EP1784567A1 - Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine, bei dem die individuellen eigenschaften der einspritzvorrichtungen berücksichtigt werden - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine, bei dem die individuellen eigenschaften der einspritzvorrichtungen berücksichtigt werden

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EP1784567A1
EP1784567A1 EP05758493A EP05758493A EP1784567A1 EP 1784567 A1 EP1784567 A1 EP 1784567A1 EP 05758493 A EP05758493 A EP 05758493A EP 05758493 A EP05758493 A EP 05758493A EP 1784567 A1 EP1784567 A1 EP 1784567A1
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EP
European Patent Office
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internal combustion
combustion engine
torque
actual torque
fuel
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05758493A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Marco Gangi
Gerit Von Schwertfuehrer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1784567A1 publication Critical patent/EP1784567A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1497—With detection of the mechanical response of the engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425—Particular ways of programming the data
    • 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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    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/1002—Output torque
    • F02D2200/1004—Estimation of the output torque
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/008—Controlling each cylinder individually

Definitions

  • the present invention relates to a method for operating an internal combustion engine, wherein the fuel by means of an injection device in a combustion chamber of a
  • an actual torque is determined and monitored for a deviation from an allowable torque.
  • the present invention relates to a control device for an internal combustion engine and a computer program for such a control device.
  • the actual torque output by the internal combustion engine is determined from various operating variables of the internal combustion engine, such as an injection duration and an injection pressure with which the fuel is injected into the combustion chamber. With the aid of this actual torque, safe operation of the internal combustion engine is monitored. If that is in actual torque determined above, for example, exceeds a predefinable threshold value, an error can be registered in a control unit controlling the internal combustion engine or even the injection device can be deactivated via a shutdown path provided for this purpose.
  • a threshold or comparison value for monitoring the actual torque for example, a permissible torque is used, which is derived for example from a serving to control the engine target torque.
  • the conventional operating methods are sometimes very inaccurate in terms of determining the actual torque, which u.a. is due to a large variance of the individual characteristics of the injectors.
  • individual properties of the injector in this context e.g. a diameter of a nozzle opening and other characteristic physical quantities which are capable of influencing the function of the injector, and e.g. an aging behavior and the like.
  • This object is achieved in an operating method of the type mentioned in the present invention that the individual properties of the injector are taken into account in the determination of the actual torque.
  • corresponding adjustment values are used in the determination of the actual torque for the individual properties of the injection device.
  • Such adjustment values indicate, for example, a deviation of a diameter of a nozzle opening from a value averaged over several injectors for the diameter of the nozzle opening for a particular injector, and thus allow, with simultaneous knowledge of the statistical averaged value and the adjustment value to determine the nozzle diameter of the considered injection device and thus at least partially compensate for their mostly production-related tolerances.
  • adjustment values may be e.g. Depending on the type of injector, other physical quantities such as e.g. temperature dependence, etc., which vary from device to device, e.g. due to production-related tolerances or the like.
  • the trim values can be used directly in manufacturing, e.g. in the context of a quality control, determined and assigned to the respective devices or be subsequently determined.
  • the adjustment values in a preferably non-volatile memory of a control unit of the internal combustion engine.
  • the trim values can be written once into the memory and read out of the engine as needed over the entire operating life of the engine, or in the meantime as e.g. during maintenance, to be modified.
  • Another very advantageous embodiment of the invention provides that the same adjustment values are used in determining the actual torque, as in the determination of the fuel quantity to be injected, which is performed, for example, in the context of a control of the internal combustion engine.
  • Another advantageous embodiment of the operating method according to the invention is characterized in that the adjustment values of functions preferably realized outside the function monitoring, in particular from a control of the internal combustion engine, are adopted. In this way, the adjustment values do not have to be read from the EEPROM in function monitoring or otherwise determined, but can be copied directly from corresponding quantities of, for example, the engine control functions, thereby saving resources of the controller such as RAM, ROM and running time can.
  • a further development of the method according to the invention is characterized in that the adopted calibration values are plausibility-checked, preferably using theoretical maximum values and / or an injection pressure and / or an injected fuel volume.
  • a further solution of the object of the present invention is given by a control device for an internal combustion engine according to claim 7 and a computer program for the control device according to claim 9.
  • the method according to the invention in the form of the computer program which has program code which is suitable for carrying out the method according to the invention when it is executed on a computer.
  • the program code can be stored on a computer-readable data carrier, for example on a so-called flash memory.
  • the invention is thus realized by the computer program, so that this computer program in the same way represents the invention, as the method to whose execution the computer program is suitable.
  • Figure 1 shows a schematic block diagram of an embodiment of an internal combustion engine according to the invention.
  • FIG. 2 shows schematically a time profile of the actual torque of the internal combustion engine
  • Figure 3 shows the torque curve of Figure 2 with a threshold a
  • FIG. 4 shows the torque curve from FIG. 2 assuming an error.
