EP1068436B1 - Verfahren zur zylindergleichstellung bei einer mit direkteinspritzung arbeitenden brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zur zylindergleichstellung bei einer mit direkteinspritzung arbeitenden brennkraftmaschine Download PDF

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EP1068436B1
EP1068436B1 EP99913112A EP99913112A EP1068436B1 EP 1068436 B1 EP1068436 B1 EP 1068436B1 EP 99913112 A EP99913112 A EP 99913112A EP 99913112 A EP99913112 A EP 99913112A EP 1068436 B1 EP1068436 B1 EP 1068436B1
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EP
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cylinder
internal combustion
combustion engine
calculated
speed
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Ralf Schernewski
Andreas KÄRCHER
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Siemens Corp
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1497—With detection of the mechanical response of the engine
    • F02D41/1498—With detection of the mechanical response of the engine measuring engine roughness
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • 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.
  • DE 41 22 139 A1 describes a method for cylinder equalization regarding the fuel injection quantities at one Internal combustion engine known in which the spin each individual cylinder is detected. The individual measured values the spin are compared and at Deviations between the individual measured values are the Fuel injection quantities of the individual cylinders changed so that deviations are finally avoided and thus rotational irregularities the internal combustion engine can be eliminated.
  • the invention has for its object a method of Specify the type mentioned, with the simple and quick way of systematic failure of individual injectors the injection system with both stationary and even when the internal combustion engine is operating transiently can be.
  • the one released by the combustion in the individual cylinders Energy is converted into kinetic energy of the crankshaft.
  • Express cylinder-specific combustion differences thus in fluctuations in speed from which an error is determined can be.
  • This cylinder-specific error signal is characteristic of the systematic error during the injection process in the cylinder.
  • the internal combustion engine for example when accelerating Excluding misapplications becomes the characteristic Values, i.e. those recorded by the speed sensor Speed values, dynamically corrected with an acausal filter. This dynamic correction enables to determine an error even at speed transitions and a Adaptation to be carried out in the entire map area. Since that Process as an input variable for other control and regulation purposes anyway the control device of the internal combustion engine supplied crankshaft speed uses and therefore none additional hardware components are required a very inexpensive implementation to increase the Smooth running of the internal combustion engine.
  • the angular velocity ⁇ and thus also ⁇ E kin can be calculated from the speed n by simple conversion.
  • the method is also used when the internal combustion engine cannot be in stationary operation Statements are made about the errors of the injectors. Becomes e.g. the engine is just accelerating, a Errors recognized where there may not be any.
  • the basic idea behind dynamic correction is to take the tendency of the average speed into account. For this purpose, the actual speeds n OT ( i +1) and n OT ( i ) are not used to determine the error, but corrected speeds n and OT ( i +1) and n and OT ( i ) .
  • Average speeds are calculated to determine this trend and related to the current values.
  • the averaging period should be as short as possible be to possible changes in the speed trend quickly recognizable.
  • n OT ( i ) 1 8th n OT ( i -2) + 1 4 n OT ( i -1) + 1 4 n OT ( i ) + 1 4 n OT ( i +1) + 1 8th n OT ( i +2)
  • n TDC ( i -2) and n TDC ( i + 2) belong to the same cylinder and are weighted only half as much as the other three values. This guarantees notification of exactly one work cycle.
  • n OT ( i +1) 1 8th n OT ( i -1) + 1 4 n OT (1) + 1 4 n OT ( i +1) + 1 4 n OT ( i +2) + 1 8th n OT ( i +3)
  • Figure 4A is a Sinusoidal signal recorded.
  • Figure 4B is the course of the mean when averaging over a quarter of the period using a classic method with With the help of a causal mean filter, whose runtime ⁇ > 0 is.
  • To calculate the mean value for the current time (indicated here by a vertical straight line) only values from the past are used. It is clearly one Phase shift between sine signal and the middle one Curve (mean 1).
  • the sine signal and the mean value signal 2 are in phase.
