EP1818528A2

EP1818528A2 - Verfahren zur Abschätzung einer eingespritzten Kraftstoffmenge

Info

Publication number: EP1818528A2
Application number: EP07101727A
Authority: EP
Inventors: Ralf Böhnig; Michael Dr. Hardt; Peter Russe
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2006-02-10
Filing date: 2007-02-05
Publication date: 2007-08-15
Also published as: EP1818528A3; DE102006006303B3; US7333886B2; US20070192019A1

Abstract

Die Erfindung offenbart ein Verfahren zur Abschätzung einer eingespritzten Kraftstoffmenge einer isolierten Einspritzung. Die Segmentzeit des Zylinders, in dem die isolierte Einspritzung erfolgt, wird numerisch durch Bildung der zweiten zeitlichen Ableitung ausgewertet. Mit Hilfe der zweiten zeitlichen Ableitung der Segmentzeit erfolgt eine Aktualisierung der Einspritzparameter mit Hilfe eines Testmenge-Testmoment-Kennfelds.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abschätzung einer eingespritzten Kraftstoffmenge, insbesondere eine isolierte Einspritzung, in eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern.
Die Abschätzung eingespritzter Kraftstoffmengen ist erforderlich, um die Einspritzparameter einer Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine korrekt zu identifizieren und Rückschlüsse auf die korrekte Funktionsweise der Einspritzanlage ziehen zu können. Das konsistente und verlässliche Einspritzen einer angeforderten Kraftstoffmenge ist entscheidend, um die neuen europäischen Emissionsvorschriften für Kraftfahrzeuge zu erfüllen. Die unerwünschten Emissionen von Brennkraftmaschinen sind insbesondere auf die ungenaue Kalibrierung von Einspritzparametern im Bereich kleiner Kraftstoffmassen zurückzuführen.
Die meisten Kraftfahrzeuge besitzen einen Kurbelwellensensor, der die Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle erfasst. Diese Variable stellt eine ausgezeichnete Quelle für die Herleitung dynamischer Größen bereit, die aus einzelnen Verbrennungen im Zylinder ableitbar sind. Bisherige technische Anordnungen verwenden eine hochauflösende Rauschmessung im Motor mit Hilfe von einem oder mehreren Mikrofonen oder Klopfsensoren. Diese sind am Motorblock nahe der Zylinder befestigt. Gemäß einer weiteren Alternative werden Zylinderdruckmessungen mit Hilfe eines Zylinderdrucksensors durchgeführt. Zylinderdrucksensoren können an verschiedenen Positionen innerhalb des Zylinders angeordnet sein. Beide Ansätze haben jedoch den Nachteil, dass sie nicht standardmäßig in Kraftfahrzeugen installiert sind und daher wesentlich die Herstellungskosten des Kraftfahrzeugs steigern.
DE 199 45 618 A1 offenbart beispielsweise die Verwendung eines Kurbelwellensensors, um aus der durch eine Verbrennungsungleichförmigkeit verursachten Drehzahlungleichförmigkeit die erfolgte Einspritzung durch die Einspritzanlage ableiten zu können. DE 198 09 173 A1 offenbart ein zeitgesteuertes Kraftstoffzumesssystem, mit dem geringe Kraftstoffmengen vor der eigentlichen Einspritzung zugemessen werden. Bei diesen kleinen Kraftstoffmengen wirken sich Toleranzen und Fehler erkennbar aus, so dass diese bei späteren Einspritzvorgängen berücksichtigt werden können.
Andere Ansätze beschreiben die Anpassung der der Piezoeinspritzanlagen zugeführten Energie an Stelle des Betätigungszeitpunkts der Einspritzanlage, um die Einspritzparameter zu identifizieren und zu korrigieren.
Obige Verfahren haben den Nachteil, dass sie nur mit begrenzter Genauigkeit und hohem apparativen Aufwand die Überprüfung von Einspritzparametern gestatten. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein im Vergleich zum Stand der Technik verlässlicheres Verfahren bereitzustellen, das mit Hilfe der normalen apparativen Ausstattung eines Kraftfahrzeugs die Überprüfung und Anpassung von Einspritzparametern gewährleistet.
Die obige Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Weiterentwicklungen und Ausgestaltungen des vorliegenden Verfahrens gehen aus der folgenden Beschreibung, den Zeichnungen und den anhängenden Ansprüchen hervor.
Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren zur Abschätzung einer in eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern eingespritzten Kraftstoffmenge, das die folgenden Schritte aufweist: Einspritzen und Verbrennen einer Testmenge an Kraftstoff in einem Zylinder der Brennkraftmaschine während einer Phase abgeschalteter Kraftstoffzufuhr, Bestimmen einer Segmentzeit T(k) der Brennkraftmaschine aus Signalen eines Kurbelwellensensors, Berechnen eines durch das Verbrennen der Testmenge erzeugten Testmoments C(k) aus einer numerisch bestimmten zweiten zeitlichen Ableitung der Segmentzeit T(k) und Ermitteln einer Größe der Testmenge aus dem berechneten Testmoment C(k) auf der Grundlage eines Testmenge-Testmoment-Kennfelds.
Das vorliegende Verfahren nutzt die durch einen Kurbelwellensensor bereitgestellten Signale, der mittlerweile zur Standardausstattung von heutigen Kraftfahrzeugen gehört. Mit Hilfe bekannter Kurbelwellensensoren sind die in den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine ablaufenden Verbrennungszyklen auswertbar. Entsprechend der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine wird der 720° umfassende Gesamtzyklus der Brennkraftmaschine in einzelne Segmente unterteilt, die zur Beschreibung der Verbrennung in den einzelnen Zylindern genutzt werden können. Befindet sich die Brennkraftmaschine in einer Phase abgeschalteter Kraftstoffzufuhr, d.h. der Fahrer fordert über das Gaspedal kein Drehmoment an, werden während des Ausrollens des Kraftfahrzeugs einzelne Testmengen in einzelne Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt und gezündet. Da diese Testmengen klein im Vergleich zu eingespritzten Kraftstoffmengen normaler Schubphasen des Kraftfahrzeugs sind, wirkt sich das Verbrennen dieser Testmengen nicht negativ auf das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs aus, wie beispielsweise durch ein Ruckeln. Trotzdem erzeugen die eingespritzten Testmengen durch ihre Verbrennung ein Schubmoment bzw. Testmoment, das mit Hilfe des Kurbelwellensensors erkennbar und auswertbar ist. Das Einspritzen und Verbrennen einer Testmenge wirkt sich unmittelbar auf die durch den Kurbelwellensensor bestimmte Segmentzeit T(k) aus. Diese Änderung in der Segmentzeit T(k), die unterschiedlich stark in Abhängigkeit von der Größe der eingespritzten Testmenge ausfällt, wird im vorliegenden Verfahren zur Überprüfung der Einspritzparameter und somit der Funktionsfähigkeit der Einspritzanlage verwendet. Um unabhängig vom Bewegungszustand des Kraftfahrzeugs die Phasen abgeschalteter Kraftstoffzufuhr zur Überprüfung der eingespritzten Kraftstoffmenge nutzen zu können, wird aus den Messwerten des Kugelwellensensors numerisch die zweite zeitliche Ableitung der Segmentzeit des jeweils betrachteten Zylinders der Brennkraftmaschine gebildet. Auf diese Weise wird beispielsweise der Einfluss unterschiedlicher Drehzahlbereiche der Brennkraftmaschine ausgeschlossen, so dass beliebige Phasen abgeschalteter Kraftstoffzufuhr zur Abschätzung der eingespritzten Kraftstoffmenge gemeinsam nutzbar sind. Die numerische zweite zeitliche Ableitung der Segmentzeit T(k) repräsentiert das durch die Verbrennung der Testmenge erzeugte Testmoment C(k) bzw. den Betrag des Drehmomentenbeitrags durch die Verbrennung der Testmenge. Sobald das Testmoment C(k) ermittelt worden ist, wird mit Hilfe eines Testmenge-Testmoment-Kennfelds festgestellt, welcher tatsächlichen Größe der Testmenge das ermittelte Testmoment C(k) entspricht. Die an Hand des Kennfelds ermittelte tatsächliche Größe der Testmenge gibt Auskunft darüber, in wieweit die Einspritzanlage der Brennkraftmaschine tatsächlich die angeforderte Kraftstoffmenge einspritzt oder Fehler in den Einspritzparametern vorhanden sind. Mit dieser Kenntnis ist es möglich, eine apparative Veränderung der Einspritzanlage ständig zu kalibrieren, um auf diese Weise ein optimales Emissionsverhalten der Brennkraftmaschine sicherzustellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt ein Einspritzen und Verbrennen einer Serie von Testmengen in einer oder einer Mehrzahl von Phasen unterbrochener Kraftstoffzufuhr der Brennkraftmaschine und ein Berechnen eines Mittelwerts des Testmoments C(k) aus den Testmomenten, die pro eingespritzte Testmenge ermittelt worden sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Testmoment als eine Differenz aus dem Testmoment nach dem Einspritzen der Testmenge und dem Testmoment vor dem Einspritzen der Testmenge, also eine Phase abgeschalteter Kraftstoffzufuhr ohne isolierte Einspritzung, berechnet.
