WO2007101766A1 - Bestimmung zylinderindividueller korrekturwerte der einspritzmenge einer brennkraftmaschine - Google Patents

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WO2007101766A1
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qdyn
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injection quantity
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Wolfgang Samenfink
Anh-Tuan Hoang
Matthias Boee
Andreas Kufferath
Christian Koehler
Andreas Binder
Helerson Kemmer
Birgit Woehlert
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a method for determining cylinder-individual correction values for injection nozzles of an internal combustion engine having at least one combustion chamber, in which a piston is movably arranged and can be injected into the fuel from a storage space via an injection valve, wherein the injection quantity via opening parameters of the injection valve and the pressure is controlled in the memory space.
  • the methods proposed in the prior art are based on a correction of the relative injection quantity with respect to an ideal linear valve characteristic. Differences in the absolute injection quantity due to variation of the static quantity as well as dynamic differences due to switching time differences between the valves are not compensated. These however, are primarily responsible for the undesirable valve-to-valve dispersion of the dynamic injection quantity.
  • the object of the present invention is therefore to provide a method and a device which enable a correction of cylinder-specific absolute differences in the injection quantity.
  • the opening parameters comprise an opening duration with an opening start and a closing end and / or an opening stroke and / or a stroke course of the injection valve.
  • the injection quantity is preferably determined from a lambda value assigned to the respective cylinder.
  • the correction value is preferably determined in a stationary operating point.
  • the core of the invention is the cylinder-specific correction of absolute differences in the injection quantity by targeted activation and thus quantity variation of the injection valves of individual cylinders and evaluation of a correlated to this cylinder-specific volume change measurement signal, e.g. the lambda measurement.
  • the quantity adaptation must preferably take place in a stationary engine operating point (eg idling) in order to avoid a transverse influence of transient effects on the cylinder-individual signal event to be detected or a sensible evaluation to enable at all.
  • a stationary engine operating point eg idling
  • the invention allows a larger valve tolerance in the new part, which leads to cost savings. It is possible to reduce logistics and measuring costs in the series production of the injection valves, since it is not necessary to store valve-individual flow values and the like. An improvement in the metering accuracy in the vehicle is achieved. Of the way In addition, there is an automatic correction of the drift behavior of the injection quantity over the service life of the injection valves. An adaptation is possible even with small injection times (up to 2.0ms).
  • the parameters of a linear relationship between injection quantity and opening duration of the injection valve are preferably determined by varying the opening duration. It can be provided that the slope of the linear relationship between injection quantity and opening duration of the injection valve is determined from the difference in the quantity of two individual injections. Furthermore, it can be provided that the slope of the linear relationship between injection quantity and opening duration of the injection valve is determined from the injection quantities of two opening periods by means of a difference quotient.
  • the intercept may preferably be determined from the quantity difference of at least one single injection and at least one double injection. To further increase the accuracy in the determination of the correction value, it may be provided that the correction value is averaged over a plurality of measuring cycles at different opening parameters of the injection valve.
  • an internal combustion engine with at least one combustion chamber in which a piston is movably arranged and can be injected into the fuel from a storage space via an injection valve, wherein the injection quantity is controlled by opening parameters of the injection valve and the pressure in the storage space wherein this means comprises determining cylinder-specific correction values for the injection nozzles, the opening parameter of the injection valve can be varied and a physical quantity of the internal combustion engine correlating with the injection quantity can be measured to determine the injection quantity, and a correction value can be determined from the injection quantity and the opening parameters can.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a cylinder of an internal combustion engine with fuel supply system
  • FIG. 2 shows a linear graph of the injection quantity over the opening period
  • Fig. 5 is a flowchart of the method.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a cylinder of an internal combustion engine with associated components of the fuel supply system. Illustrated by way of example is an internal combustion engine with direct injection (gasoline engine with gasoline direct injection BDE) with a fuel tank 11, on which an electric fuel pump (EKP) 12, a fuel filter 13 and a low-pressure regulator 14 are arranged. From the fuel tank 11, a fuel line 15 leads to a high pressure pump 16. At the high pressure pump 16, a storage chamber 17 connects. In the storage chamber 17 injection valves 18 are arranged, which are preferably assigned directly to combustion chambers 26 of the internal combustion engine. In internal combustion engines with direct injection, each combustion chamber 26 is assigned at least one injection valve 18, but it is also possible for a plurality of injection valves 18 to be provided for each combustion chamber 26 here. Of the
  • Fuel is delivered by the electric fuel pump 12 from the fuel tank 11 via the fuel filter 13 and the fuel line 15 to the high-pressure pump 16.
  • the fuel filter 13 has the task of removing foreign particles from the fuel.
  • the fuel pressure in a low-pressure region of the fuel supply system is regulated to a predetermined value, which is generally of the order of magnitude of approximately 4 to 5 bar.
  • the fuel pressure in this case reaches values of up to about 150 bar.
  • FIG. 1 shows, by way of example, a combustion chamber 26 of an internal combustion engine with direct injection; in general, the internal combustion engine has a plurality of cylinders, each with a combustion chamber 26.
  • Combustion chamber 26 is at least one injection valve 18, at least one spark plug 24, at least one inlet valve 27, at least one outlet valve 28 is arranged.
