DE10026273C2 - Verfahren zur Zylindergleichstellung bei einer Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine ergibt sich bei der Einspritzung von Kraftstoff in die Verbrennungsräume durch Streuungen der Eigenschaften der Einspritzvorrichtungen ein systematischer Fehler. Aufgrund von Fertigungstoleranzen und unterschiedlicher Abnutzung während der Lebensdauer werden bei gleicher Einspritzzeit und ansonsten identischen Randbedingungen unterschiedliche Kraftstoffmengen den einzelnen Zylindern zugeführt. Die unterschiedlichen Kraftstoffmengen führen zu einer unterschiedlichen Leistungsabgabe der einzelnen Zylinder, was neben einer Steigerung der Laufunruhe auch zu einer Erhöhung der Menge an schädlichen Abgaskomponenten führt.

Aus DE 197 00 711 C2 ist ein Verfahren zum Ausgleich des sy­ stematischen Fehlers an Einspritzvorrichtungen einer Brennkraftmaschine bekannt. Das bekannte Verfahren paßt zum Ausgleich des systematischen Fehlers die Einspritzzeit und/oder den Einspritzbeginnwinkel in entsprechender Weise an.

Aus DE 198 27 105 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem als Steuerparameter zum Steuern der Einspritzung der Kraftstoffdruck verwendet wird, um systematische Fehler, die zum Beispiel durch Ablagerungen an Einspritzventilen entstehen, auszugleichen.

In dem Artikel "Ein Common-Rail-Konzept mit druckmodulierter Einspritzung", Kammerdiener Th., Bürgler L., MTZ Motortechnische Zeitschrift 61, Nr. 4, 2000, S. 230 bis 238, ist ein Einspritzsystem beschrieben, das druckmoduliert arbeitet. Dazu ist zwischen dem Common-Rail und dem Injektor ein Druckmodulator vorgesehen, der den Kraftstoffdruck in entsprechender Weise anpasst. Der Druckmodulator ist als Piezo-Aktor ausgebildet.

Aus US 3,575,145 A ist ein Einspritzsystem bekannt, bei dem der Kraftstofffluss zu einzelnen Zylindern gemessen wird und Mittel vorgesehen sind, um den Einspritzdruck der einzelnen Zylinder unterschiedlich einzustellen. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Versorgung der Zylinder mit Kraftstoff erreicht.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein weiteres Verfahren zur Korrektur des Einspritzverhaltens einer Einspritzvorrichtung bereitzustellen.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 verschiedene Einspritzdruckverläufe,

Fig. 2 die Einspritzmengen zweier Injektoren und

Fig. 3 einen schematischen Aufbau einer Einspritzvorrich­ tung.

Fig. 1 zeigt ein Diagramm, das in drei Teildiagramme aufgeteilt ist. Die drei Teildiagramme sind übereinander angeordnet, wobei auf der Abszisse der Kurbelwellenwinkel KW aufgetragen ist. Im obersten Teildiagramm wird ein erster korrigierter Einspritzdruck 1, ein Normeinspritzdruck 2 und ein zweiter korrigierter Einspritzdruck 3 dargestellt. Der Normeinspritzdruck 2 entspricht dem Einspritzdruck, der vom Steuergerät aufgrund vorgegebener Steuerprogramme zum Einspritzen eingestellt ist. Abweichungen von den Fertigungstoleranzen und eine entsprechende Alterung der Einspritzvorrichtung kann jedoch dazu führen, daß bei Einhaltung der vom Steuergerät vorgegebenen Steuerparameter zu wenig Kraftstoff für eine Verbrennung eingespritzt wird. In diesem Fall wird eine Korrektur des Kraftstoffdruckes entsprechend dem ersten korrigiertem Einspritzdruck 1 durchgeführt und dabei der Einspritzdruck gegenüber dem Normeinspritzdruck erhöht. Aufgrund des höheren Einspritzdrucks wird in gleicher Einspritzzeit eine größere Kraftstoffmenge in den Zylinder einer Brennkraftmaschine eingespritzt. Auf diese Weise wird eine zu geringe Einspritzmenge der Einspritzvorrichtung ausgeglichen.

