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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Angleichung eines Einspritzverhaltens von Injektoren in einem Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, ein Motorsteuergerät gemäß Oberbegriff des Anspruchs 9, sowie ein System zur Angleichung eines Einspritzverhaltens von Injektoren gemäß Anspruch 10.
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Verfahren zur Angleichung eines Einspritzverhaltens von Injektoren in einem Verbrennungsmotor sind bekannt. Diesen liegt das generelle Problem zugrunde, dass Injektoren zur Einspritzung von Brennstoff in Zylinder des Verbrennungsmotors bei identischer Ansteuerung, insbesondere Bestromung, fertigungsbedingte Streuungen in ihrem Öffnungsverhalten aufweisen. Werden also die Injektoren eines Verbrennungsmotors mit identischen Bestromungsparametern, insbesondere mit einer identischen Bestromungsdauer angesteuert, spritzen sie gleichwohl verschiedene Kraftstoffmengen in die einzelnen Zylinder ein. Bei geringen Einspritzmengen ist die Streuung dabei so groß, dass einige Injektoren Kraftstoff in die ihnen zugeordneten Zylinder einspritzen, während andere nicht öffnen. Daher sind eine Voreinspritzung und eine Nacheinspritzung nicht darstellbar, wenn die Injektoren stark streuen. Es ist deswegen wünschenswert, die Streuung im Öffnungsverhalten der Injektoren im Betrieb des Verbrennungsmotors nach Möglichkeit zu reduzieren.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 100 55 192 A1 geht ein Verfahren zur Rundlaufreglung für Dieselmotoren hervor, mithilfe dessen Korrekturfaktoren für Einspritzmengen zur Gleichstellung der einzelnen Zylinder bezüglich ihrer Drehzahlanteile gewonnen werden. Hierzu wird einmalig ein Impulsantwortspektrum jedes Zylinders bestimmt, indem die Zylinder nacheinander einzeln abgeschaltet werden, wobei die Drehzahl über dem Kurbelwinkel aufgezeichnet wird. Außerdem wird der Drehzahlverlauf des gesunden Motors, das heißt, wenn alle Zylinder normal arbeiten, gemessen. Durch Differenzbildung des Kurvenverlaufs des gesunden Motors und der Kurvenverläufe für einzeln abgeschaltete Zylinder werden neue Kurven erzeugt, die den Einfluss eines jeden Zylinders am Gesamtdrehzahlverlauf wiedergeben. Diese Antwortkurven werden einer Fourierzerlegung unterzogen. Dabei werden bevorzugt tiefrequente Schwingungen, insbesondere der 0,5ten bis dritten Ordnung betrachtet, und es werden zugehörige spektrale Impulsantworten der einzelnen Zylinder und der einzelnen Ordnungen der Harmonischen in einer Matrix erfasst. Während des Betriebs des Motors wird ständig der Drehzahlverlauf der Kurbelwelle über dem Winkel aufgezeichnet und fouriertransformiert. Die Fourierkoeffizienten, vorzugsweise diejenigen der tieffrequenten Schwingungen, insbesondere der Harmonischen der 0,5ten bis dritten Ordnung, werden als Vektor zusammengefasst. Die Korrekturwerte für die Einspritzung werden ermittelt, indem der so erhaltene Vektor jeweils mit der die Impulsantworten repräsentierenden Matrix skalar multipliziert wird.
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Dabei zeigt sich, dass das Verfahren wesentlich auf der Annahme beruht, dass die den Harmonischen der Fouriertransformation zugeordneten Basisvektoren linear unabhängig voneinander sind, sodass sie eine orthogonale Basis eines Vektorraums bilden. In der Praxis stellt sich jedoch heraus, dass diese Annahme nicht zutrifft, wobei die entsprechenden Vektoren zumindest teilweise kollinear oder jedenfalls nicht orthogonal zueinander liegen. Das Verfahren ist daher nicht zuverlässig mit dem gewünschten Ergebnis durchführbar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, welches sicher und effizient eine Injektorgleichstellung ermöglicht, sodass eine Serienstreuung ausgeglichen werden kann. Dabei soll das Verfahren einfach und kostengünstig sowie insbesondere im laufenden Betrieb des Verbrennungsmotors durchführbar sein. Aufgabe der Erfindung ist es auch, ein Motorsteuergerät zu schaffen, mithilfe dessen das Verfahren durchführbar ist. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein System zu schaffen, mit dem ein Einspritzverhalten von Injektoren in einem Verbrennungsmotor angleichbar ist.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem ein Verfahren mit den Schritten des Anspruchs 1 geschaffen wird.
