DE102008024546B3

DE102008024546B3 - Verfahren zur injektorindividuellen Anpassung der Einspritzzeit von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE102008024546B3
Application number: DE102008024546A
Authority: DE
Inventors: Christian Hauser
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2008-05-21
Filing date: 2008-05-21
Publication date: 2010-01-07
Anticipated expiration: 2028-05-22
Also published as: US20110077843A1; US8775058B2; CN102037226B; WO2009141183A1; CN102037226A

Abstract

Es wird ein Verfahren zur injektorindividuellen Anpassung der Einspritzzeit von Kraftfahrzeugen beschrieben. Das Verfahren basiert auf einer Verknüpfung des IIC-Verfahrens und des MFMA-Verfahrens. Vor Aufnahme des Fahrbetriebes wird das IIC-Verfahren durchgeführt, und während des Fahrbetriebes werden MFMA-Messungen ausgeführt, und die hieraus gewonnenen Messpunkte werden als nachträgliche Messpunkte für die IIC-Funktion verwendet. Hierdurch lassen sich injektorindividuelle Kennfelder ermitteln, in denen sowohl Fertigungsabweichungen als auch Alterung und Verschleiß der Bauteile während der Lebensdauer berücksichtigt sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur injektorindividuellen Anpassung der Einspritzzeit von Kraftfahrzeugen.
Bei den Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen werden Drehmomentanforderungen in Einspritzmengen umgerechnet. Jeder Einspritzmenge (mf) entspricht eine zugeordnete Einspritzzeit (ti) in Abhängigkeit vom Einspritzdruck (fup)(ti-Kennfeld). Die Verknüpfung wird für alle Injektoren verwendet, d. h. injektorindividuelle Unterschiede, beispielsweise verursacht durch Fertigungsabweichungen oder Alterung und Verschleiß der Bauteile während der gesamten Lebensdauer, werden nicht berücksichtigt. Solche Abweichungen der Isteinspritzmenge zur Solleinspritzmenge können u. a. die Wirkungen verursachen, dass die Einspritzmengen zu gering sind (Ausbleib von Einspritzungen, Laufunruhe), dass die Einspritzmengen zu groß sind (Motorüberhitzung) und dass die Emissionen verschlechtert werden.
Es sind gegenwärtig zwei Verfahren bekannt, die eine injektorindividuelle Anpassung der ti-Kennfelder zumindest teilweise ermöglichen.
a) IIC (Injector Individual Correction):
Dieses Verfahren, bei dem eine individuelle Korrektur eines jeden Injektors durchgeführt wird, wurde ursprünglich entwickelt, um die ausgebrachte Anzahl von Injektoren aus der Fertigung zu erhöhen. Hierbei werden bei einer großen Anzahl an Injektoren die ti-Kennfelder mit Mengenmesstechnik vermessen, und es wird ein mittleres ti-Kennfeld errechnet. Die ti-Kennfeld-Abweichungen aller anschließend vermessenen Injektoren gegenüber dem mittleren ti-Kennfeld werden bei wenigen Messpunkten (beispielsweise bei vier Messpunkten MP1: 300 bar/4 mg, MP2: 700 bar/15 mg, MP3: 1000 bar/3 mg, MP4: 1600 bar/40 mg) gemessen und anhand statistischer Methoden für das gesamte ti-Kennfeld extrapoliert. Es erfolgt dann eine Ablage für den Fahrzeugbetrieb in entsprechenden Kennfeldern.
Bei diesem Verfahren muss die Vermessung wegen der benötigten Messmittel am Injektorprüfstand durchgeführt werden. Eine Wiederholung der Vermessung im Fahrbetrieb ist nicht möglich. Obwohl mit diesem Verfahren eine Korrektur des ti-Kennfeldes über den gesamten Einspritzbereich möglich ist, ist keine Korrektur der ermittelten Werte während der Lebensdauer (Betriebsdauer) des Kraftfahrzeuges möglich. Dieses Verfahren ist daher auf die Zeitdauer vor der Aufnahme des Fahrbetriebes beschränkt.
a) MFMA (Minimum Fuel Mass Adaption):
Bei diesem MFMA-Verfahren werden während der Lebensdauer (Betriebsdauer) des Kraftfahrzeuges die Abweichungen der Ist- und Solleinspritzmengen im Kleinstmengenbereich (< 3 mg) mittels Drehzahländerungen bestimmt und ständig angepasst. Hierbei werden in Schubphasen, in denen normalerweise keine Einspritzungen stattfinden, an einem Zylinder kleine Einspritzungen vorgenommen, und es wird über die Änderung der Drehzahl (n) die zugehörige Einspritzmenge anhand von Modellen errechnet. Die Korrekturgrößen werden injektorindividuell für die geprüften Kleinstmengen in Kennfeldern abgelegt. Ein derartiges Verfahren ist in DE 102 57 686 A1 beschrieben.
