EP1068436A1 - Verfahren zur zylindergleichstellung bei einer mit direkteinspritzung arbeitenden brennkraftmaschine - Google Patents
Verfahren zur zylindergleichstellung bei einer mit direkteinspritzung arbeitenden brennkraftmaschineInfo
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- EP1068436A1 EP1068436A1 EP99913112A EP99913112A EP1068436A1 EP 1068436 A1 EP1068436 A1 EP 1068436A1 EP 99913112 A EP99913112 A EP 99913112A EP 99913112 A EP99913112 A EP 99913112A EP 1068436 A1 EP1068436 A1 EP 1068436A1
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- F02D2200/1015—Engines misfires
Definitions
- the invention relates to a method for cylinder equalization in an internal combustion engine working with direct injection according to the preamble of claim 1.
- the invention is based on the object of specifying a method of the type mentioned at the outset, with which the systematic error of the individual injection nozzles of the injection system can be compensated for in a simple and rapid manner both when the internal combustion engine is operating in a stationary and in a non-stationary manner.
- the energy released by the combustion in the individual cylinders is converted into kinetic energy of the crankshaft. Cylinder-specific combustion differences are expressed in speed fluctuations from which an error can be determined. This cylinder-specific error signal is characteristic of the systematic error during the injection process into the cylinder. In order to rule out incorrect adaptations even during unsteady operation of the internal combustion engine, for example when accelerating, the characteristic values, i.e. the speed values detected by the speed sensor, are corrected dynamically with an acausal filter. This dynamic correction makes it possible to determine an error even during speed transitions and to carry out an adaptation in the entire map area. Since the method uses the crankshaft speed supplied to the control device of the internal combustion engine anyway for other control and control purposes and therefore no additional hardware components are required, there is a very inexpensive implementation for increasing the smooth running of the internal combustion engine.
- FIG. 1 shows the speed curve for faultless and faulty injectors in stationary operation
- FIG. 2 shows the speed curve for error-free injectors in stationary and transient operation
- FIG. 3 the speed curve and the averaging time periods for the dynamic correction
- FIG. 4 shows a diagram to clarify the running time of the mean filter
- a positive change in the kinetic energy (AE km (i)> 0) corresponds to an excessive injection quantity m B l of fuel and a negative change in the kinetic energy
- FIG. 1A The course of the speed n over time t for fault-free injectors is plotted in FIG. 1A, and the speed curve over time for faulty injectors is plotted for the steady-state operation of the internal combustion engine.
- the cylinder-individual signal values namely the speeds before the ignition n (OT ( ⁇ )) and after the ignition n (UT ( ⁇ )) are identified for the cylinder I.
- the angular velocity CO and thus also ⁇ s fa ⁇ can be calculated from the speed n by simple conversion.
- FIG. 2B the internal combustion engine was accelerated using the same fault-free injectors. The method now calculates a value for the change in the kinetic energy ⁇ £ ⁇ (z)> 0, since the rotational speed after the combustion is greater than before and concludes that the current injector has a positive error, that is to say injects too much.
- the averaging time should be as short as possible to avoid any changes in the speed trend quickly recognizable. On the other hand, however, at least one work cycle must be worked out in order to calculate the systematic errors of the injectors.
- FIG. 3 shows the speed curve over two work cycles ASP and the averaging time periods for “ OT (/ + 1) and n o ⁇ ⁇ l +]) for the dynamic correction.
- FIG. 4 A sinusoidal signal is recorded in FIG. 4A.
- FIG. 4B is the course of the mean value when averaging over a quarter of the period when using a classic method with the aid of a causal mean filter whose runtime is r> 0. Only values from the past are used to calculate the mean value for the current point in time (indicated here by a vertical straight line). A phase shift between the smussignal and the middle curve (mean value 1) can be clearly seen.
- n 0 ⁇ ⁇ ⁇ ) and d n o ⁇ u + u denote the values measured with the aid of the speed sensor.
