WO2005078263A1 - Verfahren zur zylindergleichstellung bezüglich der kraftstoff-einspritzmengen bei einer brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zur zylindergleichstellung bezüglich der kraftstoff-einspritzmengen bei einer brennkraftmaschine Download PDF

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WO2005078263A1
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injection
adaptation
operating point
parameter
value
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PCT/EP2005/050428
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Inventor
Roland Dietl
Hans Peter Rabl
Janos Radeczky
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F02D41/221—Safety or indicating devices for abnormal conditions relating to the failure of actuators or electrically driven elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D41/1402—Adaptive control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1497—With detection of the mechanical response of the engine
    • F02D41/1498—With detection of the mechanical response of the engine measuring engine roughness

Definitions

  • the invention relates to a method for equating the differences in the injection quantity between the cylinders of an internal combustion engine, in which the injection quantity differences, which exist at an operating point in the lower speed range with the injection parameter values valid there in regular driving operation, by means of a cylinder-specific measurement method for detecting the uneven running the internal combustion engine is determined and learned, assigned to the low operating point, and in which an adaptation of the injection quantity differences is carried out for operating areas with higher loads and speeds for a selected injection parameter.
  • Diesel engines with Com on Rail a systematic error. Due to manufacturing tolerances of the components mentioned and different wear and tear (signs of aging), different amounts of fuel are used for the same injection duration and otherwise identical conditions
  • Combustion is fed into the individual cylinders.
  • the different amounts of fuel lead to a different output of the individual cylinders, which in addition to one Increased uneven running also leads to an increase in the amount of harmful exhaust gas components.
  • the restriction to a low operating point to determine the differences in the injection quantity is problematic. table, since this with at least one of the injection parameters, for. B. injection pressure and injection period vary.
  • the injection quantity differences determined at a low operating point can therefore not be used for equality in the entire operating range, e.g. B. be used as global correction factors for a control parameter of the injectors, but must be adapted to the injection parameters applicable at higher operating points, which, however, is not readily possible due to the aforementioned condition of stationary operating conditions for uneven running control.
  • the correction factors determined at a low operating point be determined by an adaptation factor f (p. 3) that is dependent on the injection parameters pressure and injection period , t) to adapt to higher operating areas.
  • the values of this adaptation factor should be stored in a map and taken from this for adapting the correction factors in driving operation.
  • the known method avoids adaptation under transient operating conditions, but only with the aid of a predetermined map, the values of which cannot optimally do justice to the actual dependency relationships of the injection quantity differences that vary with the life of the vehicle.
  • the invention is based on the object of specifying a method of the type mentioned at the outset which makes it possible to ascertain the actual, injection-parameter-dependent systematic errors with respect to the injection quantities with regard to cylinder equalization in a simple manner.
  • This object is achieved by the features of claim 1.
  • the dependent claims relate to advantageous developments and refinements of the invention.
  • the selected injection parameter for adaptation is set to a value that deviates from the value valid there in regular driving.
  • Regular driving means that e.g. correspondingly low injection pressures are present at low loads.
  • there is a deviation from regular driving if e.g. high injection pressures are present at low loads.
  • the injection quantity differences for this set injection parameter value can be determined by measuring the uneven running and learned as adaptation values assigned to the respective injection parameter value.
  • An embodiment of the method is particularly preferred in which, in order to limit the dynamics of the low operating point during the adaptation, at least one second injection parameter is set such that the operating point remains at least approximately stationary.
  • This can advantageously be achieved by adapting to successively higher values of the injection parameter selected injection pressure to limit the dynamics of the low operating point, a correspondingly shorter injection period is set.
