WO2006092389A1 - Reglervorrichtung zur kompensation von streuungen von injektoren - Google Patents

Reglervorrichtung zur kompensation von streuungen von injektoren Download PDF

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WO2006092389A1
WO2006092389A1 PCT/EP2006/060305 EP2006060305W WO2006092389A1 WO 2006092389 A1 WO2006092389 A1 WO 2006092389A1 EP 2006060305 W EP2006060305 W EP 2006060305W WO 2006092389 A1 WO2006092389 A1 WO 2006092389A1
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WO
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value
controller
primary
thd
fbw
Prior art date
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PCT/EP2006/060305
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English (en)
French (fr)
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Reza Aliakbarzadeh
Dirk Joachimsmeyer
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/008—Controlling each cylinder individually
    • F02D41/0085—Balancing of cylinder outputs, e.g. speed, torque or air-fuel ratio
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D41/2096—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils for controlling piezoelectric injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
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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 regulator device for compensation of scattering of injectors, each with a piezo actuator, which are assigned to cylinders of an internal combustion engine.
  • injectors which piezoactuators are assigned as actuators.
  • Such injectors have the advantage that very short valve opening times of the injectors can be achieved with them, and thus multiple partial injections during a working cycle of a cylinder of the internal combustion engine are possible.
  • a very high operating pressure - in the case of gasoline internal combustion engines, for example 200 bar - a very good preparation of the air / fuel mixture is thus possible even with direct metering of the fuel in the respective cylinder.
  • this makes it possible to increase the efficiency of the internal combustion engine and, in particular, to keep pollutant emissions low, which is necessary because of strict exhaust gas legislation.
  • a method for detecting misfiring in a multi-cylinder internal combustion engine by evaluating the crankshaft speed is known. Segment durations are measured which the crankshaft needs during the power strokes of the individual cylinders for passing through predetermined angular spreads. Furthermore, these segment times are corrected with a correction factor that includes the mechanical tolerances of the speed sensor. From the corrected segment times, rough running values are calculated. The engine noise values are compared to a threshold and engine burners are registered when the threshold is exceeded.
  • the object of the invention is to provide a regulator device for compensation of scattering of injectors, which enables a precise and comfortable operation of an internal combustion engine.
  • the invention is characterized by a regulator device for compensation of scattering of injectors, each with a piezoactuator.
  • the injectors are each cylinders of the Internal combustion engine assigned.
  • the regulator device is designed to supply a cylinder-specific controlled variable and a reference variable to a regulator whose primary manipulated variable is a variable which is representative of an electrical energy supplied to the piezoactuator during a drive cycle.
  • a drive cycle can be understood as a time period for a crankshaft angle between two successive meterings of fluid through the injector and thus, for example, the time from the beginning of the actuation of the piezo actuator for metering
  • Fluid until the renewed activation of the piezo actuator for a further metering of fluid This also includes intentional control of a stage stroke of the actuator.
  • a manipulated variable distribution unit whose input variable is a controller value of the primary manipulated variable determined by the controller.
  • the manipulated variable distribution unit is designed to determine a total value of the primary manipulated variable as a function of the controller value. It is also designed to divide the total value into a primary value of the primary manipulated variable and a secondary value of a secondary manipulated variable as a function of a lower and / or upper threshold value of the total value.
  • the upper and lower thresholds are suitably specified. This allows a simple and reliable way to avoid a non-linear region of the control behavior of the piezo actuator during operation of the injector. This has the consequence that the fluid mass to be metered in by the respective individual injector can be set very precisely.
  • the manipulated variable distribution unit is designed to limit the value range of the primary value with respect to its lower value range limit to the lower threshold value and / or with respect to its upper value range limit to the upper threshold value. In this way, the unwanted non-linear range of the actuating behavior of the piezo actuator can be avoided particularly reliably with a suitable choice of the upper or lower threshold values.
  • the manipulated variable splitting unit is designed to increase the secondary value beyond what is necessary for converting the difference between the total value and the primary value, if the controller value exceeds the upper threshold value, and maintain the increase until the controller value reaches one Hysteresis value with respect to the upper threshold.
  • the manipulated variable distribution unit is designed to increase the secondary value by a greater amount than is necessary for converting the difference between the controller value and the primary value until the controller value falls below a control reserve threshold with respect to the upper threshold. In this way, a predefinable control reserve can be precisely met precisely.
  • the manipulated variable splitting unit is designed to reduce the secondary value beyond the level necessary for converting the difference of the controller value and the primary value, if the controller value falls below the lower threshold value, and keeping the reduction until the controller value has a hysteresis value exceeds the lower threshold.
  • the hysteresis value is suitably specified. Also in this way can be easily created a regulator reserve with respect to the primary value.
  • the manipulated variable distribution unit is designed to reduce the secondary value by more than that necessary for converting the difference of the controller value and the primary value
  • the controller is a cylinder-individual lambda controller. According to a further advantageous embodiment of the invention, the controller is a Laufunrueringgier.
  • the regulator device is designed to determine the total value depending on a precontrol value of the primary Manipulated variable, which is determined depending on at least one operating variable of the internal combustion engine.
  • Operating variables of the internal combustion engine are measured variables as well as variables derived from these, such as, for example, a temperature of the piezoactuator or a pressure of the fluid which can be measured by the injector or else a so-called duty cycle, which is representative of Ratio of a duty cycle to an off duration of the injector, wherein during the duty cycle fuel is metered and during the off period no fuel is metered.
  • the secondary control variable is a variable that is representative of an injection period of the injector.
  • FIG. 2 shows a regulator device in the control device
  • Figures 4 and 5 show a second embodiment of the program for the regulator device.
  • An internal combustion engine (FIG. 1) comprises an intake tract 1, an engine block 2, a cylinder head 3 and an exhaust tract 4.
  • the intake tract 1 preferably comprises a throttle valve 5, furthermore a collector 6 and an intake manifold 7, which leads to a cylinder Z1 via an intake passage is guided in the engine block 2.
  • the engine block 2 further includes a crankshaft 8, which is coupled via a connecting rod 10 with the piston 11 of the cylinder Zl.
  • the cylinder head 3 includes a valvetrain having a gas inlet valve 12 and a gas outlet valve 13.
  • the cylinder head 3 further comprises an injector 18, which may also be referred to as an injection valve, and optionally a spark plug 19.
  • the injector 18 may also be arranged in the intake manifold 7.
  • the injector comprises a piezo-actuator, via which the position of a nozzle needle of the injector 18 is adjusted and thus the metering of the fuel is controlled by the injector. In a closed position, the nozzle needle prevents the metering of the fuel. Outside the closed position, in particular in an open position, the nozzle needle releases the fuel flow. The stroke of the nozzle needle out of its closed position and into its closed position is controllable by the supply or removal of electrical energy to or from the piezo actuator.
  • an exhaust gas catalyst is arranged, which is designed as a three-way catalyst 21. Furthermore, a further exhaust gas catalytic converter, which is designed as a NOx catalytic converter 23, is preferably arranged in the exhaust gas tract.
  • a control device 25 is provided which is associated with sensors which detect different measured variables and in each case determine the value of the measured variable. The control device 25 determines, depending on at least one of the measured variables, actuating variables which are then converted into one or more actuating signals for controlling the actuating elements by means of corresponding actuating drives.
  • the sensors are a pedal position sensor 26, which detects an accelerator pedal position of an accelerator pedal 27, an air mass sensor 28, which detects an air mass flow upstream of the throttle valve 5, a first temperature sensor 32, which detects an intake air temperature, a Saugrohr horrsen- sensor 34, which an intake manifold pressure in the collector 6, a crankshaft angle sensor 36 which detects a crankshaft angle to which a speed is then assigned and a second temperature sensor 38 which detects a coolant temperature.
