DE102006032245B4

DE102006032245B4 - Adaptionsverfahren einer Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102006032245B4
Application number: DE102006032245A
Authority: DE
Inventors: Christian Dr. Birkner; Joris Fokkelman; Dominik Dr. Füssel; Karl Dr. Müller
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2006-07-12
Filing date: 2006-07-12
Publication date: 2008-11-06
Anticipated expiration: 2026-07-13
Also published as: DE102006032245A1

Abstract

Adaptionsverfahren einer Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Piezoinjektors, das die folgenden Schritte aufweist:
a. Erkennen eines Teil- oder Volllastbetriebs der Brennkraftmaschine (S4)
b. Vorgeben einer Kraftstoffmasse M_fuel in Abhängigkeit von einer Einspritzzeit t_inj der Einspritzanlage als spezifische Einspritzfunktion M_fuel = f(t_inj) (S5) und Einspritzen der Kraftstoffmasse M_fuel (S1)
c. Erfassen eines Lambda-Signals λ_meas, das eine Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffs charakterisiert (S2), und eines für die Verbrennung zugeführten Luftmassenstroms MAF_meas (S6)
d. Berechnen eines minimal für die Verbrennung erforderlichen Luftmassenstroms MAF_min basierend auf der spezifischen Einspritzfunktion und Berechnen der tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmasse M_{fuel_meas} gemäß der Formel

und
e. Anpassen der spezifischen Einspritzfunktion f(t_inj) in Abhängigkeit von der tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmasse M_{fuel_meas}, so dass eine angepasste Kraftstoffmasse M_{fuel_adapt} mit der Einspritzfunktion f(t_inj) bestimmbar ist (S9).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Adaptionsverfahren einer Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere das Adaptionsverfahren eines Piezoinjektors.
Bekannte Einspritzanlagen, wie beispielsweise Piezoinjektoren, altern mit zunehmender Betriebsdauer. Diese Alterung ist auf die Veränderung, den Verschleiß und/oder die Abnutzung unterschiedlicher Komponenten der Einspritzanlage zurückzuführen.
Gibt man einem Piezoinjektor eine bestimmte Einspritzzeit t_inj vor, spritzt dieser entsprechend einer spezifischen Einspritzfunktion M_fuel = f(t) eine bestimmte Kraftstoffmasse M_fuel in den Zylinder ein. Aufgrund der oben angesprochenen Alterung kommt es zu einer Veränderung der eingespritzten Kraftstoffmasse M_fuel bei konstanter Einspritzzeit t_inj mit zunehmender Betriebsdauer des Piezoinjektors. Dies ist beispielgebend in 1 dargestellt. Im Diagramm der 1 ist auf der Ordinate die eingespritzte Kraftstoffmasse M_fuel und auf der Abszisse die Betriebsdauer des Piezoinjektors aufgetragen. Man kann erkennen, dass sich aufgrund von Alterungsprozessen mit zunehmender Betriebsdauer die eingespritzte Kraftstoffmasse M_fuel vergrößert.
Auf die Alterung von Einspritzanlagen oder Piezoinjektoren wird im Stand der Technik unterschiedlich eingegangen. 2 zeigt zur Illustration eine beispielgebende spezifische Einspritzfunktion M_fuel = f(t_inj). Im Diagramm von 2 ist auf der Ordinate die eingespritzte Kraftstoffmasse M_fuel und auf der Abszisse die Einspritzzeit t_inj aufgetragen. Um die Alterung von Piezoinjektoren auszugleichen, werden im Stand der Technik zwei Größen angepasst. Einerseits wird die Einspritz zeit t_inj und andererseits der Sollwert für die Einspritzsteuerspannung EGY INJ SP des Piezoinjektors korrigiert.
