EP1554482A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung einer brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur steuerung einer brennkraftmaschine

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EP1554482A1
EP1554482A1 EP03809696A EP03809696A EP1554482A1 EP 1554482 A1 EP1554482 A1 EP 1554482A1 EP 03809696 A EP03809696 A EP 03809696A EP 03809696 A EP03809696 A EP 03809696A EP 1554482 A1 EP1554482 A1 EP 1554482A1
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EP
European Patent Office
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fuel
actuator
controlling
determined
correction values
Prior art date
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Withdrawn
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EP03809696A
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English (en)
French (fr)
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Bruno Zanetti
Michael Neuner
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/008—Controlling each cylinder individually
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for controlling an internal combustion engine, in particular for controlling the amount of fuel injected.
  • a quantity characterizing the fuel quantity is specified on the basis of operating parameters.
  • the quantity characterizing the fuel quantity is preferably the quantity of fuel, the activation period for an actuator or another quantity that characterizes the quantity of fuel to be injected, such as the torque. Based on this quantity characterizing the fuel quantity, control signals for one or more actuators that influence the fuel metering are specified.
  • Pump-nozzle units in which the pressure build-up and the control of the injected fuel quantity take place in a structural unit, or pump-line-nozzle systems are used in particular as actuators.
  • an injector can also be used as an actuator, in which the fuel is made available to the injector under high pressure and the injector merely controls the metering of fuel.
  • Such actuators usually have tolerances. This means that different injectors meter different amounts of fuel with the same control signal. Furthermore, the tolerances can cause different amounts of fuel to be metered under the same operating conditions with the same control signal.
  • Tolerances in particular in the area of the actuators, can be significantly reduced by starting from the speed, a quantity that characterizes the fuel quantity and a quantity that characterizes the start of delivery, a correction value for the correction that is predefined for the quantity that characterizes the fuel quantity. This results in a much more precise fuel metering and thus lower emissions.
  • the invention is explained below with reference to the embodiment shown in the drawing.
  • the single figure shows a block diagram of the device according to the invention.
  • a quantity specification 100 specifies a quantity QK that characterizes the fuel quantity to be injected. This usually leads to a control specification 110, which converts this signal into control signals for controlling an actuator 120. Corresponding methods and devices are known and are usually implemented in engine control units.
  • the output signal QK of the quantity specification, the output signal N of a first sensor 130, the output signal FB of a delivery start control 135 arrive at an adjustment map 140.
  • the output signal of the adjustment map 140 and the output signal SW of a threshold value entry 150 reach a minimum selection 160.
  • the output signal of the minimum selection 160 arrives to a maximum selection 170, at the second input of which there is the output signal of a change of sign 180, which is also supplied with the signal SW of the threshold value specification 150.
  • the output signal K of the maximum selection 170 is applied to a node 105, at the second input of which the output signal of the quantity specification 100 is present. With the output signal QKK of node 105 is then a Actuated control input 110, which in turn controls the actuator 120 accordingly.
  • Correction values K with which the fuel quantity QK to be injected is corrected, are stored in the adjustment map 140 as a function of various variables. This correction is carried out in such a way that tolerances of the individual actuators are compensated for, i. H. Correction values K are predefined in such a way that all actuators measure the same amount of fuel with the same signal of the quantity specification. Furthermore, the correction values K are predetermined such that an actuator, under the same operating conditions, in particular at the same speed, at the same start of delivery and with the same output signal QK, meter the same amount of fuel into the quantity specification.
  • a signal that characterizes the start of delivery is also used to specify the correction value K.
  • This is particularly advantageous in systems in which the start of delivery influences the amount of fuel to be injected. This is the case in particular with so-called pump-nozzle and / or with so-called pump-line-nozzle systems.
  • a signal which indicates the angular position of the crankshaft or the camshaft, at which the injection begins, is preferably used as the signal which characterizes the start of delivery.
  • signals can also be used which indicate the start of actuation of the actuator.
  • a torque variable instead of the fuel quantity QK to be injected, a torque variable, a signal that characterizes the actuation duration or another signal that characterizes the fuel quantity to be injected can alternatively be used.
