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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung, in Echtzeit und
in Abhängigkeit
von der Dauer der Steuerung der Einspritzung, der Durchsatzkennlinie
mindestens einer Kraftstoffeinspritzdüse mit elektrischer Steuerung,
die einen Verbrennungsmotor versorgt und in einem Kreis zur Kraftstoffversorgung
dieses Motors angeordnet ist, wobei dieser Kreis mindestens eine
Pumpe umfasst, die aus einem Kraftstoffbehälter versorgt wird und mit
einer gemeinsamen Steuereinheit zur Kraftstoffversorgung der Einspritzdüsen des
Motors verbunden ist, wobei jede Einspritzdüse durch eine Motorsteuereinheit
gesteuert wird, die mindestens einen Rechner und mindestens einen
Speicher umfasst und im Allgemeinen in der Form einer elektronischen
Motorsteuer- und
-kontroll- bzw. -regeleinheit ausgeführt ist, so dass jede Einspritzdüse bei jedem
Zyklus des Motors dem Motor eine Kraftstoffmasse liefert, die durch
die Durchsatzkennlinie der Einspritzdüse bestimmt ist, die die eingespritzte
Masse gemäß einer steigenden
Funktion der Dauer der Steuerung der Einspritzung der Einspritzdüse ausdrückt, die
durch diese Motorsteuereinheit gesteuert wird, die auch andere Parameter
berücksichtigen
kann, die einen Einfluss auf diese Kennlinie haben, wie den Druck
des Kraftstoffs oder die elektrische Versorgungsspannung.
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Die
Einspritzdüsen
dieses Typs haben eine Durchsatzkennlinie, die bei den Werten der
Dauer der Steuerung der Einspritzung, die höher als eine Minimumzeit sind,
eine im Wesentlichen lineare Zone aufweist und die durch einen ihrer
Neigung entsprechenden Gewinn und durch eine Versetzung am Ursprung
oder Offset definiert ist, der einer minimalen Dauer der Steuerung
bei einer eingespritzten Masse von Null entspricht und an der Schnittstelle
der Ver längerung
dieser linearen Zone auf den Ursprung der Dauer der Einspritzungssteuerung
mit der Abszissenachse, die die Dauer der Einspritzungssteuerung ausdrückt, auf
einem ebenen Diagramm erhalten wird, auf dem die eingespritzten
Massen an der Ordinatenachse angetragen sind, sowie eine nicht lineare Zone
der Kennlinie bei den niedrigen Werten der Dauer der Einspritzungssteuerung
zwischen dem Offset und der linearen Zone. Der örtliche Gewinn entspricht so
der örtlichen
Neigung an jedem Punkt der die Durchsatzkennlinie des Einspritzers
darstellenden Kurve.
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Die
Einspritzdüsen
dieses Typs werden im Allgemeinen von ihren Herstellern durch eine
theoretische oder nominale Durchsatzkennlinie gekennzeichnet, deren
theoretische nominale lineare Zonen und nicht lineare Zonen anfangs
in einer Motorsteuereinheit beispielsweise in der Form eines theoretischen
Offsets und eines theoretischen Gewinns für die lineare Zone und mindestens
einer Kartografie oder theoretischen Tabelle oder mathematischen
Beziehung für
die nicht lineare Zone gespeichert sind.
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Kraftstoffeinspritzdüsen mit
elektrischer Steuerung dieses Typs können Dieselmotoren oder Fremdzündungsmotoren
bestücken
und in Versorgungskreisen mit direkter oder indirekter Einspritzung
mit oder ohne Kraftstoffrückführung von
der Ausgangsseite der Pumpe zu ihrer Eingangsseite montiert sein.
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Es
ist bekannt, dass die Einspritzdüsen,
die zur Durchführung
der Einspritzung einer Kraftstoffmenge verwendet werden, die durch
eine Motorsteuereinheit vorbestimmt ist, Streuungen und Änderungen
ihrer Durchsatzkennlinien in der Zeit aufweisen, was zur Folge hat,
dass die Einspritzung einer gegebenen Kraftstoffmasse eine Einspritzungszeitsteu erung
erfordert, die je nach der gesteuerten Einspritzdüse und deren
Alterung verschieden ist. Die Streuungen der Kennlinien der Einspritzdüsen ergeben sich
nämlich
aus den Herstellungstoleranzen der physischen Bauteile der Einspritzdüsen und
damit aus den Streuungen ihrer Abmessungen und physischen Merkmale,
insbesondere der Anzahl und des bzw. der Durchmesser der Einspritzöffnungen
der Einspritzdüsen,
ihrer Ausrichtungen, der elastischen Eigenschaft ihrer Federn usw.,
und die Änderung
der Durchsatzkennlinien der Einspritzdüsen im Lauf der Zeit ergibt
sich insbesondere aus dem Altern der physischen Bauteile der Einspritzdüsen.
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Im Übrigen gewährleistet
die große
Mehrheit der Systeme zur Steuerung und Kontrolle bzw. Regelung der
direkten oder indirekten Einspritzung, mit denen Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotoren
ausgerüstet
sind, eine Mischungsverhältniskontrolle
bzw. -regelung im geschlossenen Kreis und kontinuierlich während des
Betriebs des Motors mit Hilfe einer so genannten λ-Sonde, die
den Sauerstoffgehalt der Abgase des Motors erfasst und mit der Motorsteuereinheit
verbunden ist, so dass die Dosierung des idealen Luft-Kraftstoff-Gemisches gewährleistet
wird, und zwar insbesondere im Fall der Verwendung von trifunktionalen
Katalysatoren, bei denen eine stöchiometrische
Dosierung erforderlich ist. Diese Mischungsverhältnisregelung im geschlossenen
Kreis gestattet es, die Streuungen aller Komponenten zu kompensieren,
die in der Bestimmung der Luft-Kraftstoff-Dosierung auftreten und
die eine Auswirkung auf die Leistung hinsichtlich der Regelung der
Emissionen in den Abgasen des Motors hätten, wenn die oben genannten
Streuungen nicht kompensiert würden.
Die betroffenen Komponenten sind diejenigen, die es gestatten, den
Einlassluftdurchsatz zum Motor zu berechnen und den in den Motor
eingespritzten Kraftstoffdurchsatz zu steuern, so dass diese Komponenten
die Einspritzer umfassen. Ohne besondere Strategien gestatten jedoch
die Mischungsverhältnisregelungen
im geschlossenen Kreis nicht, die Kennlinien jeder der betroffenen
Komponenten zu identifizieren, und zwar weder global noch einzeln.
Mit anderen Worten, die Dosierung des Luft-Kraftstoff-Gemisches
besteht darin, einen Lufteinlassdurchsatz zum Motor und einen entsprechenden
Kraftstoffdurchsatz zu steuern, und die Mischungsverhältnisregelungen
im geschlossenen Kreis gestatten es, das Verhältnis des Luftdurchsatzes zum
Kraftstoffdurchsatz zu kompensieren, ohne den Korrekturanteil, der
bei dem Luftdurchsatz oder bei dem Kraftstoffdurchsatz vorzusehen
ist, zu identifizieren, und außerdem
gestatten es diese Mischungsverhältniskontrollen
nicht, eine individualisierte Korrektur für jeden Zylinder und damit
für jeden
Einspritzer zu berechnen.
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Das
der Erfindung zugrunde liegende Problem besteht also darin, ausgehend
von der Kenntnis einer theoretischen oder nominalen Kennlinie des Einspritzdüsendurchsatzes
in Echtzeit und in Abhängigkeit
von der Dauer der Einspritzungssteuerung die Änderung dieser Kennlinie von
mindestens einer Kraftstoffeinspritzdüse eines Motors zu bestimmen, um
das Lernen der Beziehung vorzunehmen, die zwischen der eingespritzten
Kraftstoffmasse und der Dauer der Einspritzungssteuerung mindestens
einer betrachteten Einspritzdüse
besteht, und zwar während
der Lernphasen, die während
des Betriebs des Motors an Betriebspunkten regelmäßig ablaufen,
die nicht notwendigerweise im stabilisierten Betrieb liegen, und
während
ausreichend kurzer Lernperioden, um keine signifikante Beeinträchtigung
der verschmutzenden Emissionen und keine wesentliche Belästigung
für die
Insassen des Fahrzeugs zu erzeugen.
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Dieser
Lernvorgang kann nicht nur die Durchsatzkennlinie jeder der an einem
gemeinsamen Motor verwendeten Einspritzdüsen betreffen, sondern auch
die mittlere oder Gesamtkennlinie der Gesamtheit der Einspritzdüsen eines
betrachteten Motors ausgehend von einer theoretischen oder nominalen
Gesamtkennlinie, die durch einen theoretischen oder nominalen Gesamtgewinn
und einem theoretischen oder nominalen Gesamtoffset sowie durch
eine theoretische oder nominale nicht lineare Gesamtzone definiert
ist.