Durch Alterungserscheinungen des Piezoinjektors entsteht beispielsweise ein Scheinhub des Piezoinjektors, der jedoch keine Öffnung des Injektorventils hervorruft. Dieser Alterungseffekt hat gerade bei minimalen angeforderten Kraftstoffmassen die mit minimalen Einspritzzeiten angesteuert werden, einen Einfluss. Wie man in 2 erkennen kann, zeigt die spezifische Einspritzfunktion M_fuel = f(t_inj) im Bereich kleiner Einspritzzeiten t_inj einen steilen Anstieg (vgl. Bereich B). Tritt nun aufgrund der Alterung des Piezoinjektors ein Scheinhub auf, kann dies zu einer Verringerung der eingespritzten Kraftstoffmasse für kleine Einspritzzeiten führen oder sogar das Einspritzen einer Kraftstoffmasse vollständig verhindern. Um diesen Einfluss zu vermeiden wird der Energie-Sollwert gezielt vergrößert. Bei großen Einspritzzeiten führt die Alterung zu einem vergrößerten Ventildurchfluss, so dass eine zu große Kraftstoffmasse eingespritzt wird. Um dies zu vermeiden, wird in Kennfeldern zur Einspritzsteuerung die Dauer der Einspritzung bzw. die Einspritzzeit t_inj gezielt verringert. Auf diese Weise erzielt man Adaptionen der spezifischen Einspritzfunktion in den eingekreisten Bereichen C in 2.
Mathematisch wird die obige Anpassung mit Hilfe eines Alterungsfaktors realisiert. Dieser Alterungsfaktor ist ein Index über die Nutzungsintensität der Brennkraftmaschine und somit der Einspritzanlage bzw. des Piezoinjektors. Der Alterungsfaktor wird mit jedem Betriebszyklus der Brennkraftmaschine inkrementiert und in die Kennfelder zur Einspritzsteuerung eingerechnet.
Gemäß weiteren bekannten Adaptionsverfahren erfolgt eine Anpassung der minimal eingespritzten Kraftstoffmasse durch Auswertung der Signale eines Klopfsensors. Es ist ebenfalls verbreitet, das Kurbelwellensignal der Brennkraftmaschine auszu werten, um auf diese Weise Rückschlüsse auf die eingespritzte Kraftstoffmasse zu ziehen.
In der DE 38 29 041 A1 ist ein Regelsystem für den Leerlaufzustand einer Brennkraftmaschine beschrieben. Dazu werden die zur Charakterisierung des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine üblichen Messgrößen bestimmt. Hierbei wird eine Anpassung von verschiedensten Lernkoeffizienten vorgenommen, die einen speziellen Adaptionsansatz beinhalten und nur mit Hilfe eines großen Rechenaufwandes durchführbar sind.
Gemäß der Lehre von WO 03/006810 A1 wird eine zylinderindividuelle Abgleichung der Einspritzmenge allein durch das Aufstellen eines Regressionspolynoms durchgeführt.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren sind neben einem hohen apparativen Aufwand auch mit einem hohen Rechenaufwand verbunden, um eine ständige Anpassung der Kennfelder zur Einspritzsteuerung zu gewährleisten. Des Weiteren wurde festgestellt, dass diese Adaptionsverfahren für zukünftig zu erfüllende Abgasnormen keine ausreichende Genauigkeit der einzuspritzenden Kraftstoffmassen sicherstellen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Adaptionsverfahren bereitzustellen, mit dem zukünftige Abgasnormen zuverlässig eingehalten werden können.
