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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines additiven
Korrekturwertes zur Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge einer
Brennkraftmaschine, wobei das Verfahren während einer Überprüfung der
Dichtheit einer Tankentlüftungsanlage durchgeführt wird,
in der Tankentlüftungsanlage
ein Tankentlüftungsventil
in einer Regenerierungsleitung angeordnet ist, die einen Kraftstoffgas
eines Kraftstofftanks auffangenden Rückhaltebehälter mit einem Saugrohr der
Brennkraftmaschine verbindet, und wobei die Tankentlüftungsanlage
gegenüber
der außerhalb
des Kraftfahrzeugs herrschenden Atmosphäre luftdicht verschlossen wird
und das Tankentlüftungsventil
zum Aufbau eines Unterdrucks in der Tankentlüftungsanlage geöffnet wird.
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Aus
der
DE 44 27 688 A1 ist
ein Verfahren zur Überprüfung der
Funktionstüchtigkeit
einer Tankentlüftungsanlage
bekannt, bei dem die Tankentlüftungsanlage über ein
Absperrventil gegenüber
der Atmosphäre
luftdicht verschlossen wird und anschließend durch Öffnen eines Tankentlüftungsventils
eine Verbindung zum Saugrohr einer Brennkraftmaschine hergestellt
wird, wodurch sich in der Tankentlüftungsanlage ein Unterdruck
aufbaut. Anhand des dynamischen Verlaufs des Druckabbaus in der
Tankentlüftungsanlage
wird die Funktionstüchtigkeit
der Tankentlüftungsanlage
bewertet und auf vorhandene Undichtigkeiten oder Lecks geschlossen. Dieselbe
Bewertung erfolgt nach dem Schließen des Tankentlüftungsventils
anhand der Auswertung des sich einstellenden Druckaufbaus.
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Ein
in der Tankentlüftungsanlage
vorhandener Aktivkohlefilter sammelt das aus einem Kraftstofftank
austretende Kraftstoffgas und fungiert damit als Rückhaltebehälter. Durch Öffnen des
Tankentlüftungsventils
wird über
eine Regenerierungslei tung eine Verbindung zwischen dem Rückhaltebehälter und
dem Saugrohr hergestellt, worüber
die im Rückhaltebehälter vorhandenen
Kohlenwasserstoffe der Ansaugluft der Brennkraftmaschine zugeführt werden.
Die daraus resultierende plötzliche
Anreicherung des zu verbrennenden Kraftstoff-Luftgemisches mit Kohlenwasserstoffen
führt zu
einer ebenso plötzlichen Änderung
der Luftzahl Lambda des Abgases der Brennkraftmaschine.
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Eine üblicherweise
vorhandene Lambdaregeleinrichtung reagiert auf eine solche plötzliche
Anfettung zu langsam, weshalb beispielsweise in der
DE 196 12 453 A1 vorgeschlagen
wird, die bei geöffnetem
Tankentlüftungsventil
auftretende Anreicherung des Kraftstoff-Luftgemisches bei der Berechnung
der Menge des über
die Einspritzanlage in die Brennkraftmaschine einzubringenden Kraftstoffs
zu berücksichtigen,
d. h. die berechnete Einspritzzeit über einen additiven Wert zu
korrigieren.
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Um
den additiven Korrekturwert bestimmen zu können, ist es erforderlich,
die Menge an zusätzlich über die
Tankentlüftung
bereitgestellten Kraftstoffs zu ermitteln. Dies erfolgt bisher über die
Höhe der
Beladung des Rückhaltebehälters mit
Kohlenwasserstoffen. Für
die Dauer der Öffnung
des Tankentlüftungsventils
wird dabei angenommen, dass sich der Rückhaltebehälter gleichmäßig entlädt, d. h.
dass dem Saugrohr ein Volumenstrom mit konstanter Kraftstoffkonzentration
zugeführt
wird. Dementsprechend wird aus einem vor dem Entladen bestimmten
Beladungswert ein konstanter additiver Korrekturwert bestimmt, der
erst nach erfolgter Entladung des Rückhaltebehälters und nach erneuter Beladungsbestimmung
geändert
wird. Aufgrund besonderer konstruktiver Ausgestaltungen des Rückhaltebehälters kann
es jedoch zu deutlichen Schwankungen in der Kraftstoffkonzentration
kommen, die über den
konstanten additiven Korrekturwert nicht genügend berücksichtigt werden.
