WO2018162190A1 - Verfahren zur nullmengenkalibrierung von mittels injektoren zugemessenem kraftstoff in einer brennkraftmaschine - Google Patents

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WO2018162190A1
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internal combustion
combustion engine
injector
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injection
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Zdenek Cupl
Dietmar STEGER
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02D2200/1012—Engine speed gradient
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the invention relates to a method for carrying out a
  • machine-readable data carrier for storing the computer program and an electronic control unit by means of which the method according to the invention can be carried out.
  • Internal combustion engines are divided to improve the mixture preparation injected by injectors into combustion chambers fuel amounts in several sub-injections, which are arranged close in time and, for example, applied from one or more before a main injection
  • Pre-injections and consist of one or more post-injections.
  • the time interval between two partial injections is characterized by the pause time between two temporally successive electrical
  • the named main injection is calculated on the basis of a torque request, wherein the injection quantities of said partial injections (pre- or post-injections) must be as low as possible in order to avoid emission disadvantages.
  • the injection quantities must be large enough so that, taking into account all tolerance sources, the minimum quantity necessary for the corresponding combustion process is always emitted.
  • Quantity accuracy is a so-called drift of the respective injector. Therefore, functions are necessary that still in operation of the internal combustion engine
  • Fuel injection system The method is at a constant operating point of the internal combustion engine and at constant
  • the deviation is determined individually for individual cylinders of the internal combustion engine, wherein a main injection is first carried out on the respective cylinder and the
  • Main injection made and also measured the adjusted target injection quantity.
  • Post-injection and the main injection correspond to the amount of fuel injected during the initial main injection. From the difference between the two target injection quantities is closed on the deviation of the actual pre- or post-injection amount of the desired pre- or target Nacheinspritzmenge.
  • DE 10 2008 043 165 A1 discloses a known zero-quantity calibration, which is also carried out at idling or at idling speed of the internal combustion engine and is referred to as "zero-quantity calibration at idle” or "Zero Fuel in Low-idle” (ZFL). It will be on a cylinder
  • Pre-injection is changed until an effect on certain frequencies of the speed signal is zero. This will be the first
  • a said constant operating point of the internal combustion engine preferably corresponds to a substantially constant speed operation, e.g. in a lower idle.
  • Subsequent injections are temporarily set to zero.
  • the shutdown of a said injector is preferably carried out for a period of one or a few cycles (or cycle) of the internal combustion engine. During shutdown is by a speed controller of the internal combustion engine As is known, automatically made a quantity adjustment to the respective other cylinders, since the shutdown of the injector a
  • Activation time is preferably stored as a learning value for the NMK for the respective present injector or cylinder in a control unit of the internal combustion engine.
  • the method proposed according to the preferred embodiment is based on the particular knowledge or the special technical effect that the complete shutdown of a cylinder in modern internal combustion engines having at least three cylinders, in particular in contrast to the complete
  • the method proposed according to the preferred embodiment can also be carried out in the presence of a non-idling value, other (constant) speed of the internal combustion engine, provided that required for the operation of the engine or by a driver requested load with a deactivated cylinder can be provided.
  • the method can also be activated or started manually by the vehicle driver, for example.
  • the method can also be activated within the scope of a service function that has been carried out.
  • the generally proposed method is based on the other
  • Quantity deviation or corresponding calibration values also make it possible, in particular, to correct the activation duration of small quantities for the purposes of drift compensation mentioned above.
  • the learning values can also be used as offset values for the amount correction of an injector in larger ones
  • Quantity ranges of an underlying quantity map are applied, provided that for all injectors a similar or matching
  • the proposed method requires no overrun the Internal combustion engine and is therefore in relation to the prior art more operating phases and thus more often applicable.
  • the overrun operation is characterized by the fact that the rotation of a crankshaft of the internal combustion engine either by the inertia of the present motor vehicle, for example, during a downhill or a coasting, or by the rotational inertia of
  • the method of the respective present embodiment of the drive train of the motor vehicle is substantially independent and thus in a variety of work machines (types of vehicles) can be used with the advantages described herein.
  • the speed signal is transmitted, for example, from a transmission ratio or from ancillary components fixedly connected to the crankshaft, e.g.
  • Hydraulic pumps influenced. However, these influences play a minor role in the method proposed herein.
  • the proposed calibration can also be done in load-loaded constant operating points. The prerequisites are that the
  • Internal combustion engine can provide the required load even with a reduced by 1 number of working cylinder, and that said
  • the proposed method can be implemented with considerably less application effort, and the proposed method is subject to considerably lower influences of disturbance variables, for example volume waves mentioned at the outset, and therefore has significantly less negative effects on the
  • the quantity waves are known to occur in multiple injections.
  • a preceding injection releases a pressure wave in the injection system which changes the actual pressure during the subsequent injection.
  • the amount of subsequent injection may be positive in the case of a positive injection
  • the invention can be used in particular in a multi-cylinder, self-igniting internal combustion engine (diesel engine) with a common-rail injection system with intrinsically drip injectors, provided that they
  • the computer program according to the invention is set up to carry out each step of the method, in particular if it runs on a computing device or a control device. It allows the implementation of the
  • the machine-readable data carrier is provided on which the computer program according to the invention is stored.
