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Die Erfindung geht aus von einem Verfahren oder einer Vorrichtung nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Computerprogramm, ein maschinenlesbarer Datenträger zur Speicherung des Computerprogramms und ein elektronisches Steuergerät, mittels derer das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist.
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Stand der Technik
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In modernen Kraftstoffeinspritzsystemen insbesondere selbstzündender Brennkraftmaschinen werden die mittels Injektoren in Verbrennungsräume eingespritzten Kraftstoffmengen in mehrere Teileinspritzungen aufgeteilt, welche zeitlich nah angeordnet sind und bspw. aus einer oder mehreren vor einer Haupteinspritzung applizierten Voreinspritzung(en) bestehen. Der zeitliche Abstand zwischen zwei Teileinspritzungen wird dabei durch die Pausenzeit zwischen zwei zeitlich aufeinander folgenden elektrischen Ansteuerimpulsen der Injektoren, durch einen Kurbelwellenwinkel oder durch eine Kombination dieser beiden Größen definiert.
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Die Teileinspritzungen bewirken eine verbesserte Gemischaufbereitung und damit geringere Abgasemissionen der Brennkraftmaschine (BKM), eine verringerte Geräuschentwicklung bei der Verbrennung sowie eine erhöhte mechanische Leistungsabgabe der BKM. Zur gleichzeitigen Optimierung von Geräusch und Abgas wird die Einspritzmenge der Voreinspritzung sehr klein gewählt, teilweise in der Nähe der kleinsten durch einen genannten Injektor darstellbaren Kraftstoffmenge.
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Um bei einer Drift des Injektorverhaltens über die Laufzeit des Injektors die exakte Einhaltung der Voreinspritzmenge gewährleisten zu können, sind Funktionen notwendig, die noch im Betrieb der BKM eine Kalibrierung der Voreinspritzmengen vorzunehmen ermöglichen. So gehen aus der
DE 10 2008 043 165 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kalibrierung der Einspritzmenge einer Voreinspritzung in einem Einspritzsystem einer BKM hervor, bei dem ein Korrekturwert für die Voreinspritzung in einen einzelnen Zylinder der BKM durch Stimulation eines Einspritzmusters und durch Verändern einer durch das Einspritzmuster verursachten Drehzahlschwingung ermittelt wird.
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Die Kalibrierung einer Voreinspritzmenge, insbesondere im Bereich gewerblich eingesetzter Nutzfahrzeuge (Commercial Vehicles = CV), erfolgt dabei bekanntermaßen auch durch die Auswertung der Drehzahl unter Anwendung einer sogenannten Nullmengenkalibrierung im Leerlaufbetrieb („Zero Fuel Quantity Calibration during Low Idle“ = ZFL). Die ZFL unterliegt verschiedenen Toleranzeinflüssen, welche technisch schwierig zu bewerkstelligen sind.
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Zusätzlich existiert eine Funktion ZML (,M‘ wie Monitor), bei der es nicht um die Kalibrierung einer Voreinspritzmenge, sondern um das Monitoring gemäß der in den USA vorgeschriebenen On-Board-Diagnose (OBD) handelt, bei der ein einzelner Injektor, dessen Einspritzmenge in einem vorliegenden Einspritzzyklus ein vorgegebenes Abgas- bzw. Emissionslimit überschreitet, in nur zwei Testzyklen identifizierbar sein muss. Bei aktuellen US-Projekten müssen zusätzlich „Multi-Zylinder-Fehler“ mittels einer „multi-ZML“-Funktion sicher erkannt werden, d.h. alle Injektoren im System haben gleichermaßen, relativ zu einer Neuteil-Einspritzmenge, vertrimmt zu werden, wobei die Erkennung einer Überschreitung eines genannten Abgaslimits weiterhin in nur zwei Test-Zyklen zu erfolgen hat. Gemäß dem Stand der Technik werden die Zylinder dabei aber weiterhin, wie bei der ZFL, einzeln untersucht. Da bei der Erkennung eines Multi-Zylinder-Fehlers im schlechtesten Fall alle Injektoren fehlerhaft sein können, wird hierbei die an sich tolerierbare Mengendrift der einzelnen Injektoren gegenüber der ZFL deutlich abgesenkt. Mittels komplexer Algorithmen wird dabei aus der Information einzelner Zylinder auf die mittlere Mengendrift im Einspritzsystem geschlossen.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, bei einer hier betroffenen Kalibrierung der Einspritzmenge einer Teileinspritzung ein genanntes Einspritzmuster zu Zwecken einer genannten OBD an allen Brennräumen der BKM gleichzeitig zu alternieren.
