wertepaare (ME/AD) berechnet wird.For each tested drive time AD, the resulting quantity signal ME is detected in the manner described and based on the then stored value pairs (ME / AD) in step 550 a regression calculation performed. In the present embodiment, the regression calculation is a linear regression approach, by means of which a correlation coefficient for all value pairs (ME / AD) is calculated in a manner known per se.

Wie bereits erwähnt, wird erfindungsgemäß zu jeder Ansteuerdauer das zugehörige Mengensignal nach dem eingangs beschriebenen Prinzip der Nullmengenkalibrierung ermittelt und gespeichert. Die Einspritzmenge nach dem Prinzip der Nullmengenkalibrierung kann dabei bekanntermaßen aus der Drehzahl der Brennkraftmaschine oder einem Sauerstoff- oder Ionenstromsignal ermittelt werden.As already mentioned, according to the invention to each activation period the associated quantity signal after the The principle of zero-quantity calibration described above is determined and saved. The injection quantity according to the principle of zero quantity calibration can be known from the speed of the engine or an oxygen or ion current signal.

Im Fahrbetrieb kann die adaptierte Gerade (Menge = f(Ansteuerdauer) invers (d. h. Ansteuerdauer = f(Sollmenge) ausgewertet werden, wodurch für jede belie bige Menge im adaptierten Bereich die passende Ansteuerdauer für jeden einzelnen Injektor bestimmt werden kann. Die Notwendigkeit der Extrapolation entfällt damit vollständig, ist jedoch ggf. über den Ansatz der Geradengleichung einfach und ohne zusätzlichen Rechen- oder Applikationsaufwand möglich.in the Driving mode, the adapted straight line (quantity = f (driving time) inverse (i.e., drive duration = f (target amount) are evaluated, whereby for Any quantity in the adapted range will be the right drive time can be determined for each individual injector. The The need for extrapolation is thus completely eliminated, however, it may be easy to do so by using the straight-line equation and without additional computational or application effort possible.

Wie aus den 3a und 3b ersichtlich, besitzen heutzutage verfügbare Injektoren in erster Näherung ein lineares Verhalten im Bereich der genannten Einspritzmengen von Voreinspritzungen. Daher kann mit den aus der statistischen Mathematik bekannten Verfahren eine Regressionsgerade durch die gemessenen Punkte Mengensignal = f(Ansteuerdauer) berechnet werden. Die jeweiligen Messpunkte ,Mengensignal als Funktion der Ansteuerdauer' können während einer oder mehrerer Schubphasen der Brennkraftmaschine gemessen sein. Eine große Anzahl an Messpunkten ist vorteilhaft, um eine hohe Genauigkeit/Rauschunterdrückung zu erzielen. Der Korrelationskoeffizient bietet die Möglichkeit, das Verfahren auf Lerngüte zu überwachen und mögliche Fehler im Kalibrierverfahren zu erkennen.Like from the 3a and 3b As can be seen, injectors available today have, in a first approximation, a linear behavior in the area of the stated injection quantities of pilot injections. Therefore, with the methods known from statistical mathematics, a regression line can be calculated by the measured points quantity signal = f (activation duration). The respective measuring points, quantity signal as a function of the driving time 'Kings NEN be measured during one or more deceleration phases of the internal combustion engine. A large number of measuring points is advantageous in order to achieve high accuracy / noise suppression. The correlation coefficient offers the possibility to monitor the procedure for learning quality and to detect possible errors in the calibration procedure.

Die folgenden weiteren Varianten sind möglich. Wenn die Form der Injektorkennlinie erheblich vom linearen Zusammenhang abweicht, kann anstatt eines Geradenansatzes ein nicht-linearer Ansatz gewählt werden. In der 3b ist der Geraden- und Parabelansatz dargestellt. Besonders vorteilhaft sind dabei solche Ansätze, die sich leicht linearisieren lassen. Anstatt pro Raildruckstufe eine Kennlinie zu lernen, können die Raildruckstufen so dicht gewählt werden, dass das Lernen eines Kennfeldbereiches möglich wird. Bei Kennfeldlernen wäre auch ein Lernen von Injektoren mit Plateaubildung möglich.The following further variants are possible. If the shape of the injector characteristic differs significantly from the linear relationship, a non-linear approach can be used instead of a straight line approach. In the 3b the straight line and parabolic approach is shown. Particularly advantageous are those approaches that can be easily linearized. Instead of learning a characteristic curve per rail pressure stage, the rail pressure stages can be selected so tightly that learning of a characteristic area is possible. In map learning, it would also be possible to learn injectors with plateau formation.

