DE102008043575A1 - Method for calibrating injection amount of partial injection in fuel injection system under operating condition of internal-combustion engine, involves carrying single fuel injection and multiple fuel injections at individual cylinder - Google Patents

Method for calibrating injection amount of partial injection in fuel injection system under operating condition of internal-combustion engine, involves carrying single fuel injection and multiple fuel injections at individual cylinder Download PDF

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Abstract

The method involves carrying a single fuel injection and multiple fuel injections at an individual cylinder of the internal-combustion engine. An additional bulk wave adaptation is carried out. The bulk wave adaptation is carried out in an idle of the internal-combustion engine. Independent claims are included for the following: (1) a device, particularly a controlling device for an internal-combustion engine; and (2) a computer program with program code.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung der Einspritzmenge wenigstens einer Teileinspritzung in einem Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs sowie eine entsprechende Vorrichtung gemäß den Oberbegriffen der jeweiligen unabhängigen Ansprüche.The The invention relates to a method for calibrating the injection quantity at least one partial injection in a fuel injection system an internal combustion engine, in particular a motor vehicle and a corresponding device according to the preambles the respective independent claims.

In modernen Kraftstoffeinspritzsystemen insbesondere selbstzündender Brennkraftmaschinen werden die über ein sogenanntes Kraftstoff-Rail mittels Injektoren in Verbrennungsräume eingespritzten Kraftstoffmengen in mehrere Teileinspritzungen aufgeteilt, welche zeitlich nah angeordnet sind und bspw. aus einer oder mehreren vor einer Haupteinspritzung applizierten Voreinspritzung(en) bestehen. Der zeitliche Abstand zwischen zwei Teileinspritzungen wird dabei durch die Pausenzeit zwischen zwei zeitlich aufeinander folgenden elektrischen Ansteuerimpulsen der Injektoren, durch einen Kurbelwellenwinkel oder durch eine Kombination dieser beiden Größen definiert.In modern fuel injection systems in particular self-igniting Internal combustion engines are the via a so-called fuel rail fuel quantities injected into combustion chambers by injectors divided into several sub-injections, which arranged close in time are and, for example, one or more prior to a main injection applied pre-injection (s) exist. The time interval between two partial injections is thereby by the pause time between two temporally successive electrical drive pulses injectors, through a crankshaft angle or through a combination of these two sizes defined.

Diese Teileinspritzungen bewirken eine verbesserte Gemischaufbereitung und damit geringere Abgasemissionen der Brennkraftmaschine, eine verringerte Geräuschentwicklung bei der Verbrennung sowie eine erhöhte mechanische Leistungsabgabe der Brennkraft maschine. Zur gleichzeitigen Optimierung von Geräusch und Abgas wird die Einspritzmenge der Voreinspritzung sehr klein gewählt, teilweise in der Nähe der kleinsten durch einen genannten Injektor darstellbaren Kraftstoffmenge.These Partial injections result in improved mixture preparation and thus lower exhaust emissions of the internal combustion engine, a reduced noise during combustion as well an increased mechanical power output of the internal combustion engine. For simultaneous optimization of noise and exhaust gas is the injection quantity of the pilot injection chosen very small, partially near the smallest by one Injector representable amount of fuel.

Um bei einer Drift des Injektorverhaltens über die Laufzeit des Injektors die exakte Einhaltung der Voreinspritzmenge gewährleisten zu können sind Funktionen notwendig, die noch im Betrieb der Brennkraftmaschine eine Kalibrierung der Voreinspritzmengen vorzunehmen ermöglichen. So geht aus der DE 103 43 759 ein Verfahren hervor, bei welchem im Leerlauf-Betrieb einer Brennkraftmaschine eine Voreinspritzung bei einem oder mehreren Zylindern abgeschaltet wird und aus den Stellmengen eines Leerlaufreglers sowie eines Mengenausgleichsreglers auf der Grundlage von zylinderindividuellen Korrekturen auf die Voreinspritzmenge geschlossen wird.In order to be able to ensure exact compliance with the pre-injection quantity during a drift of the injector behavior over the running time of the injector, functions are necessary which make it possible to calibrate the pilot injection quantities during operation of the internal combustion engine. So goes out of the DE 103 43 759 a method in which in idling operation of an internal combustion engine, a pilot injection is switched off at one or more cylinders and is closed from the control quantities of an idle controller and a flow compensator on the basis of cylinder-specific corrections to the pilot injection.

