EP0416270A1 - Verfahren und Einrichtung zum Steuern und Regeln einer selbstzündenden Brennkraftmaschine - Google Patents

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EP0416270A1
EP0416270A1 EP19900114417 EP90114417A EP0416270A1 EP 0416270 A1 EP0416270 A1 EP 0416270A1 EP 19900114417 EP19900114417 EP 19900114417 EP 90114417 A EP90114417 A EP 90114417A EP 0416270 A1 EP0416270 A1 EP 0416270A1
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correction
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Helmut Dipl.-Ing. Laufer
Gerhard Dipl.-Ing. Engel
Johannes Locher
Hermann Dipl.-Ing.(Fh) Grieshaber
Ulrich Dipl.-Ing. Flaig
Hermann Dipl.-Ing. Kull
Friedolin Dr.-Ing. Piwonka
Ewald Dipl.-Ing. Eblen
Wilhelm Dr.-Ing. Polach
Alfred Dr.-Ing. Schmitt
Joachim Dipl.-Ing. Tauscher (Ba)
Manfred Dipl.-Ing. Birk
Anton Dipl.-Ing. Karle
Werner Dr.-Ing. Zimmermann
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    • F02D41/2467—Characteristics of actuators for injectors

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for controlling and regulating a self-igniting internal combustion engine according to the preambles of the main claims.
  • a fuel pump driven by the internal combustion engine has a plurality of outlets for connection to corresponding injection nozzles of the assigned internal combustion engine.
  • Electromagnetically actuated valves control the amount of fuel to be delivered through each outlet.
  • the valves are controlled by a power module.
  • a comparison circuit compares the engine speed over a work cycle of the engine with the engine speed over the previous work cycle. Depending on this comparison, a distribution device delivers cylinder-specific control signals to the power modules.
  • This method has the disadvantage that the adjustment processes are carried out every combustion cycle. This is associated with a considerable amount of computing time.
  • DE-OS 30 11 595 a device for drift compensation of fuel metering systems is known from DE-OS 30 11 595. This device does not regulate the measured quantity but only the position of a quantity-determining signal box. The task of this device is to maintain the originally valid association between the total amount of fuel injected and the position signal of the quantity-determining member. Variations in the fuel supply to the individual cylinders are not compensated for.
  • the invention is based on the object, in a method and a device for controlling and regulating an internal combustion engine of the type mentioned, to show ways of recognizing and compensating for variations in the fuel metering to the individual cylinders of the internal combustion engine. This should be done with the least amount of computing time and components.
  • the method and the corresponding device according to the invention have the advantage over the prior art that the correction values are only calculated when certain operating conditions are met and are then available for the subsequent fuel metering. Scattering of the amount of fuel to be injected, which are based on manufacturing tolerances of the injection system, can be corrected when the internal combustion engine is operated for the first time. These correction values are then available for the further operation of the internal combustion engine and do not have to be recalculated for each metering. Scattering that only occurs when the internal combustion engine is operating can also be corrected.
  • Figure 1 shows schematically an electronic control and regulating device for a self-igniting internal combustion engine
  • Figure 2 shows the relationship between control pulses and measured value
  • Figure 3 shows a flow chart for determining the correction values based on the measured value of the individual cylinders
  • Figure 4 shows the measured value depending on which cylinder is switched off
  • Figure 5 is a flowchart showing the determination of the correction value as a function of the quantity reduction in the individual cylinders
  • Figure 6 shows the course of the control signal for the individual cylinders
  • Figure 7 is a flowchart of a correction method in which the reduction in the fuel supply to a cylinder by an additional amount in the other cylinders is balanced.
  • FIG. 8 shows the control pulses
  • FIG. 9 shows a flow diagram of a correction method in which a defined load is switched on.
  • FIG. 1 shows an electronic control and regulating device for a self-igniting internal combustion engine.
  • Various transducers 20 are arranged on the internal combustion engine 10.
  • the signals from the transducers arrive on the one hand at an electronic control device 30 and on the other hand at an evaluation circuit 60.
  • the electronic control device 30 generates a quantity signal depending on the output signals of the transducer 20 and the target value specification 35.
  • the control device 40 processes the quantity signal, the control pulses of the evaluation circuit 60, and the correction values stored in a memory 50 into metering signals for the signal boxes 45 assigned to each cylinder.
  • the signal boxes 45 determine the fuel quantity injected into the individual cylinders by pump elements.
  • the evaluation circuit 60 receives measured values from the measured value sensor 20, and outputs control pulses to the control device 40 and correction values to the memory 50.
  • the device according to FIG. 1 operates as follows: Different measuring sensors 20 record measured values that characterize the operating state of the internal combustion engine. In particular, the speed N, the lambda value of the exhaust gas, the torque Md, the exhaust gas temperature T and possibly other variables can be detected.
  • the electronic control device 30 calculates the fuel quantity to be injected on the basis of the actual value and the desired value. The actual value is based on the signal from the transducer 20.
  • the output signal from the setpoint specification 35 serves as the setpoint.
  • the setpoint specification determines the setpoint, among other things, starting from the accelerator pedal position, but the output signal of a vehicle speed controller 36 can also be used.
  • the electronic control device also takes into account special operating conditions, such as. B. the start case, error or emergency situations. You can also limit the amount of fuel to be injected, so that certain sizes, for. B. exhaust gas temperature, speed, lambda, smoke or load are not exceeded.
  • this quantity signal is fed to an interlocking system which applies the same quantity of fuel to all cylinders.
  • Other devices have a control device for each cylinder.
