DE10026273C2

DE10026273C2 - Method for cylinder equalization in an internal combustion engine

Info

Publication number: DE10026273C2
Application number: DE2000126273
Authority: DE
Inventors: Uwe Jung; Klaus Wenzlawski
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2000-05-26
Filing date: 2000-05-26
Publication date: 2003-01-02
Anticipated expiration: 2020-05-27
Also published as: DE10026273A1; WO2001090557A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1.

Bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine ergibt sich bei der Einspritzung von Kraftstoff in die Verbrennungsräume durch Streuungen der Eigenschaften der Einspritzvorrichtungen ein systematischer Fehler. Aufgrund von Fertigungstoleranzen und unterschiedlicher Abnutzung während der Lebensdauer werden bei gleicher Einspritzzeit und ansonsten identischen Randbedingungen unterschiedliche Kraftstoffmengen den einzelnen Zylindern zugeführt. Die unterschiedlichen Kraftstoffmengen führen zu einer unterschiedlichen Leistungsabgabe der einzelnen Zylinder, was neben einer Steigerung der Laufunruhe auch zu einer Erhöhung der Menge an schädlichen Abgaskomponenten führt.In the case of a multi-cylinder internal combustion engine, the injection of fuel into the combustion chambers by scattering the properties of the injectors a systematic mistake. Due to manufacturing tolerances and different wear during the life are identical with the same injection time and otherwise identical Boundary conditions different amounts of fuel fed to individual cylinders. The different Amounts of fuel lead to a different Power output of each cylinder, what next to one Increasing uneven running also increases the amount of harmful exhaust gas components.

Aus DE 197 00 711 C2 ist ein Verfahren zum Ausgleich des sy stematischen Fehlers an Einspritzvorrichtungen einer Brennkraftmaschine bekannt. Das bekannte Verfahren paßt zum Ausgleich des systematischen Fehlers die Einspritzzeit und/oder den Einspritzbeginnwinkel in entsprechender Weise an.DE 197 00 711 C2 describes a method for compensating the sy systematic error on an injectors Internal combustion engine known. The known method fits Compensation of the systematic error the injection time and / or the injection start angle in a corresponding manner on.

Aus DE 198 27 105 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem als Steuerparameter zum Steuern der Einspritzung der Kraftstoffdruck verwendet wird, um systematische Fehler, die zum Beispiel durch Ablagerungen an Einspritzventilen entstehen, auszugleichen.DE 198 27 105 A1 describes a method for operating a Internal combustion engine known in which as a control parameter for Control the injection the fuel pressure is used systematic errors caused, for example, by deposits on injection valves arise.

In dem Artikel "Ein Common-Rail-Konzept mit druckmodulierter Einspritzung", Kammerdiener Th., Bürgler L., MTZ Motortechnische Zeitschrift 61, Nr. 4, 2000, S. 230 bis 238, ist ein Einspritzsystem beschrieben, das druckmoduliert arbeitet. Dazu ist zwischen dem Common-Rail und dem Injektor ein Druckmodulator vorgesehen, der den Kraftstoffdruck in entsprechender Weise anpasst. Der Druckmodulator ist als Piezo-Aktor ausgebildet.In the article "A common rail concept with pressure modulated Injection ", valet Th., Bürgler L., MTZ Motortechnische Zeitschrift 61, No. 4, 2000, pp. 230 to 238, describes an injection system that modulates pressure is working. This is between the common rail and the injector a pressure modulator is provided which measures the fuel pressure adapts accordingly. The pressure modulator is as Piezo actuator designed.