  • Electronic control unit which is adapted to control a here affected fuel metering system or a corresponding internal combustion engine by means of the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows schematically temporal An embarkerlimit and resulting
  • Fig. 2 shows a first embodiment of the invention
  • Fig. 3 shows a second embodiment of the invention
  • Fig. 1 are schematically in the upper part in a self-igniting
  • the first cycle 145 represents only an assumed
  • Initial situation in the control is, in which the first cylinder 100 is a main injection 1 15 and a post-injection 120, the second cylinder 105, a pilot injection 125 and a main injection 130, and the third cylinder 1 10 a pilot injection 135 and a main injection 140 are provided.
  • main injections denoted by "HE”
  • pre- and post-injections designated by "VE” and "NE”.
  • the drive times shown in FIG. 1 correspond to the example of the first cylinder 100, eg At AD, HE in the case of the main injection 15 shown and At AD, NE in the case of the post-injection 120 shown.
  • changes in a speed curve of the internal combustion engine caused by the above-mentioned actuations, namely in the present case on the basis of a difference signal ( ⁇ ) 175 deviating from an upper nominal value 170, are shown.
  • a complete cut-off 180 of the injector of the second cylinder 105 i.e., the completion of the NMK, is now performed. There is no activation of this injector in this work cycle 150.
  • a speed controller provided in the internal combustion engine therefore automatically regulates the actuation duration of the two other cylinders 100, 110 after the quantity deviation caused by the shutdown, namely in the
  • the speed difference signal 175 substantially does not change in the second working cycle 150 relative to the first working cycle 145 or does not exceed the nominal speed value 170.
  • a main injection 200 is performed on the second cylinder 105 with a relatively short drive duration.
  • Main injection 200 does not yet cause a change in the speed signal 220 relative to the previous duty cycles, since the corresponding injection quantity for such a change is still insufficient.
  • the activation duration of the main injection 205 is increased stepwise, whereby no change in the speed signal 225 also results. However, the continued, gradual increase in the driving time of the
  • underlying drive time At AD.NMK of the present second cylinder 105 are formed by a predetermined nominal value At AD.nominai and are stored as NMK correction value.
  • a specific i-th cylinder of the internal combustion engine is first selected 300.
  • the process steps described below are carried out and after completion of these process steps a next cylinder is selected 300 at which these process steps are executed again. In this way, all cylinders of the internal combustion engine are processed sequentially.
  • step 305 it is checked whether the internal combustion engine is currently operating at idle or at another constant operating point, i. a constant speed or a correspondingly constant operating state of
  • step 310 the injector of the i-th cylinder is initially completely turned off. After that, the
  • Activation duration of this injector increased by an empirically predetermined difference value 315.
  • test step 320 is checked whether there is a change in the speed of the internal combustion engine. If this is not the case, the system jumps back to the previous step 315 and increases the activation time again by the empirically predefinable difference value 315. Thereafter, it is checked again 320 as to whether a change in the rotational speed of the internal combustion engine results. If the test step 320 reveals that a change in the rotational speed of the internal combustion engine has resulted, the present value of the actuation duration or the aforementioned deviation At AD.korr. as a learning value for the present injector, for example, stored in an electronic control unit of the internal combustion engine 325. After completing the mentioned process steps 305-325, the process returns to step 300 at the very beginning of the routine 330 and a next cylinder 300 is selected, for which the described process steps 305-325 are then executed again.
  • test step 405 it is checked whether the following operating conditions are preferably met cumulatively:
  • step 410 the calibration operation is started in step 410, wherein initially all cylinders are still active.
  • step 415 a predeterminable rail pressure pRaii.n is set. It should be noted that the at the
  • step 445 it is further checked whether or not the one set in step 415
  • step 450 checks whether there is a learning value for all cylinders at all given rail pressures. If this is not the case, then a return is made to step 415 453 and a changed rail pressure pRaii, for example a higher rail pressure pRaii, n + i, is set. In this case, steps 420-445 are performed again for the changed rail pressure.
  • test step 450 shows that for all cylinders at all given
  • Test step 405 performed again.
  • the method described can be implemented in the form of a control program for an electronic control unit for controlling an internal combustion engine or in the form of one or more corresponding electronic control units (ECUs).
  • ECUs electronice control units

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahrenzur Durchführung einer Nullmengenkalibrierungvon mittels Injektoren zugemessenem Kraftstoff insbesondere in einer selbstzündenden Brennkraftmaschinemit wenigstens drei Zylindern, welche jeweils wenigstens einen Injektor zur Einspritzung von Kraftstoff aufweisen, bei dem insbesondere vorgesehen ist, dass ein konstanter Betriebspunkt der Brennkraftmaschineerkannt wird (305), dass bei erkanntem konstantem Betriebspunkt die Ansteuerdauer einer Haupteinspritzung eines Injektors eines vorgebbaren Zylinders verändert wird (315), und dass die Nullmengenkalibrierungauf der Grundlage einer erfassten (320), durch die Änderung der Ansteuerdauer der Haupteinspritzung des Injektors bewirkten Änderung eines Drehzahlsignals der Brennkraftmaschine durchgeführt wird (325).