  • FIG. 1 is an internal combustion engine 1 of a
  • a piston 2 in a cylinder 3 back and forth.
  • the cylinder 3 is provided with a combustion chamber 4 which is delimited inter alia by the piston 2, an inlet valve 5 and an outlet valve 6.
  • an intake valve 5 and with the exhaust valve 6, an exhaust pipe 8 is coupled.
  • an injection valve 9 protrudes into the combustion chamber 4, via which fuel can be injected into the combustion chamber 4.
  • a catalyst 12 is housed, which serves to purify the exhaust gases resulting from the combustion of the fuel.
  • the injection valve 9 is connected via a pressure line with a fuel storage 13.
  • the injection valves of the other cylinders of the internal combustion engine 1 are connected to the fuel storage 13.
  • the fuel storage 13 is supplied via a supply line with fuel.
  • a preferably mechanical fuel pump is provided which is adapted to build up the desired pressure in the fuel accumulator 13.
  • a pressure sensor 14 is arranged on the fuel storage 13, with which the pressure in the fuel storage 13 is measurable. This pressure is that pressure which is exerted on the fuel and with which therefore the fuel is injected via the injection valve 9 into the combustion chamber 3 of the internal combustion engine 1.
  • a control unit 15 is acted upon by input signals 16, which represent measured operating variables of the internal combustion engine 1 by means of sensors.
  • the controller 15 is connected to the pressure sensor 14, an air mass sensor, a speed sensor, and the like.
  • the control unit 15 is connected to an accelerator pedal sensor which generates a signal indicative of the position of a driver-actuated accelerator pedal and thus the requested torque.
  • the control unit 15 generates output signals 17 with which the behavior of the internal combustion engine 1 can be influenced via actuators or actuators.
  • the control unit 15 is connected to the injection valve 9 and the like and generates the signals required for their control.
  • the controller 15 is provided to the
  • control unit 15 is provided with a microprocessor which has stored in a storage medium, in particular in a flash memory, a computer program which is adapted to perform said control and / or regulation.
  • control unit 15 Also implemented in the control unit 15 is a function monitoring of the internal combustion engine 1, which is based on a determination of the output from the internal combustion engine 1 torque, which is hereinafter referred to as actual torque.
  • the actual torque is determined by calculation from the control unit 15 operating variables of the internal combustion engine 1 in the control unit 15.
  • operating variables are, for example, an injection duration, ie the length of a time interval over which fuel is injected into the combustion chamber 4 and an injection pressure, ie the pressure in the fuel reservoir 13 determined with the aid of the pressure sensor 14, with which the fuel is injected into the combustion chamber 4.
  • the actual torque M is preferably periodically compared with an allowable torque M_z, which is formed in the control unit 15 based on a desired torque, which in turn represents an output value for the control of the internal combustion engine 1.
  • a desired torque which in turn represents an output value for the control of the internal combustion engine 1.
  • the injection pressure and Einspitzdauer be controlled.
  • the setpoint torque in turn depends on various sizes, i.a. also from a torque request of a driver who signals the torque requested by him, for example by means of the aforementioned accelerator pedal sensor to the control unit 15.
  • the permissible torque results, for example, from the setpoint torque and a threshold value added to the setpoint torque.
  • the function monitoring of the internal combustion engine 1 by means of the actual torque M is carried out in particular to to prevent an unauthorized increase in the actual torque M, as it can occur in the event of a fault. If a deviation is detected in the above-mentioned comparison between the permissible torque and the actual torque M, the internal combustion engine 1 can accordingly be deactivated for safety reasons, for example, or at least one fault entry in an error memory of the control device 15 is made.
  • the determined actual torque may lie between a lower torque M_u and an upper torque M_o, which define a d + b (FIG. 2) wide torque band around the actual torque M, which is ideally identical to the setpoint torque.
  • the permissible torque must be so be chosen that an actual torque within the interval b + d does not yet lead to an error entry.
  • the threshold value for fault detection between the setpoint torque and the permissible torque must be at least b - in the direction of increasing torques. For safety reasons, primarily a deviation of the actual torque in the direction of larger torques is to be monitored.
  • the determined actual torque M is in the conventional one Operating method, for example in the range of the smallest allowable torque M_u. This may be the case due to the disregard of the injector balance in the determination of the actual torque M, although the actual output of the internal combustion engine torque 1 is for example in the range of torque M_o.
  • the determined actual torque M in this case would first have to exceed the permissible torque M_z, i. only when the actual torque due to an error by an amount of about a + b + d would be greater than the smallest allowable torque M_u an error would be detected, although the actual output from the internal combustion engine 1 torque is already significantly greater than M_z due to the error.
  • the operating method according to the invention provides for the consideration of adjustment values analogous to the injection quantity compensation also for the determination of the actual torque M. This means that also in the determination of the actual torque in the context of
  • the thresholds b, d (FIG. 2) can be avoided or significantly reduced because the fuzziness described above no longer occurs in the determination of the actual torque M, which has led to the torque band b + d in conventional methods.
