EP1570165A1 - Verfahren zum anpassen der charakteristik eines einspritzventils - Google Patents

Verfahren zum anpassen der charakteristik eines einspritzventils

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EP1570165A1
EP1570165A1 EP03789098A EP03789098A EP1570165A1 EP 1570165 A1 EP1570165 A1 EP 1570165A1 EP 03789098 A EP03789098 A EP 03789098A EP 03789098 A EP03789098 A EP 03789098A EP 1570165 A1 EP1570165 A1 EP 1570165A1
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EP
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injection valve
internal combustion
combustion engine
injection
activation
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Jerome Bouchain
Rainer Hirn
Jürgen FRITSCH
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Siemens AG
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Publication date
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    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration

Definitions

  • the present invention relates to a method for adapting an injection valve characteristic of a controlled fuel injection valve of an internal combustion engine, which reproduces a reference injection behavior, to age-related changes or production-related variations in an actual injection behavior.
  • injectors are controlled in internal combustion engines in such a way that an optimal amount of fuel reaches the combustion chambers at each operating point.
  • fuel under high pressure is injected from a fuel accumulator into the combustion chambers.
  • the amount of fuel introduced into the combustion chamber is metered by suitable control of the
  • Injectors also known as injectors.
  • the metering is usually time-controlled by opening the injector for a precisely defined time and then closing it again.
  • a control unit of the internal combustion engine specifies an opening time and an opening duration of the injection valve.
  • a control signal that specifies a trigger duration.
  • the control unit can make an association between the activation duration and the metered fuel mass;
  • an injection valve characteristic is stored in the control unit, which establishes a relationship between the amount of fuel injected and the actuation duration of the injection valve, whereby other conditions, such as fuel pressure or temperature, are also taken into account.
  • the injector characteristics are based on a standard injector that meets certain specifications. However, since the injection behavior of each injection valve always differs slightly in principle, there are certain differences in the amount of fuel dispensed with a fixed activation period from injection valve to injection valve. This leads to rough running of the internal combustion engine and above all to poorer exhaust gas values. In order to still be able to comply with strict exhaust gas standards, it is necessary to keep the permissible tolerances for the injection valves as low as possible, which is very expensive.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method for adapting an injection valve characteristic of a controlled fuel injection valve of an internal combustion engine that reflects a reference injection behavior to age-related changes in an actual injection behavior, which makes it possible to carry out an individual adaptation for each injection valve.
  • This object is achieved according to the invention by a method for adapting an injection valve characteristic of a controlled fuel injection valve of an internal combustion engine that reflects a reference injection behavior to age-related changes in an actual injection behavior, the injection valve being actuated intermittently according to a control duration during an operating state of the internal combustion engine that does not require fuel injection. while otherwise no fuel injection takes place, so that at least one work cycle with activation follows or precedes at least one work cycle without activation of the injection valve, in each case a speed value or a value of a speed-dependent quantity of the internal combustion engine for the work cycle with activation and for at least one of the work cycles without activation is detected and a difference between the detected values is formed and thus a correction of the injection characteristic v is taken.
  • the injection valve is thus actuated intermittently according to a control duration during an operating state of the internal combustion engine that actually did not require any fuel injection.
  • a work cycle with activation of the injection valve thus alternates with a work cycle in which the injection valve is not activated, ie the internal combustion engine runs entirely without fuel injection.
  • This will turn the on and off injection valve, the injection behavior of which is to be adapted.
  • the comparison of the speed value or the speed-dependent value which is then carried out according to the invention, effects a correction of the injection characteristic.
  • the speed information evaluated in this regard either the speed directly or a speed-dependent variable, changes when an injection that generates a torque occurs. The change is dependent on the injected fuel mass, so that not only the use of an injection above a certain minimum activation period, but also the entire injection characteristic, ie the dependence of the fuel quantity emitted by the injection valve on the activation period, can be corrected.
  • the activation duration is increased step by step, the step size depending on the desired accuracy of the correction of the injection valve characteristic. In principle, e.g. two steps are sufficient to carry out a check with a minimum and a maximum actuation duration.
  • the fuel mass delivered by the injection valve causes the internal combustion engine to deliver a torque. This torque is of course shown in the speed information.
  • the torque value can be determined by suitable evaluation of the speed gradient. If an internal combustion engine runs under overrun fuel cut-off, the speed will generally drop. The result is a speed gradient which turns out differently for work cycles in which the injection valve, the injection valve characteristic of which is to be adapted, is different than for work cycles in which no injection valve is actuated at all. An analysis of the speed gradient thus enables the torque value mentioned to be generated in a simple manner.
  • the torque value is therefore calculated using the following formula:
  • Fl is a factor dependent on a number of cylinders
  • D the torque value
  • M the moment of inertia of the internal combustion engine
  • dN + a speed gradient of the working cycle with activation of the injection valve
  • dN- a speed gradient of one of the working cycles without activation of the injection valve
  • dJ a factor for an internal friction of the Internal combustion engine called braking torque, which can be speed-dependent.
  • the difference in the speed gradient of the work cycle with activation of the injection valve and one of the work cycles Without triggering the injection valve is therefore a suitable variable for the calculation of the torque in a preferred embodiment.
  • the moment of inertia M of the internal combustion engine is influenced by the centrifugal mass of the piston, crankshaft, camshaft and possibly centrifugal masses and represents one for one
  • the braking torque of the internal combustion engine is caused by internal friction and, as a rule, is also a largely constant variable which, like the moment of inertia, is simply on one
  • Test bench can be determined.
  • a drive train driven by the internal combustion engine can be decoupled for the method for adapting the injection valve characteristic, for example by actuating a corresponding clutch.
  • the method according to the invention i.e. the intermittent activation of the injection valve and the activation of the speed information can be carried out several times with the activation duration unchanged.
  • a segment wheel which is driven by the internal combustion engine and provided with a division structure is usually scanned and the speed information is recorded in the form of segment times which the passage of a specific segment of the segment wheel takes.
  • a segment is assigned to the work cycle of a cylinder of the multi-cylinder internal combustion engine.
  • a method is therefore preferred in which a segment wheel driven by the internal combustion engine is scanned and a first work cycle without activating the injection valve of a specific cylinder, then a second work cycle with actuation of the injection valve of the specific cylinder and then a third work cycle without activating the injection valve of a specific cylinder are carried out, with a segment time being determined for the specific cylinder at least in the first, second and third working cycle, which the passage of a segment of the segment wheel takes during the working cycle of the cylinder, and the torque being calculated according to the following equation:
  • F2 a factor dependent on the number of cylinders
  • D the torque value
  • M the moment of inertia of the internal combustion engine
  • dJ a factor for a braking torque caused by internal friction of the internal combustion engine
  • Txl the segment time for the specific cylinder in the first work cycle
  • Tx2 the segment time for the specific cylinder in the second work cycle
  • Tx3 the segment time for the cylinder in the third work cycle
  • ST- the mean total duration of the run of all segments during a work cycle without activation of the injection valve and ST + the mean total duration of the run of all
  • the average total duration of the throughput of all segments for the working cycle is usually used, in which the number given in the denominator of the equation is also used. segment times were won. However, this is not absolutely necessary, depending on the speed detection, other total durations can also be used, for example from previous work cycles.
  • higher departmental orders of the segment times can also be calculated and evaluated in the form of difference quotients in order to increase the accuracy of the torque or injection quantity determination shown here.
  • signal analysis methods to evaluate the overall course of the speed drop over a larger number of work cycles with and without injection, in order to avoid interference such as e.g. Torsional vibrations of the drive train, to be identified and eliminated and thus the accuracy of the
  • a factor is used for a braking torque caused by internal friction of the internal combustion engine.
  • a particularly precise consideration of this factor, which is added to the equations, is obtained when the braking torque is used for the respective work cycle in which the injection valve was activated or not activated.
  • a method is preferred in which a difference is formed between two values in order to determine the factor for the braking torque caused by the internal friction of the internal combustion engine, one value being one of the working cycles of the internal combustion engine without actuation of the injection valve and the other the other Working cycle of the internal combustion engine with control of the working cycle is assigned.