Aus US 3,575,145 A ist ein Einspritzsystem bekannt, bei dem der Kraftstofffluss zu einzelnen Zylindern gemessen wird und Mittel vorgesehen sind, um den Einspritzdruck der einzelnen Zylinder unterschiedlich einzustellen. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Versorgung der Zylinder mit Kraftstoff erreicht.From US 3,575,145 A an injection system is known in which the fuel flow to individual cylinders is measured and Means are provided to control the injection pressure of each Adjust cylinders differently. That way an even supply of fuel to the cylinders reached.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein weiteres Verfahren zur Korrektur des Einspritzverhaltens einer Einspritzvorrichtung bereitzustellen.The object of the invention is another Procedure for correcting the injection behavior of a Provide injector.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The object of the invention is characterized by the features of Claim 1 solved.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Further advantageous embodiments of the invention are in the dependent claims specified.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to the figures explained. Show it:

Fig. 1 verschiedene Einspritzdruckverläufe, Fig. 1, different injection pressure curves,

Fig. 2 die Einspritzmengen zweier Injektoren und Fig. 2 shows the injection quantities of two injectors and

Fig. 3 einen schematischen Aufbau einer Einspritzvorrich tung. Fig. 3 shows a schematic structure of an injection device.

Fig. 1 zeigt ein Diagramm, das in drei Teildiagramme aufgeteilt ist. Die drei Teildiagramme sind übereinander angeordnet, wobei auf der Abszisse der Kurbelwellenwinkel KW aufgetragen ist. Im obersten Teildiagramm wird ein erster korrigierter Einspritzdruck 1, ein Normeinspritzdruck 2 und ein zweiter korrigierter Einspritzdruck 3 dargestellt. Der Normeinspritzdruck 2 entspricht dem Einspritzdruck, der vom Steuergerät aufgrund vorgegebener Steuerprogramme zum Einspritzen eingestellt ist. Abweichungen von den Fertigungstoleranzen und eine entsprechende Alterung der Einspritzvorrichtung kann jedoch dazu führen, daß bei Einhaltung der vom Steuergerät vorgegebenen Steuerparameter zu wenig Kraftstoff für eine Verbrennung eingespritzt wird. In diesem Fall wird eine Korrektur des Kraftstoffdruckes entsprechend dem ersten korrigiertem Einspritzdruck 1 durchgeführt und dabei der Einspritzdruck gegenüber dem Normeinspritzdruck erhöht. Aufgrund des höheren Einspritzdrucks wird in gleicher Einspritzzeit eine größere Kraftstoffmenge in den Zylinder einer Brennkraftmaschine eingespritzt. Auf diese Weise wird eine zu geringe Einspritzmenge der Einspritzvorrichtung ausgeglichen. Fig. 1 shows a diagram which is divided into three partial diagrams. The three partial diagrams are arranged one above the other, with the crankshaft angle KW being plotted on the abscissa. The first partial diagram shows a first corrected injection pressure 1 , a standard injection pressure 2 and a second corrected injection pressure 3 . The standard injection pressure 2 corresponds to the injection pressure that is set by the control unit for injection based on predetermined control programs. Deviations from the manufacturing tolerances and a corresponding aging of the injection device can, however, result in too little fuel being injected for combustion if the control parameters specified by the control unit are observed. In this case, the fuel pressure is corrected in accordance with the first corrected injection pressure 1 and the injection pressure is increased compared to the standard injection pressure. Due to the higher injection pressure, a larger amount of fuel is injected into the cylinder of an internal combustion engine in the same injection time. In this way, an insufficient injection quantity of the injection device is compensated for.

Ebenso kann die Abweichung von den Fertigungstoleranzen und eine entsprechende Alterung der Einspritzvorrichtung dazu führen, daß die Einspritzvorrichtung aufgrund der vorgegebenen Steuerparametern zu viel Kraftstoff in den Zylinder einer Brennkraftmaschine einspritzt. In diesem Fall gleicht das Steuergerät das Fehlverhalten der Einspritzvorrichtung in der Weise aus, daß der Kraftstoffdruck unter den Normdruck 2 auf einen zweiten korrigierten Einspritzdruck 3 abgesenkt wird. Als Folge des niedrigeren Druckes wird bei sonst gleichen Randbedingungen weniger Kraftstoff bei einem Einspritzvorgang in den Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt, als bei einem Normeinspritzdruck 2.Likewise, the deviation from the manufacturing tolerances and a corresponding aging of the injection device can lead to the injection device injecting too much fuel into the cylinder of an internal combustion engine due to the predetermined control parameters. In this case, the control unit compensates for the malfunction of the injection device in such a way that the fuel pressure is reduced below the standard pressure 2 to a second corrected injection pressure 3 . As a result of the lower pressure, with otherwise the same boundary conditions, less fuel is injected into the cylinder of the internal combustion engine during an injection process than at a standard injection pressure 2 .