  • n OT ( i +1) n OT ( i +1) - n OT ( i +1) - n OT ( i ) 2
  • n OT ( i ) n OT ( i ) - n OT ( i +1) - n OT ( i ) 2
  • n TDC (i) and n TDC (i + 1) denote the values measured with the aid of the speed sensor.
  • Equation (8) the factor 2 ⁇ / 60 is used to convert revolutions per minute (unit of n) to radians per second (unit of ⁇ ). Multiplying by 1/2 ⁇ ⁇ gives an energy difference that corresponds to that in equation (2).
  • the division by H u ⁇ m B max and the multiplication by 100 result in a percentage error since the difference in kinetic energy that occurs due to injector errors during ignition is related to the total energy of the injected fuel mass m B.
  • FIG. 6 shows a speed curve with a slight acceleration the internal combustion engine shown in the Cylinder Z (1) specified a larger injection quantity of fuel has been. From the lower representation of Figure 6 sees one that, despite an increase in speed, the individual cylinder Residuals, synonymous with errors, due to remain the same as the specified dynamic correction. everyone fourth value belongs to the same cylinder i. You can see clearly that the error patterns remain the same.
  • the sum of the correction terms is the same at all times the number of cylinders.
  • injection correction can thus be carried out directly over the injection duration by ideally multiplying the correction terms ⁇ Z ( i ), k from the adaptation algorithm by the ideal injection times T E specified by the engine control.

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Description

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 Drehmomentbeiträgen 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 A1 ist ein Verfahren zur Zylindergleichstellung 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 Drehungleichförmigkeiten 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 ausgeglichen werden kann.
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 Regelzwecke 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 Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
Figur 1
den Drehzahlverlauf für fehlerfreie und fehlerbehaftete 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,
Figur 4
ein Diagramm zur Verdeutlichung der Laufzeit des Mittelwertfilters,
Figur 5
eine Darstellung der dynamischen Korrektur anhand eines Beschleunigungsvorganges und
Figur 6
Drehzahl- und Residuenverlauf bei leichter Beschleunigung der Brennkraftmaschine
Um eine eventuelle Abweichung der tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmenge von der Solleinspritzmenge ausregeln zu können ist es nötig, ein Maß für diese Abweichung, also einen Fehler zu bestimmen. Genutzt wird dazu das Signal eines Drehzahlsensors. 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. Die kinetische Energie, die während der Verbrennung in einem Zylinder i frei wird, errechnet sich zu
Figure 00030001
mit
mittleres Trägheitsmoment der Kurbelwelle
ω OT ( i )
Winkelgeschwindigkeit im oberen Totpunkt (vor der Expansionsphase)
ω UT ( i )
Winkelgeschwindigkeit im unteren Totpunkt (nach der Expansionsphase)
Der untere Totpunkt (Index UT) des Zylinders i entspricht aber dem oberen Totpunkt (Index OT) des als nächsten gezündeten Zylinders i +1. Deshalb läßt sich diese Gleichung auch folgendermaßen angeben:
Figure 00040001
Eine positive Änderung der kinetischen Energie (ΔEkin (i)>0) entspricht einer zu großen Einspritzmenge mB , i an Kraftstoff und eine negative Änderung der kinetischen Energie (ΔEkin (i)<0) entspricht einer zu kleinen Einspritzmenge mB,i. Ist ΔEkin (i)=0, so wurde die richtige Brennstoffmenge eingespritzt.
Diese Aussagen gelten jedoch nur, wenn man von einem quasistationären Betriebszustand ausgehen kann (die mittlere Drehzahl also konstant bleibt) und das Lastmoment keine Sprünge aufweist.
In Figur 1A ist der Verlauf der Drehzahl n über der Zeit t für fehlerfreie Injektoren, in Figur 1B der Drehzahlverlauf über der Zeit für fehlerbehaftete Injektoren jeweils für den stationären Betrieb der Brennkraftmaschine aufgetragen. In beiden Fällen sind in Form von Kreisen die zylinderindividduellen Signalwerte, nämlich die Drehzahlen vor der Zündung n(OT(i)) und nach der Zündung n(UT(i)) für den Zylinder i gekennzeichnet.
