DE102008006327A1

DE102008006327A1 - Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102008006327A1
Application number: DE102008006327A
Authority: DE
Inventors: Helerson Kemmer; Walter Maeurer; Dirk Hofmann; Jens Wagner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-01-28
Filing date: 2008-01-28
Publication date: 2009-07-30
Also published as: JP2011510225A; WO2009095333A1; US20120041666A1

Abstract

Vorgestellt wird ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit einer Mehrzahl Einspritzventile zum Einspritzen von Kraftstoff in jeweils einen Brennraum der Brennkraftmaschine umfassend die Schritte: Ansteuern der Einspritzventile, um eine erste Soll-Gesamtkraftstoffmenge mit einer ersten Einspritzstrategie zuzumessen, Ermitteln einer bei der Ansteuerung mit der ersten Einspritzstrategie eingespritzten ersten Ist-Gesamtkraftstoffmenge, Ansteuern der Einspritzventile, um eine zweite Soll-Gesamtkraftstoffmenge mit einer zweiten Einspritzstrategie zuzumessen, wobei bei der zweiten Einspritzstrategie zumindest eines der Einspritzventile unterschiedlich gegenüber der ersten Einspritzstrategie angesteuert wird, Ermitteln einer bei der Ansteuerung mit der zweiten Einspritzstrategie eingespritzten zweiten Ist-Gesamtkraftstoffmenge, und Bestimmung eines Betriebsverhaltens von zumindest einem der Einspritzventile in Abhängigkeit von der ersten Ist-Gesamtkraftstoffmenge und der zweiten Ist-Gesamtkraftstoffmenge.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit einer Mehrzahl Einspritzventile zum Einspritzen von Kraftstoff in jeweils einen Brennraum der Brennkraftmaschine umfassend die Schritte: Ansteuern der Einspritzventile, um eine Soll-Gesamtkraftstoffmenge mit zuzumessen, Ermitteln einer bei der Ansteuerung eingespritzten Ist-Gesamtkraftstoffmenge, und Bestimmung eines Betriebsverhaltens von zumindest einem der Einspritzventile in Abhängigkeit von der der Ist-Gesamtkraftstoffmenge. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Ausführung eines solchen Verfahrens und ein entsprechendes Computerprogramm.
Bei Brennkraftmaschinen mit mehreren Brennräumen, die über Einspritzventile mit Kraftstoff versorgt werden, ist es zur Einhaltung von Abgasvorschriften und um Laufunruhen der Brennkraftmaschine zu vermeiden, notwendig, die von den einzelnen Einspritzventilen jeweils eingespritzten Kraftstoffmengen einzeln zu überwachen, d. h. Brennraum-individuell zu überwachen. Hierzu sind aus dem Stand der Technik verschiedene Verfahren bekannt, beispielsweise ist es bekannt, die Laufunruhe der Brennkraftmaschine zu ermitteln und Ventil-individuell bzw. Brennraum-individuell die Ansteuerung so zu verändern, dass die korrekten Mengen an Kraftstoff eingespritzt werden. Eine weitere Möglichkeit ist, die Luftzahl bzw. den Lambda-Wert Brennraum-individuell zu erfassen, beispielsweise durch mehrere Lambda-Sonden oder durch eine ausreichend hochfrequente Abtastung des Signals einer Lambda-Sonde, welche den Lambda-Wert des gemischten und gesammelten Abgases der einzelnen Brennräume der Brennkraftmaschine ermittelt.
Die dargestellten und beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen haben verschiedene Nachteile, so sind sie teilweise ungenau. Die Verwendung einer einzigen Lambda-Sonde, welche das Gesamt-Abgas analysiert, ist im Ergebnis ungenau, da sich die Abgase der einzelnen Brennräume teilweise vermischen. Andere Verfahren oder Vorrichtungen sind aufwändig, beispielsweise ist das Vorsehen jeweils einer Lambda-Sonde für jeden Brennraum teuer.