  • the device according to the invention comprises only one electronic control device for all cylinders, which emits a quantity signal. Based on this quantity signal and the correction values stored in the memory 50, the control device 40 calculates the metering signals for the signal boxes 45 assigned to the individual cylinders. Only one signal box per internal combustion engine can be present, then fuel is metered into the individual cylinders one after the other, or it is for each cylinder has an interlocking.
  • So z. B. diesel engines are known in which the signal boxes 45 are designed as solenoid valves. Depending on the presence of a metering signal, the solenoid valves open or close and thereby determine the start and end of the fuel supply to the individual cylinders.
  • the correction values are designed in a particularly advantageous manner in such a way that the same amount of fuel is supplied to all the cylinders, or in such a way that the measured values (speed, torque or exhaust gas temperature) of the internal combustion engine 10 are the same as a result of the burns in the individual cylinders.
  • the evaluation circuit 60 is activated.
  • the evaluation circuit 60 then sends control pulses to the control device 40 and observes the reaction at the measurement sensors 20. Depending on the reaction of the measurement sensors 20, it then calculates correction values which are stored in the memory 50.
  • the memory 50 is in a particularly advantageous manner a memory which does not lose its content when the internal combustion engine is switched off, but can be rewritten at any time.
  • the procedure is carried out in a particularly advantageous manner at different speed and load points, the correction values are then stored in a characteristic diagram depending on the speed and load.
  • the quantity signal of the control device 30 is divided between the individual cylinders. These metering signals for the individual cylinders are then modified additively and / or multiplicatively by means of the correction values stored in the memory 50.
  • the correction values are determined when the internal combustion engine is operated for the first time. This can e.g. B. in the last step of the manufacture of the internal combustion engine. After the internal combustion engine has been installed, a first test run is carried out, in which the correction values are determined and stored.
  • the correction can also be carried out as part of the service or at suitable stationary operating points.
  • evaluation circuit 60 The function of the evaluation circuit 60 is explained below with reference to the figures and flow diagrams. This is done, for example, for a 4-cylinder internal combustion engine, but the methods can also be easily transferred to an internal combustion engine with a different number of cylinders.
  • FIG. Fugur 2a shows the original metering pulses, in which the duration of the metering pulses are the same for the individual cylinders.
  • Figure 2 b shows the torque curve over a combustion cycle, that is, combustion takes place in all cylinders. Instead of the torque signal, a lambda signal, an exhaust gas temperature signal, or a speed signal can also be used.
  • the metering signal of the cylinder 4 is shorter than the original metering signal Z4 by the time period DZ4.
  • the transducers deliver measured values corresponding to FIG. 2 d. They show a torque curve that is uniform for all cylinders.
  • each cylinder must have sufficient temporal resolution. This means that the transducer must react to changes so quickly that the contributions of the individual cylinders can be distinguished in the course of the signal. If such a fast sensor is not available, e.g. B. in exhaust gas temperature measurement, each cylinder must be assigned a transducer, and the measured values of the sensors are evaluated directly.
  • the correction values are determined as shown in the flow chart in FIG. 3.
  • the evaluation circuit 60 emits a control pulse to the control device 40, by which the control device 40 measures a defined amount of fuel.
  • the actuators of the individual cylinders are equal with metering signals Zi Duration Z applied.
  • FIG. 2 b shows the course of a measured value, here the torque.
  • the evaluation circuit calculates the mean value MM of the measured values Mi.
  • the correction values DZi are proportional to the difference Di or to the ratio of the differences Di and the mean value MM.
  • step 116 the evaluation circuit 60 uses a control pulse to cause the control device 40 to take the determined correction values into account for the next fuel metering. The fuel metering takes place with the corrected metering signals.
  • FIGS. 4 and 5 A further exemplary embodiment of the evaluation circuit 60 is shown in FIGS. 4 and 5.
  • the fuel supply to the individual cylinders is interrupted one after the other and the reaction of the measured value detected by the measured value sensor 20 is observed. If the same amount of fuel is metered to all cylinders with the same metering signal, the fuel supply to the individual cylinders is always the same same change in measured value. If a cylinder, in this example cylinder 4, receives a larger amount of fuel, then when this cylinder is switched off, the measured value decreases more than that of the others.
  • FIG. 4 shows the reaction of the measured value when the individual cylinders are switched off. If all cylinders are supplied with fuel, the measured value M0 results. If the fuel supply to one cylinder is interrupted for a period T, this is expressed in a decrease in the measured value by the value Mi.
  • the flowchart in FIG. 5 shows the correction value determination.
  • the evaluation circuit 60 emits a control pulse to the control device 40 in step 202.
  • the sensor 20 detects the measured value M0. In a particularly advantageous manner, one of the values exhaust gas temperature, lambda value of the exhaust gas, speed or torque is used as the measured value, only one sensor being necessary.
  • a counter i is now set to the value 1.
  • the new measured value MNi is recorded. The fuel supply must remain switched off until the measured value MNi assumes a constant value.
  • the difference Mi of the measured value from the measured value M0 before the i-th cylinder is switched off and the new measured value MNi after the switch-off is formed in the difference formation 212.
  • These values are stored in step 214 until further processing.
  • the subsequent query unit 216 recognizes whether the counter has already reached the value 4. If i is less than 4, the counter is increased 218 by one. The query thereby recognizes whether the values Mi have been recorded for all cylinders.
  • the further processing takes place as described in FIG. 3, the interrogation unit 110 being omitted.
  • the steps 226, averaging 106, difference 108, calculation of the correction values 114 for the individual cylinders and storage 112 of the correction values DZi, already described in FIG. 3, take place one after the other. It is particularly advantageous in this embodiment that only one transducer is required. This can e.g. B. be a transducer that is already available for controlling the internal combustion engine.
