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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kalibrieren
von Stellgliedern, insbesondere Brennstoffinjektoren für
Brennkraftmaschinen mittels Masse-Druck-Zeit- oder Volumen-Druck-Zeit-Kennwertfelddiagrammen,
wobei mit jedem Stellglied Brennstoff mit einem Druckwert und einem
Massewert in einem Brennraum der Brennkraftmaschine einspritzbar
ist, gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche
1 und 8.
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Aus
EP 0 536 676 A ist
bekannt, dass bei Brennstoffinjektoren, die der Brennkraftmaschine
in Abhängigkeit eines Ansteuersignals Brennstoff zumessen,
ein Datenträger mitgegeben wird, der Korrekturwerte enthält,
mit denen Fehler der einzelnen Injektoren ausgeglichen werden können.
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Es
ist hierfür vorgesehen, dass die Korrekturdaten am Ende
der Fertigung jedes Kraftstoffinjektors, die sich aufgrund gewisser
Fertigungstoleranzen von Injektor zu Injektor unterscheiden und
Brennstoffabgaben durchführen, ermittelt und in den Datenträger
eingelesen werden. Dabei kann der Datenträger als Barcode oder
als nur lesbares Speicherelement ausgebildet sein. Bei der ersten
Initialisierung des Steuergerätes werden dann diese Daten
in einen beschreibbaren Speicher des Steuergerätes eingelesen
und im späteren Betrieb zur Steuerung der Brennkraftmaschine
verwendet.
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Moderne
Steuergeräte beinhalten verschiedene Funktionen, die ebenfalls
Korrekturwerte ermitteln, die einem Injektor zuzuordnen sind. Eine
solche Funktion wird beispielsweise als Nullmengenkalibration bezeichnet.
Diese Daten werden im Steu ergerät abgelegt und zur Steuerung
der Brennkraftmaschine verwendet.
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Es
wird üblicherweise die individuelle Einspritzmenge eines
Kraftstoffinjektors an mehreren Prüfpunkten innerhalb eines
Prüfstandes erfasst. Dabei wird die Abweichung der jeweiligen
Einspritzmenge vom Sollwert ermittelt. Diese Daten werden bei der
Injektorfertigung in geeigneter Form auf einem Injektor angebracht. Bei
der Motormontage und/oder bei der Fahrzeugmontage werden die Daten über
geeignete Systeme, beispielsweise über eine Diagnoseschnittstelle
in das Steuergerät übertragen. Es gibt in diesem
Zusammenhang Verfahren zur Speicherung dieser Daten, die einen Austausch
dieses Steuergerätes bei Auftreten eines Defektes ermöglichen.
Diese sind aus der
EP
1 400 674 B1 bekannt, gemäß welcher die
Klassifizierung von Daten auf einer Speichervorrichtung, die direkt
an dem Brennstoffinjektor angeordnet ist, gespeichert werden. Die zur
Verfügung stehenden Daten dienen zur Nullmengen Kalibration
und/oder Mengenkorrektur.
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Ein
vorrangiges Problem hierbei ergibt sich hierdurch, dass eine individuelle
Vermessung der Kraftstoffinjektoren in ihrem gesamten Arbeitsbereich
notwendig ist, um entsprechend Korrekturdaten zu berechnen und diese
auf dem Brennstoffinjektoren kenntlich zu machen. Derartige in Prüfständen
durchgeführte Vermessungsverfahren sind extrem zeit- und
kostenaufwändig und somit für eine in Großserie
stattfindenden Produktion einer großen Anzahl an Brennstoffinjektoren
ungeeignet.
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Weiterhin
ist zu berücksichtigen, dass Brennstoffinjektoren Alterungsprozeßen
unterliegen, welche eine Adaption der einzelnen Brennstoffinjektoren
an ihre jeweiligen Funktionszustände erfordern.