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Das
Ziel der Erfindung besteht also darin, eine bessere Kenntnis der
Durchsatzkennlinie mindestens einer Einspritzdüse eines Motors im Betrieb durch
eine Echtzeitbestimmung des Offset der betreffenden Einspritzdüse, wobei
sein Gewinn als bekannt vorausgesetzt wird, und des nicht linearen
Teils ihrer Kennlinie zu gestatten, um eine Verfolgung der Änderung
der individuellen Durchsatzkennlinie jeder Einspritzdüse zu erhalten
und die Änderung
der Gesamtkennlinie aller Einspritzdüsen eines Motors verfolgen
zu können.
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Um
die oben genannten Nachteile zu beseitigen, ist das erfindungsgemäße Verfahren
zur Bestimmung, in Echtzeit und in Abhängigkeit von der Dauer der
Einspritzungssteuerung, der Durchsatzkennlinie mindestens einer
Kraftstoffeinspritzdüse mit
elektrischer Steuerung, der einen Verbrennungsmotor versorgt und
in einem Kreis zur Kraftstoffversorgung montiert ist, von dem oben
beschriebenen Typ, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens die
Schritte umfasst, die darin bestehen, dass betrachtet wird, ob der
Gewinn gleich dem theoretischen Gewinn oder einem aus dem theoretischen Gewinn
aktualisierten Gewinn ist, und bei jeder Einspritzdüse, deren
Kennlinie bestimmt werden soll, jede mindestens eine Bezugseinspritzung
von einer durch die Motorsteuereinheit gemäß der gespeicherten Kennlinie
ge- Motorsteuereinheit
gemäß der gespeicherten
Kennlinie gesteuerten Dauer der Einspritzungssteuerung durch eine
Vielfacheinspritzung ersetzt wird, die eine Folge von mindestens
zwei Einspritzungen umfasst, von deren Dauer der Einspritzungssteuerung
man annimmt, dass sie die Einspritzung derselben Kraftstoffmasse
wie die ersetzte Bezugseinspritzung bewirken, dass die Abweichung
der Kraftstoffmasse zwischen der ersetzten Bezugseinspritzung und
der Vielfacheinspritzung bestimmt, dass daraus ein Fehler der Bestimmung
der Kennlinie abgeleitet wird und dass der Gewinn und/oder der Offset
der linearen Zone oder mindestens eine Tabelle oder mathematische
Beziehung der nicht linearen Zone so geändert wird, dass dieser Fehler
kompensiert wird, und die neue, auf diese Weise bestimmte Kennlinie
gespeichert wird.
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Erfindungsgemäß betrachtet
man also, dass der Einzelgewinn der betrachteten Einspritzdüse oder
der Gesamtgewinn aller Einspritzdüsen als bekannt vorausgesetzt
wird, da dieser Parameter wenigen Abweichungen unterliegt und/oder
da man bereits ein Lernen dieses Parameters vorgenommen hat, beispielsweise
unter Verwendung einer hierzu bekannten Strategie oder des in der
französischen Patentanmeldung
FR 03 02468 der Anmelderin
beschriebenen Verfahrens.
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Der
Ersatz jeder der Einspritzungen von einer gegebenen Dauer der Einspritzungssteuerung durch
eine Folge von zwei oder mehreren Einspritzungen, von deren Summe
angenommen wird, dass sie die Einspritzung derselben Kraftstoffmenge
bewirkt, um eine abgegebene Durchsatzabweichung zwischen Einfacheinspritzung
und Vielfacheinspritzung zu bewirken, die für einen Fehler der Bestimmung
der Durchsatzkennlinie einer oder mehrerer Einspritzdüsen repräsentativ
ist, die in einer Motorsteuereinheit gespeichert wird, ist ein Ver fahren,
das gegenwärtig
manchmal verwendet wird, jedoch nur um den Offset zu bestimmen,
und in Erstellungsphasen des Einspritzsystems, während das erfindungsgemäße Verfahren
die Besonderheit der Verwendung einer analogen Strategie jedoch
in Echtzeit hat, unter den Bedingungen der Zulassung oder von Anforderungen,
die von der Motorsteuereinheit auferlegt werden, und um auch einen
oder mehrere andere Parameter und/oder eine oder mehrere andere
Zonen der Durchlasskennlinie zu bestimmen.
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Die
Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
bietet den Vorteil, dass es gestattet, ohne dass die Einspritzdüsen und
damit ihre Komponenten mit sehr engen Toleranzen hergestellt werden müssen, und
damit ohne die Kosten des Einspritzsystems zu erhöhen, eine
größere Genauigkeit
der in jedem Zylinder des Motors eingespritzten Kraftstoffmasse
zu garantieren und infolgedessen die Genauigkeit der Luft-Kraftstoff-Dosierung
und des von dem Motor entwickelten Drehmoments zu gewährleisten. Daraus
ergibt sich eine gute Steuerung der Emissionen in den Abgasen und
ein höherer
Fahrkomfort des Kraftfahrzeugs. Somit kann man sich auch damit begnügen, den
Motor mit weniger leistungsfähigen
Einspritzdüsen
auszurüsten,
da die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens es gestattet,
die Streuungen auf Höhe
der physischen Komponenten der Einspritzdüsen zu kompensieren.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst das erfindungsgemäße Verfahren
mindestens die Schritte, die darin bestehen, dass zunächst der tatsächliche
Offset Or der linearen Zone der Kennlinie, und zwar der Einzelkennlinie
für eine
einzige Einspritzdüse
oder der Gesamtkennlinie für
die Gesamtheit der Einspritzdüsen
des Motors, bestimmt wird, indem jede von mindestens einer Bezugseinspritzung von
einer Dauer der Einspritzungssteuerung T durch eine Vielfacheinspritzung
ersetzt wird, die eine Folge von einer Anzahl n ≥ 2 Einspritzungen von einer gleichen
Dauer der Einspritzungssteuerung
umfasst, die größer als
die Minimumzeit ist, und worin Ot der theoretische oder nominale
Offset ist, und zwar der Einzel- oder Gesamtoffset, je nachdem,
ob man eine Einspritzdüse
oder die Gesamtheit der Einspritdüsen des Motors betrachtet,
und bestimmt wird, ob der tatsächliche
Offset Or durch die Formel
gegeben ist, in der Mr und
Mr' die jeweils
während der
Anwendungen der Bezugseinspritzungen bzw. der Vielfacheinspritzungen
eingespritzten Kraftstoffmassen sind, n die Anzahl von Einspritzungen
bei jeder Vielfacheinspritzung ist, G der Gewinn des oder der betrachteten
Einspritzdüse
ist, indem angenommen wird, dass der tatsächliche Gewinn gleich dem nominalen
oder theoretischen (Einzel- oder Gesamt-)Gewinn ist, der in der
Motorsteuereinheit gespeichert ist, in der auch der theoretische
oder nominale Offset Ot gespeichert ist.
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Auf
diese Weise kann man das Lernen des Offsets der linearen Zone der
Einzel- oder Gesamtkennlinie einer Einspritzdüse bzw. aller Einspritzdüsen desselben
Motors durchführen.
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Da
die Kraftstoffmassenabweichung zwischen der bzw. den ersetzten Bezugseinspritzungen und
den Vielfacheinspritzungen, d.h. die Differenz zwischen Mr und Mr' zu n – 1 proportional
ist, macht die Tatsache, dass eine Bezugseinspritzung durch eine
Vielfacheinspritzung ersetzt wird, die eine größere Anzahl von Einspritzungen
von begrenzterer Steuerzeit umfasst, das Lernverfahren empfindlicher für die zwischen
den beiden Einspritzarten messbaren Durchsatzabweichung. Dennoch
stößt diese
Erhöhung
von n schnell an ihre Grenze, da die Messung, in der jede der n
Einspritzungen eine ausreichend große Steuerungszeit haben muss,
um größer als
der Wert der Minimumzeit zu sein, und in der linearen Zone liegen
muss.
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Es
ist jedoch klar, dass die Verwendung einer möglichst großen Anzahl n von Einspritzungen
besonders interessant für
die Vielfacheinspritzungen ist, die für die Bestimmung des Offsets
der Kennlinie eines Einzeleinspritzers verwendet wird, da bei einer solchen
Bestimmung ein Empfindlichkeitsverlust daher kommt, dass die Abweichung
der eingespritzten Kraftstoffmasse nun viel kleiner ist (in einem
Verhältnis
m, worin m die Anzahl der Einspritzdüsen des Motors ist) als die
Abweichung der Kraftstoffmasse, die bestimmt wird, wenn die beiden
Einspritzarten (Bezugseinspritzungen und Vielfacheinspritzungen)
auf alle Einspritzdüsen
desselben Motors für
die Bestimmung ihrer Gesamtkennlinien angelegt werden.