  • FIG. 7 shows a flow diagram of the correction value determination
  • FIG. 6 shows individual sequences of metering signals during the course of the correction value determination.
  • the evaluation circuit 60 generates a control pulse, upon which the control device 40 emits metering signals.
  • the sensor 20 detects the measured value M0 in step 302, which is for the operation of all cylinders is characteristic.
  • a counter i is initialized with 1.
  • an additional signal ZD is calculated by which the metering signals Zm of the other cylinders are extended.
  • the duration of the metering signals Zm for the remaining cylinders is calculated as the sum of the original metering signal Z and the additional signal ZD.
  • the new measured value MN is then acquired in step 310.
  • Query 322 recognizes from counter i whether the fuel supply to all cylinders has been interrupted once and the above method has been carried out once. If this is not the case, the counter i is increased 324 by one. The further calculation of the mean values MM, the difference values Di and the correction values DZi and the storage of the correction values is carried out in accordance with FIG. 3 (steps 106, 108, 112 and 114) described.
  • the following modification provides information about the behavior of the signal box at a defined working point.
  • the correction signal is determined by injecting an amount of fuel reduced by a certain amount.
  • Zi 0, Zi is only reduced by a small amount.
  • the correction values for different operating points are calculated from the reaction of the measured value to this reduction in quantity, as explained in the previous exemplary embodiment.
  • FIGS. 8 and 9 show different sequences of metering signals in the course of the correction value determination.
  • the sensor 20 detects the measured value M0.
  • the third step 406 the internal combustion engine is subjected to a higher load.
  • the additional signal ZD results from the additional fuel quantity.
  • the counter i is set to one in step 404.
  • the evaluation circuit 60 sends a control pulse to the control device 40, which increases the control pulses Zi (see also FIG. 8b) by the value ZD in the i-th cylinder.
  • the new measured value MN is recorded 410 and compared 412 with the original M0.
  • the additional quantity ZD is increased 418 or decreased 416.
  • the measured value acquisition outputs the original measured value M0 so Mi is set equal to ZD.
  • the further evaluation takes place as described in the previous figures.
  • the query device 422 (corresponding to FIG. 7 322) queries whether the increase ZD has already been determined for all cylinders. If this is the case, the counter i is increased 424 by 1.
  • the further evaluation by averaging and the difference formation follows accordingly, as described in FIG. 3.

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Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Einrichtung zum Steuern und Regeln einer selbstzündenden Brennkraftmaschine vorgeschlagen. Die Einrichtung umfaßt mindestens ein Meßwertaufnehmer (20), eine elektronische Regeleinrichtung (30) zur Bildung eines Mengensignals zur Kraftstoffzumessung, eine Steuereinrichtung (40) zur zylinderspezifischen Ansteuerung einzelner, jedem Zylinder zugeordneter Stellwerke (45). Die Stellwerke legen die von Pumpenelementen in die Zylinder eingespritzte Kraftstoffmenge fest. Unter bestimmten Bedingungen werden Korrekturmittel (50, 60) aktiviert, die zylinderspezifische Korrekturwerte zur Zylindergleichstellung ermitteln. Die Steuereinrichtung (40) beaufschlagt abhängig vom Mengensignal und den Korrekturwerten die Stellwerke (45) mit Zumeßsignalen.

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Steu­ern und Regeln einer selbstzündenden Brennkraftmaschine gemäß den Oberbegriffen der Hauptansprüche.
  • Ein solches Verfahren ist aus DE-OS 37 33 992 bekannt. Dort wird eine Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr für einen Mehr­zylindermotor beschrieben. Eine von der Brennkraftmaschine angetrie­bene Kraftstoffpumpe besitzt mehrere Auslässe zum Anschluß an ent­sprechende Einspritzdüsen der zugeordneten Brennkraftmaschine. Elek­tromagnetisch betätigbare Ventile steuern die Menge des durch jeden Auslaß zu fördernden Kraftstoffes. Abhängig von einem Kraftstoffmen­gensignal werden die Ventile durch ein Leistungsmodul gesteuert. Ei­ne Vergleichsschaltung vergleicht die Motordrehzahl über einen Ar­beitstakt des Motors mit der Motordrehzahl über den vorherigen Ar­beitstakt. Abhängig von diesem Vergleich liefert eine Verteilein­richtung zylinderspezifische Ansteuersignale an die Leistungsmodule.
  • Dieses Verfahren besitzt den Nachteil, daß die Abgleichvorgänge bei jedem Verbrennungszyklus durchgeführt werden. Dies ist mit einem er­heblichen Aufwand an Rechenzeit verbunden.
  • Aus der DE-OS 33 36 028 ist ein Verfahren zur Beeinflussung von Steuergrößen einer Brennkraftmaschine bekannt. Zur Vermeidung von Schwingen und "Schütteln" im Leerlauf, die auf unterschiedliche Kraftstoffmengen, die den einzelnen Zylindern zugeführt werden, beruhen, ist jedem Zylinder eine separate Regelung zugeordnet, die in Abhängigkeit von einem Soll- und einem Ist-Wert die einzuspritz­ende Kraftstoffmenge bestimmen. Für jeden Zylinder ist also ein Reg­ler notwendig, was einen sehr großen Bauteilebedarf zur Folge hat. Die Korrekturen müssen bei diesem Verfahren bei jeder Zumessung neu berechnet werden.