- FIG. 6 shows a speed curve with a slight acceleration of the internal combustion engine, in which a larger injection quantity of fuel was predefined on the cylinder Z (l). From the lower representation in FIG. 6 it can be seen that, despite an increase in the speed, the cylinder-individual residuals, which are synonymous with the errors, remain the same due to the dynamic correction indicated. Every fourth value belongs to the same cylinder l. One can clearly see that the error patterns remain the same.
- Proportional injection corrections can now be made from the cylinder-individual residuals obtained with this method. Since the residuals are only relative measures for the change in the amount of fuel to be injected, the adaptation algorithm is also created from this aspect. It must be ensured that the internal combustion engine does not generate more or less fuel at any correction time. 10 holds as in the uncorrected case. The algorithm should therefore only take on the task of uniformly distributing the injection quantity. This results in the adaptation algorithm for a 4-cylinder internal combustion engine
- ⁇ Z (i) k correction term for cylinder i after adaptation step k R Z (i), k residual of cylinder i at adaptation step ka is a positive, freely selectable adaptation parameter between 0 and 1, which determines the speed of the adaptation
- this amount of fuel becomes proportional (i.e. one third each for a 4-cylinder internal combustion engine, generally l / (zl) for an internal combustion engine with z-cylinders ) deducted from the other cylinders.
- the sum of the correction terms is equal to the number of cylinders at all times.
- the injection correction can thus take place directly over the injection duration by multiplying the correction terms ⁇ z t ⁇ ⁇ from the adaptation algorithm by the ideal injection times T E , ⁇ deai specified by the engine control.
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Abstract
Die Werte für die Drehzahl der Kurbelwelle werden mittels eines akausalen Mittelwertfilters korrigiert, aus den dynamisch korrigierten Drehzahlwerten die Änderung der kinetischen Energie der Kurbelwelle im Expansionsintervall eines Zylinders berechnet und auf die maximal zuführbare Kraftstoffmenge in diesem Intervall bezogen. Das daraus erhaltene, einheitslose Residuum stellt für den betrachteten Zylinder ein Mass für zuviel oder zuwenig eingespritzten Kraftstoff dar. Aus den berechneten Residuen werden Korrekturterme für die Einspritzzeiten der einzelnen Zylinder abgeleitet. Dadurch ist eine Adaption im gesamten Kennfeldbereich möglich, insbesondere auch bei Drehzahlübergängen.
Description
Beschreibung
Verfahren zur Zylindergleichstellung bei einer mit Direkteinspritzung arbeitenden Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zylindergleichstellung bei einer mit Direkteinspritzung arbeitenden Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bei mehrzylindrigen, direkteinspritzenden Verbrennungskraftmaschinen kommt es aufgrund verschiedener Störeinflüsse trotz gleicher Ansteuerung zu hohen Varianzen des Massendurchflusses zwischen einzelnen Einspritzdüsen. Die unterschiedlichen Kraftstoffmengen führen zu unterschiedlichen Drehmomentbei- trägen der einzelnen Zylinder, was neben einer Steigerung der Laufunruhe durch Drehzahlschwankungen der Kurbelwelle auch zu einer erhöhten Emmision führen kann.
Aus der DE 41 22 139 AI ist ein Verfahren zur Zylindergleich- Stellung bezüglich der Kraftstoff-Einspritzmengen bei einer Brennkraftmaschine bekannt, bei der die Drehbeschleunigung jedes einzelnen Zylinders erfaßt wird. Die einzelnen Meßwerte der Drehbeschleunigung werden miteinander verglichen und bei Abweichungen zwischen den einzelnen Meßwerten werden die Kraftstoffeinspritzmengen der einzelnen Zylinder so verändert, daß schließlich Abweichungen vermieden und damit Dreh- ungleichförmigkeiten der Brennkraftmaschine eliminiert werden .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der Eingangs genannten Art anzugeben, mit dem auf einfache und schnelle Weise der systematische Fehler der einzelnen Einspritzdüsen der Einspritzanlage sowohl bei stationärem als auch bei instationärem Betrieb der Brennkraftmaschine ausge- glichen werden kann.