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Bei dem erfindungemäßen Verfahren zum Kalibrieren der Einspritzmenge von Kraftstoff wenigstens einer, zusätzlich zu einer Haupteinspritzung vorgesehenen Teileinspritzung von Kraftstoff in einem Einspritzsystem einer wenigstens zwei Brennräume aufweisenden BKM, ist daher insbesondere vorgesehen, dass an allen Brennräumen der BKM eine Einfacheinspritzung mit nur einer Haupteinspritzung sowie eine Mehrfacheinspritzung mit wenigstens einer zusätzlich vorgesehenen Teileinspritzung abwechselnd durchgeführt werden, und dass durch Auswerten einer durch die Mehrfacheinspritzung verursachten Drehzahlschwingung in der BKM ein Korrekturwert „tiVEcorr“ der Einspritzmenge für die wenigstens eine Teileinspritzung ermittelt wird.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann zudem vorgesehen sein, dass an allen Brennräumen der BKM wenigstens zweimal abwechselnd eine Einfacheinspritzung mit nur einer Haupteinspritzung sowie eine Mehrfacheinspritzung mit wenigstens einer zusätzlichen Teileinspritzung durchgeführt werden, wobei bei den wenigstens zwei Mehrfacheinspritzungen jeweils die Einspritzmenge der wenigstens einen Teileinspritzung verändert wird, und dass durch Auswerten einer durch die wenigstens zwei Mehrfacheinspritzungen verursachten Drehzahlschwingung der BKM ein Korrekturwert „tiVEcorr“ für die wenigstens eine Teileinspritzung ermittelt wird.
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Das genannte, erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass eine eingangs genannte ZML-Messung an mehreren, bevorzugt an allen Brennräumen bzw. Zylindern der BKM gleichzeitig durchgeführt werden kann und somit insbesondere auch die eingangs genannten Multi-Zylinder-Fehler erkannt werden können, um dadurch die genannten, strengeren OBD-Anforderungen zu erfüllen.
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Darüber hinaus lässt sich eine genannte „Multi-ZML“-Funktion wesentlich zuverlässiger betreiben, da die Multi-Zylinder-Fehlererkennung zum einen erheblich beschleunigt wird und zum anderen das Signal/Rausch-Verhältnis erheblich verbessert wird. Die Verbesserung des Signa/Rausch-Verhältnisses ergibt sich insbesondere daraus, dass sich aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens zylinderindividuelle Toleranz-Einflüsse zumindest teilweise herausmitteln und die Signalstärke des Messsignals, im Vergleich zur eingangs genannten, jeweils an einem einzelnen Injektor durchgeführten ZML-Funktion, erheblich verstärkt wird.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im jeweiligen unabhängigen Anspruch angegebenen Verfahrens bzw. Vorrichtung möglich.