  • the combustion chamber is limited by a piston 29, which can slide up and down in the cylinder. Fresh air is sucked from an intake tract 36 into the combustion chamber 26 via the inlet valve 27.
  • Injector 18 the fuel is injected directly into the combustion chamber 26 of the internal combustion engine.
  • the spark plug 24 the fuel is ignited. Due to the expansion of the ignited fuel, the piston 29 is driven. The movement of the piston 29 is transmitted via a connecting rod 37 to a crankshaft 35.
  • a segmental disc 34 is arranged, which is scanned by a speed sensor 30.
  • the speed sensor 30 generates a signal that characterizes the rotational movement of the crankshaft 35.
  • the resulting during combustion exhaust gases pass through the exhaust valve 28 from the combustion chamber 26 to an exhaust pipe 33, in which a temperature sensor 31 and a lambda probe 32 are arranged.
  • a temperature sensor 31 and a lambda probe 32 are arranged.
  • Lambda probe 32 the oxygen content of the exhaust gases detected.
  • a pressure sensor 21 and a pressure control valve 19 are connected to the storage space 17.
  • the pressure control valve 19 is connected on the input side to the storage space 17.
  • a return line 20 leads to the fuel line 15.
  • a pressure control valve 19 may also be a quantity control valve in the fuel supply system 10 are used.
  • the actual value of the fuel pressure in the storage space 17 is detected and fed to a control unit 25.
  • the control unit 25 By the control unit 25, a drive signal is formed on the basis of the detected actual value of the fuel pressure, with which the pressure control valve is driven.
  • the injection valves 18 are actuated via electrical output stages, not shown, which can be arranged inside or outside of the control unit 25. Via control signal lines 22, the various actuators and sensors are connected to the control unit 25.
  • various functions that serve to control the internal combustion engine implemented. In modern control units, these functions are programmed on a computer and then stored in a memory of the control unit 25.
  • the stored in the memory functions are activated in response to the requirements of the internal combustion engine, in particular strict requirements are placed on the real-time capability of the control unit 25.
  • a pure hardware realization of the control of the internal combustion engine is possible as an alternative to a software implementation.
  • a throttle valve 38 is arranged, whose rotational position is adjustable via a signal line 39 and an associated, not shown here, electric actuator by the control unit 25.
  • the throttle valve 38 In a first operating mode, the homogeneous operation of the internal combustion engine, the throttle valve 38 is partially opened or closed depending on the desired air mass to be supplied.
  • the fuel is injected from the injection valve 18 into the combustion chamber 26 during an intake phase caused by the piston 29.
  • the injected fuel By simultaneously sucked air, the injected fuel is swirled and thus distributed in the combustion chamber 26 substantially uniformly / homogeneously.
  • the fuel-air mixture during a compression phase in which the volume of the combustion chamber 26 is reduced by the piston 29, compressed, and then usually shortly before reaching the top dead center, the piston 29 to be ignited by the spark plug 24.
  • the throttle valve 38 In a second mode, the stratified operation of the internal combustion engine, the throttle valve 38 is opened wide.
  • the fuel is injected from the injection valve 18 into the combustion chamber 26 during the compression phase caused by the piston 29. Then, as before, ignited by means of the spark plug 24, the fuel, so that the piston 29 is driven in the now taking place working phase by the expansion of the ignited fuel.
  • Another possible operating mode is the homogeneous lean operation, in which fuel is injected into the combustion chamber 26 as in homogeneous operation during the intake phase.
  • the injection valve 18 is opened electromagnetically and comprises a valve needle, which can open and close a base part with outlet openings arranged therein relative to the combustion chamber 26 by means of an armature and a magnet coil fastened thereto.
  • the amount of fuel qdyn injected by the injection valve 18 depends on the one hand on the pressure p in the storage space 17, on the other hand on the opening duration ti, the opening hub H and the stroke HV.
  • the opening period ti is the period between the start of the opening and the end of the closing.
  • the beginning of opening, measured in crankshaft degrees, is referred to below as 0 KW OB, the closing end as 0 KW SE.
  • Data in crankshaft degrees can be converted directly into periods or times at a known speed.
  • the opening stroke H is the distance with which, for example, a valve needle is lifted off a valve seat.
  • the stroke course HV is the course of the opening stroke over time or the crankshaft angle. Start of opening 0 KW OB, closing 0 KW SE, stroke H and stroke curve HV are referred to below as opening parameters of the injection valve.
  • the injection quantity Q essentially depends on the opening duration ti of the injection valve 18.
  • the relationship between injection quantity Q and opening duration ti is linear in a first approximation (see FIG. 1), if one plots the injection quantity Q over the opening duration ti, then the graph is a straight line.
  • the relationship between injection quantity Q and opening duration ti is linear in a first approximation (see FIG. 1), if one plots the injection quantity Q over the opening duration ti, then the graph
  • Quantity differences in the targeted control variation of an injection valve are determined, for example, for the resulting change in the ⁇ signal.