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Aus
der
DE 41 34 304 A1 ist
ebenso ein Verfahren bekannt, gemäß welchem mehrere
Größen eines Magnetventils einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung
für eine Brennkraftmaschine erfasst werden, um Ungleichförmigkeiten
beim Einspritzvorgang einfach und schnell auszugleichen. Auf einem
Prüfstand werden Faktoren bestimmt, die als gespeicherte
Stellgrößenfaktoren eine zuvor berechnete Stellgröße
zur Ansteuerung des Magnetventils verändern. Anschließend
steuert diese veränderte Stellgröße das
Magnetventil an. Die ermittelten Faktoren werden in Abhängigkeit
von zuvor erfassten Größen derart ausgewählt,
dass zunächst eine wählbare Betriebsgröße
der Brennkraftmaschine eingestellt wird, anschließend eine
Bestimmung einer Stellgröße, ausgehend von der
auf einer Welle der Brennkraftmaschine angeordneten Markierung berechnet
wird eine tatsächliche Stellgröße separat
für dieses Magnetventil ermittelt wird, woraus sich der
Faktor aus der berechneten Stellgröße und der
ermittelten Stellgröße ergibt. Ein Abspeichern
des ermittelten Faktors und ein Verändern der wählbaren
Betriebsgrößen werden zudem durchgeführt,
bevor diese aufgeführten Schritte bis zur Herstellung eines
optimierten Funktionszustandes entsprechend oft wiederholt werden.
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Aus
US 4,402,294 ist ein Injektionssystem
bekannt, welches eine Brennstoffinjektorkalibration durchführt.
Es wird zur Kalibration ein Kalibrationswiderstand verwendet, der
einen im Zusammenhang mit der Brennstoffdurchflussrate des Injektors
korrigierenden Widerstand aufweist. Die somit ermittelten Werte
werden mit einer Zahl einer Tabelle in Beziehung gesetzt. Anhand
dieser Zahl wird dann die Zeitdauer bestimmt, welche erforderlich
ist, um den Injektor derart zu betreiben, dass der gewünschte
Brennstoffausstoß erhalten wird.
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Weiterhin
ist bekannt, Injektoren mit in einem Prüfstand ermittelten
Messdaten in verschiedene Gruppen zu klassifizieren, um hierdurch
beispielsweise eine Gruppe an Injektoren mit geringen Brennstoffabgaben, eine
Gruppe an Injektoren mit hohen Brennstoffabgaben und eine Gruppe
an Injektoren ohne wesentliche Abweichungen von den Sollwerten der
Brennstoffabgaben zu erhalten. In einem Kraftfahrzeug werden dann
anschließend Kraft-stoffinjektoren aus lediglich einer
Gruppe eingebaut und das Steuergerät entsprechend programmiert.
Eine derartige Klassifizierung hat nachteilhaft die Zusammenfassung
einer Großzahl von Injektoren innerhalb einer Gruppe mit
weiterhin – wenn auch geringerer – unterschiedlichen
Brennstoffabgabencharakteristiken zur Folge, so dass selbst bei
einer Verwendung von Brennstoffinjektoren aus einer gemeinsamen Gruppe
keine optimale Aufeinanderabstimmung der in einem gemeinsamen Motor
verwendeten Brennstoffinjektoren vorliegt.
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Demzufolge
liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Kalibration von Brennstoffinjektoren für
Brennkraftmaschinen zur Verfügung zu stellen, welches/welche
eine Kompensierung von Abweichungen in den Brennstoffabgabencharakteristiken
einzelner Brennstoffinjektoren auf schnelle und kostengünstige
Weise ermöglicht, ohne dass hierfür die einzelnen
Brennstoffinjektoren in ihrem gesamten Arbeitsbereich vermessen
werden müssen.
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Diese
Aufgabe wird verfahrensseitig durch die Merkmale des Patentanspruches
1 und vorrichtungsseitig durch die Merkmale des Patentanspruchs
8 gelöst.