Offenbarung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, die genannten Vorrichtungen und Verfahren aus dem Stand der Technik zu verbessern, insbesondere soll eine einfache und kostengünstige Möglichkeit geschaffen werden, die Eigenschaften der Einspritzventile Ventil-individuell im Betrieb der Brennkraftmaschine zu überwachen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit einer Mehrzahl Einspritzventile zum Einspritzen von Kraftstoff in jeweils einen Brennraum der Brennkraftmaschine umfassend die Schritte: Ansteuern der Einspritzventile, um eine erste Soll-Gesamtkraftstoffmenge mit einer ersten Einspritzstrategie zuzumessen, Ermitteln einer bei der Ansteuerung mit der ersten Einspritzstrategie eingespritzten ersten Ist-Gesamtkraftstoffmenge, Ansteuern der Einspritzventile, um eine zweite Soll-Gesamtkraftstoffmenge mit einer zweiten Einspritzstrategie zuzumessen, wobei bei der zweiten Einspritzstrategie zumindest eines der Einspritzventile unterschiedlich gegenüber der ersten Einspritzstrategie angesteuert wird, Ermitteln einer bei der Ansteuerung mit der zweiten Einspritzstrategie eingespritzten zweiten Ist-Gesamtkraftstoffmenge, und Bestimmung eines Betriebsverhaltens von zumindest einem der Einspritzventile in Abhängigkeit von der der ersten Ist-Gesamtkraftstoffmenge und der zweiten Ist-Gesamtkraftstoffmenge. Dabei bezeichnen die Wörter Soll-Gesamtkraftstoffmenge und Ist-Gesamtkraftstoffmenge jeweils bevorzugt Kraftstoffmengen, die während einer bestimmten Anzahl von Arbeitsspielen eingespritzt werden sollen bzw. tatsächlich eingespritzt werden. Dies entspricht einem Arbeitsspiel-bezogenen Volumenstrom oder Massenstrom an Kraftstoff. Die Bestimmung von tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmengen ist allgemein zu verstehen, so dass hierunter auch Bestimmungsverfahren fallen, welche Parameter ermitteln, die nur indirekt etwas mit der Kraftstoffmenge zu tun haben, bspw. Das Ermitteln eines Luftstromes durch die Brennräume bei bekanntem Lambda-Wert des Abgases. Das bestimmte Betriebsverhalten des zumindest einen Einspritzventils ist ebenfalls allgemein zu verstehen, wobei hierunter insbesondere verstanden wird, inwieweit das jeweilige Einspritzventil bei der Zumessung von Kraftstoff einer Vorgabe seitens einer Steuerung der Brennkraftmaschine folgt. Dabei ist zu berücksichtigen, dass Einspritzventile über die Lebensdauer einer Brennkraftmaschine beispielsweise verschleißbedingt eine Abweichung der jeweils eingespritzten Kraftstoffmenge gegenüber einer durch die Steuerung geforderten Kraftstoffmenge zeigen können. Weiterhin ist es möglich, dass Einspritzventile während der Lebensdauer einer Brennkraftmaschine funktionsunfähig werden, d. h., dass sie nicht mehr tolerierbare oder korrigierbare Funktionsbeeinträchtigungen aufweisen, sodass sie für einen ordnungsgemäßen Betrieb der Brennkraftmaschine ausgetauscht werden müssen. Die Bestimmung des Betriebsverhaltens erfolgt vorzugsweise auch in Abhängigkeit der ersten Ist-Gesamtkraftstoffmenge oder der zweiten Ist-Gesamtkraftstoffmenge jeweils im Verhältnis zu den jeweiligen Soll-Gesamtkraftstoffmengen. Auf diese Weise kann nicht nur überprüft werden, wie sich ein einzelnes Ventil oder eine Mehrzahl der Ventile relativ zu den anderen Ventilen verhält, sondern es kann auch überprüft werden, ob alle Ventile gemeinsam die vorgegebene Gesamtkraftstoffmenge (Soll-Gesamtkraftstoffmenge) korrekt zumessen. Weiterhin ergibt sich dadurch ein weiterer Parameter für die Überprüfung des Betriebsverhaltens.
Vorteilhafterweise ist die erste Soll-Gesamtkraftstoffmenge gleich der zweiten Soll-Gesamtkraftstoffmenge. Dies gewährleistet eine besonders einfache Überprüfung oder Bestimmung des Betriebsverhaltens, da eine solche Überprüfung bei dem gleichen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine möglich ist, so dass die beiden Einspritzstrategien unmittelbar aufeinander folgend ausgeführt werden können, so dass der Einfluss anderweitiger Störgrößen minimiert werden kann.
Vorzugsweise wird eine Funktionsfähigkeit des zumindest einen Einspritzventils in Abhängigkeit von dem bestimmten Betriebsverhalten des Einspritzventils bestimmt. So ist es möglich, ein defektes Einspritzventil, bei dem auch durch eine Veränderung der Ansteuerung keine korrekte Zumessung von Kraftstoff erreicht werden kann, zu erkennen und einen entsprechenden Eintrag in einem Wartungsregister vorzunehmen.
Weiterhin kann eine entsprechende Warnung an den Fahrer eines Kraftfahrzeugs, in dem die Brennkraftmaschine montiert ist, erfolgen.
Vorzugsweise wird eine Adaption eines Ansteuerparameters für das zumindest eine Einspritzventil in Abhängigkeit von dem bestimmten Betriebsverhalten vorgenommen. Besonders bevorzugt wird, falls die Ansteuerparameter für alle Einspritzventile der Brennkraftmaschine adaptiert werden, wobei dies nicht unbedingt eine Veränderung aller Ansteuerparameter beinhaltet, sondern lediglich eine Anpassung bestimmter Ansteuerparameter, so dass das Betriebsverhalten der Einspritzventile aufeinander abgestimmt wird. Bevorzugt wird, falls ein Ansteuerparameter verändert wird, welcher eine Kennzahl dafür ist, wie viel Kraftstoff durch das geöffnete Einspritzventil bei einer bestimmten Ansteuerung bei bestimmten Randbedingungen fließt. Weiterhin wird bevorzugt, einen Ansteuerparameter zu beeinflussen, welcher einen Zusammenhang einer Ventilöffnungs- oder einer Ventilschließ-Zeit mit einer Ansteuerung betrifft.