  • the injector characteristic which is to be adapted to the actual injection behavior of an injector, is in the form of a link between the fuel mass and the activation period.
  • a fuel mass value for a fuel mass emitted by the injection valve is derived from the speed information or the torque value and that value for the actuation duration for which the fuel mass value was obtained is assigned.
  • a simple correction of an injection valve characteristic is then possible, which includes the above-mentioned mapping between control duration and fuel mass value.
  • 1 is a diagram in which a fuel mass emitted by an injection valve is plotted against the activation duration of the injection valve
  • Fig. 3 is a detailed section of the representation of Fig. 2 and
  • FIG. 1 shows the injection valve characteristic of an electrically controlled injection valve of an internal combustion engine (not shown).
  • a fuel mass K Plotted over a control period TI.
  • the injection valve is controlled by means of a corresponding electrical control signal for delivering a fuel mass, ie the control unit has to open the injection valve fed by a fuel pressure accumulator for the control period TI. Due to mechanical and electrical control units, the injection valve will only follow above a certain minimum activation period, which is shown in FIG. 1 as start value TI-0. Shorter activation times are not feasible. If the starting value TI-0 is exceeded, the injection valve emits a fuel mass which depends on the actuation duration in accordance with the characteristic shown in FIG. 1.
  • the characteristic 1 shown in dashed lines in FIG. 1 is stored in a newly delivered internal combustion engine in the control unit of the internal combustion engine and is based on a reference injection behavior of a new injection valve that meets certain specifications.
  • an exemplary characteristic 2 of an aged injection valve is shown as a solid line in FIG. 1.
  • the start value TI-.0 above which a control period TI must lie so that a fuel mass is emitted from the injection valve, is above the start value for the reference injection behavior according to characteristic 1.
  • the consequence of this shift is that a different actuation period TI is required in order to deliver the same fuel mass to an injection valve with characteristic 2 as to a reference injector with characteristic 1.
  • the shift can, depending on aging / manufacturing deviation, be longer or shorter activation times.
  • the illustration in FIG. 1 suggests that in order to adapt the actual injection behavior according to characteristic 2 to the reference injection behavior according to characteristic 1, it may be sufficient to determine the displacement dTI. Although this may be sufficient in most cases, aging-related signs of wear on the injection valve can also result in the characteristic 2 representing the injection behavior not being able to be obtained from the characteristic 1 of the reference injection behavior by a simple parallel shift along the x-axis. Due to aging, there may also be further deviations between characteristics 1 and 2. This is evident, for example, from the course of the characteristic 1 in the area of longer activation times TI; in this section, the shift between characteristic 1 and characteristic 2 is less than in the area of lower fuel masses K or in the area of the starting value TI-.0.
  • the fuel mass K emitted by the injector under consideration is determined as a function of the activation period TI in an adaptation process.
  • a fuel cut-off phase of the internal combustion engine in which, in order to switch off external braking torques, the internal combustion engine is separated from a drive train of the motor vehicle driven by the internal combustion engine by opening a clutch.
  • the internal combustion engine In the overrun fuel cut-off phase, the internal combustion engine is operated essentially without fuel, as a result of which the engine speed drops sharply until an idling regulator intervenes to control the load. drove the engine to stabilize at idle speed.
  • the injection valve is actuated intermittently in accordance with a control duration in the overrun fuel cutoff phase, i.e. Work cycles of the internal combustion engine in which the injection valve is actuated to open for a specific actuation period alternate with work cycles in which the injection valve is not actuated.
  • Fig. 2 shows in a time series the course of the speed N of the internal combustion engine or a revolution period U of a segment wheel driven by the internal combustion engine, which is rotatably connected to the crankshaft of the internal combustion engine.
  • the speed curve is shown together with a control signal 4.
  • the speed curve 3 shows the temporal development of the speed of the internal combustion engine.
  • the control signal 4 is the signal with which an injection valve is controlled during the overrun fuel cutoff of the internal combustion engine.
  • the control signal 4 is composed of control pulses 5 and intermediate breaks 6. During the time period of a control pulse 5, the injection valve is controlled according to a control period.
  • the control signal 4 thus represents a binary signal which indicates whether the injection valve, the characteristics of which are to be adapted, is controlled at all.
  • the width of the control pulses 5 in FIG. 2 does not reflect the control duration, but merely indicates whether the injection valve is controlled in one work cycle.
  • the speed curve 3 shows a smaller gradient in work cycles for which a control pulse 5 is shown, ie in which the injection valve opens, than when the control signal has a rest 6, ie the injection valve remains closed.
  • the sections with a lower slope are marked with a “+ ⁇ and provided with the reference symbol 7.
  • the sections with a stronger gradient, ie with a faster decreasing speed curve, bear a "-" and are identified by reference numeral 8.
  • FIG. 2 shows, in addition to the control signal 4, a cycle duration curve which shows the development over time of the cycle period U of the segment wheel.
  • the revolution period U is inversely proportional to the speed N.
  • the round trip time increases less than in sections 8, which in turn is due to the control of the injection valve, which has a control pulse 5 during sections 7 and a rest 6 in sections 8.
  • the smaller gradient of the speed curve 3 in phases 7, in which the injection valve is controlled with a control duration in accordance with the control pulse 5, is due to the fact that, due to the fuel injection, the corresponding cycle relieves the engine of a torque.
  • This torque contribution depends on the activation duration with which the injection valve is activated in the activation pulses and is determined in a first embodiment according to the following equation:
  • F is a factor dependent on a number of cylinders
  • D is the torque value
  • M is an moment of inertia of the internal combustion engine
  • dN is a speed gradient of the work cycle with activation of the injection valve
  • dN is a speed gradient of one of the work cycles without activation of the injection valve
  • dJ is a factor for an internal friction Internal combustion engine called braking torque.
  • the factor F has the value 30 for a four-cylinder internal combustion engine.
  • the speed gradient dN + is given by the slope of the speed curve 3 in section 7, the speed gradient dN- by the slope of sections 8 of the speed curve 3.
  • the factor dJ takes into account a braking torque caused by internal friction of the internal combustion engine.
  • the braking torque is dependent in particular on the speed, which is why, in an alternative embodiment, two values for the braking torque for the average speed are determined in section 7 or section 8, which is reduced for the calculation of the torque according to the above equation, and the difference is formed , where the braking torque at the time at which dN + was determined is subtracted from the braking torque at the time at which dN + was determined in order to determine the factor dJ.
  • the torque value D calculated with the above equation represents the torque which was generated by the control of the injection valve with the control duration used for the adaptation. This torque can be converted into the desired fuel mass K in a manner known to the person skilled in the art, for example using a map.
  • a set of value pairs is obtained, each consisting of a torque value and an activation time or a fuel mass value and an activation time.
  • 4 shows the application of the pairs of values obtained for an exemplary injection valve.
  • the fuel mass K (in mg) is plotted over the actuation period TI (in ms). With a trigger duration of just over 0.16 ms, a fuel mass of 1 mg is released.
  • Each measuring point corresponds to an implementation of the method for adaptation with a specific activation duration, the torque calculated as stated above being additionally converted into a fuel mass via a known relationship, which the injection valve emitted in the adaptation process.
  • the injection valve only begins to deliver a fuel mass above a certain activation period. This lower limit corresponds to the starting value TI-0 in FIG. 1.
  • the resolution in the adaptation is in the range from 0.1 to 0.2 mg.
  • the curve 14 shown in FIG. 4 can thus be used as the characteristic 1 assigned to the corresponding injection valve during operation of the internal combustion engine or can be used to correct the characteristic 1 in response to the curve 14.
  • 4 shows a small section of the characteristic 2 of FIG. 1 around the start value TI-0.
  • 3 illustrates a second embodiment of the method with which an adaptation of the injector characteristic can be achieved.
  • FIG. 3 shows a section of the throughput time course 9 of the right-hand illustration of FIG. 2.
  • Successive sections 7 and 8 are shown in a section of the throughput time course 9 in FIG. 3, each section corresponding to a working cycle.