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Ein
wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, dass bei einem Verfahren
zum Kalibrieren von Stellgliedern, insbesondere Brennstoffinjektoren
für Brennkraftmaschinen mittels Masse-Druck-Zeit-Kennwertfelddiagrammen,
wobei mit jedem Stellglied Brennstoff mit einem Druckwert und einem
Massewert in einem Brennraum der Brennkraftmaschine einspritzbar
ist, folgende Schritte durchgeführt werden:
- – Auswählen einer vorbestimmbaren Menge an
Stellgliedern aus einer Vielzahl an Stellgliedern;
- – Messen von Druck- und Massewerten jedes Stellgliedes
in seinem gesamten Arbeitsbereich und Bestimmung von jeweils einem
zugehörigen Masse-Druck-Zeit-Kennwertfelddiagramm;
- – Berechnen eines gemeinsamen, gemittelten Masse-Druck-Zeit-Kennwertfelddiagramms
als Nominal-Kennfeld für die ausgewählten Stellglieder;
- – Bestimmung einer Mehrzahl von Korrekturkennwertfelddiagrammen
und von Koordinaten innerhalb eines Kennwertfelddiagramms bestehender,
optimierter Kalibrationsmesspunkte mittels dem gemittelten Kennwertfelddiagramm
und den zu den ausgewählten Stellgliedern zugehörigen
Kennwertfelddiagrammen, und
- – Korrektur von Druck-, Masse- und/oder Einspritzdauerwerten
weiterer Stellglieder mittels der Korrekturkennlinienfelddiagramme.
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Durch
die Verwendung von sogenannten Kennwertfelddiagrammen und die Verwendung
weniger optimierter Kalibrationsmesspunkte innerhalb von Kennwertfelddiagrammen
weiterer Brennstoffinjektoren aus einer Großserie, die
in ihrer Brennstoffabgabencharakteristik bzw. ihrem Einspritzprofil
analysiert werden sollen, kann jeder Brennstoffinjektor mit seinen
Druck-, Masse- und/oder Einspritzdauerwerten an den wenigen ausgewählten
optimierten Kalibrationspunkten bestimmt bzw. vermessen werden und
das zugehörige Kennwertfelddiagramm durch ein abgespeichertes
und auswählbares Korrekturkennwertfelddiagramm korrigiert
werden, um neue Druck-, Masse- und/oder Einspritzdauerwerte für
das Stellglied, insbesondere dem Brennstoffinjektor, zu erhalten,
welches zu einem Abgleich mehrerer Stellglieder in ihrer Brennstoffabgabecharakteristik und
somit zu einer Abweichung, beispielsweise Verringerung von deren
Streuung führen soll.
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Die
Korrekturkennwertfelddiagramme können in einzelnen Steuereinheiten,
die nachfolgenden weiteren Brennstoffinjektoren, welche nicht die
Testinjektoren sind, zugeordnet sind, oder in einem Steuergerät,
welches in einem Prüfstand, in welchem die Brennstoffinjektoren
mittels der optimierten Kalibrationspunkte vermessen werden, abgespeichert
werden. Ein Aufruf eines derartigen passenden Korrekturkennwertfeldes,
wie es in einem Korrekturkennwertfelddiagramm wiedergegeben ist,
zu dem jeweiligen momentan zu messenden Brennstoffinjektor, welcher
aus einer Großserie stammt, findet dann statt, wenn an
den ausgewählten optimierten Kalibrationsmesspunkten, die
beispielsweise 1–20, vorzugsweise 2–5 in ihrer
Anzahl sein können, und die in ihren Koordinaten in dem
vorausgegangenen Testverfahren festgelegt worden sind, die verschiedenen Druck-,
Masse- und/oder Einspritzdauerwerte gemessen worden sind.
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Derartige
Streuungen in einem Einspritzprofil von Brennstoffinjektor zu Brennstoffinjektor
ergeben sich aus Abmessungsunterschieden der Bauelemente der Brennstoffinjektoren,
wie es beispielsweise bei Vorliegen von Einspritzlöchern
mit unterschiedlichen Durchmessern, durch welche der Brennstoff
in den Brennstoffraum eingespritzt wird, der Fall sein kann. Derartige
Bauelementeabmaßtoleranzen weisen eine gewisse statistische Verteilung über
eine große Anzahl an Brennstoffinjektoren, wie es bei Vorliegen
einer Großserie der Fall ist, auf. Dies lässt
eine Art Systemidentifikation zu, in welcher einzelne zuvor erfindungsgemäß berechnete
Korrekturkennwertfelder der einzelnen Brennstoffinjektoren mit unterschiedlichen
Bauelementeabmaßtoleranzen zugewiesen werden können.