  • a quantity error x is determined from the difference between the slope of two measuring points to Qstat for (at least) one injection time ti * in the non-linear region of the HDEV compared to the previously determined linear curve for the non-linear region
  • the intercept q ⁇ is determined from the quantity difference of a single injection and a double injection, taking into account the correction from Bl) to B4):
  • the already determined Qstat value can be used to determine the intercept q ⁇ .
  • the condition of the double injection is omitted, so the straight line can be determined with a measured value of a single injection.
  • the measuring accuracy of the method can be increased by averaging from a plurality of measuring points, for example by determining a plurality of difference quotients at different values ti.
  • the double injection can be replaced by a 3, 4 or 5-fold injection.
  • the non-linear region of the characteristic curve can also be used to adapt the absolute injection quantity. If the valves behave very similar with regard to linearity deviation, this correction can possibly even be effected by the motor-specific correction characteristic curve KLHDEV. However, the correction can also be made individually for each cylinder by deliberate variation of ti by an average value. This method is illustrated with reference to FIG. 4. In Fig.
  • Reducing the opening duration ti reaches a point where there is no linear relationship between ti and ⁇ qdyn.
  • the value 1 ms was chosen arbitrarily here. If the opening duration is further reduced, qdyn deviates from the linear relationship.
  • the extension of the adaptation method allows it to also move in the non-linear range of the qdyn characteristic (in the case of BDE, for example, ti ⁇ 1.5 ms).
  • FIG. 5 shows a flow chart of the method.
  • the injection quantity qdyn (ti) is first determined from a lambda value ⁇ 1 for a value ti.
  • the injection quantity qdyn (ti + ⁇ ti) is determined from a lambda value ⁇ 2.
  • the value Qstat is determined in step 103.
  • steps 104, 105 and 106 a value Qstat * is determined by an operating point ti * which lies in the non-linear region of the characteristic curve.
  • the deviation x (Qstat * - Qstat) * ⁇ ti * is determined.
  • the intercept q ⁇ is determined taking into account the deviation x from step 107.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Bestimmung zylinderindividueller Korrekturwerte für Einspritzdüsen einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Brennraum (26), in dem ein Kolben (29) beweglich angeordnet ist und in den Kraftstoff aus einem Speicherraum (17) über ein Einspritzventil (18) eingespritzt werden kann, wobei die Einspritzmenge (qdyn) über Öffnungsparameter (ti, °KW_OB, °KW_SE, H, HV) des Einspritzventils sowie den Druck (p) in dem Speicherraum (17) gesteuert wird, wird eine Korrektur zylinderindividueller absoluter Unterschiede in der Einspritzmenge ermöglicht, indem die Öffnungsparameter (ti, °KW OB, °KW SE, H, HV) des Einspritzventils (18) variiert werden und eine mit der Einspritzmenge (qdyn) korrelierende physikalische Größe der Brennkraftmaschine zur Bestimmung der Einspritzmenge (qdyn) gemessen wird und ein Korrekturwert aus der Einspritzmenge (qdyn) und den Öffnungsparametern (°KW_OB, °KW_SB, H, HV) ermittelt wird.

Description

Beschreibung
Titel
Bestimmung zylinderindividueller Korrekturwerte der Einspritzmenge einer Brennkraftmaschi- ne
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung zylinderindividueller Korrekturwerte für Einspritzdüsen einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Brennraum, in dem ein Kolben beweglich angeordnet ist und in den Kraftstoff aus einem Speicherraum über ein Einspritzventil eingespritzt werden kann, wobei die Einspritzmenge über Öffnungsparameter des Einspritzventils sowie den Druck in dem Speicherraum gesteuert wird.
Zur Korrektur von Einspritzmengenfehlern in Brennkraftmaschinen werden unterschiedliche Adaptionsverfahren eingesetzt. Bei Ottomotoren mit Benzindirekteinspritzung ist z.B. eine
Korrektur des insbesondere bei kleinen Einspritzzeiten von der Linearitätsgeraden abweichenden qdyn-Kennlinienverlaufs durch Ablegen einer motorindividuellen Korrekturkennlinie im Steuergerät (KLHDEV) üblich. Dieses Verfahren gleicht Fehler in der Berechnung der für eine bestimmte Einspritzmenge qdyn erforderlichen Einspritzzeit ti durch das Steuergerät aus. Da die „globale" Korrekturkennlinie KLHDEV lediglich eine mittlere, statistische Abweichung der
Ventile vom linearen Kennlinienverlauf darstellt und dieses Verfahren bei der Saugrohrein- spritzung bislang überhaupt nicht zur Verfügung steht, wurden bereits früher Adaptionsverfahren vorgeschlagen, welche die Korrektur des linearen Kennlinienverlaufs zur Verbesserung der Zumessgenauigkeit direkt am Fahrzeug zylinder- und damit ventilindividuell vornehmen.
Die im Stand der Technik vorgeschlagenen Verfahren basieren auf einer Korrektur der relativen Einspritzmenge in Bezug auf eine ideal lineare Ventilkennlinie. Unterschiede in der absoluten Einspritzmenge durch Variation der statischen Menge sowie dynamische Unterschiede aufgrund von Schaltzeitdifferenzen zwischen den Ventilen werden nicht ausgeglichen. Diese sind jedoch in erster Linie verantwortlich für die unerwünschte Ventil- zu- Ventil-Streuung der dynamischen Einspritzmenge.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, die eine Korrektur zylinderindividueller absoluter Unterschiede in der Einspritzmenge ermöglichen.
