DE10256239A1

DE10256239A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Kraftstoffzumeßsystems einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10256239A1
Application number: DE10256239A
Authority: DE
Inventors: Patrick Mattes
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-12-02
Filing date: 2002-12-02
Publication date: 2004-06-09
Also published as: FR2848253A1; ITMI20032331A1; JP2004183657A

Abstract

Ein Verfahren zur Steuerung eines Kraftstoffzumeßsystems einer Brennkraftmaschine, bei dem eine Ansteuerdauer wenigstens eines elektrisch betätigten Injektors die einzuspritzende Kraftstoffmenge festlegt, wobei in bestimmten Betriebszuständen zunächst die Mindestansteuerdauer ermittelt wird, bei der gerade Kraftstoff eingespritzt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine, ausgehend von einem Startwert, die Ansteuerdauer so erhöht oder verringert wird, daß sich eine konstante Drehzahl der Brennkraftmaschine einstellt und die Ansteuerdauer, bei der sich eine konstante Drehzahl einstellt, als Mindestansteuerdauer in diesem wengistens einen Betriebszustand gespeichert wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Kraftstoffzumeßsystems einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Kraftstoffzumeßsystems einer Brennkraftmaschine geht beispielsweise aus der DE 199 45 618 A1 hervor. Bei diesem bekannten Verfahren legt die Ansteuerdauer wenigstens eines elektrisch betätigten Ventils die einzuspritzende Kraftstoffmenge fest. In bestimmten Betriebszuständen wird die Mindestansteuerdauer ermittelt, bei der gerade Kraftstoff eingespritzt wird. Ausgehend von einem Startwert wird die Ansteuerdauer erhöht oder verringert. Die Ansteuerdauer, bei der eine Änderung eines die Einspritzung charakterisierendes Signals auftritt, wird als Mindestansteuerdauer gespeichert. Durch dieses Verfahren ist eine Korrektur der Einspritzmengendrift über die Lebensdauer der Einspritzdüse im Bereich der Voreinspritzung möglich.
Aus der nicht vorveröffentlichten DE 102 15 610 geht ein System und ein Verfahren zum Korrigieren des Einspritzverhaltens von Injektoren hervor, bei dem zur Steigerung der Gutausbringung ein Injektormengenabgleich in mehreren Prüfpunkten, vorzugsweise in 4 Prüfpunkten, nämlich bei der Voreinspritzung, im Leerlaufbetrieb, am Emissionspunkt und im Vollastbetrieb vorgenommen wird.
Dieser Injektormengenabgleich ist erforderlich, da derartige Injektoren aufgrund ihrer mechanischen Fertigungstoleranzen unterschiedliche Mengenkennfelder besitzen. Unter einem Mengenkennfeld ist die Beziehung zwischen Einspritzmenge, Rail-Druck und Ansteuerzeit zu verstehen. Dies hat zur Folge, daß trotz elektrisch definierter Steuerung jeder einzelne Injektor den Verbrennungsraum mit unterschiedlichen Kraftstoffmengen füllt.
Um nämlich einen möglichst geringen Kraftstoffverbrauch unter Einhaltung strenger Abgasnormen zu erreichen, dürfen die Injektoren im Betrieb nur sehr geringe Toleranzen im Hinblick auf die Einspritzmenge aufweisen. Um Einspritzmengen mit engen Toleranzen bei den Injektoren sicherzustellen, werden die Injektoren nach der Fertigung an charakteristischen Arbeitspunkten oder Prüfpunkten auf ihre Einspritzmenge vermessen und in Klassen eingeordnet. Die jeweilige Klasse muß im Betrieb der Brennkraftmaschine dem Motor-Steuergerät bekannt sein, so daß die Steuerung an die speziellen Merkmale der Klasse injektorspezifisch angepaßt werden kann. Die Klasseninformationen werden auf dem Injektor gespeichert, beispielsweise durch verschiedene Codierung, wie etwa Barcode, durch Widerstände am Injektor oder durch Klartext auf dem Injektor.
Darüber hinaus ist es möglich, daß in den Injektoren elektronische Speichermöglichkeiten vorgesehen sind, in welchen beispielsweise die Klasseninformation gespeichert ist. Das Steuergerät kann diese Werte über eine Schnittstelle aus dem Injektor auslesen und im Folgebetrieb nutzen.
