EP1716331B1 - Verfahren zur zylindergleichstellung bezüglich der kraftstoff-einspritzmengen bei einer brennkraftmaschine - Google Patents

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EP1716331B1
EP1716331B1 EP05707907A EP05707907A EP1716331B1 EP 1716331 B1 EP1716331 B1 EP 1716331B1 EP 05707907 A EP05707907 A EP 05707907A EP 05707907 A EP05707907 A EP 05707907A EP 1716331 B1 EP1716331 B1 EP 1716331B1
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EP
European Patent Office
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injection
adaptation
operating point
parameter
values
Prior art date
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EP05707907A
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Roland Dietl
Hans Peter Rabl
Janos Radeczky
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Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
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Publication date
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    • 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
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F02D41/221—Safety or indicating devices for abnormal conditions relating to the failure of actuators or electrically driven elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method for equalizing the differences in the injection quantity between the cylinders of an internal combustion engine, in which the injection quantity differences, which are present at an operating point in the lower speed range at the applicable there in regular driving injection parameter values by means of a cylinder-specific measurement method for detecting the rough running of the internal combustion engine determined and assigned to the low operating point, and in which for operating areas with higher loads and speeds for a selected injection parameter, an adaptation of the injection quantity differences is performed.
  • the injection quantity differences determined at a low operating point can not be used for equality in the entire operating range, eg. B. can be used as the global correction factors for a control parameter of the injectors, but must be adapted to the applicable at higher operating points injection parameters, but this is not readily possible because of the mentioned condition of steady-state operating conditions for the smooth running control.
  • the invention is based on the object to provide a method of the type mentioned, which allows to determine the actual, injection-parameter-dependent systematic error with respect to the injection quantities with respect to a cylinder equalization in a simple manner.
  • the selected injection parameter is set for adaptation to a value which deviates from the value applicable there in normal driving operation.
  • the regular driving operation it is understood that e.g. at low loads corresponding low injection pressures.
  • the regular driving operation is deviated, if e.g. at low loads high injection pressures.
  • the injection quantity differences can be determined by means of the measurement of the rough running and learned as adaptation values assigned to the respective injection parameter value.
  • At least one second injection parameter is set such that the operating point remains at least approximately stationary in order to limit the dynamics of the low operating point during the adaptation.
  • This can advantageously be achieved by adapting to successively higher values of the injection parameter selected injection pressure to limit the dynamics of the low operating point in each case a correspondingly shorter injection period is set.
  • the second or further injection parameters are thus controlled here as auxiliary quantities such that the driver does not notice anything of the adaptation process. Since a few piston strokes are sufficient for adaptation, the engine control can easily be adjusted so that the driver can not cancel the stationary conditions during the critical adaptation phase, or only when exceeding a threshold in the desired performance requested by the driver via the gas.
  • a low operating point can be selected for the adaptation, in which the highest sensitivity and / or reliability of the measurement of rough running is achieved, although a correct adaptation for high operating ranges is made.
  • the low operating point in the idling range can be selected.
  • the learned adaptation values are used to calculate cylinder-specific correction factors with which, as a rule in the context of the smooth running control during the adaptation process and while driving, a control parameter of an injection device of the internal combustion engine is applied such that an equalization of the injection quantities takes place.
  • the injection device for each cylinder is formed by an injector with a piezoelectric actuator, wherein the drive energy of the actuators is used as a driving parameter. It can therefore in particular for different values of the injection pressure an adaptation of the actuator stroke necessary for equality is carried out.
  • the rotational acceleration of the crankshaft of the internal combustion engine caused by the cylinder-specific different injection quantities can be evaluated.
  • the determination of the adapted injection quantity differences or the adapted correction factors for equality can thus be based on a very accurate measurement methodology.
  • the inventive method also opens up the possibility that the absolute value of the associated injection quantity is determined at the stationary operating point set for adaptation with equivalent injection quantities from a stored torque model of the internal combustion engine.
  • a diagnosis of the absolute value of the injection quantity is just for the diagnosis of small injection quantities, in particular of pre-injection amounts that are in the range of a few milligrams, crucial for compliance with the limits of exhaust emissions.
  • an initialization phase 2 is provided in the next step, in which the adaptation values stored in an earlier diagnostic cycle are loaded into an engine control unit (not shown).
  • the initialization of a new diagnostic cycle can be done both after each startup of the internal combustion engine, as well as after certain, specifiable time or maintenance intervals.
  • the activation conditions are checked in a passive diagnostic step 3.
  • the aim is to wait until the preferred operating conditions for adaptation to a regular or deviating injection parameter value have been reached. These include, for example, the load, the speed or the coolant temperature. If necessary, the motor control must be changed so that in the subsequent adaptation, the dynamics of the temporal change of the selected for performing the adaptation cycle operating point is limited.
