EP3143270A1 - Verfahren und vorrichtung zur kalibrierung von nacheinspritzungen einer brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur kalibrierung von nacheinspritzungen einer brennkraftmaschine

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EP3143270A1
EP3143270A1 EP15718206.4A EP15718206A EP3143270A1 EP 3143270 A1 EP3143270 A1 EP 3143270A1 EP 15718206 A EP15718206 A EP 15718206A EP 3143270 A1 EP3143270 A1 EP 3143270A1
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EP
European Patent Office
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injection
internal combustion
combustion engine
calibration
post
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15718206.4A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Schenk
Rene Zieher
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a method for calibrating post-injections in a fuel injection system of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a computer program, a machine-readable data carrier for storing the computer program and an electronic control device,
  • Exhaust gas recirculation by means of an EGR valve and / or adjust the supply rate of fresh air mass by means of a throttle valve. In particular, it serves to reduce the EGR rate and to supply a larger one
  • the calibration or correction of later postinjections affected here takes place indirectly by means of a temperature controller, wherein the filter temperature is detected at or in the vicinity of the particle filter and stored in a control unit of the internal combustion engine
  • Temperature setpoint is corrected.
  • the manipulated variable used here is the total setpoint quantity of the post-injection, wherein individual injections are not taken into account or not corrected. Disadvantage of this procedure is that it is due to the matching
  • DE 102 32 356 A1 also discloses a method for controlling injectors of a fuel metering system in question, in which the injection start and the end of injection are determined by means of a pressure sensor arranged on a high-pressure fuel accumulator ("rail") and the injection time, which is a measure of In particular, it is provided there that the values determined in this way are compared with stored values and, in the event of a deviation, the start of injection or the duration of injection is corrected so that the deviation disappears.
  • the invention is based on the idea that, in a fuel injection system affected here, relatively late-stage post-injections of the type mentioned in the introduction are based on the pressure drop caused by the respective post-injection in a named fuel reservoir or
  • Correction is preferably performed individually for each cylinder of the internal combustion engine.
  • the proposed method according to the invention can be technically relatively simple and therefore inexpensive to implement and also provides a robust correction or calibration for here affected post-injection available.
  • no additional sensor is required because the Method can be carried out with conventional in this case injection systems (eg common rail systems) pressure sensors.
  • the evaluation of said pressure drop in the case of a common rail injection system of the pressure drop in the rail, can be carried out on the basis of differential pressure values determined within two temporal evaluation windows, wherein a mathematical averaging can preferably take place within the respective evaluation window.
  • said evaluation of the pressure drop is carried out on the basis of an already performed calibration or correction of pilot injections, whereby it can be ensured that the pilot injections are calibrated correctly for each cylinder of the internal combustion engine.
  • the pre-injection which has already been corrected or calibrated, or
  • Injections occurring pressure drop is compared with the corrected at a corresponding to the pilot injection post-injection, wherein the corrected pilot injection (s) serves as a reference (s).
  • the corrected pilot injection serves as a reference (s).
  • Said method can be realized for purposes of faster execution or increased accuracy as a control, in which with the
  • Pre-injection correction corrected post-injection (s) serve as a controlled variable and the said difference in pressure drops is compensated by the activation duration of the respective post-injection (s) is adjusted as a manipulated variable. This process is preferably carried out successively or simultaneously in all cylinders of the internal combustion engine.
  • the above-mentioned method steps are preferably carried out in a suitable operating mode ("calibration mode") of the internal combustion engine, for example in overrun mode It can be provided that this operating mode is not actively approached, but the said method steps are carried out if the operating mode, for example, in normal operation of the internal combustion engine or the motor vehicle already exists.
  • Correction value is present, and this correction value is also applied substantially directly. This has the advantage of not being for everyone
  • cylinder-specific reference values or controlled variables can be stored in corresponding characteristic diagrams, with which they are also available for later evaluations.
  • the inventive method can in particular in common rail
  • Gasoline engines that require post-injection calibration are used with the benefits described herein.
  • Automotive engineering e.g. in chemical engineering or
  • the computer program according to the invention is set up to carry out each step of the method, in particular if it runs on a computing device or a control device. It allows the implementation of the
  • the machine-readable data carrier is provided on which the computer program according to the invention is stored.
  • FIG. 1 shows an exemplary pressure drop of a rail pressure signal during an injection.
  • Fig. 2 shows a first embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows a second embodiment of the invention
  • 4a, b show exemplary pre- and post-injections in the case of a single injection on a cylinder of the internal combustion engine.
  • 5a, b show exemplary pre- and post-injections in the case of a multiple injection on a cylinder of the internal combustion engine.
  • FIGS. 6 a, b show a method produced according to the method shown in FIG. 3
  • the formation of these average values 120, 125 takes place in respective time evaluation windows 105, 15.
  • Injection system or the respective internal combustion engine first approached an operating point suitable for the calibration operation 200, e.g. one
  • a VE or NE test injection is triggered 205, wherein the time and the duration of the
  • Test control are determined according to default for the respective injection system default values.
  • the rail pressure values p Ra ii detected during the test drive are evaluated 210 in order to position the two evaluation windows before and after the test injection in such a way that in particular the transition region in which the actual pressure drop Ap Rai
  • the VE is first calibrated 215 with respect to the pressure drop, wherein a reference pressure drop Ap V E_Ref and an associated
  • the steps 200-230 are preferably repeated until the pressure values Ap V E and ⁇ ⁇ coincide.
  • steps 205 and 210 for determining a stable ⁇ ⁇ value are preferably carried out repeatedly.