Durch einfache Umrechnung läßt sich aus der Drehzahl n die Winkelgeschwindigkeit ω und somit auch ΔEkin 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 Umständen gar keiner sein muß.
Dieses Problem ist in Figur 2 aufgezeigt. Der zeitliche Drehzahlverlauf in Figur 2A wurde mit fehlerfreien Injektoren im stationären Betrieb simuliert. Das oben genannte Verfahren liefert einen Wert für die Änderung der kinetischen Energie ΔEkin (i)=0, also keinen Fehler. In Figur 2B wurde die Brennkraftmaschine mit den gleichen fehlerfreien Injektoren beschleunigt. Das Verfahren errechnet jetzt einen Wert für die Änderung der kinetischen Energie ΔEkin (i)>0, da die Drehzahl nach der Verbrennung größer ist als vorher und schließt daraus, daß der aktuelle Injektor einen positiven Fehler aufweist, also zuviel einspritzt.
Um die Einschränkung eines quasistationären Betriebszustandes zu beseitigen und auch in dynamischen Drehzahlübergängen einen Fehler bestimmen zu können, führt man eine dynamische Korrektur der Drehzahl durch. Erklärt wird diese dynamische Korrektur im folgenden am Beispiel einer 4-Zylinder-Brennkraftmaschine.
Der Grundgedanke bei der dynamischen Korrektur ist, die Tendenz der mittleren Drehzahl mit zu berücksichtigen. Dazu werden zur Bestimmung des Fehlers nicht die tatsächlichen Drehzahlen nOT ( i +1) und nOT ( i ) benutzut, sondern korrigierte Drehzahlen n andOT ( i +1) und n andOT ( i ).
Diese sind vom Trend der mittleren Drehzahl befreit und lassen somit eine Aussage über das Einspritzverhalten des betrachteten Injektors zu.
Um diesen Trend zu bestimmen, werden mittlere Drehzahlen berechnet und mit den aktuellen Werten in Beziehung gesetzt.
Um aber einen Vergleich der aktuellen Drehzahl mit einem Mittelwert zu ermöglichen, muß das verwendete Mittelwertfilter eine Gruppenlaufzeit von τ=0 besitzen. Dies ist nur durch ein akausales Filter zu erreichen, bei dem der aktuelle Zeitpunkt in der Mitte des Mittelungsintervalles 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 gemittelt werden, um die systematischen Fehler der Injektoren herauszurechnen.
Da es sich bei der hier untersuchten Brennkraftmaschine um eine 4-Zylinder-Brennkraftmaschine 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: n OT(i) = 18 nOT ( i -2) + 14 nOT ( i -1) + 14 n OT(i) + 14 nOT ( i +1) + 18 nOT ( i +2) nOT ( i -2) und nOT ( i+ 2) gehören 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 Akausalität kann man in den Griff bekommen, indem man die Berechnung für den zum Zeitpunkt i aktuellen Zylinder erst am Ende der Mittelungszeitspanne zum Zeitpunkt i + 2 durchführt. Da der entsprechende Wert erst im nächsten Arbeitsspiel wieder benötigt wird, also zum Zeitpunkt i + 4, ist dies ohne Probleme möglich.
Ein Gleichung (3) entsprechender Mittelwert wird auch auch für OT(i+1) berechnet: n OT(i+1) = 18 nOT ( i -1) + 14 n OT(1) + 14 n OT(i+1) + 14 nOT ( i +2) + 18 nOT ( i +3)
In Figur 3 ist der Drehzahlverlauf über zwei Arbeitsspiele ASP und die Mittelungszeitspannen für n OT ( i +1) und n OT ( i +1) für die dynamische Korrektur graphisch dargestellt.
Um den Einfluß der Laufzeit τ des Mittelwertfilters 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 Mittelwertfilters, dessen Laufzeit τ >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 Sinussignal und der mittleren Kurve (Mittelwert 1) zu erkennen.