  • a first exhaust gas probe 42 is provided, which is arranged upstream of the three-way catalytic converter 42 and which detects a residual oxygen content of the exhaust gas and whose measurement signal is characteristic for the air / fuel ratio in the combustion chamber of the cylinder Zl and upstream first exhaust gas probe before the oxidation of the Fuel, hereinafter referred to as the air / fuel ratio in the cylinders Zl - Z4.
  • a second exhaust gas probe 43 is provided, which is arranged downstream of the three-way catalytic converter 21 and which detects a residual oxygen content of the exhaust gas and whose measurement signal is characteristic of the exhaust gas
  • Air / fuel ratio in the combustion chamber of the cylinder Zl and upstream of the second exhaust gas probe 43 before the oxidation of the fuel hereinafter referred to as Air / fuel ratio downstream of the catalytic converter.
  • the first exhaust gas probe 42 is preferably a linear lambda probe.
  • the second exhaust gas probe 43 is a binary lambda probe. However, it can also be a linear lambda probe.
  • a fuel pressure sensor 44 which detects a fuel pressure FUP in a high-pressure fuel reservoir, which is hydraulically coupled to the injector.
  • any subset of said sensors may be present, or additional sensors may be present.
  • the actuators are, for example, the throttle valve 5, the gas inlet and gas outlet valves 12, 13, the injector 18 or the spark plug 19.
  • cylinders Z2 to Z4 are preferably also provided, which are then also assigned corresponding actuators and possibly sensors.
  • the control device 25 comprises a regulator device (FIG. 2) 45 which comprises a regulator 47, a manipulated variable splitting unit 49 and a pilot control 51.
  • the controller 47 has as input variables a reference variable FG and a controlled variable RG. Depending on the controlled variable RG and the reference variable FG, the controller is designed to generate a controller value FBW of a primary manipulated variable.
  • the controller 47 may be provided, for example, for a cylinder-specific lambda control.
  • the Reference variable FG prefers a mean air / fuel ratio relative to all cylinders Z1-Z4.
  • the controlled variable in this case is preferably the individual air / fuel ratio assigned to the respective cylinder Z1-Z4.
  • the individual air / fuel ratio can be determined by suitable signal evaluation of the measurement signal of the first exhaust gas probe 42. For this purpose, the measurement signal of the first exhaust gas probe 42 is scanned at respective times to be assigned to the respective cylinder Z1 to Z4, which are in fixed correlation to the respective crankshaft angle.
  • the controller 47 may for example be designed as a smooth running controller. Such a rough-motion controller is used in particular in a lean operation of the internal combustion engine, that is, in an operation with an air / fuel ratio with excess air.
  • the reference variable FG as well as the control variable RG are the rough running of the internal combustion engine presenting values.
  • the controlled variable RG is preferably derived from a gradient of the rotational speed of the crankshaft 8 within a respective cylinder segment assigned to the respective cylinder Z1 to Z4. The gradient of the rotational speed is preferably based on the respective rotational speed during the respective cylinder segment. Under a cylinder segment, that crankshaft angle range within a work cycle is one
  • the controller 47 is designed to determine the control difference between the reference variable and the controlled variable. Dependent From this control difference, the controller value FBW is then determined.
  • the regulator 47 may, for example, contain P, I, I 2 , D fractions in any combination or be designed as another regulator known to the skilled person for such control purposes. It can thus be designed, for example, as an I, P, PI, PID, PII 2 D controller.
  • the regulator device 45 may also comprise a plurality of regulators 47, for example the regulator 47 designed as a cylinder-specific lambda regulator and the regulator 47 designed as a smooth-running regulator.
  • a number of regulators 47 corresponding to the number of cylinders Z1-Z4 is preferably provided , Accordingly, a separate control device 45 can also be formed in the control device 25 for each of the cylinders Z1-Z4.
  • the primary manipulated variable is a quantity that is representative of an electrical energy supplied to the piezo actuator during a drive cycle.
  • a drive cycle may begin, for example, with the start of the activation of the respective piezoactuator of the respective injector 18 for controlling the nozzle needle out of its closed position until a renewed start of the actuation of the nozzle needle out of its closed position.
  • the manipulated variable can be, for example, the electrical energy itself, but it can also be a supplied electric charge or the electrical voltage that drops across the piezo actuator or a corresponding time course of the current or electrical power.
  • the feedforward control 51 is designed to determine a precontrol value PCW which is fed to the manipulated variable splitting unit 49 or to a primary value PW of the primary Manipulated variable is added. In this case, the precontrol value PCW does not necessarily have to be fed to the manipulated variable splitting unit 49.
  • the pilot control 51 is preferably designed to generate the precontrol value PCW depending on operating variables of the internal combustion engine, which are preferably the fuel pressure FUP and / or an actuator temperature TEMP of the piezo actuator of the injector 18 and / or the duty cycle.
  • the actuator temperature TEMP is preferably determined by means of a suitable physical model, which may also include one or more characteristic maps, depending on the coolant temperature and optionally the intake air temperature.
  • the suitable physical model can also be embodied such that the actuator temperature TEMP is determined as a function of capacitance values of the piezoactuator of the injector, in particular depending on detected capacitance fluctuations of the piezoactuator or depending on the temperature of the fuel flowing through the injector.
  • the manipulated variable splitting unit 49 is designed to determine the primary value PW as a function of the controller value FBW and possibly the pilot control value PCW.
  • the manipulated variable distribution unit 49 is preferably designed as a program in the control device 25, which is stored in a program memory of the control device 25 and is executed during operation of the internal combustion engine.
  • a first embodiment of the program for the manipulated variable distribution unit 49 is started in a step S1 (FIG. 3) in which variables are preferably initialized.
  • Control value determined by adding the controller value FBW and the pilot control value PCW can be assigned to the total value GW.
  • the total value GW in the case of the presence of both a cylinder-individual lambda controller and a smooth-running controller, each of which form the controller 47 can be determined by forming the sum of the respective controller values FBW and optionally the pilot control value PCW.
  • a step S4 it is then checked whether the total value GW is greater than an upper threshold value THD_UP. If the condition of step S4 is satisfied, the primary value PW is assigned to the primary manipulated variable in step S6, the upper threshold value THD UP.
  • a residual value D_GW is determined by taking a difference of the total value GW and the upper threshold THD UP.
  • a secondary value SW of a secondary control variable is determined as a function of the residual value D GW. This is preferably done by means of a suitable characteristic curve or a suitable characteristic field by characteristic map support interpolation.
  • the secondary manipulated variable is preferably a variable which is representative of an injection duration of the injector 18.
  • the primary value PW and the secondary value SW are then set by appropriately driving the injector 18 before the processing is continued again, optionally after a predetermined waiting time period or a predetermined crankshaft angle range in the step S2.
  • step S4 it is checked in a step S12 whether the total value GW is smaller than a predetermined lower threshold THD LOW. If this is not the case, the primary value PW is assigned the total value GW in a step S14 and a neutral value is assigned to the secondary value SW in a step S16. Subsequently, the primary value PW is then set by appropriate activation of the injector 18 and the processing of the program is likewise continued, if appropriate after a predetermined waiting time period or a predetermined crankshaft angle range, in the step S2.
  • step S12 the lower threshold value THD_LOW is assigned to the primary value PW in a step S18.
  • the residual value D GW is assigned the difference between the total value GW and the lower threshold value THD_LOW.