Es ist des Weiteren bevorzugt, ein rekursives Aktualisieren des Mittelwerts des Testmoments mit jeder weiteren Serie eingespritzter Testmengen durchzuführen. Das Aktualisieren des Mittelwerts mit jeder Serie zeichnet sich dadurch aus, dass die Messwerte mehrerer Serien basierend auf wenigen Testeinspritzungen zusammen eine Kraftstoffschätzung bilden, ohne dass auf eine Serie mit einer viel größeren Anzahl an Testeinspritzungen oder auf eine ausreichend lange Serie gewartet werden muss. Dadurch wird die Effektivität des vorliegenden Verfahrens im Vergleich zum Stand der Technik gesteigert.
Die vorliegende Erfindung und ihre bevorzugten Ausführungsformen werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1A enthält ein Beispiel für den Abfall der Drehzahl der Brennkraftmaschine in einer Phase mit abgeschalteter Kraftstoffzufuhr.
Figur 1B zeigt exemplarisch die Zunahme der Segmentzeit T(k) in Abhängigkeit von der Zeit in einer Phase abgeschalteter Kraftstoffzufuhr.
Figur 2 zeigt die aus den Messpunkten des Kurbelwellensensors numerisch berechnete zweite Ableitung der Segmentzeit T(k).
Figur 3 zeigt ein beispielhaftes Flussdiagramm des vorliegenden Verfahrens.

Das offenbarte Verfahren dient dem Abschätzen und Überprüfen der Größe eingespritzter Kraftstoffmengen, die jeweils in einen oder mehrere Zylinder einer Brennkraftmaschine eingespritzt werden. Auf diese Weise wird festgestellt, ob eine Einspritzanlage noch die angenommenen Einspritzparameter erfüllt, so dass optimale Emissionswerte der Brennkraftmaschine erzielt werden.
Im Rahmen des Verfahrens werden in einer Phase abgeschalteter Kraftstoffzufuhr Kraftstoff-Testmengen bzw. isolierte Einspritzungen in die einzelnen Zylinder eingespritzt und verbrannt. Eine Phase abgeschalteter Kraftstoffzufuhr der Brennkraftmaschine bezeichnet einen Zeitabschnitt, in dem weder durch den Fahrer noch durch andere Aggregate der Brennkraftmaschine eine Kraftstoffeinspritzung angefordert wird. In diesen Phasen kommt es idealer Weise zu einem linearen Abfall der Drehzahl mit der Zeit, wie er beispielgebend in Figur 1A dargestellt ist.
Der lineare Abfall der Motordrehzahl gemäß Figur 1A entspricht dem unveränderten Trägheitsmoment der Kurbelwelle innerhalb dieser Phase. Wird beispielsweise das Übersetzungsverhältnis G über ein Getriebe des Kraftfahrzeugs geändert oder erfährt die Kurbelwelle Störkräfte aufgrund schlechter Straßenverhältnisse, ergibt sich eine sprunghafte Änderung des Trägheitsmoments an der Kurbelwelle, so dass sich der lineare Abfall aus Figur 1A abrupt ändert. Derartige Ereignisse würden sich normalerweise negativ auf einen Auswertealgorithmus basierend auf der Drehzahl der Brennkraftmaschine auswirken. Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht jedoch darin, dass sie unabhängig vom linearen Abfall der Motordrehzahl und zudem wenig anfällig gegenüber isolierten Änderungen im Drehzahlabfall ist.