  • an adjustment characteristic map 140 is assigned to each actuator, ie each pump-nozzle system. It is provided that the adjustment map is determined after the actuator has been manufactured. The data determined in this way are then assigned to the actuator in a suitable manner and when the actuator is started up for the first time in the control device for controlling the internal combustion engine read in and stored in a suitable manner. The correction according to the invention is then carried out during operation on the basis of these stored values.
  • the complete map can be determined, assigned to the actuator and then saved.
  • the remaining map values are then determined using a suitable method based on these individual correction values.
  • the calculation is carried out continuously. This procedure has the advantage that only a few values have to be determined and assigned to the actuator.
  • the assignment of the data to the actuator can be designed differently. It can e.g. B. be provided that the actuator and a data carrier in which the data are written form a structural unit. On the other hand, it can be provided that the actuator and a data carrier, which contains an identification number, form a structural unit and that data is then selected on the basis of this identification number, which data is transmitted by means of another data carrier and / or a transmission means and then supplied to the control unit.
  • the output signals of the adjustment map are limited to maximum and minimum permissible values.
  • the minimum selection 160 and the maximum selection 170 are provided.
  • the threshold value specification 150 specifies a threshold value which is fed directly to the minimum selection and, with an inverted sign, to the maximum selection 170. The result of this is that the output signal of the adjustment map is limited to a maximum amount by the minimum selection 160 and the maximum selection 170. This is particularly advantageous if the values of the comparison map are calculated on the basis of a few test points. This can be the case where very large or very small correction values occur due to inaccuracies in the calculation and other effects that should not be taken into account.

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Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, insbesondere zur Steuerung der eingespritzten Kraftstoffmenge, beschrieben. Ausgehend von Betriebskenngrössen ist eine die Kraftstoffmenge charakterisierende Grösse vorgebbar, ausgehend von der Ansteuersignale für ein Stellglied vorgegeben werden. Ausgehend von der Drehzahl, der die Kraftstoffmenge charakterisierenden Grösse und einer den Förderbeginn charakterisierenden Grösse ein Korrekturwert zur Korrektur der die Kraftstoffmenge charakterisierenden Grösse vorgegeben wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, insbesondere zur Steuerung der eingespritzten Kraftstoffmenge. Bei der Steuerung von Brennkraftmaschinen wird ausgehend von Betriebskenngrößen eine die Kraftstoffmenge charakterisierende Größe vorgegeben. Bei der die Kraftstoffmenge charakterisierenden Größe handelt es sich bevorzugt um die Kraftstoffmenge, die Ansteuerdauer für ein Stellglied oder einer anderen Größe das die einzuspritzende Kraftstoffmenge charakterisiert, wie beispielsweise das Drehmoment. Ausgehend von diesem die Kraftstoffmenge charakterisierenden Größe werden Ansteuersignale für ein oder mehrere Stellglieder, die die Kraftstoffzumessung beeinflussen, vorgegeben.
Als Stellglieder werden insbesondere sogenannte Pumpe-Düse-Einheiten, bei denen der Druckaufbau und die Steuerung der eingespritzten Kraftstoffmenge in einer baulichen Einheit erfolgt oder Pumpe-Leitungs-Düse-Systeme eingesetzt. Entsprechend kann als Stellglied auch ein Injektor verwendet werden, bei dem der Kraftstoff dem Injektor unter hohem Druck zur Verfügung gestellt und der Injektor lediglich die Kraftstoffzumessung steuert.
Üblicherweise sind solche Stellglieder mit Toleranzen behaftet. Dies bedeutet, dass bei gleichem Ansteuersignal unterschiedliche Injektoren unterschiedliche Kraftstoffmengen zumessen. Ferner können die Toleranzen bewirken, dass bei gleichen Betriebszuständen bei gleichem Ansteuersignal unterschiedliche Kraftstoffmengen zumessen. Vorteile der Erfindung
Dadurch, dass ausgehend von der Drehzahl, einer die Kraftstoffmenge charakterisierenden Größe und einer den Förderbeginn charakterisierenden Größe ein Korrekturwert zur Korrektur, der die Kraftstoffmenge charakterisierenden Größe vorgegeben wird, können Toleranzen, insbesondere im Bereich der Stellglieder, deutlich reduziert werden. Dies hat eine deutlich genauere Kraftstoffzumessung und damit geringere Emissionen zur Folge.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform erläutert. Die einzige Figur zeigt ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Beschreibung des Ausfuhrungsbeispiels
Eine Mengenvorgabe 100 gibt ein die einzuspritzende Kraftstoffmenge charakterisierende Größe QK vor. Dies gelangt üblicherweise zu einer Ansteuervorgabe 110, die dieses Signal in Ansteuersignale zur Ansteuerung eines Stellgliedes 120 umsetzt. Entsprechende Verfahren und Vorrichtungen sind bekannt und werden üblicherweise in Motorsteuergeräten umgesetzt.