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Die
oben genannte Kraftstoffmassenabweichung kann, ob der Motor ein
Diesel- oder Fremdzündungsmotor
ist, ob das Einspritzsystem mit direkter oder indirekter Einspritzung
ist und ob der Kraftstoffversorgungskreis mit oder ohne permanenter
Kraftstoffrückführung von
der Ausgangsseite zur Eingangsseite der Pumpe ist, bestimmt werden,
indem der zum Motor eingelassene Luftdurchsatz, der der Motorsteuereinheit
immer bekannt ist, und das Signal berücksichtigt werden, das von
einer λ-Sonde
zur Erfassung des Sauerstoffs in den Abgasen des Motors kommt, wenn
das Einspritzsystem des Motors im geschlossenen Kreis gesteuert
ist und eine solche im Auspuff des Motors angeordnete λ-Sonde umfasst.
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Infolgedessen
kann die Messung der eingespritzten Kraftstoffmasse auf bekannte
Weise bei jeder der beiden Einspritzarten (Bezugseinspritzungen und
Vielfacheinspritzungen) ausgehend von dem von der λ-Sonde gelieferten
Signal und von der Kenntnis der in den Motor eingelassenen Luftmasse
für jeden Betriebspunkt
des Motors, einschließlich
wenn das System während
dieser Maßnahme
nicht stabil ist, durchgeführt
werden.
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Auf
diese Weise kann die Abweichung der eingespritzten Kraftstoffmasse
bestimmt werden, indem die Änderung
des Mischungsverhältnisses
des Luft-Kraftstoff-Gemisches berücksichtigt wird, und zwar auf
der Basis eines Signals, das der Motorsteuereinheit durch eine λ-Sonde geliefert
wird, die den Sauerstoffgehalt in den Abgasen des Motors erfasst, sowie
die in den Motor eingelassene Luftmasse. Insbesondere kann diese
Abweichung der eingespritzten Kraftstoffmasse durch die Motorregeleinheit
aus dem Signal der λ-Sonde
und einer objektiven einzuspritzenden Kraftstoffmasse errechnet
werden, wobei diese objektive Masse erstellt wird, indem die in den
Motor eingelassene Luftmasse und ein objektives Mischungsverhältnissignal
berücksichtigt
werden.
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Wenn
aber das erfindungsgemäße Verfahren
an einem Kreis zur Kraftstoffversorgung des Motors eingesetzt wird,
der ein Direkteinspritzkreis ist, in dem eine gemeinsame Steuereinheit
durch eine Hochdruckpumpe gespeist wird, die ihrerseits durch eine
mit dem Behälter
verbundene Ladepumpe versorgt wird, und wenn der Versorgungskreis
vom Typ mit feststehendem Volumen und ohne permanente Kraftstoffrückführung von
der Ausgangsseite zur Eingangsseite der im Durchsatz gesteuerten
Hochdruckpumpe ist und dessen Motorsteuereinheit ein Modell des
Verhaltens des Kreises gespeichert hat, ist es möglich, die Abweichung der eingespritzten Kraftstoffmasse
auf der Basis des Modells des Verhaltens des Kreises nach der Änderung
des Drucks in dem Kraftstoffkreis als Folge einer auf den Betrieb der
Pumpe ausgeübten
Störung
zu bestimmen, wie in dem Patent
FR
2 803 875 angegeben wird.
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In
diesem Fall ist es vorteilhaft, dass die Störung in der Steuerung der Hochdruckpumpe
darin besteht, dass ein Stillstand dieser Pumpe bewirkt wird, und
die Abweichung der eingespritzten Kraftstoffmasse wird nun vorteilhafterweise
nach Druckabfällen
in dem Versorgungskreis in der Folge des Stillstands der Versorgungspumpe
einerseits während des
Anlegens mindestens einer Bezugseinspritzung und andererseits während des
Anlegens einer oder mehrerer Ersatz-Vielfacheinspritzung(en) bestimmt, wobei
das Modell des Verhaltens des Kreises jedem Druckabfall eine eingespritzte
Kraftstoffmasse entsprechen lässt.
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Nachdem
die Durchsatzkennlinie für
die Dauer der Einspritzungssteuerung, die höher als die Minimumzeit sind,
bestimmt wurde, d.h. nach Durchführung
des Lernens der linearen Zone dieser Kennlinie, umfasst das erfindungsgemäße Verfahren
mindestens Schritte, die darin bestehen, dass die nicht lineare
Zone bestimmt wird und zu diesem Zwecke jede oder mindestens eine
Bezugseinspritzung mit der Dauer der Einspritzungssteuerung T in
dieser linearen Zone, der eine eingespritzte Masse M entspricht,
durch eine Vielfacheinspritzung ersetzt wird, die eine Folge von
n ≥ 2 Einspritzungen
umfasst, von denen angenommen wird, dass sie dieselbe eingespritzte
Kraftstoffmasse M wie die ersetzte Bezugseinspritzung ergeben, und
die eine gleiche Einsprit zungssteuerungszeit Tn haben, die in der
nicht linearen Zone gelegen ist, so dass die Durchsatzkennlinie an
dem entsprechenden Punkt ihrer nicht linearen Zone identifiziert
wird, an dem der Steuerungszeit jeder Einspritzung eine Mehrfacheinspritzung
eine eingespritzte Kraftstoffmasse
entspricht, und n und/oder
Tn geändert
werden, um mindestens einen Teil der nicht linearen Zone zu identifizieren.
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Auch
in diesem Fall ist es möglich,
das Lernen der nicht linearen Zone vorzunehmen, und zwar einer Einzelzone
nur einer betrachteten Einspritzdüse oder der Gesamtzone, wenn
alle Einspritzdüsen betrachtet
werden, je nachdem, ob man die theoretischen oder nominalen Einzelwerte
von Gewinn, Offset und linearer Zone oder die theoretischen oder
nominalen Gesamtwerte von Gewinn, Offset und nicht linearer Zone
berücksichtigt.
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Gemäß einer
Abwandlung kann das erfindungsgemäße Verfahren, um die nicht
lineare Zone zu bestimmen, nachdem die lineare Zone bestimmt wurde,
darin bestehen, dass in der nicht linearen Zone eine Einspritzungssteuerungszeit
T2 auferlegt wird, für
die man die Kennlinie bestimmen möchte, und jede mindestens eine
Bezugseinspritzung von der Einspritzungssteuerungszeit T in der
linearen Zone, der eine eingespritzte Masse M entspricht, durch eine
Vielfacheinspritzung mit n ≥ 2
Einspritzungen ersetzt wird, von denen angenommen wird, dass sie dieselbe
eingespritzte Kraftstoffmasse M wie die ersetzte Bezugseinspritzung
ergeben, und von denen die eine eine Einspritzungssteuerungszeit
T1 aufweist, die in der linearen Zone gelegen ist und der eine eingespritzte
Masse M1 entspricht, und von denen die n – 1 andere(n) Einspritzung(en)
jeweils dieselbe auferlegte Einspritzungssteuerungszeit T2 haben
und, von denen jede eine solche eingespritzte Masse M2 entspricht,
dass
und dass T2, das kleiner
als die Minimumzeit ist, und/oder n so geändert werden, dass mindestens
ein Teil der nicht linearen Zone bestimmt wird.
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Auch
bei dieser Abwandlung kann die lineare Zone gesamt für alle Einspritzdüsen desselben
Motors oder einzeln für
einen oder jeden von diesen bestimmt werden, im letzten Fall jedoch
mit weniger Empfindlichkeit.
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Ebenso
kann bei den beiden Durchführungsarten
des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Bestimmung der nicht linearen Zone die Bestimmung der Abweichung
der eingespritzten Kraftstoffmasse Mr – Mr' oder M – M1, wie oben erwähnt wurde,
entweder aus dem Einlassluftdurchsatz zum Motor und einem von der λ-Sonde kommenden
Signal oder, im besonderen Fall eines Kreises ohne Kraftstoffrückführung von
der Ausgangsseite zur Eingangsseite der Pumpe, in einem Direkteinspritzsystem
erhalten werden, in dem die Motorsteuereinheit ein Modell des Verhaltens
des Kreises kennt und die Pumpe im Durchsatz steuert, indem der
Stillstand der Pumpe bewirkt wird und Druckabfälle während des Anlegens der Bezugseinspritzungen
bzw. der Vielfacheinspritzungen gemessen werden, um daraus eingespritzte Kraftstoffmassen über das
Modell des Verhaltens des Kreises abzuleiten.
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Wie
oben erwähnt
wurde, kann das erfindungsgemäße Verfahren
entweder auf die Gesamtheit der Einspritzdüsen eines Motors oder jedes
Mal nur auf eine Einspritzdüse
angewandt werden, wobei in diesem Fall das Verfahren vorteilhafterweise
nach einander an jeder der Einspritzdüsen des Motors angelegt wird,
so dass ihre Einzelkennlinien gelernt werden.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden
nicht begrenzenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die unter
Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden.