In Figur 4C ist der Mittelwertverlauf bei Verwendung eines akausalen Filters (τ=0) zu sehen. Zur Berechnung werden gleich viele Werte aus der Vergangenheit und der Zukunft benutzt (der aktuelle Zeitpunkt liegt als in der Mitte des Mittelungsintervalls). Hier ist deutlich zu sehen, daß das Sinussignal und das Mittelwertsignal 2 phasengleich sind.
Mit Hilfe der Mittelwerte aus den Gleichungen (3) und (4) werden nun die korrigierten Drehzahlen berechnet: n OT ( i +1) = n OT(i+1) - n OT(i+1) - n OT(i) 2 n OT ( i ) = nOT ( i ) - n OT(i+1) - n OT ( i ) 2
Die Werte nOT(i) und nOT(i+1) 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 nOT ( i ) und nOT (i+1) und die dazugehörigen Mittelwerte n OT ( i ) und n OT ( i +1) die gleichen Abstände (hier Δn = 10) haben. Die Brennkraftmaschine wird beschleunigt. Es ergeben sich n OT ( i ) = 1220 [1/min] n OT ( i +1) =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
Figure 00080001
nach folgender Gleichung berechnet:
Figure 00080002
und daraus ein Residuum berechnet zu
Figure 00080003
mit Knorm = 12 ·· 2π60 Hu ·m Bmax ·100 und
Rz (i)
Residuum des Zylinders Z(i)
Θ
mittleres Trägheitsmoment der Kurbelwelle (appliziert)
Hu
unterer Heizwert für den verwendeten Kraftstoff
mBmax
maximal einspritzbare Kraftstoffmenge
n andOT ( i )
korrigierte Drehzahl am oberen Totpunkt des Zylinders i
n andOT ( i +1)
korrigierte Drehzahl am oberen Totpunkt des Zylinders i+1
Knorm
als Normierungsfaktor
das bei entsprechender Normierung eine Aussage darüber enthält, wieviel Prozent Kraftstoff zuviel oder zuwenig eingespritzt wurde.
In Gleichung (8) dient der Faktor 2π / 60zur Umrechnung von Umdrehung pro Minute (Einheit von n) in Radian pro Sekunde (Einheit von ω). Durch Multiplikation mit 1 / 2· erhält man eine Energiedifferenz, die der in Gleichung (2) entspricht. Die Division durch Hu·mB max und die Multiplikation mit 100 ergeben einen prozentualen Fehler, da die Differenz an kinetischer Energie, die durch Injektorfehler während einer Zündung auftritt, auf die Gesamtenergie der eingespritzten Kraftstoffmasse mB bezogen wird.
In Figur 6 ist ein Drehzahlverlauf bei einer leichten Beschleunigung der Brennkraftmaschine gezeigt, bei dem auf den Zylinder Z(1) 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 i. Man sieht deutlich, daß die Fehlermuster gleich bleiben.
Aus den mit diesem Verfahren gewonnenen, zylinderindividuellen Residuen können nun anteilmäßige Einspritzkorrekturen vorgenommen werden. Da die Residuen nur Relativmaße für die Änderung der einzuspritzenden Menge an Kraftstoff darstellen, wird auch der Adaptionsalgorithmus unter diesem Aspekt erstellt. Es muß gewährleistet sein, daß die Brennkraftmaschine zu keinem Korrekturzeitpunkt mehr oder weniger Kraftstoff erhält 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
Figure 00100001
mit
Figure 00100002
als Initialisierung für einen multiplikativen Adaptionsfall.
Darin ist
δZ(i),k
Korrekturterm für Zylinder i nach Adaptionsschritt k
RZ(i),k
Residuum des Zylinders i zum Adaptionsschritt k
α
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 1/(z-1) 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 Kraftstoffmenge anteilmäßig (d.h. zu je einem Drittel bei einer 4-Zylinder-Brennkraftmaschine, allgemein 1/(z-1) bei einer 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,i 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 δ Z ( i ), k aus dem Adaptionsalgorithmus mit den von der Motorsteuerung vorgegebenen idealen Einspritzzeiten TE,ideal multipliziert werden.