Diese Aufgabe wird durch ein Adaptionsverfahren gemäß den Patentansprüchen 1 und 5 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Im Folgenden werden verschiedene Alternativen eines Adaptionsverfahrens für eine Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine offenbart, die einzeln oder gemeinsam auf die Betriebsbereiche der Einspritzanlage (vgl. 2) anwendbar sind. Das vorliegende Adaptionsverfahren basiert auf einer für die Einspritzanlage spezifischen Einspritzfunktion. Nach dieser spezifischen Einspritzfunktion ergibt sich die Kraft stoffmasse M_fuel aus einer Funktion der Einspritzzeit t_inj. Des Weiteren wird zur Realisierung des Adaptionsverfahrens bevorzugt auf im Kraftfahrzeug vorhandene Sensoren und damit ermittelte Messwerte zurückgegriffen, wie beispielsweise Lambda-Werte, um eine Übereinstimmung oder Abweichung zwischen der berechneten Kraftstoffmasse M_fuel und einer tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmasse festzustellen.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt zunächst ein Erkennen eines Teil- oder Volllastbetriebs der Brennkraftmaschine und nachfolgend ein Vorgeben der Kraftstoffmasse M_fuel in Abhängigkeit von einer Einspritzzeit t_inj der Einspritzanlage als spezifische Einspritzfunktion M_fuel = f(t_inj). Im Rahmen des Adaptionsverfahrens wird ein für die Verbrennung zugeführter Luftmassenstrom MAF_meas erfasst und ein minimal für die Verbrennung erforderlicher Luftmassenstrom MAF_min basierend auf einer spezifischen Einspritzfunktion berechnet, so dass eine tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmasse M_{fuel_meas} berechenbar ist.
Hierbei erfolgt somit eine Adaption der Einspritzanlage innerhalb eines Teil- oder Volllastbetriebs der Brennkraftmaschine. Da sich innerhalb dieser Betriebsbereiche das Lambda-Signal vorzugsweise zwischen 1 und 2 bewegt, ist dieses genau messbar, so dass die Genauigkeit des Adaptionsverfahrens basierend auf den obigen Messwerten gesteigert wird. Neben dem Lambda-Wert wird der gemessene Luftmassenstrom bzw. die dem Motor zugeführte Luftmasse MAF_meas in das Adaptionsverfahren einbezogen. Aus den Messweten λ_meas und MAF_meas ist die tatsächlich eingespritzte und verbrannte Einspritzmenge M_{fuel_meas} berechenbar und somit mit der angenommenen Einspritzmasse M_fuel vergleichbar.
Aus dem obigen Vergleich wird bevorzugt ein Korrekturwert c abgeleitet. c spiegelt das Verhältnis der gemessenen und berechneten Einspritzmassen, gemittelt über die Zeit wider. Man führt die Zeit-Mittelung durch, um mögliche kurzzeitige Störungen oder Einflüsse des Piezoinjektors im Korrekturwert c nicht überzubewerten. Nachfolgend wird die Einspritzfunktion f(t_inj) durch den Korrekturwert c dividiert, um die tatsächlich einzuspritzende Kraftstoffmasse zu berechnen.
Es ist ebenfalls denkbar, einen Gewichtungsfaktor GF in das Adaptionsverfahren einzubeziehen. Auf diese Weise wird die Anpassung der spezifischen Einspritzfunktion, die nur in einem bestimmten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine ermittelt worden ist, gewichtet auf die unterschiedlichen Betriebsbereiche des Piezoinjektors angewandt.
Eine weitere Alternative des Adaptionsverfahrens umfasst die folgenden Schritte: Erkennen einer Schubphase der Brennkraftmaschine, Vorgeben der Kraftstoffmasse M_fuel in Abhängigkeit von der spezifischen Einspritzfunktion M_fuel = f(t_inj), Anpassen einer Luftzufuhr der Brennkraftmaschine an die eingespritzte Kraftstoffmasse M_fuel, so dass eine annähernd stöchiometrische Verbrennung des Kraftstoffs mit einem Lambda-Signal im Bereich von 1 erzielbar ist, schrittweises Verkleinern der eingespritzten Kraftstoffmasse durch Verringern der Einspritzzeit t_inj und Erfassen eines Sprungs im Lambda-Signal mit λ > 1, der anzeigt, dass die für eine minimale Kraftstoffmasse der Einspritzanlage spezifische minimale Einspritzzeit t_inj-min unterschritten worden ist.