  • the pressure values ⁇ ⁇ ⁇ and / or ⁇ ⁇ determined in accordance with a plurality of measuring passes are subjected to a quality assessment in a manner known per se 235.
  • the aforementioned measuring passes are preferably cylinder-specific and at a rotational speed of the internal combustion engine determined in advance empirically.
  • Adjustment in terms of fuel levels is not required. Because at relatively low speeds longer evaluation window can be used in a given time frame than at relatively high speeds, since at higher speeds, the individual injections are temporally closer together and therefore at low speeds between the individual
  • Injections are comparatively larger periods of time available for the evaluation window. However, the longer the evaluation windows can be selected, the faster the stable ⁇ values are. Reference point for the determination a respective evaluation window is preferably the beginning of the energization of the respective injection valve.
  • Learning method be designed, in particular, the learning speed
  • Fig. 3 shows an embodiment of the invention
  • Internal combustion engine is performed. According to a first step 400, preferably in normal operation of the internal combustion engine or in normal
  • and the drive duration of the test injection can be varied for both the VE and the NE. This can be mentioned in the mentioned
  • TDC top dead center
  • the (temporal) x-axis corresponds to the particular to a crankshaft of the engine crank angle (° KW).
  • a suitable for the NE calibration mode operating state 460 is approached, for example, a named overrun operation.
  • test step 465 it is checked whether there is a valid reference value Ap REF for this operating point. If so, proceed. On the other hand, a return is made to step 460 and another operating point is approached.
  • an NE test injection 505 illustrated in FIG. 4 b with the NE injection start (KW angle) usual for the present injection system and the usual injection duration and with the one in the preceding one becomes available at the ith cylinder Steps 410 - 425 certain drive duration correction value AAD VE corrected single injection driven 470, according to the relationship: AD NE _ a ktueii AD V E_aktueii + ⁇ ⁇ .
  • the 480 deviation ⁇ ( ⁇ ) determined as described is minimized by adaptation 485 of the NE drive duration.
  • AD NE, k AD T est -V E + AAD NE, k + A A VE .
  • the index k is intended to clarify that, for reasons of statistical scattering and to achieve a stable value of the drive duration correction AAD NE, k, several consecutively performed test injections are required for the mentioned minimization, and thus steps 460-485 are preferably carried out several times. In each case, different, with respect to the respective injection as stable as possible operating states are approached, also preferred.
  • Procedure allows the determination of a number of measuring points and thus the creation of a named map.
  • the steps 460-485 described above can also be carried out or their execution can be started as soon as such an operating state already exists during normal operation of the internal combustion engine or of the motor vehicle.
  • the calibration method does not take place successively but piecewise, wherein already recorded intermediate values of the injection quantities as a function of the rail pressure p Rai
  • the NE drive duration correction AAD NE for the ith cylinder can be taken from the characteristic map KF Korr , NE, i at the current operating point for the NE.
  • the corrected NE drive duration is composed of the correction value VE (according to step 420), the correction value of the NE (according to the relationship (1)), and the target value of the NE drive duration AD NE , soii, according to the following relationship ( 2):
  • Kennfeld is possible if the calibration was not performed with the typical NE quantities or under the typical boundary conditions for the normal operation of the injection system or the internal combustion engine, eg at Railello or driving periods AD Tes t-vE the VE test injections, which unequal in the actual operation of the internal combustion engine or the
  • Injection system desired NE drive time AD NE , soii are.
  • the steps 400-485 are carried out successively or possibly in parallel for each cylinder i.
  • the method sequence can be accelerated by the fact that in the case of cylinders for which reference values already exist, NE correction values are already determined, reference values being determined in parallel for the remaining cylinders. This is based on the effect that due to the relatively large time interval between a VE and a late NE, the settling of the NE is the calibration of the VE in the
  • FIGS. 5a and 5b Illustrated in FIGS. 5a and 5b is an alternative embodiment of the method in which multiple pre-injections 510, 515, 520 and multiple
  • the same injection or injection quantity is deposited several times in succession on a cylinder and the resulting pressure drop measured in the rail.
  • the described method can be in the form of a control program for an electronic control unit for controlling an internal combustion engine or in Form of one or more corresponding electronic control units (ECUs) can be realized.
  • ECUs electronice control units

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung von Nacheinspritzungen in einem einen Kraftstoffspeicher aufweisenden Kraftstoff-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem insbesondere vorgesehen ist, dass die Kalibrierung wenigstens einer Nacheinspritzunganhand des durch die Kraftstoffeinspritzung verursachten Druckabfalls (120) in dem Kraftstoffspeicher erfolgt.

Description

Beschreibung
Titel
VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR KALIBRIERUNG VON NACHEINSPRITZUNGEN EINER BRENNKRAFTMASCHINE
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung von Nacheinspritzungen in einem Kraftstoff-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, einen maschinenlesbaren Datenträger zur Speicherung des Computerprogramms und ein elektronisches Steuergerät,
mittels derer das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist.
Stand der Technik
Um derzeitige bzw. zukünftige Emissionsgesetze einzuhalten, ist es bei
Brennkraftmaschinen erforderlich, eine Abgasnachbehandlung vorzunehmen. So erfordern beispielsweise Common-Rail-Dieselmotoren bekanntermaßen ein
System zur Regeneration eines zur Abgasreinigung vorgesehenen Partikelfilters, wobei motorbauliche Maßnahmen zu treffen sind, um die Filtertemperatur zu
Zwecken der Regeneration zu erhöhen, und um ggf. die Rückführrate einer
Abgasrückführung (AGR) mittels eines AGR-Ventils und/oder die Zuführrate von Frischluftmasse mittels einer Drosselklappe einzustellen. Insbesondere dient dabei die Reduktion der AGR-Rate sowie das Zuführen einer größeren
Frischluftmasse durch Öffnen der Drosselklappe der Erhöhung der
Filtertemperatur.
