WO2012055680A1 - Verfahren zur überwachung einer adaption einer einspritzzeit eines einspritzventils einer brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zur überwachung einer adaption einer einspritzzeit eines einspritzventils einer brennkraftmaschine Download PDF

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injection valve
torque
internal combustion
combustion engine
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Markus Amler
Wolfgang Fischer
Uwe Mueller
Florian Stief
Andreas Roth
Guido Porten
Gerald Graf
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • Relationship between the injection duration and the effective opening time are at least substantially offset.
  • the invention further relates to a computer program, an electrical storage medium and a control and / or regulating device for an internal combustion engine.
  • the fuel is injected directly into the respective combustion chamber; This applies equally to petrol and diesel engines.
  • the injection of the fuel takes place by at least one injection valve.
  • the amount of fuel injected by the injection valve correlates linearly with the opening time of the injection valve.
  • the opening and closing process is taken into account in a delay time.
  • the entire injection duration consists in a simplified model of the delay time without fuel input and an effective opening time with constant
  • CVO Controlled Valve Operation
  • the document DE10343759 designates a method that the
  • the combination of the known methods according to the invention has the advantage that an adaptation of the delay time by means of the CVO method by means of torque deviation or lambda deviation when switching from single injection to multiple injection is checked.
  • the accuracy of the injected fuel quantity is guaranteed even in the ballistic area, so that the exhaust behavior, noise and the
  • the invention is based on the idea of first determining the effective opening time of the injection valve in the CVO method.
  • the measuring circuit detects a current through the coil of the injection valve. Based on the current, the control unit determines the times at which the injection valve actually opens and closes. These times are recognized on a characteristic feature of the time course of the current, which is due to the fact that a valve needle of the injection valve when opening
  • the thus determined actual opening time is the time in which the injection valve is fully opened.
  • the injection duration ie the time in which the valve is activated or the coil of the Flow through the injection valve is therefore based on the effective opening time with maximum fuel! entry and a delay time, which takes into account the opening and closing process together.
  • Adaptation process compensates for tolerances of the individual injectors with respect to a relationship between the actuation duration of the injection valves and the resulting injected fuel quantity, insofar as they result from deviations in the effective opening time.
  • the relationship established in this way between injection duration, delay time and effective opening time is stored in the control unit.
  • Oxygen content in the exhaust gas which is detected by the lambda probe.
  • a deviation in the torque can be detected and evaluated, because the cylinder-specific torque is also from the injected
  • Fuel quantity is dependent. From the change of the oxygen content in the exhaust gas or the torque, when changing from one injection to two or more partial injection tongues, a relationship between the effective opening time of the injection valve and the actually injected fuel quantity is determined according to the invention. As a result, a drift of the injection valve can be detected, quantified and compensated by an adaptation of the delay time.
  • the inventive combination of known methods thus allows the monitoring of the adaptation by comparing the oxygen components in the exhaust gas and / or torque fluctuations at different numbers of injection pulses and constant effective opening time.
  • the method according to the invention has the further advantage that every change of a number of partial opening times is used for monitoring. As a result, the deviation observed immediately after that of the
  • Lambda sensor detected oxygen content in the exhaust gas or the deviation of the torque .directly assigned to the delay time.
  • the number of injection pulses increases the delay time in proportion to the number of injection pulses. This reduces the amount of fuel in the combustion chamber and the oxygen content in the exhaust gas increases, or the resulting torque decreases when the actual delay time is greater than the delay time stored in the control unit. If the number of injection pulses is reduced, the delay time decreases proportionally. Consequently, fuel content increases in the
  • the method according to the invention can be applied to any change in the number of injection pulses and thus makes frequent use possible
  • the method according to the invention is preferably used when the number of partial opening times is increased. Since the delay time multiplies by the number of injections, while other, additionally acting, mixture errors remain constant. The higher the number of injection pulses, the lower the influence of additive mixture errors in relation to the delay time. This improves the diagnosis.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an internal combustion engine
  • Fig. 2 is a diagram in which a characteristic of an injection valve
  • Injection duration associated with an injected amount of fuel 3 is a diagram showing the relationship between the injection time and the amount of injected fuel in a multiple injection;
  • Fig. 1 the basic structure of a device for
  • Direct fuel injection is shown in an internal combustion engine 10. It comprises at least one combustion chamber 12, and arranged thereon
  • the combustion chamber 12 is connected to an air intake passage 16 and an exhaust passage 18. In the exhaust passage 18, a lambda probe 20 is arranged.
  • the internal combustion engine is controlled by a control unit 22.
  • Each combustion chamber 12 is bounded by a piston reciprocally mounted in it, which is coupled in a known manner with a crankshaft 24 of the internal combustion engine 10, that in a combustion of fuel within the combustion chamber 12 resulting energy in a torque M, the on the crankshaft 24 acts, is converted.
  • the torque M is a combustion chamber-specific torque M, which contributes to the formation of a total torque Mg on the crankshaft 24.
  • a speed sensor 26 On the crankshaft 24 of the internal combustion engine 1 1, a speed sensor 26 is arranged, which is designed to detect a rotational speed n of the internal combustion engine 10. In one embodiment of the invention can be provided that by means of the speed sensor 26 and the instantaneous rotation angle ⁇ of the crankshaft 24 is detected.
  • the mode of operation of the internal combustion engine 10 is as follows: In an intake process, air flows into the combustion chamber 12 via the air intake duct 16.
  • the injection duration t is composed of an effective opening time t eg during the one fuels! takes place and a delay time t v , in which the opening and closing of the
  • Injector 14 is taken into account together.
  • a corresponding characteristic 28 is determined by an adaptation process A and adapted continuously.
  • This characteristic 28 is stored in the control unit 22 and, as shown in Fig. 2, have a linear course.