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Mit
Hilfe einer derartigen Systemidentifikation werden Korrekturkennwertfelder
berechnet, die es ermöglichen, die Abweichung eines einzelnen
Brennstoffinjektors in seinen Werten mit jeweils einer Gewichtung pro
Korrekturkennwertfeld zu kompensieren. Es reicht somit aus, dass
bei jedem Brennstoffinjektor, der aus einer Großserie herausgenommen
wird, nur noch vorzugsweise an wenige, beispielsweise 2–5
Kalibrationspunkten anstatt an sämtlichen Punkten des Kennwertfeldes
dieses Brennstoffinjektors, welches in einem Kennwertfelddiagramm
wiedergegeben wird, vermessen wird.
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Ein
derartiges erfindungsgemäßes Verfahren ermöglicht
die Identifikation der systematischen Gesetzmäßigkeiten
der Injektorstreuung von Brennstoffinjektoren aus einer Großserie
und verringert somit die Erfassung von Daten an wenigen Messpunkten
pro Brennstoffinjektor, um anschließend eine Korrektur
des Kennwertfeldes durchzuführen. Hierdurch wird eine Zeit-
und Kostenersparnis bei der Überprüfung von Druck-, Masse-
und/oder Einspritzdauerwerten vieler Stellglieder, insbesondere
Brennstoffinjektoren erreicht, und somit das Durchtesten einer Großserie
an Brennstoffinjektoren beschleunigt. Eine derartige Überprüfung
mittels weniger Messpunkte hat anschließend eine Kompensierung
festgestellter Abweichungen in den Werten mittels der Korrekturkennwertfelder
zur Folge, die vorteilhaft dazu führt, dass die einzelnen
Brennstoffinjektoren in ihren Brennstoffabgabecharakteristiken aufeinander
abgestimmt werden und somit eine optimierte Verbrennung innerhalb
einer Brennkraftmaschine erzeugen.
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Zur
Korrektur der Druck-, Masse- und/oder Einspritzdauerwerte werden
Brennstoffinjektorenkennwertfelddiagramme der weiteren Stellglieder,
die aus einer Großserie zu vermessen sind, durch Messung
von Druck- und Massewerten an den optimierten Kalibrationspunkten,
die zuvor bestimmt worden sind, bestimmt und mittels daraus gewonnener
Messergebnisse wird eines der Korrekturkennfelddiagramme jedem Stellglied zugeordnet,
um das dem Stellglied, insbesondere dem Brennstoffinjektor, zugehörige
Korrekturkennfelddiagramm zu verändern.
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Die
Daten der Korrekturkennwertfelddiagramme werden in den weiteren
Stellgliedern zugeordneten Steuereinheiten bzw. einem gemeinsamen
Steuergerät gespeichert.
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Die
Korrekturkennwertfelddiagramme werden in Abhängigkeit von
dem Alter des zu korrigierenden Stellgliedes gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform mittels unterschiedlichen Altersadaptionskennwertfelddiagrammen
in ihren Werten korrigiert. Hierfür werden die aus einer
Menge von 10–1000 ausgewählten Brennstoffinjektoren,
die zu Testzwecken dienen, einem Alterungstest unterzogen und regelmäßig
vermessen. Es erweist sich als vorteilhaft, diese Messungen parallel
sowohl auf Spezialprüfständen als auch in Feldversuchen
in Kraftfahrzeugen durchzuführen, um die Veränderungen
sorgfältig aufeinander abzustimmen und miteinander abzuwägen.
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Mit
Hilfe dieser Messungen werden nach dem gleichen Systemidentifikationsverfahren
die Korrekturkennwertfelder alterungsabhängig adaptiert,
indem die Altersadaptionskennwertfelddiagramme geschaffen werden
und über Datenbanken oder Datenträger zur Verfügung
gestellt werden. Sie können bereits während der
Produktion der Großserie in einem Steuergerät
hinterlegt werden, wenn bis zu diesem Zeitpunkt die Alterungseffekte
bekannt bzw. abschätzbar sind.
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Wenn
sich zum Zeitpunkt der Fertigung oder des Einbaus unvorhersehbare
Langzeitdrifts bei den Kennwertfeldern der Brennstoffinjektoren
ergeben, besteht die Möglichkeit diese Kennwertfelder bei
einer regelmäßig durchzuführenden Kraftfahrzeuginspektion
zu aktualisieren. Wenn die alterungsabhängigen Kennwertfelder
nicht in dem Steuergerät gespeichert werden, können
sie bei jeder Inspektion beispielsweise über ein Diagnosegerät
angepasst werden.