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In
der
US 5,315,980 A wird
ein Fehlererkennungssystem für
eine Tankentlüftungsanlage
beschrieben, welches über
eine Ein heit zur Unterdrückung
der während
der Dichtigkeitsprüfung
auftretenden Schwankungen des Kraftstoff-Luft-Gemisches verfügt. Diese
Einheit bestimmt die Kraftstoffdampfkonzentration im Tankentlüftungssystem
während der
Dichtigkeitsprüfung
und schließt
das Tankentlüftungsventil,
um den Zustrom weiterer Kohlenwasserstoffe zu unterbinden, sobald
die Kraftstoffdampfkonzentration einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
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Die
DE 101 43 329 A1 offenbart
ein Verfahren zur Erkennung von Lecks in Tankentlüftungsanlagen,
bei dem ein Leck detektiert wird, sobald eine Größe für den Zufluss an Kraftstoffgas
einen Schwellenwert überschreitet.
Zur Bestimmung der Größe für den Zufluss
an Kraftstoffgas wird eine Korrekturgröße ermittelt, die das Ausmaß der Gasbildung
innerhalb der Tankentlüftungsanlage
bei geschlossenem Tankentlüftungsventil
und Belüftungsventil
wiedergibt, und die Korrekturgröße wird
mit einer erfassten Druckänderung
verknüpft.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten
Art anzugeben, bei dem die Schwankungen in der Kraftstoffkonzentration
berücksichtigt
werden.
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Diese
Aufgabe wird mit einem Verfahren mit folgenden Schritten gelöst:
- – Bestimmung
der Beladung des Rückhaltebehälters mit
Kraftstoffgas,
- – Bestimmung
des Volumenstroms durch das Tankentlüftungsventil,
- – Berechnung
eines Zwischenwertes aus dem Produkt aus Beladung und Volumenstrom,
- – Bestimmung
einer Tankdruckdifferenz zwischen dem Druck im Kraftstofftank und
dem Druck der Atmosphäre,
- – Ermittlung
des additiven Korrekturwertes durch Anpassung des Zwischenwertes
an die Größe der Tankdruckdifferenz.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Schwankungen in der
Kraftstoffkonzentration des durch die Regenerierungsleitung strömenden Gases
auf die unterschiedliche Aufnahme von Kraftstoffgasen aus dem Kraftstofftank
während
des Unterdruckaufbaus zurückzuführen sind.
So wird durch die Öffnung
des Tankentlüftungsventils
nicht nur der Rückhaltebehälter sondern
auch der mit dem Rückhaltebehälter in
Verbindung stehende Kraftstofftank mit dem Saugrohr verbunden. Beim
Unterdruckaufbau ist nun im Gegensatz zur normalen Spülung des Rückhaltebehälters die
Verbindung zur äußeren Atmosphäre unterbrochen,
d. h. der Unterdruck des Saugrohrs sorgt nicht für ein Ansaugen von frischer Außenluft
sondern für
ein Ansaugen des im Kraftstofftank vorhandenen Kraftstoffgases.