  • the control unit 22 controls the internal combustion engine 10, in particular an opening or closing of the injection valve 14, depending on sensor signals, such as a signal of the lambda probe 20 and a
  • the oxygen sensor in the exhaust gas is dependent on the intake air quantity and the injected fuel quantity Q.
  • Fig. 2 shows a diagram in which a characteristic curve 28 of the injection valve 14 is shown, which a drive time t, with an injected
  • FIG. 3 shows by way of example two injection pulses t ix .
  • the method according to the invention also works with three or more injection pulses t ix .
  • the injection pulses t ix need not be the same length, but be chosen so that the sum of the effective opening times tex corresponds to the effective opening time t eg of the single injection.
  • the delay time t v no fuel is injected.
  • the actual injected fuel quantity Q is reduced compared to the fuel quantity Q of a single injection when the number x of the injection pulses t ix is increased and for the characteristic 28 stored in the control unit 22 the delay time t v has been set too low.
  • the speed sensor 26 detects on the crankshaft 24 a speed fluctuation caused by a lower cylinder-individual torque M.
  • an adaptation process A for adapting the amount of fuel Q is started in a step 32.
  • the adaptation process A compensates tolerances of the individual injectors 14 with respect to a relationship between the
  • Adaptation process A is completed. If this is not the case (N), the branch 34 is repeated. Otherwise (Y), the method is continued with a step 36.
  • combustion chamber-specific air ratio ⁇ started.
  • the control unit 22 detects by means of the lambda probe 20 separately for each combustion chamber 12, the air ratio ⁇ and changes, if necessary, control variables of
  • Internal combustion engine 10 in order to approximate the detected value of the air ratio ⁇ to a predetermined desired value.
  • the fuel quantity Q can be changed as a function of the detected air ratio ⁇ .
  • step 40 first the actual value of the lambda control R is detected and stored for further use. Then, controlled by the control unit 22, the cylinder is individually switched from a single injection to a multiple injection with at least two injection pulses t ix .
  • the injection pulses t ix are preferably at very small, ballistic
  • Regulating process R started again to control the combustion chamber-specific air ratio. Subsequently, it is checked in a step 44 analogous to step 38 whether the preceding control process R is completed and the
  • cylinder-specific lambda control is settled. If this is not the case (N), the step 44 is repeated. Otherwise, a step 46 is continued.
  • step 46 the new actual value of the lambda control R is compared with the value stored in step 40. Because of the adaptation A, the control of the
  • Injectors 14 deviations of the injected fuel quantity Q as a function of tolerances of the injection valve 14, in particular the
  • Delay times t v should be at least largely offset, it can be assumed that different lambda values indicate a faulty adaptation A. This deviation can be caused by wear of the
  • Injection duration t and the actual opening time t eg of the injection valve 14 can recognize.
  • the adaptation process does not allow to draw conclusions on during the opening time t eg actually injected fuel amount Q. It is also conceivable that is predetermined for the deviation of the air value ⁇ a threshold value which, if exceeded, an entry for this injection valve 14 is performed in a fault memory.
  • a further embodiment provides that, as an alternative to the steps 36 to 46, in an implementation of the method according to the invention in a step 48, the combustion chamber-specific torque M is determined.
  • the instantaneous speed n of the crankshaft 24 is detected. It can be provided that the rotational speed n for a rotational angle range of the crankshaft 24 (or a corresponding time interval) is evaluated in which a particular combustion chamber 12 contributes to the generation of the total torque Mg. In this way, one after the other for each combustion chamber 12, the respective
  • Torque M can be determined.
  • a measure of the torque M for example, a time change n 'of the speed, that is, a derivative of the speed after time, are used. It can also by means of a combustion chamber pressure sensor, a combustion chamber pressure p within the individual
  • Combustion chambers 12 are detected and the torque M are determined at least on the basis of the combustion chamber pressure p and / or on the basis of its time course. Deviating from or in addition to this, the
  • Torque M and / or the total torque Mg and in step 48, the torque M and the total torque Mg are detected by means of the torque sensor.
  • a parameter L which characterizes a rough running of the internal combustion engine 10, can be determined.
  • step 50 the corresponding fresh gas filling mg can be calculated for each combustion chamber 12 on the basis of the torques M. Alternatively or additionally, differences between the individual fillings mg can also be calculated.
  • Fresh air fillings mg of the individual combustion chambers 12 can be calculated.
  • Run disorder are indeed of several sizes such as a
  • Deviation of the fuel quantities Q between the individual combustion chambers 12, of deviations of the fresh air fillings mg of the individual combustion chambers 12 with each other and of deviations of an ignition angle ⁇ between the individual combustion chambers 12 influenced.
  • a step 52 is provided, in which the differences between the cylinder-specific torques M or the uneven running L are reduced.
  • Pollutant emissions such as emissions of soot
  • a change in the injected fuel quantity Q is only performed when the internal combustion engine 10 is not in the starting process and / or when the load of the internal combustion engine is greater than a predetermined minimum value, or this minimum value.
  • a predetermined minimum value or this minimum value.
  • Total torque Mg can be provided.
  • the minimum value would then correspond to a minimum total torque.
  • step 52 it is conceivable that in step 52 to compensate for the different
  • a torque angle ⁇ of those combustion chambers 12 whose torque M deviates from a desired torque or the torque M which generates the other combustion chambers 12 is adjusted. In this way, equality of the torques M of the individual combustion chambers 12 can be achieved at least approximately.
  • Opening time t eg thus differs the injected into different combustion chambers 12 fuel quantity Q.