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Es
ist ebenso gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
die Kopplung der Korrekturkennwertfelddiagramme denkbar, wenn ein
Abfall des Druckwertes stattfindet. Eine derartige Korrektur, die
bei Druckabfällen im Rail während oder nach den
Einspritzvorgängen stattfindet, ist vorteilhaft, da sich
hierdurch das Brennstoffinjektorverhalten über die Korrelationsfunktionen
individuell für jeden Brennstoffinjektor beeinflussen lässt. Eine
derartige Korrektur des Kennwertfeldes eines Brennstoffinjektors
kann durch Parallelverschiebung des Kennwertfeldes erfolgen.
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Weiterhin
ist es denkbar, dass die Korrekturkennwertfelder mit einem Minimum
Fuel Mass Adaptation (MFMA)-Verfahren zur automatischen Adaption
an die Injektoralterung bei laufendem Motor gekoppelt wird. Dies
ermöglicht eine laufende Korrektur der Brenn-stoffinjektoren
in Abhängigkeit von deren Alterserscheinungen.
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Vorzugsweise
werden die injektorindividuellen Kalibrationsdaten, welche sich
als Druck-, Masse- und/oder Einspritzdauerwerte aus der Anwendung
der Korrekturkennwertfelddiagramme und der Messung an den optimierten
Kalibrationspunkten als Korrektur ergeben, als Datenblatt dem Brennstoffinjektor
beigefügt, und/oder als Zahlenwert auf dem Injektor aufgedruckt.
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Alternativ
können diese Daten als Punkt-/Strichcode, 2D-Strichcode,
Matrixcode etc. auf dem Brennstoffinjektor aufgedruckt werden. Ebenso
ist eine Speicherung in einem RFID-Chip oder in einem elektronischen
Datenspeicherelement, der auf dem Brennstoffinjektor angeordnet
ist, denkbar. Auch eine Hinterlegung der Daten in einer Datenbank
ist denkbar, die bei dem Brennstoffinjektorhersteller oder dem Fahrzeughersteller
existiert. Ebenso können diese Daten über das
Internet oder über Datenträger den Werkstätten
zur Verfügung gestellt werden. Die Abweichungsdaten können
auch einzelnen Widerständen zugeordnet werden.
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Zur
Bestimmung der Korrekturkennwertfelddiagramme werden ein erster
bis L-ter optimierter Kalibrationsmesspunkt mit einem ersten bis
L-ten Korrekturkennwertfelddiagramm bestimmt und mit den ersten
bis L-ten Korrekturkennwertfelddiagrammen werden Abweichungen der
Koordinaten von Messpunkten in den N Kennwertfelddiagrammen der
N Stellglieder von Koordinaten von Messpunkten in dem gemittelten
Kennwertfelddiagramm berechnet.
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Vorteilhaft
weist eine Vorrichtung zur Kalibration von Stellgliedern, insbesondere
Brenn-stoffinjektoren, die ein Verfahren, wie beschrieben, durchführt,
das Steuerungsgerät zur Durchführung eines derartigen
Verfahrens auf, wobei das Steuergerät bzw. die Vorrichtung
einer hierfür entsprechend programmierten Software aufweist.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Vorteile
und Zweckmäßigkeiten sind der nachfolgenden Beschreibung
in Verbindung mit der Zeichnung zu entnehmen. Hierbei zeigen:
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1A In
einem Masse-Zeit-Diagramm Kennlinien verschiedener Brennstoffinjektoren,
die zu Testzwecken ausgewählt worden sind, bei einem ersten
Druckwert;
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1B in
einem Masse-Zeit-Diagramm die Kennlinien verschiedener Brennstoffinjektoren,
die zu Testzwecken ausgewählt worden sind, bei einem vom
ersten Druckwert kleineren zweiten Druckwert;
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2A in
einem Druck-Masse-Diagramm eine schematische Darstellung eines Kennwertfelds;
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2B in
einem Druck-Masse-Diagramm eine schematische Darstellung eines Korrekturkennwertfelds,
und
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3 in
einer schematischen Darstellung die Grundfunktion des erfindungsgemäßen
Verfahrens.