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Hierbei wird nach einem Start des Verfahrens zunächst ein erster Injektor abgeschaltet. Ein Kurbelwinkelsignal des Verbrennungsmotors wird erfasst und mittels diskreter Fouriertransformation in den Frequenzbereich transformiert. Aus der diskreten Fouriertransformation resultieren insbesondere ein Betrag und ein Winkel der Harmonischen der 0,5ten Ordnung, wobei im Rahmen des Verfahrens lediglich der Betrag erfasst und gespeichert wird. Der Betrag wird dem bei seiner Erfassung allein abgeschalteten Injektor zugeordnet. Danach wird der abgeschaltete Injektor wieder eingeschaltet. Diese Schritte werden für alle Injektoren des Verbrennungsmotors sequentiell nacheinander ausgeführt, sodass in jedem Schritte stets nur ein Injektor abgeschaltet ist. Die in den verschiedenen Schritten erfassten Beträge sind so jeweils eindeutig einem abgeschalteten Injektor zuordenbar. Nachdem für jeden Injektor des Verbrennungsmotors ein Betrag der Harmonischen der 0,5ten Ordnung der Fouriertransformierten des Kurbelwinkelsignals erfasst, gespeichert und zugeordnet wurde, wird ein Mittelwert der gespeicherten Beträge über alle Injektoren gebildet, das heißt alle den einzelnen Injektoren zugeordneten, gespeicherten Beträge werden gemittelt. Eine Ansteuerung der Injektoren wird nun auf der Grundlage einer Abweichung des einem zu korrigierenden Injektors zugeordneten Betrags von dem Mittelwert korrigiert. Dies bedeutet, dass für jeden Injektor eine Differenz des ihm zugeordneten Betrags zu dem Mittelwert berechnet wird, wobei diese Differenz oder Abweichung ein Maß für die Korrektur der Ansteuerung des Injektors bildet.
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Auf diese Weise wird quasi für alle Injektoren eine Art Regression zum Mittelwert durchgeführt, ihr Einspritzverhalten wird demnach so angepasst, dass sich der für jeden Injektor gemessene Betrag der Harmonischen der 0,5ten Ordnung der Fouriertransformierten des Kurbelwinkelsignals dem Mittelwert aller Injektoren annähert. Im Unterschied zu dem bekannten Verfahren wird nicht einmalig ein Impulsantwortspektrum beziehungsweise eine Impulsantwort-Matrix bestimmt, wobei die Korrektur im laufenden Motorbetrieb dann ausschließlich über Bildung eines Skalarprodukts der aktuell gemessenen Beiträge verschiedener Ordnung zum Fourierspektrum des Kurbelwinkelsignals mit der Impulsantwort-Matrix berechnet werden, sondern es wird vielmehr stets ein Vergleich des Einspritzverhaltens der einzelnen Injektoren – anhand des Betrags der Harmonischen der 0,5ten Ordnung – zu einem mittleren Einspritzverhalten durchgeführt. Aufgrund dieses stets durchgeführten Einzelvergleichs – unter Abschaltung einzelner Injektoren – mit dem aktuellen Mittelwert ist es möglich, auf eine Berücksichtigung von Beiträgen höherer Ordnung zu verzichten, und sich auf die 0,5te Ordnung zu beschränken. Hierdurch ist die Eigenschaft der höheren Harmonischen, keinen orthogonalen Vektorraum aufzuspannen, nicht mehr relevant. Daher ist eine präzise Angleichung des Einspritzverhaltens der einzelnen Injektoren möglich, sodass alle Injektoren zumindest annähernd die gleiche Menge an Kraftstoff einspritzen. Es wird auch möglich, eine Voreinspritzung und/oder eine Nacheinspritzung zu verwirklichen beziehungsweise darzustellen. Eine Voreinspritzung ist vorteilhaft, weil hierdurch ein weicherer Verbrennungsverlauf sowie eine Verringerung der Stickoxidbildung realisierbar sind. Eine Nacheinspritzung führt zu einer Temperaturerhöhung des Abgases, was für die nachgeschaltete Abgasnachbehandlung vorteilhaft ist.