  • This deviation can be caused by wear of the Injector 14 or deposits, especially deposits of soot or coking, be caused at the injection valve 14. This deviation can not be compensated by the adaptation process A, since the
  • Adaptionsvorgang A only deviations in a relationship between the injection duration t, and the actual opening time t eg
  • Injector 14 can recognize.
  • Injection pulses t ix is switched.
  • the injection pulses t ix is preferably at very small, ballistic values.
  • step 55 analogously to step 48, the
  • Entry for this cylinder is done in a fault memory.
  • Both the steps 36 to 46, and the steps 48 to 54 can during the operation of the internal combustion engine 10 regularly, for example periodically, when certain operating conditions occur or when switching between operating conditions of the internal combustion engine 10 are executed.
  • Which type of evaluation, ie either the signal of the lambda probe 20 in steps 36 to 46 or the evaluation of the torque M in steps 48 to 54 is most suitable depends in particular on a configuration of the
  • Conceivable is a specification of freely selectable load and speed thresholds, which are queried in a step 56 and then a suitable type of evaluation is selected.
  • the combustion chamber-specific air ratio ⁇ is not evaluated for the individual combustion chambers 12.
  • the steps 36 to 46 can be omitted.
  • the combustion chamber-individual torque is not evaluated.
  • the steps 48 to 54 can be omitted.

Abstract

Verfahren zur Überwachung einer Adaption einer Verzugszeit eines Einspritzventils einer Brennkraftmaschine wobei für mindestens ein Einspritzventil eine Einspritzdauer des Einspritzventils derart durch Erfassen oder Ermitteln einer effektiven Öffnungszeit des Einspritzventils adaptiert wird, dass Toleranzen des Einspritzventils bezüglich eines Zusammenhangs zwischen der Einspritzdauer und der effektiven Öffnungszeit zumindest im Wesentlichen ausgeglichen werden, vorgeschlagen wird, dass für mindestens eine Brennkammer eine brennkammerindividuelle Luftzahl eingeregelt wird und/oder für mindestens eine Brennkammer ein brennkammerindividuelles Drehmoment ermittelt wird, und dass eine Änderung in der Luftzahl und/oder des Drehmoments resultierend aus einer Aufteilung der effektiven Öffnungszeit in mindestens zwei Teilöffnungszeiten zu einer Überwachung der Adaption herangezogen wird.

Description

Beschreibung
Titel
VERFAHREN ZUR ÜBERWACHUNG EINER ADAPTION EINER EINSPRITZZEIT EINES EINSPRITZVENTILS EINER BRENNKRAFTMASCHINE
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer Adaption einer Verzugszeit eines Einspritzventils einer Brennkraftmaschine wobei für mindestens ein Einspritzventil eine Einspritzdauer des Einspritzventils derart durch Erfassen oder Ermitteln einer effektiven Öffnungszeit des Einspritzventils adaptiert wird, dass Toleranzen des Einspritzventils bezüglich eines
Zusammenhangs zwischen der Einspritzdauer und der effektiven Öffnungszeit zumindest im Wesentlichen ausgeglichen werden. Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogramm, ein elektrisches Speichermedium sowie eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung für eine Brennkraftmaschine.
Bei Brennkraftmaschinen mit Direkteinspritzung wird der Kraftstoff direkt in den jeweiligen Brennraum eingespritzt; dies gilt gleichermaßen für Otto- und Diesel- Motoren. Die Einspritzung des Kraftstoffs erfolgt dabei durch mindestens ein Einspritzventil. Idealerweise korreliert dabei die vom Einspritzventil eingespritzte Kraftstoffmenge linear mit der Öffnungszeit des Einspritzventils. Der Öffnungsund Schließvorgang wird dabei in einer Verzugszeit berücksichtigt. Die gesamte Einspritzdauer setzt sich in einem vereinfachten Modell aus der Verzugszeit ohne Kraftstoffeintrag und einer effektiven Öffnungszeit mit konstantem
Kraftstoffeintrag zusammen. Die Verzugszeit und damit die während der Einspritzdauer eingespritzte Kraftstoffmenge verändern sich über die
Lebensdauer der Einspritzventile; dieser Effekt wird als Drift bezeichnet. Die aufgrund der Drift veränderte Einspritzmenge kann zu einer Verschlechterung des Abgasverhaltens oder zu einer verstärkten Geräuschentwicklung führen. Deshalb ist es notwendig, die Drift über die Lebensdauer zu erkennen und durch Adaption der Verzugszeiten bei der Ansteuerung der Einspritzventile zu kompensieren. Ein Adaptionsverfahren ist die sogenannte Controlled Valve Operation (CVO). Dabei wird durch Erfassen und Auswerten einer elektrischen Größe an einem elektrischen Aktor des Einspritzventils ein Öffnungszeitpunkt und ein Schließzeitpunkt des Einspritzventils bestimmt und daraus die effektive Öffnungszeit ermittelt bzw. die Verzugszeit festgelegt.
Aus der Druckschrift DE 102006019894 ist ein Verfahren bekannt, das die Lambdaabweichung, die bei der Umschaltung von einer einzelnen Einspritzung auf Mehrfacheinspritzung auftritt, zur Adaption der Verzugszeit nutzt.