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Gemäß einem weiteren Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auch vorgesehen sein, dass die Amplitude und/oder die Phase der Drehzahlschwingung minimiert oder auf ein Minimum ausgeregelt werden/wird. Dabei kann ferner vorgesehen sein, dass die Ansteuerdauer der mindestens einen Teileinspritzung so lange variiert wird, bis die Wirkung auf bestimmte, bevorzugt empirisch vorgebbare Frequenzen eines Drehzahlsignals minimiert oder zu Null geregelt ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt kann vorgesehen sein, dass zwischen der an allen Brennräumen der BKM durchgeführten Einfacheinspritzung und der an allen Brennräumen der BKM durchgeführten Mehrfacheinspritzung mit einem Bruchteil 0.5 der Nockenwellenfrequenz umgeschaltet wird.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kalibrierung der Einspritzmenge wenigstens einer hier betroffenen Teileinspritzung von Kraftstoff bei einem Einspritzsystem einer wenigstens zwei Brennräume aufweisenden BKM, sind insbesondere Rechenmittel oder Steuermittel vorgesehen, mittels derer eine Einfacheinspritzung mit nur einer Haupteinspritzung und eine Mehrfacheinspritzung mit wenigstens einer, zusätzlich zu der Haupteinspritzung vorgesehenen Teileinspritzung, an allen Brennräumen der BKM abwechselnd durchgeführt werden und mittels derer ein Korrekturwert der Einspritzmenge für die wenigstens eine Teileinspritzung durch Auswertung einer durch die Mehrfacheinspritzung verursachten Drehzahlschwingung in der BKM ermittelbar ist.
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Die Rechenmittel oder Steuermittel können einen Regler zur Ausregelung einer genannten Drehzahlschwingung auf ein Minimum, und zwar anhand des ermittelten Korrekturwertes, aufweisen.
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Die Erfindung kann zur Kalibrierung der Einspritzmenge einer Teileinspritzung von Kraftstoff in einem Einspritzsystem einer BKM insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit den genannten Vorteilen eingesetzt werden. Dabei ist anzumerken, dass ein hier betroffener Einspritzvorgang, neben einer Haupteinspritzung, mindestens eine Voreinspritzung und/oder eine Nacheinspritzung, umfassen kann. Die jeweils zugemessene Einspritzmenge einer genannten Teileinspritzung und der Haupteinspritzung hängt insbesondere von der Ansteuerdauer ab, mit der ein einer Brennkammer zugeordnetes Einspritzventil über ein Ansteuersignal angesteuert wird. Hierbei wird eine Einspritzdüse des Einspritzventils geöffnet und eine aus der Ansteuerdauer resultierende Einspritzmenge an Kraftstoff in die bspw. als Zylinder ausgebildete Brennkammer eingespritzt.
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Das erfindungsgemäße Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere wenn es auf einem Rechengerät oder einem Steuergerät abläuft. Es ermöglicht die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einem elektronischen Steuergerät, ohne an diesem bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist der maschinenlesbare Datenträger vorgesehen, auf welchem das erfindungsgemäße Computerprogramm gespeichert ist. Durch Aufspielen des erfindungsgemäßen Computerprogramms auf ein elektronisches Steuergerät wird das erfindungsgemäße elektronische Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist, um ein hier betroffenes Einspritzsystem mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zu steuern.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftstoffzumesssystems einer Brennkraftmaschine (BKM) gemäß dem Stand der Technik, bei dem die vorliegende Erfindung eingesetzt werden kann.
- 2 zeigt eine detaillierte Darstellung der Berechnung von Ansteuerdauern gemäß dem Stand der Technik eines in der 1 gezeigten, elektrisch betätigten Ventils.
- 3 zeigt einen typischen Einspritzverlauf mit einer Vor- und Haupteinspritzung, anhand dessen die erfindungsgemäße Umlagerung der Einspritzmenge zwischen Vor- und Haupteinspritzung illustriert wird.
- 4a, b zeigen schematisch bei einer genannten Nullmengenkalibrierung im Leerlaufbetrieb (ZFL) typischerweise auftretende Einspritzverläufe und entsprechend resultierende Drehzahlen, und zwar bei korrekter Voreinspritzmenge (4a) und bei gedrifteter Voreinspritzmenge ( 4b).
- 5 zeigt schematisch bei einem erfindungsgemäßen Einspritzmuster entsprechend den 4a und 4b auftretende Einspritzverläufe und sich ergebende Drehzahlen.