  • the actual, active diagnostic cycle 4 is started.
  • the regular injection parameters 5 associated with the engine operating state see injection parameter set in FIG. 1
  • a rough running control 6 is performed.
  • the injection quantities of the individual injectors of the internal combustion engine are matched to one another in the preferred, low operating point.
  • an injection quantity known from the torque model is concluded, which must be given in accordance with the achieved torque.
  • step 7 adaptive of the activation parameters
  • further injection parameters or injection parameter sets i are loaded and the uneven-running control is carried out with a determination of the injection quantity differences present at the set value of the selected injection parameter or with the equality by corresponding correction factors for a control parameter.
  • a suitable drive parameter such as, for example, the energy supplied to the actuators
  • the resulting adaptation values are added to the injection parameter set, ie primarily the injection parameters, such as the injection parameters.
  • Injection pressure and injection period whose influence on the injection quantity differences to be recorded, assigned and stored so that they can be retrieved later, when driving with higher loads and speeds and the associated regular values of the selected injection parameter for direct injection amount equalization without diagnostic cycle.
  • a sufficient number of interpolation points typically five to ten
  • the different injection quantities of injectors which depend on the injection duration, can be easily adjusted to one another in such a way that the stroke of the actuators is changed.
  • the injector control variable Of course, the drive energy used can also be used to vary the start of injection.
  • step 11 The illustrated method performs an initialization in step 11.
  • the stored adaptation values are loaded.
  • step 12 it is checked whether the activation conditions are fulfilled. This means to understand whether constant operating conditions are present, such as constant load, constant speed, constant temperature of the coolant, etc.
  • the diagnosis remains passive until the activation conditions are met in step 12.
  • step 14 continue by loading the injection parameters for an initial charge / discharge time.
  • the initial charge / discharge time can be set to 200 ⁇ s.
  • the injection parameters include the injection pressure, injector energy, type of injection, which means whether it is a pre-, main-, post-injection. Once these parameters have been loaded, the procedure is continued in step 15.
  • the running disturbance regulation takes place cylinder-selectively, ie that for example for a four-cylinder engine first the cylinder Nr.1 is regulated. If the injection parameters for the injector of cylinder No. 1 are set, the injector of the second cylinder follows.
  • the regulation may include the charge / discharge time, the injection pressure, the drive energy, and set the type of injection.
  • the control can be performed at a defined (fixed) control duration (injection period) and defined (fixed) injection pressure, wherein the actuator energy is adjusted accordingly. With a rail pressure of, for example, 1500 bar and an injection quantity of 0.84 mg, activation times of less than 160 ⁇ s must be realized.
  • step 16 it is checked whether with these variables the rough running is below a threshold value S. If this is not the case, then in step 17, the activation duration must also be changed. This is particularly necessary for "bad" manufactured injectors that poor or not cope with these short load / unload times. In such injectors and short discharge times, the amount of fuel injected is independent of the actuator energy. It sets up a kind of "quantity saturation” and the injection quantity can not be changed by increasing the actuator energy. This means that an injection adaptation in a defined operating state does not have to be carried out solely by energy adaptation, but by means of an extension of the activation duration, which thus extends the injection duration.
  • step 18 it is checked whether the charge / discharge time ⁇ i is greater than or equal to an extreme value.
  • the extreme value is for example 140 ⁇ s.
  • the initial value ⁇ 0 is 200 ⁇ s.
  • the index i here is equal to zero. Since the condition established in step 19 is not satisfied, it continues in step 20. Before loading the next parameter set in step 14, the loading / unloading time is previously reduced by 10 ⁇ s in step 20. Thus, the charge / discharge time ⁇ 1 is equal to 190 ⁇ s.
  • step 21 only the index is incremented by one.
  • the existing injection parameters for ⁇ 1 are now loaded in step 14.
  • the constant injection pressure eg 1500 bar
  • the actuator energy is determined according to steps 14 to 19 for each charge / discharge time of 200 to 140 ⁇ s. This can be done for different pressures.
  • the method ends in step 22.
  • the step-by-step change of the charging / discharging time by 10 ⁇ s in step 20 has been given by way of example only. For a finer modeling, differences from one charge / discharge time to the next charge / discharge time of 1 ⁇ s are conceivable. This diagnosis according to the invention can be carried out very quickly, since only a few piston strokes are sufficient.
  • the method according to the invention makes it possible to diagnose the injection quantity differences or the injection quantity itself at a preferred, low operating point at which the highest sensitivity and reliability of the rough-running control exists.