  • the permissible torque M_z differs in the method according to the invention therefore only to the threshold a of the target torque.
  • the adjustment values for the injector quantity adjustment for each injection valve 9 of the internal combustion engine 1 are stored in an EEPROM memory of the control unit 15. From there they can e.g. be read when starting the engine and used for the subsequent determination of the actual torque.
  • the same adjustment values are particularly advantageously used as for the injector quantity adjustment in the case of activation of the injection valves 9, in which an amount of fuel to be injected is calculated as a function of the adjustment values.
  • adjustment values instead of all adjustment values, to use only some adjustment values or simplified adjustment values derived therefrom for determining the actual torque. For example, in the case of adjustment values stored individually for each cylinder, it may be sufficient to evaluate those adjustment values which correspond to the injection valves with the maximum deviations of their individual properties in the case of the considered internal combustion engine. That is, for example, only the adjustment value of the maximum deviating from the statistical average injection valve is considered and also used for the other injectors to determine the actual torque. This is a safe estimate of the
  • the adjustment values or values derived therefrom can be taken from the control of the internal combustion engine, which is also implemented in the control unit 15 ,
  • the plausibility check can also be made dependent on the injection pressure and / or the volume of the injected fuel.
  • the application of the method according to the invention is also possible in operating modes in which the injection quantity is not injected at once but distributed over a plurality of partial injections into the combustion chamber.
  • this is Method according to the invention can be used wherever a function monitoring of the internal combustion engine is carried out and quantities are to be monitored, in whose determination or calculation adjustment values are used.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1), bei dem Kraftstoff mittels einer Einspritzvorrichtung (9) in einen Brennraum (4) eines Zylinders (3) der Brennkraftmaschine (1) eingespritzt wird, wobei eine einzuspritzende Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von individuellen Eigenschaften der Einspritzvorrichtung (9) ermittelt wird, und bei dem eine Funktionsüberwachung durchgeführt wird, bei der auf Basis von Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine (1) ein Istdrehmoment (M) ermittelt und auf eine Abweichung von einem zulässigen Drehmoment (M_z) überwacht wird. Die individuellen Eigenschaften der Einspritzvorrichtung (9) werden bei der Ermittlung des Istdrehmoments (M) berücksichtigt, wodurch die Funktionsüberwachung verbessert wird.

Description

VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINER BRENNKRAFTMASCHINE , BEI D-W DIE INDIVIDUELLEN EIGE NSCHAFTEN DER EINSPRITZVORRICHTUNGEN BERÜCKSICHTIGT WERDEN
10
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, bei dem Kraftstoff mittels einer Einspritzvorrichtung in einen Brennraum eines
15 Zylinders der Brennkraftmaschine eingespritzt wird, wobei eine einzuspritzende Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von individuellen Eigenschaften der Einspritzvorrichtung ermittelt wird, und bei dem eine Funktionsüberwachung durchgeführt wird, bei der auf Basis von Betriebsgrößen der
20 Brennkraftmaschine ein Istdrehmoment ermittelt und auf eine Abweichung von einem zulässigen Drehmoment überwacht wird.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Steuergerät für eine Brennkraftmaschine sowie ein Computerprogramm für ein derartiges Steuergerät.
25 Stand der Technik
Im Rahmen herkömmlicher Betriebsverfahren wird aus verschiedenen Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine wie z.B. einer Einspritzdauer und einem Einspritzdruck, mit dem der Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt wird, das von 30 der Brennkraftmaschine tatsächlich abgegebene Istdrehmoment ermittelt. Mithilfe dieses Istdrehmoments wird ein sicherer Betrieb der Brennkraftmaschine überwacht. Falls das in vorstehend beschriebener Weise ermittelte Istdrehmoment beispielsweise einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet, kann ein Fehler in einem die Brennkraftmaschine steuernden Steuergerät eingetragen oder sogar die Einspritzvorrichtung über einen eigens hierfür vorgesehenen Abschaltpfad deaktiviert werden. Als Schwellwert bzw. Vergleichswert für eine Überwachung des Istdrehmoments wird z.B. auch ein zulässiges Drehmoment herangezogen, das beispielsweise von einem zur Ansteuerung der Brennkraftmaschine dienenden Solldrehmoment abgeleitet ist.
Eine vergleichbare Berechnung des Istdrehmoments ist beispielsweise aus der DE 103 00 194 Al bekannt, die hiermit zum Bestandteil der Offenbarung der vorliegenden Beschreibung erklärt wird.