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Das Verfahren wird bevorzugt durch ein Motorsteuergerät durchgeführt, wobei das Kurbelwinkelsignal – also ein Drehzahlverlauf der Kurbelwelle über dem Kurbelwinkel – vorzugsweise durch einen Kurbelwellensensor erfasst und an das Motorsteuergerät weitergeleitet wird. Dabei ist in modernen Verbrennungsmotoren ohnehin ein Kurbelwellensensor vorgesehen, und es ist auch ein Motorsteuergerät umfasst. Zur Durchführung des Verfahrens werden daher lediglich Komponenten eingesetzt, die ohnehin in dem Verbrennungsmotor vorhanden sind. So entstehen zur Durchführung des Verfahrens keine zusätzlichen Sensor-, Geräte- und/oder Verkabelungskosten. Der Algorithmus zur Durchführung des Verfahrens ist bevorzugt in das Motorsteuergerät implementiert.
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Vorzugsweise wird das Motorsteuergerät durch das Signal eines Nockenwellensensors auf Arbeitstakte der Zylinder des Verbrennungsmotors synchronisiert. Dies kann einmalig nach oder bei dem Start des Verbrennungsmotors oder auch fortlaufend erfolgen. Auch ein Nockenwellensensor ist üblicherweise von einem Verbrennungsmotor umfasst, und eine Synchronisation des Motorsteuergeräts auf die Arbeitstakte der Zylinder erfolgt ebenfalls auch zur üblichen Motorsteuerung. Insoweit entsteht hier keinerlei Zusatzaufwand durch das Verfahren.
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Es wird ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass eine Korrektur für einen Injektor nur dann durchgeführt wird, wenn die Abweichung des für ihn erfassten und gespeicherten Betrags der Harmonischen der 0,5ten Ordnung der Fouriertransformierten des Kurbelwinkelsignals von dem über alle Injektoren gebildeten Mittelwert einen vorherbestimmten Schwellenwert überschreitet. Dieser Vorgehensweise liegt der Gedanke zugrunde, dass nicht jede noch so kleine Abweichung von dem Mittelwert bereits in der Praxis relevant ist. Um daher die Injektorgleichstellung effizient zu halten, kann sinnvoll ein Schwellenwert festgelegt werden, bei dessen Überschreitung durch die einem Injektor zugeordnete Abweichung tatsächlich eine Korrektur erfolgen soll. Es wird dann also zunächst für jeden Injektor festgestellt, ob die Abweichung den vorherbestimmten Schwellenwert überschreitet, und nur wenn dies der Fall ist, wird tatsächlich die Korrektur der Ansteuerung dieses Injektors durchgeführt.
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Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass für jeden Injektor ein Differenzbetrag als Differenz des dem Injektor zugeordneten Betrags zu einem Betrag, der erfasst und gespeichert wird, wenn alle Injektoren eingeschaltet sind, berechnet wird, wobei die den einzelnen Injektoren zugeordneten Differenzbeträge der Mittelwertbildung und auch der Korrektur zugrunde gelegt werden.
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Dieser Vorgehensweise liegt der Gedanke zugrunde, dass der Betrag der Harmonischen der 0,5ten Ordnung der Fouriertransformierten des Kurbelwinkelsignals für den Fall, dass alle Injektoren eingeschaltet sind, der Verbrennungsmotor also normal arbeitet, nicht notwendigerweise verschwindet oder zumindest nahe bei Null liegt. Ist also bereits für den normal arbeitenden Verbrennungsmotor ein deutlich von Null verschiedener Betrag feststellbar, werden die für die einzelnen abgeschalteten Injektoren gemessenen Beträge vorzugsweise auf diesen Betrag bezogen, indem für das weitere Verfahren ihre Differenzen zu diesem Betrag berechnet und betrachtet werden. Auch die Mittelwertbildung bezieht sich dann auf die so berechneten Differenzbeträgen, und die Korrektur der Ansteuerung der Injektoren wird entsprechend anhand der Abweichungen der Differenzbeträge zu einem aus diesen gebildeten Mittelwert durchgeführt. Die Differenzbeträge sind dabei typischerweise vorzeichenbehaftet, also keine Beträge im strengen mathematischen Sinne.
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Dabei ist es möglich, dass der als Bezugspunkt für die den einzelnen Injektoren zugeordneten Beträge dienende Betrag, der beim normal laufenden Verbrennungsmotor gemessen wird, einmalig, beispielsweise nach einem Start des Verbrennungsmotors, erfasst und gespeichert wird. Es ist aber auch möglich, diesen Betrag in vorherbestimmten Zeitabständen oder fortlaufend stets dann zu erfassen und zu speichern, wenn kein Injektor abgeschaltet ist. In einem solchen Fall wird vorzugsweise der in einem Speicher vorgehaltene Wert durch einen jeweils aktuellen, neu erfassten Wert ersetzt.