  • the diagnosis and adaptation then also take place for injection parameter values which apply to other operating points during driving operation. It is done at the low operating point so both a compensation of the injection quantity differences between the individual injectors as well as a calibration of the injection quantity to the associated, in the diagnostic cycle artificially set values of the selected injection parameter, wherein an undesirable movement of the adaptation operating point by the opposite setting of other injection parameter values is prevented or limited.
  • an injection quantity equalization by energy control of the injector drive parameter is dependent on, in particular, the injection parameter pressure.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gleichstellung der Unterschiede in der Einspritzmenge zwischen den Zylindern einer Brennkraftmaschine, bei dem die Einspritzmengenunterschiede, die an einem Betriebspunkt im unteren Drehzahlbereich bei den dort im regulären Fahrbetrieb geltenden Einspritzparameterwerten vorliegen, mittels einer zylinderindividuellen Messmethode zur Erfassung der Laufunruhe der Brennkraftmaschine bestimmt und, dem niedrigen Betriebspunkt zugeordnet, gelernt werden, und bei dem für Betriebsbereiche mit höheren Lasten und Drehzahlen für einen gewählten Einspritzparameter eine Adaption der Einspritzmengenunterschiede durchgeführt wird.
  • Ein derartiges Verfahren ist bereits aus der DE 197 00 711 A1 bekannt.
  • Bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine ergibt sich bei der Einspritzung von Kraftstoff in die Verbrennungsräume durch Streuungen insbesondere der mechanischen Eigenschaften der Einspritzvorrichtung, beispielsweise der Injektoren für Dieselmotoren mit Common Rail, ein systematischer Fehler. Auf Grund von Fertigungstoleranzen der genannten Komponenten und unterschiedlicher Abnutzung (Alterungserscheinungen) werden bei gleicher Einspritzzeitdauer und ansonsten identischen Randbedingungen unterschiedliche Kraftstoffmengen der Verbrennung in den einzelnen Zylindern zugeführt. Die unterschiedlichen Kraftstoffmengen führen zu einer unterschiedlichen Leistungsabgabe der einzelnen Zylinder, was neben einer Steigerung der Laufunruhe auch zu einer Erhöhung der Menge an schädlichen Abgaskomponenten führt.
  • Es ist bekannt, die Laufunruhe einer Brennkraftmaschine auszuwerten, um daraus Rückschlüsse auf die Einspritzmenge in den verschiedenen Brennräumen zu ziehen. Hierzu wird z. B. mit einem Drehzahlsensor die Drehbeschleunigung der Kurbelwelle gemessen, wobei die Drehbeschleunigung von der jeweiligen Einspritzmenge abhängt. So verursacht eine große Einspritzmenge in dem betroffenen Verbrennungstakt eine entsprechend große Drehbeschleunigung der Kurbelwelle, wohingegen eine kleine Einspritzmenge nur zu einer entsprechend kleineren Drehbeschleunigung führt. Dieser Laufunruhe wird bei bekannten Brennkraftmaschinen dadurch entgegengewirkt, dass die Einspritzmengen in den einzelnen Brennräumen durch eine geeignete Ansteuerung der verschiedenen Injektoren aneinander angeglichen werden. Die Steuersignale für die verschiedenen Injektoren werden hierbei solange verändert, bis alle Zylinder den gleichen Beitrag zum Drehmoment leisten, was auf eine einheitliche Einspritzmenge in den verschiedenen Brennräumen schließen lässt.
  • Diese bekannte Laufunruhe-Regelung zur Zylindergleichstellung bezüglich der Einspritzmengen ist in der Anwendung auf niedrige Lastpunkte unter stationären Betriebsbedingungen, beispielsweise Leerlauf, beschränkt. Ein Abbremsen oder Beschleunigen, wie es in höheren Betriebsbereichen typischerweise vorkommt, könnte vom Drehzahlsensor an der Kurbelwelle fälschlicherweise als Einspritzmengenunterschied interpretiert werden.
  • Die Beschränkung auf einen niedrigen Betriebspunkt zur Ermittlung der Einspritzmengenunterschiede ist jedoch problematisch, da diese mit mindestens einem der Einspritzparameter, z. B. Einspritzdruck und Einspritzzeitdauer, variieren. Die bei einem niedrigen Betriebspunkt ermittelten Einspritzmengenunterschiede können demnach nicht zur Gleichstellung im gesamten Betriebsbereich, z. B. als globale Korrekturfaktoren für einen Ansteuerparameter der Injektoren, verwendet werden, sondern müssen an die bei höheren Betriebspunkten geltenden Einspritzparameter adaptiert werden, was jedoch wegen der erwähnten Voraussetzung stationärer Betriebsbedingungen für die Laufunruhe-Regelung nicht ohne weiteres möglich ist.