Dieses Problem wird gelöst durch ein Verfahren zur Bestimmung zylinderindividueller Korrekturwerte für Einspritzdüsen einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Brennraum, in dem ein Kolben beweglich angeordnet ist und in den Kraftstoff aus einem Speicherraum über ein Einspritzventil eingespritzt werden kann, wobei die Einspritzmenge über Öffhungsparame- ter des Einspritzventils sowie den Druck in dem Speicherraum gesteuert wird, wobei die OfF- nungsparameter des Einspritzventils variiert werden und eine mit der Einspritzmenge korrelierende physikalische Größe der Brennkraftmaschine zur Bestimmung der Einspritzmenge gemessen wird und ein Korrekturwert aus der Einspritzmenge und den Öffnungsparametern ermittelt wird. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Öffnungsparameter eine Öffnungsdauer mit einem Öffnungsbeginn und einem Schließende und/oder einen Öffnungshub und/oder einen Hubverlauf des Einspritzventils umfassen. Die Einspritzmenge wird vorzugsweise aus einem dem jeweiligen Zylinder zugeordneten Lambda-Wert ermittelt. Der Korrekturwert wird bevorzugt in einem stationären Betriebspunkt ermittelt. Kern der Erfindung ist die zylinderindividuelle Korrektur absoluter Unterschiede der Einspritzmenge durch gezielte Ansteuerungs- und damit Mengenvariation der Einspritzventile einzelner Zylinder und Auswertung eines zu dieser zylinderindividuellen Mengenänderung korrelierenden Messsignals, z.B. die Lambda-Messung.
Handelt es sich bei dem Messsignal um ein „globales" Signal aller Zylinder, so muss die Mengenadaption vorzugsweise in einem stationären Motorbetriebspunkt (z.B. Leerlauf) erfolgen, um einen Quereinfluss instationärer Effekte auf das zu detektierende zylinderindividuelle Sig- nalereignis zu vermeiden bzw. eine sinnvolle Auswertung überhaupt zu ermöglichen.
Die Erfindung ermöglicht eine größere Ventiltoleranz im Neuteil, was zu Kosteneinsparungen führt. Es ist eine Verringerung von Logistik- und Messaufwand in der Serienfertigung der Einspritzventile möglich, da kein Ablegen ventilindividueller Durchflusswerte und dergleichen erforderlich ist. Es wird eine Verbesserung der Zumessgenauigkeit im Fahrzeug erzielt. Des Wei- teren ist eine automatische Korrektur des Driftverhalten der Einspritzmenge über der Lebensdauer der Einspritzventile gegeben. Eine Adaption ist auch bei kleinen Einspritzzeiten (bis 2,0ms) möglich.
Die Parameter eines linearen Zusammenhanges zwischen Einspritzmenge und Öffnungsdauer des Einspritzventils werden vorzugsweise durch Variation der Öffnungsdauer bestimmt. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Steigung des linearen Zusammenhanges zwischen Einspritzmenge und Öffnungsdauer des Einspritzventils aus der Mengendifferenz zweier Einzeleinsprit- zungen ermittelt wird. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Steigung des linearen Zu- sammenhanges zwischen Einspritzmenge und Öffnungsdauer des Einspritzventils aus den Ein- spritzmengen zweier Öffnungsdauern mittels eines Differenzenquotienten ermittelt wird. Der Achsenabschnitt kann vorzugsweise aus der Mengendifferenz mindestens einer Einzeleinsprit- zung und mindestens einer Doppeleinspritzung ermittelt werden. Zur weiteren Erhöhung der Genauigkeit bei der Bestimmung des Korrekturwertes kann vorgesehen sein, dass der Korrek- turwert über mehrere Messzyklen bei unterschiedlichen Öffnungsparametern des Einspritzventils gemittelt wird.
Das Eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Brennraum, in dem ein Kolben beweglich angeordnet ist und in den Kraftstoff aus einem Speicherraum über ein Einspritzventil eingespritzt werden kann, wobei die Einspritzmenge über Öffnungsparameter des Einspritzventils sowie den Druck in dem Speicherraum gesteuert wird, wobei diese Mittel zur Bestimmung zylinderindividueller Korrekturwerte für die Einspritzdüsen umfasst, wobei die Öffnungsparameter des Einspritzventils variiert und eine mit der Einspritzmenge korrelierende physikalische Größe der Brennkraftmaschine zur Bestim- mung der Einspritzmenge gemessen werden kann und ein Korrekturwert aus der Einspritzmenge und den Öffnungsparametern ermittelt werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Zylinders einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoffversorgungssystem; - A -
Fig. 2 einen linearen Graphen der Einspritzmenge über der Öffhungsdauer;
Fig. 3 einen Graphen der Einspritzmenge über der Öffhungsdauer im nichtlinearen Bereich;
Fig. 4 einen Graphen des Mengenfehlers über der Öffhungsdauer;
Fig. 5 ein Ablaufdiagramm des Verfahrens.