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zur Nullmengenkalibrierung von mittels Injektoren zugemessenem Kraftstoff in einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung einer
Nullmengenkalibrierung von mittels Injektoren zugemessenem Kraftstoff in einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Computerprogramm, ein
maschinenlesbarer Datenträger zur Speicherung des Computerprogramms und ein elektronisches Steuergerät, mittels derer das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist.
Stand der Technik
In modernen Kraftstoffeinspritzsystemen insbesondere selbstzündender
Brennkraftmaschinen werden zur Verbesserung der Gemischaufbereitung die mittels Injektoren in Verbrennungsräume eingespritzten Kraftstoffmengen in mehrere Teileinspritzungen aufgeteilt, welche zeitlich nah angeordnet sind und bspw. aus einer oder mehreren vor einer Haupteinspritzung applizierten
Voreinspritzungen sowie aus einer oder mehreren Nacheinspritzungen bestehen. Der zeitliche Abstand zwischen zwei Teileinspritzungen wird dabei durch die Pausenzeit zwischen zwei zeitlich aufeinander folgenden elektrischen
AnSteuerimpulsen der Injektoren, durch einen Kurbelwellenwinkel oder durch eine Kombination dieser beiden Größen definiert. So werden in Common- Rail- Dieseleinspritzsystemen vor oder nach einer Haupteinspritzung sogenannte Teileinspritzungen mit relativ kleinen Kraftstoffmengen vorgenommen.
Die genannte Haupteinspritzung wird auf der Basis einer Momentenanforderung berechnet, wobei die Einspritzmengen von genannten Teileinspritzungen (Vor- oder Nacheinspritzungen) möglichst gering sein müssen, um Emissionsnachteile zu vermeiden. Andererseits müssen die Einspritzmengen groß genug sein, damit unter Berücksichtigung aller Toleranzquellen stets die für den entsprechenden Verbrennungsprozess notwendige Mindestmenge abgesetzt wird. Diese
Mindestmengen erfordern eine präzise Zumessung der jeweiligen
Einspritzmengen, wobei eine wesentliche Toleranzquelle für die
Mengengenauigkeit eine sogenannte Drift des jeweiligen Injektors ist. Daher sind Funktionen notwendig, die noch im Betrieb der Brennkraftmaschine eine
Kalibrierung der Teileinspritzmengen vorzunehmen ermöglichen.
So ist die sogenannte„Nullmengenkalibrierung" (NMK) bzw.„Zero Fuel
Calibration" (ZFC) bekannt geworden, bei der in Einspritzpausen, z. B. im Schub, durch kurzzeitige Ansteuerung der Injektoren mit wachsender Ansteuerdauer gemessen wird, ab wann sich eine Kleinst- Einspritzung auf das Drehmoment des Motors auswirkt. Die ZFC funktioniert allerdings prinzipbedingt nur im
Schubbetrieb der Brennkraftmaschine.
Zudem geht aus DE 10 2007 058 228 AI ein Verfahren zur Bestimmung der Abweichung einer tatsächlichen Vor- oder Nacheinspritzmenge von einer Soll- Vor- oder Soll-Nacheinspritzmenge in einem hier betroffenen
Kraftstoffeinspritzsystem hervor. Das Verfahren wird bei einem konstanten Betriebspunkt der Brennkraftmaschine sowie bei konstanten
Umgebungsbedingungen durchgeführt. Die Abweichung wird individuell für einzelne Zylinder der Brennkraftmaschine bestimmt, wobei an dem betreffenden Zylinder zunächst eine Haupteinspritzung vorgenommen wird und die
eingeregelte Soll-Einspritzmenge gemessen wird. Dann wird wenigstens eine Drehmoment-wirksame Vor- oder Nacheinspritzung und wenigstens eine
Haupteinspritzung vorgenommen und ebenfalls die eingeregelte Soll- Einspritzmenge gemessen. Die Kraftstoffgesamtmenge der Vor- oder
Nacheinspritzung und der Haupteinspritzung entspricht der Kraftstoffmenge, die während der zunächst durchgeführten Haupteinspritzung eingespritzt wurde. Aus der Differenz der beiden Soll-Einspritzmengen wird auf die Abweichung der tatsächlichen Vor- oder Nacheinspritzmenge von der Soll-Vor- oder Soll- Nacheinspritzmenge geschlossen. Ferner geht aus DE 10 2008 043 165 AI eine genannte Nullmengenkalibrierung hervor, die auch im Leerlauf bzw. bei Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine durchgeführt wird und als„Nullmengenkalibrierung im Leerlauf" bzw.„Zero Fuel in Low-idle" (ZFL) bezeichnet wird. Dabei werden an einem Zylinder
abwechselnd eine Einfacheinspritzung, d. h. eine Haupteinspritzung sowie eine
Vor- und eine Haupteinspritzung abgesetzt. Die Ansteuerdauer der
Voreinspritzung wird dabei solange verändert, bis eine Wirkung auf bestimmte Frequenzen des Drehzahlsignals zu Null wird. Dabei wird die erste
Voreinspritzung alternierend abgeschaltet. Bei der ZFL-Kalibrierung muss insbesondere der Einfluss einer (Kraftstoff-) Mengenwelle auf ein zu
kalibrierendes Kennfeld berücksichtigt werden.