  • In der oben genannten DE 197 00 711 A1 , bei der die Einspritzzeitdauer mit zylinderindividuellen Korrekturfaktoren zur Zylindergleichstellung bezüglich der Einspritzmenge beaufschlagt wird, wird vorgeschlagen, die bei einem niedrigen Betriebspunkt bestimmten Korrekturfaktoren durch einen von den Einspritzparametern Druck und Einspritzzeitdauer abhängigen Adaptionsfaktor f(p,t) an höhere Betriebsbereiche anzupassen. Die Werte dieses Adaptionsfaktors sollen in einem Kennfeld abgelegt sein und diesem zur Adaption der Korrekturfaktoren im Fahrbetrieb entnommen werden. Das bekannte Verfahren vermeidet zwar eine Adaption bei instationären Betriebsbedingungen, jedoch nur mit Hilfe eines vorgegebenen Kennfeldes, dessen Werte den real vorliegenden, mit der Lebensdauer des Fahrzeugs veränderlichen Abhängigkeitsverhältnissen der Einspritzmengenunterschiede nicht optimal gerecht werden können.
  • Ein ähnliches Verfahren, bei dem die Korrekturmengen an einem Betriebspunkt für einen Einspritzparameterwert erfasst und dann rechnerisch auf die anderen Betriebspunkte übertragen werden, ist aus der US 4, 667, 634 A bekannt. Aus der DE 198 55 939 A1 ist ferner ein Verfahren zur Zylindergleichstellung bekannt, bei dem die Adaptionswerte für die Einspritzmengen an einem Betriebspunkt für einen Einspritzparameterwert erfasst und dann für alle Werte des Einspritzparameters im ganzen Betriebsbereich übernommen werden. Schließlich ist aus der DE 100 12 025 A1 ein Verfahren zur Zylindergleichstellung bekannt, bei dem die notwendigen Einspritzkorrekturfaktoren in mehreren Betriebspunkten ermittelt und gespeichert werden. Die Zylindergleichstellung erfolgt dabei mittels eines Reglers, dessen Reglereingriffe direkt den Einspritzkorrekturfaktoren entsprechen, wobei die Adaption dann erfolgt, wenn die jeweiligen Betriebspunkte im regulären Betrieb, also nicht in einen besonderen Diagnosezyklus, tatsächlich erreicht werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das es erlaubt, den tatsächlichen, einspritzparameterabhängigen systematischen Fehler bezüglich der Einspritzmengen im Hinblick auf eine Zylindergleichstellung auf einfache Weise zu ermitteln.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung.
  • Erfindungsgemäß wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren in dem niedrigen Betriebspunkt der gewählte Einspritzparameter zur Adaption auf einen Wert eingestellt, der vom dort im regulären Fahrbetrieb geltenden Wert abweicht. Unter dem regulären Fahrbetrieb ist zu verstehen, dass z.B. bei niedrigen Lasten entsprechende niedrige Einspritzdrücke anliegen. Dagegen wird vom regulären Fahrbetrieb abgewichen, wenn z.B. bei niedrigen Lasten hohe Einspritzdrücke anliegen. Dann können für diesen eingestellten Einspritzparameterwert die Einspritzmengenunterschiede mittels der Messung der Laufunruhe bestimmt und als dem jeweiligen Einspritzparameterwert zugeordnete Adaptionswerte gelernt werden. Während dieser Adaption ist darauf zu achten, dass die Dynamik des mit dem jeweils eingestellten Einspritzparameterwert veränderlichen Betriebspunktes begrenzt wird, da sich ein veränderter Einspritzparameterwert sonst in einer vom Fahrer des Fahrzeugs nicht initiierten Abbremsung oder Beschleunigung, jedenfalls in einem neuen Betriebspunkt, also nicht stationären Bedingungen während der Adaption, äußern würde.
  • Besonders bevorzugt wird eine Ausführungsform des Verfahrens, bei der zur Begrenzung der Dynamik des niedrigen Betriebspunktes während der Adaption mindestens ein zweiter Einspritzparameter derart eingestellt wird, dass der Betriebspunkt wenigstens näherungsweise stationär bleibt. Dies lässt sich vorteilhaft dadurch erreichen, dass bei der Adaption an aufeinander folgend höhere Werte des als Einspritzparameter gewählten Einspritzdruckes zur Begrenzung der Dynamik des niedrigen Betriebspunktes jeweils eine entsprechend kürzere Einspritzzeitdauer eingestellt wird. Die zweiten bzw. weiteren Einspritzparameter werden hier also als Hilfsgrößen derart gesteuert, dass der Fahrer vom Adaptionsprozess nichts bemerkt. Da einige wenige Kolbenhübe zur Adaption ausreichend sind, kann die Motorsteuerung ohne weiteres auch so eingestellt werden, dass der Fahrer die stationären Bedingungen während der kritischen Adaptionsphase nicht, oder nur bei Überschreitung einer Schwelle beim vom Fahrer über das Gas angeforderten Wunschleistung, aufheben kann.