Allerdings sind die herkömmlichen Betriebsverfahren mitunter sehr ungenau hinsichtlich der Ermittlung des Istdrehmoments, was u.a. auf eine große Streuung der individuellen Eigenschaften der Einspritzvorrichtungen zurückzuführen ist. Unter individuellen Eigenschaften der Einspritzvorrichtung werden in diesem Zusammenhang z.B. ein Durchmesser einer Düsenöffnung und andere charakteristische physikalische Größen verstanden, welche die Funktion der Einspritzvorrichtung zu beeinflussen imstande sind, sowie z.B. ein Alterungsverhalten und dergleichen.
Diese Streuung ist zumeist fertigungsbedingt und beeinflusst im vorliegenden Fall u.a. den Zusammenhang zwischen der Einspritzdauer, dem Einspritzdruck und einer tatsächlich in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffmenge, von der wiederum das Istdrehmoment abhängt. Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Betriebsverfahren sowie ein Steuergerät und ein Computerprogramm für ein Steuergerät dahingehend weiterzuentwickeln, dass eine zuverlässigere Ermittlung des Istdrehmoments und damit eine verbesserte Überwachung der Brennkraftmaschine möglich ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Betriebsverfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die individuellen Eigenschaften der Einspritzvorrichtung bei der Ermittlung des Istdrehmoments berücksichtigt werden.
Vorteile der Erfindung
Dadurch ist eine genauere Ermittlung des Istdrehmoments möglich, und für eine Überwachung der Brennkraftmaschine mittels des Istdrehmoments, z.B. im Rahmen eines Vergleichs des Istdrehmoments mit einem von dem zur Ansteuerung der
Brennkraftmaschine vorgesehenen Solldrehmoment abgeleiteten zulässigen Drehmoment, können geringere Toleranzschwellen festgelegt werden, wodurch die Überwachung ebenfalls verbessert wird, weil Fehler schneller erkannt werden können.
Gemäß einer sehr vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden den individuellen Eigenschaften der Einspritzvorrichtung entsprechende Abgleichwerte bei der Ermittlung des Istdrehmoments verwendet. Solche Abgleichwerte geben für eine bestimmte Einspritzvorrichtung beispielsweise eine Abweichung eines Durchmessers einer Düsenöffnung von einem statistisch über mehrere Einspritzvorrichtungen gemittelten Wert für den Durchmesser der Düsenöffnung an und erlauben auf diese Weise, unter gleichzeitiger Kenntnis des statistisch gemittelten Werts und des Abgleichwerts, den Düsendurchmesser der betrachteten Einspritzvorrichtung zu bestimmen und somit deren zumeist fertigungsbedingte Toleranzen zumindest teilweise auszugleichen.
Selbstverständlich können die Abgleichwerte z.B. je nach Art der Einspritzvorrichtung auch andere physikalische Größen wie z.B. eine Temperaturabhängigkeit usw. umfassen, die von Vorrichtung zu Vorrichtung schwanken, z.B. aufgrund fertigungsbedingter Toleranzen oder dergleichen.
Die Abgleichwerte können beispielsweise direkt bei der Fertigung, z.B. im Rahmen einer Qualitätskontrolle, ermittelt und den jeweiligen Vorrichtungen zugeordnet werden oder auch nachträglich bestimmt werden.
Besonders vorteilhaft ist es gemäß einer weiteren Variante der vorliegenden Erfindung, die Abgleichwerte in einem vorzugsweise nicht-flüchtigen Speicher eines Steuergeräts der Brennkraftmaschine abzulegen. Auf diese Weise können die Abgleichwerte einmalig in den Speicher geschrieben werden und über die gesamte Betriebsdauer der Brennkraftmaschine bei Bedarf aus diesem ausgelesen oder zwischenzeitlich, wie z.B. bei einer Wartung, modifiziert werden.
Eine weitere sehr vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass bei der Ermittlung des Istdrehmoments dieselben Abgleichwerte verwendet werden, wie bei der Ermittlung der einzuspritzenden KraftStoffmenge, die z.B. im Rahmen einer Ansteuerung der Brennkraftmaschine durchgeführt wird. Eine andere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Abgleichwerte von vorzugsweise außerhalb der Funktionsüberwachung realisierten Funktionen, insbesondere aus einer Ansteuerung der Brennkraftmaschine übernommen werden. Auf diese Weise müssen die Abgleichwerte nicht in der Funktionsüberwachung aus einem EEPROM gelesen oder anderweitig ermittelt werden, sondern können direkt aus entsprechenden Größen von beispielsweise für die Ansteuerung der Brennkraftmaschine zuständigen Funktionen kopiert werden, wodurch Ressourcen des Steuergeräts wie z.B. RAM, ROM und Laufzeit eingespart werden können.
Eine weitere Fortbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die übernommenen Abgleichwerte plausibilisiert werden, vorzugsweise unter Verwendung theoretischer Maximalwerte und/oder eines Einspritzdrucks und/oder eines eingespritzten Kraftstoffvolumens. Dadurch ist eine gesteigerte Sicherheit bei der Ermittlung des Istdrehmoments gegeben, die eine noch zuverlässigere Funktionsüberwachung der Brennkraftmaschine ermöglicht.
Eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist durch ein Steuergerät für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 7 und ein Computerprogramm für das Steuergerät gemäß Anspruch 9 gegeben.
Von besonderer Bedeutung ist hierbei die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form des Computerprogramms, das Programmcode aufweist, der dazu geeignet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, wenn er auf einem Computer ausgeführt wird. Weiterhin kann der Programmcode auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sein, beispielsweise auf einem sog. Flash-Memory. In diesen Fällen wird also die Erfindung durch das Computerprogramm realisiert, so dass dieses Computerprogramm in gleicher Weise die Erfindung darstellt, wie das Verfahren, zu dessen Ausführung das Computerprogramm geeignet ist.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind.
Zeichnungen
Figur 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, und
Figur 2 zeigt schematisch einen zeitlichen Verlauf des Istdrehmoments der Brennkraftmaschine,
Figur 3 zeigt den Drehmomentverlauf aus Figur 2 mit einer Schwelle a, und
Figur 4 zeigt den Drehmomentverlauf aus Figur 2 unter Annahme eines Fehlers.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In der Figur 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 eines
Kraftfahrzeugs dargestellt, bei der ein Kolben 2 in einem Zylinder 3 hin- und herbewegbar ist. Der Zylinder 3 ist mit einem Brennraum 4 versehen, der unter anderem durch den Kolben 2, ein Einlassventil 5 und ein Auslassventil 6 begrenzt ist. Mit dem Einlassventil 5 ist ein Ansaugrohr 7 und mit dem Auslassventil 6 ist ein Abgasrohr 8 gekoppelt. Im Bereich des Einlassventils 5 und des Auslassventils 6 ragt ein Einspritzventil 9 in den Brennraum 4, über das Kraftstoff in den Brennraum 4 eingespritzt werden kann. In dem Abgasrohr 8 ist ein Katalysator 12 untergebracht, der der Reinigung der durch die Verbrennung des Kraftstoffs entstehenden Abgase dient.
Das Einspritzventil 9 ist über eine Druckleitung mit einem KraftstoffSpeicher 13 verbunden. In entsprechender Weise sind auch die Einspritzventile der anderen Zylinder der Brennkraftmaschine 1 mit dem KraftstoffSpeicher 13 verbunden. Der KraftstoffSpeicher 13 wird über eine Zuführleitung mit Kraftstoff versorgt. Hierzu ist eine vorzugsweise mechanische Kraftstoffpumpe vorgesehen, die dazu geeignet ist, den erwünschten Druck in dem KraftstoffSpeicher 13 aufzubauen.
Weiterhin ist an dem KraftstoffSpeicher 13 ein Drucksensor 14 angeordnet, mit dem der Druck in dem KraftstoffSpeicher 13 messbar ist. Bei diesem Druck handelt es sich um denjenigen Druck, der auf den Kraftstoff ausgeübt wird, und mit dem deshalb der Kraftstoff über das Einspritzventil 9 in den Brennraum 3 der Brennkraftmaschine 1 eingespritzt wird.
Im Betrieb der Brennkraftmaschine 1 wird Kraftstoff in den KraftstoffSpeicher 13 gefördert. Dieser Kraftstoff wird über die Einspritzventile 9 der einzelnen Zylinder 3 in die zugehörigen Brennräume 4 eingespritzt. Durch Verbrennung des in den Brennräumen 3 vorherrschenden Luft- /Kraftstoffgemischs werden die Kolben 2 in eine Hin- und Herbewegung versetzt werden. Diese Bewegungen werden auf eine nicht-dargestellte Kurbelwelle übertragen und üben auf diese ein Drehmoment aus. Ein Steuergerät 15 ist von Eingangssignalen 16 beaufschlagt, die mittels Sensoren gemessene Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 darstellen. Beispielsweise ist das Steuergerät 15 mit dem Drucksensor 14, einem Luftmassensensor, einem Drehzahlsensor und dergleichen verbunden. Des Weiteren ist das Steuergerät 15 mit einem Fahrpedalsensor verbunden, der ein Signal erzeugt, das die Stellung eines von einem Fahrer betätigbaren Fahrpedals und damit das angeforderte Drehmoment angibt. Das Steuergerät 15 erzeugt Ausgangssignale 17, mit denen über Aktoren bzw. Steller das Verhalten der Brennkraftmaschine 1 beeinflusst werden kann. Beispielsweise ist das Steuergerät 15 mit dem Einspritzventil 9 und dergleichen verbunden und erzeugt die zu deren Ansteuerung erforderlichen Signale.