Ausführungsformen der Erfindung
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Zylinders einer Brennkraftmaschine mit zugehörigen Komponenten des Kraftstoffversorgungssystems. Beispielhaft dargestellt ist eine Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung (Ottomotor mit Benzindirekteinspritzung BDE) mit einem Kraftstofftank 11, an dem eine Elektrokraftstoffpumpe (EKP) 12, ein Kraftstofffilter 13 und ein Niederdruckregler 14 angeordnet sind. Vom Kraftstofftank 11 führt eine Kraftstoffleitung 15 zu einer Hochdruckpumpe 16. An die Hochdruckpumpe 16 schließt sich ein Speicherraum 17 an. Am Speicherraum 17 sind Einspritzventile 18 angeordnet, die vorzugsweise direkt Brennräumen 26 der Brennkraftmaschine zugeordnet sind. Bei Brennkraftmaschinen mit Direkteinspritzung ist jedem Brennraum 26 wenigstens ein Einspritzventil 18 zugeordnet, es kön- nen hier aber auch mehrere Einspritzventile 18 für jeden Brennraum 26 vorgesehen sein. Der
Kraftstoff wird durch die Elektrokraftstoffpumpe 12 aus dem Kraftstofftank 11 über den Kraftstofffilter 13 und die Kraftstoffleitung 15 zur Hochdruckpumpe 16 gefördert. Der Kraftstofffilter 13 hat die Aufgabe, Fremdpartikel aus dem Kraftstoff zu entfernen. Mit Hilfe des Niederdruckreglers 14 wird der Kraftstoffdruck in einem Niederdruckbereich des KraftstoffVersor- gungssystems auf einen vorbestimmten Wert, der meist in der Größenordnung von etwa 4 bis 5 bar liegt, geregelt. Die Hochdruckpumpe 16, die vorzugsweise direkt von der Brennkraftmaschine angetrieben wird, verdichtet den Kraftstoff und fördert ihn den Speicherraum 17. Der Kraftstoffdruck erreicht hierbei Werte von bis zu etwa 150 bar. In Fig. 1 ist beispielhaft ein Brennraum 26 einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung dargestellt, im Allgemeinen weist die Brennkraftmaschine mehrere Zylinder mit je einem Brennraum 26 auf. An dem
Brennraum 26 ist wenigstens ein Einspritzventil 18, wenigstens eine Zündkerze 24, wenigstens ein Einlassventil 27, wenigstens ein Auslassventil 28 angeordnet. Der Brennraum wird von einem Kolben 29, der in dem Zylinder auf- und abgleiten kann, begrenzt. Über das Einlassventil 27 wird Frischluft aus einem Ansaugtrakt 36 in den Brennraum 26 angesaugt. Mit Hilfe des Einspritzventils 18 wird der Kraftstoff direkt in den Brennraum 26 der Brennkraftmaschine gespritzt. Mit der Zündkerze 24 wird der Kraftstoff entzündet. Durch die Ausdehnung des entzündeten Kraftstoffs wird der Kolben 29 angetrieben. Die Bewegung des Kolbens 29 wird über eine Pleuelstange 37 auf eine Kurbelwelle 35 übertragen. An der Kurbelwelle 35 ist eine Seg- mentscheibe 34 angeordnet, die von einem Drehzahlsensor 30 abgetastet wird. Der Drehzahlsensor 30 erzeugt ein Signal, das die Drehbewegung der Kurbelwelle 35 charakterisiert.
Die bei der Verbrennung entstehenden Abgase gelangen über das Auslassventil 28 aus dem Brennraum 26 zu einem Abgasrohr 33, in dem ein Temperatursensor 31 und eine Lambdasonde 32 angeordnet sind. Mit Hilfe des Temperatursensors 31 wird die Temperatur und mit Hilfe der
Lambdasonde 32 der Sauerstoffgehalt der Abgase erfasst.
Ein Drucksensor 21 und ein Drucksteuerventil 19 sind am Speicherraum 17 angeschlossen. Das Drucksteuerventil 19 ist eingangsseitig mit dem Speicherraum 17 verbunden. Ausgangsseitig führt eine Rückflussleitung 20 zur Kraftstoffleitung 15.
Anstatt einem Drucksteuerventil 19 kann auch ein Mengensteuerventil in dem Kraftstoffversorgungssystem 10 zur Anwendung kommen. Mit Hilfe des Drucksensors 21 wird der Istwert des Kraftstoffdrucks im Speicherraum 17 erfasst und einem Steuergerät 25 zugeführt. Durch das Steuergerät 25 wird auf der Basis des erfassten Istwertes des Kraftstoffdrucks ein Ansteuersignal gebildet, mit dem das Drucksteuerventil angesteuert wird. Die Einspritzventile 18 werden über nicht dargestellte elektrische Endstufen angesteuert, die innerhalb oder außerhalb des Steuergerätes 25 angeordnet sein können. Über Steuerungssignalleitungen 22 sind die verschiedenen Aktuatoren und Sensoren mit dem Steuergerät 25 verbunden. Im Steuergerät 25 sind verschiedene Funktionen, die zur Steuerung der Brennkraftmaschinen dienen, implementiert. In modernen Steuergeräten werden diese Funktionen auf einem Rechner programmiert und anschließend in einem Speicher des Steuergerätes 25 abgelegt. Die im Speicher abgelegten Funktionen werden in Abhängigkeit der Anforderungen an die Brennkraftmaschine aktiviert, hierbei werden insbesondere strenge Anforderungen an die Echtzeitfähigkeit des Steuergerätes 25 gestellt. Prinzipiell ist eine reine Hardwarerealisierung der Steuerung der Brennkraftmaschine alternativ zu einer Softwarerealisierung möglich. In dem Ansaugtrakt 36 ist eine Drosselklappe 38 angeordnet, deren Drehstellung über eine Signalleitung 39 und einen zugehörigen, hier nicht dargestellten elektrischen Aktuator durch das Steuergerät 25 einstellbar ist.