Es wurde nun erkannt, dass die Menge des aus dem Kraftstofftank angesaugten
Gases insbesondere von der aktuellen Beladung des Rückhaltebehälters sowie
vom aktuellen Volumenstrom durch das Tankentlüftungsventil und von der zwischen
dem Tank und der äußeren Atmosphäre bestehenden
Tankdruckdifferenz abhängt. Dementsprechend
werden diese drei Größen zur
Ermittlung des additiven Korrekturwertes herangezogen. Der auf diese
Weise berechnete Korrekturwert zur Anpassung der Einspritzmenge
an die über
die Tankentlüftungsanlage
während
des Unterdruckaufbaus zugeführte
Kraftstoffmenge folgt damit genauer dem tatsächlichen Wert der Kraftstoffkonzentration. Eine
Störung
des Kraftstoff-Luft-Gemisches in der Brennkraftmaschine, d. h. ein
zu magerer oder zu fetter Betrieb kann somit weitgehend vermieden
werden.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung wird der Zwischenwert mit zunehmender
Tankdruckdifferenz vergrößert. Dies
geschieht in dem Fall, dass anschließend der additive Korrekturwert
von der Einspritzmenge bzw. Einspritzzeit abgezogen wird. Auf diese
Weise wird berücksichtigt,
dass bei größerer Tankdruckdifferenz
die Neigung zur Ausgasung im Kraftstofftank zunimmt, dass also mehr
Kraftstoffgas im Tank zur Absaugung über die Regenerierungsleitung
zur Verfügung
steht. Eine Zunahme an Kraftstoff im Regeneriergas muss dann durch
eine stärkere Reduzierung
der über
die Einspritzanlage zugegebenen Kraftstoffmenge ausgeglichen werden.
Die Zunahme des Zwischenwertes kann über einen von der Tankdruckdifferenz
abhängigen
additiven Anteil oder einen von der Tankdruckdifferenz abhängigen Faktor berechnet
werden. Ebenso kann ein additiver Anteil oder ein Faktor aus einer
Kennlinie abgelesen werden.
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In
einer weiteren Ausgestaltung wird das Produkt aus Beladung und Volumenstrom
mit einem frei kalibrierbaren Faktor skaliert. Auf diese Weise ist es
möglich,
die von der Beladung abhängige
Ausgasungsneigung des Kraftstoffs im Tank relativ an die berechnete
Größe für die Einspritzmenge
anzupassen.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung wird die Abweichung der von einer
Lambdasonde gemessenen Luftzahl (Lambda) des Abgases der Brennkraftmaschine
von der von einem Lambdaregler einzustellenden Luftzahl bestimmt
und entsprechend der Luftzahl-Abweichung wird eine Änderung
des additiven Korrekturwertes vorgenommen. Die auf diese Weise erfolgende
Anpassung des Korrekturwertes an eine Lambdaänderung stellt sicher, dass
auch die durch nicht modellierte Einflussgrößen, beispielsweise Temperatur
und Kraftstoffart, bedingten Änderungen
im Kraftstoff-Luftgemisch erfasst und berücksichtigt werden.
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In
Ausgestaltungen der Weiterbildung wird der additive Korrekturwert
verringert, wenn die Abweichung zwischen einzustellender und gemessener Luftzahl
einen zu mageren Betrieb der Brennkraftmaschine anzeigt, und der
additive Korrekturwert wird vergrößert, wenn die Abweichung zwischen
einzustellender und gemessener Luftzahl einen zu fetten Betrieb
anzeigt. Diese Ausgestaltungen finden wieder dann Anwendung, wenn
der additive Korrekturwert von der Einspritzmenge bzw. der Einspritzzeit abgezogen
wird.
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In
einer Unterausführung
wird die Luftzahl-Abweichung mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen
und bei einem Überschreiten
des Grenzwertes wird das Maß der
Anpassung des Zwischenwertes an die Tankdruckdifferenz verändert. Da im
allgemeinen davon ausgegangen werden kann, dass die zu einer Lambdaänderung
führenden,
nicht modellierten Einflussgrößen, wie
Temperatur und Kraftstoffart, sich nur sehr langsam bzw. während einer
Fahrt gar nicht ändern,
wird die Berechnung des additiven Korrekturwertes entsprechend adaptiert. Durch
Abwarten des Überschreitens
eines Grenzwertes wird die Gaslaufzeit innerhalb der Tankentlüftungsanlage
berücksichtig,
d. h. die Zeitdauer zwischen dem Öffnen des Tankentlüftungsventils,
also dem dementsprechenden Beginn der Korrektur der Einspritzmenge,
und der Auswirkung der zusätzlich zugeführten Kraftstoffgases
auf die Luftzahl des Abgases. Da die Gaslaufzeit größer ist
als die Zeitkonstante der Lambda-Regelung, kann eine sofortige Änderung
der Anpassung an die Tankdruckdifferenz zu Schwingungen zwischen
Einspritzkorrektur und Lambda-Regelung führen. Dies wird durch Einführung des
Grenzwertes vermieden.