In diesen Zeichnungen zeigen:
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1 ein
Schema eines Kreises zur Kraftstoffversorgung eines Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors
durch direkte Einspritzung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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2 eine
Durchsatzkennlinie, die eine Gesamtkennlinie aller Einspritzdüsen des
Kreises nach 1 oder eine Einzelkennlinie
einer einzigen Einspritzdüse
sein kann,
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3 eine
Darstellung der Änderung
des Drucks in der gemeinsamen Steuereinheit des Kreises nach 1 in
Abhängigkeit
von der Zeit im Fall von zwei durch den Stillstand der Pumpe des
Kreises nach 1 hervorgerufenen Druckabfällen, von
denen jeder jeweils bei einem von zwei verschiedenen Einspritzbetriebsbereichen
erhalten wird, die bei einer gewissen Anzahl von Einspritzungen
an allen Einspritzdüsen
oder nur einer einzigen von diesen gesteuert werden,
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4 eine
Gruppe von drei Kennlinien, in denen schematisch eine Bezugseinspritzung (4a) in der linearen Zone durch eine Vielfacheinspritzung
mit zwei aufeinander folgenden Einspritzungen ersetzt ist, von denen
die eine in der linearen Zone (4b)
und die andere in der nicht linearen Zone (4c)
liegt,
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5 eine
Darstellung einer Gruppe von vier Kennlinien, und zwar eine für eine Bezugseinspritzung
in der linearen Zone (5a) und die
drei anderen für
eine Vielfacheinspritzung mit drei aufeinander folgenden Einspritzungen,
von denen eine in der linearen Zone (5b)
und die beiden anderen am selben Punkt der nicht linearen Zone liegen
(5c und 5d),
und
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6 eine
Figur analog zu den 4 und 5, die eine
Gruppe von vier Kennlinien darstellt, von denen eine einer Bezugseinspritzung
in der linearen Zone (6a) und die
drei anderen einer Vielfacheinspritzung mit drei aufeinander folgenden
Einspritzungen am selben Punkt der nicht linearen Zone entsprechen
(6b, 6c und 6d).
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In 1 ist
ein Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotor 1 schematisch dargestellt.
Der betrachtete Motor 1 ist beispielsweise ein Vierzylinder-Reihenmotor mit
Fremdzündung
und mit einem Viertakt-Motorzyklus, der durch Direkteinspritzung
mit Kraftstoff versorgt wird, obwohl das erfindungsgemäße Verfahren auch
auf einen Motor mit indirekter Einspritzung und/oder einen Dieselmotor
anwendbar ist.
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Die
Kraftstoffeinspritzung wird in jedem Zylinder des Motors 1 jeweils
durch eine von vier Einspritzdüsen 2 gewährleistet.
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Die
Einspritzdüsen
2 werden
mit Kraftstoff unter Hochdruck durch eine gemeinsame Kraftstoffsteuereinheit
3 gespeist,
in der der Kraftstoffdruck mindestens zu bestimmten Zeitpunkten
des Motorzyklus bestimmt wird, und zwar durch Messung mittels eines
Druckfühlers
4,
der das gemessene Drucksignal zu einer Motorsteuereinheit
5 überträgt, oder durch
Berechnung in dieser Einheit
5 aus bestimmten Messungen,
die von dem Fühler
4 zu
bestimmten Zeitpunkten des Motorzyklus ausgeführt werden, wie es in dem Patent
FR 2 803 875 vorgeschlagen
wird.
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Die
Motorsteuereinheit 5 ist eine elektronische Einheit, die
die Einspritzung des Kraftstoffs in den Motor 1 steuert,
indem sie über
das Bündel
von elektrischen Steuerleitern 6 Zeitpunkte und die Zeitdauer
der Steuerung der Einspritzung der Einspritzdüsen 2 steuert, sowie
die Zündung
in den Zylindern des Motors 1, im vorliegenden Fall eines
Motors mit Fremdzündung,
und gegebenenfalls andere Funktionen, wie die Steuerung des Lufteinlasses
in den Motor über
einen motorbetriebenen Drosselklappenkörper in Abhängigkeit insbesondere von dem
Eindrücken
des Gaspedals, und andere Sicherheitsfunktionen, wie Antischlupf,
Schleuderschutz und/oder Antiblockierschutz der Räder des
Fahrzeugs. Diese elektronische Einheit 5 umfasst auf bekannte
Weise mindestens einen Rechner insbesondere mit Rechenkreisen, Speicherkreisen
und Vergleichskreisen, und in ihrer Funktion der Steuerung der Einspritzung steuert
und regelt die Ein heit 5 die von jeder der Einspritzdüsen 2 in
dem entsprechenden Zylinder des Motors 1 eingespritzte
Kraftstoffmenge in Abhängigkeit
von den Motortakten in jedem der Zylinder, von den Betriebsparametern
und -bedingungen des Motors, insbesondere seiner Drehzahl, seiner
Last und auch seiner Temperatur und von dem Kraftstoffbedarf, und
zwar insbesondere in Abhängigkeit
von dem Lufteinlassdurchsatz in dem Motor 1 und dem Drehmoment,
das der Motor entwickeln muss, wobei diese Parameter bei 7 in
die Motorsteuereinheit 5 eingegeben werden.
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Bei
diesem Beispiel wird die gemeinsame Steuereinheit 3 mit
Kraftstoff unter Hochdruck durch eine Hochdruckpumpe 8 gespeist,
die in ihrem Durchsatz gesteuert wird und mit der Steuereinheit 3 durch
eine Leitung 9 verbunden ist, in der der Kraftstoff in
Richtung des Pfeils F1 fließt,
und die Motorsteuereinheit 5 steuert die Hochdruckpumpe 8 durch die
logische Verbindung 10 und bestimmt auf diese Weise die
Kraftstoffmenge, die durch die Hochdruckpumpe 8 bei jedem
Zyklus des Motors 1 in die Steuereinheit 3 befördert wird.
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Die
Hochdruckpumpe 8 wird durch den Motor 1 über eine
mechanische Verbindung, die bei 11 schematisch dargestellt
ist, auf an sich bekannte Weise in Drehung versetzt. Die Hochdruckpumpe 8 wird
ihrerseits mit Kraftstoff durch einen Ladekreis gespeist, der von
der Eingangsseite zur Ausgangsseite einen Kraftstoffbehälter 12,
eine Ladepumpe oder Niederdruckpumpe 13, die in den Behälter 12 eintaucht
und über
einen Filter (nicht dargestellt) gespeist wird, und einen Kraftstoffdruckregler 14 umfasst,
dessen einer Ausgang gestattet, überschüssigen Kraftstoff
in den Behälter 12 zurückzuleiten,
und dessen anderer Ausgang mit dem Einlass der Hochdruckpumpe 8 verbunden
ist, auf dessen Höhe
ein (nicht dargestelltes) Magnetventil eingesetzt ist, das von der
Einheit 5 aus über
die logische Verbindung 10 gesteuert wird, so dass der
Kraftstoffdurchsatz der Hochdruckpumpe 8 der Steuereinheit 5 bekannt
ist, die das Eingangsmagnetventil so steuern kann, dass der Hochdruckpumpe 8 ein
Durchsatz Null auferlegt wird.
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Der
Kreis zur Versorgung des Motors 1 mit Kraftstoff durch
direkte Einspritzung ist auf diese Weise ein Hochdruckkreis, der
die Hochdruckpumpe 8 und die stromab von dieser gelegenen
Organe umfasst, und zwar die Leitung 9 und die gemeinsame Steuereinheit 3,
und dieser Hochdruckkreis, der ein Kreis mit feststehendem Volumen
und ohne permanente Kraftstoffrückführung oder
ohne Rezirkulation von Kraftstoff von der Ausgangsseite der Hochdruckpumpe 8 zu
ihrer Eingangsseite ist, wird durch einen Niederdruck-Ladekreis
stromauf der Hochdruckpumpe 8 gespeist, die den Behälter 12,
die Pumpe 13 und den Regler 14 umfasst.
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Auf
diese Weise resultiert die im Hochdruckkreis vorhandene Kraftstoffmasse
nur aus Aktionen der Füllung
durch die Hochdruckpumpe 8 und der Kraftstoffeinspritzung
in dem Motor 1 durch die Einspritzdüsen 2, wobei diese
Aktionen durch die Einheit 5 geregelt werden.
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Die
Durchsatzkennlinie einer Einspritzdüse 2, die die eingespritzte
Kraftstoffmasse Mi in Abhängigkeit
von der durch die Einheit 5 bestimmten Dauer der Einspritzung
Tinj ausdrückt,
entspricht einer steigenden Funktion, von der eine Kurve, die in 2 dargestellt
ist, eine Neigung gleich dem örtlichen
Gewinn G der Einspritzdüse
hat, der jedem Wert der Dauer der Einspritzung zugeordnet ist und
durch das Verhältnis
zwischen einer Änderung
der eingespritzten Masse infolge einer kleinen Änderung der Dauer der Einspritzung
und dieser Änderung
der Dauer der Einspritzung definiert ist. Diese Kurve umfasst eine im
Wesentlichen lineare Zone 15, in der der Gewinn G konstant
ist, und eine nicht lineare Zone 16 bei den niedrigen Werten
der Dauer der Einspritzungssteuerung (Werte, die kleiner als eine
Minimumzeit sind, die der unteren Linearitätsgrenze TinfL entspricht),
in der der örtliche
Gewinn sich schnell ändert.