In einer ersten Betriebsart, dem Homogenbetrieb der Brennkraftmaschine, wird die Drosselklappe 38 in Abhängigkeit von der erwünschten zuzuführenden Luftmasse teilweise geöffnet bzw. geschlossen. Der Kraftstoff wird von dem Einspritzventil 18 während einer durch den Kolben 29 hervorgerufenen Ansaugphase in den Brennraum 26 eingespritzt. Durch die gleichzeitig angesaugte Luft wird der eingespritzte Kraftstoff verwirbelt und damit im Brennraum 26 im Wesentlichen gleichmäßig/homogen verteilt. Danach wird das Kraftstoffluftgemisch während einer Verdichtungsphase, in dem durch den Kolben 29 das Volumen des Brennraums 26 verringert wird, verdichtet, um dann in der Regel kurz vor Erreichen des oberen Totpunktes das Kolbens 29 von der Zündkerze 24 entzündet zu werden. In einer zweiten Betriebsart, dem Schichtbetrieb der Brennkraftmaschine, wird die Drosselklappe 38 weit geöffnet. Der Kraft- stoff wird von dem Einspritzventil 18 während der durch den Kolben 29 hervorgerufenen Verdichtungsphase in den Brennraum 26 eingespritzt. Sodann wird wie zuvor mit Hilfe der Zündkerze 24 der Kraftstoff entzündet, so dass der Kolben 29 in der nun erfolgenden Arbeitsphase durch die Ausdehnung des entzündeten Kraftstoffs angetrieben wird. Eine weitere mögliche Betriebsart ist der homogene Magerbetrieb, bei dem Kraftstoff wie im homogenen Betrieb während der Ansaugphase in den Brennraum 26 eingespritzt wird.
Während des Einspritzvorganges ist der Druck im Rail 17 und damit auf der Rail-Seite des Ein- spritzventils 18 größer als in dem Brennraum 26. Nur so kann Kraftstoff in den Brennraum 26 eingespritzt werden. Das Einspritzventil 18 wird dazu elektromagnetisch geöffnet und umfasst eine Ventilnadel, die mittels eines daran befestigten Ankers und einer Magnetspule ein Bodenteil mit darin angeordneten Austrittsöffnungen gegenüber dem Brennraum 26 öffnen und verschließen kann.
Das nachfolgend dargestellte Verfahren kann ebenso bei einem Dieselmotor eingesetzt werden, gegenüber dem in Fig. 1 dargestellten Ottomotor fallen dann die Zündkerze 24 mit zugehörigen
Komponenten sowie die Lambdasonde 32 weg.
Die durch das Einspritzventil 18 eingespritzte Kraftstoffmenge qdyn hängt zum einen ab von dem Druck p in dem Speicherraum 17, zum anderen von der Öffnungsdauer ti, dem Öffnungs- hub H sowie dem Hubverlauf HV. Die Öffnungsdauer ti ist der Zeitraum zwischen dem Öffnungsbeginn und Schließende. Der Öffhungsbeginn, gemessen in Grad Kurbelwelle, wird nachfolgend als 0KW OB bezeichnet, das Schließende als 0KW SE. Angaben in Grad Kurbelwelle können dabei bei bekannter Drehzahl unmittelbar in Zeiträume bzw. Zeitpunkte umge- rechnet werden. Der Öffnungshub H ist die Wegstrecke, mit der beispielsweise eine Ventilnadel von einem Ventilsitz abgehoben wird. Der Hubverlauf HV ist der Verlauf des Öffnungshubes über der Zeit bzw. dem Kurbelwellenwinkel. Öffnungsbeginn 0KW OB, Schließende 0KW SE, Hub H sowie Hubverlauf HV werden nachfolgend als Öffnungsparameter des Einspritzventils bezeichnet.