Vorteilhafterweise werden bei der zweiten Einspritzstrategie zumindest beide Einspritzventile mit einer gegenüber der ersten Einspritzstrategie jeweils unterschiedlichen Ventil-Kraftstoffmengenanforderung angesteuert. Dies bewirkt eine so genannte Vertrimmung der Mengenverteilung. Dies geschieht vorzugsweise bei einer gleichbleibenden Soll-Gesamtkraftstoffmenge, so dass beispielsweise bei einem Vier-Zylinder-Motor drei Einspritzventile mit einer geringeren Kraftstoffmengenanforderung angesteuert werden und das vierte Einspritzventil mit einer entsprechend erhöhten Kraftstoffmengenanforderung angesteuert wird, sodass die Gesamtkraftstoffmenge, die durch die Steuerung angefordert wird, gleich bleibt. Dabei sind auch andere Vertrimmungen als die beispielhaft genannte möglich. Im Zusammenhang mit Ausführungsbeispielen der Erfindung werden in dieser Anmeldung weiter mögliche Vertrimmungen genannt, die jedoch lediglich beispielhaft sind. Im Rahmen der Vertrimmung der Mengenverteilung kann im Zusammenhang mit den ermittelten eingespritzten Ist-Kraftstoffmengen ein Gleichungssystem erstellt werden, wobei es möglich ist, für jedes Einspritzventil auch bei Brennkraftmaschinen mit zahlreichen, d. h. vier oder mehr Einspritzventilen für vier oder mehr Brennräume, eine eindeutige Bestimmung dahingehend durchzuführen, ob die einzelnen Einspritzventile die jeweils geforderten Einspritzmengen tatsächlich zumessen. Dabei ist im Rahmen der Erfindung lediglich eine entsprechend erhöhte Anzahl an Vertrimmungsmustern oder unterschiedlichen Einspritzstrategien zu verwenden.
Vorzugsweise wird bei der zweiten Einspritzstrategie zumindest eines der Einspritzventile mit einer gegenüber der ersten Einspritzstrategie unterschiedlichen Anzahl Ventilöffnungen pro einem Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine angesteuert. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass bei der ersten Einspritzstrategie alle Ventile so angesteuert werden können, dass sie bei einem Arbeitsspiel jeweils nur einmal öffnen und wieder schließen, um die geforderte Kraftstoffmenge zuzumessen und bei der zweiten Einspritzstrategie eines von insgesamt vier Einspritzventilen so angesteuert wird, dass dieses Ventil pro Arbeitsspiel zwei Einzeleinspritzungen vornimmt. Dabei wird vorzugsweise eine identische Kraftstoffmenge von einer Einspritzung auf zwei Teileinspritzungen verteilt. Ebenso ist eine beliebige andere Anzahl von Einzeleinspritzungen möglich.
Vorzugsweise wird ein Signal einer Lambda-Sonde der Brennkraftmaschine ausgewertet, um die Ist-Kraftstoffmengen zu ermitteln. Die Ist-Kraftstoffmengen sind die erste Ist-Kraftstoffmenge und die zweite Ist-Kraftstoffmenge. Die Lambda-Sonde der Brennkraftmaschine misst vorzugsweise das stöchiometrische Verhältnis des Abgases, so dass aus einer Information über den Luftdurchsatz durch die Brennkraftmaschine und dem Signal der Lambda-Sonde auf an sich bekannte Art und Weise auf die Ist-Kraftstoffmengen geschlossen werden kann, welche durch die Brennkraftmaschine eingespritzt und verbrannt werden. Der Vorteil ist, dass eine bereits vorhandene Lambda-Sonde der Brennkraftmaschine verwendet werden kann, um das Verfahren durchzuführen.
Vorzugsweise wird jeweils eine Mehrzahl von Ansteuerungen mit der ersten Einspritzstrategie oder der zweiten Einspritzstrategie bei unterschiedlichen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine vorgenommen. Dies bedeutet beispielsweise, dass bei einem bestimmten Betriebspunkt der Brennkraftmaschine eine Bestimmung des Betriebsverhaltens von einem oder mehreren Ventilen mit der ersten Einspritzstrategie und der zweiten Einspritzstrategie vorgenommen und bei einem unterschiedlichen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine wiederum das Verfahren mit der ersten oder der zweiten Einspritzstrategie vorgenommen wird. Beispielsweise kann das Verfahren für einen fetten Betriebspunkt, d. h. bei Kraftstoffüberschuss, und einen mageren Betriebspunkt, d. h. mit Luftüberschuss, durchgeführt werden, um anschließend die Ergebnisse dieser beiden Durchläufe zu mitteln. Andere mögliche Variationen des Betriebspunktes sind die Drehzahl der Brennkraftmaschine oder die Drosselklappenstellung der Brennkraftmaschine. Dies bietet den Vorteil einer genaueren Bestimmung von Abweichungen der Zumessgenauigkeit einzelner Einspritzventile.
Vorteilhafterweise wird das Verfahren mit mindestens zwei verschiedenen Einspritzstrategien durchgeführt, wobei mindestens zwei Ist-Gesamtkraftstoffmengen ermittelt werden. Beispielsweise ist es möglich, bei einem Vier-Zylinder-Motor das Verfahren mit drei Einspritzstrategien durchzuführen, wobei drei Ist-Gesamtkraftstoffmengen ermittelt werden. Hieraus lässt sich ein Gleichungssystem erstellen, mit dem die Steuerparameter für die einzelnen Einspritzventile individuell so angepasst werden, dass alle Einspritzventile bei einer Anforderung einer bestimmten Kraftstoffmenge die gleiche Kraftstoffmenge einspritzen. Daneben kann ebenfalls über die Bestimmung des Lambda-Wertes mit der Lambda-Sonde herausgefunden werden, ob die Ist-Gesamtkraftstoffmenge der Soll-Gesamtkraftstoffmenge entspricht, so dass auch über alle Ventile gemeinsam eine Adaption der Ansteuerparameter erfolgen kann, so dass für das Gleichungssystem bei vier Brennräumen und Einspritzventilen vier Gleichungen zur Verfügung stehen. Entsprechend ist dies beispielsweise für sechs Brennräume und sechs Einspritzventile möglich, indem mindestens fünf verschiedene Einspritzstrategien nacheinander mit der gleichen Soll-Gesamtkraftstoffmenge durchlaufen werden und anschließend die jeweiligen Ist-Gesamtkraftstoffmengen ermittelt werden. Die Erfindung schließt nicht aus, dass überbestimmte Gleichungssysteme geschaffen werden, wobei die Korrekturen für Ansteuerparameter dann durch Mittelungsverfahren, die auch gewichtet sein können, ermittelt werden.