  • a segment time signal 10 is shown which represents the segment durations which the passage of a segment of the segment wheel takes, each segment being assigned to exactly one cylinder of a four-cylinder internal combustion engine.
  • the corresponding working sequence of the cylinders is also plotted on the time axis, which shows the time t, using Roman numerals.
  • the internal combustion engine considered in the example thus has the working sequence IV, I, II and
  • the injection valve of the cylinder I is first activated in a first work cycle 11 in accordance with a control duration.
  • the subsequent second work cycle 12 there is no activation of the injection valve of cylinder I, ie the activation signal 4 has a break 6.
  • the control signal 4 again has a control pulse 5, ie the injection valve of the cylinder I is controlled again according to a control duration, which is the same control duration as in the work cycle 11.
  • the sequence of the first work cycle 11 to the third work cycle 13 causes the sections 7, 8 and again 7 of the cycle time course 9.
  • the corresponding segment time T is plotted for each work cycle of cylinders I, II and III, with two additional Arabic numerals from the suffix, of which the first digit stands for the cylinder number and the second digit for the working cycle (1: first work cycle, 2: second work cycle, 3: third work cycle).
  • the segment time T12 in the second cycle is much shorter, in which the injection valve of the cylinder I is not controlled.
  • the shorter segment times TU and T13 arise because the cylinder I emits a torque in the first work cycle 11 and in the third work cycle 13. This is due to the fact that the injection valve introduced a fuel mass into the combustion chamber of the cylinder I due to the activation with an activation duration.
  • F2 is a factor dependent on the number of cylinders (16 for a four-cylinder internal combustion engine)
  • D the torque value
  • M the moment of inertia of the internal combustion engine
  • dJ a factor for a braking torque caused by internal friction of the internal combustion engine
  • Txl the segment time for the specific cylinder in the first cycle
  • Tx2 the segment time for the specific cylinder in the second work cycle
  • Tx3 the segment time for the cylinder in the third work cycle
  • ST- the mean total duration of the run of all segments during a work cycle without activation of the injection valve
  • ST + the mean total duration of the run of all segments during referred to one of the work cycles with control of the injection valve.
  • J denotes the speed-dependent braking torque of the internal combustion engine.
  • this value is stored in the control unit of the internal combustion engine and comes, for example, from a test stand measurement.
  • a pair of values is formed from the torque value and the associated actuation duration.
  • the pairs of values for different control periods then allow a correction of the reference injector characteristic, if necessary after converting the torque values into values for fuel masses.

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Abstract

Es wird beschrieben ein Verfahren zum Anpassen einer ein Referenz-Einspritzverhalten wiedergebenden Einspritzventilcharakteristik eines angesteuerten Kraftstoff-Einspritzventils einer Brennkraftmaschine an alterungsbedingte Änderungen eines Ist-Einspritzverhaltens, wobei während eines keine Kraftstoffeinspritzung erfordernden Betriebszustandes der Brennkraftmaschine das Einspritzventil intermittierend gemäß einer Ansteuerdauer angesteuert wird, während ansonsten keine Kraftstoffeinspritzung erfolgt, so dass mindestens ein Arbeitsspiel mit Ansteuerung einem Arbeitsspiel ohne Ansteuerung des Einspritzventils folgt oder vorangeht, jeweils ein Drehzahl-Wert der Brennkraftmaschine für das Arbeitsspiel mit Ansteuerung und für mindestens eines der Arbeitsspiele ohne Ansteuerung detektiert wird, eine Differenz der detektierten Werte gebildet und damit eine Korrektur der Einspritzcharakteristik vorgenommen wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Anpassen der Charakteristik eines Einspritzventils
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Anpassen einer ein Referenz-Einspritzverhalten wiedergebenden Einspritzventilcharakteristik eines angesteuerten Kraftstoff- Einspritzventils einer Brennkraftmaschine an alterungsbeding- te Änderungen oder fertigungsbedingte Streuungen eines Ist- Einspritzverhaltens .
Zur KraftstoffZuteilung werden bei Brennkraftrαaschinen Einspritzventile so gesteuert, dass zu jedem Betriebspunkt eine optimale Kraftstoffmenge in die Brennräume gelangt. Beispielsweise wird bei mit Kraftstoffdirekteinspritzung betriebenen Diesel-Brennkraftmaschinen unter hohem Druck stehender Kraftstoff aus einem KraftstoffSpeicher in die Brennräume eingespritzt. Die Zumessung der in dem Brennraum eingeführten Kraftstoffmenge geschieht durch geeignete Ansteuerung der
Einspritzventile, die auch als Injektoren bezeichnet werden. Die Zumessung erfolgt dabei in der Regel zeitgesteuert, indem das Einspritzventil für eine genau festgelegte Zeit geöffnet und anschließend wieder geschlossen wird. Ein Steuergerät der Brennkraftmaschine gibt einen Öffnungszeitpunkt und eine Öffnungsdauer des Einspritzventils vor. Dabei legt man z.B. an ein elektrisch betätigtes Einspritzventil ein Steuersignal an, das eine Ansteuerdauer vorgibt.
Das Steuergerät kann eine Zuordnung zwischen der Ansteuerdauer und der zugemessenen Kraftstoffmasse vornehmen; zu diesem Zweck ist im Steuergerät eine Einspritzventilcharakteristik hinterlegt, die eine Beziehung zwischen der eingespritzten Kraftstoffmenge und der Ansteuerdauer des Einspritzventils herstellt, wobei auch weitere Bedingungen, wie beispielsweise Kraftstoffdruck oder -te peratur berücksichtigt werden. Die Einspritzventilcharakteristik geht von einem Standardeinspritzventil aus, das gewissen Spezifikationen entspricht. Nachdem sich das Einspritzverhalten eines jeden Einspritzventils aber prinzipiell immer leicht unterscheidet, ergeben sich bei fester Ansteuerdauer von Einspritzventil zu Einspritzventil gewisse Unterschiede hinsichtlich der abgegebenen Kraftstoffmenge. Dies führt zu unrundem Lauf der Brennkraftmaschine und vor allem zu schlechteren Abgaswerten. Um dennoch strenge Abgasnormen einhalten zu können, ist es er- forderlich, die zulässigen Toleranzen bei den Einspritzventilen so gering wie möglich zu halten, was sehr kostenaufwendig ist.
Aber selbst dann können alterungsbedingte Verschleißerschei- nungen des Einspritzventils dazu führen, dass Abweichungen zwischen dem Ist-Einspritzverhalten und dem Referenz- Einspritzverhalten, wie es in der Einspritzventilcharakteristik niedergelegt ist, auftreten. Um solche Abweichungen auszugleichen, wäre es prinzipiell denkbar, die gespeicherte Einspritzventilcharakteristik über die Lebensdauer der Brennkraftmaschine gesteuert in Richtung eines Referenz- Einspritzverhaltens für ein gealtertes Referenz- Einspritzventil zu verändern. Eine solche rein gesteuerte und damit sehr unspezifische Veränderung könnte jedoch die indi- viduellen Eigenschaften eines Einspritzventils nicht berücksichtigen. Darüber hinaus treten erhebliche Probleme auf, falls ein Einspritzventil während der Lebensdauer einer Brennkraftmaschine ausgetauscht wird.