Zur Anpassung an die mit der Einspritzanlage minimal einspritzbare Kraftstoffmasse wird eine Schubphase der Brennkraftmaschine abgewartet. Innerhalb der Schubphase wird eine für den Fahrer und den Betrieb der Brennkraftmaschine nicht störende Kraftstoffmasse M_fuel gemäß der obigen spezifischen Einspritzfunktion eingespritzt. Um eine annähernd stöchiometrische Verbrennung, d. h. Lambda ungefähr 1, zu erzielen, stellt das Adaptionsverfahren vorzugsweise mit Hilfe gezielter Abgasrückführung und/oder Turboladereinstellung und/oder Einstellung der Drosselklappe und/oder Verlagerung des Einspritzzeitpunkts die der Brennkraftmaschine zugeführte Luftmasse entsprechend der eingespritzten kleinen Einspritzmasse ein. Daraus folgt, dass die Luftzufuhr der Brennkraftmaschine gerade genug Sauerstoff zur stöchiometrischen Verbrennung der Einspritzmasse liefert. Unter Berücksichtigung obiger Bedingungen wird die eingespritzte Kraftstoffmasse schrittweise verkleinert, um die minimal einspritzbare Kraftstoffmasse zu ermitteln. Erfasst der Lambda-Sensor einen Sprung zu einem Lambda-Wert λ >> 1, zeigt dies an, dass mit der zuletzt angesteuerten Einspritzzeit kein Kraftstoff in den Zylinder eingespritzt worden ist. Somit kennzeichnet die Einspritzzeit, der noch ein Lambda-Wert von λ ≈ 1 zugeordnet werden konnte, die minimal einspritzbare Kraftstoffmasse der Einspritzanlage.
Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung der Alterung einer Einspritzanlage, insbesondere eines Piezoinjektors,
2 eine schematische Darstellung einer spezifischen Einspritzfunktion M_fuel = f(t_inj), mit Adaptionsbereichen A und B;
3 eine bevorzugte Ausführungsform einer Adaption im Teil- oder Volllastbetrieb der Brennkraftmaschine;
4 ein Flussdiagramm verschiedener bevorzugter Adaptionsverfahren und eine bevorzugte Ausführungsform einer Adaption im Teil- oder Volllastbetrieb der Brennkraftmaschine; und
5 eine bevorzugte Ausführungsform einer Adaption im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (wie in 4 abgebildet ist) wird eine Betriebsphase der Brennkraftmaschine mit Teil- oder Volllastbetrieb erkannt (S4), um das Adaptionsverfahren zu starten. Innerhalb dieser Betriebsphase liegt einer Motorsteuerung der Brennkraftmaschine die spezifische Einspritzfunktion Mfuel = f(tinj) (1)vor. Die spezifische Einspritzfunktion beschreibt (S5), welche Kraftstoffmasse M_fuel durch die Einspritzanlage, vorzugsweise ein Piezoinjektor, in Abhängigkeit von der Einspritzzeit t_inj im Idealbetrieb eingespritzt werden würde. Beispielgebend ist der Verlauf der spezifischen Einspritzfunktion in 3 durch eine durchgezogene Linie dargestellt. Auf der Ordinate in 3 ist die eingespritzte Kraftstoffmasse M_fuel und auf der Abszisse die Einspritzzeit t_inj aufgetragen. Unter Annahme der Richtigkeit der Einspritzfunktion wird die Kraftstoffmasse M_fuel eingespritzt (S1).
Gemäß gängiger Ausstattungen von Brennkraftmaschinen liegen der Motorsteuerung ebenfalls die Werte für die der Brennkraftmaschine zugeführten Luftmasse MAF_meas vor. Die Luftmasse MAF_meas wird mit einem Luftmassensensor erfasst (S6). Ein Lambda-Sensor, bspw. eine Breitband-Lambda-Sonde, erfasst den durch die Verbrennung der eingespritzten Kraftstoffmasse erzielten Lambda-Wert λ_meas (S2) und übermittelt ihn an die Motorsteuerung. Entsprechend dem gewünschten Lambda-Wert wird dieser Kraftstoffmasse M_fuel zur Verbrennung gezielt die Luftmasse MAF_min zugeführt, nachdem diese berechnet worden ist (S7).
Da aufgrund von Alterungsvorgängen des Piezoinjektors oder allgemein der Einspritzanlage die spezifische Einspritzfunktion nicht ideal realisierbar ist, lässt sich der gemessene Lambda-Wert λ_meas aus in der Motorsteuerung vorhandenen Messwerten gemäß Gleichung (2) berechnen.