  • the second or further injection parameters are thus controlled as auxiliary variables in such a way that the driver does not notice anything about the adaptation process. Since a few piston strokes are sufficient for adaptation, the engine control can also be easily adjusted so that the driver cannot cancel the stationary conditions during the critical adaptation phase, or only if a threshold is exceeded when the desired power requested by the driver via the gas is exceeded.
  • a low operating point can be selected for the adaptation, at which the highest sensitivity and / or reliability of the measurement of the uneven running is achieved, although a correct adaptation is carried out for high operating ranges.
  • the low operating point can be selected in the idle range.
  • the learned adaptation values are used to calculate cylinder-specific correction factors with which a control parameter of an injection device of the internal combustion engine is acted on, as a rule as part of the uneven running control during the adaptation process and during driving operation, in such a way that the injection quantities are equalized.
  • the injection device for each cylinder is formed by an injector with a piezoelectric actuator, the actuation energy of the actuators being used as the actuation parameter.
  • an adaptation of the actuator stroke necessary for equality can be carried out for different values of the injection pressure.
  • the rotational acceleration of the crankshaft of the internal combustion engine caused by the different injection quantities for each cylinder can be evaluated.
  • the determination of the adapted injection quantity differences or the adapted correction factors for equality can thus be based on a very precise measurement methodology.
  • the method according to the invention also opens up the possibility of the absolute value of the associated injection quantity being determined from a stored torque model of the internal combustion engine at the stationary operating point set for adaptation with the same injection quantities.
  • a diagnosis of the absolute value of the injection quantity is crucial, especially for the diagnosis of small injection quantities, in particular of pre-injection quantities that are in the range of a few milligrams, for compliance with the limits of the exhaust gas emissions.
  • FIG. 1 shows a flowchart for carrying out the injection quantity equalization according to the invention
  • FIG. 2 shows a flowchart for carrying out the preferred injection quantity equalization by means of charge time adaptation.
  • an initialization phase 2 is provided in the next step, in which the adaptation values stored in an earlier diagnostic cycle are loaded into an engine control device (not shown).
  • the initialization of a new diagnostic cycle can take place after each start-up of the internal combustion engine as well as after certain, predefinable time or maintenance intervals.
  • the activation conditions are checked in a passive diagnostic step 3. It is a matter of waiting until preferred operating conditions for the adaptation to a regular or different injection parameter value have been reached. These include, for example, the load, the speed or the coolant temperature. In this case, the engine control system may have to be converted so that the dynamics of the temporal change in the operating point selected for carrying out the adaptation cycle are limited in the subsequent adaptation.
  • the actual, active diagnosis cycle 4 is started.
  • An uneven running control 6 is first carried out using the regular injection parameters 5 associated with the engine operating state (cf. injection parameter set in FIG. 1).
  • the injection quantities of the individual injectors of the internal combustion engine are matched to one another at the preferred, low operating point.
  • the predefined regular injection parameter values are used to infer an injection quantity known from the torque model, which must be given according to the torque achieved.
  • step 7 adaptive of the control parameters
  • further injection parameters or injection parameter sets i are loaded and the uneven running control is carried out for this purpose with a determination of the injection quantity differences present at the set value of the selected injection parameter or with the equation by means of corresponding correction factors for a control parameter.
  • a suitable control parameter such as the energy supplied to the actuators, is selected for adaptation.
  • the resulting adaptation values are assigned to the injection parameter set, ie primarily the injection parameters, such as injection pressure and injection duration whose influence on the injection quantity differences is to be recorded, and saved so that they can later be used when driving with higher loads and speeds and the associated regular values of the selected injection parameter can be called up for direct injection quantity comparison without a diagnostic cycle.
  • the method shown in FIG. 2 carries out an initialization in step 11.
  • the saved adaptation values are loaded.
  • step 12 it is checked whether the activation conditions are fulfilled. This means whether there are constant operating conditions, such as constant load, constant speed, constant temperature of the coolant, etc.