Werden Öffnungshub H und Hubverlauf HV konstant gehalten, so hängt die Einspritzmenge Q im Wesentlichen von der Öffnungsdauer ti des Einspritzventils 18 ab. Der Zusammenhang zwischen Einspritzmenge Q und Öffnungsdauer ti ist dabei in erster Näherung linear (siehe Fig. 1), trägt man die Einspritzmenge Q über der Öffnungsdauer ti auf, so ist der Graph eine Gerade. Eine solche Gerade ist durch ihre Steigung Qstat und den Achsenabschnitt qθ eindeutig definiert. Damit gilt es, diese beiden Parameter für die zylinderindividuelle, lineare Mengenkennli- nie qdyn = f(ti) des Einpritzventils 18 durch ein Messverfahren zu beschaffen, wobei stets nur die Differenz zweier qdyn- Werte zur Auswertung zur Verfügung stehen. Daher ist es erforderlich, zur Ermittlung des Achsenabschnitts der Kennlinie den qdyn- Wert einer Einzeleinsprit- zung mit der Gesamtmenge einer Mehrfach-(z.B. Doppel-)einspritzung zu vergleichen. Die
Mengendifferenzen bei der gezielten Ansteuerungsvariation eines Einspritzventils werden dabei zum Beispiel für die daraus resultierende Änderung des λ-Signals ermittelt.
In den Figuren 2 und 3 ist zur Erläuterung des Verfahrens die Einspritzmenge qdyn über der Öffnungsdauer ti aufgetragen. In dem Graph ist der Parameter Qstat = Δqdyn/Δti gekennzeichnet. Ausgehend von der Geradengleichung für die Einspritzmenge qdyn =f(ti) gilt
qdyn = Qstat * ti + qθ.
Diese Beziehung ist in Fig. 2 dargestellt. Es wird zunächst gemäß Fig. 2 die Kennlinienstei- gung Qstat =Δqdyn/Δti aus der Mengendifferenz zweier Einzeleinspritzungen ermittelt:
Al) qdyn (ti) -> λl A2) qdyn (ti+Δti) -> λ2
A3) Δλ = λ2 - λl -> Δqdyn -> Qstat= Δqdyn / Δti
Danach wird gemäß Fig. 3 und 4 ein Mengenfehler x aus Differenz der Steigung zweier Mess- punkte zu Qstat für (mindestens) eine Einspritzzeit ti* im nichtlinearen Bereich des HDEVs gegenüber der zuvor ermittelten linearen Kurve für den nichtlinearen Bereich ermittelt
Bl) qdyn (ti*) -> λl*
B2) qdyn (ti*+Δti*) -> λ2* B3) Δλ* = λ2* - λl * -> Δqdyn* -> Qstat* = Δqdyn* / Δti*
B4) x=(Qstat*-Qstat) * Δti*
In einem weiteren Schritt wird der Achsenabschnitt qθ aus der Mengendifferenz einer Einzel- einspritzung und einer Doppeleinspritzung unter Einbeziehung der Korrektur aus Bl) bis B4) ermittelt:
Cl) qdyn (ti)-> λl
C2) Σ qdyn = qdyn(til) + qdyn (ti2) mit ti=til+ti2 -> λ2
C3) Δλ = λ2 - λl -> Δqdyn - 2*x = Σ qdyn - qdyn(ti) = qθ
Alternativ kann zur Bestimmung des Achsenabschnittes qθ der bereits ermittelte Qstat- Wert herangezogen werden. In diesem Fall entfällt die Bedingung der Doppeleinspritzung, die Gera- dengleihung kann also mit einem gemessenen Wert einer Einzeleinspritzung bestimmt werden.
Dies kann beispielsweise in Form einer Gleichung
qθ = qdyn - Qstat * ti
an einem der für die Bestimmung von Qstat herangezogenen Werte für ti erfolgen.
Die Messgenauigkeit des Verfahrens kann durch eine Mittelwertsbildung aus mehreren Messpunkten, beispielsweise indem mehrere Differenzenquotienten bei unterschiedlichen Werten ti ermittelt werden, erhöht werden. Ebenso kann die Doppeleinspritzung durch eine 3-, 4- oder n- fache Einspritzung ersetzt werden. Unter Berücksichtigung einer vorangehenden Linearitätskorrektur gemäß B) kann auch der nichtlineare Bereich der Kennlinie zur Adaption der absoluten Einspritzmenge verwendet werden. Verhalten sich die Ventile hinsichtlich Linearitätsabweichung sehr ähnlich, kann diese Korrektur unter Umständen sogar durch die motorspezifische Korrekturkennlinie KLHDEV erfolgen. Die Korrektur kann aber auch zylinderindividuell durch gezielte Variation von ti um einen Mittelwert erfolgen. Dieses Verfahren ist anhand der Fig. 4 dargestellt. In Fig. 4 ist über der Öffnungsdauer ti an einem Referenzpunkt, hier ist ti gleich 1,5 ms als Referenzpunkt gewählt, die Abweichung Δqdyn aufgetragen. Referenzpunkt ist also die Abweichung 0. Wird die Öffnungsdauer ti vergrößert oder verkleinert, so ändert sich Δqdyn zunächst linear. Bei einer
Verkleinerung der Öffnungsdauer ti wird ein Punkt erreicht, indem kein linearer Zusammenhang mehr zwischen ti und Δqdyn besteht. Im vorliegenden Beispiel der Fig. 3 wurde hier willkürlich der Wert 1 ms gewählt. Wird die Öffnungsdauer weiter verkleinert, so weicht qdyn von dem linearen Zusammenhang ab. Im Beispiel der Fig. 3 wird für den Betriebspunkt ti_p = ti(l,5) ein Wert Q stat bestimmt. Dieser ist gültig in einem Linearitätsbereich zwischen ti(l) und ti(2). Für die Bereiche ti(0,7) bis ti(l) wird nun ein anderer Wert Qstat und damit auch ein anderer Wert qθ bestimmt, entsprechend wird für den Bereich ti(0,5) bis ti(0,7) ein weiterer davon abweichender Wert Qstat und entsprechend ein anderer Wert qθ bestimmt.