In Gleichung (2) beschreibt λ_meas den gemessenen Lambda-Wert, M_fuel die idealerweise gemäß spezifischer Einspritzfunktion eingespritzte Kraftstoffmasse, MAF_min die in Anlehnung an die spezifische Einspritzfunktion zugeführte Luftmasse, M_{fuel_meas} die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmasse und MAF_meas die tatsächlich zugeführte Luftmasse zur Verbrennung der Kraftstoffmasse M_{fuel_meas}. Da zur Minimierung einer schädlichen Abgasemission im überwiegenden Betrieb der Brennkraftmaschine eine stöchiometrische Verbrennung eingestellt wird, wird der vorgegebenen Kraftstoffmenge M_fuel = M_{fuel_stöch} die zur stöchiometrischen Verbrennung erforderliche Luftmasse MAF_min = MAF_stöch zugeführt.
Löst man Gleichung (2) nach M_{fuel_meas} auf, lässt sich die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmasse M_{fuel_meas} aus bekannten Größen bestimmen (S8) (vgl. Gleichung (3)) und somit der Einspritzvorgang auswerten (S3).
Sobald der Wert für M_{fuel_meas} bestimmt worden ist, wird dieser mit der Kraftstoffmasse M_fuel gemäß der spezifischen Einspritzfunktion (vgl. Gleichung (1)) verglichen, um die Adaption fortzusetzen. Ergibt der Vergleich, dass M_{fuel_meas} der Kraftstoffmasse M_fuel gemäß der spezifischen Einspritzfunktion entspricht, erfolgt keine Adaption der spezifischen Einspritzfunktion. Ergibt der Vergleich jedoch, dass ein Unterschied zwischen diesen beiden Kraftstoffmassen vorliegt, wird das Adaptionsverfahren zur Anpassung der spezifischen Einspritzfunktion fortgesetzt.
Aus den vorliegenden unterschiedlichen Werten für die Kraftstoffmassen M_{fuel_meas} und M_fuel wird ein Korrekturfaktor c bestimmt (S10). Dieser Korrekturfaktor c berechnet sich aus dem Mittelwert über die Quotienten der beiden genannten Kraftstoffmassen gemäß Gleichung (4).
Die obige Mittelwertbildung erfolgt über einen festgelegten Zeitraum, innerhalb dessen die beiden Kraftstoffmassen mehrfach bestimmt werden. Diese Mittelung schließt aus, dass nicht alterungsbedingte Schwankungen im Injektorbetrieb, die sich auf die gemessene Kraftstoffmasse M_{fuel_meas} auswirken würden, die Berechnung des Korrekturfaktors c unvorhersehbar beeinflussen. Zur Adaption des Piezoinjektors multipliziert man die spezifische Einspritzfunktion f(t_inj) mit dem Kehrwert des Korrekturwerts c (vgl. Gleichung (5)). Auf diese Weise liefert die angepasste Einspritzfunktion annähernd die gemessene und tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge, die mit M_{fuel_adap} bezeichnet wird (S9).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Adaptionsverfahrens wird das Adaptionsverfahren nur in einem Bereich großer Einspritzzeiten t_inj durchgeführt, wie durch den eingekreisten Bereich A in 2 veranschaulicht ist. Innerhalb dieses Bereiches sind die ermittelten Lambda-Werte λ_meas ausreichend genau, so dass hier eine Adaption erfolgen kann. Um die Adaption der spezifischen Einspritzfunktion außerhalb des in 2 eingekreisten Bereiches nicht überzubetonen, wird bevorzugt eine verringerte Adaption mit abnehmenden Einspritzzeiten t_inj in die Berechnung der Kraftstoffmasse M_{fuel_adap} eingebracht. Dies erfolgt mit Hilfe eines Gewichtungsfaktors GF gemäß Gleichung (6) (S11, S12).