- 6 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kalibrier- bzw. Korrekturfunktion anhand eines kombinierten Fluß-/Blockdiagramms.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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Aus
DE 10 2008 043 165 A1 ist ein Verfahren zur Kalibrierung der Einspritzmenge einer Teileinspritzung in einem Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine (BKM) bekannt, bei dem ein Korrekturwert für eine Teileinspritzung in einen einzelnen Zylinder der BKM durch Stimulation eines Einspritzmusters und durch Verändern einer durch das Einspritzmuster verursachten Drehzahlschwingung ermittelt wird. Mittels eines Steueralgorithmus' wird dabei jeweils für einen Zylinder mit halber, drittel, viertel, fünftel usw. Nockenwellenfrequenz eine vorgesehene Voreinspritzmenge zwischen Voreinspritzung und Haupteinspritzung „umgelagert“, d.h. ein Zylinder wird abwechselnd mit einer Einfacheinspritzung und einer Mehrfacheinspritzung, bevorzugt einer aus einer Voreinspritzung (VE) und einer Haupteinspritzung (HE) zusammengesetzten Zweifacheinspritzung, beaufschlagt und ein Korrekturwert für die Voreinspritzung bzw. Teileinspritzung durch Veränderung oder Ausregelung einer durch das Einspritzmuster verursachten Drehzahlschwingung der BKM ermittelt. Dabei liegt der technische Effekt zugrunde, dass bei einer noch nicht oder nur unvollständig kalibrierten Voreinspritzmenge Schwingungen mit halber, drei halber usw. Nockenwellenfrequenz des Drehzahlsignals auftreten, welche bevorzugt mittels einer Regelung auf einen minimalen Wert ausgeregelt werden können.
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Die Ansteuerdauer einer Teileinspritzung, bevorzugt einer Voreinspritzung, wird bei dem genannten Verfahren bevorzugt so lange variiert, bis die Wirkung auf bestimmte, bevorzugt empirisch vorgebbare Frequenzen eines Drehzahlsignals minimiert oder zu Null geregelt ist. Die genannte Drehzahlschwingung kann nicht nur mittels eines Drehzahlsignals, sondern auch anhand anderer dem Fachmann geläufiger Eingangsgrößen erfasst werden, wie bspw. einem Lambdasignal, einem Klopfsignal, einem lonenstromsignal oder dgl. Die Minimierung der Drehzahlschwingungen erfolgt bevorzugt entweder anhand der Amplitude und/oder der Phasenlage der genannten Drehzahlschwingung, oder anhand einer Kombination dieser beiden Größen, und wird bevorzugt durch Betrag und Phase einer in den Frequenzbereich transformierten Drehzahlinformation ermittelt.
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1 zeigt ein Blockdiagramm der wesentlichen Elemente eines solchen Kraftstoffzumesssystems einer Brennkraftmaschine (BKM) 10. Die BKM 10 erhält von einer Kraftstoffzumesseinheit 30 zu einem bestimmten Zeitpunkt eine bestimmte Kraftstoffmenge zugemessen. Verschiedene Sensoren 40 erfassen Messwerte 15, die den Betriebszustand der BKM charakterisieren, und leiten diese zu einem Steuergerät 20. Dem Steuergerät 20 werden ferner verschiedene Ausgangssignale 25 weiterer Sensoren 45 zugeleitet. Das Steuergerät 20 berechnet ausgehend von diesen Messwerten 15 und den weiteren Größen 25 Ansteuerimpulse 35, mit denen die Kraftstoffzumesseinheit 30 beaufschlagt wird.
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Eine ebenfalls bekannte Vorrichtung zur Steuerung einer genannten Kraftstoffzumessung ist in 2 dargestellt, wobei bereits in 1 beschriebene Elemente mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet sind. Signale der Sensoren 45 sowie weiterer Sensoren, die nicht dargestellt sind, gelangen zu einer Mengenvorgabe 110. Diese Mengenvorgabe 110 berechnet eine Kraftstoffmenge QKW, die dem Fahrerwunsch entspricht. Dieses Mengensignal QKW gelangt zu einem ersten Verknüpfungspunkt 115, an dessen zweiten Eingang das Ausgangssignal QKM einer zweiten Synchronisierung 155 anliegt. Das Ausgangssignal des ersten Verknüpfungspunktes 115 gelangt zu einem zweiten Verknüpfungspunkt 130, der wiederum eine Ansteuerdauerberechnung 140 beaufschlagt. Am zweiten Eingang des zweiten Verknüpfungspunktes 130 liegt das Signal QKO einer Nullmengenkorrektur 142 an. An den beiden Verknüpfungspunkten 115 und 130 werden die Mengensignale vorzugsweise additiv verknüpft. Die Ansteuerdauerberechnung 140 berechnet, ausgehend von dem Ausgangssignal des Verknüpfungspunktes 130, das Ansteuersignal zur Beaufschlagung einer Kraftstoffzumesseinheit 30. Es ist anzumerken, dass die Kalibrierwerte der Nullmengenkorrektur 142 als bereits in der Einheit [ms] vorliegende bzw. gespeicherte Zeitwerte auch erst hinter der Ansteuerdauerberechnung 140 aufaddiert werden können. Die Ansteuerdauerberechnung berechnet die Ansteuerdauern, mit denen die elektrisch betätigten Ventile beaufschlagt werden.