Ein weiterer unabhängiger Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung, insbesondere ein Steuergerät oder eine Brennkraftmaschine, die zur Durchführung eines Verfahrens entsprechend der oben dargestellten Merkmale oder der in den Ausführungsformen dargestellten Merkmale eingerichtet ist.
Ein weiterer unabhängiger Gegenstand der Erfindung ist ein Computerprogramm mit Programmcode zur Durchführung eines entsprechenden Verfahrens.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1 zeigt ein Kraftstoffzuführsystem und eine Brennkraftmaschine in einer schematischen Darstellung, mit denen erfindungsgemäße Verfahren durchführbar sind;
2 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
3 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens; und
4 zeigt schematisch in einem Diagramm ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren.
Ausführungsformen der Erfindung
In der 1 ist schematisch eine Brennkraftmaschine 1 dargestellt, welche über vier Brennräume (nicht gezeigt) verfügt, die über vier Einspritzventile 2.1, 2.2, 2.3 und 2.4 mit Kraftstoff versorgt werden. Zur Kraftstoffversorgung ist stromaufwärts der Einspritzventile 2.1, 2.2, 2.3 und 2.4 ein Hochdruckspeicher 3 angeordnet, der von einem Tank über eine Niederdruckpumpe (nicht gezeigt) mit Kraftstoff versorgt wird. Die Einspritzventile 2.1, 2.2, 2.3 und 2.4 werden durch eine Steuereinheit 4 angesteuert. Die Steuereinheit 4 umfasst neben anderen Signaleingängen und Signalausgängen einen Signaleingang 5, über den ein Signal eines Lambda-Sensors 6 in die Steuereinheit 4 eingespeist wird. Der Lambda-Sensor 6 misst den Lambda-Wert des Abgases der Brennkraftmaschine 1. Dazu ist der Lambda-Sensor 6 an einer Abgasleitung 7 angeordnet, welche das Abgas der Brennkraftmaschine 1 führt.
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung anhand von Ablaufdiagrammen und dem in der 1 gezeigten System erklärt.
In der 2 ist eine erste bevorzugte Ausführungsform der Erfindung schematisch in einem Ablaufdiagramm dargestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren der 2 startet mit einem Schritt 21. Der Start des erfindungsgemäßen Verfahrens kann routinemäßig in Abhängigkeit von einer erfassten Kilometer-Laufleistung eines Fahrzeugs, das durch die Brennkraftmaschine angetrieben wird, ausgelöst werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein erfindungsgemäßes Verfahren auch in festen zeitlichen Abständen ausgelöst werden oder falls anhand von anderen Parametern der Brennkraftmaschine erkannt wird, dass möglicherweise eine Fehlfunktion bei der Zumessung von Kraftstoff durch eines der Einspritzventile 2 vorliegt.
In einem anschließenden Schritt 22 wird ein Einspritzventil-Zähler auf 1 gesetzt. Daraufhin tritt das Verfahren in eine Schleife ein. Der erste Schritt in der Schleife ist ein Schritt 23, in dem zunächst alle Ventile mit der gleichen Einspritzmengenanforderung angesteuert werden. Das heißt, dass im Schritt 23 die Einspritzventile so angesteuert werden, dass sie möglichst die gleiche Kraftstoffmenge abgeben. Dies entspricht der ersten Einspritzstrategie. Außerdem wird über eine Drosselklappe der Brennkraftmaschine ein Lambda-Wert von 1 im Abgas eingestellt.
In einem nachfolgenden Schritt 24 wird von den Einspritzventilen die gleiche Soll-Gesamt-Kraftstoffmenge angefordert wie während des zuvor ausgeführten Schritts 23. Die Einspritzventile werden allerdings im Schritt 24 nicht alle mit der gleichen ventilindividuellen Kraftstoffmengenanforderung angesteuert. Vielmehr werden die Einspritzventile im Schritt 24 mit einer vertrimmten Mengenanforderung angesteuert. Dies ist eine der möglichen zweiten Einspritzstrategien. Für die vertrimmte Kraftstoffmengenanforderung beim Ansteuern der Einspritzventile existieren zahlreiche verschiedene Einspritzstrategien, von denen in dieser Anmeldung lediglich einige beispielhaft genannt werden. Bei dem Verfahren der 2 wird beispielhaft eine Einspritzstrategie zur Vertrimmung der Kraftstoffmengenanforderung vorgestellt.