Alternativ wäre es denkbar, einen zusätzlichen Klopfsensor vorzusehen, mit dem das Verbrennungsgeräusch der Brennkraftmaschine überwacht wird. Damit wäre es möglich, die zum Einsetzen eines Verbrennungsgeräusches erforderliche Ansteuerzeit zu ermitteln. Allerdings kann dann lediglich eine mini- male Ansteuerzeit ermittelt werden, bei der das Einspritzventil anfängt, eine Kraftstoffmasse stabil abzugeben. Im übrigen ist dieses Vorgehen relativ unpräzise. Darüber hinaus ist es sehr teuer, denn es muss ein zusätzlicher Sensor samt entsprechender Signalerfassungsschaltung vorgesehen werden.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfah- ren zum Anpassen einer ein Referenz-Einspritzverhalten wiedergebenden Einspritzventilcharakteristik eines angesteuerten Kraftstoff-Einspritzventils einer Brennkraftmaschine an alterungsbedingte Änderungen eines Ist-Einspritzverhaltens anzugeben, das es ermöglicht, für jedes Einspritzventil eine individuelle Anpassung vorzunehmen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Anpassen einer ein Referenz-Einspritzverhalten wiedergebenden Einspritzventilcharakteristik eines angesteuerten Kraftstoff-Einspritzventils einer Brennkraftmaschine an alterungsbedingte Änderungen eines Ist-Einspritzverhaltens, wobei während eines keine Kraftstoffeinspritzung erfordernden Betriebszustandes der Brennkraftmaschine das Einspritzventil intermittierend gemäß einer Ansteuerdauer angesteuert wird, während ansonsten keine Kraftstoffeinspritzung erfolgt, so dass mindestens ein Arbeitsspiel mit Ansteuerung mindestens einem Arbeitsspiel ohne Ansteuerung des Einspritzventils folgt oder vorangeht, jeweils ein Drehzahl-Wert oder ein Wert einer drehzahlabhängigen Größe der Brennkraftmaschine für das Arbeitsspiel mit Ansteuerung und für mindestens eines der Arbeitsspiele ohne Ansteuerung detektiert wird und eine Differenz der detektierten Werte gebildet und damit eine Korrektur der Einspritzcharakteristik vorgenommen wird.
Erfindungsgemäß wird also während eines Betriebszustandes der Brennkraftmaschine, der eigentlich keine Kraftstoffeinspritzung erforderte, das Einspritzventil intermittierend gemäß einer Ansteuerdauer angesteuert. Damit wechselt ein Arbeitsspiel mit Ansteuerung des Einspritzventils mit einem Arbeits- spiel ab, bei dem das Einspritzventil nicht angesteuert wird, d.h. die Brennkraftmaschine gänzlich ohne Kraftstoffeinspritzung läuft. Dadurch wird ein Ein- und Ausschalten des Ein- spritzventils, dessen Einspritzverhalten adaptiert werden soll, verursacht. Durch den erfindungsgemäß dann vorgenommenen Vergleich des Drehzahl-Wertes bzw. des drehzahlabhängigen Wertes wird eine Korrektur der Einspritzcharakteristik be- wirkt. Die diesbezüglich ausgewertete Drehzahlinformation, entweder die Drehzahl direkt oder eine drehzahlabhängige Größe, ändert sich, wenn eine ein Drehmoment erzeugende Einspritzung auftritt. Die Änderung ist dabei abhängig von der eingespritzten Kraftstoffmasse, so dass nicht nur das Einset- zen einer Einspritzung oberhalb einer gewissen Mindestansteu- erdauer, sondern auch die gesamte Einspritzcharakteristik, d.h. die Abhängigkeit der vom Einspritzventil abgegebenen Kraftstoffmasse von der Ansteuerdauer, korrigiert werden kann.
Um die gesamte Einspritzcharakteristik des Einspritzventiles an das Ist-Einspritzverhalten anzupassen, muss natürlich eine Einspritzung über einen möglichst weiten Bereich von Ansteuerdauern und sonstigen Einspritzparametern, wie z.B. Kraft- stoffdrücken, vorgenommen werden. Es ist deshalb bevorzugt, dass die Ansteuerdauer schrittweise erhöht wird, wobei die Schrittweite von der gewünschten Genauigkeit der Korrektur der Einspritzventilcharakteristik abhängt. Prinzipiell sind z.B. zwei Schritte ausreichend, mit denen eine Überprüfung bei einer minimalen und einer maximalen Ansteuerdauer vorgenommen wird.
Die vom Einspritzventil abgegebene Kraftstoffmasse führt dazu, dass die Brennkraftmaschine ein Drehmoment abgibt. Dieses Drehmoment zeigt sich natürlich in der Drehzahlinformation.
Zweckmäßigerweise wird man aber die Drehzahlinformation nicht direkt auswerten, sondern zuvor einen Drehmomentwert für ein Drehmoment berechnen, das durch die Ansteuerung des Ein- spritzventils mit der Ansteuerdauer bewirkt wurde. Die Be- rechnung dieses Drehmomentwertes hat den Vorteil, dass dann mittels einer einfachen Umsetzung der letztendlich gesuchte Wert für die Kraftstoffmasse erhalten werden kann. Die ent- sprechenden Beziehungen dafür sind in aller Regel im Steuergerät der Brennkraftmaschine hinterlegt, da moderne Steuergeräte üblicherweise eine sogenannte drehmomentenbasierte Steuerung ausführen, bei der ein Wunschdrehmoment ermittelt und daraus eine Kraftstoffmasse abgeleitet wird. Wenn also, wie in der bevorzugten Ausführungsform, ein Drehmomentwert bestimmt wird, muss die in der drehmomentbasierten Steuerung ohnehin verwendete Umsetzung lediglich in umgekehrter Richtung durchlaufen werden.
Die Bestimmung des Drehmomentwertes kann durch eine geeignete Auswertung des Drehzahlgradienten erfolgen. Läuft eine Brennkraftmaschine unter Schubabschaltung, wird in der Regel die Drehzahl abfallen. Es zeigt sich ein Drehzahlgradient der für Arbeitsspiele, in denen das Einspritzventil, dessen Einspritzventilcharakteristik adaptiert werden soll, angesteuert wird, anders ausfällt, als für Arbeitsspiele, in denen überhaupt keine Einspritzventilbetätigung erfolgt. Eine Analyse des Drehzahlgradienten ermöglicht es somit auf einfache Weise den erwähnten Drehmomentwert zu generieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird deshalb der Drehmomentwert nach folgender Formel berechnet:
D = (π/Fl) . M . (dN+ - dN-) + dJ,
wobei Fl einen von einer Zylinderanzahl abhängigen Faktor, D den Drehmomentwert, M das Trägheitsmoment der Brennkraftmaschine, dN+ einen Drehzahlgradienten des Arbeitsspiels mit Ansteuerung des Einspritzventils, dN- einen Drehzahlgradienten eines der Arbeitsspiele ohne Ansteuerung des Einspritzventils und dJ ein Faktor für ein durch innere Reibung der Brennkraftmaschine bedingtes Bremsmoment bezeichnet, das drehzahlabhängig sein kann.
Die Differenz des Drehzahlgradienten des Arbeitspiels mit Ansteuerung des Einspritzventils und eines der Arbeitsspiele ohne Ansteuerung des Einspritzventils ist also eine taugliche Größe für die Berechnung des Drehmoments in einer bevorzugten Ausführungsform. Die Gleichung ist auf Brennkraftmaschinen mit beliebiger Zylinderanzahl anwendbar. Je nach Zylinderzahl wird ein anderer Vorfaktor F auftreten. Bei vier Zylindern gilt Fl=30.
Das Trägheitsmoment M der Brennkraftmaschine ist durch die Schwungmasse von Kolben, Kurbelwelle, Nockenwelle und eventu- eilen Schwungmassen beeinflusst und stellt eine für eine
Brennkraftmaschine festliegende unveränderliche Größe dar.
Das Bremsmoment der Brennkraftmaschine ist durch innere Reibung bedingt und in der Regel ebenfalls eine weitgehend kon- stante Größe, die wie das Trägheitsmoment einfach auf einem
Prüfstand bestimmt werden kann. Um den durch den Drehzahlgradienten bewirkten Effekt so groß wie möglich zu machen, ist es vorteilhaft, das Bremsmoment zu minimieren. Dazu kann beispielsweise ein von der Brennkraftmaschine angetriebener An- triebsstrang für das Verfahren zum Anpassen der Einspritzventilcharakteristik abgekoppelt werden, beispielsweise durch Betätigung einer entsprechenden Kupplung.
Weiter kann, um das Signal/Rauschverhältnis zu verbessern, das erfindungsgemäße Verfahren, d.h. die intermittierende Ansteuerung des Einspritzventils und die Ansteuerung der Drehzahlinformation, bei unveränderter Ansteuerdauer mehrfach durchgeführt werden.