Dieses Verfahren zum Injektormengenabgleich (IMA) stellt im Grunde eine korrelationsbasierte Maßnahme dar. Es wird aufgrund der an den vier Prüfpunkten beobachteten Mengenabweichungen über Korrelationen und Extrapolationen auf Mengendrifts im gesamten Kennfeld geschlossen.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt das technische Problem, die Aufgabe, zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Injektormengenabgleich der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß bei gleichbleibender oder verbesserter Qualität die für das Verfahren zum Injektormengenabgleich aufzuwendende Zeit verringert wird.
Vorteile der Erfindung
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren und bei einer Vorrichtung zur Steuerung eines Kraftstoffzumeßsystems einer Brennkraftmaschine der eingangs beschriebenen Art durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 7 gelöst.
Grundgedanke der Erfindung ist es, die Anzahl der Prüfpunkte zum Injektormengenabgleich und damit die Prüfzeit dadurch zu reduzieren, daß in wenigstens einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine an dem diesem Betriebszustand zugeordneten Prüfpunkt durch Variation der Einspritzmenge eine konstante Drehzahl eingestellt wird. Die Ansteuerdauer, bei der sich diese konstante Drehzahl einstellt, wird als Mindestansteuerdauer in dem diesem Betriebszustand zugeordneten Prüfpunkt gespeichert. Dieser Vorgehensweise liegt die Annahme zugrunde, daß insbesondere in neuen Brennkraftmaschinen konstante Reibverhältnisse vorliegen und insofern das Erreichen einer konstanten Drehzahl einer bestimmte Einspritzmenge entspricht.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, daß die Mindestansteuerdauer, bei der sich durch Variation der Ansteuerdauer eine konstante Drehzahl einstellt, im Leerlauf der Brennkraftmaschine ermittelt wird. Diese Ausführungsform hat den großen Vorteil, daß sie bei Brennkraftmaschinen eingesetzt werden kann, die einen Leerlaufregler aufweisen. Ein solcher Leerlaufregler ermöglicht die konstante Einstellung einer Leerlaufdrehzahl. Die so festgelegte Mindesteinspritzdauer bei konstanter Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine wird dann durch Extrapolatinn der durch Injektormengenabgleich ermittelten Mindesteinspritzdauer vorzugsweise im Emissionspunkt der Brennkraftmaschine korrigiert und dieser korrigierte Wert auf dem Injektor oder in dem Steuergerät der Brennkraftmaschine gespeichert.
Als Signal, welches eine Einspritzung charakterisiert, kann beispielsweise eine die Drehungleichförmigkeit charakterisierende Größe, ein Ausgangssignal einer Lambdasonde oder ein Ausgangssignal einer Ionenstromsonde verwendet werden. Darüber hinaus kann als Signal eine Größe einer Mengenausgleichsregelung oder das Ausgangssignal der Mengenausgleichsregelung selbst verwendet werden.
Zeichnung
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.
In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Teils eines von der Erfindung Gebrauch machenden Common-Rail-Systems und
2 schematisch ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In 1 ist der Hochdruckteil eines Common-Rail-Speichereinspritzsystems dargestellt, wobei im folgenden lediglich die Hauptkomponenten und solche Komponenten näher erläutert werden, welche für das Verständnis vorliegender Erfindung wesentlich sind.
Die Anordnung umfaßt eine Hochdruckpumpe 10, welche über eine Hochdruckleitung 12 mit dem Hochdruckspeicher ("Rail") 14 in Verbindung steht. Der Hochdruckspeicher 14 ist über weitere Hochdruckleitungen mit Injektoren 18 verbunden. In der vorliegenden Darstellung sind eine Hochdruckleitung 16 und ein Injektor 18 gezeigt. Der Injektor 18 ist in eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs eingebaut. Das dargestellte System wird von einem Motor-Steuergerät 20 gesteuert. Durch das Motor-Steuergerät 20 erfolgt insbesondere eine Steuerung des Injektors 18.