t_{inj_meas} ergibt sich als Einspritzzeit aus der oben genannten spezifischen Einspritzfunktion M_fuel = f(_inj), wenn man mit der spezifischen Einspritzfunktion die gemessene Kraftstoffmasse M_{fuel_meas} berechnet. K bezeichnet eine Konstante. Setzt man den Gewichtungsfaktor GF in Gleichung (5) ein, ergibt sich
Wendet man obiges Adaptionsverfahren auf die spezifische Einspritzfunktion an, ergibt sich die Strich-Punkt-Linie in 3 als adaptierte spezifische Einspritzfunktion. Für ein verlässliches Anpassungsverfahren sind zudem weitere Bedingungen erforderlich. Diese beinhalten beispielsweise, dass die Adaptionsrichtung vorbestimmt ist. Des Weiteren muss die Anzahl der Messpunkte des Lambda-Werts λ_meas über eine ausreichend lange Zeitspanne ausreichend groß sein, so dass sicher ist, dass diese Werte tatsächlich eine Alterung/Veränderung des Piezoinjektors widerspiegeln.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform erfolgt eine Adaption des Piezoinjektors in der Schubphase der Brennkraftmaschine, nachdem diese erkannt worden ist (S13). Es ist bevorzugt, eine Schubphase nach einem Volllastbetrieb zu wählen. In diesem Fall ist kein oder nur eine geringe Menge Sauerstoff im Abgas der Brennkraftmaschine vorhanden ist, die der Brennkraftmaschine über eine Abgasrückführung erneut zugeführt werden kann.
Innerhalb der erkannten Schubphase der Brennkraftmaschine wird eine kleine Kraftstoffmenge M_fuel gemäß der spezifischen Einspritzfunktion eingespritzt (S14). Diese Kraftstoffmenge ist unwesentlich größer als eine angenommene minimale Kraftstoffmenge und wird über eine entsprechende Auswahl der Einspritzzeit t_inj angesteuert. Die Größe der eingespritzten Kraftstoffmenge stellt sicher, dass der Fahrer innerhalb der Schubphase durch diese Einspritzungen in seinem Fahrgefühl nicht gestört wird.
Gemäß der eingespritzten kleinen Kraftstoffmenge wird gezielt dem Zylinder eine Luftmasse zugeführt, die eine stöchiometrische Mischung im Zylinder gewährleistet (S15). Bei Verbrennung des stöchiometrischen Gemischs erzielt man einen Lambda-Wert von 1. Der Lambda-Wert von 1 tritt aber nur dann auf, wenn durch den Piezoinjektor tatsächlich eine kleine Kraftstoffmasse eingespritzt worden ist. Andernfalls würde der Lambda-Sensor einen Wert größer als 1 messen.
Um die Zusammensetzung der Luftmasse genau einstellen zu können, wird vorzugsweise der Hauptanteil der zugeführten Luftmasse der Abgasrückführung entnommen. Zu diesem Zweck ist die Abgasrückführung vollständig geöffnet, ein Turbolader – falls vorhanden – wird auf niedrige Effizienz eingestellt und – falls erforderlich – wird ein kleiner Luftmassenanteil über den Lufteinlass der Brennkraftmaschine zugeführt. Dieser wird beispielsweise durch die Drosselklappe gesteuert, die geschlossen oder nahezu geschlossen ist. Des Weiteren ist die Luftzufuhr über eine Verlagerung des Einspritzzeitpunkts anpassbar (S16). Wie sich aus der obigen Beschreibung ergibt, muss die Luftmassenzufuhr mit dem geforderten Sauerstoffanteil für λ ≈ 1 genau erfolgen. Dies gewährleitstet, dass bei einer stattfindenden Verbrennung ein annähernd konstanter Lambda-Wert von 1 erzielt wird.