Es ist ferner bekannt, dass sich zeitlich aufeinander folgende Teileinspritzungen aufgrund von Kraftstoffdruckwellen gegenseitig beeinflussen. Eine dem entsprechende Druckwellenkompensation erfolgt in der noch nicht veröffentlichten Anmeldung der vorliegenden Anmelderin DE 10 2008 043 165.6 durch Kalibrierung der Voreinspritzmenge im befeuerten Betrieb der Brennkraftmaschine, wobei auf einem einzelnen Zylinder abwechselnd eine Einfacheinspritzung, bevorzugt eine Haupteinspritzung (HE), und eine bevorzugt eine aus einer Voreinspritzung und einer Haupteinspritzung zusammengesetzte Zweifacheinspritzung (VE + HE) durchgeführt wird. Dabei wird die Ansteuerdauer der Voreinspritzung so lange variiert, bis die Wirkung auf bestimmte Frequenzen eines Drehzahlsignals der Brennkraftmaschine minimiert oder zu Null ist.It is also known that temporally successive partial injections due to fuel pressure waves influence each other. A corresponding pressure wave compensation takes place in the not yet published application of the present applicant DE 10 2008 043 165.6 by calibrating the pre-injection amount in the fired operation of the internal combustion engine, wherein a single injection, preferably a main injection (HE), and a preferred one composed of a pilot injection and a main injection double injection (VE + HE) is performed on a single cylinder. In this case, the activation duration of the pilot injection is varied until the effect on certain frequencies of a speed signal of the internal combustion engine is minimized or zero.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Bei der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Güte eines hier betroffenen Kalibrierverfahrens wesentlich von der Genauigkeit abhängt, mit der die eingangs beschriebene Kraftstoffmengenwelle, welche aus der Druckwelle einer zeitlich vorhergehenden Teileinspritzung resultiert und bei einer jeweils nachfolgenden Teileinspritzung auftritt, kompensiert werden kann. Vorliegende Toleranzen des Kraftstoffeinspritzsystems, wie bspw. Fertigungstoleranzen bei den Injektoren sowie übliche Alterungseffekte) beeinflussen die genannte Mengenwelle. Da diese Größen bei der genann ten Druckwellenkompensation grundsätzlich nicht berücksichtigt werden können, wird die Mengenwelle bei Vorliegen der genannten Toleranzen fehlerhaft kompensiert und führt im Ergebnis zu Fehlern bei der eingangs beschriebenen Injektorkalibrierung.at The present invention is based on the finding that the Quality of a calibration process involved here essential depends on the accuracy with which the fuel quantity wave described above, which from the pressure wave of a temporally preceding partial injection results and at a subsequent partial injection occurs, can be compensated. Present tolerances of the fuel injection system, such as. Manufacturing tolerances in the injectors and usual Aging effects) influence the mentioned quantity wave. This one Sizes in the mentioned pressure wave compensation basically can not be considered, the quantity wave is compensated incorrectly in the presence of said tolerances and leads in the result to errors in the above-described Injektorkalibrierung.

Die vorliegende Erfindung schlägt nun vor, bei einem eingangs beschriebenen Verfahren zusätzlich eine Mengenwellenadaption vorzunehmen, und zwar bevorzugt im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine. Insbesondere wird ein nachfolgend beschriebener Lernalgorithmus vorgeschlagen, mittels dessen die genannte Mengenwelle exemplar-individuell erlernt werden kann. Aufgrund des vorgeschlagenen Lernalgorithmus wird zudem eine einfachere Applikation möglich.The present invention now proposes at an additionally described a mass wave adaptation make, preferably in idle mode of the internal combustion engine. In particular, a learning algorithm described below will be described proposed by means of which said quantity wave copy-individual can be learned. Due to the proposed learning algorithm In addition, a simpler application is possible.

Es ist dabei hervorzuheben, dass während der erfindungsgemäßen Lernphase der Mengenwelle das eingangs beschriebene Kalibrierverfahren, welches auf dem sogenannten ZFC-(zero-fuel calibration)Algorithmus beruht, noch nicht aktiv ist. Dieser Algorithmus sieht nun eine Variation der Voreinspritzmenge, und nicht der Haupteinspritzmenge, vor. Durch einen Leerlaufregler wird selbstverständlich nur die Haupteinspritzmenge verändert, wobei diese Veränderung vom eingestellten Abstand zwischen Voreinspritzung und Haupteinspritzung abhängig ist. Diese Veränderung wird anhand des ZFC-Algorithmus' ausgewertet.It It should be emphasized that during the inventive Learning phase of the quantity wave the calibration method described above, which is based on the so-called ZFC (zero-fuel calibration) algorithm is not yet active. This algorithm now sees one Variation of the pilot injection quantity, and not the main injection quantity, in front. By an idle controller is of course only the main injection quantity changed, this change from the set distance between pilot injection and main injection is dependent. This change is based on the ZFC algorithm 'evaluated.