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Auf einem Geberrad 120 sind verschiedene Markierungen angeordnet, die von einem Sensor 125 abgetastet werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Geberrad um ein sogenanntes Segmentrad, das eine der Zylinderzahl entsprechende Anzahl Markierungen, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind dies vier, aufweist. Dieses Geberrad ist vorzugsweise auf einer Kurbelwelle der nicht gezeigten BKM angeordnet. Dies bedeutet, dass pro Motorumdrehung eine Anzahl an den Impulsen erzeugt wird, die der doppelten Zylinderzahl entspricht. Der Sensor 125 liefert eine entsprechende Anzahl von Impulsen an eine erste Synchronisation 150. Die erste Synchronisation 150 beaufschlagt einen ersten Regler 171, einen zweiten Regler 172, einen dritten Regler 173 sowie einen vierten Regler 174. Die Anzahl der Regler entspricht der Zylinderzahl. Die Ausgangssignale der vier Regler gelangen dann zu der genannten zweiten Synchronisation 155.
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3 zeigt schematisch ein typisches Einspritzmuster, bestehend aus einer Voreinspritzung und einer Haupteinspritzung. Dieses Einspritzmuster wiederholt sich nach zwei Umdrehungen der Nockenwelle. Das obere Diagramm zeigt die Ansteuerung eines Injektors, wobei die Stromregelung vernachlässigt ist. Das untere Diagramm zeigt den aus der genannten Ansteuerung resultierenden, zeitlich verzögerten Kraftstoffstrom durch die Injektordüse. Die Flächen unter den jeweiligen Kurven des Kraftstoffstroms entsprechen dabei der jeweils eingespritzten Kraftstoffmenge. Es ist anzumerken, dass das hierin beschriebene Einspritzmuster der Umlagerung einer Voreinspritzung in Bezug auf eine Haupteinspritzung, bzw. einer Umschaltung zwischen einer entsprechenden Einfacheinspritzung und einer Mehrfacheinspritzung, nur beispielhaft ist und grundsätzlich auch andere Einspritzmuster vorstellbar sind, mittels derer eine genannte Drehzahlschwingung angeregt werden kann. So kann, an Stelle einer Voreinspritzung, eine Nacheinspritzung entsprechend umgelagert werden oder ein noch komplexeres „Umlagerungsmuster“, bei dem mehr als eine Teileinspritzung umgelagert wird, erzeugt werden.
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In dem in der 3 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die für die Voreinspritzung vorgesehene Kraftstoffmenge 300 im Wechsel als Kraftstoffmenge 305 an die Haupteinspritzung 310 aufgesteuert. Es versteht sich allerdings, dass auch andere Formen der Umlagerung möglich sind, wie bspw. das Umlagern der Kraftstoffmenge einer Voreinspritzung mit einer von der Haupteinspritzung zeitlich getrennten Nacheinspritzung. Denn nur in Fällen, in denen die bei der zyklischen Umlagerung physikalisch abgesetzten Kraftstoffmengen 300, 305 gleich sind, tritt keine Drehzahlschwingung auf. Wie aber bereits anhand der 1 beschrieben wurde, kann es vorkommen, dass die elektrisch betätigten Ventile der Injektoren bei gleichem Ansteuersignal unterschiedliche Kraftstoffmengen zumessen. Daher ist bei übereinstimmender Ansteuerdauer nicht automatisch gewährleistet, dass die beiden Kraftstoffmengen 300 und 305 übereinstimmen. Auch bei gedrifteten Injektoren bzw. bei noch nicht eingelerntem Kalibrierverfahren sind die Kraftstoffmengen 300, 305 naturgemäß ungleich und es treten die eingangs beschriebenen Drehzahlschwingungen auf. Regelziel des Kalibrierverfahrens ist es daher, diese Drehzahlschwingungen auf ein Minimum auszuregeln bzw. den Phasensprung zu detektieren. Die Stellgröße dafür ist ein Korrektureingriff auf die Ansteuerdauer der Voreinspritzung 300.