Bei Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen wird üblicherweise ein von der Brennkraftmaschine angetriebenes mit einer Teilungsstruktur versehenes Segmentrad abgetastet und die Drehzahlinformation in Form von Segmentzeiten, die der Durchlauf eines bestimmten Segmentes des Segmentrades dauert, erfasst. In der Regel ist dabei ein Segment dem Arbeitstakt eines Zylinders der Mehrzylinder-Brennkraftmaschine zugeordnet. Bei einer derartigen Drehzahlerfassung kann die Differenz zwischen den Segmentzeiten für einen Zylinder ohne und mit Ansteuerung des Einspritzventils besonders einfach ermittelt und zur Anpassung der Einspritzventilcharakteristik verwendet werden.
Diesbezüglich ist deshalb ein Verfahren bevorzugt, bei dem ein von der Brennkraftmaschine angetriebenes Segmentrad abgetastet und ein erstes Arbeitsspiel ohne Ansteuerung des Einspritzventils eines bestimmten Zylinders, danach ein zweites Arbeitsspiel mit Ansteuerung des Einspritzventils des be- stimmten Zylinders und dann ein drittes Arbeitsspiel ohne Ansteuerung des Einspritzventils eines bestimmten Zylinders ausgeführt werden, wobei mindestens im ersten, zweiten und dritten Arbeitsspiel für den bestimmten Zylinder eine Segmentzeit bestimmt wird, die der Durchlauf eines Segmentes des Segmentrades während des Arbeitstaktes des Zylinders dauert, und wobei das Drehmoment nach folgender Gleichung berechnet wird:
D = F2 . π . M ( (Tx3 - Tx2)/(ST-)3 ) - (Tx2 - Txl)/(ST+)3 ) + dJ,
wobei F2 einen von der Zylinderzahl abhängigen Faktor, D den Drehmomentwert, M das Trägheitsmoment der Brennkraftmaschine, dJ einen Faktor für ein durch innere Reibung der Brennkraftmaschine bedingtes Bremsmoment, Txl die Segmentzeit für den bestimmten Zylinder im ersten Arbeitsspiel, Tx2 die Segmentzeit für den bestimmten Zylinder im zweiten Arbeitsspiel, Tx3 die Segmentzeit für den Zylinder im dritten Arbeitsspiel, ST- die mittlere Gesamtdauer des Durchlaufs aller Segmente während eines Arbeitsspiels ohne Ansteuerung des Einspritzven- tils und ST+ die mittlere Gesamtdauer des Durchlaufs aller
Segmente während eines der Arbeitsspiele mit Ansteuerung des Einspritzventils bezeichnet.
In dieser Ausführungsform wird üblicherweise die mittlere Ge- samtdauer des Durchlaufs aller Segmente für das Arbeitsspiel verwendet, in dem auch die im Nenner der Gleichung angegebe- nen Segmentzeiten gewonnen wurden. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich, je nach Drehzahlerfassung können auch andere Gesamtdauern, beispielsweise aus weiter zurückliegenden Arbeitsspielen herangezogen werden.
Über obige Gleichung hinausgehend können auch höhere Abteilungsordnungen der Segmentzeiten in Form von Differenzquotienten berechnet und ausgewertet werden, um die Genauigkeit der hier dargestellten Drehmoment- bzw. Einspritzmengenbe- Stimmung zu erhöhen. Zusätzlich ist es möglich, mit Hilfe signalanalytischer Methoden den Gesamtverlauf des Drehzahlabfalls über eine größere Anzahl von Arbeitsspielen mit und ohne Einspritzen auszuwerten, um auf diese Weise Störeinflüsse, wie z.B. Torsionsschwingungen des Antriebsstranges, zu iden- tifizieren und zu eliminieren und somit die Genauigkeit der
Berechung des Drehmoments bzw. der Einspritzmenge nochmals zu steigern.
In den aufgeführten Ausbildungen zur Berechnung des Drehmo- mentwertes D wird ein Faktor für ein durch innere Reibung der Brennkraftmaschine bedingtes Bremsmoment verwendet. Eine besonders genaue Berücksichtigung dieses in die Gleichungen additiv eingehenden Faktors erhält man, wenn das Bremsmoment zum jeweiligen Arbeitsspiel, in dem das Einspritzventil ange- steuert bzw. nicht angesteuert wurde, heranzieht. Es ist diesbezüglich deshalb ein Verfahren bevorzugt, bei dem zur Ermittlung des Faktors für das durch die innere Reibung der Brennkraftmaschine bewirkte Bremsmoment eine Differenz zwischen zwei Werten gebildet wird, wobei ein Wert einem der Ar- beitsspiele der Brennkraftmaschine ohne Ansteuerung des Einspritzventils und der andere dem Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine mit Ansteuerung des Arbeitsspiels zugeordnet ist.
In den meisten Fällen liegt die Einspritzventilcharakteris- tik, die an das tatsächliche Einspritzverhalten eines Einspritzventils angepasst werden soll, in Form einer Verknüpfung zwischen Kraftstoffmasse und Ansteuerdauer vor. Für sol- ehe Fälle ist es für die Anpassung bevorzugt, dass aus der Drehzahlinformation oder dem Drehmomentwert ein Kraftstoffmassenwert für eine vom Einspritzventil abgegebene Kraft- stoffmasse abgeleitet wird und demjenigen Wert für die Ansteuerdauer zugeordnet wird, zu dem der Kraftstoffmassenwert erhalten wurde. Mittels dieser Zuordnung ist dann eine einfache Korrektur einer Einspritzventilcharakteristik möglich, die die erwähnte Abbildung zwischen Ansteuerdauer und Kraft- stoffmassenwert beinhaltet.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm, in dem eine von einem Einspritzventil abgegebene Kraftstoffmasse über der Ansteuerdauer des Einspritzventils aufgetragen ist,
Fig. 2 zwei Diagramme, in denen die Drehzahl der Brenn- kraftmaschine bzw. die Umlaufdauer eines mit der
Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbundenen Segmentrades als Zeitreihe aufgetragen ist, die sich bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt,
Fig. 3 ein detailliert dargestellter Ausschnitt der Darstellung der Fig. 2 und
Fig. 4 die von einem Einspritzventil abgegebene Kraft- stoffmasse als Funktion der Ansteuerdauer des Einspritzventils zusammen mit zur Korrektur herangezogenen Messpunkten.
Fig. 1 zeigt die Einspritzventilcharakteristik eines elektrisch angesteuerten Einspritzventils einer (nicht dargestellten) Brennkraftmaschine. Dabei ist eine Kraftstoffmasse K ü- ber einer Ansteuerdauer TI aufgetragen. Das Einspritzventil wird mittels eines entsprechenden elektrischen Ansteuersig- nals zum Abgeben einer Kraftstoffmasse angesteuert, d.h. das Steuergerät weist das von einem Kraftstoffdruckspeicher ge- speiste Einspritzventil für die Ansteuerdauer TI zu öffnen. Bedingt durch mechanische und elektrische Gegebeneinheiten wird das Einspritzventil denn jedoch erst oberhalb einer gewissen minimalen Ansteuerdauer folgen, die in Fig. 1 als Startwert TI-0 dargestellt ist. Kürzere Ansteuerdauern sind nicht realisierbar. Ist der Startwert TI-0 überschritten, gibt das Einspritzventil eine Kraftstoffmasse ab, die gemäß der in Fig. 1 gezeigten Charakteristik von der Ansteuerdauer abhängt. Die gestrichelt dargestellte Charakteristik 1 der Fig. 1 ist bei einer neu ausgelieferten Brennkraftmaschine im Steuergerät der Brennkraftmaschine hinterlegt und geht von einem Referenz-Einspritzverhalten eines neuwertigen Einspritzventils aus, das bestimmte Spezifikationen erfüllt.