  • Bei allen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich der Vorteil, dass für die Adaption ein niedriger Betriebspunkt auswählbar ist, bei dem die höchste Empfindlichkeit und/oder Zuverlässigkeit der Messung der Laufunruhe erreicht wird, obwohl dabei eine korrekte Adaption für hohe Betriebsbereiche vorgenommen wird. Insbesondere kann der niedrige Betriebspunkt im Leerlaufbereich gewählt werden.
  • Die gelernten Adaptionswerte dienen zur Berechnung von zylinderindividuellen Korrekturfaktoren, mit denen, im Regelfall im Rahmen der Laufunruhe-Regelung während des Adaptionsprozesses und im Fahrbetrieb, ein Ansteuerparameter einer Einspritzvorrichtung der Brennkraftmaschine derart beaufschlagt wird, dass eine Gleichstellung der Einspritzmengen erfolgt.
  • Als vorteilhaft hat sich dabei herausgestellt, dass die Einspritzvorrichtung für jeden Zylinder durch einen Injektor mit piezoelektrischem Aktor gebildet wird, wobei als Ansteuerparameter die Ansteuerenergie der Aktoren herangezogen wird. Es kann also insbesondere für verschiedene Werte des Einspritzdruckes eine Adaption des zur Gleichstellung notwendigen Aktorhubs durchgeführt werden.
  • Zur Erfassung der Laufunruhe der Brennkraftmaschine kann die von den zylinderindividuell unterschiedlichen Einspritzmengen verursachte Drehbeschleunigung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine ausgewertet werden. Die Bestimmung der adaptierten Einspritzmengenunterschiede bzw. der adaptierten Korrekturfaktoren zur Gleichstellung kann somit auf eine sehr genaue Messmethodik gestützt werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren eröffnet außerdem die Möglichkeit, dass am zur Adaption eingestellten stationären Betriebspunkt bei gleichgestellten Einspritzmengen aus einem gespeicherten Drehmomentenmodell der Brennkraftmaschine der Absolutwert der zugehörigen Einspritzmenge ermittelt wird. Eine Diagnose des Absolutwertes der Einspritzmenge ist gerade für die Diagnose kleiner Einspritzmengen, insbesondere von Voreinspritzmengen, die im Bereich von wenigen Milligramm liegen, entscheidend für die Einhaltung der Grenzen der Abgas-Emissionen.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    ein Flussdiagramm zur Durchführung der erfindungsgemäßen Einspritzmengengleichstellung,
    Figur 2
    ein Flussdiagramm zur Durchführung der bevorzugten Einspritzmengengleichstellung mittels Ladungszeitadaption.
  • Nach Start 1 der Einspritzmengengleichstellung ist im nächsten Schritt eine Initialisierungsphase 2 vorgesehen, in der die in einem früheren Diagnosezyklus abgespeicherten Adaptionswerte in ein (nicht dargestelltes) Motorsteuerungsgerät geladen werden. Die Initialisierung eines neuen Diagnosezyklus kann sowohl nach jedem Startvorgang der Brennkraftmaschine, als auch nach bestimmten, vorgebbaren Zeit- oder Wartungsintervallen erfolgen.
  • Nach dem Ende der Initialisierung 2 erfolgt in einem passiven Diagnoseschritt 3 die Überprüfung der Aktivierungsbedingungen. Dabei geht es darum, abzuwarten bis bevorzugte Betriebsbedingungen für die Adaption an einen regulären oder davon abweichenden Einspritzparameterwert erreicht sind. Dazu gehören beispielsweise die Last, die Drehzahl oder die Kühlmitteltemperatur. Dabei muss die Motorsteuerung gegebenenfalls so umgestellt werden, dass bei der nachfolgenden Adaption die Dynamik der zeitlichen Veränderung des zur Durchführung des Adaptionszyklus ausgesuchten Betriebspunktes begrenzt wird.