  • Ferner ist aus der DE-OS 30 11 595 eine Einrichtung zur Drift-Kom­pensation von Kraftstoffzumeßsystemen bekannt. Bei dieser Einrich­tung wird nicht die zugemessene Menge sondern lediglich die Stellung eines mengenbestimmendes Stellwerks geregelt. Aufgabe dieser Ein­richtung ist es, die ursprünglich geltende Zuordnung zwischen der gesamten eingespritzen Kraftsoffmenge und dem Positionssignals des mengenbestimmenden Gliedes aufrecht zu erhalten. Streuungen in der Kraftstoffzufuhr zu den einzelnen Zylindern werden nicht ausgegli­chen.
    • Aufgabe der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren und einer Einrichtung zum Steuern und Regeln einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art, Wege aufzuzeigen um Streuungen der Kraftstoffzumessung zu den einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine zu erkennen und zu kompensieren. Dies soll mit möglichst geringem Aufwand an Rechenzeit und Bauteilen erfolgen.
    • Vorteile der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren und die entsprechende Einrichtung be­sitzt gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, daß die Korrek­turwerte nur bei Vorliegen bestimmter Betriebsbedingungen berechnet werden, und dann für die folgenden Kraftstoffzumessungen zur Verfü­gung stehen. Streuungen der einzuspritzenden Kraftstoffmenge, die auf Fertigungstoleranzen des Einspritzsystems beruhen, können beim erstmaligen Betrieb der Brennkraftmaschine korrigiert werden. Diese Korrekturwerte stehen dann für den weiteren Betrieb der Brennkraft­maschine zur Verfügung und müssen nicht bei jeder Zumessung neu be­rechnet werden. Des weiteren können auch Streuungen, die erst im Be­trieb der Brennkraftmaschine auftreten, korrigiert werden.
  • Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
    • Zeichnung
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung darge­stellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen Figur 1 sche­matisch eine elektronische Steuerund Regeleinrichtung für eine selbstzündende Brennkraftmaschine, Figur 2 den Zusammenhang zwischen Ansteuerimpulsen und Meßwert, Figur 3 ein Flußdiagramm zur Ermitt­lung der Korrekturwerte ausgehend vom Messwert der einzelnen Zylin­der, Figur 4 den Meßwert in Abhängigkeit davon, welcher Zylinder ab­geschaltet ist, Figur 5 ein Flußdiagramm zur Darstellung der Korrek­turwertermittlung abhängig von der Mengenreduktion bei den einzelnen Zylindern, Figur 6 den Verlauf des Ansteuersignals für die einzelnen Zylinder, Figur 7 ein Flußdiagramm eines Korrekturverfahrens, bei dem die Verminderung der Kraftstoffzufuhr zu einem Zylinder durch eine Mehrmenge bei den anderen Zylindern ausgeglichen wird. Figur 8 zeigt die Ansteuerimpulse, Figur 9 ein Flußdiagramm eines Korrektur­verfahrens, bei dem eine definierte Last zugeschaltet wird.
    • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Die Figur 1 zeigt eine elektronische Steuer- und Regeleinrichtung für eine selbstzündende Brennkraftmaschine. An der Brennkraftmaschi­ne 10 sind verschiedene Meßwertaufnehmer 20 angeordnet. Die Signale der Meßwertaufnehmer gelangen zum einen zu einer elektronischen Steuereinrichtung 30 und zum anderen zu einer Auswerteschaltung 60. Die elektronische Regeleinrichtung 30 erzeugt abhängig von den Aus­gangssignalen der Meßwertaufnehmer 20 und der Sollwertvorgabe 35 ein Mengensignal. Die Steuereinrichtung 40 verarbeitet das Mengensignal, die Steuerimpulse der Auswerteschaltung 60, sowie die in einem Spei­cher 50 abgelegten Korrekturwerte zu Zumeßsignalen für die jedem Zylinder zugeordneten Stellwerke 45. Die Stellwerke 45 legen die durch Pumpenelemente in die einzelnen Zylinder eingespritzte Kraft­stoffmenge fest. Die Auswerteschaltung 60 erhält Meßwerte von dem Meßwertaufnehmer 20, und gibt Steuerimpulse an die Steuereinrichtung 40 und Korrekturwerte an den Speicher 50 ab.
  • Im Normalbetrieb arbeitet die Einrichtung gemäß der Figur 1 wie folgt: Verschiedene Meßwertaufnehmer 20 erfassen den Betriebszustand der Brennkraftmaschine charakterisierende Meßwerte. Insbesondere können die Drehzahl N, der Lambda-Wert des Abgases, das Drehmoment Md, die Abgastemperatur T und eventuell weitere Größen erfaßt wer­den. Die elektronische Regeleinrichtung 30 berechnet ausgehend vom Istwert und Sollwert die einzuspritzende Kraftstoffmenge. Dabei er­gibt sich der Istwert ausgehend vom Signal der Meßwertaufnehmer 20. Als Sollwert dient das Ausgangssignal der Sollwertvorgabe 35.
  • Die Sollwertvorgabe ermittelt den Sollwert unter anderem ausgehend von der Fahrpedalstellung, es kann aber auch das Ausgangssignal ei­nes Fahrgeschwindigkeitsreglers 36 verwendet werden. Die elektroni­sche Regeleinrichtung berücksichtigt weiterhin besondere Betriebszu­stände, wie z. B. den Startfall, Fehleroder Notsituationen. Sie kann ferner auch die einzuspritzende Kraftstoffmenge begrenzen, so daß bestimmte Größen, z. B. Abgastemperatur, Drehzahl, Lambda, Rauch oder Last nicht überschritten werden.