Zusätzlich ist in Fig. 1 durchgezogen eine exemplarische Cha- rakteristik 2 eines gealterten Einspritzventils dargestellt. Wie zu sehen ist, liegt der Startwert TI-.0, oberhalb dem eine Ansteuerdauer TI liegen uss, damit eine Kraftstoffmasse vom Einspritzventil abgegeben wird, über dem Startwert für das Referenz-Einspritzverhalten gemäß Charakteristik 1. Bedingt durch fertigungstechnische Toleranzen und/oder Veränderungen, die während der Lebensdauer des Einspritzventils aufgrund von Verschleißerscheinungen o.a. auftreten, stellt sich eine Verschiebung dTI zwischen den Startpunkten ein. Diese Verschiebung hat zur Folge, dass eine andere Ansteuerdauer TI erfor- derlich ist, um bei einem Einspritzventil mit der Charakteristik 2 die gleiche Kraftstoffmasse abzugeben, wie bei einem Referenz-Einspritzventil mit der Charakteristik 1. Die Verschiebung kann ja nach Alterung/Fertigungsabweichung zu längeren oder kürzeren Ansteuerdauern hin vorliegen.
Die Abweichung von der vom Steuergerät bei der Steuerung zugrundegelegten Charakteristik 1 führt zu einem verschlechter- ten Leistungs- und Abgasverhalten der Brennkraftmaschine. In der nachfolgend geschilderten Anpassung wird diese Abweichung behoben, indem die Referenz-Charakteristik 1 korrigiert wird, so dass sie der tatsächlichen Charakteristik 2 gleicht.
Die Darstellung der Fig. 1 legt nahe, dass zum Anpassen des Ist-Einspritzverhaltens gemäß Charakteristik 2 an das Referenz-Einspritzverhalten gemäß Charakteristik 1 es genügen könnte, die Verschiebung dTI zu ermitteln. Dies mag in den meisten Fällen zwar genügen, jedoch können verschleißbedingte Alterungserscheinungen am Einspritzventil auch dazu führen, dass die das Einspritzverhalten wiedergebende Charakteristik 2 nicht durch eine einfache Parallelverschiebung entlang der x-Achse aus der Charakteristik 1 des Referenz- Einspritzverhaltens erhalten werden kann. Alterungsbedingt können sich auch weitergehende Abweichungen zwischen den Charakteristiken 1 und 2 ergeben. Dies ist beispielsweise aus dem Verlauf der Charakteristik 1 im Bereich höherer Ansteuerdauern TI deutlich; in diesem Abschnitt ist die Verschiebung zwischen der Charakteristik 1 und der Charakteristik 2 geringer als im Bereich niedrigerer Kraftstoffmassen K oder im Bereich des Startwertes TI-.0.
Um nun die im Steuergerät der Brennkraftmaschine verwendete Charakteristik 1 an das Ist-Einspritzverhalten gemäß Charakteristik 2 anzupassen, wird in einem Adaptionsverfahren die vom betrachteten Einspritzventil abgegebene Kraftstoffmasse K als Funktion der Ansteuerdauer TI bestimmt.
Dazu wird eine Schubabschaltungsphase der Brennkraftmaschine ausgenutzt, in der zusätzlich, um externe Bremsmomente auszuschalten, die Brennkraftmaschine von einem Antriebsstrang des von der Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeuges durch Öffnen einer Kupplung getrennt wird. In der Schubab- schaltungsphase wird die Brennkraftmaschine im wesentlichen ohne Kraftstoff betrieben, wodurch die Drehzahl so lange stark abfällt, bis ein Leerlaufregier eingreift um den Be- trieb der Brennkraftmaschine auf Leerlaufdrehzahl zu stabilisieren.
Unter „im wesentlichen" ohne Kraftstoffzufuhr betrieben wird dabei verstanden, dass eine Kraftstoffzufuhr lediglich für das Adaptionsverfahren erfolgt, in diesem Betriebszustand a- ber eigentlich nicht gewünscht bzw. nicht erforderlich ist.
Um die Charakteristik des Einspritzventils zu adaptieren, wird in der Schubabschaltungsphase das Einspritzventil intermittierend gemäß einer Ansteuerdauer angesteuert, d.h. Arbeitsspiele der Brennkraftmaschine, in denen das Einspritzventil für eine bestimmte Ansteuerdauer zum Öffnen angesteuert wird, wechseln mit Arbeitsspielen ab, in denen das Ein- spritzventil nicht betätigt wird.
Fig. 2 zeigt jeweils in einer Zeitreihe den Verlauf der Drehzahl N der Brennkraftmaschine bzw. einer Umlaufdauer U eines von der Brennkraftmaschine angetriebenen Segmentrades, das drehfest mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden ist. In der linken Zeitreihe der Fig. 2 ist der Drehzahlverlauf zusammen mit einem Ansteuersignal 4 dargestellt. Der Drehzahlverlauf 3 gibt die zeitliche Entwicklung der Drehzahl der Brennkraftmaschine wieder. Das Ansteuersignal 4 ist das Signal, mit dem ein Einspritzventil während der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine angesteuert wird. Das Ansteuersignal 4 setzt sich dabei aus Ansteuerpulsen 5 und dazwischenliegenden Ruhepausen 6 zusammen. Während der Zeitdauer eines Ansteuerpulses 5 wird das Einspritzventil gemäß einer Ansteuerdauer angesteuert. Liegt diese über dem Startwert TI_ 0 so öffnet das Einspritzventil, und ein vom Einspritzventil gespeister Zylinder der Brennkraftmaschine führt einen Arbeitstakt aus da Kraftstoff zugeteilt wird. In den Ruhepausen 6 liegende Arbeitstakte des Zylinders erfolgen, ohne dass das Einspritzventil zum Öffnen angesteuert wird. Es handelt sich also um Arbeitstakte, in denen der entsprechende Zylinder abgeschaltet ist. Das Ansteuersignal 4 stellt also ein binäres Signal dar, das anzeigt, ob das Einspritzventil, dessen Charakteristik ange- passt werden soll, überhaupt angesteuert wird. Die Breite der Ansteuerpulse 5 in Fig. 2 gibt nicht die Ansteuerdauer wieder, sondern zeigt lediglich an, ob in einem Arbeitsspiel das Einspritzventil angesteuert wird.
Da sich die Brennkraftmaschine in einer Schubabschaltungspha- se befindet, sinkt die Drehzahl N. Dieses Absinken erfolgt jedoch mit variierendem Gradienten, da durch die Ansteuerpulse 5 intermittierend ein Einspritzventil angesteuert wird.
Der Drehzahlverlauf 3 zeigt in Arbeitsspielen, für die ein Ansteuerpuls 5 eingezeichnet ist, d.h. in denen das Einspritzventil öffnet, eine geringere Steigung, als wenn das Ansteuersignal eine Ruhepause 6 aufweist, d.h. das Einspritzventil geschlossen bleibt. Die Abschnitte mit geringerer Steigung sind mit einem „+λ markiert sowie mit dem Bezugszei- chen 7 versehen. Die Abschnitte mit einem stärkeren Gradienten, d.h. mit einem schneller abfallenden Drehzahlverlauf tragen ein „-„ und sind mit dem Bezugszeichen 8 bezeichnet.
Die rechte Darstellung der Fig. 2 zeigt neben dem Ansteuer- signal 4 einen Durchlaufdauerverlauf, der die zeitliche Entwicklung der Umlaufdauer U des Segmentrades wiedergibt. Die Umlaufdauer U ist zur Drehzahl N invers proportional. In den Abschnitten 7 des Durchlaufdauerverlaufes 9 steigt die Umlaufdauer geringer an, als in den Abschnitten 8, was wiederum durch die Ansteuerung des Einspritzventils bedingt ist, die während den Abschnitten 7 einen Ansteuerpuls 5, während in den Abschnitten 8 eine Ruhepause 6 aufweist.