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Im jeweils oberen Teil 400, 500 der 4 und 5 ist für die vorliegend angenommene vierzylindrige BKM für die vier Zylinder ,1' bis ,4' und für zwei aufeinander folgende Nockenwellen-Umdrehungen 410, 415 das jeweils applizierte Einspritzmuster schematisch dargestellt. Im jeweils unteren Teil 405, 505 der 4 und 5 ist der sich bei dem jeweiligen Einspritzmuster ergebende Drehzahlverlauf bzw. die entsprechend angenäherte Drehzahlschwingung dargestellt.
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Gemäß dem in 4a illustrierten Stand der Technik wird dabei innerhalb des die beiden Nockenwellen-Umdrehungen 410, 415 umfassenden Messzyklus' nur bei einem einzelnen Injektor des Einspritzsystems, und zwar vorliegend eines am zweiten Zylinder ,2' angeordneten Injektors, das Haupteinspritzungen 420, 430, 435, usw. bzw. 440, 450, 455, usw. aufweisende Einspritzmuster mit einer zusätzlichen Voreinspritzung 425, 445 alterniert. Bei dem in 4a angenommenen Fall, dass die Voreinspritzmenge und die ZFL-Applikation für die Kalibrierung korrekt eingestellt sind, ergibt sich bei beiden, einer vollen Nockenwellen-Umdrehung entsprechenden Einspritzmustern jeweils der gleiche Drehzahlverlauf 460, 465, usw. bzw. 470, 475, usw., wobei insbesondere der Drehzahlverlauf bei der Ansteuerung des zweiten Zylinders ,2' dem übrigen Drehzahlverlauf in der gezeigten Weise entspricht. Somit wird bei allen Zylindern ,1' - ,4' im Wesentlichen das gleiche Moment erzeugt. Im Ergebnis ergibt sich bezüglich der Nutzfrequenz 0.5 * f_Nockenwelle vorliegend ein gleichförmiger Drehzahlverlauf und somit keine Drehzahlschwingung. Mit der der halben Nockenwellenfrequenz entsprechenden Nutzfrequenz werden die Einspritzmengen und das jeweils erzeugte Moment verglichen, da diese sich beim Umschalten zwischen den beiden Einspritzmustern unterscheiden. Demgegenüber ist in 4b eine Einspritzsituation mit Haupteinspritzungen 480, 490, 491, usw. bzw. 492, 494, 495, usw. sowie Voreinspritzungen 485, 493 gezeigt, bei der sich aufgrund der relativ erhöhten Drehzahlen 496, 497 eine Drehzahlschwingung 498 mit einer Gesamtamplitude gemäß dem Doppelpfeil 499 ergibt.
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Eine solche Drehzahlschwingung 498 kann verschiedene Ursachen haben. So kann die Voreinspritzmenge 485, 493 aufgrund der Betriebsdauer des jeweiligen Injektors gedriftet sein oder eine bewusste Manipulation der Voreinspritzmenge zum Zweck einer Simulation von OBD-Abgasgrenzen im Rahmen eines OBD-Erkennungs-Algorithmus' vorliegen. Auch kann die Ursache eine Vertrimmung eines Einspritz-Kennfeldes zur Berechnung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von der Ansteuerdauer des jeweiligen Injektors oder eine für den jeweils untersuchten Injektor individuelle Welligkeit einer entsprechenden Kennlinie sein.