Darüber hinaus ist bekannt, bei einem hier betroffenen Kraftstoff-Einspritzsystem zeitlich relativ späte, nicht momentenwirksame Nacheinspritzungen abzusetzen, welche an dem Partikelfilter reagieren. Dabei muss die bei der Nacheinspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge sehr genau dosiert werden, wobei die Einspritzung meist in mehrere zeitlich kurz aufeinander folgende Teileinspritzungen aufgeteilt wird.
Mögliche negative Auswirkungen einer falsch dosierten Nacheinspritzung sind z.B. eine Rückführung von nicht verbranntem Kraftstoff über die AGR in ein
Saugrohr der Brennkraftmaschine, eine durch eine zu große Nacheinspritzmenge verursachte zu hohe Temperatur bei der Verbrennung im Partikelfilter und dadurch verursachte Beschädigungen von Filterkomponenten, sowie eine bei zu geringer Nacheinspritzmenge bedingte zu niedrige Temperatur des Partikelfilters und eine daher nicht mögliche Regeneration.
Gemäß dem Stand der Technik erfolgt die Kalibrierung bzw. Korrektur hier betroffener später Nacheinspritzungen indirekt mittels eines Temperaturreglers, wobei die Filtertemperatur am oder in der Nähe des Partikelfilters erfasst wird und auf einen in einem Steuergerät der Brennkraftmaschine abgespeicherten
Temperatur-Sollwert ausgeregelt wird. Als Stellgröße dient dabei die gesamte Sollmenge der Nacheinspritzung, wobei Einzeleinspritzungen nicht berücksichtigt bzw. nicht korrigiert werden. Nachteil dieser Vorgehensweise ist, dass es aufgrund der übereinstimmenden
Korrektur aller Teileinspritzungen zu unzulässigen Abweichungen einzelner Teileinspritzungen kommen kann und dass ein genannter Temperaturregler motorindividuell eingerichtet werden muss. Im Bereich von Personenkraftwagen ist zudem bekannt, Voreinspritzungen drehzahlbasiert zu korrigieren, z.B. mittels der an sich bekannten Methode der Nullmengenkalibrierung (engl. Zero Fuel Calibration = ZFC). Diese
Kalibrierungsmethode erfordert einen speziellen Betriebsmodus der
Brennkraftmaschine bzw. des Kraftfahrzeugs, z.B. Schubbetrieb. Jedoch hat sich gezeigt, dass eine Übertragung der ZFC-Lernwerte von Voreinspritzungen auf späte Nacheinspritzungen nur stark eingeschränkt möglich ist, da sich die Abgasgegendrücke bei verschiedenen Kurbelwinkel-Positionen des
Einspritzbeginns deutlich unterscheiden. Eine bekanntermaßen entsprechend durchgeführte Gegendruckkompensation ist zwar möglich, jedoch mit hohem technischen Aufwand und damit erhöhten Kosten verbunden. Im Bereich von Lastkraftwagen und Nutzfahrzeugen werden genannte
Korrekturen von Voreinspritzungen ebenfalls drehzahlbasiert durchgeführt, wobei die Kalibrierung im Leerlauf der Brennkraftmaschine erfolgt.
Aus DE 102 32 356 A1 geht ferner ein Verfahren zur Steuerung von Injektoren eines hier betroffenen Kraftstoffzumesssystems hervor, bei dem mittels eines an einem Hochdruck-Kraftstoffspeicher („Rail") angeordneten Drucksensors der Einspritzbeginn und das Einspritzende und hieraus die Einspritzzeit, die ein Maß für die eingespritzte Kraftstoffmenge ist, bestimmt werden. Insbesondere ist dort vorgesehen, dass die so ermittelten Werte mit gespeicherten Werten verglichen werden und bei einer Abweichung der Einspritzbeginn bzw. die Einspritzdauer so korrigiert wird, dass die Abweichung verschwindet.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, in einem hier betroffenen Kraftstoff- Einspritzsystem zeitlich relativ spät erfolgende Nacheinspritzungen der eingangs genannten Art auf der Grundlage des durch die jeweilige Nacheinspritzung in einem genannten Kraftstoffspeicher verursachten Druckabfalls bzw.
Druckeinbruchs zu kalibrieren bzw. zu korrigieren. Diese Kalibrierung bzw.
Korrektur wird bevorzugt für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine einzeln durchgeführt.
Dabei liegt der experimentell nachgewiesene Effekt zugrunde, dass der genannte Druckabfall bei einer späten Nacheinspritzung innerhalb eines relativ weiten Druckbereichs von etwa 200 bis etwa 2000 bar im Wesentlichen proportional zur jeweiligen Einspritzmenge ist und der gemessene Druckabfall daher eindeutige Rückschlüsse auf die bei der Nacheinspritzung eingespritzte Menge an Kraftstoff zulässt.
Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren lässt sich technisch relativ einfach und daher kostengünstig implementieren und stellt zudem ein robustes Korrektur- bzw. Kalibrierverfahren für hier betroffene Nacheinspritzungen zur Verfügung. Insbesondere ist keine zusätzliche Sensorik erforderlich, da das Verfahren mit bei hier betroffenen Einspritzsystemen (z.B. Common-Rail- Systemen) üblichen Drucksensoren durchgeführt werden kann.