Die Druckschrift DE10343759 benennt ein Verfahren, das die
Drehmomentabweichung bei einer Umschaltung von einer einzelnen
Einspritzung auf mehrere Einspritzimpulse zur Bestimmung der Abweichung der tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmenge von einer berechneten
Referenzmenge benutzt.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Kombination der bekannten Verfahren hat den Vorteil, dass eine durch das CVO-Verfahren erfolgte Adaption der Verzugszeit mittels Drehmomentabweichung oder Lambdaabweichung bei Umschaltung von Einzeleinspritzung auf Mehrfacheinspritzung überprüft wird. Damit ist die Genauigkeit der eingespritzten Kraftstoffmenge auch im ballistischen Bereich gewährleistet, so dass Abgasverhalten, Geräuschentwicklung und die
Zuverlässigkeit der Brennkraftmaschine werden verbessert.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, zunächst im CVO-Verfahren die effektive Öffnungszeit des Einspritzventils zu ermitteln. Bei diesem Adaptionsvorgang erfasst die Messschaltung einen Strom durch die Spule des Einspritzventils. Anhand des Stroms ermittelt das Steuergerät die Zeitpunkte an denen das Einspritzventil tatsächlich öffnet und schließt. Diese Zeitpunkte werden an einem charakteristischen Merkmal des zeitlichen Verlaufs des Stroms erkannt, die daher rühren, dass eine Ventilnadel des Einspritzventils beim Öffnen
beziehungsweise Schließen des Einspritzventils anschlägt und es hierdurch Rückwirkungen auf den Strom durch die Spule gibt. Die so ermittelte tatsächliche Öffnungszeit ist die Zeit, in der das Einspritzventil vollständig geöffnet ist. Die Einspritzdauer, d. h. die Zeit in der das Ventil angesteuert ist bzw. die Spule des Einspritzventils von Strom durchflössen wird, setzt sich demnach aus der effektiven Öffnungszeit mit maximalem Kraftstoffe! ntrag und einer Verzugszeit, die den Öffnungs- und Schließvorgang berücksichtigt, zusammen. Der
Adaptionsvorgang gleicht Toleranzen der einzelnen Einspritzventile bezüglich eines Zusammenhangs zwischen der Ansteuerdauer der Einspritzventile und der daraus resultierenden eingespritzten Kraftstoffmenge aus, soweit sie von Abweichungen in der effektiven Öffnungszeit herrühren. Der auf diese Weise ermittelte Zusammenhang zwischen Einspritzdauer, Verzugszeit und effektiver Öffnungszeit wird im Steuergerät hinterlegt.
Anschließend wird die effektive Öffnungszeit des Ventils in mehrere
Einspritzimpulse aufgeteilt. Durch das mehrmalige Öffnen und Schließen des Einspritzventils erhöht sich, bei konstanter effektiver Öffnungszeit, der Anteil der Verzugszeit. Da während der Verzugszeit kein Kraftstoffe! ntrag erfolgt, verringert sich folglich die in den Brennraum eingespritzte Kraftstoffmenge gegenüber der Einfacheinspritzung, wenn die im Steuergerät hinterlegte Verzugszeit zu klein gewählt wurde. Dadurch verbleibt nach der Verbrennung ein höherer
Sauerstoffanteil im Abgas, der durch die Lambdasonde detektiert wird.
Alternativ kann auch anstelle der Abweichung des Sauerstoffanteils im Abgas eine Abweichung im Drehmoment erfasst und ausgewertet werden, weil das zylinderspezifische Drehmoment ebenfalls von der eingespritzten
Kraftstoffmenge abhängig ist. Aus der Änderung des Sauerstoffanteils im Abgas oder des Drehmoments, beim Wechsel von einer Einspritzung auf zwei oder mehr Teileinspritzzungen wird erfindungsgemäß ein Zusammenhang zwischen der effektiven Öffnungszeit des Einspritzventils und der tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmenge ermittelt. Dadurch kann eine Drift des Einspritzventils erkannt, quantifiziert und durch eine Adaption der Verzugszeit kompensiert werden.
Die erfindungsgemäße Kombination der bekannten Verfahren erlaubt damit die Überwachung der Adaption durch Vergleich der Sauerstoffanteile im Abgas und/oder Drehmomentschwankungen bei unterschiedlichen Anzahlen von Einspritzimpulsen und konstanter effektiver Öffnungszeit.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den weiteren Vorteil dass jede Änderung einer Anzahl der Teilöffnungszeiten zur Überwachung verwendet wird. Dadurch kann die unmittelbar danach beobachtete Abweichung des von der
Lambdasonde detektierten Sauerstoffanteils im Abgas oder die Abweichung des Drehmoments .direkt der Verzugszeit zugeordnet werden. Bei einer Erhöhung der Anzahl der Einspritzimpulse nimmt die Verzugszeit proportional zur Anzahl der Einspritzimpulse zu. Damit verringert sich die Kraftstoffmenge im Brennraum und der Sauerstoffanteil im Abgas steigt, bzw. das resultierende Drehmoment nimmt ab, wenn die tatsächliche Verzugszeit größer ist als die im Steuergerät hinterlegte Verzugszeit. Wird die Anzahl der Einspritzimpulse verringert, nimmt die Verzugszeit proportional dazu ab. Folglich steigt Kraftstoffanteil im
Brennraum an und der Sauerstoffanteil im Abgas reduziert sich bzw. das
Drehmoment steigt an.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann folglich bei jeder Änderung der Anzahl der Einspritzimpulse angewendet werden und ermöglicht somit eine häufige
Adaption der Verzugszeit, wodurch in vorteilhafter Weise Abgasverhalten;
Kraftstoffverbrauch und Geräuschentwicklung beeinflusst werden.
Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren angewandt, wenn die Anzahl der Teilöffnungszeiten erhöht wird. Da sich die Verzugszeit mit der Anzahl der Einspritzungen multipliziert, während andere, zusätzlich wirkende, Gemischfehler konstant bleiben. Je höher also die Anzahl der Einspritzimpulse, desto geringer wird der Einfluss additiv wirkender Gemischfehler in Relation zur Verzugszeit. Damit wird die Diagnose verbessert.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Figuren.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen, jeweils in schematischer Form:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit
Direkteinspritzung durch eine Einspritzventil;
Fig. 2 ein Diagramm, in dem eine Kennlinie eines Einspritzventils die
Einspritzdauer mit einer eingespritzten Kraftstoffmenge verknüpft; Fig. 3 ein Diagramm, in dem der Zusammenhang von Einspritzzeit und eingespritzter Kraftstoffmenge bei einer Mehrfacheinspritzung dargestellt ist;
Fig. 4 ein Ablaufschema des erfindungsgemäßen Verfahrens;
In Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau einer Einrichtung zur
Kraftstoffdirekteinspritzung in eine Brennkraftmaschine 10 dargestellt. Sie umfasst mindestens einen Brennraum 12, und daran angeordnet ein
Einspritzventil 14. Der Brennraum 12 ist an einen Luftansaugkanal 16 und einen Abgaskanal 18 angeschlossen. Im Abgaskanal 18 ist eine Lambdasonde 20 angeordnet. Die Brennkraftmaschine wird von einem Steuergerät 22 gesteuert.
Jeder Brennraum 12 wird von einen in ihm hin und her bewegbar gelagerten Kolben begrenzt, der in bekannter Weise derart mit einer Kurbelwelle 24 der Brennkraftmaschine 10 gekoppelt ist, dass bei einer Verbrennung von Kraftstoff innerhalb des Brennraums 12 entstehende Energie in ein Drehmoment M, das auf die Kurbelwelle 24 wirkt, umgewandelt wird. Bei dem Drehmoment M handelt es sich um ein brennraumindividuelles Drehmoment M, das zur Bildung eines Gesamtdrehmoments Mg an der Kurbelwelle 24 beiträgt.
An der Kurbelwelle 24 der Brennkraftmaschine 1 1 ist ein Drehzahlsensor 26 angeordnet, der zum Erfassen einer Drehzahl n der Brennkraftmaschine 10 ausgebildet ist. In einer Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass mittels des Drehzahlsensors 26 auch der momentane Drehwinkel φ der Kurbelwelle 24 erfasst wird.
Die Funktionsweise der Brennkraftmaschine 10 ist folgendermaßen: In einem Ansaugvorgang strömt über den Luftansaugkanal 16 Luft in den Brennraum 12.
Gleichzeitig oder zeitlich verzögert wird durch das Einspritzventil 14 Kraftstoff in den Brennraum 12 gespritzt. Eine eingespritzte Kraftstoffmenge Q ist mindestens näherungsweise proportional zu einer Einspritzdauer t,. Die Einspritzdauer t, setzt sich aus einer effektiven Öffnungszeit teg während der ein Kraftstoffe! ntrag erfolgt und einer Verzugszeit tv, in welcher der Öffnungs- und Schließvorgang des
Einspritzventils 14 berücksichtigt wird, zusammen. Eine entsprechende Kennlinie 28 wird durch einen Adaptionsvorgang A ermittelt und laufend adaptiert. Diese Kennlinie 28 ist im Steuergerät 22 hinterlegt und kann, wie in Fig. 2 dargestellt, einen linearen Verlauf haben. Das Steuergerät 22 steuert die Brennkraftmaschine 10, insbesondere ein Öffnen oder Schließen des Einspritzventils 14, abhängig von Sensorsignalen, wie beispielweise einem Signal der Lambdasonde 20 und einem
Drehmomentwunsch des Fahrers. Das Signal der Lambdasonde 20 ist proportional zu einem Sauerstoffgehalt im Abgaskanal 18. Der Sauerstoffgehalt im Abgas ist abhängig von der angesaugten Luftmenge und der eingespritzten Kraftstoffmenge Q. Ebenfalls abhängig von der eingespritzten Kraftstoffmenge Q ist das zylinderindividuelle Drehmoment M.
Fig. 2 zeigt ein Diagramm in dem eine Kennlinie 28 des Einspritzventils 14 dargestellt ist, welche eine Ansteuerdauer t, mit einer eingespritzten
Kraftstoffmenge Q verknüpft. In einem einfachen Modell setzt sich die
Ansteuerdauer t, aus einer Verzugszeit tv ohne Kraftstoffeintrag und einer effektiven Öffnungszeit teg mit konstantem Kraftstoffeintrag zusammen. In der Verzugszeit tv sind der Öffnungs- und der Schließvorgang des Einspritzventils 14 berücksichtigt.
Wird die Einspritzdauer t, in zwei oder mehr Einspritzimpulse tix aufgeteilt, wie in Fig. 3 dargestellt, vervielfacht sich die Verzugszeit tv proportional zu einer Anzahl x der Einspritzimpulse tix. In der Figur 3 sind beispielhaft zwei Einspritzimpulse tix dargestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet jedoch auch mit drei oder mehr Einspritzimpulsen tix. Die Einspritzimpulse tix müssen dabei nicht gleich lang sein, jedoch so gewählt werden, dass die Summe der effektiven Öffnungszeiten tex der effektiven Öffnungszeit teg der Einzeleinspritzung entspricht.