Die Erweiterung des Adaptionsverfahren lässt es zu, sich auch im nicht- linearen Bereich der qdyn-Kennlinie (bei BDE z.B. ti < 1,5ms) zu bewegen.
In Fig. 5 ist ein Ablaufdiagramm des Verfahrens dargestellt. Beginnend mit Schritt 101 wird zunächst für einen Wert ti die Einspritzmenge qdyn (ti) aus einem Lambdawert λl ermittelt. In Schritt 102 wird für einen Wert ti+Δti die Einspritzmenge qdyn (ti+Δti) aus einem Lambdawert λ2 ermittelt. Aus Δqdyn / Δti wird in Schritt 103 der Wert Qstat ermittelt. In den Schritten 104, 105 und 106 erfolgt die Bestimmung eines Wertes Qstat* um einen Arbeitspunkt ti*, der im nichtlinearen bereich der Kennlinie liegt. In Schritt 107 wird die Abweichung x=(Qstat* - Qstat) * Δti* ermittelt . Schließlich wird in Schritt 108 der Achsenabschnitt qθ unter Berück- sichtigung der Abweichung x aus Schritt 107 bestimmt.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Bestimmung zylinderindividueller Korrekturwerte für Einspritzdüsen einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Brennraum (26), in dem ein Kolben (29) beweglich angeordnet ist und in den Kraftstoff aus einem Speicherraum (17) über ein Einspritzventil (18) eingespritzt werden kann, wobei die Einspritzmenge (qdyn) über
Öffnungsparameter (ti, 0KW OB, 0KW SE, H, HV) des Einspritzventils sowie den Druck (p) in dem Speicherraum (17) gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungsparameter (ti, 0KW OB, 0KW SE, H, HV) des Einspritzventils (18) variiert werden und eine mit der Einspritzmenge (qdyn) korrelierende physikalische Größe der Brennkraftmaschine zur Bestimmung der Einspritzmenge (qdyn) gemessen wird und ein Korrekturwert aus der Einspritzmenge (qdyn) und den Öffnungsparametern (ti, 0KW OB, 0KW SB, H, HV) ermittelt wird.
2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Öff- nungsparameter eine Öffnungsdauer (ti) mit einem Öffnungsbeginn (0KW OB) und einem Schließende (0KW SE) und/oder einen Öffnungshub (H) und/oder einen Hubverlauf (HV) des Einspritzventils (18) umfassen.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzmenge (qdyn) aus einem einem Zylinder zugeordneten Lambda-Wert ermittelt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturwert in einem stationären Betriebspunkt ermittelt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter eines linearen Zusammenhanges zwischen Einspritzmenge (qdyn) und Öffnungsdauer (ti) des Einspritzventils (qdyn=Qstat * ti + qθ) durch Variation der Öffnungsdauer (ti) bestimmet werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung (Qstat) des linearen Zusammenhanges zwischen Einspritzmenge (qdyn) und Öffnungsdauer (ti) des Einspritzventils (qdyn=Qstat * ti + qθ) aus der Mengendif- ferenz zweier Einzeleinspritzungen ermittelt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung (Qstat) des linearen Zusammenhanges zwischen Einspritzmenge (qdyn) und Öffnungsdauer (ti) des Einspritzventils (qdyn=Qstat * ti + qθ) aus den Einspritz- mengen (qdynl, qdyn2) zweier Öffnungsdauern (til, ti2) mittels eines Differenzenquotienten (Qstat=(qdynl-qdyn2)/(til-ti2)) ermittelt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Achsenabschnitt (qθ) aus der Mengendifferenz mindestens einer Einzeleinspritzung und mindestens einer Doppeleinspritzung ermittelt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturwert über mehrere Messzyklen bei unterschiedlichen Öffnungsparametern des Einspritzventils gemittelt wird.
10. Brennkraftmaschine mit mindestens einem Brennraum (26), in dem ein Kolben (29) beweglich angeordnet ist und in den Kraftstoff aus einem Speicherraum (17) über ein Ein- spritzventil (18) eingespritzt werden kann, wobei die Einspritzmenge (qdyn) über Öffnungsparameter (ti, 0KW OB, 0KW SE, H, HV) des Einspritzventils sowie den Druck (p) in dem Speicherraum (17) gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass diese Mittel zur
Bestimmung zylinderindividueller Korrekturwerte für die Einspritzdüsen umfasst, wobei die Öffnungsparameter (ti, 0KW OB, 0KW SE, H, HV) des Einspritzventils (18) variiert und eine mit der Einspritzmenge (qdyn) korrelierende physikalische Größe der Brennkraftmaschine zur Bestimmung der Einspritzmenge (qdyn) gemessen werden kann und ein Korrekturwert aus der Einspritzmenge (qdyn) und den Öffnungsparametern (0KW OB,
0KW SB, H, HV) ermittelt werden kann.
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