Claims (8)

  1. Verfahren zur Zylindergleichstellung bezüglich der Kraftstoffeinspritzmengen für eine mit Direkteinspritzung arbeitende 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,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    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 (n and) die Änderung der kinetischen Energie ΔEkin , i der Kurbelwelle im Expansionsintervall eines Zylinders (i) berechnet wird,
    daraus ein Relativmaß, insbesondere das Residuum RZ(i), für jeden Zylinder (Z(i)) abgeleitet wird, das die Information über zuviel oder zuwenig eingespritzte Kraftstoffmenge enthält und
    aus diesem Maß, insbesonder dem Residuum RZ(i), Korrekturterme (δZ(i),k) für die Einspritzzeit (TE) berechnet werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektur der Drehzahlwerte (n(i)) nach folgender Beziehung erfolgt: n OT(i+1) = nOT ( i +1) - n OT(i+1) - n OT(i) 2 n OT(i) = nOT ( i ) - n OT(i+1) - n OT(i) 2 mit
    n andOT ( i ), n andOT ( i +1)
    als korrigierte Drehzahl des Zylinders i, bzw i+1 über ein Arbeitsspiel
    n OT ( i ), n OT ( i +1)
    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 n OT ( i ) des Zylinders (i) berechnet wird zu: n OT(i) = 18 nOT ( i -2) + 14 nOT ( i -1) + 14 n OT(i) + 14 nOT ( i +1) + 18 nOT ( i +2)
  4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer 4-Zylinder-Brennkraftmaschine der Mittelwert n OT ( i +1) des Zylinders (i+1) berechnet wird zu: n OT(i+1) = 18 nOT ( i -1) + 14 nOT (1) + 14 nOT (i+1) + 14 nOT ( i +2) + 18 nOT ( i +3)
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte für die Änderung der kinetischen Energie ΔEkin auf einen Wert bezogen wird, der die maximal zuführbare Kraftstoffenergie in diesem Intervall angibt und daraus das Maß, insbesonder das Residuum RZ(i), berechnet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der kinetischen Energie ΔEkin,Z(i) nach folgender Gleichung berechnet wird
    Figure 00130001
    und daraus das Maß bestimmt wird zu
    Figure 00140001
    mit
    Θ
    mittleres Trägheitsmoment der Kurbelwelle
    Hu
    unterer Heizwert für den verwendeten Kraftstoff
    mBmax
    maximal einspritzbare Kraftstoffmenge
    n andOT ( i )
    korrigierte Drehzahl am oberen Totpunkt des Zylinders i
    n andOT ( i +1)
    korrigierte Drehzahl am oberen Totpunkt des Zylinders i+1
    Knorm
    ein Normierungsfaktor, der den Wert Θ2 ·1 Hum Bmax 2π60 . aufweist
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus den berechneten Maßen Korrekturterme (δZ(i),k) berechnet werden, mit denen die Werte für die Einspritzzeiten (TE, ideal) multipliziert werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturterme δZ(i),k berechnet werden zu
    Figure 00140002
    mit
    Figure 00150001
    als Initialisierungswert und mit
    δZ(i),k
    Korrekturterm für Zylinder i nach Adaptionsschritt k
    RZ(i),k
    Residuum des Zylinders i zum Adaptionsschritt k
    α
    positiver frei wählbarer Adaptionsparameter zwischen 0 und 1, der die Geschwindigkeit der Adaption festlegt
EP99913112A 1998-03-30 1999-03-10 Verfahren zur zylindergleichstellung bei einer mit direkteinspritzung arbeitenden brennkraftmaschine Expired - Lifetime EP1068436B1 (de)

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DE19814155A DE19814155A1 (de) 1998-03-30 1998-03-30 Verfahren zur Zylindergleichstellung bei einer mit Direkteinspritzung arbeitenden Brennkraftmaschine
PCT/DE1999/000654 WO1999050547A1 (de) 1998-03-30 1999-03-10 Verfahren zur zylindergleichstellung bei einer mit direkteinspritzung arbeitenden brennkraftmaschine

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