Die obige Identifikation einer Phase abgeschalteter Kraftstoffzufuhr entspricht dem ersten Schritt des Flussdiagramms in Figur 2, das schematisch eine Ausführungsform des Verfahrens darstellt. Die Segmentzeit T(k) für eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern bezeichnet die Dauer einer Drehung eines Zylinders, wenn die Gesamtzeit für einen vollständigen Zyklus der Brennkraftmaschine durch die Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine geteilt wird. Die Segment T(k) lässt sich mit Hilfe der Signale des Kurbelwellensensors der Brennkraftmaschine ermitteln. Umfasst der Kurbelwellensensor beispielsweise 60 Zähne und die Brennkraftmaschine vier Zylinder, unterteilt sich ein vollständiger Zyklus der Brennkraftmaschine in vier Segmente ä 30 Zähne des Kurbelwellensensors. Da diese Zähne durch den Kurbelwellensensor einzeln erfasst werden, lässt sich auf diese Weise die Zeit für jedes Segment in Abhängigkeit von der Drehzahl N der Brennkraftmaschine bestimmen. Da zudem die Abtastrate des Kurbelwellensensors der Drehzahl der Brennkraftmaschine variiert, ist sie jeweils an eine ausreichende Erfassung der Segmentzeit T(k) angepasst. Wird die Segmentzeit T(k) in Sekunden beschrieben und bezeichnet NR_CYL die Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine und N die Drehzahl der Brennkraftmaschine in Umin^-1, berechnet sich die Segmentzeit T(k) im Segment mit der Nummer k gemäß: $T (Kuk) = \frac{120}{N (k) \cdot NR_CYL .}$
Einen typischen Verlauf der Segmentzeit T(k) in Abhängigkeit von der Zeit während einer Phase abgeschalteter Kraftstoffzufuhr zeigt Figur 1B. Auch hier nimmt die Drehzahl der Brennkraftmaschine während der Phase abgeschalteter Kraftstoffzufuhr linear mit der Zeit ab, wie es beispielgebend in Figur 1A dargestellt ist.
Das Verfahren zur Abschätzung der Größe eingespritzter Kraftstoffmengen bzw. eingespritzter Testmengen, das auch als Verfahren zur Kennwertermittlung bezeichnet wird (vgl. Figur 3), basiert auf der zweiten numerischen zeitlichen Ableitung der Segmentzeit T(k). Bildet man direkt die numerische Ableitung der Segmentzeit T(k), nutzt man den rechnerischen Vorteil weniger Multiplikationen und Divisionen, um zu einer Größe proportional zur eingespritzten Testmenge an Kraftstoff zu gelangen. Auf diese Weise werden Rundungsfehler reduziert und der numerische Bereich wesentlich vergrößert, wenn man die Rechnungen mit Hilfe der Festpunktarithmetik durchführt. Die abschließende Größe stellt einen Mittelwert des aufgebrachten Moments während der Einspritzvorgänge der Testmenge dar, das durch die Kraft produziert durch die Verbrennung der isoliert eingespritzten Kraftstoff-Testmenge während der Segmentzeit T(k) erzeugt wird. Diese abschließende Größe wird im Weiteren als Verbrennungsstatistik oder Testmoment C(k) bezeichnet.
Wendet man die numerische zeitliche Ableitung D[x(k)] auf die Funktion x(k) an, ergibt sich $D [x (k)] = \frac{x (k) - x (k - 1)}{T (k)}$
Gleichung (2) enthält die Annahme, dass der eigentlich erforderliche Zeitterm (t₂-t₁) im Nenner gemäß einer bekannten zeitlichen Ableitung experimentell etwa der Segmentzeit T(k) entspricht. Mit dieser Annahme werden erheblich die weiteren Rechnungen vereinfacht. Es ist ebenfalls denkbar, den Zeitterm (t₂-t₁) durch den Mittelwert 1/2·(T(k) - T (k - 1)) anzunähern.
Bildet man in Anlehnung an die Gleichung (2) die zweite zeitliche Ableitung D[D[T(k)]] der Segmentzeit T(k), erhält man $A (k) = D [D [T (k)]] = \frac{T (k) \cdot T (k - 2) - T^{2} (k - 1)}{T^{2} (k) \cdot T (k - 1)}$
Die Bildung der zweiten Ableitung entfernt die lokale quadratische Form der Daten der Segmentzeit, wie sie in Figur 1B dargestellt ist. Daher ist das Ergebnis dieser Operation ungefähr um den Nullpunkt angeordnet. Dadurch, dass das quadratische Anwachsen in der Segmentzeit T(k) in Abhängigkeit vom Abfall der Drehzahl der Brennkraftmaschine mit der zweiten zeitlichen Ableitung "verloren geht", wird im Wesentlichen die Abhängigkeit der Segmentzeit T(k) von der Drehzahl der Brennkraftmaschine entfernt.