Zeichnungdrawing

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele und unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch eingehender erläutert, aus denen weitere Besonderheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung hervorgehen.The invention will be described below with reference to preferred embodiments and with reference to the drawing explained in more detail, from which further features, features and advantages of the invention emerge.

Im Einzelnen zeigen:in the Show individual:

1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffzumesssystems einer Brennkraftmaschine gemäß dem Stand der Technik, bei dem die vorliegende Erfindung mit den genannten Vorteilen zur Anwendung kommen kann, 1 1 is a schematic representation of a fuel metering system of an internal combustion engine according to the prior art, in which the present invention can be used with the stated advantages,

2 eine detaillierte Darstellung der an sich bekannten Berechnung von Ansteuerdauern eines in der 1 gezeigten elektrisch betätigten Ventils, 2 a detailed representation of the known calculation of driving durations in the 1 shown electrically operated valve,

3 einen typischen Einspritzverlauf mit einer Vor- und Haupteinspritzung, anhand dessen die erfindungsgemäße Umlagerung der Einspritzmenge zwischen Vor- und Haupteinspritzung illustriert wird, 3 a typical injection course with a pre-injection and main injection, by means of which the rearrangement of the injection quantity between pre-injection and main injection according to the invention is illustrated,

4 eine typische Kraftstoffmengenwelle in einem hier betroffenen Einspritzsystem zur Illustration der erfindungsgemäßen Mengenwellenkorrektur; und 4 a typical fuel quantity wave in an injection system concerned here for illustrating the quantity wave correction according to the invention; and

5 ein kombiniertes Block-/Flussdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung. 5 a combined block / flow diagram of a preferred embodiment of the invention.

Beschreibung von AusführungsbeispielenDescription of exemplary embodiments

Die 1 zeigt ein Blockdiagramm der wesentlichen Elemente eines Kraftstoffzumesssystems einer Brennkraftmaschine. Die Brennkraftmaschine 10 erhält von einer Kraftstoffzumesseinheit 30 eine bestimmte Kraftstoffmenge zu einem bestimmten Zeitpunkt zugemessen. Verschiedene Sensoren 40 erfassen Messwerte 15, die dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine charakterisieren, und leiten diese zu einem Steuergerät 20. Dem Steuergerät 20 werden ferner verschiedene Ausgangssignale 25 weiterer Sensoren 45 zugeleitet. Die erfassten Messwerte 15 charakterisieren den Zustand der Kraftstoffzumesseinheit wie beispielsweise der Fahrerwunsch. Das Steuergerät 20 berechnet ausgehend von diesen Messwerten 15 und den weiteren Größen 25 Ansteuerimpulse 35, mit denen die Kraftstoffzumesseinheit 30 beaufschlagt wird.The 1 shows a block diagram of the essential elements of a fuel metering system of an internal combustion 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. The recorded measured values 15 characterize the state of the fuel metering unit such as the driver's request. The control unit 20 calculated from these measurements 15 and the other sizes 25 drive pulses 35 with which the fuel metering unit 30 is charged.

Bei der Brennkraftmaschine handelt es sich vorzugsweise um eine direkteinspritzende und/oder eine selbstzündende Brennkraftmaschine. 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 internal combustion engine is preferably a direct-injection and / or a self-igniting internal combustion engine. 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 bekanntermaßen 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. Known in this condensed a high pressure fuel pump in a store. From this store then the fuel passes through injectors into the combustion chambers the internal combustion engine. The duration and / or the beginning of the fuel injection is controlled by the injectors. This includes the injectors preferably a solenoid valve or a piezoelectric actuator.

Das Steuergerät 20 berechnet in an sich 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 charakterisieren. Diese weiteren Größen sind beispielsweise die Stellung des Fahrpedals oder der Druck und die Temperatur der Umgebungsluft. Das Steuergerät 20 setzt dann die gewünschte Kraftstoffmenge in entsprechende Ansteuerimpulse der Injektoren um.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, the engine temperature, the actual start of injection and possibly other variables 25 that characterize 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. The control unit 20 then converts the desired amount of fuel into corresponding drive pulses of the injectors.