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Es zeigt sich demnach, dass das Verfahren vorzugsweise nicht auf der Grundlage der Absolutbeträge, sondern vielmehr auf der Grundlage der Differenzbeträge bezogen auf den als Bezugspunkt dienenden Betrag der Harmonischen der 0,5ten Ordnung bei normal laufendem Motor durchgeführt wird, wenn dieser Betrag, also der Bezugspunkt, zumindest in relevanten Umfang von Null verschieden ist. Ist dies nicht der Fall, ist der Betrag also Null oder zumindest nahe Null, kann das Verfahren auf der Grundlage der für die Injektoren erfassten und gespeicherten Absolutbeträge ohne Differenzbildung durchgeführt werden. Es ist jedoch ohne Weiteres möglich, auch in diesem Fall das Verfahren auf der Grundlage der Differenzbeträge durchzuführen, insbesondere weil sich im Ergebnis kein Unterschied zu dem Verfahren ohne Differenzbildung ergibt, wenn der Betrag bei normal laufendem Motor Null ist. Auch die Differenzbeträge sind nach allem „Beträge” im Sinne von Anspruch 1.
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Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass mindestens zwei Iterationen des Verfahrens durchgeführt werden. Dabei wird das Verfahren bevorzugt solange iteriert, also sequentiell nacheinander durchgeführt, bis die Abweichung jedes Injektors von dem für alle Injektoren gebildeten Mittelwert den vorherbestimmten Schwellenwert nicht mehr überschreitet. Das Verfahren wird also bevorzugt solange wiederholt, bis für alle Injektoren die Abweichung vom Mittelwert kleiner als der vorherbestimmte Schwellenwert ist. So kann – zumindest in einem für die Praxis relevanten Umfang – sichergestellt werden, dass tatsächlich alle Injektoren im Wesentlichen die gleiche Kraftstoffmenge einspritzen. Ein für die Praxis relevanter Umfang kann durch Festlegung des vorherbestimmten Schwellenwerts bestimmt werden.
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Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Ansteuerung der Injektoren so korrigiert wird, dass bei der Korrektur eine Gesamtleistung des Verbrennungsmotors nicht verändert wird. Dies bedeutet, dass die Injektoren quasi gegenläufig korrigiert werden. Wird also die von einem ersten Injektor eingespritzte Kraftstoffmenge erhöht, wird vorzugsweise die von einem zweiten Injektor eingespritzte Kraftstoffmenge oder werden auch die von mehreren, anderen Injektoren eingespritzten Kraftstoffmengen entsprechend reduziert, sodass sich insgesamt die Gesamtleistung des Verbrennungsmotors nicht verändert. Die Injektorgleichstellung, die mithilfe des Verfahrens durchgeführt wird, führt also vorzugsweise nicht zu einer Veränderung des aktuell vorliegenden Lastpunkts des Verbrennungsmotors. Insbesondere wird vermieden, dass der Verbrennungsmotor aufgrund des Verfahrens plötzlich – mit negativen oder positiven Vorzeichen – beschleunigt. Dabei ist es möglich, dass diese Bedingung quasi außerhalb des Verfahrens gewährleistet wird, indem beispielsweise dem Verfahren eine Drehzahlregelung überlagert wird. Es ist jedoch auch möglich, die Bedingung quasi innerhalb des Verfahrens vorzusehen, indem sie bei der Korrektur der Ansteuerung der einzelnen Injektoren inhärent berücksichtigt wird.
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Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass eine Ansteuerung der Injektoren korrigiert wird, indem eine Bestromungsdauer für diese angepasst wird. Dabei wird die Bestromungsdauer eines einzelnen Injektors so geändert, dass die gewünschte Korrektur der eingespritzten Kraftstoffmenge erzielt wird. Beispielsweise kann die Bestromungsdauer verlängert werden, wenn der Injektor mehr Kraftstoff einspritzen soll. Sie kann verkürzt werden, wenn der Injektor weniger Kraftstoff einspritzen soll.