Offenbarung der Erfindung Dem vorgeschlagenen Verfahren liegt das Konzept zugrunde, bei der
Durchführung einer hier betroffenen Nullmengenkalibrierung (NMK), in einem möglichst konstanten Betriebspunkt (bzw. Betriebsphase) der
Brennkraftmaschine, nur jeweils die Ansteuerdauer einer Haupteinspritzung wenigstens eines Injektors eines vorgebbaren einzelnen Zylinders der
Brennkraftmaschine zu verändern. Somit werden die Ansteuerdauern von zusätzlich etwa vorliegenden Vor- und/oder Nacheinspritzungen nicht verändert. Diese Verfahrensschritte werden bevorzugt nacheinander auf die jeweils anderen Zylinder der Brennkraftmaschine angewendet. Ein genannter konstanter Betriebspunkt der Brennkraftmaschine entspricht dabei bevorzugt einem Betrieb mit im Wesentlichen konstanter Drehzahl, z.B. in einem unteren Leerlauf.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird vor einer genannten Änderung der Ansteuerdauer einer Haupteinspritzung des
vorgebbaren Zylinders die Ansteuerung des jeweiligen Injektors zunächst kurz oder zeitweilig ganz abgeschaltet. Dadurch werden im Ergebnis auch die
Ansteuerdauern von bei diesem Injektor ggf. vorgesehenen Vor- oder
Nacheinspritzungen vorübergehend auf den Wert Null gesetzt. Die Abschaltung eines genannten Injektors erfolgt bevorzugt für einen Zeitraum von einem oder von wenigen Arbeitszyklen (bzw. Arbeitsspiel) der Brennkraftmaschine. Während der Abschaltung wird durch einen Drehzahlregler der Brennkraftmaschine bekanntermaßen automatisch eine Mengenanpassung an den jeweils anderen Zylindern vorgenommen, da die Abschaltung des Injektors eine
verbrennungstechnisch bedingte Änderung der Drehzahl der Brennkraftmaschine verursacht.
Nach der Abschaltung wird der betroffene Injektor mit von Arbeitszyklus zu Arbeitszyklus schrittweise erhöhter Ansteuerdauer angesteuert bzw. bestromt, wodurch sich Haupteinspritzungen mit entsprechend veränderlicher
Kraftstoff menge ergeben. Die Erhöhung der Ansteuerdauer erfolgt, ähnlich der an sich bekannten Vorgehensweise bei der NMK, bis zum Einsetzen einer
Reaktion bzw. Änderung eines Drehzahlsignals der Brennkraftmaschine. Diese für das Drehzahlverhalten der Brennkraftmaschine minimal wirksame
Ansteuerdauer wird bevorzugt als Lernwert für die NMK für den jeweils vorliegenden Injektor bzw. Zylinder in einem Steuergerät der Brennkraftmaschine gespeichert.
Das gemäß der bevorzugten Ausgestaltung vorgeschlagene Verfahren beruht auf der besonderen Erkenntnis bzw. dem besonderen technischen Effekt, dass das vollständige Abschalten eines Zylinders bei modernen Brennkraftmaschinen mit wenigstens drei Zylindern, insbesondere im Gegensatz zur vollständigen
Abschaltung von Voreinspritzungen, im Wesentlichen keine nachteiligen
Auswirkungen auf den Betrieb und/oder die Geräuschentwicklung der
Brennkraftmaschine bzw. auf den Fahrkomfort eines entsprechenden
Kraftfahrzeugs hat.
Es ist zudem anzumerken, dass das gemäß der bevorzugten Ausgestaltung vorgeschlagene Verfahren auch bei Vorliegen einer nicht dem Leerlaufwert entsprechenden, anderen (konstanten) Drehzahl der Brennkraftmaschine durchgeführt werden kann, sofern die für den Betrieb der Brennkraftmaschine erforderliche bzw. von einem Fahrzeugführer angeforderte Last auch mit einem deaktivierten Zylinder bereitgestellt werden kann. Bei Anwendungsszenarien, in denen keine ausreichend lange Phase konstanter Drehzahl vorliegt, kann das Verfahren auch z.B. vom Fahrzeugführer manuell aktiviert bzw. gestartet werden. Auch kann das Verfahren im Rahmen einer etwa durchgeführten Servicefunktion aktiviert werden. Ferner beruht das generell vorgeschlagene Verfahren auf der weiteren
Erkenntnis, dass insbesondere bei genannten CR-Einspritzsystemen bei„Off- Highway"(OHW) -betriebenen Arbeitsmaschinen oder Nutzfahrzeugen eine Nullmengenkalibrierung bzw. Erkennung/Kompensation einer Injektor-
Mengendrift aus den folgenden Gründen nicht geeignet sind. Zum einen ist die an sich bekannte Nullmengenkalibrierung, wie erwähnt, nur in
Schubbetriebsphasen der Brennkraftmaschine ausführbar und daher nicht für alle Einsatzbereiche eines Kraftfahrzeugs geeignet. Solche
Schubbetriebsphasen kommen zudem in genannten OHW-Anwendungen in den meisten Fällen nur sehr selten oder sogar niemals vor. Darüber hinaus ist mit der bekannten Nullmengenkalibrierung bei vielen Injektortypen die z.B. seitens der Abgasgesetzgebung geforderte Einspritzgenauigkeit nicht erreichbar.