Bei den genannten Brennkraftmaschinen werden häufig eine oder mehrere kleine Kraftstoffmengen kurz vor der eigentlichen Haupteinspritzung in den Zylinder zugemessen. Dadurch kann das Geräuschverhalten des Motors wesentlich verbessert werden. Diese Einspritzung wird als Voreinspritzung und die eigentliche Einspritzung als Haupteinspritzung bezeichnet. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass eine kleine oder mehrere Kraftstoffmengen nach der Haupteinspritzung zugemessen werden. Diese wird dann als Nacheinspritzung bezeichnet. Ferner kann vorgesehen sein, dass die einzelnen Einspritzungen in weitere Teileinspritzungen aufgeteilt sind.at The said engines are often one or several small amounts of fuel just before the actual main injection into metered the cylinder. This can be the noise behavior the engine are significantly improved. This injection will as pre-injection and the actual injection as the main injection designated. Furthermore, it can be provided that a small or metered more amounts of fuel after the main injection become. This is then called post-injection. Further can be provided that the individual injections in more Partial injections are split.

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 Mindestansteuerdauer führt zu einer Einspritzung, wohingegen Ansteuerdauern kleiner als die Mindestansteuerdauer nicht zu einer Einspritzung führen. 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 Mindestansteuerdauer leads to a Injection, whereas Ansteuerverdauern smaller than the Mindestansteuerdauer do not lead to an injection. This minimum tax period depends on various factors, such as the Temperature, fuel grade, life, rail pressure, manufacturing tolerances injectors and other influences. To get an accurate To be able to achieve fuel metering, this minimum activation period must be ensured be known.

Eine Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine ist in der 2 dargestellt. Bereits in 1 beschriebene Elemente sind mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet. Signale der Sensoren 45 sowie weiterer Sensoren, die nicht dargestellt sind, gelangen zu einer Mengenvorgabe 110. Diese Mengenvorgabe 110 be rechnet 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 130 liegt das Signal QK0 einer Nullmengenkorrektur 142 an.A device for controlling the fuel metering in an internal combustion engine is in the 2 shown. Already in 1 described Ele Elements are denoted by corresponding reference numerals. Signals from the sensors 45 as well as other sensors, which are not shown, reach a quantity specification 110 , This quantity specification 110 be calculated a fuel amount QKW, which 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 which in turn is a driving duration calculation 140 applied. At the second input of the second node 130 the signal QK0 is a zero-quantity correction 142 at.

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 einer Kraftstoffzumesseinheit 30. Die Ansteuerdauerberechnung berechnet die Ansteuerdauer, mit denen die elektrisch betätigten Ventile beaufschlagt werden.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 a Kraftstoffzumesseinheit 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 einer Kurbelwelle der nicht gezeigten Brennkraftmaschine angeordnet. Dies bedeutet, dass pro Motorumdrehung eine Anzahl an den Impulsen erzeugt wird, 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 a crankshaft of the internal combustion engine, not shown. This means that 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 Regler gelangen dann zu der genannten zweiten Synchronisation 155.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 controllers then go to the said second synchronization 155 ,

Eine solche Einrichtung, die ohne Nullmengenkorrektur 142 ausgestattet ist, ist in der DE 195 27 218 detaillierter dargestellt. Diese 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. Neben dem Fahrerwunschsignal können auch noch weitere Signale verarbeitet werden. Insbesondere werden neben dem Fahrerwunschsignal auch das Drehzahlsignal und verschiedene Temperatur- und Druckwerte verarbeitet. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass von anderen Steuereinheiten Signale an die Mengenvorgabe übermittelt werden, die einen Momentenwunsch und/oder einen Mengenwunsch anfordern. Eine solche weitere Steuereinrichtung kann z. B. eine Getriebesteuerung sein, die während des Schaltvorganges das Moment vom Motor beeinflusst.Such a device, without zero-offset 142 is equipped in the DE 195 27 218 shown in more detail. This facility 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. In addition to the driver request signal also other signals can be processed. In particular, the speed signal and various temperature and pressure values are processed in addition to the driver request signal. Furthermore, there is the possibility that signals from other control units are transmitted to the quantity specification requesting a torque request and / or a quantity request. Such another control device may, for. B. be a transmission control, which influences the torque from the engine during the switching process.