Während der Verzugszeit tv wird kein Kraftstoff eingespritzt. Somit verringert sich die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge Q gegenüber der Kraftstoffmenge Q einer einzelnen Einspritzung, wenn die Anzahl x der Einspritzimpulse tix erhöht wird und für die im Steuergerät 22 hinterlegte Kennlinie 28 die Verzugszeit tv zu klein gewählt wurde. Das hat zur Folge, dass von der Lambdasonde 20 ein höherer Sauerstoffgehalt im Abgas detektiert wird. Bzw. der Drehzahlsensor 26 erfasst an der Kurbelwelle 24 eine Drehzahlschwankung verursacht durch ein geringeres zylinderindividuelles Drehmoment M. Wurde hingegen die
Verzugszeit tv für die im Steuergerät 22 hinterlegte Kennlinie 28 zu groß gewählt, erhöht sich die eingespritzte Kraftstoffmenge Q gegenüber der einzelnen
Einspritzung und die Lambdasonde 20 detektiert einen zu geringen
Sauerstoffgehalt und das größerer zylinderindividuelle Drehmoment M verursacht eine Drehzahlschwankung der Kurbelwelle 24. Anhand des in der Figur 4 gezeigten Flussdiagramms wird das
erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert. Nach einem Start 30 des
Verfahrens wird in einem Schritt 32 ein Adaptionsvorgang A zum Adaptieren der Kraftstoffmenge Q gestartet. Der Adaptionsvorgang A gleicht Toleranzen der einzelnen Einspritzventile 14 bezüglich eines Zusammenhangs zwischen der
Ansteuerung der Einspritzventile 14 und der aus der Ansteuerung resultierenden Kraftstoffmenge Q aus, soweit sie von Abweichungen der tatsächlichen effektiven Öffnungszeit teg gegenüber der im Steuergerät hinterlegten
Öffnungszeit herrühren.
Für den Adaptionsvorgang A können mehrere Messungen erforderlich sein. Es kann vorgesehen sein, dass die Verzugszeiten tv für verschiedene
Betriebszustände der Brennkraftmaschine 10, beispielsweise für verschiedene Werte eines Kraftstoffdrucks in einem Kraftstoffhochdruckspeicher (nicht gezeigt) ermittelt werden. Folglich wird in einem Schritt 34 überprüft, ob genügend Werte der Verzugszeit Vermittelt worden sind. Das heißt, es wird überprüft, ob der
Adaptionsvorgang A abgeschlossen ist. Ist dies nicht der Fall (N), dann wird die Verzweigung 34 wiederholt. Andernfalls (Y) wird das Verfahren mit einem Schritt 36 fortgesetzt.
In diesem Schritt 36 wird ein Regelvorgang R zum Regeln der
brennkammerindividuellen Luftzahl λ gestartet. Gemäß diesem Regelvorgang R erfasst das Steuergerät 22 mittels der Lambdasonde 20 für jede Brennkammer 12 gesondert die Luftzahl λ und ändert gegebenenfalls Stellgrößen der
Brennkraftmaschine 10, um den erfassten Wert der Luftzahl λ an einen vorgegebenen Sollwert anzunähern. Beispielsweise kann die Kraftstoffmenge Q in Abhängigkeit von der erfassten Luftzahl λ geändert werden.
Anschließend wird in einem Schritt 38 überprüft, ob der oben beschriebene Regelungsvorgang der brennkammerindividuellen Lambdaregelung R
eingeschwungen ist, das heißt ob die für die einzelnen Brennkammern 12 erfassten Werte der Luftzahl λ sich hinreichend nah an den Sollwert, der beispielsweise Asoll = 1 betragen kann, angenähert haben und/oder ob der erfasste Wert λ mit einer hinreichend geringen Amplitude um den Sollwert schwankt. Wrd erkannt, dass die zylinderindividuelle Lambdaregelung R noch nicht eingeschwungen ist (N), dann wird der Schritt 38 wiederholt. Andernfalls (Y) wird mit einem Schritt 40 fortgefahren. In diesem Schritt 40 wird zunächst der Ist-Wert der Lambdaregelung R erfasst und zur weiteren Verwendung abgespeichert. Dann wird gesteuert durch das Steuergerät 22 zylinderindividuell von einer einzelnen Einspritzung auf eine Mehrfacheinspritzung mit mindestens zwei Einspritzimpulsen tix umgeschaltet. Die Einspritzimpulse tix liegen dabei vorzugsweise bei sehr kleinen, ballistischen
Werten.
Anschließend wird in einem Schritt 42 entsprechend dem Schritt 36 der
Regelvorgang R zum Regeln der brennkammerindividuellen Luftzahl erneut gestartet. Anschließend wird in einem Schritt 44 analog zum Schritt 38 überprüft ob der vorangehende Regelvorgang R abgeschlossen ist und die
zylinderindividuelle Lambdaregelung eingeschwungen ist. Ist die nicht der Fall (N) wird der Schritt 44 wiederholt. Andernfalls wird mit einem Schritt 46 fortgefahren.
In Schritt 46 wird der neue Ist-Wert der Lambdaregelung R mit dem im Schritt 40 abgespeicherten Wert verglichen. Da mittels der Adaption A der Ansteuerung der
Einspritzventile 14 Abweichungen der eingespritzten Kraftstoffmenge Q in Abhängigkeit von Toleranzen des Einspritzventils 14, insbesondere der
Verzugszeiten tv, zumindest weitgehend ausgeglichen werden sollen, kann davon ausgegangen werden, dass unterschiedliche Lambdawerte auf eine fehlerhafte Adaption A hindeuten. Diese Abweichung kann durch Verschleiß des
Einspritzventils 14 oder von Ablagerungen, insbesondere von Ruß oder
Verkokungen, am Einspritzventil 14 verursacht sein. Diese Abweichung kann vom Adaptionsvorgang A nicht kompensiert werden, da der Adaptionsvorgang A nur Abweichungen bezüglich eines Zusammenhangs zwischen der
Einspritzdauer t, und der tatsächlichen Öffnungszeit teg des Einspritzventils 14 erkennen kann. Der Adaptionsvorgang erlaubt jedoch keine Rückschlüsse auf die während der Öffnungszeit teg tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge Q. Es ist weiterhin denkbar, dass für die Abweichung des Luftwertes λ ein Schwellwert vorgegeben wird, bei dessen Überschreiten ein Eintrag für dieses Einspritzventil 14 in einen Fehlerspeicher erfolgt.