Dieses Verfahren weist eine hohe Genauigkeit auf, und es werden Abweichungen während der Lebensdauer korrigiert. Es ist jedoch nur im Kleinstmengenbereich (Einspritzmengen < 3 mg) an wendbar, da ansonsten Einspritzungen akustisch oder als Fahrzeugbeschleunigung wahrgenommen werden. Ferner ist eine Ausweitung der Mengenkorrektur über den Kleinstmengenbereich hinaus nicht möglich, da das ti-Kennfeld verschiedene Steigungen besitzt und Korrekturen bei einem Injektor sowohl positiv als auch negativ sein können.
DE 102 15 610 A1 beschreibt das Vermessen von Injektoren nach der Herstellung. Als Ergebnis werden die Injektoren in Toleranzklassen eingeteilt. Diese Toleranzklassen kennzeichnen die Größe einer Abweichung einer Ist-Einspritzmenge von einem vorbestimmten Toleranzfenster. Nur bei einzelnen Prüfpunkten wird im späteren Betrieb des Injektors eine Korrektur gemäß der Toleranzklasse vorgenommen.
Eine Korrektur für das komplette ti-Kennfeld während der gesamten Lebensdauer eines Kraftfahrzeuges ist daher mit den vorstehend beschriebenen Einzelverfahren IIC und MFMA nicht möglich.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs wiedergegebenen Art zu schaffen, mit dem eine injektorindividuelle Anpassung der Einspritzzeit während der gesamten Lebensdauer des Kraftfahrzeuges im kompletten ti-Kennfeld möglich ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Das Verfahren zur injektorindividuellen Anpassung der Einspritzzeit von Kraftfahrzeugen umfast die folgenden Schritte:
Erstellen von ti-Kennfeldern eines Injektors;
Durchführen einer Anpassung der ti-Kennfelder mit Hilfe des IIC(Injector Individual Correction)-Verfahrens vor der Auf nahme des Fahrbetriebes und Speichern der angepassten ti-Kennfelder für den Fahrbetrieb;
Durchführen von MFMA(Minimum Fuel Mass Adaption)-Messungen während des Fahrbetriebes und Benutzen der entsprechenden Messpunkte als nachträgliche Messpunkte für die IIC-Funktion;
Berechnen aus diesen Messungen von Abweichungen gegenüber den gespeicherten IIC-ti-Kennfeldern für die kompletten ti-Kennfelder und Speichern derselben in entsprechenden injektorindividuellen Kennfeldern; und
Benutzen der injektorindividuellen Kennfelder zur Ermittlung der Einspritzzeit.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren findet somit eine Verknüpfung der IIC- und MFMA-Verfahren (Funktionen) statt. Dies hat den Vorteil, dass hiermit eine injektorindividuelle Anpassung der Einspritzzeit während der gesamten Lebensdauer im kompletten ti-Kennfeld erreicht werden kann. Abweichungen der Einspritzmengen während der Lebensdauer werden somit aus einer Kombination der IIC- und MFMA-Verfahren ermittelt. Dabei werden die IIC-Vermessung und Berechnung der Mengenabweichung über das gesamte Kennfeld weiterhin vor der Aufnahme des Fahrbetriebes, d. h. insbesondere während der Fertigung, durchgeführt, um die injektorindividuellen Abweichungen bei der Fahrzeuginbetriebnahme zu kompensieren. Das MFMA-verfahren bzw. die MFMA-Funktion wird während der Betriebsdauer des Fahrzeuges durchgeführt, wobei die MFMA-Messungen als nachträgliche Messpunkte für die IIC-Funktion benutzt werden. Es werden dann, vorzugsweise mittels statistischer Methoden, Abweichungen für das komplette ti-Kennfeld errechnet und in entsprechenden Kennfeldern injektorindividuell gespeichert. Diese Kennfelder werden dann zur Ermittelung bzw. Anpassung der Einspritzzeit benutzt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden bei der Durchführung des IIC-Verfahrens vorzugsweise die ti-Kennfelder mit Mengenmesstechnik vermessen, und es wird ein mittleres ti-Kennfeld (bei konstantem Einspritzdruck fup) errechnet. Vorzugsweise werden dann die ti-Kennfeld-Abweichungen eines In jektors vom mittleren ti-Kennfeld bei wenigen Messpunkten gemessen und für das gesamte ti-Kennfeld extrapoliert. Dies kann mit Hilfe von statistischen Methoden durchgeführt werden.