2
Die genannte Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die durch die Verbrennung in den einzelnen Zylindern freiwerdende Energie wird in Bewegungsenergie der Kurbelwelle umgewandelt. Zylinderindividuelle Verbrennungsunterschiede äußern sich also in Drehzahlschwankungen, aus denen ein Fehler bestimmt werden kann. Dieses zylinderindividuelle Fehlersignal ist charakteristisch für den systematischen Fehler beim Einspritzvorgang in den Zylinder. Um auch bei instationärem Betrieb der Brennkraftmaschine, beispielsweise bei einer Beschleunigung Fehladaptionen auszuschließen, werden die charakteristischen Werte, d.h die vom Drehzahlsensor erfassten Drehzahlwerte, mit einem akausalen Filter dynamisch korrigiert. Durch diese dynamische Korrektur wird es ermöglicht, auch bei Drehzahlübergängen einen Fehler zu bestimmen und eine Adaption im gesamten Kennfeldbereich durchzuführen. Da das Verfahren als Eingangsgröße die für andere Steuer-und Re- gelzwecke ohnehin der Steuerungseinrichtung der Brennkraftmaschine zugeführte Kurbelwellendrehzahl nutzt und somit keinerlei zusätzliche Hardware-Komponenten nötig sind, ergibt sich eine sehr kostengünstige Realisierung zur Erhöhung der Laufruhe der Brennkraftmaschine.
Ein Ausführ.ungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
Figur 1 den Drehzahlverlauf für fehlerfreie und fehlerbehaf- tete Injektoren im stationären Betrieb,
Figur 2 den Drehzahlverlauf für fehlerfreie Injektoren im stationären und instationären Betrieb,
Figur 3 den Drehzahlverlauf und die Mittelungszeitspannen für die dynamische Korrektur,
3
Figur 4 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Laufzeit des Mittelwertfilters,
Figur 5 eine Darstellung der dynamischen Korrektur anhand ei- nes Beschleunigungsvorganges und
Figur 6 Drehzahl- und Residuenverlauf bei leichter Beschleunigung der Brennkraftmaschine
Um eine eventuelle Abweichung der tatsachlich eingespritzten Kraftstoffmenge von der Sollemspritzmenge ausregeln zu können ist es notig, ein Maß für diese Abweichung, also einen Fehler zu bestimmen. Genutzt wird dazu das Signal eines Drehzahlsensors. Die durch die Verbrennung m den einzelnen Zy- lindern freiwerdende Energie wird m Bewegungsenergie der
Kurbelwelle umgewandelt. Zylinderindividuelle Verbrennungsunterschiede äußern sich also in Drehzahlschwankungen, aus denen ein Fehler bestimmt werden kann. Die kinetische Energie, die wahrend der Verbrennung in einem Zylinder l frei wird, errechnet sich zu
ΔEk,„( = 2-ö"(ö,u(,)-ö,OT(1)) (1)
mit θ mittleres Trägheitsmoment der Kurbelwelle ω 0T( Winkelgeschwindigkeit im oberen Totpunkt (vor der Expansionsphase) J JJJI Winkelgeschwindigkeit im unteren Totpunkt (nach der
Expansionsphase)
Der untere Totpunkt (Index UT) des Zylinders l entspricht aber dem oberen Totpunkt (Index OT) des als nächsten gezündeten Zylinders z+1. Deshalb laßt sich diese Gleichung auch folgendermaßen angeben:
ΔEkin « *-(ωθT(ι+l) 0OT(ι), (2;
Eine positive Änderung der kinetischen Energie (AEkm(i) > 0) entspricht einer zu großen Einspritzmenge mB l an Kraftstoff und eine negative Änderung der kinetischen Energie
(AEkιn(i) < 0) entspricht einer zu kleinen Einspritzmenge mB l .