  • step S22 the secondary value is determined as a function of the residual value D GW in an analogous procedure to the step S10. Subsequently, the primary value PW and the secondary value SW are then set by corresponding activation of the injector 18.
  • the upper and lower threshold values THD_UP, THD_LOW are preferably predetermined such that a maximum or minimum electrical energy to be supplied to the piezo actuator is not exceeded or undershot.
  • a second embodiment of the program is explained in more detail below with reference to Figures 4 and 5.
  • the program is started in a step S24 in which variables are initialized if necessary.
  • the total value corresponding to the step S2 is assigned the controller value FBW and the precontrol value PC and possibly the precontrol value PCW.
  • a first flag M UP is assigned a truth value TRUE in a step S30.
  • the primary value PW is assigned the upper threshold value THD UP.
  • the residual value D_GW is obtained by taking the difference of the total value GW and the upper threshold THD UP.
  • the secondary value SW is determined as a function of the residual value D_GW and an increase value EHW.
  • the increase value can be fixed, for example, or can also be formed in successive passes of step S36 during first indicator M_UP continuously occupied by the truth value TRUE in such a way that it increases in each case.
  • the assignment rule of step S36 is designed such that a higher value is assigned to the secondary value by the increase value EHW for the same residual value D GW than is the case in step S10.
  • step S37 in which the primary value PW and the secondary value SW are set by appropriately driving the respective injector 18. Thereafter, the program remains preferred until the expiration of a predefinable waiting period or a predefinable crankshaft angle in step S37, before the processing is continued again in step S26.
  • step S28 If the condition of step S28 is not fulfilled, it is checked in a step S38 whether the first flag M_UP is assigned the truth value TRUE and the total value GW is greater than the upper threshold THD_UP reduced by a control reserve threshold value THD_FBR.
  • step S38 the primary value PW is assigned the total value in a step S40, and a value is assigned to the secondary value SW in a step S42 which is calculated as a function of the increase value EHW and the secondary value determined the last time the secondary value was determined .
  • the calculation rule is preferably implemented in step S42 in such a way that the increase value EHW causes the secondary value to be increased compared to its last calculation. Subsequently, the processing is continued in step S37.
  • step S44 it is checked in step S44 whether the first flag M_UP has the truth value and the total value is greater than the upper threshold THD UP reduced by a hysteresis threshold THD_HYS. If the condition of step S44 is satisfied, the primary value is assigned the total value in a step S46, and the secondary value determined last time is assigned to the secondary value in a step S48. Subsequently, the processing is continued in step S37.
  • step S44 it is checked in a step S50 whether the total value GW is less than the upper threshold THD_UP reduced by the hysteresis threshold THD_HYS or the total value GW is greater than the lower threshold THD LOW increased by the hysteresis threshold THD_HYS. If the condition of step S50 is met, the primary value PW is assigned the total value GW in a step S52, and the secondary value is assigned a neutral value in a step S54. Further, in a step S56, an incorrect value FALSE is assigned to the first flag M_UP and a second flag M LOW. Subsequently, the processing is continued in step S37.
  • step S50 determines whether the total value GW is smaller than the lower threshold value THD LOW. If this is the case, the second flag M LOW is assigned the truth value TRUE in a step S60. Subsequently, in step S62, the primary value PW is assigned the lower threshold value THD LOW. In a step S64, the residual value D_GW becomes the difference of the total value GW and the lower one
  • step S66 the secondary value SW is determined as a function of the residual value D GW and a reduction value EN W analogously to the procedure of step S36, wherein the reduction value EN_W leads to a reduction of the secondary value SW. Subsequently, the processing is continued in step S37.
  • step S58 it is checked in a step S68 whether the second flag M_LOW has the truth value TRUE and the total value GW is smaller than the lower threshold THD_LOW increased by the control reserve threshold value THD FBR. If this is the case, the primary value PW becomes the total value in a step S70 and the secondary value SW is determined in a step S72 as a function of the secondary value SW determined during the last-time calculation of the secondary value SW and the reduction value ENW. This is done analogously to the step S42. Subsequently, the processing is continued in step S37.
  • step S68 If, on the other hand, the condition of step S68 is not satisfied, the total value GW is assigned to the primary value in a step S74, and the secondary value SW is left unchanged in a step S76. Subsequently, the processing is continued in step S37.
  • control reserve threshold value THD FBR By a suitable specification of the control reserve threshold value THD FBR can be easily ensured that adjusts a correspondingly desired control reserve with respect to the primary control variable. Overall, a higher quality of control can then be ensured, since the controller 47 is designed to determine the controller value FBW of the primary manipulated variable, and thus possible inaccuracies with regard to the path behavior with respect to the secondary variable can be readily accepted without influencing the control quality.
  • the control reserve threshold THD FBR is 10% of the upper threshold THD UP.
  • the hysteresis threshold THD_HYS is suitably set to effect a desired hysteresis behavior, for example, it may be about 20 percent of the difference between the upper and lower thresholds THD_UP, THD_LOW.
  • the increase value EHW can also be designed such that it is only necessary when successively passing through step S36. If a constant remains the same, a constant increase of the secondary value in comparison with the step S10 effects accordingly it can also be provided that in step S42 the secondary value SW is determined independently of the increase value EHW. The same applies to the steps S66 and S72 with respect to the reduction value ENW.

Abstract

Injektoren mit je einem Piezo-Aktuator sind Zylindern einer Brennkraftmaschine zugeordnet. Eine Reglervorrichtung ist ausgebildet zum Zuführen einer zylinderindividuellen Regelgröße und einer Führungsgröße zu einem Regler, dessen primäre Stellgröße eine Größe ist, die repräsentativ ist für eine während eines Ansteuerzyklusses dem Piezo-Aktuator zugeführte elektrische Energie. Eine Stellgrößenaufteilungseinheit ist vorgesehen, deren Eingangsgröße ein von dem Regler ermittelter Reglerwert (FBW) der primären Stellgröße ist und die ausgebildet ist zum Ermitteln eines Gesamtwertes (GW) der primären Stellgröße abhängig von dem Reglerwert (FBW). Sie ist ferner ausgebildet zum Aufteilen des Gesamtwertes (GW) in einen Primärwert (PW) der primären Stellgröße und einen Sekundärwert (SW) einer sekundären Stellgröße abhängig von einem unteren und/oder oberen Schwellenwert (THD UP, THD LOW) des Gesamtwertes (GW).

Description

Beschreibung
Reglervorrichtung zur Kompensation von Streuungen von Injektoren
Die Erfindung betrifft eine Reglervorrichtung zur Kompensation von Streuungen von Injektoren mit je einem Piezo-Aktuator, die Zylindern einer Brennkraftmaschine zugeordnet sind.
Brennkraftmaschinen werden zunehmend mit Injektoren ausgestattet, denen Piezo-Aktuatoren als Stellantriebe zugeordnet sind. Derartige Injektoren haben den Vorteil, dass mit ihnen sehr kurze Ventilöffnungszeiten der Injektoren erzielt werden können und somit mehrere Teileinspritzungen während eines Ar- beitszyklusses eines Zylinders der Brennkraftmaschine möglich sind. Im Zusammenhang mit einem sehr hohen Betriebsdruck - im Falle von Benzin-Brennkraftmaschinen beispielsweise 200 bar - ist so auch bei direkter Zumessung des Kraftstoffs in den jeweiligen Zylinder eine sehr gute Aufbereitung des Luft/Kraftstoff-Gemisches möglich. Dies ermöglicht im Falle einer genauen Ansteuerung der Injektoren, den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine zu steigern und insbesondere Schadstoffemissionen gering zu halten, was aufgrund strenger Abgasgesetzgebung erforderlich ist.