  • Bei herkömmlichen Einrichtungen wird dieses Mengensignal einem Stellwerk zugeführt, das alle Zylinder mit der gleichen Kraftstoff­menge beaufschlagt. Andere Einrichtungen besitzen für jeden Zylinder eine Regeleinrichtung. Im Gegensatz dazu umfaßt die erfindungsgemäße Einrichtung nur eine elektronische Regeleinrichtung für alle Zylin­der, die ein Mengensignal abgibt. Ausgehend von diesem Mengensignal und der im Speicher 50 abgelegten Korrekturwerte berechnet die Steu­ereinrichtung 40 die Zumeßsignale für die den einzelnen Zylindern zugeordneten Stellwerke 45. Dabei kann nur ein Stellwerk pro Brenn­kraftmaschine vorhanden sein, dann wird jeweils nacheinander den einzelnen Zylindern Kraftstoff zugemessen, oder es ist für jeden Zylinder ein Stellwerk ausgeführt.
  • So sind z. B. Dieselbrennkraftmaschinen bekannt, bei denen die Stellwerke 45 als Magnetventile ausgeführt sind. Abhängig vom Vor­liegen eines Zumeßsignals öffnen oder schließen die Magnetventile und legen dadurch den Beginn und das Ende der Kraftstoffzufuhr in die einzelnen Zylinder fest.
  • Die Korrekturwerte werden in besonders vorteilhafter Weise so ausge­legt, daß allen Zylindern die gleiche Kraftstoffmenge zugeführt wird, oder so, daß die Meßwerte (Drehzahl, Drehmoment oder Abgastem­peratur) der Brennkraftmaschine 10 resultierend aus den Verbrennun­gen in den einzelnen Zylindern gleich sind.
  • Bei Vorliegen bestimmter Betriebsbedingungen wird die Auswerteschal­tung 60 aktiviert. Die Auswerteschaltung 60 gibt dann Steuerimpulse an die Steuereinrichtung 40 ab und beobachtet die Reaktion an den Meßwertaufnehmern 20. Abhängig von der Reaktion der Meßwertaufnehmer 20 berechnet sie dann Korrekturwerte, die im Speicher 50 abgelegt werden. Bei dem Speicher 50 handelt es sich in besonders vorteilhaf­ter Weise um einen Speicher, der seinen Inhalt bei Abschalten der Brennkraftmaschine nicht verliert, aber jederzeit neu beschrieben werden kann.
  • Die Prozedur erfolgt in besonders vorteilhafter Weise in unter­schiedlichen Drehzahl- und Lastpunkten, die Korrekturwerte werden dann drehzahl- und lastabhängig in einem Kennfeld abgespeichert. Das Mengensignal der Regeleinrichtung 30 wird auf die einzelnen Zylinder aufgeteilt. Diese Zumeßsignale für die einzelnen Zylinder werden dann additiv und/oder multiplikativ mittels den im Speicher 50 abge­legten Korrekturwerten modifiziert.
  • Zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen der Magnetventile, der Pum­penelemente oder der übrigen, die einzuspritzende Kraftstoffmenge beeinflussenden, Bauelemente werden die Korrekturwerte beim ersten Betrieb der Brennkraftmaschine ermittelt. Dies kann z. B. im letzten Schritt der Fertigung der Brennkraftmaschine erfolgen. Nach der Mon­tage der Brennkraftmaschine erfolgt ein erster Probelauf, bei dem die Korrekturwerte ermittelt und abgespeichert werden.
  • Sind alle für die Korrektur notwendigen Meßwertaufnehmer bei der im Kraftfahrzeug eingebauten Brennkraftmaschine vorhanden, so kann die Korrektur auch im Rahmen des Services bzw. bei geeigneten stationä­ren Betriebspunkten erfolgen.
  • Die Funktion der Auswerteschaltung 60 wird im folgenden anhand der Figuren und Flußdiagramme erläutert. Dies geschieht beispielhaft für eine 4-Zylinder-Brennkraftmaschine, die Verfahren können aber auch ohne weiteres auf eine Brennkraftmaschine mit anderer Zylinderzahl übertragen werden.
  • In Figur 2 sind die Zumeßsignale mit und ohne Korrektur, sowie die dazugehörigen Meßwerte aufgetragen. Fugur 2a zeigt die ursprüngli­chen Zumeßimpulse, bei denen die Dauer der Zumeßimpulse für die ein­zelnen Zylinder gleich sind. Figur 2 b zeigt den Drehmomentverlauf über einen Verbrennungszyklus, das heißt, in allen Zylindern findet jeweils eine Verbrennung statt. An Stelle des Drehmomentsignals kann auch ein Lambda-Signal, ein Abgastemperatursignal, oder ein Dreh­zahlsignal Verwendung finden. Figur 2 c zeigt die korrigierten Zu­messsignale. Bei diesem Beispiel sind die Zumeßsignale für die Zylinder 1 bis 3 um den Wert DZ länger als das ursprüngliche Zumeß­signal Zi (i=1,2,3,4). Das Zumeßsignal des Zylinders 4 dagegen ist um die Zeitdauer DZ4 kürzer als das ursprüngliche Zumeßsignal Z4. Bei Ansteuerung mit diesen korrigierten Zumeßsignalen liefern die Meßwertaufnehmer Meßwerte entsprechend der Figur 2 d. Sie zeigen ei­nen für alle Zylinder gleichmäßigen Drehmomentverlauf.