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Im
Fall der Verminderung der Einspritzmenge um den additiven Korrekturwert,
d. h. wenn der Zwischenwert mit zunehmender Tankdruckdifferenz vergrößert wird,
wird das Maß der
Vergrößerung bei zu
magerem Betrieb verringert und bei zu fettem Betrieb erhöht. Sofern
eine Kennlinie verwendet wird, hat diese Kennlinie einen Verlauf
mit stets positivem Anstieg über
der Tankdruckdifferenz, und die Kennlinie wird im Magerbetrieb abgesenkt
und im Betrieb mit fettem Gemisch angehoben.
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Die
Beladung des Rückhaltebehälters wird
in einer Ausgestaltung der Erfindung aus der Abweichung der von
einer Lambdasonde gemessenen Luftzahl des Abgases der Brennkraftmaschine
von der von einem Lambdaregler einzustellenden Luftzahl bestimmt,
wobei die Abweichung während
einer Öffnungsphase
des Tankentlüftungsventils
ermittelt wird.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
Brennkraftmaschine mit Kraftstofftank und Tankentlüftungsanlage;
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2 den
Verlauf des Drucks in der Tankentlüftungsanlage während der Überprüfung der
Dichtheit;
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3 einen
Ablaufplan zur Ermittlung des additiven Korrekturwertes;
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4 eine
Kennlinie zur Veränderung
des Zwischenwertes in Abhängigkeit
von der Tankdruckdifferenz;
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5 ein
Blockschaltbild zur Ermittlung des additiven Korrekturwertes.
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Die
in 1 dargestellte Brennkraftmaschine 1 eines
Kraftfahrzeugs weist ein Saugrohr 2 auf, in dem sich eine
Drosselklappe 3 befindet. Das Saugrohr 2 ist über eine
Regenerierungsleitung 4 mit einem Rückhaltebehälter 5 einer Tankentlüftungsanlage
verbunden, und der Rückhaltebehälter 5 ist
wiederum über
eine Entlüftungsleitung 6 mit
einem Kraftstofftank 7 verbunden. Das oberhalb des in dem Kraftstofftank 7 befindlichen
flüssigen
Kraftstoffs 8 gesammelte Kraftstoffgas 9 gelangt über die
Entlüftungsleitung 6 in
den Rückhaltebehälter 5 und
wird dort in einem Aktivkohlefilter aufgefangen. Der Kraftstofftank 7 ist über einen
Tankdeckel 10 verschlossen. Der Rückhaltebehälter 5 steht mit der äußeren Atmosphäre 11 über eine
Belüftungsleitung 12 in
Verbindung. Diese Verbindung kann über ein Absperrventil 13 unterbrochen
werden. In der Regenerierungsleitung 4 ist ein Tankentlüftungsventil 14 angeordnet.
Einem Motorsteuergerät 15,
in dem sich unter anderem eine Recheneinheit befindet, werden mehrere
Sensorgrößen der
Brennkraftmaschine 1 zugeführt, unter anderem die über eine
Lambdasonde 16 ermittelte Luftzahl 17 des aus
der Brennkraftmaschine 1 über eine Abgasanlage 18 austretenden
Abgases sowie der Gasmassenstrom 19 der über das Saugrohr 2 in
die Brennkraftmaschine 1 angesaugten Luft. Aus diesen und
weiteren Größen, wie
beispielsweise der Drehzahl und des Drehmomentes der Brennkraftmaschine 1 ermittelt
die Rechen einheit des Motorsteuergerätes 15 verschiedene
Stellgrößen zur
Beeinflussung des Betriebes der Brennkraftmaschine 1, darunter
die an einer Einspritzanlage 20 einzustellende Einspritzzeit 21 zur
Zuführung
von Kraftstoff. Des weiteren ermittelt die Recheneinheit des Motorsteuergerätes 15 den Öffnungsgrad 22 des Tankentlüftungsventils 14.
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Zur Überprüfung der
Dichtheit der Tankentlüftungsanlage
wird das Absperrventil 13 geschlossen, so dass keine Verbindung
mehr zur äußeren Atmosphäre 11 besteht.