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Die
lineare Zone 15 der Kennlinie ist nicht nur durch ihre
Neigung oder den konstanten Gewinn G der Einspritzdüse in dieser
Zone bestimmt, sondern auch durch eine Versetzung am Ursprung oder Offset
Ot am Schnittpunkt der Verlängerung
des linearen Teils 15 der Kurve auf den Ursprung zu mit
der Abszissenachse, die die Dauer der Einspritzungssteuerung Tinj
angibt.
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Bekanntlich
ist die Masse MinfL, die bei einer Dauer der Einspritzungssteuerung
gleich der unteren Grenze TinfL der linearen Zone 15 eingespritzt
wird, gleich der Summe der Massen, die während der Übergangsphasen eingespritzt
werden, die den Phasen des Aufbaus bzw. der Unterbrechung des momentanen
Durchsatzes einer Einspritzdüse 2 entsprechen,
die durch die Öffnung
bzw. die Schließung der
Einspritzdüse 2 erzeugt
werden, die sich aus den Bewegungen eines Verschlusses dieser Einspritzdüse bei dem
Aufbau bzw. bei der Unterbrechung eines Erregungsstroms in einer
Spule der Einspritzdüse
mit elektromagnetischer Steuerung ergeben und dem Beginn bzw. dem
Ende eines logischen Einspritzungssteuerungsbefehls folgen, der
in der Einheit 5 erarbeitet wird und von dieser durch den
entsprechenden Leiter des Bündels 6 zu
der betreffenden Einspritzdüse 2 übertragen
wird.
-
Im
Allgemeinen werden die Einspritzdüsen 2 von demselben
Typ, gekennzeichnet durch eine theoretische Einspritzdüsendurchsatzkennlinie,
die einerseits durch einen theoretischen Gewinn Gt und einen theoretischen
Offset Ot bestimmt wird, um die theoretische lineare Zone 15 der
Kurve zu definieren, und andererseits durch eine theoretische nicht
lineare Zone 16, die sich aus der Anwendung einer oder mehrerer
mathematischer Beziehungen ergibt und/oder in der Einheit 5 in
Form von Tabellen oder Kartografien gespeichert ist, die die eingespritzte Masse
Mi für
eine Dauer der Einspritzungssteuerung Tinj zwischen der unteren
Linearitätsgrenze
TinfL und dem theoretischen Offset Ot und in dem der nicht linearen
Zone 16 entsprechenden Bereich der Dauer der Einspritzungssteuerung
angeben.
-
Ausgehend
von dieser theoretischen Kennlinie, die eine Einzelkennlinie (für eine Einspritzdüse
2) oder
eine Gesamtkennlinie (für
alle Einspritzdüsen
2) ist,
stellt sich das erfindungsgemäße Verfahren
die Aufgabe, in Echtzeit (Motor
1 in Betrieb) diese Kennlinie,
Einzelkennlinie (für
eine und vorzugsweise für jede
aufeinander folgende der Einspritzdüsen
2) oder Gesamtkennlinie
(für alle
Einspritzdüsen
2 des
Motors
1), zu bestimmen, indem zunächst das Lernen der linearen
Zone der Kennlinie vorgenommen wird, und zu diesem Zweck betrachtet
man, dass der Gewinn G konstant ist und gleich dem theoretischen
Gewinn Gt oder einem aus dem theoretischen Gewinn aktualisierten
Gewinn ist, und zwar beispielsweise durch Verwendung des in der
französischen
Patentanmeldung
FR 03 02468 der
Anmelderin beschriebenen Verfahrens. Der Gewinn G kann als konstant betrachtet
werden, da sein Wert wenig Abweichungen unterliegt.
-
Infolgedessen
läuft das
Lernen der linearen Zone der Kennlinie darauf hinaus, dass das Lernen des
tatsächlichen
Offsets Or dieser linearen Zone gewährleistet wird.
-
Zu
diesem Zweck steuert die Motorsteuereinheit 5 während eines
Lernzeitintervalls beispielsweise auf allen Einspritzdüsen 2,
wenn man den tatsächlichen
Gesamtoffset der linearen Zone der Gesamtdurchsatzkennlinie der
Einspritzdüsen 2 bestimmen
möchte,
den Ersatz einer gewissen Anzahl von so genannten Bezugseinspritzungen,
die eine Dauer der Einspritzungssteuerung haben, die in der linearen
Zone 15 der theoretischen nominalen Kennlinie gelegen ist
und den Anforderungen des Motors 1 bei diesen Betriebspunkten
des Motors, wie sie durch die Einheit 5 bestimmt sind,
entspricht, durch dieselbe Anzahl von Vielfacheinspritzungen, die
jeweils aus einer Folge von mindestens zwei Einspritzungen bestehen,
deren Dauer der Einspritzungssteuerung jeweils größer als
die Minimumzeit ist und somit ebenfalls in der linearen Zone der
Ausgangskennlinie gelegen ist. Typischerweise wird jede Bezugseinspritzung
durch eine Vielfacheinspritzung mit zwei aufeinander folgenden Einspritzungen
ersetzt, deren jeweilige effektive Einspritzungsdauer, d.h. ihre
Einspritzungssteuerungsdauer minus dem Offset, über den man verfügt, d.h.
dem theoretischen Offset Ot, gleich der Hälfte der effektiven Einspritzungsdauer
der Bezugseinspritzung ist, so dass angenommen wird, dass die beiden
aufeinander folgenden Einspritzungen der Vielfacheinspritzung in
den Motor dieselbe Kraftstoffmasse wie die ersetzte Bezugseinspritzung einspritzen.
-
Mit
anderen Worten, in diesem Fall wird jede Bezugseinspritzung von
einer Dauer der Einspritzungssteuerung von gleich T (in der linearen
Zone und damit größer als
die Minimumzeit) durch eine Vielfacheinspritzung mit zwei aufein ander
folgenden Einspritzungen ersetzt, die jeweils eine Dauer der Einspritzungssteuerung
gleich
haben, während die tatsächlich durch
die Bezugseinspritzung eingespritzte Kraftstoffmasse Mr oder eingespritzte
Bezugsmasse durch die Formel Mr = G × (T – Or) gegeben ist, worin Or
der gesuchte tatsächliche
Offset ist, während
die durch die beiden aufeinander folgenden Einspritzungen einer
Vielfacheinspritzung eingespritzte Masse Mr' durch die folgende Formel ausgedrückt werden
kann:
in der Mr und Mr' die bei der Bezugseinspritzung
bzw. bei der Vielfacheinspritzung (in diesem Fall doppelt) eingespritzten
Massen sind,
G der Gesamtgewinn der Einspritzdüsen
2 ist
(wobei angenommen wird, dass dieser Gewinn gleich dem theoretischen
Gesamtgewinn ist),
Or der tatsächliche Gesamtoffset der Gesamtkennlinie
der Einspritzdüsen
2 ist,
Ot
der in der Einheit
5 gespeicherte theoretische Gesamtoffset
ist und
T, wie bereits gesagt, die Dauer der Einspritzungssteuerung
der in der linearen Zone gewählten
Bezugseinspritzung ist.
-
Ausgehend
von den vorstehenden Formeln, die Mr und Mr' ausdrücken, erhält man, dass der tatsächliche
Offset Or und der Gewinn G durch die folgende Formel verbunden sind:
-
Allgemeiner
gesagt, wenn jede Bezugseinspritzung (von der Dauer der Einspritzungssteuerung T
in der linearen Zone), die an die Einspritzdüsen
2 während der
Lernzeit angelegt wird, durch eine Vielfacheinspritzung mit n ≥ 2 Einsprit zungen
ersetzt wird, deren Dauer der Einspritzungssteuerung jeweils ausreichend
groß ist,
um größer als
die Minimumzeit TinfL zu sein, hat jede der n Einspritzungen der
Vielfacheinspritzung eine Dauer der Einspritzungssteuerung gleich
Die durch jede Vielfacheinspritzung
eingespritzte Kraftstoffmasse ist nun gleich:
-
Der
tatsächliche
Offset wird jetzt durch die folgende For mel berechnet:
-
Da
die Differenz zwischen Mr und Mr' zu
(n – 1)
proportional ist, macht die Tatsache, dass jede Bezugseinspritzung
durch eine Vielfacheinspritzung ersetzt wird, die aus einer größeren Anzahl
von kürzeren
Einspritzungen besteht, das Lernverfahren für die Abweichung der messbaren
eingespritzten Kraftstoffmasse zwischen den beiden Einspritzarten
(Bezugseinspritzungen und Vielfacheinspritzungen) empfindlicher.