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. 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.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. 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 hinzuaddiert. Misst ein Zylinder zu wenig 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 entspricht. Diese Anteile im Drehzahlsignal mit Nockenwellenfrequenz charakterisieren die Drehungleichförmigkeit und werden durch die Mengenausgleichsregelung auf Null ausgeregelt.These Quantity compensation control is designed so that the controller, the the amount of the individual cylinders to a common Regulate the mean. Measures a cylinder due to tolerances one increased amount of fuel, so will for this Cylinder a negative fuel quantity QKM to the driver's request Added QKW. Does a cylinder measure too little fuel, thus, a positive fuel quantity QKM becomes the driver's desired quantity Added QKW. With such quantity errors, rotational nonuniformity occurs on. This has the effect that vibrations are superimposed on the speed signal are whose frequency of the camshaft frequency and / or multiples the camshaft frequency corresponds. These proportions in the speed signal with camshaft frequency characterize the rotational nonuniformity and are adjusted to zero by the volume compensation scheme.

Mengenmittelwertfehler können mit dieser Mengenausgleichsregelung nicht korrigiert werden. Insbesondere können Fehler, die darauf beruhen, dass unterhalb der genannten Mindestansteuerdauer kein Kraftstoff zugemessen wird, mit einer solchen Mengenausgleichsregelung nicht korrigiert werden.Quantity average error can not be corrected with this quantity compensation scheme become. In particular, errors that are based on that No fuel is added below the minimum driving time is not corrected with such a volume compensation scheme become.

In der 3 ist nun ein typisches Einspritzmuster, bestehend aus einer Voreinspritzung und einer Haupteinspritzung, schematisch dargestellt. Das obere Diagramm zeigt die Ansteuerung eines Injektors, wobei die Stromregelung vernachlässigt ist. Das untere Diagramm zeigt den aus der genannten Ansteuerung resultierenden zeitlich verzögerten Kraftstoffstrom durch die Injektordüse. Die Flächen unter den jeweiligen Kurven des Kraftstoffstroms entsprechen dabei der jeweils eingespritzten Kraftstoffmenge.In the 3 is now a typical injection pattern, consisting of a pilot injection and a main injection, shown schematically. The upper diagram shows the activation of an injector, whereby the current regulation is neglected. The lower diagram shows the time-delayed fuel flow resulting from the mentioned activation through the injector nozzle. The areas under the respective curves of the fuel flow thereby correspond to the injected fuel quantity.

Das Kalibrierverfahren weist nun die bereits genannten zwei Arbeitsphasen bzw. Betriebsmodi auf:

  • – „Lernmodus”: Ermitteln des Korrekturwerts durch Stimulation des Einspritzmusters und Ausregeln der Drehzahlschwingung
  • – „Anwendungsmodus”: Aufsteuern des ermittelten Korrekturwerts im normalen Motorbetrieb
The calibration method now has the already mentioned two operating phases or operating modes:
  • "Learning mode": determining the correction value by stimulating the injection pattern and regulating the speed oscillation
  • - "Application mode": Activation of the determined correction value during normal engine operation

Im Modus „Lernen” lagert das Verfahren jeweils für einen Zylinder und mit halber Nockenwellenfrequenz die Voreinspritzmenge zwischen der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung bevorzugt zyklisch wiederkehrend um. Ein solcher Umlagerungszyklus wiederholt sich bevorzugt mehr als einmal, kann im einfachsten Fall aber auch nur durch einen einzigen Zyklus, d. h. eine einzelne Umlagerung, realisiert werden, da bereits ein einzelner Zyklus eine genannte Drehzahlschwingung zu verursachen vermag.in the Mode "learning" stores the procedure for each a cylinder and at half the camshaft frequency, the pilot injection between the pilot injection and the main injection preferably cyclically recurring order. Such a transfer cycle is repeated preferably more than once, but in the simplest case only through a single cycle, i. H. a single rearrangement, realized since a single cycle already has a named speed oscillation to cause.

Es ist hervorzuheben, dass das hierin beschriebene Einspritzmuster der Umlagerung einer Voreinspritzung in Bezug auf eine Haupteinspritzung nur beispielhaft ist und grundsätzlich auch andere Einspritzmuster vorstellbar sind, mittels derer eine genannte Drehzahlschwingung angeregt werden kann. So kann, an Stelle einer Voreinspritzung, eine Nacheinspritzung entsprechend umgelagert werden oder ein noch komplexeres „Umlagerungsmuster”, bei dem mehr als eine Teileinspritzung umgelagert wird, erzeugt werden.It It should be emphasized that the injection pattern described herein the rearrangement of a pilot injection with respect to a main injection only is exemplary and in principle also other injection pattern are conceivable, by means of which a named speed oscillation can be stimulated. So, instead of a pre-injection, a post-injection will be relocated accordingly or another more complex "redistribution pattern" in which more is re-stored as a partial injection.