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Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Bestromungsdauer für einen Injektor angepasst wird, indem auf die aktuell vorliegende Bestromungsdauer eine Bestromungsdauerdifferenz angerechnet wird, die sich nach folgender Gleichung berechnet: ΔBD[i] = (MW – ΔBetrag[i])K (1)
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Dabei ist i eine Laufvariable, die über die einzelnen Injektoren läuft und deren Wert jeweils einen aktuell betrachteten Injektor anzeigt. ΔBD[i] bedeutet die Bestromungsdauerdifferenz, die auf die aktuelle Bestromungsdauer für den Injektor i anzurechnen ist. Dabei bedeutet anrechnen, dass die – positive oder negative – Bestromungsdauerdifferenz zu der aktuell vorliegenden Bestromungsdauer addiert wird. MW ist der Mittelwert, der aus den den einzelnen Injektoren zugeordneten Differenzbeträgen der Beträge der Harmonischen der 0,5ten Ordnung zu dem für den normal laufenden Motor, wenn also alle Injektoren eingeschaltet sind, erfassten und gespeicherten Betrag, berechnet wird. ΔBetrag[i] ist entsprechend der für den Injektor i ermittelte Differenzbetrag. Damit ist der Mittelwert MW also der über alle Injektoren aus den einzelnen Differenzbeträgen ΔBetrag[i] gebildete Mittelwert. K ist eine Konstante, die so gewählt wird, dass eine geeignete Korrektur der Bestromungsdauer möglich ist.
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Vorzugsweise wird bereits innerhalb der Korrektur der Bestromungsdauer sichergestellt, dass die Gesamtleistung des Verbrennungsmotors bei der Korrektur nicht verändert wird. Dies wird gewährleistet, indem die genannte Gleichung (1) bevorzugt unter der Bedingung
angewendet wird. Dabei ist Σ das Summationszeichen, und die Laufvariable i läuft über alle Injektoren. Es wird also bei der Berechnung der Bestromungsdauerdifferenzen für die einzelnen Injektoren darauf geachtet, dass deren Summe über alle Injektoren stets 0 ergibt. Werden also bestimmte Bestromungsdauern erhöht, müssen andere Bestromungsdauern entsprechend erniedrigt werden, sodass insgesamt die Summationsbedingung erfüllt bleibt und sich die einzelnen Bestromungsdauerdifferenzen gegeneinander aufheben. Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Konstante K abhängig von einem aktuell vorliegenden Lastpunkt des Verbrennungsmotors gewählt wird. Bevorzugt ist in einem Speicher des Motorsteuergeräts eine Tabelle mit Werten für die Konstante K hinterlegt, die verschiedenen Lastpunkten des Verbrennungsmotors zugeordnet sind. Abhängig von dem aktuell vorliegenden Lastpunkt des Verbrennungsmotors wird dann der entsprechende Wert für die Konstante K zur Durchführung des Verfahrens herangezogen.
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Es zeigt sich noch Folgendes: Das Verfahren wird vorzugsweise in einem Betriebspunkt des Verbrennungsmotors durchgeführt, indem dieser unter Last oder im Leerlauf arbeitet. Insbesondere ist das Verfahren ohne Weiteres in solchen Betriebspunkten durchführbar. Es zeigt sich nämlich, dass bei Großmotoren, beispielsweise bei Motoren, welche Generatoren antreiben, bei Motoren für Diesellokomotiven oder Schiffe, oder ähnlichen, insbesondere vielzylindrigen Großmotoren, eine Schubphase, wie man sie vom Betrieb eines herkömmlichen Kraftfahrzeugs für den Straßenverkehr kennt, üblicherweise nicht vorliegt. Dabei spricht der Begriff Schubphase einen Betriebszustand des Verbrennungsmotors an, indem dieser von einem rollenden Fahrzeug mitgeschleppt wird. Dagegen arbeiten Großmotoren grundsätzlich nur unter Last oder im Leerlauf. Es sind vielfältige Verfahren bekannt, deren Funktionsweise zur Injektorgleichstellung darauf basiert, dass sie in einer Schubphase eines Kraftfahrzeugs durchgeführt werden. Diese Verfahren sind entsprechend für Großmotoren nicht anwendbar, weil hier generell keine Schubphase existiert. Demgegenüber ist das hier vorgeschlagene Verfahren gerade für Großmotoren geeignet, und es wird auch bevorzugt in einem Großmotor durchgeführt. Die besondere Eignung des Verfahrens für Großmotoren ergibt sich daraus, dass es ohne Weiteres in einem Betriebspunkt des Verbrennungsmotors durchführbar ist, bei dem dieser unter Last oder im Leerlauf arbeitet.