Die anhand des vorgeschlagenen Verfahrens ermittelten Lernwerte der
Mengenabweichung bzw. entsprechenden Kalibrierungswerte ermöglichen insbesondere auch eine Korrektur der Ansteuerdauer von Kleinmengen zu genannten Zwecken der Driftkompensation. Die Lernwerte können zudem auch als Offsetwerte zur Mengenkorrektur eines Injektors in größeren
Mengenbereichen eines zugrundeliegenden Mengen-Kennfeldes angewendet werden, sofern für alle Injektoren ein ähnliches oder übereinstimmendes
Offsetverhalten angenommen werden kann.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren kann zudem vorgesehen sein, dass eine Auswertung des zeitlichen Verlaufs von wie beschrieben gelernten Kalibrierungsbzw. Korrekturwerten ermöglicht, in beiden Richtungen etwa auftretende
Mengendriften zu ermitteln. Bei Überschreiten bzw. Unterschreiten von entsprechend vorgebbaren Grenzwerten für die jeweiligen Korrekturwerte kann eine Fehlermeldung, z.B. an den Fahrzeugführer, ausgegeben werden. Es ist hierbei hervorzuheben, dass auch eine negative Mengendrift zum vollständigen Ausbleiben kleiner Einspritzmengen und damit zur Verschlechterung von Verbrennungsabgas und/oder Verbrennungsgeräuschen führen kann.
Gegenüber der eingangs genannten Methode der Nullmengenkalibrierung benötigt das vorgeschlagene Verfahren keinen Schubbetrieb der Brennkraftmaschine und ist daher in gegenüber dem Stand der Technik mehr Betriebsphasen und damit häufiger anwendbar. Denn der Schubbetrieb zeichnet sich dadurch aus, dass die Drehung einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine entweder durch die Trägheit des vorliegenden Kraftfahrzeugs z.B. bei einer Bergabfahrt oder bei einem Ausrollen, oder durch die Rotationsträgheit der
Brennkraftmaschine bei einem Lastabfall aufrechterhalten wird. Im Falle des vorgeschlagenen Verfahrens wird durch die Verbrennungskräfte der
verbleibenden, weiterhin arbeitenden Zylinder die Rotation der Kurbelwelle wirksam aufrechterhalten.
Zudem ist das Verfahren von der jeweils vorliegenden Ausgestaltung des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs im Wesentlichen unabhängig und somit bei einer Vielzahl von Arbeitsmaschinen (Kraftfahrzeugtypen) mit den hierin beschriebenen Vorteilen einsetzbar. Denn bei Verfahren, die nur im Schubbetrieb arbeiten, wird das Drehzahlsignal beispielsweise von einer Getriebeübersetzung oder von fest mit der Kurbelwelle verbundenen Nebenaggregaten, z.B.
Hydraulikpumpen, beeinflusst. Für das hierin vorgeschlagene Verfahren spielen diese Einflüsse jedoch eine untergeordnete Rolle. Für Brennkraftmaschinen zum Betrieb von Notstromaggregaten oder Blockheizkraftwerken, die normalerweise nicht in einem lastfreien, unteren Leerlauf betrieben werden, kann das vorgeschlagene Kalibrierverfahren auch in lastbeaufschlagten konstanten Betriebspunkten erfolgen. Die Voraussetzungen dafür sind, dass die
Brennkraftmaschine die geforderte Last auch mit einer um 1 reduzierten Anzahl arbeitender Zylinder bereitstellen kann, und dass die genannten
Voraussetzungen bezüglich der Drehzahl und der Einspritzmenge erfüllt werden können.
Gegenüber der eingangs genannten Methode der„ZFL"-Kalibrierung lässt sich das vorgeschlagene Verfahren mit erheblich geringerem Applikationsaufwand implementieren. Zudem unterliegt das vorgeschlagene Verfahren erheblich geringeren Einflüssen von Störgrößen, z.B. eingangs genannter Mengenwellen, und hat daher erheblich geringere negative Auswirkungen auf die
verbrennungsbedingte Geräuschentwicklung der Brennkraftmaschine. Denn die Mengenwellen treten bekanntermaßen bei Mehrfacheinspritzungen auf. Dabei löst eine vorangehende Einspritzung eine Druckwelle im Einspritzsystem aus, wodurch der tatsächliche Druck während der nachfolgenden Einspritzung verändert wird. Abhängig vom zeitlichen Abstand zwischen den Einspritzungen kann die Menge der nachfolgenden Einspritzung im Falle einer positiven
Mengenwelle vergrößert oder im Falle einer negativen Mengenwelle verkleinert werden. Da beim vorgeschlagenen Verfahren gegenüber der zu kalibrierenden
Einspritzung keine weiteren Einspritzungen in einem Verbrennungszyklus auftreten, können somit auch keine störenden Mengenwelleneffekte ausgelöst werden.