Das Ausgangssignal QK der Mengenvorgabe, das Ausgangssignal N eines ersten Sensors 130, das Ausgangssignal FB einer Fördbeginnsteuerung 135 gelangen zu einem Abgleichkennfeld 140. Das Ausgangssignal des Abgleichkennfeldes 140 und das Ausgangssignal SW einer Schwellwertvorgabe 150 gelangen zu einer Minimalauswahl 160. Das Ausgangssignal der Minimalauswahl 160 gelangt zu einer Maximalauswahl 170, an dessen zweiten Eingang das Ausgangssignal eines Vorzeichenwechsels 180 anliegt, das ebenfalls mit dem Signal SW der Schwellwertvorgabe 150 beaufschlagt wird.
Mit dem Ausgangssignal K der Maximalauswahl 170 wird ein Verknüpfungspunkt 105 beaufschlagt, an dessen zweiten Eingang das Ausgangssignal der Mengenvorgabe 100 anliegt. Mit dem Ausgangssignal QKK des Verknüpfungspunktes 105 wird dann eine Ansteuervorgabe 110 beaufschlagt, die wiederum das Stellglied 120 entsprechend ansteuert.
Diese Elemente sind in der Regel Bestandteil einer Steuereinheit, die das Stellglied ansteuert. Bei Brennkraftmaschinen mit mehreren Stellgliedern, sind die Elemente entsprechen mehrfach auszulegen.
In dem Abgleichkennfeld 140 sind abhängig von verschiedenen Größen Korrekturwerte K abgelegt, mit denen die einzuspritzende Kraftstoffmenge QK korrigiert wird. Diese Korrektur erfolgt derart, dass Toleranzen der einzelnen Stellglieder ausgeglichen werden, d. h. Korrekturwerte K sind derart vorgegeben, dass alle Stellglieder bei gleichem Signal der Mengenvorgabe die gleiche Kraftstoffmenge zumessen. Ferner sind die Korrekturwerte K so vorgegeben, dass ein Stellglied bei gleichen Betriebsbedingungen, insbesondere bei der gleichen Drehzahl, bei dem gleichen Förderbeginn und bei dem gleichen Ausgangssignal QK der Mengenvorgabe die selbe Kraftstoffmenge zumessen.
Besonders vorteilhaft hierbei ist, dass neben der Kraftstoffmenge und/oder der Drehzahl N zusätzlich ein Signal, das den Förderbeginn charakterisiert, zur Vorgabe des Korrekturwertes K herangezogen wird. Dies ist insbesondere bei Systemen vorteilhaft, bei dem der Förderbeginn die einzuspritzende Kraftstoffmenge beeinflusst. Dies ist insbesondere bei sogenannten Pumpe-Düse- und/oder bei sogenannten Pumpe-Leitungs- Düse-Systemen der Fall. Als Signal, das den Förderbeginn charakterisiert, dient vorzugsweise ein Signal, das die Winkelstellung der Kurbelwelle oder der Nockenwelle anzeigt, bei dem die Einspritzung beginnt. Alternativ können auch Signale verwendet werden, die den Beginn der Ansteuerung des Stellgliedes angeben.
Anstelle der einzuspritzenden Kraftstoffmenge QK kann alternativ auch eine Momentengröße, ein Signal, das die Ansteuerdauer charakterisiert oder ein anderes Signal, das die einzuspritzende Kraftstoffmenge charakterisiert, verwendet werden.
Üblicherweise ist vorgesehen, dass jedem Stellglied, d. h. jedem Pumpe-Düse-System ein Abgleichkennfeld 140 zugeordnet ist. Dabei ist vorgesehen, dass das Abgleichkennfeld im Anschluss an die Fertigung des Stellgliedes ermittelt wird. Die so ermittelten Daten werden dann dem Stellglied in geeigneter Weise zugeordnet und bei der ersten Inbetriebnahme des Stellgliedes in das Steuergerät zur Steuerung der Brennkraftmaschine eingelesen und in geeigneter Weise abgespeichert. Im laufenden Betrieb erfolgt dann aufgrund dieser abgespeicherten Werte die erfϊndungsgemäße Korrektur.