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Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Motorsteuergerät für einen Verbrennungsmotor mit den Merkmalen des Anspruchs 9 geschaffen wird. Das Motorsteuergerät zeichnet sich dadurch aus, dass es zur Durchführung eines Verfahrens nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen eingerichtet ist. Dies bedeutet insbesondere, dass ein Algorithmus zur Durchführung des Verfahrens in das Motorsteuergerät implementiert ist. Darüber hinaus ist vorzugsweise eine Anbindung eines Kurbelwellensensors an das Motorsteuergerät vorgesehen, sodass dieses ein Kurbelwinkelsignal erfassen und im Sinne des Verfahrens weiterverarbeiten kann. Außerdem sind bevorzugt an dem Motorsteuergerät Schnittstellen zur Anbindung der einzelnen Injektoren des Verbrennungsmotors vorgesehen, sodass diese durch das Motorsteuergerät bestromt sowie einzeln ab- und eingeschaltet werden können.
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Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem ein System zur Angleichung eines Einspritzverhaltens von Injektoren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 geschaffen wird. Dabei dient das System insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. Das System umfasst ein Schaltmittel, welches so ausgebildet ist, dass mit seiner Hilfe die einzelnen Injektoren selektiv ab- und einschaltbar sind. Es umfasst weiterhin ein Erfassungsmittel, welches so ausgebildet ist, dass ein Kurbelwinkelsignal des Verbrennungsmotors erfassbar ist. Dabei ist das Erfassungsmittel vorzugsweise als Kurbelwellensensor ausgebildet. Das Erfassungsmittel ist mit einem Transformationsmittel so wirkverbunden, dass das von dem Erfassungsmittel erfasste Kurbelwinkelsignal an das Transformationsmittel weiterleitbar ist. Das Transformationsmittel ist so ausgebildet, dass mit seiner Hilfe das Kurbelwinkelsignal in den Frequenzbereich mittels diskreter Fouriertransformation transformierbar ist. Es ist ein Speichermittel vorgesehen, das so ausgebildet ist, dass ein Betrag der Harmonischen der 0,5ten Ordnung der Fouriertransformierten des Kurbelwinksignals mit seiner Hilfe erfasst und gespeichert werden kann. Hierzu sind vorzugsweise das Transformationsmittel und das Speichermittel entsprechend wirkverbunden. Das Speichermittel ist außerdem so ausgebildet, dass es den erfassten und gespeicherten Betrag einem bei dessen Erfassung und Speicherung abgeschalteten Injektor zuordnen kann. Weiterhin ist ein Mittelungselement vorgesehen, welches so ausgebildet ist, dass mit seiner Hilfe eine Berechnung eines Mittelwerts der in dem Speichermittel gespeicherten Beträge über alle Injektoren möglich ist. Es ist außerdem ein Korrekturmittel vorgesehen, das so ausgebildet ist, dass mit seiner Hilfe eine Abweichung des einem zu korrigierenden Injektor zugeordneten Betrags von dem Mittelwert berechenbar ist, wobei eine Ansteuerung des Injektors anhand der berechneten Abweichung korrigiert werden kann.
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Vorzugsweise umfasst das System ein Motorsteuergerät, insbesondere ein Motorsteuergerät gemäß dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel.
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Das Motorsteuergerät umfasst bevorzugt das Schaltmittel, das Transformationsmittel, das Speichermittel, das Mittelungselement und das Korrekturmittel.
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Es wird ein System bevorzugt, bei welchem – vorzugsweise auch von dem Motorsteuergerät umfasst – ein Differenzbildungsmittel vorgesehen ist, durch welches für jeden Injektor ein Differenzbetrag als Differenz des einem Injektor zugeordneten Betrags zu einem Betrag, der erfasst und gespeichert wird, wenn alle Injektoren eingeschaltet sind, berechenbar ist. Dabei ist selbstverständlich vorzugsweise auch ein Erfassungs- und Speicherungsmittel für den Betrag vorgesehen, der bei normal laufendem Motor erfasst und gespeichert wird. Das System ist in diesem Fall vorzugsweise so ausgebildet, dass die den einzelnen Injektoren zugeordneten Differenzbeträge der Mittelwertbildung und der Korrektur zugrunde gelegt werden.