Aus der DE 197 06 126 C2 ist ein Verfahren zur Regelung einer Brennkraftmaschine im Bereich der Magergrenze bekannt. Das Verfahren wird eingesetzt für Brennkraftmaschinen mit magerer Verbrennung mit einem Luftverhältnis λ, das größer als im stöchiometrischen Fall ist, das heißt mit Luftüberschuss . So kann ein hoher Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine erreicht werden. Mit zunehmender Abmagerung steigen jedoch die Schwankungen zwischen den Verbrennungszyklen, bis schließlich Ent- flammungsaussetzer auftreten. Aus Werten für die Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle werden zylinderindividuelle Laufunruhewerte ermittelt. Diese werden mit vorgegebenen Laufunruhewerten verglichen und einem Regler zuge- führt, mittels dessen ein maximales Luftverhältnis angepasst wird und die Einspritzventile entsprechend angesteuert werden.
Aus der DE 195 44 720 Cl ist ein Verfahren zum Erkennen von Verbrennungsaussetzern bei einer Mehrzylinder- Brennkraftmaschine durch Auswerten der Kurbelwellendrehzahl bekannt. Es werden Segmentzeitdauern gemessen, die die Kurbelwelle während der Arbeitstakte der einzelnen Zylinder zum Durchlaufen vorgegebener Winkelspannen benötigt. Ferner wer- den diese Segmentzeiten korrigiert mit einem Korrekturfaktor, der die mechanischen Toleranzen des Drehzahlaufnehmers beinhaltet. Aus den korrigierten Segmentzeiten werden Laufunruhewerte berechnet. Die Laufunruhewerte werden mit einem Schwellenwert verglichen und Verbrennungssetzer werden registriert, wenn der Schwellenwert überschritten wird.
Die Aufgabe der Erfindung ist es eine Reglervorrichtung zur Kompensation von Streuungen von Injektoren zu schaffen, die einen präzisen und komfortablen Betrieb einer Brennkraftma- schine ermöglicht.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs . Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch eine Reglervorrichtung zur Kompensation von Streuungen von Injektoren mit je einem Piezo-Aktuator . Die Injektoren sind jeweils Zylindern der Brennkraftmaschine zugeordnet. Die Reglervorrichtung ist ausgebildet zum Zuführen einer zylinderindividuellen Regelgröße und einer Führungsgröße zu einem Regler, dessen primäre Stellgröße eine Größe ist, die repräsentativ ist für eine während eines Ansteuerzyklusses dem Piezo-Aktuator zugeführte elektrische Energie. Unter einem Ansteuerzyklus kann eine Zeitdauer für einen Kurbelwellenwinkel verstanden werden zwischen zwei aufeinander folgenden Zumessungen von Fluid durch den Injektor und somit beispielsweise die Zeitdauer von dem Beginn des Ansteuerns des Piezo-Aktuators zum Zumessen von
Fluid bis zum erneuten Ansteuern des Piezo-Aktuators zu einem weiteren Zumessen von Fluid. Dies schließt auch ein beabsichtigtes Steuern eines Stufenhubs des Aktuators ein.
Eine Stellgrößenaufteilungseinheit ist vorgesehen, deren Eingangsgröße ein von dem Regler ermittelter Reglerwert der primären Stellgröße ist. Die Stellgrößenaufteilungseinheit ist ausgebildet zum Ermitteln eines Gesamtwertes der primären Stellgröße abhängig von dem Reglerwert. Sie ist ferner ausge- bildet zum Aufteilen des Gesamtwertes in einen Primärwert der primären Stellgröße und einen Sekundärwert einer sekundären Stellgröße abhängig von einem unteren und/oder oberen Schwellenwert des Gesamtwertes . Der obere und der untere Schwellenwert sind geeignet vorgegeben. Dies ermöglicht auf einfache und zuverlässige Weise einen nichtlinearen Bereich des Stellverhaltens des Piezo-Aktuators beim Betrieb des Injektors zu vermeiden. Dies hat zur Folge, dass die durch den jeweiligen individuellen Injektor zuzumessende Fluidmasse sehr präzise einstellbar ist. Auf diese Weise ist auf einfache Weise ein gleichmäßiges Zumessen von Fluid durch die verschiedenen Injektoren möglich. Somit ist ein Lauf der Brennkraftmaschine möglich, der weitgehend frei ist von Drehungleichförmigkei- ten. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Stellgrößenaufteilungseinheit ausgebildet zum Begrenzen des Wertebereichs des Primärwertes bezüglich seiner unteren Wer- tebereichsgrenze auf den unteren Schwellenwert und/oder bezüglich seiner oberen Wertebereichsgrenze auf den oberen Schwellenwert. Auf diese Weise kann besonders zuverlässig der unerwünschte nichtlineare Bereich des Stellverhaltens des Piezo-Aktuators bei geeigneter Wahl der oberen beziehungswei- se unteren Schwellenwerte vermieden werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Stellgrößenaufteilungseinheit ausgebildet zum Erhöhen des Sekundärwertes über das für das Umsetzen der Dif- ferenz des Gesamtwertes und des Primärwertes notwendige Maß hinaus, wenn der Reglerwert den oberen Schwellenwert überschreitet, und Beibehalten der Erhöhung, bis der Reglerwert einen Hysteresewert in Bezug auf den oberen Schwellenwert unterschreitet. Auf diese Weise kann einfach eine Regelreserve im Hinblick auf den Primärwert in Bezug zu dem oberen Schwellenwert geschaffen werden. So ist es nicht nötig, dass das Streckenverhalten in Bezug auf die sekundäre Stellgröße sehr präzise bekannt und entsprechend modelliert sein muss. Vielmehr können einfach Ungenauigkeiten bei der Umsetzung des Se- kundärwertes durch den Primärwert im Sinne der Regelung ausgeglichen werden. Auch weitere Störgrößen können so präzise ausgeregelt werden. Insgesamt ist somit ein sehr präziser Betrieb der Injektoren möglich.
In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn die Stellgrößenaufteilungseinheit ausgebildet ist zum zunehmenden Erhöhen des Sekundärwertes über das für das Umsetzen der Differenz des Reglerwertes und des Primärwertes notwendige Maß hinaus, bis der Reglerwert einen Regelreserve-Schwellenwert in Bezug auf den oberen Schwellenwert unterschreitet. Auf diese Weise kann eine vorgebbare Regelreserve präzise einfach eingehalten werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Reglervorrichtung ist die Stellgrößenaufteilungseinheit ausgebildet zum Verringern des Sekundärwertes über das für das Umsetzen der Differenz des Reglerwertes und des Primärwertes notwendi- ge Maß hinaus, wenn der Reglerwert den unteren Schwellenwert unterschreitet, und Beibehalten der Verringerung bis der Reglerwert einen Hysteresewert in Bezug auf den unteren Schwellenwert überschreitet. Der Hysteresewert ist geeignet vorgegeben. Auch auf diese Weise kann einfach eine Reglerreserve im Hinblick auf den Primärwert geschaffen werden.
In diesem Zusammenhang ist es ferner vorteilhaft, wenn die Stellgrößenaufteilungseinheit ausgebildet ist zum zunehmenden Verringern des Sekundärwertes über das für das Umsetzen der Differenz des Reglerwertes und des Primärwertes notwendige
Maß hinaus, bis der Reglerwert einen Regelreservewert in Bezug auf den unteren Schwellenwert überschreitet. Auf diese Weise kann einfach ebenfalls eine vorgebbare Regelreserve präzise eingehalten werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Regler ein zylinderindividueller Lambdaregler . Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Regler ein Laufunruheregier .