Die Bewegung des Kurbelwellensystems wird hier durch eine Differentialgleichung zweiter Ordnung T̈=f(T,Ṫ) modelliert. Dabei wird das Ziel, die Kraftstoffmenge einer isolierten Einspritzung abzuschätzen, dahingehend geändert, dass die resultierende Kraft abgeschätzt wird, die das Kurbelwellensystem aufgrund einer isolierten Einspritzung erfährt. Nach Abschluss der Auswertung der experimentellen Daten wird diese Kraft mit Hilfe eines Testmenge-Testmoment-Kennfelds in die Größe der eingespritzten Kraftstoffmenge übertragen. Dieses Kennfeld wurde zuvor spezifisch für die Brennkraftmaschine experimentell ermittelt. Die Größe dieser Kraft wird als die Norm der Differentialgleichung f(T,T) über einen kurzen Zeitraum nach erfolgter isolierter Einspritzung berechnet. Die entsprechende Formel für diese Berechnung lautet $C = \frac{1}{h} \int_{t}^{t + h} |f (T \dot{T})| d t .$
Das bereits oben eingeführte Testmoment C(k) wird im Rahmen des vorliegenden Verfahrens mit Hilfe einer gewichteten Linearkombination von A(k) diskret angenähert. Im Rahmen dieser diskreten Näherung wird A(k) über einen Zeitintervall mittels einer Funktion des Übersetzungsverhältnis G und der Drehzahl N der Brennkraftmaschine skaliert. Für die diskrete Näherung des Testmoments C(k) ergibt sich daher $C (k) = \frac{1}{b (G (k), N (k))} \sum_{i = k}^{\begin{matrix} k - NR & CYL - 1 \end{matrix}} a (j) A (j), a (j) \in ℜ .$
Figur 2 zeigt exemplarisch die zweite numerische zeitliche Ableitung der Segmentzeit, die durch das Ereignis einer repräsentativen isolierten Einspritzung einer Testmenge von Kraftstoff beeinflusst wird. Die Berechnung des Testmoments T(k) wird durch die schraffierte Fläche unterhalb der Kurve repräsentiert. Die Kurve selbst wird durch die Funktion A(k) gebildet (siehe oben). Die ebenfalls dargestellten Punkte repräsentieren abgetastete Ereignisse während des Motorzyklus.
Die Verbrennungsstatistik bzw. das Testmoment T(k) hat annähernd den Mittelwert Null, wenn im Rahmen der Phase abgeschalteter Kraftstoffzufuhr keine Einspritzung und Zündung einer Testmenge stattfindet. Die Varianz des Testmoments C(k) wird in Phasen abgeschätzt, in denen keine Einspritzung stattfindet. Auf diese Weise wird die zu erwartende Veränderlichkeit des Testmoments C(k) bestimmt. In diesem Zusammenhang werden wesentliche Schlüsselvariablen des Systems berücksichtigt, wie beispielsweise die Drehzahl der Brennkraftmaschine und unterschiedliche Trägheitsmomente an der Kurbelwelle. Die abgeschätzte Datenstreuung dient dem Erkennen eines Systems, dessen Hardware sich in einem Zustand außerhalb eines akzeptablen Bereichs befindet. Des Weiteren erkennt man über die Datenstreuung inakzeptable Betriebsbedingungen für die obige Auswertung, wie beispielsweise schlechte Straßenverhältnisse.
Die Kennwertermittlung bzw. die Schritte zur Abschätzung der Größe der Kraftstoffmenge einer isolierten Einspritzung sind in Figur 3 dargestellt. Parallel dazu sind Schritte für die Robustheit des Abschätzungsverfahrens bzw. für die Akzeptanz der Messungen dargestellt. Zunächst wird im dritten Schritt des Flussdiagramms der Figur 3 Gleichung (5) über mehrere Segmente des Motorzyklus in einer Phase abgeschalteter Kraftstoffzufuhr angewandt. Da in dieser Phase zunächst keine Testmengen eingespritzt werden bzw. keine isolierte Einspritzung vorgenommen wird, lässt sich aus dem ermittelten C(k) die Varianz der Kennwerte in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine und/oder des Kraftfahrzeugs bestimmen. Liegt die Varianz unterhalb eines zuvor festgelegten Schwellenwerts, wird das Verfahren fortgesetzt. Anderenfalls wird die Messung wiederholt oder eine andere Phase abgeschalteter Kraftstoffzufuhr unter anderen Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs abgewartet und dann die Messung wiederholt.