Im Schritt 24 werden die Einspritzventile so angesteuert, dass das erste Einspritzventil 2.1 der 1 mit einer um x erhöhten Kraftstoffmengenanforderung angesteuert werden und die anderen Einspritzventile 2.2, 2.3 und 2.4 der 1 mit einer um x/3 verringerten Kraftstoffmengenanforderung angesteuert werden. Dies lässt sich in Vektorschreibweise folgendermaßen anschreiben: (+x, –x/3, –x/3, –x/3).
Dabei bezeichnen die Werte des Vektors die Vertrimmung des jeweiligen Einspritzventils in der Reihenfolge der Einspritzventile 2.1, 2.2, 2.3 und 2.4 der 1.
Anschließend wird in einem Schritt 25 wiederum der Lambda-Wert des Abgases gemessen. Bei korrekt eingestellten Ansteuerparametern für die Einspritzventile müsste dieser Lambda-Wert nach dem Vertrimmen ebenfalls gleich 1 sein, da die gleiche Soll-Gesamtkraftstoffmenge wie im Schritt 23 vorgegeben wird. Falls jedoch beispielsweise das erste Einspritzventil 2.1 eine größere Steigung des Zusammenhangs „angeforderte Kraftstoffmenge" gegenüber „zugemessene Kraftstoffmenge" zeigt, ist der Lambda-Wert ungleich 1, da durch die um x erhöhte Kraftstoffmengenanforderung im Einspritzventil 2.1 eine überproportional vergrößerte Kraftstoffmenge tatsächlich zugemessen wird. Dies wird hervorgerufen durch die zu hohe Steigung des oben dargelegten Zusammenhangs und wird allgemein als „Steigungsfehler" bezeichnet. Die Lambda-Abweichung lässt sich dabei folgendermaßen anschreiben: ΔL = 1/λB – 1/λA.
λ_A ist dabei das im Schritt 23 gemessene λ, das in dem hier gezeigten beispielhaften Verfahren gleich 1 ist. λ_B ist das im Schritt 25 gemessene λ des Abgases. Im Schritt 26 wird nun aus der Lambda-Abweichung ΔL ein Adaptionskorrekturfaktor für das aktuell beobachtete Einspritzventil 2.1 so gewählt, dass die Lambda-Abweichung ΔL zu 0 wird.
Eine andere Möglichkeit, das in der 2 dargestellte erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen ist, im Schritt 23 den Frischluftmassenstrom zu ermitteln und abzuspeichern. Dieser wird als fr_A bezeichnet. Im Schritt 25 wird dementsprechend nicht der veränderte Lambda-Wert gemessen, sondern abgewartet, bis eine Lambda-Regelung der Brennkraftmaschine wieder einen Lambda-Wert von 1 eingeriegelt hat. Bei dem nun eingeregelten Lambda-Wert von 1 wird wiederum der Frischluftmassenstrom für die vertrimmte Kraftstoffmengeneinspritzung ermittelt und als fr_B abgespeichert. ΔL errechnet sich in diesem Fall zu ΔL = frA/frB – 1.
Die Adaptionskorrektur im Schritt 26 wird auch bei dieser Variante eines erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend vorgenommen.
In einem auf den Schritt 26 folgenden Schritt 27 wird der Zähler für das beobachtete Einspritzventil um 1 erhöht. In einem anschließenden Schritt 28 wird abgefragt, ob der Zähler für das Einspritzventil bereits größer ist als 4, wobei dies bedeuten würde, dass bereits alle Einspritzventile 2.1, 2.2, 2.3 und 2.4 beobachtet wurden. Falls im Schritt 28 festgestellt wird, dass der Zähler für die Einspritzventile kleiner oder gleich 4 ist, springt das Verfahren zu Schritt 23 zurück, in dem der Lambda-Wert des Abgases der Brennkraftmaschine wiederum für die bestimmte Soll-Gesamtkraftstoffmenge auf 1 eingestellt wird. Dabei wird die Brennkraftmaschine mit der Soll-Gesamtkraftstoffmengenanforderung betrieben. Wiederum wird anschließend im Schritt 24 mit derselben Soll-Gesamtkraftstoffmengenanforderung die Brennkraftmaschine betrieben, wobei allerdings die Einspritzmengenanforderung an die einzelnen Einspritzventile vertrimmt wird. Beim nunmehr betrachteten zweiten Durchlauf des Verfahrens der 2 wird die Mengenanforderung im Schritt 24 so vertrimmt, dass dem Einspritzventil 2.2, d. h. dem zweite Einspritzventil, eine um x erhöhte ventilindividuelle Kraftstoffmengenanforderung vorgegeben wird. Wiederum werden die übrigen Ventile mit einer um x/3 verringerten Kraftstoffmengenanforderung angesteuert, so dass sich folgendes Vertrimmungsmuster ergibt: (–x/3, +x, –x/3, –x/3).
Im Schritt 26 wird dann wiederum eine Adaptionskorrektur vorgenommen, wobei beim zweiten Durchlauf ein Adaptionskorrekturfaktor für das zweite Einspritzventil 2.2 festgelegt wird. Das Verfahren der 2 wird wiederholt, bis für alle Zylinder ein Adaptionskorrekturfaktor ermittelt wurde. Anschließend endet das Verfahren in einem Schritt 29.