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Reglervorrichtung ausgebildet zum Ermitteln des Gesamtwertes abhängig von einem Vorsteuerwert der primären Stellgröße, der abhängig von mindestens einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine ermittelt wird. Unter Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine sind Messgrößen als auch von diesen abgeleitete Größen zu verstehen, wie beispielsweise eine Tem- peratur des Piezo-Aktuators oder ein Druck des Fluids, das durch den Injektor zumessbar ist oder auch ein sogenannter Duty-Cycle, der repräsentativ ist für ein Verhältnis einer Einschaltdauer zu einer Ausschaltdauer des Injektors, wobei während der Einschaltdauer Kraftstoff zugemessen wird und während der Ausschaltdauer kein Kraftstoff zugemessen wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die sekundäre Stellgröße eine Größe, die repräsentativ ist für eine Einspritzzeitdauer des Injektors.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine Brennkraftmaschine mit einer Steuervorrichtung,
Figur 2 eine Reglervorrichtung in der Steuervorrichtung,
Figur 3 eine erste Ausführungsform eines Programms für die Reglervorrichtung, und
Figuren 4 und 5 eine zweite Ausführungsform des Programms für die Reglervorrichtung.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Eine Brennkraftmaschine (Figur 1) umfasst einen Ansaugtrakt 1, einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3 und einen Abgastrakt 4. Der Ansaugtrakt 1 umfasst vorzugsweise eine Drosselklappe 5, ferner einen Sammler 6 und ein Saugrohr 7, das hin zu einem Zylinder Zl über einen Einlasskanal in den Motorblock 2 geführt ist. Der Motorblock 2 umfasst ferner eine Kurbelwelle 8, welche über eine Pleuelstange 10 mit dem Kolben 11 des Zylinders Zl gekoppelt ist.
Der Zylinderkopf 3 umfasst einen Ventiltrieb mit einem Gaseinlassventil 12 und einem Gasauslassventil 13.
Der Zylinderkopf 3 umfasst ferner einen Injektor 18, der auch als Einspritzventil bezeichnet werden kann, und gegebenen- falls eine Zündkerze 19. Alternativ kann der Injektor 18 auch in dem Saugrohr 7 angeordnet sein. Der Injektor umfasst einen Piezo-Aktuator, über den die Position einer Düsennadel des Injektors 18 eingestellt wird und somit das Zumessen des Kraftstoffs durch den Injektor gesteuert wird. In einer Schließposition unterbindet die Düsennadel das Zumessen des Kraftstoffs. Außerhalb der Schließposition, insbesondere in einer Offenposition, gibt die Düsennadel den Kraftstofffluss frei. Der Hub der Düsennadel heraus aus ihrer Schließposition und hinein in ihre Schließposition ist durch das Zuführen bzw. Entnehmen von elektrischer Energie zu bzw. von dem Piezo-Aktuator steuerbar.
In dem Abgastrakt ist ein Abgaskatalysator angeordnet, der als Dreiwegekatalysator 21 ausgebildet ist. Ferner ist in dem Abgastrakt ein weiterer Abgaskatalysator bevorzugt angeordnet, der als NOx-Katalysator 23 ausgebildet ist. Eine Steuervorrichtung 25 ist vorgesehen, der Sensoren zugeordnet sind, die verschiedene Messgrößen erfassen und jeweils den Wert der Messgröße ermitteln. Die Steuervorrichtung 25 ermittelt abhängig von mindestens einer der Messgrößen Stell- großen, die dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern der Stellglieder mittels entsprechender Stellantriebe umgesetzt werden.
Die Sensoren sind ein Pedalstellungsgeber 26, welcher eine Fahrpedalstellung eines Fahrpedals 27 erfasst, ein Luftmassensensor 28, welcher einen Luftmassenstrom stromaufwärts der Drosselklappe 5 erfasst, ein erster Temperatursensor 32, welcher eine Ansauglufttemperatur erfasst, ein Saugrohrdrucksen- sor 34, welcher einen Saugrohrdruck in dem Sammler 6 erfasst, ein Kurbelwellenwinkelsensor 36, welcher einen Kurbelwellenwinkel erfasst, dem dann eine Drehzahl zugeordnet wird, und ein zweiter Temperatursensor 38, welcher eine Kühlmitteltemperatur erfasst.
Ferner ist eine erste Abgassonde 42 vorgesehen, die stromaufwärts des Dreiwegekatalysators 42 angeordnet ist und die einen Restsauerstoffgehalt des Abgases erfasst und deren Messsignal charakteristisch ist für das Luft/Kraftstoff- Verhältnis in dem Brennraum des Zylinders Zl und stromauf- wärts ersten Abgassonde vor der Oxidation des Kraftstoffs, im folgenden bezeichnet als das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in den Zylindern Zl - Z4. Ferner ist eine zweite Abgassonde 43 vorgesehen, die stromabwärts des Dreiwegekatalysators 21 angeordnet ist und die einen Restsauerstoffgehalt des Abgases erfasst und deren Messsignal charakteristisch ist für das
Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem Brennraum des Zylinders Zl und stromaufwärts der zweiten Abgassonde 43 vor der Oxidation des Kraftstoffs, im folgenden bezeichnet als das Luft/Kraftstoff-Verhältnis stromabwärts des Abgaskatalysators .
Die erste Abgassonde 42 ist bevorzugt eine lineare Lambdason- de. Die zweite Abgassonde 43 ist eine binäre Lambdasonde . Sie kann jedoch auch eine lineare Lambdasonde sein.
Ferner ist ein Kraftstoffdrucksensor 44 vorgesehen, der einen Kraftstoffdruck FUP in einem HochdruckkraftstoffSpeicher er- fasst, der hydraulisch mit dem Injektor gekoppelt ist.
Je nach Ausführungsform der Erfindung kann eine beliebige Untermenge der genannten Sensoren vorhanden sein oder es können auch zusätzliche Sensoren vorhanden sein.
Die Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 5, die Gaseinlass- und Gasauslassventile 12, 13, der Injektor 18 o- der die Zündkerze 19.
Neben dem Zylinder Zl sind bevorzugt auch noch weitere Zylinder Z2 bis Z4 vorgesehen, denen dann auch entsprechende Stellglieder und ggf. Sensoren zugeordnet sind.
Die Steuervorrichtung 25 umfasst eine Reglervorrichtung (Fi- gur 2) 45, die einen Regler 47, eine Stellgrößenaufteilungseinheit 49 und eine Vorsteuerung 51 umfasst. Der Regler 47 hat als Eingangsgrößen eine Führungsgröße FG und eine Regelgröße RG. Abhängig von der Regelgröße RG und der Führungsgröße FG ist der Regler ausgebildet zum Erzeugen eines Regler- wertes FBW einer primären Stellgröße.
Der Regler 47 kann beispielsweise vorgesehen sein für eine zylinderindividuelle Lambdaregelung. In diesem Fall ist die Führungsgröße FG bevorzugt ein mittleres Luft/Kraftstoff- Verhältnis bezogen auf alle Zylinder Z1-Z4. Die Regelgröße ist in diesem Fall bevorzugt das dem jeweiligen Zylinder Zl- Z4 zugeordnete individuelle Luft/Kraftstoff-Verhältnis. Das individuelle Luft/Kraftstoff-Verhältnis kann durch geeignete Signalauswertung des Messsignals der ersten Abgassonde 42 ermittelt werden. Zu diesem Zweck wird das Messsignal der ersten Abgassonde 42 zu jeweils dem jeweiligen Zylinder Zl bis Z4 zuzuordnenden Zeitpunkten abgetastet, die in fester Korre- lation zu dem jeweiligen Kurbelwellenwinkel stehen.