Die geringere Steigung, des Drehzahlverlaufs 3 in den Phasen 7, in denen das Einspritzventil entsprechend dem Ansteuerpuls 5 mit einer Ansteuerdauer angesteuert wird, rühren daher, dass wegen der Kraftstoffeinspritzung der entsprechende Zy- linder der Brennkraftmaschine ein Drehmoment abgibt. Dieser Drehmomentenbeitrag hängt von der Ansteuerdauer, mit der das Einspritzventil in den Ansteuerpulsen angesteuert wird, ab und wird in einer ersten Ausführungsform gemäß folgender Gleichung bestimmt:
D = (π/F) . M . (dN+ - dN-) + dJ,
wobei F einen von einer Zylinderanzahl abhängigen Faktor, D den Drehmomentwert, M ein Trägheitsmoment der Brennkraftmaschine, dN+ einen Drehzahlgradienten des Arbeitsspiels mit Ansteuerung des Einspritzventils, dN- einen Drehzahlgradienten eines der Arbeitsspiele ohne Ansteuerung des Einspritzventils und dJ ein Faktor für ein durch innere Reibung der Brennkraftmaschine bedingtes Bremsmoment bezeichnet. Der Faktor F hat für eine Vierzylinderbrennkraftmaschine den Wert 30. Der Drehzahlgradient dN+ ist durch die Steigung des Drehzahlverlaufs 3 in den Abschnitt 7, der Drehzahlgradient dN- durch die Steigung der Abschnitte 8 des Drehzahlverlaufs 3 gegeben.
Der Faktor dJ berücksichtigt ein durch innere Reibung der Brennkraftmaschine bedingtes Bremsmoment. Dies hängt bei abgekoppeltem Antriebsstrang lediglich von der Bauweise bzw. Betriebsparametern der Brennkraftmaschine selbst ab und kann beispielsweise aus einem Kennfeld entnommen werden. Das Bremsmoment ist insbesondere von der Drehzahl abhängig, weshalb in einer alternativen Ausführungsform zwei Werte für das Bremsmoment zur mittleren Drehzahl im Abschnitt 7 bzw. Ab- schnitt 8, der für die Berechnung des Drehmoments gemäß obiger Gleichung herabgezogen wird, ermittelt und die Differenz gebildet wird, wobei bei der Differenzbildung das Bremsmoment zum Zeitpunkt, zu dem dN- ermittelt wurde, vom Bremsmoment zum Zeitpunkt, zu dem dN+ ermittelt wurde, abgezogen wird, um den Faktor dJ zu bestimmen. Der mit obiger Gleichung errechnete Drehmomentwert D gibt das Drehmoment wieder, das durch die Ansteuerung des Einspritzventils mit der bei für die Anpassung verwendeten Ansteuerdauer erzeugt wurde. Dieses Drehmoment kann auf dem Fachmann bekannte Weise, beispielsweise durch ein Kennfeld, in die gesuchte Kraftstoffmasse K umgesetzt werden.
Die geschilderte' Adaption wird nun für verschiedene Ansteuerdauern wiederholt, so dass ein Satz von Wertepaaren erhalten wird, die jeweils aus einem Drehmomentwert und einer Ansteuerdauer bzw. einem Kraftstoffmassenwert und einer Ansteuerdauer bestehen. Fig. 4 zeigt die Auftragung der erhaltenen Wertepaare für ein exemplarisches Einspritzventil. Die Kraft- stoffmasse K(in mg) ist über der Ansteuerdauer TI (in ms) aufgetragen. Bei einer Ansteuerdauer von etwas über 0,16 ms wird eine Kraftstoffmasse von 1 mg abgegeben.
Jeder Messpunkt entspricht einer Durchführung des Verfahrens zum Anpassen mit einer bestimmten Ansteuerdauer, wobei das wie oben angegeben berechnete Drehmoment zusätzlich über einen bekannten Zusammenhang in eine Kraftstoffmasse umgerechnet wurde, die das Einspritzventil im Verfahren zur Anpassung abgab. Wie zu sehen ist, fängt das Einspritzventil erst oberhalb einer gewissen Ansteuerdauer an, eine Kraftstoffmasse abzugeben. Diese untere Grenze entspricht dem Startwert TI-0 in Fig. 1. Wie die Darstellung der Fig. 4 weiter zeigt, liegt die Auflösung bei der Anpassung im Bereich von 0,1 bis 0,2 mg.
Die in Fig. 4 dargestellte Kurve 14 kann somit als dem entsprechenden Einspritzventil zugeordnete Charakteristik 1 im Betrieb der Brennkraftmaschine verwendet werden bzw. für eine Korrektur der Charakteristik 1 auf die Kurve 14 hin dienen. Fig. 4 zeigt diesbezüglich einen kleinen Ausschnitt der Cha- rakteristik 2 der Fig. 1 um den Startwert TI-0 herum. Fig. 3 veranschaulicht eine zweite Ausführungsform des Verfahrens, mit dem eine Anpassung der Einspritzventilcharakteristik erreicht werden kann. Fig. 3 zeigt dabei einen Ausschnitt des Durchlaufdauerverlaufes 9 der rechten Darstellung der Fig. 2. Aufeinanderfolgende Abschnitte 7 und 8 sind in einem Ausschnitt des Durchlaufdauerverlaufs 9 in Fig. 3 dargestellt, wobei jeder Abschnitt einem Arbeitsspiel entspricht. Zusätzlich ist ein Segmentzeitsignal 10 gezeigt, das die Segmentdauern wiedergibt, die der Durchlauf eines Seg en- tes des Segmentrades dauert, wobei jedes Segment genau einem Zylinder einer Vierzylinderbrennkraftmaschine zugeordnet ist. Auf der Zeitachse, die die Zeit t zeigt, ist zusätzlich mit römischen Zahlen die entsprechende Arbeitsreihenfolge der Zylinder aufgetragen. Die im Beispiel betrachtete Brennkraftma- schine hat also die Arbeitsspielreihenfolge IV, I, II und
III. In dieser Reihenfolge durchlaufen die Zylinder der Vierzylinderbrennkraftmaschine innerhalb eines Arbeitsspiels ihre Arbeitstakte.
Im nachfolgend geschilderten Adaptionsverfahren wird die Charakteristik des Einspritzventils des Zylinders I adaptiert.
In drei aufeinanderfolgenden Arbeitsspielen 11 bis 13 wird zuerst in einem ersten Arbeitsspiel 11 das Einspritzventil des Zylinders I gemäß einer Ansteuerdauer angesteuert. Im darauffolgenden zweiten Arbeitsspiel 12 erfolgt keine Ansteuerung des Einspritzventils des Zylinders I, d.h. das Ansteuersignal 4 weist eine Ruhepause 6 auf. Im darauffolgenden dritten Arbeitsspiel 13 weist das Ansteuersignal 4 wieder ei- nen Ansteuerpuls 5 auf, d.h. das Einspritzventil des Zylinders I wird wieder gemäß einer Ansteuerdauer angesteuert, wobei es sich um dieselbe Ansteuerdauer wie im Arbeitsspiel 11 handelt. Durch die Abfolge von erstem Arbeitsspiels 11 bis drittem Arbeitsspiel 13 werden die Abschnitt 7, 8 und wieder 7 des Durchlaufdauerverlaufs 9 bewirkt. In Fig. 3 ist für jeden Arbeitstakt der Zylinder I, II und III die dazugehörige Segmentzeit T aufgetragen, wobei zusätzlich zwei arabische Ziffern ab Suffix angefügt sind, von denen die erste Ziffer für die Zylindernummer und die zweite Ziffer für das Arbeitsspiel steht (1: erstes Arbeitsspiel, 2: zweites Arbeitsspiel, 3: drittes Arbeitsspiel).
Aus Fig. 3 ist deutlich zu sehen, dass durch die Ansteuerung des Einspritzventils des ersten Zylinders im ersten Arbeits- spiel bzw. dem dritten Arbeitsspiel TU bzw. T13 sehr viel kürzer ist als die Segmentzeit T12 im zweiten Arbeitsspiel, in dem das Einspritzventil des Zylinders I nicht angesteuert wird. Die kürzeren Segmentzeiten TU und T13 entstehen deshalb, da der Zylinder I im ersten Arbeitsspiel 11 und im dritten Arbeitsspiel 13 ein Drehmoment abgibt. Dies hat seine Ursache wiederum darin, dass das Einspritzventil aufgrund der Ansteuerung mit einer Ansteuerdauer eine Kraftstoffmasse in die Brennkammer des Zylinders I einbrachte.