  • Sobald die Aktivierungsbedingungen erfüllt sind, wird der eigentliche, aktive Diagnosezyklus 4 gestartet. Mit den dem Motorbetriebszustand zugehörigen, regulären Einspritzparametern 5 (vgl. Einspritzparametersatz in der Figur 1) wird zunächst eine Laufunruhe-Regelung 6 durchgeführt. Als Ergebnis sind die Einspritzmengen der einzelnen Injektoren der Brennkraftmaschine in dem bevorzugten, niedrigen Betriebspunkt aneinander angeglichen. Zum anderen ist an dieser Stelle des Ablaufs auch die zusätzliche Auswertungsmöglichkeit gegeben, dass am bevorzugten, niedrigen Betriebspunkt mit den vorgegebenen regulären Einspritzparameterwerten auf eine aus dem Drehmomentenmodell bekannte Einspritzmenge geschlossen wird, die gemäß dem erzielten Drehmoment gegeben sein muss.
  • Danach, im Schritt 7 (Adaption der Ansteuerparameter) werden weitere Einspritzparameter bzw. Einspritzparametersätze i geladen und dafür jeweils die Laufunruhe-Regelung durchgeführt mit einer Bestimmung der am eingestellten Wert des gewählten Einspritzparameters vorliegenden Einspritzmengenunterschiede bzw. mit der Gleichstellung durch entsprechende Korrekturfaktoren für einen Ansteuerparameter. Zur Adaption wird ein geeigneter Ansteuerparameter, wie beispielsweise die den Aktoren zugeführte Energie ausgewählt. Die resultierenden Adaptionswerte werden dem Einspritzparametersatz, also primär den Einspritzparametern, wie z.B. Einspritzdruck und Einspritzzeitdauer dessen Einfluss auf die Einspritzmengenunterschiede festgehalten werden soll, zugeordnet und abgespeichert, damit sie später, beim Fahrbetrieb mit höheren Lasten und Drehzahlen und den zugehörigen regulären Werten des gewählten Einspritzparameters, zur direkten Einspritzmengengleichstellung ohne Diagnosezyklus abgerufen werden können. Wenn die Adaption für genügend viele Stützstellen (typischerweise fünf bis zehn), also beispielsweise für alle i=1 bis i=k eingestellten Einspritzparameterwerte des Druckes durchgeführt wurde, ist das Ende 8 der Adaption bzw. des laufenden Diagnosezyklus erreicht und die gespeicherten Adaptionswerte können im Fahrbetrieb zur Gleichstellung der Einspritzmengen verwendet werden.
  • Es hat sich herausgestellt, dass die von der Einspritzzeitdauer abhängigen unterschiedlichen Einspritzmengen von Injektoren auf einfache Weise dadurch einander angeglichen werden können, dass der Hub der Aktoren verändert wird. Das bedeutet beispielsweise, dass für verschiedene als Einspritzparameterwerte gewählte Einspritzdrücke eine Adaption des Aktorhubs durchgeführt wird. Andererseits kann die als Injektor-Stellgröße eingesetzte Ansteuerenergie natürlich auch zur Variation des Einspritzbeginns herangezogen werden.
  • Bei jedem Diagnosezyklus werden die zuletzt gespeicherten Adaptionswerte bzw. Korrekturfaktoren von den neu ermittelten überschrieben, wodurch insbesondere die zwischenzeitlich aufgetretenen Alterungserscheinungen der Einspritzvorrichtung, die eventuell zu veränderten Streuungen bezüglich der Einspritzmengen in die verschiedenen Brennräume führen, Berücksichtigung finden.
  • Das in Figur 2 dargestellte Verfahren führt in Schritt 11 eine Initialisierung durch. Dabei werden die abgespeicherten Adaptionswerte geladen. In Schritt 12 wird überprüft, ob die Aktivierungsbedingungen erfüllt sind. Darunter ist zu verstehen, ob konstante Betriebsbedingungen vorhanden sind, wie z.B. konstante Last, konstante Drehzahl, konstante Temperatur des Kühlmittels, etc. So bleibt die Diagnose wie in Schritt 13 gezeigt so lange passiv, bis in Schritt 12 die Aktivierungsbedingungen erfüllt sind. Dann geht es im Schritt 14 weiter, indem die Einspritzparameter für eine Anfangslade/Entladezeit geladen werden. So kann beispielsweise die Anfangslade/Entladezeit auf 200 µs gesetzt werden. Zu den Einspritzparametern gehören der Einspritzdruck, Injektorenergie, Art der Einspritzung, darunter ist zu verstehen, ob es sich um eine Vor-, Haupt-, Nacheinspritzung handelt. Sind diese Parameter einmal geladen, so geht es zur Laufunruheregelung im Schritt 15 weiter. Die Laufunruheregelung erfolgt zylinderselektiv, d.h., dass z.B. für ein Vierzylindermotor zuerst der Zylinder Nr.1 geregelt wird. Sind die Einspritzparameter für den Injektor des Zylinders Nr. 1 eingestellt, so folgt der Injektor des zweiten Zylinders. Die Regelung kann die Lade/Entladezeit, den Einspritzdruck, die Ansteuerungsenergie, und die Art der Einspritzung einstellen. Im speziellen kann die Regelung bei einer definierten (festen) Ansteuerdauer (Einspritzzeitdauer) und definiertem (festen) Einspritzdruck durchgeführt werden, wobei die Aktorenergie entsprechend angepasst wird. Bei einem Raildruck von beispielsweise 1500 bar und einer Einspritzmenge von 0,84 mg müssen Ansteuerzeiten von weniger als 160 µs realisiert werden.