Der Regler 47 kann beispielsweise auch als Laufunruhe-Regler ausgebildet sein. Ein derartiger Laufunruhe-Regler wird insbesondere in einem Magerbetrieb der Brennkraftmaschine, das heißt in einem Betrieb mit einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis mit Luftüberschuss eingesetzt. In diesem Fall sind so die Führungsgröße FG als auch die Regelgröße RG die Laufunruhe der Brennkraftmaschine präsentierende Werte. Die Regelgröße RG wird in diesem Fall bevorzugt abgeleitet von einem Gra- dienten der Drehzahl der Kurbelwelle 8 innerhalb jeweils eines dem jeweiligen Zylinder Zl bis Z4 zugeordneten Zylindersegments. Der Gradient der Drehzahl ist bevorzugt bezogen auf die jeweilige Drehzahl während des jeweiligen Zylindersegments. Unter einem Zylindersegment ist derjenige Kurbelwel- lenwinkelbereich innerhalb eines Arbeitszyklusses einer
Brennkraftmaschine bezeichnet, der dem jeweiligen Zylinder Zl bis Z4 zugeordnet ist. So beträgt der Winkelbereich eines Zylindersegments bei einer Brennkraftmaschine mit vier Zylindern Zl bis Z4 bei einem Arbeitszyklus von 720 Grad Kurbel- welle 180 Grad Kurbelwelle.
Der Regler 47 ist ausgebildet zum Ermitteln der Regeldifferenz zwischen der Führungsgröße und der Regelgröße. Abhängig von dieser Regeldifferenz wird dann der Reglerwert FBW ermittelt. Der Regler 47 kann beispielsweise P, I, I2, D Anteile in beliebiger Kombination enthalten oder als ein sonstiger dem zuständigen Fachmann für derartige Regelzwecke bekannter Regler ausgebildet sein. Er kann somit beispielsweise als I, P, PI, PID, PII2D Regler ausgebildet sein.
Die Reglervorrichtung 45 kann auch mehrere Regler 47 umfassen, so zum Beispiel den als zylinderindividuellen Lambda- Regler ausgebildeten Regler 47 und den als Laufunruhe-Regler ausgebildeten Regler 47. Darüber hinaus ist bevorzugt eine der Anzahl der Zylinder Z1-Z4 entsprechende Anzahl an Reglern 47 vorgesehen. Dementsprechend kann auch für jeden der Zylinder Zl - Z4 eine eigene Regelvorrichtung 45 in der Steuervor- richtung 25 ausgebildet sein.
Die primäre Stellgröße ist eine Größe, die repräsentativ ist für eine während eines Ansteuerzyklusses dem Piezo-Aktuator zugeführte elektrische Energie. Ein Ansteuerzyklus kann bei- spielsweise beginnen mit dem Beginn des Ansteuerns des jeweiligen Piezo-Aktuators des jeweiligen Injektors 18 zum Steuern der Düsennadel heraus aus ihrer Schließposition bis zu einem erneuten Beginn des Ansteuerns der Düsennadel heraus aus ihrer Schließposition. Die Stellgröße kann so beispielsweise die elektrische Energie selbst sein, sie kann jedoch auch eine zugeführte elektrische Ladung oder auch die elektrische Spannung, die über dem Piezo-Aktuator abfällt oder ein entsprechender zeitlicher Verlauf des Stroms oder eine elektrische Leistung sein.
Die Vorsteuerung 51 ist ausgebildet zum Ermitteln eines Vorsteuerwertes PCW, der der Stellgrößenaufteilungseinheit 49 zugeführt wird oder auf einen Primärwert PW der primären Stellgröße addiert wird. In diesem Fall muss der Vorsteuerwert PCW nicht notwendigerweise der Stellgrößenaufteilungseinheit 49 zugeführt sein.
Die Vorsteuerung 51 ist bevorzugt ausgebildet zum Erzeugen des Vorsteuerwertes PCW abhängig von Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine, die bevorzugt der Kraftstoffdruck FUP und/oder eine Aktuatortemperatur TEMP des Piezo-Aktuators des Injektors 18 und/oder der Duty-Cycle sind. Die Aktuatortempe- ratur TEMP wird bevorzugt mittels eines geeigneten physikalischen Modells, das auch ein Kennfeld oder mehrere Kennfelder umfassen kann, abhängig von der Kühlmitteltemperatur und gegebenenfalls der Ansauglufttemperatur ermittelt. Das geeignete physikalische Modell kann auch so ausgebildet sein, dass die Aktuatortemperatur TEMP ermittelt wird abhängig von Kapazitätswerten des Piezo-Aktuators des Injektors, insbesondere abhängig von erfassten Kapazitätsschwankungen des Piezo- Aktuators oder auch abhängig von der Temperatur des den Injektor durchströmenden Kraftstoffs.
Die Stellgrößenaufteilungseinheit 49 ist ausgebildet zum Ermitteln des Primärwertes PW abhängig von dem Reglerwert FBW und gegebenenfalls dem Vorsteuerwert PCW.
Die Stellgrößenaufteilungseinheit 49 ist bevorzugt als Programm in der Steuervorrichtung 25 ausgebildet, das in einem Programmspeicher der Steuervorrichtung 25 gespeichert ist und während des Betriebs der Brennkraftmaschine abgearbeitet wird.
Ausführungsbeispiele des Programms sind im Folgenden anhand der Figuren 3, 4 und 5 näher erläutert. Eine erste Ausführungsform des Programms für die Stellgrößenaufteilungseinheit 49 wird in einem Schritt Sl (Figur 3) gestartet, in dem bevorzugt Variablen initialisiert werden.
In einem Schritt S2 wird ein Gesamtwert GW der primären
Stellgröße durch Summieren des Reglerwertes FBW und des Vorsteuerwertes PCW ermittelt. Alternativ können dem Gesamtwert GW auch lediglich der oder die Reglerwerte FBW zugeordnet werden. So kann der Gesamtwert GW im Falle des Vorhandenseins sowohl eines zylinderindividuellen Lambda-Reglers und eines Laufunruhe-Reglers, die jeweils den Regler 47 bilden durch Bildung der Summe der jeweiligen Reglerwerte FBW und gegebenenfalls des Vorsteuerwertes PCW ermittelt werden.
In einem Schritt S4 wird anschließend geprüft, ob der Gesamtwert GW größer ist als ein oberer Schwellenwert THD_UP. Ist die Bedingung des Schrittes S4 erfüllt, so wird dem Primärwert PW der primären Stellgröße in dem Schritt S6 der obere Schwellenwert THD UP zugeordnet. In einem Schritt S8 wird ein Restwert D_GW durch Bilden einer Differenz des Gesamtwertes GW und des oberen Schwellenwertes THD UP ermittelt. In einem Schritt SlO wird ein Sekundärwert SW einer sekundären Stellgröße abhängig von dem Restwert D GW ermittelt. Dies erfolgt bevorzugt mittels einer geeigneten Kennlinie oder eines ge- eigneten Kennfeldes durch Kennfeldstützstelleninterpolation. Die sekundäre Stellgröße ist bevorzugt eine Größe, die repräsentativ ist für eine Einspritzzeitdauer des Injektors 18. Sie kann so zum Beispiel einen Korrekturwert für die Einspritzzeitdauer sein, sie kann jedoch auch ein Korrekturwert für eine zuzumessende Kraftstoffmasse sein, wobei dann eine dementsprechende korrigierte zuzumessende Kraftstoffmasse zum Ermitteln der Einspritzzeitdauer herangezogen wird. Der Primärwert PW und der Sekundärwert SW werden anschließend eingestellt durch entsprechendes Ansteuern des Injektors 18, bevor die Bearbeitung erneut, gegebenenfalls nach einer vorgegebenen Wartezeitdauer oder einem vorgegebenen Kurbelwel- lenwinkelbereich in dem Schritt S2 fortgesetzt wird.