Anschließend
wird das Tankentlüftungsventil 14 geöffnet, wodurch
sich der im Saugrohr 2 herrschende Unterdruck über die
Regenerierungsleitung 4 und die Entlüftungsleitung 6 in der
Tankentlüftungsanlage
ausbreitet. Während
des Unterdruckaufbaus fließt
das in der Tankentlüftungsanlage
vorhandene Kraftstoff-Luft-Gemisch durch das Tankentlüftungsventil 14 und
erzeugt einen Volumenstrom 23. Über den in der Entlüftungsleitung 6 angeordneten
Differenzdrucksensor 24 wird die Tankdruckdifferenz Δp zwischen
dem Druck im Kraftstofftank 7 und dem Druck der äußeren Atmosphäre 11 ermittelt
und dem Motorsteuergerät 15 zugeführt.
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2 zeigt
den Verlauf des Drucks p in der Tankentlüftungsanlage über der
Zeit t während
der Überprüfung der
Dichtheit. Die Dichtheitsüberprüfung findet
im wesentlichen in zwei Schritten statt: der Unterdruckaufbauprüfung zwischen
den Zeitpunkten t
1 und t
2 und
der Unterdruckabbauprüfung
zwischen den Zeitpunkten t
2 und t
3. Zum Zeitpunkt t
1 wird, nachdem
das Absperrventil
13 geschlossen worden ist, das Tankentlüftungsventil
14 geöffnet und
der Unterdruck breitet sich in der Tankentlüftungsanlage aus, d. h. der
Druck p sinkt von einem Ausgangswert p
1 ab
auf ein Minimum p
2. Zum Zeitpunkt t
2 wird das Tankentlüftungsventil
14 wieder
geschlossen und die Unterdruckabbauprüfung beginnt, bis zum Zeitpunkt t
3 ein Druck p
3 erreicht
ist. Der Gradient des Unterdruckaufbaus und des Unterdruckabbaus
wird entsprechend der
DE
44 27 688 A1 ausgewertet, um vorhandene Lecks und Undichtigkeiten
zu erkennen.
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Während des
Unterdruckaufbaus, also zwischen den Zeitpunkten t1 und
t2, wird in der Recheneinheit des Motorsteuergerätes 15 das
Verfahren nach 3 ausgeführt, das dazu dient, einen
additiven Korrekturwert K zu ermitteln, welcher zur Berechnung der
Einspritzzeit 21 herangezogen wird. Die tatsächlich einzustellende
Einspritzzeit 21 wird durch Subtraktion des Korrekturwertes
K wird von der nach bekannten Verfahren berechneten Einspritzzeit
ti berechnet, d. h. die über die Einspritzanlage 20 zuzuführende Menge
Kraftstoff wird reduziert, da über
die Regenerierungsleitung 4 zusätzliches Kraftstoffgas in das
Saugrohr 2 eingeleitet wird.
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Vor
Beginn der Dichtheitsprüfung
wird während
einer normalen Spülung
der Tankentlüftungsanlage
die Beladung L des Rückhaltebehälters 5 ermittelt.
Dies geschieht durch Auswertung der während der Öffnung des Tankentlüftungsventils 14 auftretenden
Luftzahl-Abweichung Δλ, wobei unter
Luftzahl-Abweichung Δλ die Abweichung
der von der Lambdasonde 16 gemessenen Luftzahl 17 des
Abgases der Brennkraftmaschine 1 von der mittels des Motorsteuergerätes einzustellenden
Luftzahl verstanden wird.