  • Im Schritt 16 wird überprüft ob mit diesen Größen die Laufunruhe unter einem Schwellenwert S liegt. Ist dies nicht der Fall, so muss in Schritt 17 zusätzlich die Ansteuerdauer verändert werden. Dies ist insbesondere bei "schlecht" gefertigten Injektoren erforderlich, die diese kurzen Lade/Entladezeiten schlecht bzw. nicht verkraften. Bei solchen Injektoren und kurzen Entladezeiten ist die eingespritzte Kraftstoffmenge unabhängig von der Aktorenergie. Es stellt sich eine Art "Mengensättigung" ein und die Einspritzmenge kann nicht mehr durch Erhöhen der Aktorenergie verändert werden. Dies bedeutet, dass eine Einspritzadaption in einem definierten Betriebszustand nicht alleine durch Energieanpassung, sondern mittels einer Verlängerung der Ansteuerdauer durchgeführt werden muss, die damit die Einspritzzeitdauer verlängert.
  • Als Ergebnis einer erfolgreichen Laufunruheregelung nach Schritt 16 sind die Einspritzmengen der einzelnen Injektoren aufeinander angeglichen. Diese Einspritzparameter werden für die zugehörige Lade/Entladezeit τi abgespeichert (Schritt 18). In Schritt 19, wird überprüft ob die Lade/Entladezeit τi größer gleich als einem Extremwert ist. Hier beträgt der Extremwert beispielsweise 140 µs. In dem obigen Beispiel liegt der Anfangswert τ0 bei 200 µs. Anzumerken ist, dass der Index i hier gleich Null ist. Da die in Schritt 19 aufgestellte Bedingung nicht erfüllt ist, geht es in Schritt 20 weiter. Vor dem Laden des nächsten Parametersatzes in Schritt 14 wird zuvor in Schritt 20 die Lade/Entladezeit um 10 µs verringert. Somit beträgt jetzt die Lade/Entladezeit τ1 gleich 190 µs. In Schritt 21 wird lediglich der Index um 1 erhöht. Die vorhandenen Einspritzparameter für τ1 werden nun in Schritt 14 geladen. Wie bereits oben beschrieben folgen dann die Schritte 15 bis 19. Sind alle Parametersätze für die verschiedenen Lade/Entladezeiten angepasst, kann der konstante Einspritzdruck (z.B. 1500 bar) auf einen neuen anderen konstanten Einspritzdruck (z.B 1400 bar) eingestellt werden. Sobald in Schritt 12 der neue Druck anliegt, wird für jede Lade/Entladezeit von 200 bis 140 µs die Aktorenergie nach den Schritten 14 bis 19 bestimmt. Dies kann für verschiedene Druckwerte durchgeführt werden. Sobald ausreichend viele Messwerte vorhanden sind, endet das Verfahren in Schritt 22. Anzumerken ist, dass die schrittweise Änderung der Lade/Entladezeit um 10 µs in Schritt 20 nur beispielhaft aufgeführt wurde. Für eine feinere Modellierung, sind durchaus Differenzen von einer Lade/Entladezeit zur nächsten Lade/Entladezeit von 1 µs denkbar. Diese erfindungsgemäße Diagnose ist sehr schnell durchführbar, da nur wenige Kolbenhübe ausreichend sind.
  • Zusammengefasst ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren, dass bei einem bevorzugten, niedrigen Betriebspunkt, bei dem die höchste Empfindlichkeit und Zuverlässigkeit der Laufunruhe-Regelung besteht, die Diagnose der Einspritzmengenunterschiede bzw. der Einspritzmenge selbst erfolgt. An diesem Betriebspunkt erfolgt die Diagnose und Adaption dann auch für Einspritzparameterwerte, die im Fahrbetrieb für andere Betriebspunkte gelten. Es erfolgt am niedrigen Betriebspunkt also sowohl ein Ausgleich der Einspritzmengenunterschiede zwischen den einzelnen Injektoren als auch eine Kalibrierung der Einspritzmenge auf die zugehörigen, im Diagnosezyklus künstlich eingestellten Werte des ausgewählten Einspritzparameters, wobei eine unerwünschte Bewegung des Adaptions-Betriebspunktes durch die gegenläufige Einstellung anderer Einspritzparameterwerte verhindert bzw. begrenzt wird. Bevorzugt ist eine Einspritzmengengleichstellung durch Energieregelung des Injektor-Ansteuerparameters in Abhängigkeit, insbesondere, vom Einspritzparameter Druck.