Ebenso kann die Abweichung von den Fertigungstoleranzen und eine entsprechende Alterung der Einspritzvorrichtung dazu führen, daß die Einspritzvorrichtung aufgrund der vorgegebenen Steuerparametern zu viel Kraftstoff in den Zylinder einer Brennkraftmaschine einspritzt. In diesem Fall gleicht das Steuergerät das Fehlverhalten der Einspritzvorrichtung in der Weise aus, daß der Kraftstoffdruck unter den Normdruck 2 auf einen zweiten korrigierten Einspritzdruck 3 abgesenkt wird. Als Folge des niedrigeren Druckes wird bei sonst gleichen Randbedingungen weniger Kraftstoff bei einem Einspritzvorgang in den Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt, als bei einem Normeinspritzdruck 2.

In dem mittleren Teildiagramm ist ein erster Mengenverlauf 4, ein zweiter Mengenverlauf 5 und ein dritter Mengenverlauf 6 über den Kurbelwellenwinkel KW aufgetragen. Der erste Mengenverlauft steigt nach Beginn der Einspritzung beim Kurbelwellenwinkel A steil an und erreicht beim Kurbelwellenwinkel B einen maximalen Wert. Im weiteren Verlauf sinkt der erste Mengenverlauf 4 bis zu einem dritten Kurbelwellenwinkel C ab, um dann wieder bis zu einem vierten Kurbelwellenwinkel E steil auf den Wert Null abzufallen. Der Mengenverlauf 4 stellt die Durchflußmenge pro Sekunde durch die Einspritzvorrichtung dar. Der erste Mengenverlauf 4 entspricht einer Einspritzung mit dem ersten erhöhten Einspritzdruck 1.

Der zweite Mengenverlauf 5 weist einen zum ersten Mengenverlauf 4 analogen Verlauf auf, wobei jedoch der Maximalwert beim zweiten Kurbelwinkel B und auch der Wert beim dritten Kurbelwinkel C kleiner sind als beim ersten Mengenverlauf 4. Dies ruht daher, da der zweite Mengenverlauf 5 die Kraftstoffmenge pro Sekunde beim Normeinspritzdruck 2 darstellt. Da der Normeinspritzdruck 2 geringer ist als der erhöhte Einspritzdruck 1, ist auch die Durchflußmenge entsprechend geringer.

Der dritte Mengenverlauf 6 weist einen Verlauf in analoger Weise zum zweiten Mengenverlauf 5 auf, wobei jedoch der Höchstwert beim zweiten Kurbelwellenwinkel B und beim dritten Kurbelwellenwinkel C kleiner sind als beim zweiten Mengenverlauf 5. Die Durchflußmenge ist beim dritten Mengenverlauf 6 am geringsten, da auch der Einspritzdruck entsprechend dem zweiten korrigierten Einspritzdruck 3 am geringsten ist.

Im dritten Teildiagramm ist der Nadelhub der Einspritzvorrichtung dargestellt. Beim ersten Kurbelwellenwinkel A beginnt die Nadel sich vom Dichtsitz abzuheben, um beim zweiten Kurbelwellenwinkel B eine Endposition mit voll geöffnetem Einspritzquerschnitt zu erreichen. Beim dritten Kurbelwellenwinkel C wird die Einspritzvorrichtung wieder geschlossen, so daß die Einspritznadel sich in Richtung auf den Dichtsitz bewegt und beim vierten Kurbelwellenwinkel E wieder am Dichtsitz aufsitzt und die Einspritzung beendet ist.

Aus Fig. 1 ist deutlich zu erkennen, daß die Erhöhung bzw. die Erniedrigung des korrigierten Einspritzdruckes 1, 3 bereits einen vorgegebenen Winkelabstand D früher beginnt, um beim Beginn der Einspritzung, d. h. beim ersten Kurbelwellenwinkel A, den maximalen bzw. den minimalen Einspritzdruck zu erreichen. Über die gesamte Einspritzdauer ist der korrigierte Einspritzdruck konstant.

Vorzugsweise sind die Werte für den erhöhten oder erniedrigten Einspritzdruck als Faktoren in Form eines Kennfeldes abgelegt. Zusätzlich wird vorzugsweise zum Einspritzdruck die Kraftstofftemperatur bei einer präzisen Bemessung der Einspritzmenge berücksichtigt. Die Korrekturparameter sind als adaptive Kennfelder abgelegt.

Vorzugsweise sind die Kennfelder als Vorsteuerwerte abgelegt, so daß auch im instationären Betrieb nur eine sehr geringe Abweichung der Zylinder untereinander bei der Drehmomentabgabe auftritt.