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In
den 1A und 1B wird
in jeweils einem Masse-Zeit-Diagramm eine Mehrzahl an Brennstoffinjektoren
in ihren Kennlinien dargestellt, wobei es sich hierbei um eine Auswahl
an Brennstoffinjektoren aus einer Großserie handelt. Beispielsweise
werden 100 Brennstoffinjektoren ausgewählt.
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Die
verschiedenen Beispiele geben Kennlinien von Brennstoffinjektoren
mit unterschiedlichen Masseangaben hinsichtlich ihrer Brennstoffabgaben
in Abhängigkeit von der Zeit an. Die unterschiedlichen
Brennstoffinjektorenkennlinien geben Kennlinien von Brennstoffinjektoren
mit unterschiedlichen darin vorherrschenden Druckwerten wieder.
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Die
in 1A wiedergegebenen Kennlinien entstehen bei einem
ersten Druckwert p1. Die in 1B wiedergegebenen
Kennli nien entstehen bei einem zweiten Druckwert per der kleiner
als p1 ist.
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Bei
einer normierten Brennstoffinjektorkennlinie mit einem Druckwert
p1 = const oder p2 =
const ist in einem ersten Zeitabschnitt 1 ein Leerhub (Blind
Lift), der diejenige Zeitspanne angibt, in welcher ein Piezoelement
ohne Berührung zu einem Steuerventil sich in Richtung des
Steuerventils bewegt, wiedergegeben. Mit dem zweiten Zeitabschnitt 2 ist
ein ballistischer Bereich der Einspritznadel wiedergegeben. In dem
dritten Zeitabschnitt 3 wird der lineare Bereich des Brennstoffinjektors
dargestellt.
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In 2A ist
ein Kennwertfelddiagramm bzw. ein Kennwertfeld (Kennfeld genannt)
in schematischer Darstellung und in 2B ein
Kennwertfelddiagramm mit einzelnen eingezeichneten Korrekturpunkten,
wiedergegeben, wie es sich aus der Vermessung eines Brennstoffinjektors
an beispielsweise 600 Punkten seines Arbeitsbereiches ergibt. Dieses
Kennwertfeld setzt sich aus über die Ordinate aufgetragene
Druckwerte, z. B. 20, und aus den über die Abszisse aufgetragenen
Massewerten, z. B. 30, zusammen und ergibt letztendlich in zeitlicher
Abhängigkeit die einzelnen gemessenen Druck- und Massewerte
eines Brennstoffinjektors wieder. Hierbei werden beispielsweise
20 Druckwerte und 30 Massewerte dargestellt.
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Es
werden nun N Brennstoffinjektoren zu Testzwecken ausgewählt,
um sogenannte Korrekturkennwertfelder zu bestimmen und nachfolgende
Berechnung wird durchgeführt:
Jedes
ist
eine Zeitmatrix mit den Stützstellen eines Kennfeldes,
wobei die Spalten diskreten Massewerten und die Zeilen diskreten
Druckwerten des n-ten Brennstoffinjektors zugeordnet sind.
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Diese
werden durch Messung der ausgewählten N Brennstoffinjektoren
in ihrem Arbeitsbereich zur Bestimmung der Zeitwerte in Abhängigkeit
von Druck und Masse bestimmt.
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Gemessen
werden also N Kennfelder
bei
N Testinjektoren, n = 1...N
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Es
muss nicht der gesamte Arbeitsbereich vermessen werden. Aus geeigneten
Punkten im Arbeitsbereich können die restlichen Punkte
auch extrapoliert bzw. interpoliert werden.
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Anschließend
wird aus diesen Kennwertfelddiagrammen ein gemitteltes Kennwertfelddiagramm
berechnet:
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Es
gilt nun für eine festzustellende Abweichung eines Kennwertfelddiagramms
eines weiteren zu prüfenden Brennstoffinjektors aus der
Großserie folgendes:
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Für
wird
eine Näherung eingeführt:
wobei
die
Zeitmatrix eines Korrekturkennfeldes,
- l = 1...L die Anzahl
an Korrekturkennfeldern (z. B. L = 5), und
- kn,l die injektorindividuellen Korrekturwerte
sind.
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Es
gilt: kn,1 = kn,l(ml, pl)
oder:
kn,l = kn,l (tl, pl)
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Dabei
stellen ml, pl und
tl die Stützstellen dar, an denen
die Injektoren kalibriert werden.