In dem in der 3 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die für die Voreinspritzung vorgesehene Kraftstoffmenge 300 im Wechsel als Kraftstoffmenge 305 an die Haupteinspritzung 310 aufgesteuert. Es versteht sich allerdings, dass auch andere Formen der Umlagerung möglich sind, wie bspw. das Umlagern der Kraftstoffmenge einer Voreinspritzung mit einer von der Haupteinspritzung zeitlich getrennten Nacheinspritzung.In the in the 3 In the embodiment shown, the fuel quantity provided for the pilot injection is used 300 alternately as fuel quantity 305 to the main injection 310 turned on. It is understood, however, that other forms of rearrangement are possible, such as. The rearrangement of the amount of fuel a pilot injection with a time-separated from the main injection post-injection.

Nur in Fällen, in denen die bei der zyklischen Umlagerung physikalisch abgesetzten Kraftstoffmengen 300, 305 gleich sind, keine Drehzahlschwingung auftritt. Wie aber bereits anhand der 1 beschrieben wurde, kann es vorkommen, dass die elektrisch betätigten Ventile der Injektoren bei gleichem Ansteuersignal unterschiedliche Kraftstoffmengen zumessen. Daher ist bei übereinstimmender Ansteuerdauer nicht automatisch gewährleistet, dass die beiden Kraftstoffmengen 300 und 305 übereinstimmen. Auch bei gedrifteten Injektoren bzw. nicht eingelerntem Kalibrierverfahren sind die Kraftstoffmengen 300, 305 naturgemäß ungleich und es treten die eingangs beschriebenen Drehzahlschwingungen auf. Regelziel des Kalibrierverfahren ist es daher, diese Drehzahlschwingungen auf ein Minimum auszuregeln. Die Stellgröße dafür ist ein Korrektureingriff auf die Ansteuerdauer der Voreinspritzung 300.Only in cases where the amounts of fuel physically removed during the cyclical rearrangement 300 . 305 are the same, no speed oscillation occurs. But as already on the basis of 1 has been described, it may happen that the electrically operated valves of the injectors with the same drive signal to measure different amounts of fuel. Therefore, it is not automatically guaranteed that the two fuel quantities 300 and 305 to match. Even with drifted injectors or non-taught-in calibration procedures are the fuel quantities 300 . 305 naturally unequal and it occur on the speed oscillations described above. The control objective of the calibration procedure is therefore to keep these speed oscillations to a minimum. The manipulated variable for this is a correction intervention on the activation duration of the pre-injection 300 ,

Es versteht sich, dass das vorbeschriebene Konzept nicht nur auf die Kalibrierung Voreinspritzungen anwendbar ist sondern grundsätzlich auf die Kalibrierung von Teileinspritzungen, welche zusätzlich zu einer Haupteinspritzung durchgeführt werden, also beispielsweise auch auf Nacheinspritzungen oder dergleichen.It It is understood that the concept described above is not limited to the Calibration pre-injections is applicable but basically on the calibration of partial injections, which in addition to a main injection are performed, so for example also on post-injections or the like.

In der 4 ist anhand einer typischen Mengenwelle illustriert, wie das beschriebene Verfahren ausgeführt wird. Während des Kalibrierbetriebs wird ein für jeden Druckwert des genannten Kraftstoff-Rails festgelegter Abstand t*PI,MI zwischen Voreinspritzung (PI) und Haupteinspritzung (MI) vorgegeben und, abhängig von diesem zeitlichen Abstand, die Haupteinspritzmenge mittels einer Korrekturmenge Δq*MI korrigiert. Die im Kalibrierbetrieb applizierte Voreinspritzmenge wird dabei konstant gehalten. Die Applikation der Korrekturmenge Δq*MI und des genannten Abstands t*PI,MI erfolgt wie in 4 gezeigt.In the 4 is illustrated by means of a typical mass wave as the described method is carried out. During the calibration operation, a distance t * PI, MI between pre-injection (PI) and main injection (MI) determined for each pressure value of said fuel rail is corrected and, depending on this time interval, the main injection quantity is corrected by means of a correction amount Δq * MI . The pre-injection quantity applied in the calibration mode is kept constant. The application of the correction amount Δq * MI and said distance t * PI, MI is as in 4 shown.