Ein weiterer Vorteil der adaptiven Kennfelder besteht darin, daß unterschiedliche Kraftstoffmengen gleichzeitig korrigiert werden können. Beispielsweise kann die Vor- und Nacheinspritzung gegenüber der Haupteinspritzung mit unterschiedlichen Korrekturen ausgeführt werden. Dazu sind für die Vor- und die Nacheinspritzung andere Werte für den erhöhten oder den erniedrigten Einspritzdruck abgelegt als für die Haupteinspritzung.

Fig. 2 zeigt die Einspritzmenge von zwei Injektoren mit einem konstanten Einspritzdruck. Dabei ist zu erkennen, daß die Einspritzmenge des ersten Injektors 8 im Vergleich zum zweiten Norminjektor 9 deutlich variiert und bei kurzen Einspritzzeiten mehr Kraftstoff einspritzt als der zweite Injektor. Bei längeren Einspritzzeiten spritzt der erste Injektor weniger Kraftstoff ein als der zweite Injektor. Die Anpassung des Einspritzdruckes wird deshalb vorzugsweise in Abhängigkeit von der Einspritzzeit als Kennfeld abgelegt. Beispielsweise muß zum Ausgleich für den ersten Injektor entsprechend Fig. 2 bei einer Einspritzzeit, die kleiner als eine erste Einspritzzeit T1 ist, ein erniedrigter Einspritzdruck verwendet werden. Bei einer Einspritzzeit, die größer ist als die erste Einspritzzeit T1 ist, muß für den ersten Injektor ein erhöhter Einspritzdruck verwendet werden, um zu erreichen, daß der erste und der zweite Injektor gleich viel Kraftstoff bei einer vorgegebenen Einspritzeit einspritzen.

Die Werte für den korrigierten Einspritzdruck werden nach bekannten Verfahren, wie zum Beispiel in DE 197 00 711 C2 beschrieben, während des Betriebes der Brennkraftmaschine ermittelt und adaptiv korrigiert. Auf diese Weise wird auch eine Alterung der Einspritzvorrichtung ausgeglichen.

Fig. 3 zeigt schematisch den Aufbau einer Einspritzvorrichtung mit einer Einspritznadel 20, die in einer Einspritzkammer 23 axial beweglich angeordnet ist. Die Spitze der Einspritznadel ist einem Dichtsitz 21 zugeordnet, so daß in Schließposition die Einspritzkammer 23 von Einspritzlöchern 22 getrennt ist. Die Einspritzkammer 23 steht über einen Kanal 24 mit einem Kraftstoffspeicher in Verbindung. Es ist ein Aktor 25 vorgesehen, der über ein Stellglied 26 mit der Einspritznadel 20 verbunden ist. Der Aktor 25 steht über eine Steuerleitung 27 mit einem Steuergerät 28 in Verbindung, das mit einem Datenspeicher 30 verbunden ist. Im Datenspeicher 30 sind Programme zur Ansteuerung des Aktors 25 und damit zur Steuerung der Position der Einspritznadel 20 abgelegt. Bei Ansteuerung des Aktors 25 wird die Einspritznadel 20 vom Dichtsitz 21 abgehoben und Kraftstoff wird über die Einspritzlöcher 22 in einen Zylinder 29 einer Brennkraftmaschine eingespritzt.

Claims (4)

1. Verfahren zur Zylindergleichstellung bezüglich der Kraftstoffeinspritzmenge für eine mehrere Zylinder aufweisende Brennkraftmaschine, bei der ein Steuerparameter zum Steuern der Einspritzung korrigiert wird, um einen systematischen Fehler an einer Einspritzvorrichtung auszugleichen, wobei als Steuerparameter der Kraftstoffdruck verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß Werte für einen erhöhten oder erniedrigten Kraftstoffdruck in einem Kennfeld abhängig von der Einspritzzeit abgelegt sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckänderung vor dem Beginn der Einspritzung kontinuierlich auf einen erhöhten oder erniedrigten Wert verändert wird, so daß bei Beginn der Einspritzung der erhöhte bzw. erniedrigte Kraftstoffdruck vorliegt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erhöhte oder erniedrigte Kraftstoffdruck nach Ende der Einspritzung kontinuierlich auf den regulären Kraftstoffdruck gesenkt bzw. erhöht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Werte für einen erhöhten oder erniedrigten Kraftstoffdruck in einem adaptiven Kennfeld in Abhängigkeit von einer Gaspedalstellung und der Drehzahl der Brennkraftmaschine abgelegt sind.