Die Auswertung des genannten Druckabfalls, im Falle eines Common-Rail- Einspritzsystems des Druckabfalls im Rail, kann auf der Grundlage von innerhalb zweier zeitlicher Auswertefenster ermittelter Differenzdruckwerte erfolgen, wobei innerhalb des jeweiligen Auswertefensters bevorzugt eine rechnerische Mittelung erfolgen kann. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ferner vorgesehen sein, dass die genannte Auswertung des Druckabfalls auf der Grundlage einer bereits erfolgten Kalibrierung bzw. Korrektur von Voreinspritzungen durchgeführt wird, wodurch sichergestellt werden kann, dass die Voreinspritzungen bei jedem Zylinder der Brennkraftmaschine richtig kalibriert sind. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass der bei einer bereits korrigierten bzw. kalibrierten Voreinspritzung bzw.
-einspritzungen auftretende Druckabfall mit dem bei einer entsprechend der Voreinspritzung korrigierten Nacheinspritzung verglichen wird, wobei die korrigierte Voreinspritzung(en) als Referenz dient(en). Mit der genannten vergleichenden Messung bzw. Relativmessung kann eine sehr hohe Korrektur- bzw. Kalibrierungsgenauigkeit erzielt werden.
Das genannte Verfahren kann zu Zwecken eines schnelleren Ablaufs bzw. einer erhöhten Genauigkeit als Regelung realisiert werden, bei der mit der
Voreinspritz-Korrektur korrigierte(n) Nacheinspritzung(en) als Regelgröße dienen und die genannte Differenz der Druckabfälle dadurch ausgeregelt wird, dass die Ansteuerdauer der jeweiligen Nacheinspritzung(en) als Stellgröße angepasst wird. Dieser Vorgang wird bevorzugt bei allen Zylindern der Brennkraftmaschine nacheinander oder gleichzeitig durchgeführt.
Die genannten Verfahrensschritte erfolgen bevorzugt in einem geeigneten Betriebsmodus („Kalibriermodus") der Brennkraftmaschine, z.B. im Schubbetrieb. Dabei kann vorgesehen sein, dass dieser Betriebsmodus nicht aktiv angefahren wird, sondern die genannten Verfahrensschritte dann durchgeführt werden, wenn der Betriebsmodus z.B. im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine bzw. des Kraftfahrzeugs bereits vorliegt.
Es ist anzumerken, dass die genannten Verfahrensschritte, insbesondere die Druckmessung(en) und Auswertung(en) bzw. Korrektur(en), nicht zeitlich aufeinanderfolgend bzw. in einem Stück durchgeführt werden müssen, da bereits vorliegende Zwischenergebnisse bzw. -werte in einem Steuergerät bereits ausgewertet werden, sobald für mindestens einen Betriebspunkt ein
Korrekturwert vorliegt, und dieser Korrekturwert auch im Wesentlichen unmittelbar angewendet wird. Dies hat den Vorteil, dass nicht für alle
Betriebspunkte Korrekturwerte vorliegen müssen. Alternativ erfolgt die
Auswertung erst bei Vorliegen sämtlicher für eine abschließende Auswertung erforderlichen Daten. Insbesondere in diesem Fall können zylinderindividuelle Referenzwerte bzw. Regelgrößen in entsprechenden Kennfeldern abgelegt werden, womit sie auch für spätere Auswertungen zur Verfügung stehen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere in Common-Rail
Hochdruck-Einspritzsystemen von Dieselmotoren jeglicher Bauart sowie in Kraftfahrzeugen jeglichen Bautyps (Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, nicht straßengebundene Nutzfahrzeuge, etc.) sowie bei direkteinspritzenden
Benzinmotoren, bei denen eine Kalibrierung von Nacheinspritzungen erforderlich ist, mit den hierin beschriebenen Vorteilen zur Anwendung kommen. Darüber hinaus ist eine Anwendung bei Brennkraftmaschinen außerhalb der
Kraftfahrzeugtechnik, z.B. in der chemischen Verfahrenstechnik oder
dergleichen, möglich.
Das erfindungsgemäße Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere wenn es auf einem Rechengerät oder einem Steuergerät abläuft. Es ermöglicht die Implementierung des
erfindungsgemäßen Verfahrens auf einem elektronischen Steuergerät, ohne an diesem bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist der maschinenlesbare Datenträger vorgesehen, auf welchem das erfindungsgemäße Computerprogramm gespeichert ist. Durch Aufspielen des erfindungsgemäßen Computerprogramms auf ein elektronisches Steuergerät wird das
erfindungsgemäße elektronische Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist, um Nacheinspritzungen eines hier betroffenen Einspritzsystems mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zu steuern.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweiligen angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt einen beispielhaften Druckabfall eines Raildrucksignals während einer Einspritzung.
Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verfahrens anhand eines Ablaufdiagramms. Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verfahrens anhand eines Ablaufdiagramms.
Fig. 4a, b zeigen beispielhafte Vor- und Nacheinspritzungen im Falle einer Einzeleinspritzung an einem Zylinder der Brennkraftmaschine.
Fig. 5a, b zeigen beispielhafte Vor- und Nacheinspritzungen im Falle einer Mehrfacheinspritzung an einem Zylinder der Brennkraftmaschine.