  • the diagnosis remains passive as shown in step 13 until the activation conditions are fulfilled in step 12.
  • step 14 it continues in step 14 by loading the injection parameters for an initial charge / discharge time.
  • the initial charge / discharge time can be set to 200 ⁇ s.
  • the injection parameters include the injection pressure, injector energy, type of injection, which means whether it is a pre-injection, main injection or post-injection. Once these parameters have been loaded, the uneven running control continues in step 15.
  • Uneven running control is cylinder-selective, which means that for a four-cylinder engine, for example, cylinder No. 1 is controlled first. If the injection parameters for the injector of cylinder No. 1 are set, the injector of the second cylinder follows.
  • the control can charge / discharge time, the injection pressure, the control energy, and set the type of injection.
  • the regulation can be carried out with a defined (fixed) activation period (injection period) and a defined (fixed) injection pressure, the actuator energy being adapted accordingly. With a rail pressure of 1500 bar, for example, and an injection quantity of 0.84 mg, activation times of less than 160 ⁇ s must be achieved.
  • step 16 it is checked whether the running rest is below a threshold value S with these variables. If not
  • control duration must also be changed in step 17. This is necessary in particular in the case of “poorly” manufactured injectors, which do not or cannot cope with these short loading / unloading times. With such injectors and short discharge times, the amount of fuel injected is independent of the actuator energy. There is a kind of "quantity saturation" and the injection quantity can no longer be changed by increasing the actuator energy. This means that an injection adaptation in a defined operating state does not have to be carried out solely by adapting the energy, but by means of an extension of the actuation period, which thus extends the injection period.
  • step 16 the injection quantities of the individual injectors are matched to one another. These injection parameters are stored for the associated charging / discharging time Xi (step 18).
  • step 19 it is checked whether the charging / discharging time T ⁇ is greater than an extreme value.
  • the extreme value is 140 ⁇ s.
  • the initial value Xo is 200 ⁇ s. It should be noted that the index i is zero here. Since the condition is not met, the process continues in step 20. Before the next parameter set is loaded in step 14, the charge / discharge time is reduced by 10 ⁇ s beforehand in step 20. The charging / discharging time Xi is now 190 ⁇ s. In step 21, only the index is increased by 1.
  • step 14 The existing injection parameters for i are now loaded in step 14.
  • steps 15 to 19 then follow.
  • the constant injection pressure eg 1500 bar
  • the actuator energy is determined according to steps 14 to 19 for each charge / discharge time of 200 to 140 ⁇ s. This can be done for different pressure values.
  • the method ends in step 22. It should be noted that the step-by-step change in the charging / discharging time by 10 ⁇ s was only given as an example in step 20. For finer modeling, differences from one charge / discharge time to the next charge / discharge time of 1 ⁇ s are conceivable. This diagnosis according to the invention can be carried out very quickly since only a few piston strokes are sufficient.
  • the method according to the invention enables the diagnosis of the injection quantity differences or the injection quantity itself to be carried out at a preferred, low operating point at which the highest sensitivity and reliability of the rough running control exists.
  • the diagnosis and adaptation then also take place for injection parameter values that apply to other operating points during driving operation.
  • the injection quantity differences are both compensated for between the individual injectors as well as a calibration of the injection quantity to the associated values of the selected injection parameter artificially set in the diagnostic cycle, an undesired movement of the adaptation operating point being prevented or limited by the opposite setting of other injection parameter values.
  • Preference is given to equalizing the injection quantity by regulating the energy of the injector control parameter as a function of, in particular, the pressure injection parameter.

Abstract

Zur Adaption (4, 5, 6, 7) der an einem Betriebspunkt im unte­ren Drehzahlbereich mittels einer Laufunruhe-Regelung be­stimmten, von einem Einspritzparameter abhängigen, Einspritz­mengenunterschiede an höhere Betriebsbereiche wird vorge­chlagen, den Einspritzparameter zur Bestimmung der Ein­spritzmengenunterschiede in dem niedrigen Betriebspunkt je­weils auf einen Wert einzustellen, der vom dort im regulären Fahrbetrieb geltenden Wert abweicht. Dabei wird die Dynamik des mit dem jeweiligen Einspritzparameterwert veränderlichen Betriebspunktes während der Adaption (4, 5, 6, 7) begrenzt.

Description

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

Claims

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