  • Steht nur ein Sensor für alle Zylinder zur Verfügung, muß dieser ei­ne ausreichende zeitliche Auflösung besitzen. Das bedeuted, der Meß­wertaufnehmer muß so schnell auf Änderungen reagieren, daß im Ver­lauf des Signals die Beiträge der einzelnen Zylinder unterschieden werden können. Steht ein solcher schneller Sensor nicht zur Verfü­gung, z. B. bei der Abgastemperaturmessung, so muß jedem Zylinder ein Meßwertaufnehmer zugeordnet werden, und die Meßwerte der Senso­ren werden direkt ausgewerdet.
  • Die Korrekturwerte werden wie im Flußdiagramm der Figur 3 darge­stellt ermittelt. Nach Start 100 der Korrekturwertermittlung, gibt in einem ersten Schritt 102 die Auswerteschaltung 60 einen Steuerim­puls an die Steuereinrichtung 40 ab, auf den hin diese den Zylindern eine definierte Kraftstoffmenge zumißt. In unserem Fall werden die Stellglieder der einzelnen Zylinder mit Zumeßsignalen Zi gleicher Dauer Z beaufschlagt. Die Dauer Zi (i=1,2,3,4) der Zumeßsignale für die einzelnen Zylinder zeigt Figur 2 a. In Figur 2 b ist der Verlauf eines Messwertes, hier des Drehmoments, dargestellt. Jedem Zylinder ist ein Drehmoment-Meßwert Mi (i=1,2,3,4) zugeordnet, die im Schritt 104 gemessen werden. In einem weiteren Schritt 106 berechnet die Auswerteschaltung den Mittelwert MM der Messwerte Mi. In einem Schritt 108 werden die Differenzen Di (i=1,2,3,4) zwischen dem Mit­telwert MM, der einzelnen Messwerte, und den Messwerten Mi der ein­zelnen Zylinder gebildet. Erkennt die Entscheidungsstufe 110, daß alle Meßwerte Mi gleich sind, das bedeutet, daß die Differenzen Di Null sind, das heißt kleiner als eine Schwelle sind, so erfolgt im Schritt 112 die Abspeicherung der Korrekturwerte DZi in dem Speicher 50, und die Korrekturwertermittlung ist beendet.Die von der Auswer­teschaltung 60 ermittelten Korrekturwerte DZi werden im Speicher 50 dauerhaft abgelegt.
  • Im Schritt 114 berechnet die Auswerteschaltung 60, abhängig von den Differenzen Di zwischen den Messwerten Mi für die einzelnen Zylinder und dem Mittelwert MM, Korrekturwerte DZi (i=1,2,3,4). Die Korrek­turwerte DZi sind dabei proportional zur Differenz Di oder zum Ver­hältnis aus den Differenzen Di und dem Mittelwert MM. Im Schritt 116 veranlaßt die Auswerteschaltung 60 mit einem Steuerimpuls die Steu­ereinrichtung 40, die ermittelten Korrekturwerte bei den nächsten Kraftstoffzumessungen zu berücksichtigen. Die Kraftstoffzumessung erfolgt mit den korrigierten Zumeßsignalen.
  • In Figur 4 und Figur 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Aus­werteschaltung 60 dargestellt. Zur Bestimmung der Korrekturwerte wird die Kraftstoffzufuhr nacheinander zu den einzelnen Zylindern unterbrochen und die Reaktion des vom Meßwertaufnehmer 20 erfaßten Meßwerts beobachtet. Wird allen Zylindern bei gleichem Zumeßsignal die gleiche Kraftstoffmenge zugemessen, so ergibt sich beim Abschal­ten der Kraftstoffzufuhr zu den einzelnen Zylindern immer die gleiche Änderung beim Meßwert. Erhält ein Zylinder, in diesem Bei­spiel der Zylinder 4, eine größere Kraftstoffmenge, so nimmt beim Abschalten dieses Zylinders der Meßwert stärker ab, als bei den übrigen.
  • In Figur 4 ist nun die Reaktion des Meßwertes bei Abschalten der einzelnen Zylinder dargestellt. Werden alle Zylinder mit Kraftstoff beaufschlagt, so ergibt sich der Meßwert M0. Wird für einen Zeitraum T die Kraftstoffzufuhr zu jeweils einem Zylinder unterbrochen, so äußert sich dies in einer Abnahme des Meßwerts um den Wert Mi.
  • Das Flußdiagramm der Figur 5 zeigt die Korrekturwerteermittlung. Nach dem Startschritt 200 gibt die Auswerteschaltung 60 im Schritt 202 einen Steuerimpuls an die Steuereinrichtung 40 ab. Diese erzeugt Zumeßsignale Zi (i=1,2,3,4), aufgrund derer alle Zylinder mit einer definierten Kraftstoffmenge versorgt werden. Besonders Vorteilhaft ist es wenn alle Zumeßsignale Zi gleich lang sind. Anschließend im Schritt 204 erfaßt der Meßwertaufnehmer 20 den Meßwert M0. Als Meß­wert wird in besonders vorteilhafter Weise einer der Werte Abgastem­peratur, Lambda-Wert des Abgases, Drehzahl oder Drehmoment verwen­det, dabei ist nur ein Sensor notwendig.
  • Im Schritt 206 wird nun ein Zähler i auf den Wert 1 gesetzt. Im Schritt 202 werden die Zumeßsignale Zi beim i-ten Zylinder so ge­wählt, daß keine Kraftstoffzumessung erfolgt Zi=0. Im Schritt 210 wird der neue Meßwert MNi erfaßt. Dabei muß die Kraftstoffzufuhr so lange abgeschaltet bleiben, bis der Meßwert MNi einen konstanten Wert annimmt. In der Differenzbildung 212 wird die Abnahme Mi des Meßwertes aus Meßwert M0 vor dem Abschalten des i-ten Zylinders und des neuen Meßwerts MNi nach dem Abschalten gebildet. Diese Werte werden im Schritt 214 bis zur weiteren Verarbeitung abgespeichert. Die sich daran anschließende Abfrageeinheit 216 erkennt, ob der Zäh­ler schon den Wert 4 erreicht hat. Ist i kleiner als 4 so wird der Zähler um eins erhöht 218. Die Abfrage erkennt dadurch ob die Werte Mi für alle Zylinder erfaßt sind.