Das durch diese Einspritzung erzeugte Drehmoment wird nun nach folgender Gleichung berechnet :
D = F2 . π . M ( (Tx3 - Tx2) / (ST-)3 ) - (Tx2 - Txl) / (ST+)3 ) + dJ,
wobei F2 einen von der Zylinderzahl abhängigen Faktor (16 bei einer Vierzylinderbrennkraftmaschine) , D den Drehmomentwert, M das Trägheitsmoment der Brennkraftmaschine, dJ einen Faktor für ein durch innere Reibung der Brennkraftmaschine bedingtes Bremsmoment, Txl die Segmentzeit für den bestimmten Zylinder im ersten Arbeitsspiel, Tx2 die Segmentzeit für den bestimmten Zylinder im zweiten Arbeitsspiel, Tx3 die Segmentzeit für den Zylinder im dritten Arbeitsspiel, ST- die mittlere Gesamtdauer des Durchlaufs aller Segmente während eines Arbeitsspiels ohne Ansteuerung des Einspritzventils und ST+ die mittlere Gesamtdauer des Durchlaufs aller Segmente während eines der Arbeitsspiele mit Ansteuerung des Einspritzventils bezeichnet .
Bezüglich des Trägheitsmomentes der Brennkraftmaschine sowie des Faktors dJ gilt das oben für die erste Ausführungsform gesagte. Die Differenz zur Berechnung des Faktors dJ kann dabei beispielsweise mit der Gleichung
dJ J(120/ST-) - J(120/ST+)
ermittelt werden, wobei von einem Segmentrad mit 120 Teilsegmenten oder Zähnen ausgegangen wurde, und J das drehzahlabhängige Bremsmoment der Brennkraftmaschine bezeichnet. Dieser Wert ist zur Durchführung der Adaption im Steuergerät der Brennkraftmaschine abgelegt und stammt beispielsweise aus einer PrüfStandsvermessung.
Analog zum obigen ersten Ausführungsbeispiel wird aus dem Drehmomentwert und der zugehörigen Ansteuerdauer ein Werte- paar gebildet. Die Wertepaare für verschiedene Ansteuerdauern erlauben dann eine Korrektur der Referenz- Einspritzventilcharakteristik, ggf. nach Umwandlung der Drehmomentwerte in Werte für Kraftstoffmassen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Anpassen einer ein Referenz- Einspritzverhalten wiedergebenden Einspritzventilcharakteris- tik eines angesteuerten Kraftstoff-Einspritzventils einer
Brennkraftmaschine an alterungsbedingte Änderungen oder fertigungsbedingte Streuungen eines Ist-Einspritzverhaltens, wobei a) während eines keine Kraftstoffeinspritzung erfordernden Betriebszustandes der Brennkraftmaschine das Einspritzventil intermittierend gemäß einer Ansteuerdauer angesteuert wird, während ansonsten keine Kraftstoffeinspritzung erfolgt, so dass mindestens ein Arbeitsspiel mit Ansteuerung mindestens einem Arbeitsspiel ohne Ansteuerung des Einspritzventils folgt oder vorangeht, b) jeweils ein Drehzahl-Wert oder ein Wert einer drehzahlabhängigen Größe der Brennkraftmaschine für das Arbeitsspiel mit Ansteuerung und für mindestens eines der Arbeitsspiele ohne Ansteuerung detektiert wird und c) eine Differenz der detektierten Werte gebildet und damit eine Korrektur der Einspritzventilcharakteristik vorgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine Differenz der detektierten Werte gebildet und daraus Ableitungen erster und/oder höherer Ordnung berechnet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem auf der Grundlage von gemessenen Segmentzeiten Differenzen und daraus Differenzquo- tienten berechnet werden, aus denen Ableitungen erster und höherer Ordnung abgeleitet werden.
4. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, bei dem mit Hilfe signalanalytischer Methoden ein Gesamtverlauf des Dreh- zahl-Wertes oder des drehzahlabhängigen Wertes über mehrere Arbeitsspiele mit und ohne Ansteuerung ausgewertet wird und Störeinflüsse identifiziert und eliminiert werden.
5. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die Ansteuerdauer schrittweise erhöht wird.
6. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, bei dem in Schritt c) ein Drehmomentwert für ein Drehmoment berechnet wird, das durch die Ansteuerung des Einspritzventils mit der Ansteuerdauer bewirkt wurde.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Drehmomentwert nach folgender Formel berechnet wird:
D = (π/Fl) . M . (dN+ - dN-) + dJ,
wobei Fl einen von einer Zylinderanzahl abhängigen Faktor, D den Drehmomentwert, M ein Trägheitsmoment der Brennkraftmaschine, dN+ einen Drehzahlgradienten des Arbeitsspiels mit Ansteuerung des Einspritzventils, dN- einen Drehzahlgradienten eines der Arbeitsspiele ohne Ansteuerung des Einspritz- ventils und dJ einen Faktor für ein durch innere Reibung der Brennkraftmaschine bedingtes Bremsmoment bezeichnet.
8. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, wobei die Schritte a) und b) zur Rauschunterdrückung mit unveränderter Ansteuerdauer mehrfach durchgeführt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 6 bei einer Brennkraftmaschine, die als Mehrzylinder-Brennkra tmaschine ausgebildet ist, bei dem ein von der Brennkraftmaschine angetriebenes Segmentrad abgetastet und ein erstes Arbeitsspiel ohne Ansteuerung des
Einspritzventils eines bestimmten Zylinders, danach ein zweites Arbeitsspiel mit Ansteuerung des Einspritzventils des bestimmten Zylinders und dann ein drittes Arbeitsspiel ohne Ansteuerung des Einspritzventils eines bestimmten Zylinders ausgeführt werden, wobei mindestens im ersten, zweiten und dritten Arbeitsspiel für den bestimmten Zylinder eine Segmentzeit bestimmt wird, die der Durchlauf eines Segmentes des Segmentrades während des Arbeitstaktes des Zylinders dauert, und wobei das Drehmoment nach folgender Gleichung berechnet wird:
D = F2 . π . M ( (Tx3 - Tx2 ) /(ST-)3 ) - (Tx2 - Txl) /(ST+)3 ) + dJ,
wobei F2 einen von der Zylinderzahl abhängigen Faktor, D den Drehmomentwert, M ein Trägheitsmoment der Brennkraftmaschine, dJ einen Faktor für ein durch innere Reibung der Brennkraftmaschine bedingtes Bremsmoment, Txl die Segmentzeit für den bestimmten Zylinder im ersten Arbeitsspiel, Tx2 die Segmentzeit für den bestimmten Zylinder im zweiten Arbeitsspiel, Tx3 die Segmentzeit für den Zylinder im dritten Arbeitsspiel, ST- die mittlere Gesamtdauer des Durchlaufs aller Segmente während eines Arbeitsspiels ohne Ansteuerung des Einspritzventils und ST+ die mittlere Gesamtdauer des Durchlaufs aller Segmente während eines der Arbeitsspiele mit Ansteuerung des Einspritzventils bezeichnet.
10. Verfahren nach Anspruch 7 oder 9, bei dem zur Ermittlung des Faktors für das durch die innere Reibung der Brennkraftmaschine bewirkte Bremsmoment eine Differenz zwischen zwei Werten gebildet wird, wobei ein Wert einem der Arbeitsspiele der Brennkraftmaschine ohne Ansteuerung des Einspritzventils und der andere dem Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine mit Ansteuerung des Arbeitsspiels zugeordnet ist.
11. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem aus dem Drehmoment- wert ein Kraftstoffmassenwert für eine vom Einspritzventil abgegebene Kraftstoffmasse abgeleitet wird, der Kraftstoffmassenwert der Ansteuerdauer zugeordnet und dann zur Korrektur der Einspritzventilcharakteristik verwendet wird.
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