Fig. 6a, b zeigen ein nach dem in Fig. 3 gezeigten Verfahren erstellte
Lernkennfelder für Voreinspritzungen und Nacheinspritzungen.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Fig. 1 zeigt einen beispielhaften Raildruckverlauf in einem Common-Rail- Einspritzsystem während einer in diesem Beispiel zu einem Zeitpunkt von etwa t = 0,020 s erfolgenden Einspritzung. Der gezeigte, durch die Einspritzung bedingte Druckabfall (Δρ) 120 von einem Anfangsdruck 100 mit einem ersten Mittelwert 123 auf einen Enddruck 1 10 mit einem zweiten Mittelwert 125 dient als Grundlage des nachfolgen beschriebenen Verfahrens. Die Bildung dieser Mittelwerte 120, 125 erfolgt in jeweiligen zeitlichen Auswertefenstern 105, 1 15.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Verfahren erfolgt die Bestimmung der Druckabfälle einer Voreinspritzung (VE) und einer späten Nacheinspritzung (NE), wie aus Fig. 1 zu ersehen, auf der Grundlage der genannten beiden Auswertefenster 105, 1 15. Die Festlegung dieser Auswertefenster erfolgt in diesem
Ausführungsbeispiel bereits bei der Herstellung einer Brennkraftmaschine bzw. einem hier betroffenen Einspritzsystem einer solchen Brennkraftmaschine, z.B. an einer entsprechenden Prüf- bzw. Testeinrichtung. Zur Festlegung der Position und Größe der genannten zeitlichen Auswertefenster sowohl der VE als auch der NE wird mit dem jeweils vorliegenden
Einspritzsystem bzw. der jeweiligen Brennkraftmaschine zunächst ein für den Kalibrierungsbetrieb geeigneter Betriebspunkt angefahren 200, z.B. ein
Schubbetrieb. Nach Erreichen dieses Betriebspunktes wird eine VE- bzw. NE- Testeinspritzung angesteuert 205, wobei der Zeitpunkt und die Zeitdauer der
Testansteuerung nach für das jeweilige Einspritzsystem vorab festgelegten Standardwerten bestimmt werden. Die bei der Testansteuerung erfassten Raildruckwerte pRaii werden ausgewertet 210, um die beiden Auswertefenster vor und nach der Testeinspritzung so zu positionieren, dass insbesondere der Übergangsbereich, in dem der eigentliche Druckabfall ApRai| erfolgt, vom jeweiligen Auswertefensterbereich ausgenommen wird.
Gemäß dem eigentlichen Kalibrierungsprozess, wie durch den gestrichelten Pfeil 212 angedeutet, wird zunächst die VE bezüglich des Druckabfalls kalibriert 215, wobei sich ein Referenzdruckabfall ApVE_Ref sowie eine zugehörige
Referenzansteuerdauer ADVE_Ref ergeben. Mit dieser Ansteuerdauer ADVE_Ref wird dann die NE entsprechend der Beziehung ADNE Korr := ADVE_Ref angesteuert 220. Dabei stimmen das Verfahren zur Bestimmung des VE-Druckabfalls und des NE- Druckabfalls überein. Danach werden die bei der VE und der NE resultierenden Druckabfallwerte ApVE und ΔρΝΕ miteinander verglichen 225, wobei der Wert ADNE Korr so verändert bzw. angepasst wird 230, dass die Werte ApVE und ΔρΝΕ möglichst übereinstimmen. Hierbei wird angenommen, dass die genannte Korrelation der Einspritzmenge mit dem Druckabfallwert bei einer VE und einer späten NE übereinstimmt und insbesondere nicht vom genauen Zeitpunkt der jeweiligen Einspritzung abhängt.
Die Schritte 200 - 230 werden bevorzugt wiederholt, bis die Druckwerte ApVE und ΔρΝΕ übereinstimmen. Zudem werden die Schritte 205 und 210 zur Ermittlung eines stabilen ΔρνΕ-Wertes bevorzugt wiederholt durchgeführt. Die bei entsprechend mehreren Messdurchgängen ermittelten Druckwerte Δρνε und/oder ΔρΝΕ werden in an sich bekannter Weise einer Gütebewertung unterzogen 235. Die genannten Messdurchgänge erfolgen bevorzugt zylinderindividuell und bei einer vorab empirisch bestimmten Drehzahl der Brennkraftmaschine.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist daher ferner vorgesehen, die genannten Messdurchgänge sowie die jeweilige Ermittlung bzw. Festlegung der Auswertefenster für jeden Zylinder bei verschiedenen Drehzahlen gemäß der aus Schritt 240 und dem bedingten Sprung 245 gebildeten Programmschleife durchzuführen und anhand der dabei gewonnenen Daten von der Drehzahl der Brennkraftmaschine (BKM) ΠΒΚΜ abhängige Kennlinien FAuswf_Pos und FAuswf_Dauer für die Position und Dauer des jeweiligen Auswertefensters gemäß der
Beziehung FAuswf_Pos = fi (ΠΒΚΜ) bzw. FAuswf_Dauer = (ΠΒΚΜ) ZU erstellen 250.
Hier liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Auswertefenster im Wesentlichen nur bezüglich der Drehzahl ΠΒΚΜ angepasst werden müssen, wobei jedoch die absoluten Kraftstoffmengen bei der jeweiligen Einspritzung (VE oder NE) keinen relevanten Einfluss auf das Kalibrierungsergebnis haben und somit eine
Anpassung hinsichtlich der Kraftstoffmengen nicht erforderlich ist. Denn bei relativ niedrigen Drehzahlen können in einem vorgegebenen Zeitrahmen längere Auswertefenster verwendet werden als bei relativ hohen Drehzahlen, da bei höheren Drehzahlen die einzelnen Einspritzungen zeitlich näher zusammen liegen und daher bei niedrigen Drehzahlen zwischen den einzelnen
Einspritzungen vergleichsweise größere Zeiträume für die Auswertefenster zur Verfügung stehen. Je länger die Auswertefenster aber gewählt werden können, umso schneller liegen stabile Δρ-Werte vor. Bezugspunkt für die Festlegung eines jeweiligen Auswertefensters ist bevorzugt der Beginn der Bestromung des jeweiligen Einspritzventils.