-
Das
Verfahren zur Bestimmung des tatsächlichen Offsets, wie es oben
beschrieben wurde, kann nur auf eine einzige der Einspritzdüsen 2 angewandt werden,
indem der theoretische Einzeloffset und der Einzelgewinn dieser
Einspritzdüse 2 berücksichtigt wird,
so dass der tatsächliche
Einzeloffset bestimmt wird. Man versteht jedoch, dass diese Bestimmung mit
einem gewissen Verlust an Empfindlichkeit durchgeführt wird,
da die Abweichung zwischen den einerseits durch Anlegen von Bezugseinspritzungen
und andererseits durch Anlegen von Ersatz-Vielfacheinspritzungen
an der betreffenden Einspritzdüse
eingespritzten Kraftstoffmassen kleiner ist als bei der Bestimmung
des tatsächlichen
Gesamtoffsets, und in in erster Annäherung kann man schätzen, dass
die Abweichung der eingespritzten Masse zwischen den beiden Einspritzungsarten
an einer einzigen Einspritzdüse 2 gleich
dem Verhältnis
dieser Abweichung, die errechnet wird, um den tatsächlichen
Gesamtoffset zu definieren, zur Anzahl m von Einspritzdüsen ist,
indem das Lernen mit denselben Anzahlen von Bezugs- und Ersatzeinspritzungen
und denselben Ersatz-Vielfacheinspritzungen
vorgenommen wird.
-
Um
also den tatsächlichen
Gesamt- oder Einzeloffset zu kennen, bleibt die Abweichung der eingespritzten
Kraftstoffmassen Mr – Mr' zu bestimmen.
-
Diese
Bestimmung der Abweichung der eingespritzten Kraftstoffmasse kann
gemäß der Änderung
des Mischungsverhältnisses
des Luft-Kraftstoff-Gemisches und der Kenntnis der zum Motor 1 eingelassenen
Luftmasse an praktisch allen Einspritzsystemen stattfinden, seien
sie direkt oder indirekt, an Benzinmotoren oder Dieselmotoren, und
mit Kraftstoffversorgungskreisen, die nicht notwendigerweise von
dem oben beschriebenen spezifischen Typ sind, d.h. mit feststehendem
Volumen, mit im Durchsatz gesteuerter Pumpe und ohne Kraftstoffrückführung von
der Ausgangsseite der Pumpe zur Eingangsseite, und von denen ein
Modell des Verhaltens des Kreises der Motorsteuereinheit 5 bekannt ist,
sofern diese Einspritzsysteme eine Mischungsverhältnisregelung im geschlossenen
Kreis umfassen, die mit Hilfe einer λ-Sonde 17 gewährleistet wird,
die in der Abgasstrecke 18 des Motors 1 angeordnet
ist und den Sauerstoffgehalt der Abgase erfasst, wobei diese λ-Sonde mit
der Einheit 5 verbunden ist, um ihre Signale zu ihr zu übertragen.
-
Auf
bekannte Weise kann die Ermittlung der eingespritzten Kraftstoffmasse
während
jedes der beiden oben genannten Einspritzungsbetriebe darin bestehen,
dass die während
jeder dieser Phasen in den Motor eingelassene und durch die Steuereinheit
5 gemessene
Luftmasse durch einen Term geteilt wird, der zu dem Koeffizienten λ proportional
ist, der seinerseits von der λ-Sonde
17 gemessen
wird oder gemäß dem Signal
dieser Sonde nach der Formel
berechnet wird, in der A
und F die Luft- bzw. die Kraftstoffmessungen sind und der Index
s dem stöchiometrischen
Wert des Verhältnisses
A/F entspricht. Bekanntlich kann der Koeffizient λ direkt gemessen
werden, wenn der Motor
1 mit einer proportionalen λ-Sonde
17 in
seinem Auspuff
18 ausgerüstet ist, während dieser Koeffizient λ von dem
Wert der Korrektur abgeleitet werden kann, den die geschlossene Mischungsverhältnisschleife
durchführt,
wenn das System eine λ-Sonde
17 vom
Typ Ja-Nein (on-off) umfasst.
-
Auf
eine dem Fachmann bekannte Weise kann die eingespritzte Kraftstoffmasse
durch die Einheit 5 ausgehend einerseits von dem Signal
der λ-Sonde
und andererseits von einer objektiven einzuspritzenden Kraftstoffmasse
oder -menge berechnet werden, die ihrerseits erstellt wird, indem
ein objektives Mischungsverhältnissignal
und eine objektive Luftmasse, die von der Einheit 5 berechnet
werden, berücksichtigt
werden.
-
Beispielsweise
ist im stabilisierten Nennbetrieb, d.h. nachdem die Regelung der
Einspritzung im geschlossenen Kreis durch die Einheit
5 und
die λ-Sonde
17 den
Wert der eingespritzten Kraftstoffmasse auf die in der Einheit
5 bestimmte
objektive Masse rezentriert hat und eine autoadap tive Korrektur
den mittleren Wert des Korrekturkoeffizienten λ der geschlossenen Schleife
rezentriert hat, jede Abweichung des Koeffizienten λ infolge
des Anlegens der spezifischen Steuerung der Einspritzung, d.h. des
Anlegens der Vielfacheinspritzungen an der Stelle der Bezugseinspritzungen,
für eine Änderung
der eingespritzten Kraftstoffmasse gleich
repräsentativ, in der:
Mr' die bei Anlegen
der Vielfacheinspritzungen eingespritzte Kraftstoffmasse ist,
Mr
die an demselben Betriebspunkt des Motors bei Anlegen der Bezugseinspritzungen
(ohne Anlegen einer spezifischen Steuerung) eingespritzte Kraftstoffmasse
ist,
M der Wert der objektiven Kraftstoffmasse ist, der durch
die Motorsteuereinheit
5 für den betrachteten Betriebspunkt
des Motors berechnet wurde,
λ der
Wert des Koeffizienten λ ist,
der vor Anlegen der Vielfacheinspritzungen erwartet wird (wobei
dieser Wert gegebenenfalls gemessen wird, wenn die Stabilitätsbedingungen
dies gestatten), und
λ' der Wert des Koeffizienten λ ist, der
nach Anlegen der Vielfacheinspritzungen gemessen wird.
-
Diese
Bestimmung der Abweichung der eingespritzten Kraftstoffmasse kann
auch dann durchgeführt
werden, wenn das System "Versorgungskreis-Einspritzmotor" während der
Bestimmungsprozedur nicht stabil ist.
-
Da
die Schaltung von
1 jedoch eine besondere Schaltung
mit feststehendem Volumen und ohne permanente Kraftstoffrückführung von
der Ausgangsseite zur Eingangsseite der im Durchsatz gesteuerten
Pumpe
8 ist, deren Motorsteuereinheit
5 ein Modell
des Verhaltens der Schaltung gespeichert hat, kann die Abweichung
zwischen den während den
beiden Betrieben des Anlegens von Bezugseinspritzungen und von Ersatz-Vielfacheinspritzungen eingespritzten
Kraftstoffmassen auf eine andere Weise gemessen werden, und zwar
gemäß der Änderung
des Drucks in dem Kraftstoffkreis in der Folge von einer im Betrieb
der Versorgungspumpe
8 eingeführten Störung und insbesondere infolge
des Stillstands der Versorgungspumpe
8 einerseits während des
Anlegens der Bezugseinspritzungen und andererseits während des
Anlegens der Vielfacheinspritzungen, und zwar auf der Basis des
Modells des Verhaltens der Schaltung, das jedem gemessenen Druckabfall
gemäß den Lehren
des Patents
FR 2 803 875 eine
eingespritzte Kraftstoffmasse entsprechen lässt.
-
Gemäß diesem
Patent wird die Entsprechung zwischen einem Druckabfall in der Steuereinheit 3 und
einer in dem Motor 1 eingespritzten Kraftstoffmasse in
der Einheit 5 durch ein Modul 18 des Verhaltens
des Hochdruckversorgungskreises gewährleistet, wobei dieses Modul
einen Speicher umfasst, in den in der Form von Tabellen oder Kartografien
eine Gesetzmäßigkeit
gespeichert ist, die die Kraftstoffmassenänderung im Hochdruckkreis in
Abhängigkeit
von dem in diesem Kreis während
des Stillstands der Pumpe 8 bestimmten Druckabfall liefert.
-
Diese
Messung der Abweichung zwischen den eingespritzten Kraftstoffmassen
während
der beiden genannten Betriebsarten des Anlegens einer Einspritzung
(Bezugseinspritzungen und Ersatz-Vielfacheinspritzungen) kann auf
eine Weise durchgeführt
werden, die nun unter Bezugnahme auf die 3 beschrieben
wird, die die Änderung
des Drucks P in Abhängigkeit
von der Zeit t in der gemeinsamen Steuereinheit 3 darstellt.