Unter anderem ist das Steuergerät 15 dazu vorgesehen, die
Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 zu steuern und/oder zu regeln. Beispielsweise wird die von dem Einspritzventil 9 in den Brennraum 4 eingespritzte Kraftstoffmasse von dem Steuergerät 15 insbesondere im Hinblick auf einen geringen Kraftstoffverbrauch und/oder eine geringe
Schadstoffentwicklung gesteuert und/oder geregelt. Zu diesem Zweck ist das Steuergerät 15 mit einem Mikroprozessor versehen, der in einem Speichermedium, insbesondere in einem Flash-Memory ein Computerprogramm abgespeichert hat, das dazu geeignet ist, die genannte Steuerung und/oder Regelung durchzuführen.
Ebenfalls in dem Steuergerät 15 implementiert ist eine Funktionsüberwachung der Brennkraftmaschine 1, die auf einer Ermittlung des von der Brennkraftmaschine 1 abgegebenen Drehmoments beruht, das nachfolgend als Istdrehmoment bezeichnet wird. Das Istdrehmoment wird aus von dem Steuergerät 15 erfassten Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 rechnerisch in dem Steuergerät 15 ermittelt. Solche Betriebsgrößen sind beispielsweise eine Einspritzdauer, d.h. die Länge eines Zeitintervalls, über das Kraftstoff in den Brennraum 4 eingespritzt wird und ein Einspritzdruck, d.h. der mithilfe des Drucksensors 14 ermittelte Druck im KraftstoffSpeicher 13, mit dem der Kraftstoff in den Brennraum 4 eingespritzt wird.
Beispielhaft ist in Fig. 2 der zeitliche Verlauf des Istdrehmoments M wiedergegeben.
Zur Überwachung der Brennkraftmaschine wird das Istdrehmoment M vorzugsweise periodisch mit einem zulässigen Drehmoment M_z verglichen, das im Steuergerät 15 basierend auf einem Solldrehmoment gebildet wird, das wiederum einen Ausgangswert für die Ansteuerung der Brennkraftmaschine 1 darstellt. In Abhängigkeit dieses Solldrehmoments werden beispielsweise der Einspritzdruck und die Einspitzdauer geregelt.
Das Solldrehmoment hängt seinerseits von verschiedenen Größen ab, u.a. auch von einem Drehmomentenwunsch eines Fahrers, der das von ihm angeforderte Drehmoment beispielsweise mittels des bereits erwähnten Fahrpedalsensors an das Steuergerät 15 signalisiert.
Das zulässige Drehmoment ergibt sich beispielsweise aus dem Solldrehmoment und einem zu dem Solldrehmoment addierten Schwellwert.
Die Funktionsüberwachung der Brennkraftmaschine 1 mittels des Istdrehmoments M wird insbesondere dazu durchgeführt, um eine unerlaubte Steigerung des Istdrehmoments M zu verhindern, wie sie im Fehlerfall auftreten kann. Falls bei dem vorstehend erwähnten Vergleich zwischen dem zulässigen Drehmoment und dem Istdrehmoment M eine Abweichung festgestellt wird, kann die Brennkraftmaschine 1 dementsprechend aus Sicherheitsgründen beispielsweise deaktiviert werden oder es wird zumindest ein Fehlereintrag in einem Fehlerspeicher des Steuergeräts 15 vorgenommen.
Aufgrund der fertigungsbedingten Toleranzen bei dem Einspritzventil 9 kann es bei herkömmlichen
Betriebsverfahren vorkommen, dass bereits ohne Fehlfunktion bei der Steuerung der Brennkraftmaschine 1 eine erhebliche Abweichung zwischen dem Solldrehmoment und dem Istdrehmoment M auftritt. Diese Abweichung rührt daher, dass bei den herkömmlichen Verfahren für eine Ansteuerung des Einspritzventils 9 Abgleichwerte im Rahmen einer auch als Injektormengenabgleich bezeichneten Funktion verwendet werden, die exemplarweise schwankende individuelle Eigenschaften des Einspritzventils 9 ausgleichen, nicht aber für eine Ermittlung des Istdrehmoments.
Dieser Sachverhalt wird nachfolgend mit Bezug auf Fig. 2, Fig. 3 erläutert, wobei stets davon ausgegangen wird, dass kein Fehlerfall vorliegt. Je nach Stärke des Injektormengenabgleichs kann das ermittelte Istdrehmoment zwischen einem unteren Drehmoment M_u und einem oberen Drehmoment M_o liegen, die ein d+b (Fig. 2) breites Drehmomentband um das im Idealfall mit dem Solldrehmoment identische Istdrehmoment M herum definieren.
Um bei z.B. durch die o.g. Toleranzen verursachten Abweichungen von diesem Idealfall nicht bereits eine
Fehlerreaktion auszulösen, muss das zulässige Drehmoment so gewählt werden, dass ein Istdrehmoment innerhalb des Intervalls b+d noch nicht zu einem Fehlereintrag führt. D.h., der Schwellwert zur Fehlererkennung zwischen dem Solldrehmoment und dem zulässigen Drehmoment muss - in Richtung steigender Drehmomente - mindestens b betragen. Aus Sicherheitsgründen ist primär eine Abweichung des Istdrehmoments in Richtung größerer Drehmomente zu überwachen.