Ist die Bedingung des Schrittes S4 hingegen nicht erfüllt, so wird in einem Schritt S12 geprüft, ob der Gesamtwert GW kleiner ist als ein vorgegebener unterer Schwellenwert THD LOW. Ist dies nicht der Fall, so wird in einem Schritt S14 dem Primärwert PW der Gesamtwert GW zugeordnet und in einem Schritt Sl6 dem Sekundärwert SW ein neutraler Wert zugeordnet. Anschließend wird dann der Primärwert PW durch entsprechendes Ansteuern des Injektors 18 eingestellt und die Bear- beitung des Programms ebenfalls gegebenenfalls nach Ablauf einer vorgegebenen Wartezeitdauer oder eines vorgegebenen Kurbelwellenwinkelbereichs erneut in dem Schritt S2 fortgesetzt .
Ist die Bedingung des Schrittes S12 hingegen erfüllt, so wird in einem Schritt S18 dem Primärwert PW der untere Schwellenwert THD_LOW zugeordnet. In einem Schritt S20 wird dem Restwert D GW die Differenz des Gesamtwertes GW und des unteren Schwellenwertes THD_LOW zugeordnet. In einem Schritt S22 wird der Sekundärwert abhängig von dem Restwert D GW in analoger Vorgehensweise zu dem Schritt SlO ermittelt. Anschließend werden dann der Primärwert PW als auch der Sekundärwert SW durch entsprechendes Ansteuern des Injektors 18 eingestellt.
Die oberen und unteren Schwellenwerte THD_UP, THD_LOW sind bevorzugt so vorgegeben, dass eine maximal beziehungsweise minimal dem Piezo-Aktuator zuzuführende elektrische Energie nicht überschritten beziehungsweise unterschritten wird. Eine zweite Ausführungsform des Programms ist im Folgenden anhand der Figuren 4 und 5 näher erläutert. Das Programm wird in einem Schritt S24 gestartet, in dem gegebenenfalls Variab- len initialisiert werden. In einem Schritt S26 wird dem Gesamtwert entsprechend dem Schritt S2 der Reglerwert FBW und der Vorsteuerwert PC und gegebenenfalls der Vorsteuerwert PCW zugeordnet. In einem Schritt S28 wird anschließend geprüft ob der Gesamtwert GW größer ist als der obere Schwellenwert THDJJP.
Ist dies der Fall, so wird in einem Schritt S30 ein erster Merker M UP mit einem Wahrheitswert TRUE belegt. Anschließend wird in einem Schritt S32 dem Primärwert PW der obere Schwel- lenwert THD UP zugeordnet. Ferner wird in einem Schritt S34 der Restwert D_GW durch Bilden der Differenz des Gesamtwertes GW und des oberen Schwellenwertes THD UP ermittelt.
In einem Schritt S36 wird der Sekundärwert SW abhängig von dem Restwert D_GW und einem Erhöhungswert EHW ermittelt. Der Erhöhungswert kann beispielsweise fest vorgegeben sein oder auch bei aufeinander folgenden Durchläufen des Schrittes S36 während durchgehend mit dem Wahrheitswert TRUE belegten ersten Merker M_UP so ausgebildet sein, dass er jeweils zunimmt. Die Zuordnungsvorschrift des Schrittes S36 ist so ausgebildet, dass dem Sekundärwert durch den Erhöhungswert EHW bei gleichem Restwert D GW ein höherer Wert zugeordnet wird, als dies in dem Schritt SlO der Fall ist.
Anschließend wird die Bearbeitung in einem Schritt S37 fortgesetzt, in dem der Primärwert PW und der Sekundärwert SW durch entsprechendes Ansteuern des jeweiligen Injektors 18 eingestellt werden. Danach verharrt das Programm bevorzugt noch bis zum Ablauf einer vorgebbaren Wartezeitdauer oder eines vorgebbaren Kurbelwellenwinkels in dem Schritt S37, bevor die Bearbeitung erneut in dem Schritt S26 fortgesetzt wird.
Ist die Bedingung des Schrittes S28 nicht erfüllt, so wird in einem Schritt S38 geprüft, ob der erste Merker M_UP mit dem Wahrheitswert TRUE belegt ist und der Gesamtwert GW größer ist als der obere Schwellenwert THD_UP reduziert um einen Regelreserve-Schwellenwert THD_FBR.
Ist die Bedingung des Schrittes S38 erfüllt, so wird in einem Schritt S40 dem Primärwert PW der Gesamtwert zugeordnet und in einem Schritt S42 wird dem Sekundärwert SW ein Wert zugeordnet, der abhängig von dem Erhöhungswert EHW und den beim letztmaligen Ermitteln des Sekundärwertes ermittelten Sekundärwertes berechnet wird. Die Berechnungsvorschrift ist in dem Schritt S42 bevorzugt so ausgebildet, dass der Erhöhungswert EHW ein Erhöhen des Sekundärwertes im Vergleich zu seinem letzten Berechnen bewirkt. Anschließend wird die Bearbei- tung in dem Schritt S37 fortgesetzt.
Ist die Bedingung des Schrittes S38 hingegen nicht erfüllt, so wird in einem Schritt S44 geprüft, ob der erste Merker M_UP den Wahrheitswert hat und der Gesamtwert größer ist als der obere Schwellenwert THD UP reduziert um einen Hysterese- Schwellenwert THD_HYS. Ist die Bedingung des Schrittes S44 erfüllt, so wird in einem Schritt S46 dem Primärwert der Gesamtwert und in einem Schritt S48 dem Sekundärwert der letzt- malig ermittelte Sekundärwert zugeordnet. Anschließend wird die Bearbeitung in dem Schritt S37 fortgesetzt.
Ist die Bedingung des Schrittes S44 hingegen nicht erfüllt, so wird in einem Schritt S50 geprüft, ob der Gesamtwert GW kleiner ist als der oberer Schwellenwert THD_UP reduziert um den Hysterese-Schwellenwert THD_HYS oder der Gesamtwert GW größer ist als der untere Schwellenwert THD LOW erhöht um den Hysterese-Schwellenwert THD_HYS . Ist die Bedingung des Schrittes S50 erfüllt, so wird in einem Schritt S52 dem Primärwert PW der Gesamtwert GW zugeordnet und in einem Schritt S54 der Sekundärwert mit einem neutralen Wert belegt. Ferner wird in einem Schritt S56 dem ersten Merker M_UP und einem zweiten Merker M LOW ein Falschwert FALSE zugeordnet. An- schließend wird die Bearbeitung in dem Schritt S37 fortgesetzt .
Ist die Bedingung des Schrittes S50 hingegen nicht erfüllt, so wird in einem Schritt S58 geprüft, ob der Gesamtwert GW kleiner ist als der untere Schwellenwert THD LOW. Ist dies der Fall, so wird in einem Schritt S60 der zweite Merker M LOW mit dem Wahrheitswert TRUE belegt. Anschließend wird in einem Schritt S62 dem Primärwert PW der untere Schwellenwert THD LOW zugeordnet. In einem Schritt S64 wird dem Restwert D_GW die Differenz des Gesamtwertes GW und des unteren
Schwellenwertes THD LOW zugeordnet. Anschließend wird in einem Schritt S66 der Sekundärwert SW abhängig von dem Restwert D GW und einem Verringerungswert EN W analog zu dem Vorgehen des Schrittes S36 ermittelt, wobei der Verringerungswert EN_W zu einem Verringern des Sekundärwertes SW führt. Anschließend wird die Bearbeitung in dem Schritt S37 fortgesetzt.