Die 5 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand eines kombinierten Fluss-/Blockdiagramms. Das erfindungsgemäße Lernen der Mengenwelle erfolgt anhand der in der 5 gezeigten Kalibrierungsschritte. Zunächst wird in Schritt 500, wie vorbeschrieben, das genannte Einspritzmuster und der Raildruck für die Kalibrierung voreingestellt. In Schritt 505 wird die Brennkraftmaschine in den genannten erforderlichen Kalibrierbetriebspunkt versetzt, bevorzugt in den Leerlaufbetrieb. In Schritt 510 wird die genannte feste Kalibriereinspritzmenge für die Voreinspritzung voreingestellt. Zusätzlich wird in Schritt 515 die genannte Korrektur ΔqMI der Haupteinspritzmenge abgeschaltet.The 5 shows a preferred embodiment of the present invention using a combined flow / block diagram. The learning of the quantity wave according to the invention takes place on the basis of 5 shown calibration steps. First, in step 500 as described above, preset said injection pattern and rail pressure for calibration. In step 505 the internal combustion engine is placed in said required calibration operating point, preferably in the idling mode. In step 510 the said fixed calibration injection quantity for the pre-injection is preset. Additionally, in step 515 the said correction Δq MI of the main injection quantity is switched off.

Im nachfolgenden Schritt 520 wird nun der zeitliche Abstand zwischen der Voreinspritzung PI und der Haupteinspritzung MI, bevorzugt aus einer gleichverteilten Zufallszahl in einem empirisch vorgegeben Zeitintervall tPI,MI ε [tPI,MI,min, tPI,MI,max], ermittelt. Zusätzlich wird in Schritt 525 die mit der Kraftstoffmenge korrelierende Stellgröße des Leerlaufreglers ermittelt.In the following step 520 Now is the time interval between the pilot injection PI and the main injection MI, preferably from an equally distributed random number in an empirically predetermined time interval t PI, MI ε [t PI, MI, min , t PI, MI, max ], determined. Additionally, in step 525 determines the correlating with the amount of fuel control variable of the idle controller.

Die Schritte 520 und 525 werden nun, wie durch die Abfrage 530 und zugehörige bedingte Programmschleife 535 angedeutet, solange wiederholt ausgeführt, bis genügend Messpunkte für den nachfolgenden Auswertungsschritt 540 vorliegen. Durch Auswertung der Messpunkte werden der zeitliche Abstand Δt*PI,MI sowie die zugehörige Korrekturmenge ΔqMI berechnet. Die Berechnung dieser beiden Größen kann dabei anhand von verschiedenen Auswerteverfahren erfolgen, wie bspw. durch Auffinden des minimalen Gradienten dΔqMI/dtPI,MI, durch Auffinden des Scheitelpunktes einer Parabel (Regressionsberechnung) oder durch Ermittlung eines lokalen Extremums der Mengenwelle mittels zweier sich schneidender Tangenten. Bevorzugt kommen demnach alle Auswerteverfahren in Betracht, welche sich leicht digitalisieren lassen.The steps 520 and 525 Now, as by the query 530 and associated conditional program loop 535 indicated as long as repeatedly executed until there are enough measuring points for the subsequent evaluation step 540 available. By evaluating the measuring points, the time interval Δt * PI, MI and the associated correction amount Δq MI are calculated. The calculation of these two variables can be carried out on the basis of different evaluation methods, such as by finding the minimum gradient dΔq MI / dt PI, MI , by finding the vertex of a parabola (regression calculation) or by determining a local extremum of the mass wave by means of two intersecting tangents. Accordingly, preferably all evaluation methods come into consideration, which can be easily digitized.

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Claims (11)