Im weiteren Verlauf des Adaptionsverfahrens wird die eingespritzte Kraftstoffmasse M_fuel über eine schrittweise Verringerung der Einspritzzeit t_inj ebenfalls schrittweise verkleinert (S17). Entsprechend wird gemäß der obigen Regelung der Sauerstoffanteil in der zugeführten Luftmasse angepasst. Es ist bevorzugt, jedes Mal wenn die Einspritzzeit um einen weiteren Schritt verringert wird, die Einspritzzeit und das entsprechende Luft-Kraftstoff-Verhältnis für eine vorbestimmte Zeitspanne konstant zu halten. Diese Zeitspanne ist derart gewählt, dass das durch den Lambda-Sensor gemessene Abgas ausreichend Zeit hat, um über die Abgasrückführung wieder die Lufteinlassseite des Zylinders zu erreichen. Auf diese Weise wird der Sauerstoffanteil in der dem Zylinder zugeführten Luft genau kontrolliert, um einen möglichst konstanten Lambda-Wert von 1 zu gewährleisten.
Die schrittweise Verringerung der eingespritzten Kraftstoffmasse wird so lange durchgeführt, bis der Lambda-Sensor einen Sprung im Lambda-Signal zu einem Wert λ >> 1 erfasst (S18). Dieser Sprung im Lambda-Signal basiert darauf, dass durch den Piezoinjektor aufgrund einer zu kleinen Einspritzzeit keine Kraftstoffmasse in den Zylinder eingespritzt worden ist, so dass der Sauerstoffanteil im Abgas plötzlich zunimmt.
Der Sprung im Lambda-Signal zeigt somit ebenfalls an, dass die Einspritzzeit, bei der zuletzt ein Lambda-Wert von 1 gemessen worden ist, die minimale Einspritzzeit t_{inj_min} darstellt. Der Piezoinjektor ist daher auf eine minimale Kraftstoffmasse kalibrierbar (S19), die mit Hilfe der minimalen Einspritzzeit t_{inj_min} erzielbar ist. Es resultiert die Adaption, die beispielgebend in 5 gezeigt ist. Die viereckigen Symbole kennzeichnen die angesteuerte schrittweise Verkürzung der Einspritzzeit und gemessene schrittweise Verkleinerung der eingespritzten Kraftstoffmasse.
Gemäß einer weiteren Alternative des vorliegenden Adaptionsverfahrens werden die Schwankungen im Lambda-Signal mit Hilfe einer Breitband-Lambda-Sonde erfasst. Eine derartige Sonde eröffnet die Möglichkeit, zylinderspezifische Lambda-Werte zu ermitteln, so dass das Adaptionsverfahren für die jeweilige Einspritzanlage der einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine durchführbar ist. Kombiniert man zudem die verschiedenen Ausführungsformen des obigen Adaptionsverfahrens miteinander, ist eine optimale Anpassung der Einspritzanlage der Brennkraftmaschine trotz Alterung und über deren gesamten Betriebsbereich möglich.
In modernen Dieselmaschinen werden Lambda-Sensoren in Verbindung mit Partikelfiltern und NO_x-Speichern verwendet. Nutzt man diese Sensoren zur Adaption der minimalen Kraftstoffmasse der Einspritzanlage, kann man dies als eine kostengünstige Alternative zu anderen Strategien ansehen. Dadurch wird beispielsweise die Nutzung von anderen Sensoren vermieden, wie beispielsweise Klopfsensoren. Es können zudem problematische Steuerstrategien ersetzt werden, wie beispielsweise die Bestimmung der minimalen Kraftstoffmasse mit Hilfe der Analyse des Kurbelwellensignals, die bei der Nutzung in großen Maschinen weniger genau durchführbar ist. Des Weiteren ist mit Hilfe des obigen Adaptionsverfahrens eine Adaption im gesamten Betriebsbereich der Einspritzanlage realisierbar. Da trotz auftretender Alterungsprozesse eine genaue spezifische Einspritzfunktion mit Hilfe des obigen Adaptionsverfahrens gewährleistet ist, ist eine bessere Steuerung der schädlichen Emissionen und eine bessere Leistungsgestaltung der Brennkraftmaschine möglich. Dies ist gerade von hoher Relevanz, wenn man die ständig strenger werdenden Abgasanforderungen an Brennkraftmaschinen betrachtet.