In Schritt 555 wird nun geprüft, ob der aktuell vorliegende Korrelationskoeffizient einen unteren Schwellwert Korrelationskoeff min überschreitet, was ein Indiz dafür ist, ob genügend Messpunkte anhand unterschiedlicher Ansteuerdauern vorliegen oder nicht. Es ist anzumerken, dass eine hinreichend hohe Korrelationsgüte aufgrund des großen Wertebereichs für die Eingangsgrößen erreichbar ist, da insbesondere die Ansteuerdauer über einen ausreichend großen Bereich variiert wird. Ist dieses Kriterium 555 nicht erfüllt, wird der Speicher initialisiert (Schritt 560) und ein Rücksprung auf Anfangsschritt 500 durchgeführt.In step 555 a check is then made as to whether the currently present correlation coefficient exceeds a lower threshold correlation coefficient, which is an indication as to whether or not there are sufficient measurement points based on different activation periods. It should be noted that a sufficiently high correlation quality can be achieved due to the large range of values for the input variables, since in particular the activation duration is varied over a sufficiently large range. Is this criterion 555 is not satisfied, the memory is initialized (step 560 ) and a return to the initial step 500 carried out.

Erst wenn die Bedingung 555 erfüllt ist, wird die vorliegende Routine abgebrochen und in Schritt 565 die dann vorliegende Regressionsgerade für den weiteren Betrieb der Brennkraftmaschine freigegeben bzw. freigeschaltet.Only when the condition 555 is satisfied, the present routine is aborted and in step 565 the then present regression line for the further operation of the internal combustion engine released or unlocked.

Mittels des beschriebenen Verfahrens ist es möglich, das genannte Ansteuerdauerkennfeld für den Kleinmengenbereich über die Lebenszeit eines Injektors zu adaptieren.through of the described method, it is possible to use said Control duration map for the small quantity range over to adapt the lifetime of an injector.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 19945618 A1 [0005] - DE 19945618 A1 [0005]
  • - EP 1388661 A2 [0006] - EP 1388661 A2 [0006]