-
Ausgehend
von einem Zustand, in dem der Motor 1 arbeitet, während in
der Steuereinheit 3 der Druck Po herrscht, steuert die
Einheit 5 zum Zeitpunkt to den Stillstand der Pumpe 8,
während
Bezugseinspritzungen von einer Einspritzungssteuerungszeit, die
in der linearen Zone 15 der Durchsatzkennlinie gelegen
ist, an die Einspritzdüsen 2 angelegt
werden. Der Druck P fällt
von Po ab dem Zeitpunkt to des Stillstands der Pumpe 8 bis
zu dem Druck P1 zum Zeitpunkt t1 ab, der dem Ende der Periode der
Blockierung des Durchsatzes der Pumpe 8 entspricht, und
zwar nach einer Anzahl von an die Einspritzdüsen 2 angelegten Bezugseinspritzungen,
die ausreichen, damit der Druckabfall vom Wert DP1 = Po – P1 mit
einer ausreichenden Genauigkeit von dem Fühler 4 gemessen werden
kann, wobei dieser Druckabfall DP1 sich aus der Speisung der Zylinder
des Motors 1 durch die Einspritzdüsen 2 von der Steuereinheit 3 aus
ergibt, während
diese Steuereinheit 3 nicht mehr durch die Pumpe 8 versorgt
ist.
-
Dank
des in dem Modul 18 der Einheit 5 gespeicherten
Modells des Verhaltens des Hochdruckkreises, das sich beispielsweise
auf die in die Steuereinheit 3 eintretende Kraftstoffmasse,
die durch die Hochdruckpumpe 8 auferlegt wird, indem sie
durch den Rechner 17 der Einheit 5 bestimmt wird,
und auf die Masse stützt,
die aus der Steuereinheit 3 austritt, indem sie in den
Motor 1 eingespritzt wird, und die ebenfalls durch die
Einheit 5 bestimmt wird, sowie auf die Starrheit des Hochdruckkreises,
entspricht der auf diese Weise bestimmten Druckdifferenz DP1 eine erste
durch alle Einspritzdüsen 2 in
den Motor 1 eingespritzte Kraftstoffmasse, die der oben
genannten Masse Mr entspricht.
-
Nach
Unterdrückung
der Störung
des Betriebs der Hochdruckpumpe 8 und Wiederaufnahme eines
normalen Betriebs des Motors 1 an dem betrachteten Betriebspunkt
wird eine zweite Phase der Massenmessung initiiert und besteht darin,
dass dieselbe Störung
wie oben in dem Betrieb der Hochdruckpumpe 8 wieder eingeführt wird,
und zwar dass ihr Durchsatz während
eines Zeitintervalls t1–t0
unterbrochen wird, währenddessen
dieselbe Anzahl von Ersatz-Vielfacheinspritzungen wie die Anzahl von
Bezugseinspritzungen angelegt wird, die während desselben Zeitintervalls
t1–t0
angelegt wurden, das zum Druckabfall DP1 geführt hat. Das Anlegen dieser
Ersatz-Vielfacheinspritzungen,
während
der Durchsatz der Pumpe 8 Null ist, führt ausgehend von dem Anfangsdruck
PO zu einem Druckabfall DP2 bis zu einem Druck P2 zum Zeitpunkt
t1. Dank des Moduls 18 der Einheit 5, in dem das
Modell des Verhaltens des Hochdruckversorgungskreises aufgezeichnet
und gespeichert ist, entspricht dem Druckabfall DP2 eine zweite
Kraftstoffmasse, die diesen Hochdruckkreis verlassen hat und durch
die Einspritzer 2 in den Motor 1 eingespritzt
wurde und die die zweite genannte Masse Mr' ist.
-
Die
Einheit 5 gestattet auf diese Weise die Berechnung der
eingespritzten Kraftstoffmassendifferenz Mr – Mr', die die Berechnung des tatsächlichen Offset
Or gestattet.
-
Die
lineare Zone der Gesamtdurchsatzkennlinie kann auf diese Weise aktualisiert
und in der Einheit 5 gespeichert werden.
-
Zur
Aktualisierung und Speicherung der linearen Zone einer Einzeldurchsatzkennlinie
einer Einspritzdüse 2 genügt es, das
oben beschriebene Verfahren zu wiederholen, indem man dieselben
normalen Einspritzungen und/oder Bezugseinspritzungen während der
beiden Phasen des Anlegens von Einspritzungen an alle Einspritzdüsen 2 mit
Ausnahme derjenigen anlegt, deren Kennlinie man bestimmen möchte, wobei
diese Einspritzdüse 2 die
einzige ist, an die man während
der ersten Phase Bezugseinspritzungen anlegt und dann während der
zweiten Phase Ersatz-Vielfacheinspritzungen. In diesem Fall ist
natürlich,
um dieselbe Sensibilität
wie oben zu erhalten, die gleiche Anzahl von angelegten Bezugseinspritzungen
und Ersatz-Vielfacheinspritzungen höher, um die Tatsache zu berücksichtigen,
dass sich die Abweichung der eingespritzten Kraftstoffmasse nur
aus der Beteiligung einer einzigen Einspritzdüse 2 ergibt.
-
Es
ist zu bemerken, dass die beiden Phasen umgekehrt werden können, wobei
die eingespritzte Masse Mr',
die sich aus dem Anlegen von Ersatz-Vielfacheinspritzungen ergibt,
vor der eingespritzten Masse Mr bestimmt wird, die sich aus dem Anlegen
von Bezugseinspritzungen oder normalen Einspritzungen ergibt, oder
dass die nicht aneinander anschließende Folge von zwei Phasen
eine gewisse Anzahl von Malen wiederholt werden kann, indem die Reihenfolge
der Phasen einander abwechseln. Um jedoch zu einem guten Lernen
des tatsächlichen
Offsets Or und der linearen Zone der Durchsatzkennlinie, und zwar
der Gesamtkennlinie oder der Einzelkennlinie, zu kommen, muss diese
Lernprozedur für verschiedene
Betriebspunkte des Motors für
eine ausreichende Anzahl von Werten der Dauer der Einspritzungssteuerung
in der linearen Zone der Bezugseinspritzungen und gegebenenfalls
für verschiedene
Anzahlen von Ersatz-Vielfacheinspritzungen erneuert werden.
-
Nachdem
die lineare Zone der Gesamt- oder Einzeldurchsatzkennlinie durch
die Kenntnis des tatsächlichen
Offsets Or und des Gewinns G aktualisiert und gespeichert wurde,
ist noch das Lernen der nicht linearen Zone dieser Kennlinie vorzunehmen.
-
Man
nimmt eine theoretische oder nominale nicht lineare Zone der theoretischen
oder nominalen Durchsatzkennlinie als bekannt an, die in der Einheit 5 gespeichert
ist. Zur Durchführung
des Lernens der nicht linearen Gesamt- oder Einzelzone schlägt das erfindungsgemäße Verfahren
vor, nach Durchführung
des Lernens der linearen Zone der Durchsatzkennlinie, d.h. für Einspritzungssteuerungszeiten,
die höher
als die Minimumzeit sind, Bedingungen der Verwendung aller Einspritzdüsen 2 (Lernen
der Gesamtkennlinie) oder einer einzigen Einspritzdüse 2 (Lernen
der Einzelkennlinie) in der linearen Zone zu identifizieren und
dann jede Bezugseinspritzung in der aktualisierten gespeicherten
linearen Zone in eine Anzahl n von mindestens gleich zwei Einspritzungen
einer Ersatz-Vielfacheinspritzung zu unterteilen, so dass angenommen
werden kann, dass die Summe dieser n Einspritzungen dieselbe eingespritzte
Kraftstoffmasse wie eine Bezugseinspritzung ergibt.
-
Drei
Ausführungsbeispiele
werden im Nachstehenden unter Bezugnahme auf die 4, 5 und 6 beschrieben,
wobei die beiden Beispiele der 4 und 5 einer
ersten Ausführungsform und
das Beispiel von 6 einer zweiten Ausführungsform
entsprechen.
-
Wenn
man gemäß der ersten
Ausführungsform
(4 und 5) von vorne herein einen Wert der
Dauer der Einspritzungssteuerung T2 auferlegen möchte, der in der nicht linearen
Zone gewählt
ist und bei dem man den entsprechenden Punkt der tatsächlichen
oder aktualisierten nicht linearen Zone der Durchsatzkennlinie lernen
möchte,
ersetzt man jede einer gewissen Anzahl von Bezugseinspritzungen mit
einer Einspritzungssteuerungszeit in der tatsächlichen oder aktualisierten
linearen Zone durch eine Ersatz-Vielfacheinspritzung, die aus einer
Folge von n Einspritzungen be steht, von denen eine Anzahl von n – 1 Einspritzungen
eine Einspritzungssteuerungszeit, die identisch und gleich T2 ist,
hat und deren n-te Einspritzung eine Einspritzungssteuerungszeit T1
(oder T'1) in der
linearen Zone der tatsächlichen oder
aktualisierten Kennlinie hat, und zwar so, dass angenommen wird,
dass die Summe der (n – 1)
Einspritzungen der Steuerungszeit T2 plus der Einspritzung der Steuerungszeit
T1 (oder T'1) die
Einspritzung derselben Kraftstoffmasse wie die einzige Bezugseinspritzung
der Steuerungszeit T bewirkt.