In der 3 ist ebenfalls ein erfindungsgemäßes Verfahren schematisch dargestellt, wobei das Verfahren der 3 dem der 2 ähnlich ist und daher auf die Beschreibung zum Verfahren der 2 ergänzend hingewiesen wird. Außerdem wird das Verfahren der 3 wiederum anhand der in der 1 schematisch dargestellten Anordnung erläutert. Im Unterschied zu dem Verfahren der 2 wird bei dem Verfahren der 3 allerdings nicht die Reaktion der Einspritzventile auf eine erhöhte oder erniedrigte Kraftstoffmengenanforderung überprüft. Es wird vielmehr überprüft, ob die Einspritzventile bei Aufteilung einer Einspritzung auf mehrere Einzeleinspritzungen einen Fehler bei der Zumessung der geforderten Gesamtkraftstoffmenge bzw. der von dem jeweiligen Einspritzventil geforderten ventilindividuelle Kraftstoffmenge zeigen. Ein solcher Fehler wird im Gegensatz zu dem im Verfahren der 2 überprüften „Steigungsfehler" auch als „Offsetfehler" bezeichnet. Der „Offsetfehler" ist ein auch Maß dafür, wie schnell ein Einspritzventil auf eine Öffnungsanforderung reagiert, d. h. die Zeitverzögerung zwischen einem Ansteuern beispielsweise der Magnetspule des Einspritzventils und dem tatsächlichen Öffnen des Einspritzventils.
Die Schritte 31, 32 und 33 des Verfahrens der 3 entsprechen im Wesentlichen den Schritten 21, 22 und 23 der 2 und werden nicht noch einmal erläutert. Im Schritt 34 wird im Gegensatz zum Verfahren der 2 nicht eine Vertrimmung der Mengenanforderung vorgenommen, sondern es wird die Einspritzmenge des momentan beobachteten Einspritzventils, d. h. im ersten Durchlauf des Verfahrens das Einspritzventils 2.1, auf zwei Einzeleinspritzungen aufgeteilt. Die anderen Einspritzventile, d. h. die Einspritzventile 2.2, 2.3 und 2.4 der 1, werden wie im Schritt 33 ebenfalls mit einer Einzeleinspritzung pro Arbeitszyklus angesteuert.
Die Schritte 35 und 36 entsprechen wiederum den Schritten 25 und 26, wobei jedoch der Adaptionskorrekturfaktor einen Offsetparameter in der Ansteuerung des beobachteten Einspritzventils korrigiert. Wiederum ist es ebenfalls möglich, nicht den veränderten Lambda-Wert zu verwenden, sondern vielmehr den Luftmassenstrom nach einer Lambda-Einregelung zu ermitteln. Eine weitere Möglichkeit, die neben der Ermittlung des veränderten Lambda-Wertes oder des veränderten Frischluftmassenstroms steht, ist es, den Lambda-Regler beim Eingriff nach einer Anwendung eines vertrimmten Musters zur Einspritzung zu beobachten. Aus den beobachteten Unterschieden des Reglereingriffs kann ebenso auf eine unterschiedliche eingespritzte Kraftstoffmenge geschlossen werden. Dies gilt analog auch für alle anderen erfindungsgemäßen Verfahren.
Die Schritte 37, 38 und 39 entsprechen wiederum im wesentlichen den Schritten 27, 28 und 29 des Verfahrens der 2. Es wird darauf hingewiesen, dass die Verfahren der 2 und 3 in den beschriebenen unterschiedlichen Ausgestaltungen ebenso für Brennkraftmaschinen mit mehr oder weniger als vier Brennräumen einsetzbar sind. Die Verfahren müssen dazu lediglich entsprechend oft durchlaufen werden, um für alle Einspritzventile eine Korrektur vorzunehmen.
Die Schritte 23 und 33 einerseits und die Schritte 24, 25 und 34, 35 andererseits müssen nicht unmittelbar aufeinanderfolgend durchgeführt werden. Vielmehr ist es möglich, diese Schritte während des Betriebs der Brennkraftmaschine auch mit einer großen zeitlichen Verzögerung zwischen ihnen auszuführen. Es ist lediglich erforderlich, dass die jeweiligen Gesamtkraftstoffmengen, die Vertrimmungen, die Lambda-Werte beziehungsweise die Frischluftmassenströme oder andere ermittelte und vorgegebene Parameter und Werte abgespeichert werden. Auch ist es nicht unbedingt erforderlich, die erfindungsgemäßen Verfahren in genau der angegebenen Reihenfolge durchzuführen.
In der 4 ist eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Das Verfahren der 4 unterscheidet sich grundsätzlich dadurch von den Verfahren der 2 und 3, dass bei dem Verfahren der 4 aus mehreren Messungen ein Gleichungssystem erstellt wird, das erst anschließend gelöst wird. Auch ist es möglich, mit dem Verfahren der 4 ein überbestimmtes Gleichungssystem dadurch zu erzeugen, dass mehr als die benötigten Vertrimmungsmuster angewendet werden, so dass „zu viele" Messwerte entstehen. Der Vorteil ist, dass damit über mehrere Messungen, auch bei unterschiedlichen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine, gemittelt werden kann, indem bekannte Lösungsstrategien für überbestimmte Gleichungssysteme angewendet werden.
Das Verfahren startet in einem Schritt 41. In einem Schritt 42 werden alle Variablen des Gleichungssystems zu 0 gesetzt, d. h. die Berechnung wird initialisiert. In einem Schritt 43 beginnt eine erste Schleife des Verfahrens, wobei ein Zähler für die anzuwendenden Vertrimmungsmuster zu 1 gesetzt wird.