Die Erfindung kann insbesondere bei einer mehrzylindrigen, selbstzündenden Brennkraftmaschine (Dieselmotor) mit einem Common-Rail-Einspritzsystem mit an sich driftbehafteten Injektoren zur Anwendung kommen, sofern diese
Injektoren kein Plateau in der Charakteristik der Ansteuerdauer aufweisen.
Das erfindungsgemäße Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere wenn es auf einem Rechengerät oder einem Steuergerät abläuft. Es ermöglicht die Implementierung des
erfindungsgemäßen Verfahrens auf einem elektronischen Steuergerät, ohne an diesem bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist der maschinenlesbare Datenträger vorgesehen, auf welchem das erfindungsgemäße Computerprogramm gespeichert ist. Durch Aufspielen des erfindungsgemäßen Computerprogramms auf ein elektronisches Steuergerät wird das
erfindungsgemäße elektronische Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist, um ein hier betroffenes Kraftstoffzumesssystem bzw. eine entsprechende Brennkraftmaschine mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zu steuern.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweiligen angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Fig. 1 zeigt schematisch zeitliche Ansteuerverläufe und resultierende
Drehzahlverläufe bei einer dreizylindrigen, selbstzündenden
Brennkraftmaschine, zur Illustration eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Nullmengenkalibrierung (NMK).
Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verfahrens anhand eines Flussdiagramms.
Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verfahrens anhand eines Flussdiagramms.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
In Fig. 1 sind im oberen Teil schematisch bei einer selbstzündenden
Brennkraftmaschine (Dieselmotor) mit vorliegend drei Zylindern („Zyl. 1 " -„Zyl. 3") 100 - 1 10 durchgeführte Ansteuerungen 1 15 - 140 der entsprechenden Injektoren, und zwar für vorliegend fünf aufeinander folgende Arbeitszyklen („I", „II",„III", IV",„V") 145 - 165 der Brennkraftmaschine, dargestellt.
Der erste Arbeitszyklus 145 stellt dabei nur eine angenommene
Ausgangssituation bei der Ansteuerung dar, bei der am ersten Zylinder 100 eine Haupteinspritzung 1 15 sowie eine Nacheinspritzung 120, am zweiten Zylinder 105 eine Voreinspritzung 125 sowie eine Haupteinspritzung 130, und am dritten Zylinder 1 10 eine Voreinspritzung 135 sowie eine Haupteinspritzung 140 vorgesehen sind. Bei den im oberen Teil gezeigten Ansteuerungen wird zwischen durch„HE" bezeichneten Haupteinspritzungen und durch„VE" und „NE" bezeichneten Vor- bzw. Nacheinspritzungen unterschieden.
Die in Fig. 1 gezeigten Ansteuerdauern entsprechen, am Beispiel des ersten Zylinders 100, z.B. At AD, HE im Falle der gezeigten Haupteinspritzung 1 15 sowie At AD, NE im Falle der gezeigten Nacheinspritzung 120. Entsprechendes gilt für die übrigen in Fig. 1 gezeigten Ansteuerungen bzw. Ansteuerdauern. Im unteren Teil der Fig. 1 sind durch die genannten Ansteuerungen verursachte Änderungen eines Drehzahlverlaufs der Brennkraftmaschine, und zwar vorliegend anhand eines von einem oberen Nominalwert 170 abweichenden Differenzsignals (Δη) 175, dargestellt.
Es ist anzumerken, dass in der Fig. 1 sowohl die gezeigten Werte der
Ansteuerungen 1 15 - 140 als auch die Werte der Drehzahldifferenz 175 nur rein qualitativ als z.B. auf den Wert 1 normierte Werte bzw. relative Werte dargestellt sind, und nicht deren Absolutwerte.
Im zweiten Arbeitszyklus 150 erfolgt nun zur Durchführung der NMK eine vollständige Abschaltung 180 des Injektors des zweiten Zylinders 105, d.h. es findet in diesem Arbeitszyklus 150 keine Ansteuerung dieses Injektors statt. Ein bei der Brennkraftmaschine vorgesehener Drehzahlregler regelt daher auf der durch das Abschalten verursachten Mengenabweichung die Ansteuerdauer der beiden anderen Zylinder 100, 1 10 automatisch nach, und zwar in dem
vorliegenden Beispiel durch Verlängerung 185, 190 der jeweiligen
Haupteinspritzungen 1 15, 140. Im Ergebnis führt dies dazu, dass das Drehzahl- Differenzsignal 175 sich im zweiten Arbeitszyklus 150 gegenüber dem ersten Arbeitszyklus 145 im Wesentlichen nicht ändert 195 bzw. den Drehzahl- Nominalwert 170 nicht überschreitet.