Dabei können verschiedene Alternativen vorgesehen sein. Zum Einen kann das komplette Kennfeld ermittelt, dem Stellglied zugeordnet und dann abgespeichert werden. Zum Anderen ist es möglich, nur an einzelnen Betriebspunkten Korrekturwerte zu ermitteln und diese dem Stellglied zuzuordnen. Bei der ersten Inbetriebnahme werden dann ausgehend von diesen einzelnen Korrekturwerten die übrigen Kennfeldwerte mit einem geeigneten Verfahren ermittelt. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Berechnung ständig erfolgt. Diese Vorgehensweise bietet den Vorteil, dass lediglich einige wenige Werte ermittelt und dem Stellglied zugeordnet werden müssen.
Die Zuordnung der Daten zu dem Stellglied kann unterschiedlich ausgestaltet sein. Es kann z. B. vorgesehen sein, dass das Stellglied und ein Datenträger, in dem die Daten eingeschrieben sind, eine bauliche Einheit bilden. Zum Anderen kann vorgesehen sein, dass das Stellglied und ein Datenträger, der eine Identifikationsnummer beinhaltet, eine bauliche Einheit bilden und dass dann anhand dieser Identifikationsnummer daten ausgewählt werden, die mittels eines anderen Datenträgers und/oder eines Übertragungsmittels übermittelt und dann dem Steuergerät zugeführt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die Ausgangssignale des Abgleichkennfeldes auf maximal und minimal zulässige Werte begrenzt. Hierzu ist die Minimalauswahl 160 und die Maximalauswahl 170 vorgesehen. Die Schwellwertvorgabe 150 gibt einen Schwellwert vor, der unmittelbar der Minimalauswahl und mit invertiertem Vorzeichen der Maximalauswahl 170 zugeführt wird. Dies hat zur Folge, dass das Ausgangssignal des Abgleichkennfelds durch die Minimalauswahl 160 und die Maximalauswahl 170 auf einen Maximalbetrag begrenzt wird. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Werte des Abgleichkennfeldes ausgehend von wenigen Prüfpunkten berechnet werden. Hier kann der Fall eintreten, dass aufgrund von Rechenungenauigkeiten und sonstigen Effekten sehr große oder sehr kleine Korrekturwerte auftreten, die nicht berücksichtigt werden sollen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, insbesondere zur Steuerung der eingespritzten Kraftstoffmenge, wobei ausgehend von Betriebskenngrößen eine die Kraftstoffmenge charakterisierende Größe vorgebbar ist, ausgehend von der Ansteuersignale für ein Stellglied vorgegeben werden, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von der Drehzahl, der die Kraftstoffmenge charakterisierenden Größe und einer den Förderbeginn charakterisierenden Größe ein Korrekturwert zur Korrektur der die Kraftstoffmenge charakterisierenden Größe vorgegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturwerte in einem Kennfeld abgelegt sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturwerte individuell für das jeweilige Stellglied vorgegeben werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturwerte oder die Daten, ausgehend von denen die Korrekturwerte bestimmt werden, für jedes Stellglied ermittelt und diesem zugeordnet werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturwerte oder Daten, ausgehend von denen die Korrekturwerte bestimmt werden, im Anschluss an die Fertigung des Stellgliedes ermittelt werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturwerte auf zulässige Werte begrenzt werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten an bestimmten Prüfpunkten ermittelt werden.
8. VoiTichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, insbesondere zur Steuerung der eingespritzten Kraftstoffmenge, wobei ausgehend von Betriebskenngrößen eine die Kraftstoffmenge charakterisierende Größe vorgebbar ist, ausgehend von der Ansteuersignale für ein Stellglied vorgegeben werden, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die ausgehend von der Drehzahl, der die Kraftstoffmenge charakterisierenden Größe und einer den Förderbeginn charakterisierenden Größe ein Korrekturwert zur Korrektur der die Kraftstoffmenge charakterisierenden Größe vorgeben.
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