Anschließend springt das Verfahren der 4 zu einem Schritt 43. Dabei wird eine bestimmte Soll-Gesamtkraftstoffmengenanforderung an die Ventile vorgegeben, wobei alle Einspritzventile mit der gleichen ventilindividuellen Kraftstoffmengenanforderung angesteuert werden. Anschließend wird der Luftmassenstrom so eingeregelt, dass sich ein Lambda-Wert von 1 einstellt (Schritt 44). Dies entspricht einer gewöhnlichen Lambda-Regelung, wobei jedoch nicht eine Drosselklappenstellung sondern eine Kraftstoffmenge vorgegeben wird.
In einem anschließenden Schritt 45 wird ein erstes Vertrimmungsmuster verwendet, um die Einspritzventile mit einer vertrimmten Kraftstoffmengenanforderung anzusteuern. Entsprechend der oben im Zusammenhang mit der 2 beschriebenen Nomenklatur kann die in dem Verfahren der 4 beispielhaft vorgenommene Vertrimmung als Vektor im ersten Durchlauf folgendermaßen angeschrieben werden: (+x, –x, +0, +0). Bei einer solchen Vertrimmung wird also das erste Einspritzventil 2.1 mit einer um x erhöhten Kraftstoffmengenanforderung angesteuert und das zweite Einspritzventil 2.2 mit einer um x verringerten Kraftstoffmengenanforderung. Die Einspritzventile 2.3 und 2.4 werden wie im Schritt 44 ohne Vertrimmung angesteuert.
Anschließend wird in einem Schritt 46 wiederum für die vertrimmte Kraftstoffmengenanforderung der Lambda-Wert gemessen. Alternativ ist es auch bei dem Verfahren der 4 möglich, das Einregeln des Lambda-Wertes auf 1 durch die Lambda-Regelung abzuwarten und den veränderten Frischluftmassenstrom zu messen. Dabei ist anzumerken, dass sowohl der Lambda-Wert als auch der Frischluftmassenstrom nur dann verändert erscheinen, falls zumindest eines der Einspritzventile 2.1 und 2.2, die mit einer vertrimmten Mengenanforderung angesteuert werden, einen Fehler, beispielsweise einen Steigungsfehler, aufweisen. Die ermittelten Werte werden abgespeichert.
In einem anschließenden Schritt 47 wird der Zähler für das Vertrimmungsmuter bzw. für die Einspritzstrategie um 1 hoch gesetzt. In einem Schritt 48 wird überprüft, ob bereits alle Vertrimmungsmuster durchlaufen wurden. Dabei ist zu berücksichtigen, dass der Zähler in dem Verfahren der 4 nicht ein bestimmtes Einspritzventil, als viel mehr ein Vertrimmungsmuster bezeichnet. Da die unvertrimmte Kraftstoffmengeneinspritzung bereits als eine Gleichung für das Gleichungssystem verwendet werden kann, werden lediglich drei vertrimmte Muster benötigt, um für die vier Einspritzventile 2.1, 2.2, 2.3 und 2.4 das Gleichungssystem vollständig aufzubauen. Daher wird im Schritt 48 überprüft, ob das Verfahren bereits für drei verschiedene Vertrimmungsmuster durchlaufen wurde. Falls dies nicht der Fall ist, springt das Verfahren zurück zum Schritt 45. Im Schritt 45 wird nun das nächste Vertrimmungsmuster angewendet, um die Einspritzventile anzusteuern. Im beschriebenen Beispiel ist das zweite Vertrimmungsmuster (+0, +x, –x, +0) und das dritte Vertrimmungsmuster (+0, +0, +x, –x). Mit den dabei gewonnenen Werten kann ein Gleichungssystem aufgebaut werden, dessen Lösung einen Vektor für Korrekturfaktoren für die vier einzelnen Einspritzventile ergibt.
Falls im Schritt 48 festgestellt wird, dass bereits alle Vertrimmungsmuster durchlaufen wurden, wird in einem Schritt 49 überprüft, ob noch weitere Sätze von Vertrimmungsmustern verwendet werden. So ist beispielsweise vorgesehen, dass noch mit einem weiteren Satz von drei anderen Vertrimmungsmustern das Verfahren mit den Schritten 43 bis 48 durchlaufen wird, um die Güte des Gleichungssystems zu verbessern. Ein weiterer möglicher Satz von Vertrimmungsmustern ist folgender: Erstes Vertrimmungsmuster: (+x, –x, +x, –x), zweites Vertrimmungsmuster: (+x, +x, –x, –x), drittes Vertrimmungsmuster: (+x, –x, –x, –x). Daneben sind noch weitere Vertrimmungsmuster möglich. Außerdem sind für eine andere Anzahl von Brennräumen und Einspritzventile weitere Vertrimmungsmuster oder Sätze von Vertrimmungsmustern möglich. Die Sätze von Vertrimmungsmustern sind jeweils lediglich darauf ausgelegt, ein Gleichungssystem zu schaffen, mit dem für jedes Einspritzventil ein individueller Korrekturwert ermittelt werden kann. In einem Schritt 50 wird der neue Satz von Vertrimmungsmustern initialisiert.