Im dritten Arbeitszyklus 155 wird am zweiten Zylinder 105 eine Haupteinspritzung 200 mit einer relativ kurzen Ansteuerdauer durchgeführt. Diese
Haupteinspritzung 200 bewirkt noch keine Änderung des Drehzahlsignals 220 gegenüber den vorherigen Arbeitszyklen, da die entsprechende Einspritzmenge für eine solche Änderung noch nicht ausreichend ist. Im vierten Arbeitszyklus 160 wird die Ansteuerdauer der Haupteinspritzung 205 schrittweise erhöht, wobei sich ebenfalls noch keine Änderung des Drehzahlsignals 225 ergibt. Jedoch bewirkt die fortgesetzte, schrittweise Erhöhung der Ansteuerdauer der
Haupteinspritzung 210 im fünften Arbeitszyklus 165 eine deutliche, den oberen Nominalwert 170 überschreitende Erhöhung 215 des Drehzahl-Differenzsignals, da die entsprechende Einspritzmenge für eine solche Änderung jetzt ausreichend ist. Die in Fig. 1 erfasste Drehzahlerhöhung 215 wird nun in an sich bekannter Weise zur Durchführung einer Nullmengenkalibrierung (NMK) eingesetzt. So kann die Abweichung At AD.korr. zwischen der bei dieser Drehzahlerhöhung
zugrundeliegenden Ansteuerdauer At AD.NMK des vorliegend zweiten Zylinders 105 von einem vorgegebenen Nominalwert At AD.nominai gebildet werden und als NMK- Korrekturwert abgespeichert werden. Ein Ausführungsbeispiel des
entsprechenden Verfahrens ist in der nachfolgend beschriebenen Fig. 2 gezeigt.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Routine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zunächst ein bestimmter i-ter Zylinder der Brennkraftmaschine ausgewählt 300. Für diesen i-ten Zylinder werden die nachfolgend beschriebenen Prozessschritte ausgeführt und nach Abschluss dieser Prozessschritte ein nächster Zylinder ausgewählt 300, an dem diese Prozessschritte erneut ausgeführt werden. Auf diese Weise werden sämtliche Zylinder der Brennkraftmaschine sequenziell abgearbeitet.
In Schritt 305 wird geprüft, ob die Brennkraftmaschine derzeit im Leerlauf oder einem anderen konstanten Betriebspunkt betrieben wird, d.h. eine konstante Drehzahl bzw. ein entsprechend konstanter Betriebszustand der
Brennkraftmaschine vorliegt. Erst wenn diese Bedingung erfüllt ist, wird mit den nachfolgenden Schritten weiterverfahren, da der nachfolgende Prozess den konstanten Betrieb, z.B. Leerlaufbetrieb voraussetzt. In Schritt 310 wird der Injektor des i-ten Zylinders zunächst ganz abgeschaltet. Danach wird die
Ansteuerdauer dieses Injektors um einen empirisch vorgebbaren Differenzwert erhöht 315. In Prüfschritt 320 wird geprüft, ob sich eine Änderung der Drehzahl der Brennkraftmaschine ergibt. Ist dies nicht der Fall, wird zu vorherigem Schritt 315 zurückgesprungen und die Ansteuerdauer erneut um den empirisch vorgebbaren Differenzwert erhöht 315. Danach wird erneut geprüft 320, ob sich eine Änderung der Drehzahl der Brennkraftmaschine ergibt. Ergibt der Prüfschritt 320, dass sich eine Änderung der Drehzahl der Brennkraftmaschine ergeben hat, wird der vorliegende Wert der Ansteuerdauer bzw. die genannte Abweichung At AD.korr. als Lernwert für den vorliegenden Injektor z.B. in einem elektronischen Steuergerät der Brennkraftmaschine abgespeichert 325. Nach Abschluss der genannten Prozessschritte 305 - 325 wird wieder ganz an den Anfang der Routine zu Schritt 300 zurückgesprungen 330 und ein nächster Zylinder ausgewählt 300, für den dann die beschriebenen Prozessschritte 305 - 325 erneut ausgeführt werden.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Routine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zunächst von einem normalen Betrieb der Brennkraftmaschine ausgegangen. In Prüfschritt 405 wird geprüft, ob die folgenden Betriebsbedingungen bevorzugt kumulativ erfüllt sind:
Liegt eine Anforderung zur Nullmengenkalibrierung vor, z.B. laufzeitbedingt oder aktiv durch einen Tester?
Sind die genannten erforderlichen Drehzahlbedingungen bezüglich der Konstanz und dem Liegen des Drehzahlwertes innerhalb eines
vorgegebenen Kalibrierfensters erfüllt?
Sind die genannten erforderlichen Einspritzmengenbedingungen bezüglich der Konstanz und dem Liegen des Einspritzmengenwertes innerhalb eines vorgegebenen Kalibrierfensters erfüllt?
Sind die erforderlichen Umgebungsbedingungen, z.B. die erforderliche
Betriebstemperatur der Brennkraftmaschinen, erfüllt?
Sind ggf. weitere, für die Nullmengenkalibrierung erforderliche Bedingungen erfüllt?
Sind diese Bedingungen erfüllt, wird in Schritt 410 der Kalibrierbetrieb gestartet, wobei zunächst noch alle Zylinder aktiv sind. In Schritt 415 wird ein vorgebbarer Raildruck pRaii.n eingestellt. Hierbei ist anzumerken, dass die bei der
Nullmengenkalibrierung ermittelte, minimale Ansteuerdauer A†.AD vom Raildruck abhängig ist. Daher werden bei dem Verfahren unterschiedliche Kalibrierdrücke eingestellt.