Eine weitere Ausführung sieht vor, dass alternativ zu den Schritten 36 bis 46 in einer erfindungsgemäßen Durchführung des Verfahren in einem Schritt 48 das brennkammerindividuelle Drehmoment M ermittelt wird. Hierzu wird die momentane Drehzahl n der Kurbelwelle 24 erfasst. Es kann vorgesehen sein, dass die Drehzahl n für einen Drehwinkelbereich der Kurbelwelle 24 (oder ein entsprechendes Zeitintervall) ausgewertet wird, in welchem eine bestimmte Brennkammer 12 zur Erzeugung des Gesamtdrehmoments Mg beiträgt. Auf diese Weise kann nacheinander für jede Brennkammer 12 das jeweilige
Drehmoment M ermittelt werden. Als Maß für das Drehmoment M kann beispielsweise eine zeitliche Änderung n' der Drehzahl, das heißt eine Ableitung der Drehzahl nach der Zeit, herangezogen werden. Es kann auch mittels eines Brennraumdrucksensors ein Brennraumdruck p innerhalb der einzelnen
Brennkammern 12 erfasst werden und das Drehmoment M zumindest auch anhand des Brennraumdrucks p und/oder anhand dessen zeitlichen Verlaufs ermittelt werden. Abweichend oder ergänzend hierzu kann die
Brennkraftmaschine 10 einen Drehmomentsensor zum Erfassen des
Drehmoments M und/oder des Gesamtdrehmoments Mg aufweisen und im Schritt 48 das Drehmoment M bzw. das Gesamtdrehmoment Mg mittels des Drehmomentsensors erfasst werden. Darüber hinaus kann eine Kenngröße L, die eine Laufunruhe der Brennkraftmaschine 10 charakterisiert, ermittelt werden.
Da mittels der Adaption A der Ansteuerung der Einspritzventile 14 Abweichungen der eingespritzten Kraftstoffmenge Q in Abhängigkeit von Toleranzen des Einspritzventils 14, insbesondere der Verzugszeit tvzumindest weitgehend ausgeglichen werden, kann mit relativ großer Sicherheit angenommen werden, dass Unterschiede der brennraumindividuellen Drehmomente M untereinander vor allem von Unterschieden zwischen den Frischgasfüllungen mg der einzelnen Brennkammern 12 herrühren. In einem auf den Schritt 48 folgenden Schritt 50 kann anhand der Drehmomente M für jede Brennkammer 12 die entsprechende Frischgasfüllung mg berechnet werden. Alternativ oder ergänzend hierzu können auch Differenzen zwischen den einzelnen Füllungen mg berechnet werden. Im
Allgemeinen besteht eine Proportionalität zwischen dem Drehmoment M und der Frischluftfüllung mg, so dass bei bekannter Proportionalitätskonstante die Frischluftfüllung mg beziehungsweise die Unterschiede zwischen den
Frischluftfüllungen mg der einzelnen Brennkammern 12 berechnet werden kann. Die brennkammerindividuellen Drehmomente M und die Kenngröße L für die
Laufunruhe werden zwar von mehreren Größen wie beispielsweise eine
Abweichung der Kraftstoffmengen Q zwischen den einzelnen Brennkammern 12, von Abweichungen der Frischluftfüllungen mg der einzelnen Brennkammern 12 untereinander sowie von Abweichungen eines Zündwinkels φ zwischen den einzelnen Brennkammern 12 beeinflusst. Da jedoch mittels des
Adaptionsvorgangs A die Abweichungen zwischen den einzelnen Brennkammern 12, was die Kraftstoffmenge Q betrifft, zumindest weitgehend eliminiert worden sind, kann daraus geschlossen werden, dass Abweichungen der einzelnen Drehmomente M voneinander und die Laufunruhe L vor allem von Abweichungen der Frischluftfüllungen mg untereinander herrühren. Die Abweichungen im Zündwinkel φ haben hierbei einen relativ geringen Einfluss auf die Unterschiede zwischen den Drehmomenten beziehungsweise auf die Laufunruhe L.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Schritt 52 vorgesehen, in welchem die Unterschiede zwischen den zylinderindividuellen Drehmomenten M beziehungsweise die Laufunruhe L verringert werden. Hierbei kann
vorgesehen werden, dass beispielsweise für eine Brennkammer 12, die im
Vergleich zu den anderen Brennkammern 12 ein relativ geringes Drehmoment M erzeugt und somit eine Laufunruhe L der Brennkraftmaschine 10 verursacht, die Kraftstoffmenge Q erhöht wird. Da allerdings insbesondere beim Start der Brennkraftmaschine 10 und bei einer geringen Last der Brennkraftmaschine 10 die Erhöhung der Kraftstoffmenge Q zu einer Erhöhung von
Schadstoffemissionen, beispielsweise von Emissionen von Ruß, führen kann, ist bevorzugt, dass eine Änderung der eingespritzten Kraftstoffmenge Q nur dann durchgeführt wird, wenn die Brennkraftmaschine 10 sich nicht im Startvorgang befindet und/oder wenn die Last der Brennkraftmaschine größer als ein vorgegebener Mindestwert ist oder diesem Mindestwert entspricht. Als Maß für die Last der Brennkraftmaschine 10 kann beispielsweise das
Gesamtdrehmoment Mg vorgesehen sein. Der Mindestwert würde dann einem Mindestgesamtdrehmoment entsprechen.
Es ist denkbar, dass im Schritt 52 zum Ausgleich der unterschiedlichen
Drehmomente M beziehungsweise zum Verringern der Laufunruhe L zusätzlich oder alternativ zum andern der Kraftstoffmenge Q ein Zündwinkel φ derjenigen Brennkammern 12 verstellt wird, deren Drehmoment M von einem gewünschten Drehmoment oder dem Drehmoment M, das die anderen Brennkammern 12 erzeugen, abweicht. Auf diese Weise kann eine Gleichstellung der Drehmomente M der einzelnen Brennkammern 12 zumindest annähernd erreicht werden.