Ist AEkιn(l) = 0 f so wurde d e richtige Brennstoffmenge eingespritzt .
Diese Aussagen gelten jedoch nur, wenn man von einem quasi- stationaren Betriebszustand ausgehen kann (die mittlere Drehzahl also konstant bleibt) und das Lastmoment keine Sprunge aufweist .
In Figur 1A ist der Verlauf der Drehzahl n über der Zeit t für fehlerfreie Injektoren, m Figur 1B der Drehzahlverlauf über der Zeit für fehlerbehaftete Injektoren jeweils für den stationären Betrieb der Brennkraftmaschine aufgetragen. In beiden Fallen sind m Form von Kreisen die zylmdeπndividdu- ellen Signalwerte, nämlich die Drehzahlen vor der Zündung n(OT(ι)) und nach der Zündung n(UT(ι)) für den Zylinder I gekennzeichnet .
Durch einfache Umrechnung laßt sich aus der Drehzahl n die Winkelgeschwindigkeit CO und somit auch ΔsfaΛ berechnen.
Wird das Verfahren auch angewandt, wenn sich die Brennkraftmaschine nicht im stationären Betrieb befindet, können keine Aussagen über die Fehler der Injektoren gemacht werden. Wird z.B. die Brennkraftmaschine gerade beschleunigt, wird ein Fehler erkannt, wo unter Umstanden gar keiner sein muß.
Dieses Problem ist m Figur 2 aufgezeigt. Der zeitliche Dreh- zahlverlauf m Figur 2A wurde mit fehlerfreien Injektoren im stationären Betrieb simuliert. Das oben genannte Verfahren
liefert einen Wert für die Änderung der kinetischen Energie AEkm i = 0 , also keinen Fehler. In Figur 2B wurde die Brennkraftmaschine mit den gleichen fehlerfreien Injektoren beschleunigt. Das Verfahren errechnet jetzt einen Wert f r die Änderung der kinetischen Energie Δ£^ (z) > 0 , da die Drehzahl nach der Verbrennung großer ist als vorher und schließt daraus, daß der aktuelle Injektor einen positiven Fehler aufweist, also zuviel einspritzt.
Um die Einschränkung eines quasistationaren Betriebszustandes zu beseitigen und auch in dynamischen Drehzahlubergangen einen Fehler bestimmen zu können, fuhrt man eine dynamische Korrektur der Drehzahl durch. Erklart wird diese dynamische Korrektur im folgenden am Beispiel einer 4-Zylmder-Brenn- kraftmaschme .
Der Grundgedanke bei der dynamischen Korrektur ist, die Tendenz der mittleren Drehzahl mit zu berücksichtigen. Dazu werden zur Bestimmung des Fehlers nicht die tatsächlichen Dreh- zahlen noτ^l+]^ und noτ^ benutzut, sondern korrigierte Drehzahlen üHι+]) und noHl) .
Diese sind vom Trend der mittleren Drehzahl befreit und lassen somit eine Aussage über das Einspritzverhalten des be- trachteten Injektors zu.
Um diesen Trend zu bestimmen, werden mittlere Drehzahlen berechnet und mit den aktuellen Werten m Beziehung gesetzt.
Um aber einen Vergleich der aktuellen Drehzahl mit einem Mittelwert zu ermöglichen, muß das verwendete Mittelwertfilter eine Gruppenlaufzeit von r=0 besitzen. Dies ist nur durch ein akausales Filter zu erreichen, bei dem der aktuelle Zeitpunkt in der Mitte des Mittelungsmtervalles liegt.
Die Mittelungszeitspanne sollte dabei so kurz wie möglich gewählt werden, um eventuelle Änderungen der Drehzahltendenz
schnell zu erkennen. Auf der anderen Seite muß aber über mindestens ein Arbeitsspiel ge ittelt werden, um die systematischen Fehler der Injektoren herauszurechnen.