In Schritt 420 wird ein Zylinder der Brennkraftmaschine ganz abgeschaltet und in Schritt 425 geprüft, ob nach der Abschaltung dieses Zylinders bereits eine konstante Drehzahl eingeregelt wurde. Ist diese Bedingung erfüllt, werden in Schritt 430 die übrigen Zylinder mit einer minimalen Ansteuerdauer At AD_MIN angesteuert bzw. bestromt. In Schritt 435 wird geprüft, ob sich aufgrund dieser Ansteuerung eine Drehzahländerung ergeben hat. Ist dies nicht der Fall, wird die Ansteuerdauer um einen empirisch vorgebbaren Inkrementalwert auf den Wert At AD = At AD_MIN + At AD INKREMENT erhöht und zu Schritt 430 zurückgesprungen, um die beiden Schritte 430 und 435 erneut durchzuführen. Ergibt der Prüfschritt 435 eine Drehzahländerung, insbesondere eine Drehzahlerhöhung, dann wird im nachfolgenden Schritt 440 der dann vorliegende Ansteuerwert At AD als Lernwert gespeichert.
In Schritt 445 wird weiter geprüft, ob bei dem in Schritt 415 eingestellten
Raildruck pRaii,n für alle Zylinder (außer dem gemäß Schritt 420 abgestellten Zylinder) ein Lernwert vorliegt. Ist dies nicht der Fall, dann wird zu Schritt 420 zurückgesprungen 447 und die Schritte 420 - 445 für einen weiteren Zylinder erneut durchgeführt. Liegen für alle Zylinder Lernwerte vor, wird im
nachfolgenden Schritt 450 geprüft, ob für alle Zylinder bei allen vorgegebenen Raildrücken jeweils ein Lernwert vorliegt. Ist dies nicht der Fall, dann wird zu Schritt 415 zurückgesprungen 453 und ein geänderter Raildruck pRaii, z.B. ein höherer Raildruck pRaii,n+i , eingestellt. In diesem Fall werden die Schritte 420 - 445 für den geänderten Raildruck erneut durchgeführt.
Ergibt der Prüfschritt 450, dass für alle Zylinder bei allen vorgegebenen
Raildrücken bereits ein Lernwert vorliegt, dann wird wieder in den Normalbetrieb der Brennkraftmaschine übergegangen 455, 400 und der beschriebene
Prüfschritt 405 erneut durchgeführt.
Das beschriebene Verfahren kann in Form eines Steuerprogramms für ein elektronisches Steuergerät zur Steuerung einer Brennkraftmaschine oder in Form einer oder mehrerer entsprechender elektronischer Steuereinheiten (ECUs) realisiert werden.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zur Durchführung einer Nullmengenkalibrierung von mittels
Injektoren zugemessenem Kraftstoff insbesondere in einer selbstzündenden Brennkraftmaschine mit wenigstens drei, jeweils wenigstens einen Injektor aufweisenden Zylindern, dadurch gekennzeichnet, dass ein konstanter Betriebspunkt der Brennkraftmaschine erkannt wird (305), dass bei erkanntem konstantem Betriebspunkt die Ansteuerdauer einer
Haupteinspritzung wenigstens eines Injektors eines vorgebbaren Zylinders verändert wird (315), und dass die Nullmengenkalibrierung auf der
Grundlage einer erfassten (320), durch die Änderung der Ansteuerdauer der Haupteinspritzung des wenigstens einen Injektors bewirkten Änderung eines Drehzahlsignals der Brennkraftmaschine durchgeführt wird (325).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung des wenigstens einen Injektors des vorgebbaren Zylinders zeitweilig abgeschaltet wird (310) und dass die Ansteuerdauer der Haupteinspritzung des Injektors nachfolgend schrittweise solange vergrößert wird, bis eine Änderung des Drehzahlsignals erfasst wird (325).
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschaltung der Ansteuerung des wenigstens einen Injektors für einen Arbeitszyklus der Brennkraftmaschine durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die
erfasste (325) Änderung des Drehzahlsignals mit einem vorgegebenen Nominalwert der Drehzahl verglichen wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass erfasste (325) Werte einer Änderung des
Drehzahlsignals einem Lernprozess zum Erlernen eines geeigneten oder optimalen Korrekturwertes für die Nullmengenkalibrierung unterzogen werden (335).
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Verlauf gelernter Korrekturwerte ausgewertet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei
Überschreiten oder Unterschreiten gelernter Korrekturwerte von einem vorgebbaren oberen oder unteren Grenzwert eine Fehlermeldung ausgegeben wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die genannten Schritte nacheinander für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine (300) durchgeführt werden.
9. Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.
10. Maschinenlesbarer Datenträger, auf welchem ein Computerprogramm
gemäß Anspruch 9 gespeichert ist.
1 1 . Elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, eine
Brennkraftmaschine bzw. ein Kraftstoffzumesssystem mittels eines
Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 zu steuern.
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