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5 zeigt nun eine beispielhafte Einspritzsituation, bei der entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren gleichzeitig an allen vier Zylindern ,1' - ,4' der vierzylindrigen BKM das Einspritzmuster alterniert wird. So werden in dem Bereich 550, der bereits zwei Nockenwellen-Umdrehungen umfasst, bei allen Haupteinspritzungen 515, 525, 535, 545 zusätzlich Voreinspritzungen 510, 520, 530, 540 appliziert, wohingegen in der zweiten Nockenwellen-Umdrehung nur Haupteinspritzungen 546, 547, 548, 549, d.h. keine Voreinspritzungen, appliziert werden. Dadurch ergeben sich in der ersten Hälfte 550 die im unteren Teil der 5 gezeigten, relativ erhöhten Drehzahlen 551, 552, 553, 554 und im Ergebnis eine Drehzahlschwingung 555 mit einer gegenüber der 4b (dortiges Bezugszeichen 499) deutlich vergrößerten Gesamtamplitude 560.
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Es ist anzumerken, dass das in 5 illustrierte Verfahren für die herkömmliche ZFL, bei der die Voreinspritzmenge zylinderindividuell justiert bzw. kalibriert wird, nicht geeignet ist. Vielmehr ergibt sich bei dem erfindungsgemäßen Einspritzverfahren ein gemitteltes Bild sämtlicher Injektoren in einem vorliegenden Einspritzsystem. Nun ist aber gerade dieses gemittelte Bild bei der vorliegend adressierten Erkennung eines Multi-Zylinder-Fehlers erforderlich.
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Ferner ist anzumerken, dass durch das gleichzeitige Vermessen sämtlicher Zylinder bzw. Injektoren zum einen die Zeitdauer für die Durchführung des Erkennungs-Algorithmus' erheblich verkürzt wird. Zum anderen wird, wie bereits erwähnt, die mit der ZFL aufgrund der statistisch verteilten, zylinderindividuellen Kennlinienwelligkeit grundsätzlich erreichbare Erkennungsgüte auch erheblich verbessert. Denn durch das gleichzeitige Vermessen sämtlicher Zylinder wird dieser Fehlerbeitrag zumindest teilweise verringert bzw. statistisch ausgeglichen. Schließlich wird mit dem vorgeschlagenen Verfahren erreicht, dass sich die Messsignale der einzelnen Zylinder vorteilhaft aufaddieren, ohne dabei das Rauschen zu verstärken.
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In 6 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der Vorrichtung anhand eines kombinierten Fluss-/Blockdiagramms gezeigt. Über die beiden gestrichelten Linien 600, 605 liegen an dem Eingang einer Menge-Ansteuerdauer-Umsetzung 610 Sollmengen für die Haupteinspritzung qHEsoll und die Voreinspritzung qVEsoll vor. Diese Sollmengen werden in an sich bekannter Weise von einer (nicht gezeigten), auf einem Sollmoment basierenden Drehmoment-Mengenumsetzung bereitgestellt. Zusätzlich werden über einen gestrichelt eingezeichneten Datenpfad 615 eine aufgeprägte Stimulation in halber Nockenwellenfrequenz qVEstim sowie ein entsprechender Wert qHEstim für die Haupteinspritzung von einer nachfolgend beschriebenen Korrekturfunktion ZFX 620 bereitgestellt.
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Für zwei Nockenwellen-Umdrehungen wird nun, wie in 5 bereits gezeigt, jeweils für eine erste halbe Nockenwellen-Umdrehung eine MehrfachEinspritzung mit einer Voreinspritzung mit einer Ansteuerdauer tiVE sowie mit einer Haupteinspritzung mit einer Ansteuerdauer tiHE durchgeführt. In dem Ausführungsbeispiel wird nun mittels des gezeigten, z.B. Nockenwellengesteuerten Schalters bzw. Umschalters 625, für die jeweils nachfolgende zweite halbe Nockenwellen-Umdrehung nur eine Einfach-Einspritzung mit einer Haupteinspritzung mit der Ansteuerdauer tiHE durchgeführt. Es ist hierbei anzumerken, dass die genannte Umlagerung der Voreinspritzung mittels des Schalters 625 nur beispielhaft ist und auch in einer anderen, dem einschlägigen Fachmann geläufigen Weise realisiert werden kann.