Ist die Bedingung des Schrittes S58 hingegen nicht erfüllt, so wird in einem Schritt S68 geprüft, ob der zweite Merker M_LOW den Wahrheitswert TRUE hat und der Gesamtwert GW kleiner ist als der untere Schwellenwert THD_LOW erhöht um den Regelreserve-Schwellenwert THD FBR. Ist dies der Fall, so wird in einem Schritt S70 dem Primärwert PW der Gesamtwert zugeordnet und der Sekundärwert SW wird in einem Schritt S72 ermittelt abhängig von den bei dem letztmaligen Berechnen des Sekundärwertes SW ermittelten Sekundärwertes SW und dem Verringerungswert ENW. Dies erfolgt entsprechend analog zu dem Schritt S42. Anschließend wird die Bearbeitung in dem Schritt S37 fortgesetzt.
Ist die Bedingung des Schrittes S68 hingegen nicht erfüllt, so wird in einem Schritt S74 dem Primärwert der Gesamtwert GW zugeordnet und in einem Schritt S76 der Sekundärwert SW unverändert gelassen. Anschließend wird die Bearbeitung in dem Schritt S37 fortgesetzt.
Durch eine geeignete Vorgabe des Regelreserve-Schwellenwertes THD FBR kann einfach gewährleistet werden, dass sich eine entsprechend gewünschte Regelreserve hinsichtlich der primären Stellgröße einstellt. Es kann dann insgesamt eine höhere Regelungsgüte gewährleistet werden, da der Regler 47 ausgebildet ist zum Ermitteln des Reglerwertes FBW der primären Stellgröße und so mögliche Ungenauigkeiten im Hinblick auf das Streckenverhalten bezüglich der Sekundärgröße ohne weiteres in Kauf genommen werden können ohne die Regelgüte zu beeinflussen. Der Regelreserve-Schwellenwert THD FBR beträgt beispielsweise 10% von dem oberen Schwellenwert THD UP.
Der Hysterese-Schwellenwert THD_HYS ist geeignet so vorgegeben um ein gewünschtes Hysterese-Verhalten zu bewirken, er kann beispielsweise in etwa 20 Prozent der Differenz zwischen dem oberen und dem unteren Schwellenwert THD_UP, THD_LOW betragen.
Der Erhöhungswert EHW kann auch so ausgebildet sein, dass er bei aufeinander folgendem Durchlauf des Schrittes S36 ledig- lieh eine Konstante gleich bleibt, gleichbleibende Erhöhung des Sekundärwertes im Vergleich zu dem Schritt SlO bewirkt dementsprechend kann auch vorgesehen sein, dass in dem Schritt S42 der Sekundärwert SW unabhängig von dem Erhöhungswert EHW ermittelt wird. Entsprechendes gilt für die Schritte S66 und S72 bezüglich des Verringerungswertes ENW.

Claims

Patentansprüche
1. Reglervorrichtung zur Kompensation von Streuungen von Injektoren (18) mit je einem Piezo-Aktuator, die Zylindern (Zl bis Z4) einer Brennkraftmaschine zugeordnet sind, wobei die Reglervorrichtung (45) ausgebildet ist zum Zuführen einer zylinderindividuellen Regelgröße (RG) und einer Führungsgröße (FG) zu einem Regler (47), dessen primäre Stellgröße eine Größe ist, die repräsentativ ist für eine während eines Ansteuerzyklusses dem Piezo-Aktuator zugeführte elektrische
Energie, wobei eine Stellgrößenaufteilungseinheit (49) vorgesehen ist, deren Eingangsgröße ein von dem Regler (47) ermittelter Reglerwert (FBW) der primären Stellgröße ist, und die ausgebildet ist zum Ermitteln eines Gesamtwertes (GW) der primären Stellgröße abhängig von dem Reglerwert (FBW) , zum
Aufteilen des Gesamtwertes (GW) in einen Primärwert (PW) der primären Stellgröße und einen Sekundärwert (SW) einer sekundären Stellgröße abhängig von einem unteren und/oder oberen Schwellenwert des Gesamtwertes (THDJJP, THD_LOW) .
2. Reglervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Stellgrößenaufteilungseinheit (49) ausgebildet ist zum Begrenzen des Wertebereichs des Primärwertes (PW) bezüglich seiner unteren Wertebereichsgrenze auf den unteren Schwellenwert (THD_LOW) und/oder bezüglich seiner oberen Wertebereichsgrenze auf den oberen Schwellenwert (THD_UP) .
3. Reglervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Stellgrößenaufteilungseinheit (49) ausgebildet ist zum Erhöhen des Sekundärwertes (SW) über das für das Umsetzen der Differenz des Gesamtwertes (GW) und des Primärwertes (PW) notwendige Maß hinaus, wenn der Reglerwert (FBW) den oberen Schwellenwert (THD UP) überschreitet, und Beibehalten der Erhöhung bis der Reglerwert (FBW) einen Hysterese- Schwellenwert (THD HYS) in Bezug auf den oberen Schwellenwert (THDJJP) unterschreitet.
4. Reglervorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Stellgrößenaufteilungseinheit (49) ausgebildet ist zum zunehmenden Erhöhen des Sekundärwertes (SW) über das für das Umsetzen der Differenz des Reglerwertes (FBW) und des Primärwertes (PW) notwendige Maß hinaus bis der Reglerwert (FBW) einen Regelreserve-Schwellenwert (THD FBR) in Bezug auf den oberen Schwellenwert (THD_UP) unterschreitet.
5. Reglervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Stellgrößenaufteilungseinheit (49) ausgebildet ist zum Verringern des Sekundärwertes (SW) über das für das Umsetzen der Differenz des Reglerwertes (FBW) und des Primärwertes (PW) notwendige Maß hinaus, wenn der Reglerwert (FBW) den unteren Schwellenwert (THD LOW) unterschreitet, und Bei- behalten der Verringerung bis der Reglerwert (FBW) einen
Hysterese-Schwellenwert (THD HYS) in Bezug auf den unteren Schwellenwert (THD_LOW) überschreitet.
6. Reglervorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Stellgrö- ßenaufteilungseinheit (49) ausgebildet ist zum zunehmenden
Verringern des Sekundärwertes (SW) über das für das Umsetzen der Differenz des Reglerwertes (FBW) und des Primärwertes (PW) notwendige Maß hinaus bis der Reglerwert (FBW) einen Regelreserve-Schwellenwert (THD_FBR) in Bezug auf den unteren Schwellenwert (THD LOW) überschreitet.
7. Reglervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Regler (47) ein zylinderindividueller Lambdareg- ler ist.
8. Reglervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Regler (47) ein Laufunruhe-Regler ist.
9. Reglervorrichtung, nach einem der vorstehenden Ansprüche, die ausgebildet ist zum Ermitteln des Gesamtwertes (GW) ab- hängig von einem Vorsteuerwert (PCW) der primären Stellgröße, der abhängig von mindestens einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine ermittelt wird.
10. Reglervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die sekundäre Stellgröße repräsentativ ist für eine
Einspritzdauer des Injektors (18) .
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