  • Sind alle Meßwerte Mi für die einzelnen Zylinder erfaßt, so erfolgt die Weiterverarbeitung entsprechend wie in Figur 3 beschrieben, die Abfrageeinheit 110 entfällt dabei. Nacheinandern erfolgen die schon in Figur 3 beschriebenen Schritte 226, Mittelwertbildung 106, Dif­ferenzbildung 108, Berechnung der Korrekturwerte 114 für die einzel­nen Zylinder und Abspeichern 112 der Korrekturwerte DZi. Besonders vorteilhaft an diesem Ausführungsbeispiel ist, daß nur ein Meßwert­aufnehmer benötigt wird. Dies kann z. B. ein Meßwertaufnehmer sein, der zur Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine schon vorhan­den ist.
  • In den Figuren 6 und 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel darge­stellt. Figur 7 zeigt ein Flußdiagramm der Korrekturwertermittlung, in Figur 6 sind einzelne Abfolgen von Zumeßsignalen im Laufe der Korrekturwertermittlung aufgezeigt. Im ersten Korrekturschritt 300 erzeugt die Auswerteschaltung 60 einen Steuerimpuls, auf den hin die Steuereinrichtung 40 Zumeßsignale abgibt. Diese Zumeßsignale sind in Figur 6 a dargestellt, die Zumeßsignale Zi (i=1,2,3,4) für die ein­zelnen Zylinder sind alle von gleicher Dauer Z. Bei dieser Ansteue­rung erfaßt der Meßwertaufnehmer 20 im Schritt 302 den Meßwert M0, der für den Betrieb aller Zylinder charaktellltisch ist.
  • Im Schritt 304 wird ein Zähler i mit 1 initialisiert. In einem wei­teren Schritt 306 veranlaßt ein Steuerimpuls der Auswerteschaltung 60, daß die Steuereinrichtung 40 das Stellwerk des i-ten Zylinders mit einem solchen Zumeßsignal Z=0 beaufschlagt, daß diesem Zylinder kein Kraftstoff zugeführt wird, d.h. der Zylinder ist abgeschaltet. Ferner wird eine Zusatzsignal ZD berechnet, um das die Zumeßignale Zm der übrigen Zylinder verlängert werden. Im Schritt 308 wird die Dauer der Zumeßsignale Zm für die übrigen Zylinder, als Summe aus dem ursprünglichen Zumeßsignal Z und dem Zusatzsignal ZD, berechnet.
  • Im Schritt 310 wird dann der neue Meßwert MN erfaßt. Die Differnz­bildung 312 bestimmt die Differenz D aus Meßwert M0 vor dem Abschal­ten des i-ten Zylinders und dem Meßwert MN nach der Mengenerhöhung um ZD. Abhängig von der Differenz D wählt die Entscheidungsstufe 314 den nächsten Schritt aus. Ist der der neue Meßwert MN größer als der der Wert M0 vor dem Abschalten, so wird die Zusatzmenge ZD um eine kleinen Betrag b vermindert. Ist der der neue Meßwert kleiner als der alte M0, so wird die Zusatzmenge ZD um eine kleinen Betrag b er­höht. Anschließend folgt erneut der Schritt 308. Ist die Differenz jedoch Null, das heißt kleiner als ein vorgegebener Schwelle, so wird in Schritt 320 Mi = 3 * ZD gesetzt.
  • Die Abfrage 322 erkennt anhand des Zählers i ob die Kraftstoffzufuhr zu allen Zylindern einmal unterbrochen und obiges Verfahren einmal durchgeführt wurde. Ist dies nicht der Fall so wird der Zähler i um eins erhöht 324. Die weitere Berechnung der Mittelwerte MM, der Dif­ferenzwerte Di und der Korrekturwerte DZi sowie das Abspeichern der Korrekturwerte erfolgt entsprechend wie in Figur 3 (Schritte 106, 108, 112 und 114) beschrieben.
  • Mit den beschriebenen Verfahren ergibt sich nur eine Aussage über die absolute Auslaßstreuung. Eine Aussage über das Verhalten des Stellwerks an einem definierten Arbeitspunkt ergibt sich mit folgen­der Modifikation. Am gewünschten Arbeitspunkt, d. h. bei einer be­stimmten einzuspritzenden Kraftstoffmenge wird das Korrektursignal dadurch bestimmt, daß eine um einen bestimmten Betrag reduzierte Kraftstoffmenge eingespritzt wird. Statt Zi=0 wird Zi nur um einen kleinen Betrag vermindert. Aus der Reaktion des Messwerts auf diese Mengenreduktion werden, entsprechend wie im vorhergehenden Ausfüh­rungsbeispiel erläutert, die Korrekturwerte für verschiedene Ar­beitspunkte berechnet. Mittels dieser Modifikation kann eine Aussage über die Änderung der eingespritzten Kraftstoffmenge bei einer Ände­rung der Dauer des Zumeßsignals, an einem beliebigen Arbeitspunkt, erfolgen.