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Die genannte Menge-Ansteuerdauer-Umsetzung 610 berechnet aus den Werten qVEstim und qHEstim Werte der Ansteuerdauer für die Voreinspritzung tiVE und die Haupteinspritzung tiHE. An den schematisch dargestellten Injektoren 630 der vorliegend vier Zylinder der BKM liegt dann jeweils ein Wert tiVEcorr für die Ansteuerdauer der Voreinspritzung, einschließlich eines entsprechenden Stelleingriffs einer Kalibrierfunktion, sowie ein Ansteuerdauerwert tiHE für die Haupteinspritzung an. Mittels der Injektoren 630 werden diese Ansteuerwerte in Istwerte qVEphys für die einzuspritzende Voreinspritzmenge sowie in Istwerte qHEphys für die einzuspritzende Haupteinspritzmenge umgewandelt. Basierend auf diesen Istwerten, erzeugt die ebenfalls nur schematisch angedeutete BKM 635 im Betrieb in an sich bekannter Weise eine Drehbewegung ihrer (nicht gezeigten) Kurbelwelle mit einer bestimmten Drehzahl n.
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Für die Drehbewegung der Kurbelwelle werden nun die Amplitude und/oder Phase etwa auftretender Drehzahlschwingungen, z.B. anhand eines üblichen Kurbelwellensignals, erfasst. Basierend auf einem empirisch vorgebbaren Frequenzwert für die Drehzahlschwingung, wird die Ansteuerdauer der Voreinspritzung in an sich bekannter Weise so lange variiert, bis die Wirkung auf den vorgegebenen Frequenzwert der Drehzahlschwingung minimiert ist bzw. möglichst auf den Wert Null ausgeregelt ist. Daraus ergibt sich dann im Ergebnis ein entsprechender Korrekturwert für die Ansteuerdauer der Voreinspritzung. Es ist anzumerken, dass dabei, anstelle eines Drehzahlsignals, auch andere bereits genannte Eingangsgrößen zugrunde gelegt werden können.
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Die Amplitude und/oder die Phase der sich ergebenden Drehzahlschwingung werden in diesem Ausführungsbeispiel mittels einer Spektralanalyse 640 mit halber Nockenwellenfrequenz, sowie alternativ auch bei anderen Frequenzen als der Grundfrequenz der Schwingung, ausgewertet. Die Ablaufsteuerung der nachfolgenden Korrekturfunktion ZFX 620 berechnet ein Logiksignal stVEstim zur Stimulation des Einspritzmusters mit halber Nockenwellenfrequenz und aus der Phase und/oder der Amplitude einen Stelleingriff tiVEtrim der Korrekturfunktion ZFX 620, d. h. einen entsprechenden Stelleingriff zur Kompensation der angenommenen Injektordrift. Der Stelleingriff tiVEtrim und der vorliegende Wert der Ansteuerdauer für die Voreinspritzung tiVE werden an einem Verknüpfungspunkt 645 aufaddiert, um im Ergebnis dem/den jeweiligen Injektor/Injektoren den korrigierten Wert tiVEcorr für die Ansteuerdauer der Voreinspritzung zuzuführen.
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Es versteht sich, dass das erfindungsgemäße Konzept nicht nur auf die Kalibrierung von Voreinspritzungen anwendbar ist, sondern auch auf die Kalibrierung von Teileinspritzungen, welche zusätzlich zu einer Haupteinspritzung durchgeführt werden, also beispielsweise auch auf Nacheinspritzungen oder dergleichen.
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Das beschriebene Verfahren kann in Form eines Steuerprogramms für ein elektronisches Steuergerät zur Steuerung einer Brennkraftmaschine oder in Form einer oder mehrerer entsprechender elektronischer Steuereinheiten (ECUs) realisiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008043165 A1 [0004, 0020]