Das beschriebene Verfahren kann, wie nachfolgend beschrieben, als
Lernverfahren ausgestaltet sein, wobei insbesondere die Lerngeschwindigkeit
(z.B. Iterationsschrittbreite im Falle eines iterativen Lernverfahrens) bei der Ermittlung des genannten Referenzdruckabfalls ApVE_Ref und des Korrekturwertes ADNE Korr vorgegeben wird.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Kalibrierungsverfahrens, welches vorliegend für einen i-ten Zylinder der
Brennkraftmaschine durchgeführt wird. Gemäß einem ersten Schritt 400 wird, bevorzugt im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine bzw. im normalen
Fahrbetrieb eines die Brennkraftmaschine aufweisenden Kraftfahrzeugs ein geeigneter Betriebspunkt für den Kalibrierungsmodus des genannten
Referenzwertes angefahren, z.B. Schubbetrieb. Bei einem Schubbetrieb der Brennkraftmaschine ist die Einspritzmenge Null, da der Fahrzeugführer das Gaspedal verlässt bzw. nicht tritt. Innerhalb des Schubbetriebs kann der
Raildruck pRai| und die Ansteuerdauer der Testeinspritzung, sowohl für die VE als auch für die NE, variiert werden. Dadurch können bei den genannten
Kennfeldern KFREF, (pRaii, ADTest-vE) und in KFKorr,NE,i (PRaii, ADTest-vE) möglichst viele Messpunkte bzw. Messwerte berücksichtigt werden bzw. möglichst stabile Werte für einen Betriebspunkt vorliegen. Nach Erreichen dieses Betriebspunktes bzw. Betriebszustandes wird eine an sich bekannte VE-Mengenkorrekturfunktion aktiviert 405, wobei auf dem i-ten Zylinder eine in der Fig. 4a illustrierte, zeitlich vor dem oberen Totpunkt (OT) angesteuerte VE-Testeinspritzung 500 mit der Ansteuerdauer ADTest-vE abgesetzt wird 410. In dieser Darstellung entspricht die (zeitliche) x-Achse dem an einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine bestimmten Kurbelwellenwinkel (°KW).
Bei der VE-Mengenkorrektur 415, welche für einen i-ten Zylinder der
Brennkraftmaschine durchgeführt wird 415, wird ein Korrekturwert der
Ansteuerdauer AADVE bestimmt 420 und dieser Wert AADVE in ein entsprechendes Kennfeld KFKorr,vE,i für den i-ten Zylinder gemäß der Beziehung AADVE = KFKorr,vE,i (PRaii, ADjest-vE) abgelegt 425.
Bei einer weiteren Ansteuerung 430 mit der gemäß der Beziehung ADVE_KOIT = ADVE_aktueii + AADVE entsprechend korrigierten Ansteuerdauer wird der sich dabei ergebende Druckabfall ermittelt 435 und dieser als Referenzdruckabfallwert in ein genanntes Referenzlernkennfeld KFREF, i des i-ten Zylinders gemäß der Beziehung ApREF = KFREF, (pRaii, ADTest-vE) abgespeichert 440.
Wie durch den gestrichelten Pfeil 445 angedeutet, werden zur Erstellung des Referenzlernkennfeldes KFREF, i des i-ten Zylinders die genannten Schritte 400 - 440 für verschiedene Raildrücke pRan und verschiedene Ansteuerdauern ADTest-vE wiederholt durchgeführt. Im Ergebnis ergibt sich 450 damit ein möglichst unterschiedliche Raildrücke und Ansteuerdauern berücksichtigendes
Referenzkennfeld KFREF, Zudem werden die Schritte 400 - 440 gemäß dem gestrichelten Pfeil 445 für eine ADTest-VE bei gleichem pRai| mehrmals durchgeführt, um möglichst stabile Werte dieser Größen zu erhalten.
Wie bereits beschrieben, werden die bei der genannten VE ermittelten Daten bei der Kalibrierung einer späten NE angewendet. Diese NE-Kalibrierungsschritte sind zur besseren Darstellung durch die gestrichelte Linie 455 gegenüber den vorherigen Kalibrierungsschritten abgegrenzt.
Zunächst wird wiederum, bevorzugt im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine, ein für den NE-Kalibrierungsmodus geeigneter Betriebszustand angefahren 460, z.B. ein genannter Schubbetrieb. Im nachfolgenden Prüfschritt 465 wird geprüft, ob für diesen Betriebspunkt ein gültiger Referenzwert ApREF vorliegt. Ist dies der Fall, wird weiterverfahren. Andererseits wird zu Schritt 460 zurückgesprungen und ein anderer Betriebspunkt angefahren.