Bei Fortsetzung der Messung wird eine Testmenge in einen ausgewählten Zylinder im Rahmen eines Einspritzzyklus der Brennkraftmaschine eingespritzt. Der Einspritzzyklus ist zwischen einer gegebenen Anzahl von Referenzzyklen angeordnet, in denen keine Testmengen eingespritzt werden. Mit Hilfe der Messung von Einspritzzyklen und Referenzzyklen werden Vergleichsmöglichkeiten im weiteren Verfahren bereitgestellt. Die isolierte Einspritzung einer Testmenge oder einer Serie von Testmengen-Einspritzungen wird mit identischen Steuerparametern für die Einspritzvorrichtung vorgenommen, um Vergleichbarkeit über eine Mehrzahl von isolierten Einspritzungen zu erzielen. Die entsprechenden Testmomente C(k) werden gemäß Gleichung (5) ermittelt und gesammelt bzw. gespeichert. Im Sinne der bereits oben erwähnten Vergleichbarkeit werden Einspritz- bzw. Motorzyklen mit Einspritzung einer Testmenge mit Einspritz- oder Motorzyklen ohne Einspritzung einer Testmenge abgewechselt.
Mit Hilfe der bereits oben ermittelten Varianz von C(k) der Einspritzzyklen ohne Testmengen-Einspritzung wird ein Erwartungsintervall definiert. Befindet sich die Messung von C(k) des Referenzzyklus, also ohne Testmengen-Einspritzung, außerhalb des Erwartungsintervalls, werden die Messwerte der folgenden Testmengen-Einspritzung nicht ausgewertet. Anderenfalls erfolgt eine entsprechende Auswertung der Testmengen-Ein-spritzung. Die Anwendung des Erwartungsintervalls gewährleistet, dass die Daten aus den Referenzzyklen tatsächlich zur Auswertung der Testmomente C(k) genutzt werden können. Fährt beispielsweise das Kraftfahrzeug während einer Referenzmessung durch ein Schlagloch, über eine schlechte Strasse oder ändert sich anderweitig unvorhersehbar das Trägheitsmoment an der Kurbelwelle, werden nicht auswertbare Schwankungen in C(k) des Referenzzyklus erzeugt. Dies verhindert eine verlässliche spätere Auswertung.
Befindet sich das C(k) der Referenzmessung im Erwartungsintervall, wird die Größe des Testmoments C(k) als Differenz des Testmoments C_{after_inj}(k) nach der Verbrennung einer isolierten Einspritzung und des Testmoments C_{before_inj}(k-NR_CYL) vor der Verbrennung einer isolierten Einspritzung berechnet. Dies ist ebenfalls in der folgenden Gleichung 6 dargestellt. $C (k) = C_{after_ini} (k) - C_{before_ini} (k - NR_CYL)$
Auf diese Weise ist es nicht erforderlich, allein aus der isolierten Einspritzung die erzeugte Kraft zu bestimmen. Des Weiteren wirken sich Fehler bei der Bestimmung der Segmentzeit mit Hilfe des Kurbelwellensensors nicht mehr aus.
Im weiteren Verfahren werden bevorzugt Ausreißer aus den gesammelten C(k)-Werten entfernt und es wird eine Mittelung über die gesammelten C(k)-Werte innerhalb jeder Serie von isolierten Einspritzungen durchgeführt. Diese Schritte verbessern die Genauigkeit und die Robustheit der abschließenden Abschätzung der tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmenge. Für jede Serie i isolierten Einspritzungen wird ein Mittelwert und eine Varianz der Ergebnisse berechnet. Mit Hilfe dieser berechneten Daten findet das Entfernen der Ausreißer basierend auf der Annahme statt, dass die Datenstreuung einer Gaußschen Verteilung gehorcht. Der Mittelwert C_i einer jeden Serie i und die Varianz var(C)_i einer jeden Serie I berechnet sich aus $\overline{c_{i}} = \frac{1}{n_{i}} \sum_{k} C (k), var (C) = (\sum_{k} C^{2} (k) - n_{i} {\overline{C_{i}}}^{2}) / (n_{i} - 1)$
Jede Serie von eingespritzten Testmengen bzw. isolierter Einspritzungen kann in unterschiedlichen Phasen abgeschalteter Kraftstoffzufuhr bestimmt werden. Die Mittelwerte jeder Serie werden gesammelt, bis eine ausreichende Anzahl n_T von ausgewerteten Einspritzereignissen gesammelt worden ist. Die Anzahl der Anspritzereignisse ist dann ausreichend, wenn eine verlässliche Abschätzung des durch die isolierten Einspritzungen erzeugten Testmoments bezüglich der überall gleichen Einspritzparameter möglich ist. Die Genauigkeit dieser Abschätzung wirkt sich natürlich auch auf die spätere Bestimmung der tatsächlich eingespritzten Testmenge anhand des Testmenge-Testmoment-Kennfelds aus.