Komponenten der Funktionsüberwachung, die nicht den Injektormengenabgleich betreffen, liefern ihrerseits
Ungenauigkeiten bei der Istdrehmomentberechnung, welchen durch die applizierbare Schwelle a Rechnung getragen wird, so dass Drehmomentwerte innerhalb des Intervalls a noch als erlaubt angesehen werden. Dies ist vereinfacht in Fig. 3 dargestellt. Bei dem Diagramm nach Fig. 3 findet kein Injektormengenabgleich statt, sondern es wird bei der Überwachung des Istdrehmoments M nur die Schwelle a zur Berücksichtigung sonstiger Ungenauigkeiten auf das Istdrehmoment M aufgeschlagen. Erst wenn das ermittelte Istdrehmoment M diese Schwelle a und das dadurch definierte zulässige Drehmoment überschreitet, wird ein Fehler erkannt.
Zur gleichzeitigen Berücksichtigung des
Injektormengenabgleichs und der weiteren Ungenauigkeiten (Fig. 3) ergibt sich somit in Fig. 2 eine Schwelle c=a+b, ausgehend von einem im Idealfall mit dem Solldrehmoment übereinstimmenden Istdrehmoment M. Erst wenn das ermittelte Istdrehmoment diese Schwelle c und damit das zulässige Drehmoment M_z überschreitet wird ein Fehler erkannt.
In einem ungünstigen Szenario gemäß Fig. 4 befindet sich das ermittelte Istdrehmoment M bei dem herkömmlichen Betriebsverfahren beispielsweise im Bereich des kleinsten zulässigen Drehmoments M_u. Dies kann aufgrund der Nichtberücksichtigung des Injektormengenabgleichs bei der Ermittlung des Istdrehmoments M der Fall sein, obwohl das tatsächlich von der Brennkraftmaschine 1 abgegebene Drehmoment z.B. im Bereich des Drehmoments M_o liegt.
Um bei Auftreten eines Fehler diesen auch wirksam erkennen zu können, müsste das ermittelte Istdrehmoment M in diesem Fall erst das zulässige Drehmoment M_z überschreiten, d.h. erst wenn das Istdrehmoment aufgrund eines Fehlers um einen Betrag von etwa a+b+d größer wäre als das kleinste zulässige Drehmoment M_u würde ein Fehler erkannt werden, obwohl das tatsächlich von der Brennkraftmaschine 1 abgegebene Drehmoment aufgrund des Fehler bereits deutlich größer als M_z ist.
Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren sieht eine Berücksichtigung von Abgleichwerten analog zu dem Injektormengenabgleich auch für die Ermittlung des Istdrehmoments M vor. Das bedeutet, dass auch bei der Ermittlung des Istdrehmoments im Rahmen der
Funktionsüberwachung der Brennkraftmaschine 1 die individuellen Eigenschaften des Einspritzventils 9 berücksichtigt werden und der Istdrehmomentwert dadurch genauer berechnet werden kann. Hierdurch können die Schwellen b, d (Fig. 2) vermieden bzw. deutlich verringert werden, weil die oben beschriebene Unscharfe bei der Ermittlung des Istdrehmoments M, die bei herkömmlichen Verfahren zu dem Drehmomentband b+d geführt hat, nicht mehr auftritt. Das bedeutet, dass als einzige Schwelle zur Fehlererkennung nur noch z.B. die Schwelle a aus Fig. 3 vorgesehen werden muss. Das zulässige Drehmoment M_z unterscheidet sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren daher nur noch um die Schwelle a von dem Solldrehmoment.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Abgleichwerte für den Injektormengenabgleich für jedes Einspritzventil 9 der Brennkraftmaschine 1 in einem EEPROM- Speicher des Steuergeräts 15 abgelegt. Von dort können sie z.B. beim Start der Brennkraftmaschine eingelesen werden und für die nachfolgende Ermittlung des Istdrehmoments verwendet werden.
Besonders vorteilhaft werden für die Ermittlung des Istdrehmoments dieselben Abgleichwerte verwendet wie für den Injektormengenabgleich bei einer Ansteuerung der Einspritzventile 9, bei der eine einzuspritzende Kraftstoffmenge in Abhängigkeit der Abgleichwerte berechnet wird.
Bei einer weiteren Variante der Erfindung muss eine
Aufbereitung der im EEPROM abgelegten Abgleichwerte für deren Berücksichtigung im Rahmen der Funktionsüberwachung, d.h. bei der Ermittlung des Istdrehmoments, nicht notwendig durchgeführt werden, da eine derartige Aufbereitung z.B. bereits für die Ansteuerung der Brennkraftmaschine erforderlich ist und von dort übernommen werden kann.