Da es sich bei der hier untersuchten Brennkraftmaschine um eine 4-Zylmder-Brennkraftmaschme handelt, müssen bei Mitteilung über ein Arbeitsspiel vier Drehzahlwerte (jeweils im oberen Totpunkt) berücksichtigt werden. Um aber die erforderliche Laufzeit des Mittelwertfilters von τ = 0 einhalten zu können, muß, wie oben beschrieben, der aktuelle Zeitpunkt in der Mitte des Mittelungsintervalls liegen. Da es bei vier Drehzahlwerten aber keinen mittleren Wert gibt, wird über fünf Werte gemittelt. Die dynamische Korrektur der Drehzahl ergibt sich somit aus der akausalen Mittelwertbildung zu:
_ 1 1 1 1 1 n0T(ι) ~ g nθT ι-2) + ~^HOT{ι-\) + 4 n0T(ι) + ~^nθT(ι+\) + ~^nθT(ι+2) < 3 )
n 0T(ι-2) unc n θT(ι+2) 9ehoren dabei zum gleichen Zylinder und werden jeweils nur halb so stark gewichtet wie die anderen drei Werte. Damit ist die Mitteilung über genau ein Arbeitsspiel gewährleistet.
Die Akausalitat kann man in den Griff bekommen, indem man die Berechnung für den zum Zeitpunkt l aktuellen Zylinder erst am Ende der Mittelungszeitspanne zum Zeitpunkt i + 2 durchfuhrt. Da der entsprechende Wert erst im nächsten Arbeitsspiel wieder benotigt wird, also zum Zeitpunkt 1 + 4 , ist dies ohne Probleme möglich.
Ein Gleichung (3) entsprechender Mittelwert wird auch auch für OT(1+i) berechnet:
_ 1 1 1 _ J_ πθ7(,+ι) - g noι(,-\) + . noτ(\) + 4 noι(>+\) + 4 "θ7(ι+2) + g noτ(,+ι) ( 4 ι
7
In Figur 3 ist der Drehzahlverlauf über zwei Arbeitsspiele ASP und die Mittelungszeitspannen für «OT(/+1)und noτ{l+]) für die dynamische Korrektur graphisch dargestellt.
Um den Einfluß der Laufzeit T des Mittelwertfllters zu verdeutlichen, sei auf Figur 4 verwiesen. In Figur 4A ist ein Sinussignal aufgezeichnet. Darunter (Figur 4B) ist der Verlauf des Mittelwertes bei Mittelung über ein Viertel der Periodendauer bei Verwendung eines klassischen Verfahrens mit Hilfe eines kausalen Mittelwertfllters, dessen Laufzeit r>0 ist. Zur Berechnung des Mittelwertes für den aktuellen Zeitpunkt (hier durch eine vertikale Gerade angedeutet) werden nur Werte aus der Vergangenheit benutzt. Es ist deutlich eine Phasenverschiebung zwischen Smussignal und der mittleren Kurve (Mittelwert 1) zu erkennen.
In Figur 4C ist der Mittelwertverlauf bei Verwendung eines akausalen Filters (T=0) zu sehen. Zur Berechnung werden gleich viele Werte aus der Vergangenheit und der Zukunft be- nutzt (der aktuelle Zeitpunkt liegt als in der Mitte des M t- telungsmtervalls) . Hier ist deutlich zu sehen, daß das Si- nussignal und das Mittelwertsignal 2 phasengleich sind.
Mit Hilfe der Mittelwerte aus den Gleichungen (3) und (4) werden nun die korrigierten Drehzahlen berechnet:
_ nθT{ι+\) ~ nθT(ι) nθT{ι+\) ~ HOT{ι+\) ö ( 5 >
01(ι+ϊ - n n ■07 (ι) or(ή = n ,lorτ(ή
Die Werte n0τ<ι) und noτu+u bezeichnen dabei die mit Hilfe des Drehzahlsensors gemessenen Werte.