Ist die Bedingung 465 erfüllt, wird an dem i-ten Zylinder eine in Fig. 4b illustrierte NE-Testeinspritzung 505 mit für das vorliegende Einspritzsystem üblichem bzw. standardmäßig vorgesehenem NE-Einspritzbeginn (KW-Winkel) und üblicher Einspritzdauer und mit dem in den vorherigen Schritten 410 - 425 bestimmten Ansteuerdauerkorrekturwert AADVE korrigierte Einzeleinspritzung angesteuert 470, und zwar gemäß der Beziehung: ADNE_aktueii = ADVE_aktueii + ΔΑϋνΕ. Der bei der NE mit dem entsprechend korrigierten Ansteuerwert ADNE Korr = ADNE aktuell + AADNE bewirkte Druckabfall ΔρΝΕ wird ermittelt 475 und die Abweichung zum genannten Referenzwert ApREF anhand des Referenzlernkennfeldes KFREF gemäß der Beziehung Δ(Δρ) = ApREF - ΔρΝΕ bestimmt 480.
Im Folgenden wird die wie beschrieben ermittelte 480 Abweichung Δ(Δρ) durch Anpassung 485 der NE-Ansteuerdauer minimiert. Für die NE-Ansteuerdauer der Testeinspritzung gilt die folgende Beziehung für die Ansteuerdauer (ADNE, k): ADNE, k = ADTest-vE + AADNE, k + AADVE. Der Index k soll dabei verdeutlichen, dass aus Gründen der statistischen Streuung und zum Erreichen eines stabilen Wertes der Ansteuerdauerkorrektur AADNE, k für die genannte Minimierung mehrere hintereinander durchgeführte Testeinspritzungen erforderlich sind und somit die Schritte 460 - 485 bevorzugt mehrmals durchgeführt werden. Dabei werden, ebenfalls bevorzugt, jeweils unterschiedliche, bezüglich der jeweiligen Einspritzung möglichst stabile Betriebszustände angefahren. Diese
Vorgehensweise ermöglicht die Ermittlung einer Anzahl von Messpunkten und damit die Erstellung eines genannten Kennfeldes.
Alternativ können die beschriebenen Schritte 460 - 485, wie erwähnt, auch dann durchgeführt werden bzw. deren Durchführung begonnen werden, sobald ein solcher Betriebszustand im üblichen Betrieb der Brennkraftmaschine bzw. des Kraftfahrzeugs bereits vorliegt.
Die genannte Minimierung erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel anhand der folgenden Beziehung für den sich nach n Testeinspritzungen ergebenden Regelfehler (Δ(Δρ)): Δ(Δρ) = ApREF - ΔρΝΕ (ADNE, k->n) « 0.
Aufgrund der hintereinander durchzuführenden Testeinspritzungen erfolgt das Kalibrierungsverfahren nicht sukzessive sondern stückweise, wobei bereits erfasste Zwischenwerte der Einspritzmengen in Abhängigkeit vom Raildruck pRai| und der korrigierten Ansteuerdauer ADNE, k in ein für jeden Zylinder ,i'
zylinderindividuelles Lernkennfeld KFKorr,NE,i (PRaii, ADNE, k) abgelegt werden. Im eingelernten Zustand stehen demnach im Kennfeld KFKorr,NE,i die NE- Ansteuerdauerkorrekturen als Stellgrößen zur Verfügung, mittels derer die NE des i-ten Zylinders korrigiert werden kann, wobei der Index k -> n geht. Im entsprechend„eingeschwungenen" Zustand betrachtet braucht der Index k daher nicht mehr berücksichtigt zu werden, wodurch sich in diesem Zustand die folgende Beziehung (1 ) ergibt:
AADNE - KFKOIT.NEJ (PRail, ADjest-VE) (1 )-
Ist ein entsprechend gelernter Korrekturwert vorhanden und die NE-Kalibrierung (wie oben beschrieben) freigeschaltet, kann am aktuellen Betriebspunkt für die NE aus dem Kennfeld KFKorr,NE,i die NE-Ansteuerdauerkorrektur AADNE für den i- ten Zylinder entnommen werden. Die korrigierte NE-Ansteuerdauer setzt sich insgesamt aus dem Korrekturwert VE (gemäß Schritt 420), dem Korrekturwert der NE (gemäß der Beziehung (1 )) sowie dem Sollwert der NE-Ansteuerdauer ADNE,soii zusammen, und zwar gemäß der folgenden Beziehung (2):
AADNE.Korr.Gesamt ~ ADNE.SOII + AADyE.Korr + AADNE (2)
Es ist anzumerken, dass eine Interpolation bzw. Extrapolation von
Kennfeldwerten möglich ist, falls die Kalibrierung nicht mit den typischen NE- Mengen bzw. unter den typischen Randbedingungen für den Normalbetrieb des Einspritzsystems bzw. der Brennkraftmaschine durchgeführt wurde, z.B. bei Raildrücken bzw. Ansteuerdauern ADTest-vE der VE-Testeinspritzungen, welche ungleich der im eigentlichen Betrieb der Brennkraftmaschine bzw. des
Einspritzsystems gewünschten NE-Ansteuerdauer ADNE,soii sind.
Ferner ist hervorzuheben, dass wie bereits erwähnt und durch den Pfeil 485 angedeutet, die Schritte 400 - 485 nacheinander oder ggf. parallel für jeden Zylinder i durchgeführt werden. Dabei kann der Verfahrensablauf dadurch beschleunigt werden, dass bei Zylindern, für die bereits Referenzwerte vorliegen, bereits NE-Korrekturwerte bestimmt werden, wobei parallel dazu für die restlichen Zylinder Referenzwerte ermittelt werden. Dabei liegt der Effekt zugrunde, dass aufgrund des relativ großen zeitlichen Abstandes zwischen einer VE und einer späten NE das Absetzen der NE die Kalibrierung der VE im
Wesentlichen nicht beeinflusst und umgekehrt keine Beeinflussung der NE durch die VE erfolgt. Eine alternative oder zusätzliche Beschleunigung des Verfahrens lässt sich bei Vorliegen von Referenzwerten für sämtliche Zylinder dadurch erreichen, dass die NE-Kalibrierung auf allen Zylindern gleichzeitig durchgeführt wird. Bei den genannten Wegen der Parallelisierung besteht die einzige
Anforderung bzw. Einschränkung, dass möglichst keine Beeinflussung der Emissionen und des Betriebs- bzw. Fahrverhaltens auftritt.