  • Optional ist es an dem eingestellten Betriebspunkt auf Grund der Kenntnis des Motorbetriebszustandes (Temperatur von Kühlmittel, aktive Verbraucher) möglich, aus dem Drehmomentenmodell den Absolutwert der Einspritzmenge herauszulesen und etwa für die exakte Kalibrierung des Kennfeldes Einspritzmenge/Einspritzzeitdauer zu verwenden.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Gleichstellung der Unterschiede in der Einspritzmenge zwischen den Zylindern einer Brennkraftmaschine, bei dem die Einspritzmengenunterschiede, die an einem Betriebspunkt im unteren Drehzahlbereich bei den dort im regulären Fahrbetrieb geltenden Einspritzparameterwerten vorliegen, mittels einer zylinderindividuellen Messmethode zur Erfassung der Laufunruhe der Brennkraftmaschine bestimmt und dem niedrigen Betriebspunkt zugeordnet werden und bei dem für Betriebsbereiche mit höheren Lasten und Drehzahlen für einen gewählten Einspritzparameter eine Adaption der Einspritzmengenunterschiede durchgeführt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in dem niedrigen Betriebspunkt der gewählte Einspritzparameter zur Adaption (4, 5, 6, 7) auf verschiedene Werte eingestellt wird, die vom dort im regulären Fahrbetrieb geltenden Wert abweichen, und dass für die eingestellten Werte jeweils die Einspritzmengenunterschiede mittels der Messung der Laufunruhe bestimmt und als Adaptionswerte gelernt werden, die dem jeweiligen Einspritzparameterwert zugeordnet werden, wobei während der Adaption (4, 5, 6, 7) die Dynamik des mit dem jeweils eingestellten Einspritzparameterwert veränderlichen Betriebspunktes begrenzt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass zur Begrenzung der Dynamik des niedrigen Betriebspunktes während der Adaption (4, 5, 6, 7) mindestens ein zweiter Einspritzparameter derart eingestellt wird, dass der Betriebspunkt wenigstens näherungsweise stationär bleibt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass bei der Adaption (4, 5, 6, 7) an aufeinander folgend höhere Werte des als Einspritzparameter gewählten Einspritzdruckes zur Begrenzung der Dynamik des niedrigen Betriebspunktes jeweils eine entsprechend kürzere Einspritzzeitdauer eingestellt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass bei der Adaption (4, 5, 6, 7) an aufeinander folgend niedrigere Werte des als Einspritzparameter gewählten Einspritzdruckes zur Begrenzung der Dynamik des niedrigen Betriebspunktes jeweils eine entsprechend längere Einspritzzeitdauer eingestellt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Einspritzdruck schrittweise um einen bestimmten Betrag verändert wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass für die Adaption (4, 5, 6, 7) ein niedriger Betriebspunkt ausgewählt wird, bei dem die höchste Empfindlichkeit und/oder Zuverlässigkeit der Messung der Laufunruhe erreicht wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der niedrige Betriebspunkt im Leerlaufbereich gewählt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die gelernten Adaptionswerte zur Berechnung von zylinderindividuellen Korrekturfaktoren dienen, mit denen ein Ansteuerparameter einer Einspritzvorrichtung der Brennkraftmaschine derart beaufschlagt wird, dass eine Gleichstellung der Einspritzmengen erfolgt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzvorrichtung für jeden Zylinder durch einen Injektor mit piezoelektrischem Aktor gebildet wird, wobei als Ansteuerparameter die Ansteuerenergie der Aktoren herangezogen wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass für eine bestimmte Lade-/Entladezeit des Injektors die Aktorenergie entsprechend angepasst wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Lade-/Entladezeit der Haupteinspritzung mit einem Anfangswert (τ0) getakt und schrittweise auf einen Extremwert verändert wird, wobei bei jedem Schritt die Aktorenergie entsprechend angepasst wird.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der Laufunruhe der Brennkraftmaschine die von den zylinderindividuell unterschiedlichen Einspritzmengen verursachte Drehbeschleunigung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine ausgewertet wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass am zur Adaption (4, 5, 6, 7) eingestellten stationären Betriebspunkt bei gleichgestellten Einspritzmengen aus einem gespeicherten Drehmomentenmodell der Brennkraftmaschine der Absolutwert der zugehörigen Einspritzmenge ermittelt wird.
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