In einigen Fällen kann es bei einzelnen Einspritzventilen 12 auch zu einer Abweichung bezüglich eines Zusammenhangs zwischen der effektiven
Öffnungszeit teg und der eingespritzten Kraftstoffmenge Q kommen. Bei
Öffnungszeit teg unterscheidet sich somit die in verschiedene Brennkammern 12 eingespritzte Kraftstoffmenge Q. Diese Abweichung kann durch Verschleiß des Einspritzventils 14 oder von Ablagerungen, insbesondere Ablagerungen von Ruß oder Verkokungen, am Einspritzventil 14 verursacht sein. Diese Abweichung kann vom Adaptionsvorgang A nicht kompensiert werden, da der
Adaptionsvorgang A nur Abweichungen bezüglich eines Zusammenhangs zwischen der Einspritzdauer t, und der tatsächlichen Öffnungszeit teg des
Einspritzventils 14 erkennen kann.
Diese Abweichungen lassen sich feststellen, wenn in einem weiteren Schritt 54 gesteuert durch das Steuergerät 22 zylinderindividuell von einer einzelnen Einspritzung auf eine Mehrfacheinspritzung mit mindestens zwei
Einspritzimpulsen tix umgeschaltet wird. Die Einspritzimpulse tix liegt dabei vorzugsweise bei sehr kleinen, ballistischen Werten.
Im nachfolgenden Schritt 55 wird erneut, analog zum Schritt 48, das
zylinderindividuelle Drehmoment erfasst. Wurde in den vorangehenden Schritt 32 die Verzugszeit tv bzw. die effektive Öffnungszeit teg richtig adaptiert, und anschließend die Drehmomentabweichungen eliminiert, dürfte aus der
Umschaltung auf Mehrfacheinspritzung keine Drehmomentabweichung resultieren. Ist dies trotzdem der Fall, so kann mit ausreichender Sicherheit davon ausgegangen werden, dass die Adaption A der Verzugszeit tv fehlerhaft war. Es ist weiterhin denkbar, dass für die Abweichung zylinderindividuellen Drehmoments M ein Schwellwert vorgegeben wird, bei dessen Überschreiten ein
Eintrag für diesen Zylinder in einen Fehlerspeicher erfolgt.
Sowohl die Schritte 36 bis 46, als auch die Schritte 48 bis 54 können während des Betriebs der Brennkraftmaschine 10 regelmäßig, beispielsweise periodisch, beim Eintreten bestimmter Betriebszustände oder beim Wechsel zwischen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine 10 ausgeführt werden. Welche Art der Auswertung, also entweder das Signal der Lambdasonde 20 in den Schritten 36 bis 46 oder die Auswertung des Drehmoments M in den Schritten 48 bis 54 am besten geeignet ist, hängt insbesondere von einer Konfiguration der
Brennkraftmaschine 10 und den für die Diagnose verfügbaren Betriebszustände ab. Denkbar ist eine Vorgabe von frei wählbaren Last und Drehzahlschwellen, die in einem Schritt 56 abgefragt werden und dann eine geeignete Art der Auswertung ausgewählt wird.
In einer nicht gezeigten Ausführungsform wird für die einzelnen Brennkammern 12 die brennraumindividuelle Luftzahl λ nicht ausgewertet. Hier können die Schritte 36 bis 46 entfallen. In einer weiteren nicht gezeigten Ausführungsform wird das brennraumindividuelle Drehmoment nicht ausgewertet. Hier können die Schritte 48 bis 54 entfallen.
Für beide Arten der Auswertung 36 bis 46 oder 48 bis 55, gilt das bei einer Überschreitung einer vorgebbaren Schwelle ein Fehlereintrag in einem
Fehlerspeicher erfolgt.

Claims

Verfahren zur Überwachung einer Adaption einer Verzugszeit (tv) eines Einspritzventils (14) einer Brennkraftmaschine (10) wobei für mindestens ein Einspritzventil (14) eine Einspritzdauer (t,) des Einspritzventils (14) derart durch Erfassen oder Ermitteln einer effektiven Öffnungszeit (teg) des
Einspritzventils (14) adaptiert (A) wird, dass Toleranzen des Einspritzventils (14) bezüglich eines Zusammenhangs zwischen der Einspritzdauer (t,) und der effektiven Öffnungszeit (teg) ausgeglichen werden, dadurch
gekennzeichnet dass für mindestens eine Brennkammer (15) eine brennkammerindividuelle Luftzahl (λ) eingeregelt wird und/oder für mindestens eine Brennkammer (12) ein brennkammerindividuelles
Drehmoment (M) ermittelt wird, und dass eine Änderung in der Luftzahl (λ) und/oder des Drehmoments (M) resultierend aus einer Aufteilung der effektiven Öffnungszeit (teg) in mindestens zwei Teilöffnungszeiten (tex) zu einer Überwachung der Adaption (A) herangezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jede Änderung einer Anzahl x der Teilöffnungszeiten (tex) zur Überwachung verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die die Anzahl x der Teilöffnungszeiten (tex) erhöht wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Auswertungsart frei wählbar ist.
Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche programmiert ist.
Elektrisches Speichermedium für eine Steuer- und/oder eine
Regeleinrichtung (22) einer Brennkraftmaschine (10), dadurch gekennzeichnet, dass auf ihm ein Computerprogramm zur Anwendung in einem Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3 abgespeichert ist.
Steuer- und/oder Regeleinrichtung (22) für eine Brennkraftmaschine (10), dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Anwendung in einem Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3 programmiert ist.
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