In Fig. 5a und 5b ist eine alternative Ausgestaltung des Verfahrens illustriert, bei der mehrfache Voreinspritzungen 510, 515, 520 und mehrfache
Nacheinspritzungen 525, 530, 535 erfolgen. Die Vorgehensweise bei der Kalibrierung der Nacheinspritzungen stimmt dabei mit der vorbeschriebenen Verfahrensweise überein.
Bei den gezeigten Mehrfacheinspritzungen wird die gleiche Einspritzung bzw. Einspritzmenge mehrmals hintereinander auf einem Zylinder abgesetzt und der resultierende Druckeinbruch im Rail gemessen. Mittels der gezeigten
Mehrfacheinspritzungen kann, gegenüber Einfacheinspritzungen (Fig. 4a und 4b), eine Erhöhung des Signalhubs erreicht werden. Durch die Erhöhung des Signalhubs ist ein schnelleres Einlernen bzw. eine Erhöhung der
Kalibriergenauigkeit möglich. Ob Einfach- oder Mehrfacheinspritzungen zweckmäßiger sind, kann dabei anhand der Auswirkungen auf die Emissionen und das Betriebs- bzw. Fahrverhalten festgelegt werden.
Bei den in den Figuren 6a und 6b gezeigten Kennfeldern sind jeweils bei der beschriebenen Kalibrierung erhaltene Korrekturwerte der Ansteuerdauer AADVE und AADNE in Abhängigkeit von dem bei der jeweiligen Kalibrierung
zugrundeliegenden Raildruck pRai| und der jeweiligen, bei der beschriebenen Test-Voreinspritzung angewendeten Ansteuerdauer ADTest-vE eingetragen bzw. aufgetragen. Aus diesen Kennfeldern lassen sich demnach später für einen bestimmten Raildruck pRai| und eine bestimmte Ansteuerdauer ADTest-vE entsprechende Korrekturwerte ablesen, mittels derer die beschriebenen
Ansteuerungen zu erfolgen haben.
Das beschriebene Verfahren kann in Form eines Steuerprogramms für ein elektronisches Steuergerät zur Steuerung einer Brennkraftmaschine oder in Form einer oder mehrerer entsprechender elektronischer Steuereinheiten (ECUs) realisiert werden.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zur Kalibrierung von Nacheinspritzungen in einem einen
Kraftstoffspeicher aufweisenden Kraftstoff-Einspritzsystem einer
Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierung wenigstens einer Nacheinspritzung anhand des durch die Kraftstoffeinspritzung verursachten Druckabfalls (120) in dem Kraftstoffspeicher erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierung für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine einzeln durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckabfall (120) anhand von innerhalb zweier zeitlicher Auswertefenster (105, 1 15) ermittelter Differenzdruckwerte ausgewertet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des jeweiligen Auswertefensters (105, 1 15) eine rechnerische Mittelung (123, 125) erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Druckabfall (120) auf der Grundlage einer bereits erfolgten Kalibrierung wenigstens einer Voreinspritzung durchgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der bei der wenigstens einen kalibrierten Voreinspritzung auftretende Druckabfall mit dem bei einer entsprechend der Voreinspritzung kalibrierten
Nacheinspritzung sich ergebenden Druckabfall verglichen wird, wobei die wenigstens eine kalibrierte Voreinspritzung als Referenz dient.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die
anhand der Kalibrierung der wenigstens einen Voreinspritzung korrigierte Nacheinspritzung als Regelgröße eines Reglers dient und die bei dem Vergleich sich ergebende Differenz der Druckabfälle dadurch ausgeregelt wird, dass die Ansteuerdauer der jeweiligen Nacheinspritzung als Stellgröße des Reglers angepasst wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung bei allen Zylindern der Brennkraftmaschine nacheinander oder gleichzeitig durchgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die genannten Verfahrensschritte in einem geeigneten
Betriebsmodus der Brennkraftmaschine erfolgen.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Verfahrensschritte nicht zeitlich aufeinanderfolgend durchgeführt werden, wobei aus für mindestens einen Betriebspunkt bereits vorliegenden
Zwischenergebnissen ein Kalibrierwert bestimmt wird, welcher bei nachfolgenden Nacheinspritzungen angewendet wird.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Verfahrensschritte nicht zeitlich aufeinanderfolgend durchgeführt werden, wobei bereits vorliegende Zwischenergebnisse zwischengespeichert werden und eine abschließende Auswertung erst bei Vorliegen von für die
abschließende Auswertung erforderlichen Daten erfolgt.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
zylinderindividuelle Referenzwerte und/oder Regelgrößen in Kennfeldern abgelegt werden.
13. Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 durchzuführen.
14. Maschinenlesbarer Datenträger, auf welchem ein Computerprogramm
gemäß Anspruch 13 gespeichert ist.
15. Elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, bei einem einen
Kraftstoffspeicher aufweisenden Kraftstoff-Einspritzsystem einer
Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs Nacheinspritzungen mittels eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 zu kalibrieren.
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