Es ist auch möglich, anstelle aller Abgleichwerte nur manche Abgleichwerte oder daraus abgeleitete vereinfachte Abgleichwerte für die Ermittlung des Istdrehmoments zu verwenden. Beispielsweise kann es bei zylinderindividuell abgelegten Abgleichwerten ausreichen, diejenigen Abgleichwerte auszuwerten, welche bei der betrachteten Brennkraftmaschine den Einspritzventilen mit den maximalen Abweichungen ihrer individuellen Eigenschaften entsprechen. D.h. es wird beispielsweise nur der Abgleichwert des maximal vom statistischen Mittel abweichenden Einspritzventils betrachtet und auch für die anderen Einspritzventile zur Ermittlung des Istdrehmoments verwendet. Damit ist eine sichere Abschätzung des
Istdrehmoments möglich, die z.B. eine immer noch geringere Schwelle b (Fig. 2) erlaubt, gemessen an einer theoretisch maximalen Abweichung des Einspritzventils, wie sie bei herkömmlichen Verfahren eingesetzt wird.
Eine Mittelung über die Abgleichwerte der einzelnen Einspritzventile ist ebenso denkbar.
Bei einer anderen Ausführungsform, bei der im Rahmen der Funktionsüberwachung zur Ermittlung des Istdrehmoments nicht auf die im EEPROM abgelegten Abgleichwerte zurückgegriffen werden kann, können die Abgleichwerte oder von diesen abgeleitete Werte aus der Ansteuerung der Brennkraftmaschine übernommen werden, die ebenfalls in dem Steuergerät 15 realisiert ist.
In diesem Fall ist eine Plausibilisierung der übernommenen Werte besonders vorteilhaft, die beispielsweise unter
Verwendung der theoretisch maximal möglichen Abgleichwerte durchgeführt werden kann.
Die Plausibilisierung kann auch vom Einspitzdruck und/oder vom Volumen des eingespritzten Kraftstoffes abhängig gemacht werden.
Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist auch bei Betriebsarten möglich, bei denen die Einspritzmenge nicht auf einmal sondern über mehrere Teileinspritzungen verteilt in den Brennraum eingespritzt wird. Prinzipiell ist das erfindungsgemäße Verfahren überall dort einsetzbar, wo eine Funktionsüberwachung der Brennkraftmaschine durchgeführt wird und Größen zu überwachen sind, bei deren Ermittlung bzw. Berechnung Abgleichwerte verwendet werden.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1), bei dem Kraftstoff mittels einer Einspritzvorrichtung (9) in einen Brennraum (4) eines Zylinders (3) der Brennkraftmaschine (1) eingespritzt wird, wobei eine einzuspritzende Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von individuellen Eigenschaften der Einspritzvorrichtung (9) ermittelt wird, und bei dem eine Funktionsüberwachung durchgeführt wird, bei der auf Basis von Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine (1) ein Istdrehmoment (M) ermittelt und auf eine Abweichung von einem zulässigen Drehmoment überwacht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die individuellen Eigenschaften der Einspritzvorrichtung (9) bei der Ermittlung des Istdrehmoments (M) berücksichtigt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den individuellen Eigenschaften der
Einspritzvorrichtung (9) entsprechende Abgleichwerte bei der Ermittlung des Istdrehmoments (M) verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgleichwerte in einem vorzugsweise nicht¬ flüchtigen Speicher eines Steuergeräts (15) der Brennkraftmaschine (1) abgelegt sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung des Istdrehmoments (M) dieselben Abgleichwerte verwendet werden, wie bei der Ermittlung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgleichwerte von vorzugsweise außerhalb der Funktionsüberwachung realisierten Funktionen, insbesondere aus einer Ansteuerung der Brennkraftmaschine (1), übernommen werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die übernommenen Abgleichwerte plausibilisiert werden, vorzugsweise unter Verwendung theoretischer Maximalwerte und/oder eines Einspritzdrucks und/oder eines eingespritzten Kraftstoffvolumens .
7. Steuergerät (15) für eine Brennkraftmaschine (1), bei der Kraftstoff mittels einer Einspritzvorrichtung (9) in einen Brennraum (4) eines Zylinders (3) der
Brennkraftmaschine (1) eingespritzt werden kann, wobei eine einzuspritzende Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von individuellen Eigenschaften der Einspritzvorrichtung (9) ermittelbar ist, und wobei eine Funktionsüberwachung durchführbar ist, bei der auf Basis von Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine (1) ein Istdrehmoment (M) ermittelbar und auf eine Abweichung von einem zulässigen Drehmoment überwachbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die individuellen Eigenschaften der Einspritzvorrichtung (9) bei der Ermittlung des Istdrehmoments (M) berücksichtigbar sind.
8. Steuergerät (15) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (15) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 6 geeignet ist.
9. Computerprograπuπ für ein Steuergerät (15) einer Brennkraftmaschine (1) mit Prograitimcode, der dazu geeignet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen, wenn er auf einem Computer ausgeführt wird.
10. Computerprogramm nach Anspruch 9, wobei der Programmcode auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist.
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