-
Wenn
beispielsweise im Fall der Gesamtkennlinie die Gesamtheit der Einspritzdüsen 2 eine nominale
Durchsatzkennlinie hat, darf die Tatsache, dass jede Einspritzungssteuerungszeit
in n Einspritzungen geteilt wird, wie oben beschrieben wurde, die eingespritzte
Gesamtkraftstoffmasse nicht beeinflussen. Wenn aber die durch Anlegen
der Ersatz-Vielfacheinspritzungen
eingespritzte Masse von der erwarteten, d.h. der mit dem Anlegen
der Bezugseinspritzungen erhaltenen, verschieden ist, ist die Abweichung
bezüglich
dieses erwarteten Werts repräsentativ
für den
Durchsatzfehler der Gesamtheit der Einspritzdüsen 2 für den Punkt,
der der in der nicht linearen Zone gewählten Einspritzungssteuerungszeit T2
entspricht, bezüglich
des vorhersehbaren Werts in Bezugnahme auf die theoretische oder
nominale nicht lineare Zone. Durch Erneuerung der Operation für mehrere
vorbestimmte Werte der Einspritzungssteuerungszeit T2 in der nicht
linearen Zone kann man die nicht lineare Zone der Gesamtkennlinie
der Einspritzdüsen
im gesamten Bereich der Einspritzungssteuerungszeiten rekonstruieren,
die kleiner als die Minimumzeit sind.
-
In 4 stellt
die Kurve 4a die nicht lineare Zone 15', deren Lernen
vorgenommen wurde, der Durchsatzkennlinie dar, deren nicht lineare
Zone 16 theoretisch oder nominal ist, und eine Bezugseinspritzung
der Steuerungszeit T in aktualisierter linearer Zone 15' gewährleistet
die Einspritzung einer Kraftstoffmasse M. Diese Bezugseinspritzung
wird durch eine Vielfacheinspritzung ersetzt, die aus der Folge
von zwei Einspritzungen besteht, von denen die eine, die in der
Kurve 4c dargestellt ist, die Einspritzungssteuerungszeit
T2 hat, die in der theoretischen oder nominalen nicht linearen Zone 16 gewählt ist
und der eine eingespritzte Kraftstoffmasse M2 entspricht, die man
bestimmen möchte,
um den entsprechenden Punkt auf der aktualisierten nicht linearen Zone
genau kennen zu lernen. Die andere Einspritzung (vgl. 4b) der Ersatz-Vielfacheinspritzung entspricht
einer Einspritzungssteuerungszeit T1 in aktualisierter linearer
Zone 15',
der eine eingespritzte Kraftstoffmasse M1 entspricht, die mit Genauigkeit mit
Hilfe des vorgenommenen Lernens dieses linearen Teils 15' der Kennlinie
bestimmt wurde. Die Steuerungszeit T1 ist so gewählt, dass angenommen wird,
dass die Summe der beiden Einspritzungen mit den Steuerungszeiten
T1 und T2 die Einspritzung derselben Kraftstoffmasse M wie die Bezugseinspritzung
der Steuerungszeit T der Kurve 4a bewirkt. Von vornherein
gilt also M = M1 + M2. Deshalb M2 = M – M1. Da die Werte von M und
M1 mit Genauigkeit bekannt sind, da sie ausgehend von der aktualisierten linearen
Zone 15' der
Kennlinie bestimmt wurden, erhält
man einen genauen Wert der Masse M2, so dass der Punkt (T2, M2)
der tatsächlichen
nicht linearen Zone genau bestimmt ist.
-
Das
in
5 dargestellte Beispiel unterscheidet sich von
dem oben unter Bezugnahme auf die
4 beschriebenen
nur dadurch, dass die Bezugseinspritzung der Steuerungszeit T in
aktualisierter linearer Zone, der die eingespritzte Kraftstoffmasse
M entspricht, die in der Kurve
5a darge stellt ist, durch
eine Vielfacheinspritzung ersetzt ist, die aus der Folge von drei
Einspritzungen besteht, darunter zwei, die auf den Kurven
5c und
5d dargestellt
sind, jeweils die in der theoretischen oder nominalen nicht linearen
Zone
16 gewählte
Steuerungszeit T2 haben, und der die eingespritzte Masse M2 entspricht,
während
die dritte Einspritzung auf der Kurve
5b dargestellt ist
und einer Steuerungszeit T'1
in der aktualisierten linearen Zone
15' der Kennlinie entspricht und der
die eingespritzte Masse M'1
entspricht. Da angenommen wird, dass die Summe der drei Einspritzungen
der Kurven
5b,
5c und
5d die Einspritzung
derselben Kraftstoffmasse M wie die einzige Bezugseinspritzung der
Steuerungszeit T der Kurve
5a liefert, hat man also M =
M'1 + 2M2, d.h.
also
-
Im
allgemeineren Fall, wenn die Ersatz-Vielfacheinspritzung aus der
Folge von n Einspritzungen besteht, von denen (n – 1) von
der Steuerungszeit T2 sind und die letzte von der Steuerungszeit
in der aktualisierten linearen Zone ist, der eine eingespritzte Masse
M1 entspricht, beträgt
die eingespritzte Masse M2 bei jeder der (n – 1) Einspritzungen:
-
Gemäß einer
zweiten Ausführungsform,
von der ein Beispiel nun unter Bezugnahme auf die 6 beschrieben
wird, sind die n Einspritzungen jeder Ersatz-Vielfacheinspritzung
von derselben Einspritzungssteuerungszeit Tn, die in der theoretischen oder
nominalen nicht linearen Zone 16 gewählt ist, und sind so beschaffen,
dass angenommen wird, dass ihre Summe die Einspritzung derselben
Kraftstoffmasse wie eine einzige ersetzte Bezugseinspritzung mit
einer Einspritzungssteuerungszeit T in der aktualisierten linearen Zone 15' der Kennlinie
bewirkt, der die mit Genauigkeit bekannte eingespritzte Kraftstoffmasse
M entspricht. Auf diese Weise kann man die aktualisierte nicht lineare
Zone der Durchsatzkennlinie an dem entsprechenden Punkt identifizieren,
da der Einspritzungssteuerungszeit Tn die eingespritzte Kraftstoffmasse
n gleich M/n entspricht.
-
In
dem Beispiel von 6 ist jede Bezugseinspritzung
von der Steuerungszeit T in der aktualisierten linearen Zone 15', die einer
eingespritzten Masse M entspricht, durch eine Vielfacheinspritzung ersetzt,
die aus der Folge von drei identischen Einspritzungen derselben
Steuerungszeit T3 in der theoretischen oder nominalen nicht linearen
Zone 16 besteht, der eine eingespritzte Kraftstoffmasse
m entspricht, so dass die Summe dieser drei aufeinander folgenden
Einspritzungen der Ersatz-Vielfacheinspritzung die Einspritzung
einer Masse gleich M bewirkt. Es gilt also M = 3 m, d.h. m = M/3.
Auf diese Weise kann man genau diesen Punkt (T3, m) der aktualisierten
nicht linearen Zone bestimmen, die rekonstituiert werden kann, indem
man T3 und gegebenenfalls n (im Beispiel von 6 gleich
3) ändert.
-
Man
versteht, dass in diesem Fall die Einspritzungssteuerungszeit Tn
jeder der Einspritzungen der Ersatz-Vielfacheinspritzung gleich
ist, da n(Tn – Or) =
T – Or,
wenn man betrachten möchte,
dass die n Einspritzungen einer Ersatz-Vielfacheinspritzung dieselbe
Kraftstoffmasse wie eine einzige Bezugseinspritzung einspritzen,
sofern der Gewinn G konstant und für die verschiedenen Einspritzungen
der gleiche ist.
-
Zur
Bestätigung
der auf den linearen Zonen der Kennlinien abgelesenen Werte der
eingespritzten Massen oder zum Ver gleich mit den abgelesenen Werten
oder auch anstelle dieser Ablesungen können die eingespritzten Massen
oder die eingespritzten Massedifferenzen durch Anwendung des oben beschriebenen
Verfahrens bestimmt werden, das den Mischungsverhältniskoeffizienten λ und die
zum Motor eingelassene Luftmasse einführt, oder, wenn die Struktur
dieses Hochdruckkreises es gestattet, durch das Verfahren, das das
Modul des Verhaltens des Kreises einführt, das eingespritzte Kraftstoffmassen
in der Kraftstoffsteuereinheit 3 gemessenen Druckabfällen entsprechen
lässt,
während
der Durchsatz der Pumpe 8 während des Anlegens der beiden
Betriebsbereiche von Bezugseinspritzungen und Ersatz-Vielfacheinspritzungen
vorübergehend aufgehoben
wird.
-
Die
aktualisierte nicht lineare Zone kann auf diese Weise bestimmt werden
und kann das Lernen der Durchsatzkennlinie in Echtzeit, und zwar
der Gesamt- oder Einzelkennlinie, vervollständigen, da der tatsächliche
Offset Or zuvor bestimmt wurde und da angenommen wird, dass der
Gewinn G konstant und gleich dem theoretischen Gewinn ist oder durch
jede andere zu diesem Zweck angepasste Strategie aktualisiert werden
kann.