In Figur 5 ist ein Beispiel zur dynamischen Drehzahlkorrektur gezeigt. Es werden fehlerfreie Injektoren angenommen. Dies
ist daran zu erkennen, daß die aktuellen Drehzahlwerte n0τ(Λ und fT-oτ(ι+\) unc die dazugehörigen Mittelwerte noτiΛ und ~ 0τ(ι+\) die gleichen Abstände (hier Δλ?=10) haben. Die Brennkraftmaschine wird beschleunigt. Es ergeben sich
oτiΛ = 1220 [1/min] ~oτ{ι+\) = 1220 [1 min]
Die korrigierten Drehzahlen sind also gleich groß, woraus sich schließen läßt, daß die Injektoren fehlerfrei arbeiten. Der steigende Trend der Drehzahl konnte also herausgefiltert werden .
Mit den korrigierten Drehzahlwerten aus den Gleichungen (5) und (6) wird nun für den Zylinder Z(i) die Änderung der kinetischen Energie IΔEkιnZ,J nach folgender Gleichung berechnet:
ΔE km {<)F 2F n2 ή nθ2 T(ι und daraus ein Residuum berechnet zu
R∑(ι ) - Knorm ' nθT(k,ι+\) OT{k,ι) mit
1 . (2π 2
K,m„„ = 2 H ^ 300 und Rz ) Residuum des Zylinders Z(i)
Θ mittleres Trägheitsmoment der Kurbelwelle
(appliziert ) Hu unterer Heizwert für den verwendeten Kraftstoff πϊBmax maximal einspritzbare Kraftstoffmenge nω(l) korrigierte Drehzahl am oberen Totpunkt des Zylinders i
"f7(ι+D korrigierte Drehzahl am oberen Totpunkt -des Zylinders l+l Knorm als Normierungsfaktor
das bei entsprechender Normierung eine Aussage darüber enthalt, wieviel Prozent Kraftstoff zuviel oder zuwenig eingespritzt wurde.
2π
In Gleichung (8) dient der Faktor zur Umrechnung von Um-
60 drehung pro Minute (Einheit von n ) m Radian pro Sekunde
(Einheit von CO ) . Durch Multiplikation mit — 1 • ü n erhalt man
2 eine Energiedifferenz, die der in Gleichung (2) entspricht. Die Division durch Htl - mBmBX und die Multiplikation mit 100 ergeben einen prozentualen Fehler, da die Differenz an kme- tischer Energie, die durch Injektorfehler wahrend einer Zündung auftritt, auf die Gesamtenergie der eingespritzten Kraftstoffmasse mn bezogen wird.
In Figur 6 st ein Drehzahlverlauf bei einer leichten Be- schleunigung der Brennkraftmaschine gezeigt, bei dem auf den Zylinder Z(l) eine größere Einspritzmenge an Kraftstoff vorgegeben wurde. Aus der unteren Darstellung der Figur 6 sieht man, daß trotz einem Ansteigen der Drehzahl die zylinderindividuellen Residuen, gleichbedeutend mit den Fehlern, aufgrund der angegebenen dynamischen Korrrektur gleich bleiben. Jeder vierte Wert gehört zum gleichen Zylinder l. Man sieht deutlich, daß die Fehlermuster gleich bleiben.