Weiterhin wird bevorzugt, dass im Schritt 49 überprüft wird, ob weitere Messungen (Schritte 43 bis 48) bei einem anderen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine vorgenommen werden sollen. So kann im Schritt 49 festgestellt werden, dass noch weitere Messungen bei einem anderen Betriebspunkt stattfinden sollen, um die Güte der Adaption der Ansteuerparameter der Einspritzventile 2.1, 2.2, 2.3 und 2.4 zu verbessern. Im Schritt 50 würde dann abgewartet, bis der entsprechende Betriebspunkt vor liegt oder die Brennkraftmaschine wird angesteuert, so dass sie in einem gewünschten, neuen Betriebspunkt arbeitet.
Das Gleichungssystem wird bei mehrmaligen Durchläufen des Verfahrens überbestimmt. Daher sind aus dem Stand der Technik bekannte Ausgleichs-Berechnungsverfahren notwendig, um einen Mittelwert aus den einzelnen Ergebnissen beziehungsweise Gleichungszeilen oder Parametersätzen zu ermitteln.
Sind alle Sätze von Vertrimmungsmustern oder Messungen bei unterschiedlichen Betriebspunkten abgearbeitet, so springt das Verfahren nach dem Schritt 49 nicht zurück über den Schritt 50 zum Schritt 43 sondern zu einem Schritt 51, in dem das Gleichungssystem aufgestellt und gelöst wird. Weiterhin wird im Schritt 51 mit den aus dem gelösten Gleichungssystem erhaltenen Korrekturwerten eine Adaption der Ansteuerung der Einspritzventile vorgenommen, falls dies notwendig ist. Das Verfahren endet in einem Schritt 52.
Das Verfahren der 4 ist ebenso zur Ermittlung des im Zusammenhang mit der 3 beschriebenen Offsetfehlers anwendbar, wobei anstelle der Sätze von Vertrimmungsmustern Sätze von Einspritzmustern als unterschiedliche (erste, zweite, etc.) Einspritzstrategien vorgegeben werden, bei denen einzelne Ventile mit Mehrfacheinspritzungen und andere nicht oder mit einer anderen Anzahl von Mehrfacheinspritzungen beaufschlagt werden. Ansonsten ist das Verfahren der 4 analog anwendbar, sodass es im Einzelnen für eine Ermittlung des Offsetfehlers nicht beschrieben wird.

Claims

Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine (1) mit einer Mehrzahl Einspritzventile (2.1, 2.2, 2.3, 2.4) zum Einspritzen von Kraftstoff in jeweils einen Brennraum der Brennkraftmaschine (1) umfassend die Schritte: – Ansteuern der Einspritzventile (2.1, 2.2, 2.3, 2.4), um eine erste Soll-Gesamtkraftstoffmenge mit einer ersten Einspritzstrategie zuzumessen, – Ermitteln einer bei der Ansteuerung mit der ersten Einspritzstrategie eingespritzten ersten Ist-Gesamtkraftstoffmenge, – Ansteuern der Einspritzventile (2.1, 2.2, 2.3, 2.4), um eine zweite Soll-Gesamtkraftstoffmenge mit einer zweiten Einspritzstrategie zuzumessen, wobei bei der zweiten Einspritzstrategie zumindest eines der Einspritzventile (2.1, 2.2, 2.3, 2.4) unterschiedlich gegenüber der ersten Einspritzstrategie angesteuert wird, – Ermitteln einer bei der Ansteuerung mit der zweiten Einspritzstrategie eingespritzten zweiten Ist-Gesamtkraftstoffmenge, und – Bestimmung eines Betriebsverhaltens von zumindest einem der Einspritzventile (2.1, 2.2, 2.3, 2.4) in Abhängigkeit von der der ersten Ist-Gesamtkraftstoffmenge und der zweiten Ist-Gesamtkraftstoffmenge.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Soll-Gesamtkraftstoffmenge gleich der zweiten Soll-Gesamtkraftstoffmenge ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Funktionsfähigkeit des zumindest einen Einspritzventils (2.1, 2.2, 2.3, 2.4) in Abhängigkeit von dem bestimmten Betriebsverhalten des Einspritzventils (2.1, 2.2, 2.3, 2.4) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Adaption eines Ansteuerparameters für das zumindest eine Einspritzventil (2.1, 2.2, 2.3, 2.4) in Abhängigkeit von dem bestimmten Betriebsverhalten.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der zweiten Einspritzstrategie zumindest zwei der Einspritzventile (2.1, 2.2, 2.3, 2.4) mit einer gegenüber der ersten Einspritzstrategie jeweils unterschiedlichen Ventil-Kraftstoffmengenanforderung angesteuert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der zweiten Einspritzstrategie zumindest eines der Einspritzventile (2.1, 2.2, 2.3, 2.4) mit einer gegenüber der ersten Einspritzstrategie unterschiedlichen Anzahl Ventilöffnungen pro einem Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine (1) angesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Auswerten eines Signals einer Lambda-Sonde (6) der Brennkraftmaschine (1), um die Ist-Gesamtkraftstoffmengen zu ermitteln.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Mehrzahl von Ansteuerungen mit der ersten Einspritzstrategie und/oder der zweiten Einspritzstrategie bei unterschiedlichen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine (1) erfolgen.
Vorrichtung, insbesondere Steuergerät (4) oder Brennkraftmaschine (1), die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 eingerichtet ist.
Computerprogramm mit Programmcode zur Durchführung aller Schritte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wenn das Programm in einem Computer ausgeführt wird.