Das entsprechende IIC-Verfahren wird zweckmäßigerweise am Injektorprüfstand durchgeführt, da hierbei die benötigten Messmittel zur Verfügung stehen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden ferner beim MFMA-Verfahren vorzugsweise mittels Drehzahländerungen zugehörige Einspritzmengen ermittelt, die als nachträgliche Messpunkte für die IIC-Funktion verwendet werden. Dabei werden diese Drehzahländerungen zweckmäßigerweise im Kleinstmengenbereich vorgenommen, um keine nachteiligen Auswirkungen auf den Fahrbetrieb zu haben. Vorzugsweise werden hierbei im Schubbetrieb kleine Einspritzungen durchgeführt, wobei über die Änderung der Drehzahl die zugehörige Einspritzmenge errechnet wird.
Das MFMA-Verfahren wird zweckmäßigerweise während der gesamten Betriebsdauer des Kraftfahrzeuges durchgeführt, so dass eine permanente injektorindividuelle Anpassung der Einspritzzeit ermöglicht wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
1 ein Diagramm, das ein beispielhaftes ti-Kennfeld für ein Kraftfahrzeug zeigt;
2 ein Diagramm, in dem die Ermittlung des mittleren ti-Kennfeldes für konstanten Einspritzdruck dargestellt ist;
3 ein Diagramm, das die IIC-Kennfeldbestimmung für einen Injektor zeigt;
4 ein Diagramm, in dem die Funktionsweise des MFMA-Verfahrens dargestellt ist; und
5 ein Diagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Wie bereits erwähnt, werden bei Verbrennungsmotoren Drehmomentanforderungen in Einspritzmengen umgerechnet. Jede Einspritzmenge (mf) entspricht eine zugeordnete Einspritzzeit (ti) in Abhängigkeit vom Einspritzdruck (fup). 1 zeigt ein ti-Kennfeld, in dem die Abhängigkeit der Einspritzmenge mf von der Einspritzzeit ti bei verschiedenen Einspritzdrücken fup dargestellt ist.
Um injektorindividuelle Unterschiede, die durch Fertigungsabweichungen verursacht werden, zu berücksichtigen, wird das IIC-Korrekturverfahren durchgeführt. Hierbei werden für die Injektoren die ti-Kennfelder mit Mengenmesstechnik vermessen, und es wird ein mittleres ti-Kennnfeld errechnet. 2 zeigt entsprechende Kennfelder 1, 2 und 3 für einen Injektor 1, einen Injektor 2 und einen Injektor n sowie ein errechnetes mittleres ti-Kennfeld 4.
Die ti-Kennfeld-Abweichungen von anschließend vermessenen Injektoren gegenüber dem mittleren ti-Kennfeld 4 werden dann bei wenigen Messpunkten gemessen und anhand statistischer Methoden für das gesamte ti-Kennfeld extrapoliert. 3 zeigt die mittleren ti-Kennfelder 9 für verschiedene Einspritzdrücke fup 1, fup 2, fup 3 und fup 4 sowie vier Messpunkte 5, 6, 7 und 8 und die über das IIC-Verfahren errechne ten injektorindividuellen ti-Kennfelder 10. Zum Erhalten der vier Messpunkte werden entsprechende Vermessungen am Injektorprüf stand durchgeführt. Die entsprechenden Messpunkte 5, 6, 7 und 8 entsprechen einer Einspritzmenge von 4 mg bei 300 bar, von 15 mg bei 700 bar, von 3 mg bei 1000 bar und von 40 mg bei 1600 bar. Die ermittelten injektorindividuellen ti-Kennfelder 10 werden für den Fahrzeugbetrieb gespeichert.