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Auch im Übrigen ist das System vorzugsweise so ausgebildet, dass die im Rahmen des Verfahrens als bevorzugt beschriebenen Ausführungsformen durch das System durchführbar sind. Insbesondere ist das System so ausgebildet, dass Bestromungsdauern der Injektoren durch Bestromungsdauerdifferenzen anpassbar sind, die nach der zuvor beschriebenen Gleichung (1) berechnet werden, wobei vorzugsweise zugleich die zuvor beschriebene Bedingung (2) einhaltbar ist, um zu gewährleisten, dass die Gesamtleistung des Verbrennungsmotors durch die Injektorgleichstellung nicht verändert wird.
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Dabei sind entsprechende Mittel zur Durchführung der Bestromungsdaueranpassung nach der genannten Gleichung (1) und unter der genannten Bedingung (2) vorzugsweise in dem Motorsteuergerät vorgesehen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur ein Flussdiagramm, welches eine Ausführungsform des Verfahrens darstellt.
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Das Verfahren startet in einem Schritt 1, wonach in einem Schritt 3 zunächst eine Anzahl der Zylinder des Verbrennungsmotors ermittelt wird. Dabei ist bei der in der Figur dargestellten Ausführungsform des Verfahrens vorgesehen, dass jedem Zylinder genau ein Injektor zugeordnet ist. Daher entspricht hier die Anzahl der Zylinder auch der Zahl der Injektoren. Es ist gleichwohl bei einer anderen Ausführungsform des Verfahrens möglich, dass der Verbrennungsmotor mehr als einen Injektor pro Zylinder aufweist. In diesem Fall wird in dem Schritt 3 vorzugsweise nicht die Anzahl der Zylinder, sondern die Zahl der Injektoren ermittelt.
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In Schritt 3 wird auch eine Laufvariable i definiert und initialisiert, wobei ihr vorzugsweise der Wert 0 zugewiesen wird.
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In einer Abfrage 5 wird der aktuelle Wert der Laufvariable i mit der in Schritt 3 ermittelten Anzahl der Zylinder verglichen. Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass die Laufvariable zunächst mit dem Wert 0 initialisiert wird, sodass auch dem ersten Injektor, für den das Verfahren durchgeführt wird, der Wert 0 der Laufvariable i zugeordnet ist. Es ist ohne Weiteres offensichtlich, wie das Verfahren zu ändern wäre, wenn die Laufvariable mit einem anderen Wert, beispielsweise mit dem Wert 1 initialisiert würde.
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In der Abfrage 5 wird demnach, wenn nämlich die Laufvariable i mit dem Wert 0 initialisiert wird, überprüft, ob der Wert der Laufvariable kleiner ist als die in Schritt 3 ermittelte Anzahl der Zylinder. Ist dies der Fall, schreitet das Verfahren fort zu einem Schritt 7, in dem der Injektor, dem der aktuelle Wert der Laufvariablen i zugeordnet ist, abgeschaltet wird.
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Anschließend wird in einem Schritt 9 ein Betrag oder Differenzbetrag der Harmonischen der 0,5ten Ordnung der Fouriertransformierten des Kurbelwinkelsignals erfasst und gespeichert sowie dem abgeschalteten Injektor zugeordnet.
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In einem Schritt 11 wird der Wert der Laufvariable i um eins erhöht; zugleich wird der abgeschaltete Injektor wieder eingeschaltet. Das Verfahren springt dann zurück zu der Abfrage 5, in der erneut geprüft wird, ob der nun vorliegende, aktuelle Wert der Laufvariable i noch kleiner ist als die Anzahl der Zylinder. Es zeigt sich, dass auf diese Weise eine Schleife 13 so oft durchlaufen wird, bis für alle Injektoren in Schritt 9 sequentiell hintereinander jeweils ein Betrag oder Differenzbetrag erfasst wurde. Dem letzten Injektor ist dabei ein Wert der Laufvariable i zugeordnet, welcher der um eins verminderten Anzahl der Zylinder entspricht. Daher wird nach der Erfassung des Betrags oder Differenzbetrags für den letzten Injektor in Schritt 9 der Wert der Laufvariablen auf einen Wert erhöht, welcher der Anzahl der Zylinder entspricht. Wird dies in der Abfrage 5 festgestellt, schreitet das Verfahren weiter zu einem Schritt 15.
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In diesem wird wiederum der Wert der Laufvariable i initialisiert, insbesondere bei der hier diskutierten Ausführungsform des Verfahrens auf 0 gesetzt.
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In einem folgenden Schritt 17 wird aus den erfassten und gespeicherten Beträgen oder Differenzbeträgen für die einzelnen Injektoren ein Mittelwert gebildet.