Das abschließende mittlere Testmoment C und die Varianz var(C) der Testergebnisse werden mit jeder Serie i von isolierten Einspritzungen rekursiv aktualisiert. Dies ist in den nachfolgenden Gleichungen (8) dargestellt. $\begin{matrix} \overline{C} = \frac{n_{T} \overline{C} + n_{i} \overline{C_{i}}}{n_{T} + n_{i}}, var (C) = \frac{(n_{T} - 1) var (C) + (n_{i} - 1) var (C_{i})}{n_{T} + n_{i} - 1} \\ n_{T} = n_{T} + n_{i} \end{matrix}$
Der wesentliche Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass trotz der sporadischen Wiederholbarkeit und Dauer der Phasen abgeschalteter Kraftstoffzufuhr Ergebnisse mit hoher Genauigkeit und geringer Anfälligkeit gegenüber äußeren Störungen und Änderungen der Randbedingungen erzielt werden. Die Mittelung über eine Mehrzahl von Serien von isolierten Einspritzungen und die rekursive Aktualisierung der bestimmten Testmomente macht es möglich, dass auch eine leichte Veränderung der Einspritzbedingungen aus den verschiedensten Gründen bei der Steuerung der Einspritzparameter Berücksichtigung findet. Auf dieser Grundlage wird gewährleistet, dass strenge Emissionsanforderungen erfüllt werden.
Ausgehend von den gemittelten und rekursiv aktualisierten Testmomenten werden aus dem Testmenge-Testmoment-Kennfeld die tatsächlich eingespritzten Größen der Testmengen abgeleitet. Die Kenntnis der tatsächlichen Größen der Testmengen ermöglicht dann wiederum, die Steuerparameter, beispielsweise einer Einspritzanlage, zu kalibrieren und an die Erfordernisse der jeweiligen Brennkraftmaschine anzupassen.

Claims

Verfahren zur Abschätzung einer eingespritzten Kraftstoffmenge in eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, das die folgenden Schritte aufweist:
a. Einspritzen und Verbrennen einer Testmenge an Kraftstoff in einem Zylinder der Brennkraftmaschine während einer Phase abgeschalteter Kraftstoffzufuhr,

b. Bestimmen einer Segmentzeit T(k) der Brennkraftmaschine aus Signalen eines Kurbelwellensensors,

c. Berechnen eines durch das Verbrennen der Testmenge erzeugten Testmoments C(k) aus einer numerisch bestimmten zweiten zeitlichen Ableitung der Segmentzeit T(k) und

d. Ermitteln einer Größe der Testmenge aus dem berechneten Testmoment C(k) auf Grundlage eines Testmenge-Testmoment-Kennfelds.
Verfahren gemäß Anspruch 1, mit dem weiteren Schritt:
Einspritzen und Verbrennen einer Serie von Testmengen in einer oder einer Mehrzahl von Phasen unterbrochener Kraftstoffzufuhr der Brennkraftmaschine und

Berechnen eines Mittelwerts des Testmoments C(k) aus den Testmomenten, die pro eingespritzte Testmenge ermittelt worden sind.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit dem weiteren Schritt:
Berechnen des Testmoments als eine Differenz aus dem Testmoment nach dem Einspritzen der Testmenge und dem Testmoment vor dem Einspritzen der Testmenge berechnet.
Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, mit dem weiteren Schritt:
Rekursives Aktualisieren des Mittelwerts des Testmoments mit jeder weiteren Serie eingespritzter Testmengen.