Claims

Adaptionsverfahren einer Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Piezoinjektors, das die folgenden Schritte aufweist: a. Erkennen eines Teil- oder Volllastbetriebs der Brennkraftmaschine (S4) b. Vorgeben einer Kraftstoffmasse M_fuel in Abhängigkeit von einer Einspritzzeit t_inj der Einspritzanlage als spezifische Einspritzfunktion M_fuel = f(t_inj) (S5) und Einspritzen der Kraftstoffmasse M_fuel (S1) c. Erfassen eines Lambda-Signals λ_meas, das eine Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffs charakterisiert (S2), und eines für die Verbrennung zugeführten Luftmassenstroms MAF_meas (S6) d. Berechnen eines minimal für die Verbrennung erforderlichen Luftmassenstroms MAF_min basierend auf der spezifischen Einspritzfunktion und Berechnen der tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmasse M_{fuel_meas} gemäß der Formel
und e. Anpassen der spezifischen Einspritzfunktion f(t_inj) in Abhängigkeit von der tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmasse M_{fuel_meas}, so dass eine angepasste Kraftstoffmasse M_{fuel_adapt} mit der Einspritzfunktion f(t_inj) bestimmbar ist (S9).
Adaptionsverfahren gemäß Anspruch 1, das den weiteren Schritt umfasst: Ermitteln (S10) eines Korrekturfaktors c als Mittelwert über eine Mehrzahl von Quotienten aus der tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmasse M_{fuel_meas} und der Kraftstoffmasse M_fuel, so dass sich die angepasste Kraftstoffmasse M_{fuel_adap} berechnet gemäß der Formel Mfuel_adapt = C·f(tinj) = average [Mfuel–meas/Mfuel]i·f(tinj)
Adaptionsverfahren gemäß Anspruch 2, mit dem weiteren Schritt Anwenden eines Gewichtungsfaktors GF zur Berechnung der angepassten Kraftstoffmasse M_{fuel_adapt} gemäß der Formel Mfuel_adapt = c·GF·f(tinj),so dass der Korrekturfaktor c mit abnehmenden Kraftstoffmassen weniger stark gewichtet wird (S11).
Adaptionsverfahren gemäß Anspruch 3, mit dem weiteren Schritt Berechnen des Gewichtungsfaktors GF gemäß der Formel GE = K·tinj/tinj_meas während K eine Konstante und t_{inj_meas} eine Einspritzzeit gemäß der spezifischen Einspritzfunktion M_fuel = f(t_inj) für die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmasse M_{fuel_meas} darstellt (S12).
Adaptionsverfahren einer Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Piezoinjektors, das die folgenden Schritte aufweist: a. Erkennen einer Schubphase der Brennkraftmaschine (S13), Vorgeben der Kraftstoffmasse M_fuel in Abhängigkeit von einer Einspritzzeit t_inj der Einspritzanlage als spezifische Einspritzfunktion M_fuel = f(t_inj) (S14) und Einspritzen der Kraftstoffmasse M_fuel (S1), b. Anpassen einer Luftzufuhr der Brennkraftmaschine an die eingespritzte Kraftstoffmasse M_fuel, so dass eine annähernd stöchiometrische Verbrennung des Kraftstoffs mit einem Lambda-Signal im Bereich von 1 erzielbar ist (S15), c. schrittweises Verkleinern der eingespritzten Kraftstoffmasse durch Verringern der Einspritzzeit t_inj (S17) und d. Erfassen eines Sprungs im Lambda-Signal λ_meas mit Lambda > 1, der anzeigt, dass die für eine minimale Kraftstoffmasse der Einspritzanlage spezifische minimale Einspritzzeit t_{inj_min} unterschritten worden ist (S18) und e. Anpassen der spezifischen Einspritzfunktion an die minimale Einspritzzeit t_{inj_min} (S19).
Adaptionsverfahren gemäß Anspruch 5, das den weiteren Schritt aufweist: Anpassen der Luftzufuhr durch Regeln einer Abgasrückführung und/oder eines Turboladers und/oder der Drosselklappe und/oder Verlagerung des Einspritzzeitpunkts (S16).