Verfahren zur Kalibrierung der Einspritzmenge wenigstens einer Teileinspritzung (300) in einem Kraftstoffeinspritzsystem (30) im befeuerten Betrieb einer Brennkraftmaschine (10), wobei an einem einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine abwechselnd eine Einfacheinspritzung und eine Mehrfacheinspritzung durchgeführt wird und wobei die Ansteuerdauer der Einfacheinspritzung so lange variiert wird, bis die Wirkung auf bestimmte Frequenzen eines Drehzahlsignals der Brennkraftmaschine minimiert oder zu Null ist, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Mengenwellenadaption durchgeführt wird.Method for calibrating the injection quantity of at least one partial injection ( 300 ) in a fuel injection system ( 30 ) in the fired operation of an internal combustion engine ( 10 ), wherein on a single cylinder of the internal combustion engine, a single injection and a multiple injection is performed alternately and wherein the driving duration of the single injection is varied until the effect on certain frequencies of a speed signal of the internal combustion engine is minimized or zero, characterized in that additionally Volume wave adaptation is performed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mengenwellenadaption im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine durchgeführt wird.Method according to claim 1, characterized in that that the volume wave adaptation in the idle mode of the internal combustion engine is carried out. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mengenwellenadaption mittels eines Lernalgorithmus' erfolgt, mittels dessen eine Mengenwelle exemplar-individuell erlernt wird.Method according to claim 1 or 2, characterized that the mass wave adaptation takes place by means of a learning algorithm, by means of which a quantity wave is learned individually for each copy. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass während der Ausführung des besagten Lernalgorithmus' die genannten Kalibrierschritte, bei denen an einem einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine abwechselnd eine Einfacheinspritzung und eine Mehrfacheinspritzung durchgeführt wird und wobei die Ansteuerdauer der Einfacheinspritzung so lange variiert wird, bis die Wirkung auf bestimmte Frequenzen eines Drehzahlsignals der Brennkraftmaschine minimiert oder zu Null ist, nicht ausgeführt werden.Method according to claim 3, characterized that during the execution of said learning algorithm ' the said calibration steps, in which on a single cylinder the internal combustion engine alternately a single injection and a multiple injection is performed and wherein the Control duration of the single injection is varied until the effect on certain frequencies of a speed signal of the internal combustion engine minimized or zero is not running. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Abstand zwischen einer Teileinspritzung und einer Hauptein spritzung aus einer gleichverteilten Zufallszahl in einem empirisch vorgegeben Zeitintervall ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the time interval between a Partial injection and a Haupttein injection from an equally distributed Random number determined in an empirically predetermined time interval becomes. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der Kraftstoffmenge korrelierende Stellgröße eines Leerlaufreglers ermittelt wird.Method according to claim 4, characterized in that that correlates with the amount of fuel manipulated variable an idle controller is determined. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Ermittlung des zeitlichen Abstands zwischen einer Teileinspritzung und einer Haupteinspritzung und die genannte Ermittlung der mit der Kraftstoffmenge korrelierenden Stellgröße des Leerlaufreglers so lange wiederholt durchgeführt werden, bis genügend Messpunkte für eine Auswertung (540) vorliegen.A method according to claim 4 or 5, characterized in that said determination of the time interval between a partial injection and a main injection and said determination of the fuel quantity correlated with the manipulated variable of the idle controller are repeated until sufficient measuring points for an evaluation ( 540 ) are present. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus den genannten Messpunkten ein zeitlicher Abstand Δt*PI,MI sowie eine zugehörige Korrekturmenge ΔqMI berechnet werden.A method according to claim 6, characterized in that from the said measuring points, a time interval Δt * PI, MI and an associated correction amount Δq MI are calculated. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung der genannten beiden Größen durch Auffinden des minimalen Gradienten dΔqMI/dtPI,MI oder durch Auffinden des Scheitelpunktes einer Parabel (Regressionsberechnung) oder durch Ermittlung eines lokalen Extremums der Mengenwelle mittels zweier sich schneidender Tangenten erfolgt.A method according to claim 7, characterized in that the calculation of said two quantities by finding the minimum gradient dΔq MI / dt PI, MI or by finding the vertex of a parabola (regression calculation) or by determining a local extremum of the mass wave by means of two intersecting tangents he follows. Vorrichtung, insbesondere Steuergerät für eine Brennkraftmaschine, zur Kalibrierung der Einspritzmenge wenigstens einer Teileinspritzung (300) in einem Kraftstoffeinspritzsystem (30) im befeuerten Betrieb einer Brennkraftmaschine (10), wobei auf einem einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine abwechselnd eine Einfacheinspritzung und eine Mehrfacheinspritzung durchgeführt wird und wobei die Ansteuerdauer der Einfacheinspritzung so lange variiert wird, bis die Wirkung auf bestimmte Frequenzen eines Drehzahlsignals der Brennkraftmaschine minimiert oder zu Null wird, gekennzeichnet durch Rechenmittel oder Steuermittel zur Durchführung einer Mengenwellenadaption nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Device, in particular control device for an internal combustion engine, for calibrating the injection quantity of at least one partial injection ( 300 ) in a fuel injection system ( 30 ) in the fired operation of an internal combustion engine ( 10 ), wherein a single injection and a multiple injection are alternately performed on a single cylinder of the internal combustion engine and wherein the driving duration of the single injection is varied until the effect on certain frequencies of a rotational speed signal of the internal combustion engine is minimized or becomes zero, characterized by calculating means or control means Carrying out a mass wave adaptation according to one of the preceding claims. Computerprogramm mit Programmcode zur Durchführung aller Schritte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wenn das Programm in einem Computer oder einem Steuergerät der Brennkraftmaschine ausgeführt wird.Computer program with program code for execution all the steps according to one of claims 1 to 9, when the Program executed in a computer or a control unit of the internal combustion engine becomes.
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