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An
L optimalen Punkten k
n,1 (m
l,
p
l) werden injektorindividuelle Abweichungen
bestimmt, wobei wieder gilt
und
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Für
die Korrekturmatrizen gilt nun
in Matrixnotation
entspricht
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Mit
kann eine optimale Lösung
für dieses überbestimmte Gleichungssystem angegeben
werden:
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Mit
zunehmender Anzahl L verbessert sich auch die Korrekturgenauigkeit.
L wird vorzugsweise empirisch bestimmt.
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Bestimmung optimaler Orte pl,
ml bzw. tl
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Die
Orte pl, ml bzw.
tl können entweder empirisch vorgegeben
werden oder, wie nachfolgend beschrieben, über einen Optimierungsalgorithmus
gefunden werden.
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Optimale
Orte der Korrekturpunke k
n,l (m
l,
p
l) bzw. k
n , l (m
l,
t
l) werden ermittelt, in dem die Orte m
l, p
l bzw. t
l solange variiert werden, bis sich ein minimaler
Fehler in der Gleichung
einstellt.
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Für
f(x) können folgende Funktionen angesetzt werden,
wobei die Verwendung der
Standardabweichung
aufgrund
der statistischen Verteilung der Fehler in diesem Falle vorzuziehen
ist.
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In
einem derartigen Iterationsverfahren wird mittels eines ersten herausgegriffenen
Messpunktes ein erstes Korrekturkennwertfelddiagramm bestimmt und
mit dem ersten Korrekturkennwertfelddiagramm werden die Abweichungen
bzw. Fehler bei sämtlichen zu Testzwecken ausgewählten
Brennstoffinjektoren berechnet. Dies wird bei sämtlichen
Messpunkten durchgeführt. Somit ergeben sich 600 Einzelfehler.
Aus dem kleinsten Fehler folgt der beste Ort für den 1.
Kalibrationspunkt Δkn,l. In gleicher
Weise werden auch die anderen L Orte gefunden. In einer Schleife
werden nun reihum alle L Orte nochmals solange getestet und erforderlichenfalls verschoben,
bis sich eine optimale Anpassung einstellt.
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Somit
findet eine Variierung von vier ausgewählten Messpunkten
in ihren Werten solange statt, bis vier optimierte Kalibrationspunkte
und somit auch vier optimierte Korrektur kennwertfeldermatrizen vorliegen.
Dies ermöglicht die Vermessung weiterer Brennstoffinjektoren
aus einer Großserie an lediglich 2–5, beispielsweise 4
Messpunkten, nämlich den sogenannten optimierten Kalibrationsmesspunkten
innerhalb des Kennwertfelddiagrammes eines jeden Brennstoffinjektors
und eine anschließende Kompensierung der festgestellten
Fehler mittels einem zugehörigen Korrekturkennwertfelddiagramm,
ohne dass der gesamte Arbeitsbereich, also sämtliche 600
Meßpunkte eines Kennwertfelddiagramms des Brennstoffinjektors,
durchgemessen werden muß.
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Alternativ
zu einem derartigen Iterationsverfahren ist ein Gradientenverfahren
denkbar.
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In 3 wird
in einer schematischen Darstellung das Grundprinzip des erfindungsgemäßen
Verfahrens wiedergegeben. Ein Injektorkennwertfelddiagramm 10 wird
mit einem berechneten Korrekturkennwertfelddiagramm 11,
welches einem individuellen Brennstoffinjektor 12 zugeordnet
ist, verglichen, wie es durch das Bezugszeichen 13 wiedergegeben
wird. Eine sich daraus ergebende Korrektur des Kennwertfelddiagramms
eines zu vermessenden Brennstoffinjektors ergibt das brennstoffinjektorspezifische
Kennwertfelddiagramm 14, in welchem zusätzlich
Korrekturen hinsichtlich bestehender Druckwerte 15 und
der Brennstoffmenge 16 durchgeführt werden können.
Dieses gegebenenfalls korrigierte Kennwertfelddiagramm 14 wird
dann zur Aktivierung eines Brennstoffinjektors 17 eingesetzt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - EP 0536676
A [0002]
- - EP 1400674 B1 [0005]
- - DE 4134304 A1 [0008]
- - US 4402294 [0009]