Aus den mit diesem Verfahren gewonnenen, zylmdenndividuel- len Residuen können nun anteilmäßige Einspritzkorrekturen vorgenommen werden. Da die Residuen nur Relativmaße für die Änderung der einzuspritzenden Menge an Kraftstoff darstellen, wird auch der Adaptionsalgoπthmus unter diesem Aspekt erstellt. Es muß gewährleistet sein, daß die Brennkraftmaschine zu keinem Korrekturzeitpunkt mehr oder weniger Kraftstoff er-
10 hält als im unkorrigierten Fall. Der Algorithmus soll also nur die Aufgabe einer gleichmäßigen Verteilung der Einspritzmenge übernehmen. Damit ergibt sich der Adaptionsalgorithmus für eine 4-Zylinder-Brennkraftmaschine zu
^z(ιμ Z(l),k-1 ' RZ(l),k Z(2),k + Z(3),k + RZ(4),k Z(2),k Z(2),k-1 Z(2)k 1 RZ(3),k + RZ(4),k + RZ(l),k
+ a +-•
^Z(3),k Z(3),k-1 Z(3),k 3 RZ(4),k + RZ(l),k + RZ(2),k
^Z(4),k δ Z 4 ,k-l VRZ(4),k7 V Z(l),k + Z(2),k + RZ(3),k
υz(\)
3∑(2),0 mit 3ψ).0 ^Z(4),0 als Initialisierung für einen multiplikativen Adaptionsfall
Darin ist δ Z(i),k Korrekturterm für Zylinder i nach Adaptionsschritt k RZ(i),k Residuum des Zylinders i zum Adaptionsschritt k a positiver frei wählbarer Adaptionsparameter zwischen 0 und 1, der die Geschwindigkeit der Adaption festlegt
Spritzt man bei einem Zylinder mehr Kraftstoff ein (d.h. das Residuum des Zylinders war positiv) , so wird diese Kraftstoffmenge anteilsmäßig (d.h. zu je einem Drittel bei einer 4-Zylinder-Brennkraftmaschine, allgemein l/(z-l) bei einer Brennkraftmaschine mit z-Zylindern) bei den anderen Zylindern abgezogen .
Spritzt man bei einem Zylinder weniger Kraftstoff ein (d.h. das Residuum des Zylinders war negativ) , so wird diese Kraft- stoffmenge anteilmäßig (d.h. zu je einem Drittel bei einer 4- Zylinder-Brennkraftmaschine, allgemein l/(z-l) bei einer
11
Brennkraftmaschine mit z-Zylindern) bei den anderen Zylinder draufgeschlagen.
Dadurch ist sichergestellt, daß das Drehmoment während der Zylindergleichstellung konstant bleibt, da sich die insgesamt zuzuführende Kraftstoffmenge nicht ändert.
Die Summe der Korrekturterme ist zu jedem Zeitpunkt gleich der Zylinderzahl.
Zur Korrektur der Einspritzmenge mB,ι in einen Zylinder steht nur eine einzige Steuergröße zur Verfügung, nämlich die Einspritzdauer TE. Wegen der stets positiven Steigung einer invertierten Düsenkennlinie (Einspritzmenge als Funktion der Einspritzdauer) zieht eine längere Ansteuerung eine größere
Einspritzmenge mit sich. Die Einspritzkorrektur kann also direkt über die Einspritzdauer erfolgen, indem die Korrekturterme δztΛ κ aus dem Adaptionsalgorithmus mit den von der Motorsteuerung vorgegebenen idealen Einspritzzeiten TE,ιdeai mul- tipliziert werden.