An dem Injektor 18 ist eine Einrichtung 22 zum Speichern von Informationen vorgesehen, welche sich individuell auf den Injektor 18 beziehen. Die Informationen, welche in der Einrichtung 22 gespeichert sind, können von dem Motor-Steuergerät 20 berücksichtigt werden, so daß eine individuelle Steuerung eines jeden Injektors 18 erfolgen kann. Vorzugsweise handelt es sich bei den Informationen um Korrekturwerte für das Mengenkennfeld des Injektors 18. Die Einrichtung 22 zum Speichern der Informationen kann beispielsweise als Datenspeicher oder auch als einer oder mehrere elektrische Widerstände, als Barcode, durch alphanumerische Verschlüsselung oder dergleichen oder auch durch eine an dem Injektor 18 angeordnete integrierte Halbleiterschaltung realisiert sein. Das Motor-Steuergerät 20 kann ebenfalls eine integrierte Halbleiterschaltung zur Auswertung der in der Einrichtung 22 gespeicherten Informationen aufweisen.
Die von jedem Injektor 18 zugemessene Einspritzmenge ist in Abhängigkeit von dem Raildruck in einem in dem Motor-Steuergerät 20 gespeicherten Kennfeld festgelegt, wobei das Kennfeld aufgrund mehrerer Prüfpunkte (Voreinspritzung, Leerlauf, Emissionspunkt, Vollast), die unterschiedlichen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine entsprechen, ermittelt wird. An diesen Prüfpunkten wird jeweils ein Mengenabgleich auf an sich bekannte und aus der DE 102 15 610 hervorgehende Weise vorgenommen. Die Einspritzmenge wird nun durch die Einspritzdauer des Injektors 18 bestimmt, das heißt die Zeit, die zwischen dem Einspritzbeginn und dem Einspritzende vergeht.
Um eine Kraftstoffmengenzumessung im gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine (Kennfeld) und des Injektors 18 zu ermöglichen, werden die Abgleichwerte zwischen den durch die Prüfpunkte definierten Stützstellen interpoliert. Die Abgleichwerte, die außerhalb der durch die Prüfpunkte definierten Stützstellen liegen, werden durch Extrapolation ermittelt.
Die Brennkraftmaschine weist einen Leerlaufregler 30 auf, dessen Ausgangssignal dem Motorsteuergerät 20 zugeführt wird. Mittels des Leerlaufreglers 30 ist eine vorgebbare konstante Leerlaufdrehzahl n₀ der Brennkraftmaschine einstellbar.
Ein Verfahren zum Mengenabgleich, bei dem der Mengenabgleich nicht an allen vorgenannten, beispielsweise aus der DE 102 15 610 hervorgehenden Prüfpunkten vorgenommen werden muß, wird im folgenden in Verbindung mit 2 erläutert.
Zunächst wird in einem Schritt S100 ein Injektormengenabgleich (IMA) auf an sich bekannte und beispielsweise aus der DE 102 15 610 hervorgehende Weise vorgenommen. Dieser Injektormengenabgleich findet aber nicht an allen Prüfpunkten, sondern beispielsweise nur an den folgenden drei Prüfpunkten: Voreinspritzung, Emissionspunkt und Vollast statt. Der vierte Prüfpunkt Leerlauf wird daraufhin in einem Schritt 5120 aufgrund der mittels Injektormengenabgleich ermittelten Werte durch Extrapolation unter Berücksichtigung bekannter Korrelationen, z.B. durch Extrapolation des Emissionspunkt-IMA-Wertes, ermittelt. Dieser Wert wird zunächst als Leerlauf-Mindestansteuerdauer gespeichert.
Sodann wird in einem Schritt S140 mittels des Leerlaufreglers 30 eine konstante Leerlaufdrehzahl n₀ eingestellt. Dies geschieht dadurch, daß bei Abweichungen einer vorgebbaren Leerlaufdrehzahl n₀, die Ansteuerdauern der Injektorern 18 variiert, das heißt verringert und/oder vergrößert werden, bis die gewünschte Solldrehzahl erreicht ist. Unter der Annahme, daß insbesondere in neuen Brennkraftmaschinen konstante Reibverhältnisse vorliegen, entspricht das Erreichen einer konstanten Solldrehzahl einer bestimmten Einspritzmenge. Es wird die Ansteuerdauer, bei der sich diese Leerlaufdrehzahl n₀ einstellt, ermittelt und nun dieser Wert als Leerlaufpunkt-Mindestansteuerdauer, beispielsweise auf dem Injektor 18 oder in dem Motorsteuergerät 20 gespeichert.