4 zeigt in einem t(Zeit)-n(Drehzahl)-Diagramm die Funktionsweise des MFMA-Verfahrens. Bei diesem Verfahren werden in Schubphasen, in denen normalerweise keine Einspritzungen stattfinden, an einem Zylinder kleine Einspritzungen vorgenommen, und über die Änderung der Drehzahl (n) wird die zugehörige Einspritzmenge anhand von Modellen errechnet. Die Korrekturgrößen werden injektorindividuell für die geprüften Kleinstmengen in Kennfeldern abgelegt. 4 zeigt die Drehzahländerung in der Schubphase ohne MFMA bei 13. Die Drehzahländerung aufgrund einer Einspritzung als Maß für die eingespritzten Mengen ist bei 11 dargestellt. Bei 12 ist die Drehzahländerung in der Schubphase mit MFMA gezeigt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren (Verknüpfung des IIC-Verfahrens und MFMA-Verfahrens) werden die IIC-Vermessung und Berechnung der Abweichungen über das gesamte Kennfeld weiterhin vor Aufnahme des Fahrbetriebes (in der Fertigungsphase) durchgeführt, wie in den 2 und 3 dargestellt. Hierdurch werden die injektorindividuellen Abweichungen bei der Fahrzeuginbetriebnahme kompensiert. Ferner wird die MFMA-Funktion während der gesamten Betriebsdauer des Fahrzeuges im Kleinstmengenbereich ausgeführt, wie in 4 dargestellt. Die durchgeführten MFMA-Messungen werden nunmehr als nachträgliche Messpunkte für die IIC-Funktion benutzt, und mittels statistischer Methoden werden Abweichungen dann für das komplette ti-Kennfeld errechnet und in entsprechenden Kenn feldern injektorindividuell gespeichert. Dies ist im ti-mf-Diagramm der 5 dargestellt. Bei 9 ist das gemittelte ti-Kennfeld gezeigt, das aus dem IIC-Verfahren gewonnen wurde. Bei 10 ist das injektorindividuelle ti-Kennfeld nach IIC-Vermessung gezeigt, das auf den vorstehend erwähnten vier Messpunkten beruht. Bei 16 ist der für die MFMA-Vermessung verwendete Kleinstmengenbereich (~ 3 mg) angedeutet. Es wird angenommen, dass zwei MFMA-Messungen als nachträgliche Messpunkte für die IIC-Funktion benutzt werden, wobei diese als MFMA-Messpunkt 1 bei 18 und als MFMA-Messpunkt 2 bei 17 dargestellt sind. Die anhand dieser Messpunkte ermittelten neuberechneten injektorindividuellen ti-Kennfelder aus IIC und MFMA-Messpunkt 1 und 2 sind bei 15 und 14 dargestellt. Diese aus der Verknüpfung von IIC und MFMA gewonnenen Kennfelder berücksichtigen sowohl Fertigungsabweichungen als auch Alterung und Verschleiß der Bauteile während der Lebensdauer und werden zur Ermittlung bzw. Anpassung der Einspritzzeit benutzt.

Claims

Verfahren zur injektorindividuellen Anpassung der Einspritzzeit von Kraftfahrzeugen mit den folgenden Schritten: Erstellen von ti-Kennfeldern eines Injektors; Durchführen einer Anpassung der ti-Kennfelder mit Hilfe des IIC(Injektor Individual Correction)-Verfahrens vor der Aufnahme des Fahrbetriebes mittels Messen von ti-Kennfeldern einer Mehrzahl von Injektoren, Berechnen eines mittleren ti-Kennfelds aus der Mehrzahl von ti-Kennfeldern, Bestimmen der ti-Kennfeld-Abweichungen des Injektors gegenüber dem mittleren ti-Kennfeld an wenigen Messpunkten, Extrapolieren der gemessenen Abweichungen über das gesamte ti-Kennfeld und Speichern der angepassten ti-Kennfelder für den Fahrbetrieb; Durchführen von MFMA(Minimum Fuel Mass Adaption)-Messungen während des Fahrbetriebes und Benutzen der entsprechenden Messpunkte als nachträgliche Messpunkte für die IIC-Funktion; Berechnen aus diesen Messungen von Abweichungen gegenüber den gespeicherten IIC-ti-Kennfeldern für die kompletten ti-Kennfelder und Speichern derselben in entsprechenden injektorindividuellen Kennfeldern; und Benutzen der injektorindividuellen Kennfelder zur Ermittlung der Einspritzzeit.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem IIC-Verfahren die ti-Kennfelder mit Mengenmesstechnik vermessen werden und ein mittleres ti-Kennfeld errechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ti-Kennfeld-Abweichungen eines Injektors vom mittleren ti-Kennfeld bei wenigen Messpunkten gemessen und für das gesamte ti-Kennfeld extrapoliert werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das IIC-Verfahren am Injektorprüfstand durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem MFMA-Verfahren zugehörige Einspritzmengen ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahländerungen im Kleinstmengenbereich vorgenommen werden.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Schubbetrieb kleine Einspritzungen durchgeführt werden und über die Änderung der Drehzahl die zugehörige Einspritzmenge errechnet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das MFMA-Verfahren während der gesamten Betriebsdauer des Kraftfahrzeuges durchgeführt wird.