Claims
1. Verfahren zur Zylindergleichstellung bezüglich der Kraftstoffeinspritzmengen für eine mit Direkteinspritzung arbei- tende Brennkraftmaschine, bei dem die Kraftstoffeinspritzmengen durch Ändern der Einspritzzeiten steuerbar sind und die Einspritzzeiten mit zylinderindividuellen Korrekturtermen derart beaufschlagt werden, daß die Laufruhe der Brennkraftmaschine erhöht ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß
-sowohl im quasistationären als auch im dynamischen Betriebszustand der Brennkraftmaschine die Drehzahl (n) der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine erfaßt wird, -die Drehzahlwerte (n) mittels eines, eine Gruppenlaufzeit (τ) von Null aufweisendes Mittelwertfilters korrigiert werden, -aus den korrigierten Drehzahlwerten ( ) die Änderung der kinetischen Energie iAEkmι) der Kurbelwelle im Expansionsintervall eines Zylinders (i) berechnet wird, -daraus ein Relativmaß (Residuum Rz(±)) für jeden Zylinder
(Z(i)) abgeleitet wird, das die Information über zuviel oder zuwenig eingespritzte Kraftstoffmenge enthält und
-aus diesem Maß (Residuum Rz(i)) Korrekturterme (δZ(Λk) für die Einspritzzeit (TE) berechnet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektur der Drehzahlwerte (n(1)) nach folgender Beziehung erfolgt :
lOT(ι n
" OT, (/+1) n, O.T(ι)
OT(ι + \)
13
_ nQT(ι+\) ~ n0T(ή noτ(ι) ~ noτ(ή ~ mit h0i(<) ' "or(/+ι) als korrigierte Drehzahl des Zylinders i, bzw i+1 über ein Arbeitsspiel ή01(l) , nül{l+λ) Mittelwert der Drehzahl des Zylinders i, bzw i+1 über ein Arbeitsspiel
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer 4-Zylinder-Brennkraftmaschine der Mittelwert ( noτι,\ ) des Zylinders (i) berechnet wird zu:
loτ(ι) - ~ Gnoτ(ι-2) + Gnoτ(ι-\) + Gnoτ(ι) + Gnoτ{ι+\) + 1 G.nor(ι+2)
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer 4-Zylinder-Brennkraftmaschine der Mittelwert ( «07(l+1) ) des Zylinders (i+1) berechnet wird zu:
"«/(,+!) _ g "«/Η) + 4"OT(1) 'θ7'(ι+l) n()J(ι+2) + R nθl{,+3)
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte für die Änderung der kinetischen Energie [ΔEkm ι \ auf einen Wert bezogen wird, der die maximal zuführbare Kraftstoffenergie m diesem Intervall angibt und daraus das Maß
(Residuum Rz(ι)) berechnet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der kinetischen Energie lΔEkιnZ,J nach folgender Gleichung berechnet wird
Δ£faHv = ~~ ' ^ ' ^oτ(ι+\) ~ **oτ(ι) ) un<^ daraus das Maß bestimmt wird zu
14
^Z(ι) ~ wπn ' [noT(κ,ι+l) n0T(k,ι)
mit
Θ mittleres Trägheitsmoment der Kurbelwelle
Hu unterer Heizwert für den verwendeten Kraftstoff mBmax maximal einspritzbare Kraftstoffmenge nθl(ι) korrigierte Drehzahl am oberen Totpunkt des Zylinders i n OT(ι+\) korrigierte Drehzahl am oberen Totpunkt des Zylinders i+1
K„ ein Normierungsfaktor, der den Wert
Θ 1 ,2
2π aufweist
2 H„mBaΛ \ m
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus den berechneten Maßen (Residuum Rz(ι)) Korrekturterme ( |t) berechnet werden, mit denen die Werte für die Einspritzzeiten (T E, ideal) multipliziert werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Korrekturterme z(,),k ι berechnet werden zu
z(ι),k Z(l),k-1 Z(l),k ' Z(2),k + Z(3),k + RZ(4),k
^Z(2),k Z(2),k-1 R Z(2)k RZ(3),k + RZ(4),k + Z(l),k
+ a + -
^Z(3),k δ Z(3),k-1 R Z(3),k RZ(4),k + RZ(l),k + RZ(2),k
Z(4),k _ * Z(4),k-l Rz(4),ky V Z(l),k + RZ(2),k + RZ(3),k V
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z(ι),o
Z(2),0 mit Z(3),0 Z(4),0 als Initialisierungswert und mit
Zi.k Korrekturterm für Zylinder i nach Adaptionsschritt k
R Z(i),k Residuum des Zylinders i zum Adaptionsschritt k a positiver frei wählbarer Adaptionsparameter zwischen 0 und 1, der die Geschwindigkeit der Adaption festlegt
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ID=7862950
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