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Verfahren zur Kalibrierung eines Kraftstoffzumesssystems einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem wenigstens ein Injektor mit einer ersten Testeinspritzung mit einer ersten Einspritzmenge angesteuert wird und ein sich dabei ergebendes erstes Mengensignal erfasst wird, wobei eine erste Mindestansteuerdauer bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Injektor mit wenigstens einer zweiten Testeinspritzung mit einer von der ersten Einspritzmenge abweichenden zweiten Einspritzmenge angesteuert wird und ein sich dabei ergebendes wenigstens zweites Mengensignal erfasst wird, wobei zu dieser wenigstens zweiten Einspritzmenge eine wenigstens zweite Mindestansteuerdauer bestimmt wird, und wobei auf der Grundlage der ersten Mindestansteuerdauer und der wenigstens zweiten Mindestansteuerdauer sowie des ersten Mengensignals und des wenigstens zweiten Mengensignals eine Regressionsberechnung durchgeführt wird.Method for calibrating a fuel metering system of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, in which at least one injector with a first injection injection is activated with a first injection quantity and a resulting first quantity signal is detected, wherein a first Mindestansteuerdauer is determined, characterized in that the at least one Injector with at least one second test injection is controlled with a deviating from the first injection quantity second injection quantity and thereby resulting at least second quantity signal is detected, wherein at least second injection quantity at least second Mindestansteuerdauer is determined, and wherein on the basis of the first Mindestansteuerdauer and the at least second Mindestansteuerdauer and the first quantity signal and the at least second quantity signal, a regression calculation is performed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die wenigstens zweite Mindestansteuerdauer mittels des Verfahrens der Nullmengenkalibrierung ermittelt wird.Method according to claim 1, characterized in that that the first and the at least second Mindestansteuerdauer means the method of zero quantity calibration is determined. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der wenigstens zweiten Testeinspritzung ein für Teileinspritzungen zur Verfügung stehender Einspritzmengenbereich möglichst abgedeckt wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that by means of the at least second test injection a for Partial injections available injection quantity range is covered as possible. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Einspritzmengenbereich 0,5 mm3/H bis 5,0 mm3/H beträgt.A method according to claim 3, characterized in that said injection amount range is 0.5 mm 3 / H to 5.0 mm 3 / H. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Grundlage der ersten Mindestansteuerdauer und der wenigstens zweiten Mindestansteuerdauer sowie des ersten Mengensignals und des wenigstens zweiten Mengensignals eine lineare Regression durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that based on the first Mindestansteuerdauer and the at least second Mindestansteuerdauer and the first Quantity signal and the at least second quantity signal is a linear Regression is performed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein bei der Regressionsberechnung ermittelter Korrelationskoeffizient als Gütemaß für die Festlegung eines Freischaltzeitpunktes für die genannte Nullmengenkalibrierung verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a determined in the regression calculation Correlation coefficient as yardstick for the determination of an activation time for the said Zero quantity calibration is used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb der Brennkraftmaschine eine mittels der genannten Regressionsberechnung berechnete Kennlinie invers angewendet wird, wobei für Einspritzmengen eine zugehörige Ansteuerdauer für wenigstens einen Injektor bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that during operation of the internal combustion engine a Characteristic curve calculated by the regression calculation mentioned above is applied inversely, wherein for injection quantities a associated actuation period for at least one Injector is determined. Computerprogramm-Produkt insbesondere zur Ablaufsteuerung eines Steuergeräts einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogramm-Produkt ein Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche ausführt.Computer program product, in particular for sequence control a control device of an internal combustion engine in particular a motor vehicle, characterized in that the computer program product a method according to one or more of the preceding claims performs. Vorrichtung zur Kalibrierung eines Kraftstoffzumesssystems einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit Steuermitteln zur Ansteuerung wenigstens eines Injektors mit einer ersten Testeinspritzung mit einer ersten Einspritzmenge und zur Erfassung eines durch die Ansteuerung bewirkten ersten Mengensignals, sowie mit Mitteln zur Bestimmung einer ersten Mindestansteuerdauer, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Steuermittel so ausgestaltet sind, dass der wenigstens eine Injektor mit wenigstens einer zweiten Testeinspritzung mit einer von der ersten Einspritzmenge abweichenden zweiten Einspritzmenge angesteuert wird und ein sich dabei ergebendes wenigstens zweites Mengensignal erfasst wird, wobei zu dieser wenigstens zweiten Einspritzmenge eine wenigstens zweite Mindestansteuerdauer bestimmt wird, und dass Rechenmittel vorgesehen sind, welche auf der Grundlage der ersten Mindestansteuerdauer und der wenigstens zweiten Mindestansteuerdauer sowie des ersten Mengensignals und des wenigstens zweiten Mengensignals eine Regressionsberechnung durchführen.Device for calibrating a fuel metering system an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, with Control means for controlling at least one injector with a first test injection with a first injection quantity and the Detecting a first quantity signal caused by the activation, and with means for determining a first minimum driving time, characterized in that said control means are so configured are that the at least one injector with at least a second Test injection with a deviating from the first injection quantity second injection quantity is driven and thereby resulting at least second quantity signal is detected, at least to this second injection amount an at least second Mindestansteuerdauer is determined, and that computing means are provided which on the basis of the first Mindestansteuerdauer and at least second Mindestansteuerdauer and the first volume signal and of the at least second quantity signal, a regression calculation carry out. Vorrichtung nach Anspruch 9, insbesondere zur Verwendung in einem Common-Rail-Einspritzsystem, gekennzeichnet durch eine Ansteuerdauerberechnungseinheit zur Ermittlung einer Ansteuerdauer unter Last für einen Injektor auf der Grundlage einer Interpolation aus einer Sollmenge für eine Testeinspritzung und einem aktuell vorliegenden Raildruck und durch eine Lerneinheit zum Schnell-Lernen einer Injektor-Kennlinie sowie durch einen Datenspeicher zur Speicherung der gelernten Injektor-Kennlinie.Apparatus according to claim 9, in particular for use in a common rail injection system, characterized by a Drive duration calculation unit for determining a drive duration under load for an injector based on interpolation from a target amount for a test injection and a currently available rail pressure and a learning unit for quick learning an injector characteristic and by a data memory for storage the learned injector characteristic. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Eingangsgrößen der Lerneinheit die bei einer Nullmengenkalibrierung sich ergebende Einspritzmenge und die Ansteuerdauer sowie ein Statussignal, welches eine Schubphase der Brennkraftmaschine signalisiert, dienen.Device according to claim 10, characterized in that that as inputs of the learning unit at a zero quantity calibration resulting injection quantity and the Driving time and a status signal, which is a coasting phase of the internal combustion engine signals, serve.
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