Auf diese Weise wird ein Leerlaufpunkt-IMA-Wert ermittelt, ohne daß ein Injektormengenabgleich am Leerlaufpunkt erforderlich ist.
Vorstehend wurde die Bestimmung des Leerlaufpunkt-IMA-Wertes durch Ermittlung der Mindestansteuerdauer bei einer konstanten Leerlaufdrehzahl und dessen Korrektur durch Extrapolation/Korrelation aufgrund des Emissionspunkt-IMA-Wertes beschrieben. Es versteht sich aber, daß das Verfahren hierauf nicht beschränkt ist, sondern alternativ oder zusätzlich auch andere IMA-Prüfpunkte auf die vorbeschriebene Weise durch Einstellen einer konstanten Drehzahl und Korrektur durch Extrapolation/Korrelation ausgehend von IMA-Prüfpunkten bestimmt werden können. Rein prinzipiell kann der Prüfpunkt zur Bestimmung der Mindestansteuerdauer durch Einstellen einer konstanten Drehzahl in einen beliebigen Punkt des Kennfelds gelegt werden. Auf diese Weise könnte man beispielsweise eine zweite Voreinspritzung abgleichen und so die Qualität des Injektormengenabgleichs weiter erhöhen.

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Kraftstoffzumeßsystems einer Brennkraftmaschine, bei dem eine Ansteuerdauer wenigstens eines elektrisch betätigten Injektors die einzuspritzende Kraftstoffmenge festlegt, wobei in bestimmten Betriebszuständen zunächst die Mindestansteuerdauern ermittelt werden, bei denen gerade Kraftstoff eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine ausgehend von einem Startwert die Ansteuerdauer so erhöht oder verringert wird, daß sich eine konstante Drehzahl der Brennkraftmaschine einstellt und die Ansteuerdauer, bei der sich eine konstante Drehzahl einstellt, als Mindestansteuerdauer in diesem wenigstens einen Betriebszustand gespeichert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mindestansteuerdauern, bei denen gerade Kraftstoff eingespritzt wird, dadurch ermittelt werden, daß die Ansteuerdauern so erhöht oder verringert werden, bis eine Änderung eines eine Einspritzung charakterisierenden Signals auftritt und diese Ansteuerdauern als Mindestansteuerdauern gespeichert werden (Injektormengenabgleich).
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Einspritzung charakterisierende Signal eines oder mehrere der folgenden Signale ist: eine die Drehungleichförmigkeit charakterisierende Größe, ein Ausgangssignal einer Lambdasonde, ein Ausgangssignal einer Ionenstromsonde, eine Größe einer Mengenausgleichsregelung, ein Ausgangssignal der Mengenausgleichsregelung.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Injektormengenabgleich an folgenden Prüfpunkten vorgenommen wird: Voreinspritzung, Emissionspunkt, Vollast.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerdauer, bei der sich eine konstante Drehzahl einstellt, im Leerlauf der Brenn kraftmaschine ermittelt wird, und daß der Startwert, ausgehend von dem die Ansteuerdauer erhöht oder verringert wird, durch Extrapolation wenigstens einer der durch Injektormengenabgleich ermittelten Mindesteinspritzdauern bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Startwert durch Extrapolation der durch Injektormengenabgleich ermittelten Mindesteinspritzdauer im Emissionspunkt der Brennkraftmaschine bestimmt wird.
Vorrichtung zur Steuerung eines Kraftstoffzumeßsystems einer Brennkraftmaschine, bei dem eine Ansteuerdauer wenigstens eines elektrisch betätigten Injektors die einzuspritzende Kraftstoffmenge festlegt, mit Mitteln, die in bestimmten Betriebszuständen die Mindestansteuerdauer ermitteln, bei der gerade Kraftstoff eingespritzt wird, und ausgehend von einem Startwert die Ansteuerdauer erhöhen oder verringern, und die Ansteuerdauer, bei der eine Änderung eines Signals auftritt, als Mindestansteuerdauer speichern, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erhöhung oder Verringerung der Ansteuerdauer in wenigstens einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine die Ansteuerdauer so erhöhen oder verringern, daß sich eine konstante Drehzahl der Brennkraftmaschine einstellt.