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Nach
dem Start des Unterdruckaufbaus (Schritt 25), also nachdem
das Absperrventil 13 geschlossen und das Tankentlüftungsventil 14 geöffnet worden
und damit der Zeitpunkt t1 überschritten
ist, wird in Schritt 26 geprüft, ob die Unterdruckaufbauprüfung noch
läuft,
d. h., ob der Zeitpunkt t2 noch nicht erreicht ist. Ist dies der
Fall, wird in Schritt 27 aus der Beladung L sowie dem durch
das Tankentlüftungsventil
aktuell fließenden
Volumenstrom V ein mit einem Faktor F skalierter Zwischenwert Z
berechnet. Mit dem Zwischenwert Z wird im Wesentlichen die Menge
an Kraftstoffgas berücksichtigt,
die aktuell aus dem Rückhaltebehälter 5 ausströmt. Der
Volumenstrom V entspricht dabei dem Volumenstrom 23 aus 1, und
er kann entweder gemessen oder über
ein physikalisches Modell berechnet werden. In Schritt 28 geht
die gemessene Tankdruckdifferenz Δp
in eine Funktion f ein, in der der Zusammenhang zwischen Tankdruckdifferenz Δp und der
im Kraftstofftank 7 vorhandenen Menge an Kraftstoffgas 9 wiedergegeben
ist. Der über
f(Δp) ermittelte
Kraftstoffgas-Anteil, der im Wesentlichen die über die Entlüftungsleitung 6 in
Richtung Tankentlüftungsventil 14 nachströmende Menge
an Kraftstoffgas angibt, wird zum Zwischenwert Z hinzuaddiert, woraus
der Korrekturwert K resultiert.
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Anschließend, in
Schritt 29, wird eine Unterscheidung getroffen. Es wird
geprüft,
ob die während der
aktuellen Öffnung
des Tankentlüftungsventils 14 ermittelte
Luftzahl-Abweichung Δλ einen Grenzwert λgrenz überschreitet.
Ist dies nicht der Fall, wird Schritt 30 ausgeführt. Sofern
die Luftzahl-Abweichung Δλ in Richtung
magerem Motorbetrieb zeigt, wird der Korrekturwert K um einen Anteil ΔK verringert.
Bei fettem Motorbetrieb wird der Korrekturwert K um einen Anteil ΔK erhöht. Die
Größe von ΔK wird über eine
von Δλ abhängige Kennlinie
bestimmt. Der Korrekturwert K wird anschließend an die Funktion zur Berechnung der
Einspritzzeit ti übergeben (Schritt 33). Überschreitet
die Luftzahl-Abweichung Δλ den Grenzwert λgrenz,
so wird nicht nur der Korrekturwert K entsprechend der Art des Motorbetriebes
geändert
(Schritt 32), sondern es wird in Schritt 31 auch
die Funktion f(Δp)
korrigiert, da offensichtlich eine dauerhafte, von der Lambdaregelung
des Motorsteuergerätes 15 nicht
behebbare Luftzahl-Abweichung
vorliegt. Bei zu magerem Motorbetrieb wird der Einfluss der Tankdruckdifferenz Δp auf den
Korrekturwert K durch Absenken der Funktion f(Δp) reduziert und bei zu fettem Motorbetrieb
durch Anheben verstärkt.
Anschließend wird
der Korrekturwert K ebenfalls an die Berechnung der Einspritzzeit
ti (Schritt 33) weitergeleitet
und das Verfahren wird bei Schritt 26 fortgesetzt. Sofern
der Zeitpunkt t2 erreicht und damit der
Unterdruckaufbau beendet ist, wird auch das Verfahren zur Einspritzkorrektur
beendet.
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Wie
eine Funktion f(Δp)
beispielsweise aussehen kann, ist in 4 in Form
einer Kennlinie 34 dargestellt. Die Anhebung von f(Δp) bei zu
fettem und die Absenkung bei zu magerem Motorbetrieb werden über die
daraus resultierenden Kennlinien 35 und 36 verdeutlicht.
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5 zeigt
eine andere Darstellungsart des anhand von 3 erläuterten
Verfahrens. In dem Blockschaltbild wird deutlich, dass sich der
Korrekturwert K letztendlich aus drei Einzelteilen zusammensetzt,
dem aus der Beladung L und dem Volumenstrom V errechneten Zwischenwert
Z, dem von der Tankdruckdifferenz abhängigen Anteil f(Δp) sowie dem
von der Luftzahl-Abweichung Δλ abhängigen Anteil ΔK. Die Anpassung
des Kennlinienverlaufs von f(Δp)
bei einer Überschreitung
des Grenzwertes λgrenz ist über den Funktionsblock 37 und
die zusätzliche
Eingangsgröße 38 angedeutet.