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Das Verfahren tritt anschließend in eine Abfrage 19 ein, in der wiederum geprüft wird, ob der aktuelle Wert der Laufvariable i kleiner ist als die in Schritt 3 ermittelte Anzahl der Zylinder. Ist dies der Fall, schreitet das Verfahren fort zu einem Schritt 21, in dem eine Korrektur der Ansteuerung des Injektors, dem der aktuelle Wert der Laufvariable i zugeordnet ist, durchgeführt wird. Dies erfolgt vorzugsweise auf der Basis eines dem allein abgeschalteten Injektor zugeordneten Differenzbetrags zu einem für den normalen Betrieb des Verbrennungsmotors ermittelten Betrag, sowie auf der Basis eines Mittelwerts aus den Differenzbeträgen für die einzelnen Injektoren. Vorzugsweise wird eine Bestrornungsdauer für den Injektor angepasst, wobei eine Bestrornungsdauerdifferenz auf die aktuell vorliegende Bestrornungsdauer angerechnet wird. Die Bestrornungsdauerdifferenz wird dabei vorzugsweise nach der oben genannten Gleichung (1) berechnet, wobei diese vorzugsweise unter der oben genannten Bedingung (2) angewendet wird.
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In einem folgenden Schritt 23 wird wiederum der Wert der Laufvariable i um eins erhöht. Das Verfahren springt dann zurück in die Abfrage 19, sodass insoweit eine Schleife 25 realisiert wird. Diese Schleife wird wiederum so lange durchlaufen, bis eine Korrektur für alle Injektoren durchgeführt wurde, beziehungsweise bis der Wert der Laufvariable i in der Abfrage 19 erstmals der in Schritt 3 ermittelten Anzahl der Zylinder entspricht, weil bei der gewählten Ausführungsform des Verfahrens, bei welcher die Laufvariable i mit 0 initialisiert wird, dem letzten zu korrigierenden Injektor ein Wert zugeordnet ist, der im Vergleich zu der Anzahl der Zylinder um eins erniedrigt ist.
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Ist der Wert der Laufvariable i also in der Abfrage 19 erstmals identisch zu der in Schritt 3 ermittelten Anzahl der Zylinder, endet das Verfahren in einem Schritt 27.
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Die Korrektur der Bestromungsdauer in dem Schritt 21 für den Zylinder, dem der aktuelle Wert der Laufvariable i zugeordnet ist, wird vorzugsweise nur dann durchgeführt, wenn eine Abweichung des Betrags oder Differenzbetrags von dem Mittelwert einen vorherbestimmten Schwellenwert überschreitet. Andernfalls wird keine Korrektur für den Injektor durchgeführt, und das Verfahren schreitet fort zu dem Schritt 23.
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Vorzugsweise wird das Verfahren iteriert, springt also – gegebenenfalls nach einer vorherbestimmten Wartezeit – von dem Schritt 27 zurück zu dem Schritt 1, wobei diese Iteration, beziehungsweise eine zwischen den Schritten 27 und 1 vorgesehene, in der Figur nicht dargestellte Schleife so lange durchlaufen wird, bis die Abweichungen der einzelnen Beträge oder Differenzbeträge für die einzelnen Injektoren von dem Mittelwert alle kleiner sind als ein vorherbestimmter Schwellenwert. Dabei ist es möglich, dass dieser Schwellenwert identisch ist zu dem Schwellenwert, welcher für die Entscheidung gewählt ist, ob eine Korrektur eines individuellen Injektors durchgeführt wird. Es ist jedoch auch möglich, als Abbruchbedingung für die Iteration des gesamten Verfahrens einen von diesem Schwellenwert abweichenden Schwellenwert vorzusehen, der vorzugsweise größer oder auch kleiner als der Schwellenwert für die Korrektur der einzelnen Injektoren sein kann.
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Insgesamt zeigt sich, dass mithilfe des Verfahrens ohne Weiteres eine sehr präzise Gleichstellung von Injektoren insbesondere in Großmotoren und ganz besonders im laufenden Betrieb unter Last oder auch im Leerlauf möglich ist, sodass letztlich das Ziel erreicht werden kann, dass die einzelnen Injektoren im Wesentlichen die gleiche Menge an Kraftstoff einspritzen. Damit sind in dem Verbrennungsmotor auch eine Voreinspritzung und/oder eine Nacheinspritzung darstellbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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