  • In Figur 8 und 9 ist eine weitere Ausgestaltung der Auswerteschal­tung 60 dargestellt. Figur 9 zeigt wieder das entsprechende Flußdia­gramm. Die Figur 8 a und 8 b verschiedene Folgen von Zumeßsignalen im Laufe der Korrekturwertermittlung. Im ersten Schritt 400 der Kor­rektur werden alle Stellwerke mit gleichem Zumeßsignalen Zi = Z ge­mäß Figur 8 a beaufschlagt. Im zweiten Schritt 402 erfaßt der Meß­wertaufnehmer 20 den Meßwert M0. Durch Zuschalten eines definierten Verbrauchers im dritten Schritt 406 erfolgt eine höhere Belastung der Brennkraftmaschine. Eine definierte Last z. B. die Lichtmaschine wird zugeschaltet, dabei ist bekannt um welche Menge die Kraftstoff­zufuhr erhöht werden muß. Aus der zusätzlichen Kraftstoffmenge er­gibt sich das Zusatzsignal ZD.
  • Entsprechend wie in Figur 7 wird in Schritt 404 der Zähler i auf eins gesetzt. Um die Drehzahl bzw. das abgegebene Drehmoment auf dem ursprünglichen Wert M0 zu halten, gibt die Auswerteschaltung 60 ei­nen Steuerimpuls an die Steuereinrichtung 40 ab, der die Ansteuerim­pulse Zi (siehe auch Figur 8b) beim i-ten Zylinder um den Wert ZD erhöht. Entsprechend wie in Figur 7 (310, 312, 314) wird der Neue Meßwert MN erfaßt 410 und mit dem ursprünglichen M0 verglichen 412. Abhängig 414 von diesem Vergleich wird die Zusatzmenge ZD erhöht 418 oder vermindert 416. Gibt die Meßwerterfassung den ursprünglichen Meßwert M0 aus so wird Mi gleich ZD gesetzt. Die weitere Auswertung erfolgt wie Mi in den vorherigen Figuren beschrieben. Die Abfrage­einrichtung 422 (entsprechend wie in Figur 7 322) fragt ab, ob schon für alle Zylinder die Erhöhung ZD ermittelt ist. Wenn dies der Fall ist, so wird der Zähler i um 1 erhöht 424. Die weitere Auswertung durch die Mittelwertbildung und die Differenzbildungen folgt ent­sprechend, wie in Figur 3 beschrieben.

Claims (11)

1. Verfahren zum Steuern und Regeln einer selbstzündenden Brenn­kraftmaschine mit mindestens einem Meßwertaufnehmer (20), einer elektronischen Regeleinrichtung (30) zur Bildung eines Mengensignals zur Kraftstoffzumessung, einer Steuereinrichtung (40) zur zylinder­spezifischen Ansteuerung eines Stellwerkes (45), das die von einem Pumpenelement in einen Zylinder eingespritzte Kraftstoffmenge fest­legt, dadurch gekennzeichnet, daß unter bestimmten Bedingungen Kor­rekturmittel (50, 60) aktiviert werden, die zylinderspezifisch Kor­rekturwerte zur Zylindergleichstellung bereitstellen und dauerhaft abspeichern und daß die Steuereinrichtung (40) abhängig vom Mengen­signal und den Korrekturwerten die Stellwerke (45) mit Zumeßsignalen beaufschlagt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kor­rekturmittel (50, 60) am Bandende des Motorherstellers, in bestimm­ten Intervallen und/oder bei ausgewählten stationären Betriebspunk­ten aktiviert werden.
3. Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturwerte abhängig von wenigstens einer der Größen Abgastemperatur, Lambda-Wert, Drehzahl, oder Drehmoment berechnet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kor­rekturwerte abhängig von der Differenz der Meßwerte der einzelnen Zylinder zu einem Mittelwert berechnet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kor­rekturwerte aus der Reaktion des Meßwertes auf die Reduktion der Kraftstoffzufuhr zu einem Zylinder, berechnet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kor­rekturwert für jeden Zylinder aus der Erhöhung der Dauer DZ der Zu­meßsignale der übrigen Zylinder, die nötig ist um den Meßwert zu er­halten, der vor Reduktion der Kraftstoffzufuhr des entsprechenden Zylinders gegeben war, berechnet wird.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Korrekturwerte aus der Abnahme des Meßwertes beim Zuschalten einer definierten Last berechnet werden.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kor­rekturwerte aus der Erhöhung der Dauer DZ der Zumeßsignale, die nö­tig ist um den Meßwert zu erhalten der vor Zuschalten der definier­ten Last gegeben war, berechnet werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeich­net, daß die Korrekturwerte an verschiedenen Arbeitspunkten ermit­telt werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeich­net, daß die Korrekturwerte abhängig von Last und Drehzahl abgespei­chert werden.
11. Einrichtung zum Steuern und Regeln einer selbstzündenden Brenn­kraftmaschine mit mindestens einem Meßwertaufnehmer (20), einer elektronischen Regeleinrichtung (30) zur Bildung eines Mengensignals zur Kraftstoffzumessung, einer Steuereinrichtung (40) zur zylinder­spezifischen Ansteuerung einzelner, jedem Zylinder zugeordneter Stellwerke (45), die die von Pumpenelementen in die Zylinder einge­spritzte Kraftstoffmenge festlegen, dadurch gekennzeichnet, daß Mit­tel vorgesehen sind die unter bestimmten Bedingungen Korrekturmittel (50, 60) aktivieren, die zur Zylindergleichstellung zylinderspezifi­sche Korrekturwerte bereits teilen und dauerhaft abspeichern wobei die Steuereinrichtung (40) abhängig vom Mengensignal und den Korrek­turwerten die Stellwerke (45) mit Zumeßsignalen beaufschlagt.
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