In dem mittleren Teildiagramm ist ein erster Mengenverlauf 4, ein zweiter Mengenverlauf 5 und ein dritter Mengenverlauf 6 über den Kurbelwellenwinkel KW aufgetragen. Der erste Mengenverlauft steigt nach Beginn der Einspritzung beim Kurbelwellenwinkel A steil an und erreicht beim Kurbelwellenwinkel B einen maximalen Wert. Im weiteren Verlauf sinkt der erste Mengenverlauf 4 bis zu einem dritten Kurbelwellenwinkel C ab, um dann wieder bis zu einem vierten Kurbelwellenwinkel E steil auf den Wert Null abzufallen. Der Mengenverlauf 4 stellt die Durchflußmenge pro Sekunde durch die Einspritzvorrichtung dar. Der erste Mengenverlauf 4 entspricht einer Einspritzung mit dem ersten erhöhten Einspritzdruck 1.A first quantity curve 4 , a second quantity curve 5 and a third quantity curve 6 are plotted in the middle partial diagram over the crankshaft angle KW. The first volume flow rises steeply after the start of injection at crankshaft angle A and reaches a maximum value at crankshaft angle B. In the further course, the first quantity course 4 drops to a third crankshaft angle C, in order then to drop steeply again to a fourth crankshaft angle E to the value zero. The quantity curve 4 represents the flow rate per second through the injection device. The first quantity curve 4 corresponds to an injection with the first increased injection pressure 1 .

Der zweite Mengenverlauf 5 weist einen zum ersten Mengenverlauf 4 analogen Verlauf auf, wobei jedoch der Maximalwert beim zweiten Kurbelwinkel B und auch der Wert beim dritten Kurbelwinkel C kleiner sind als beim ersten Mengenverlauf 4. Dies ruht daher, da der zweite Mengenverlauf 5 die Kraftstoffmenge pro Sekunde beim Normeinspritzdruck 2 darstellt. Da der Normeinspritzdruck 2 geringer ist als der erhöhte Einspritzdruck 1, ist auch die Durchflußmenge entsprechend geringer.The second quantity curve 5 has a curve analogous to the first quantity curve 4 , but the maximum value at the second crank angle B and also the value at the third crank angle C are smaller than in the first quantity curve 4 . This is because the second quantity curve 5 represents the fuel quantity per second at the standard injection pressure 2 . Since the standard injection pressure 2 is lower than the increased injection pressure 1 , the flow rate is also correspondingly lower.

Der dritte Mengenverlauf 6 weist einen Verlauf in analoger Weise zum zweiten Mengenverlauf 5 auf, wobei jedoch der Höchstwert beim zweiten Kurbelwellenwinkel B und beim dritten Kurbelwellenwinkel C kleiner sind als beim zweiten Mengenverlauf 5. Die Durchflußmenge ist beim dritten Mengenverlauf 6 am geringsten, da auch der Einspritzdruck entsprechend dem zweiten korrigierten Einspritzdruck 3 am geringsten ist.The third quantity curve 6 has a curve analogous to the second quantity curve 5 , but the maximum value for the second crankshaft angle B and for the third crankshaft angle C is smaller than for the second quantity curve 5 . The flow rate is the lowest in the third flow curve 6 , since the injection pressure corresponding to the second corrected injection pressure 3 is also the lowest.

Im dritten Teildiagramm ist der Nadelhub der Einspritzvorrichtung dargestellt. Beim ersten Kurbelwellenwinkel A beginnt die Nadel sich vom Dichtsitz abzuheben, um beim zweiten Kurbelwellenwinkel B eine Endposition mit voll geöffnetem Einspritzquerschnitt zu erreichen. Beim dritten Kurbelwellenwinkel C wird die Einspritzvorrichtung wieder geschlossen, so daß die Einspritznadel sich in Richtung auf den Dichtsitz bewegt und beim vierten Kurbelwellenwinkel E wieder am Dichtsitz aufsitzt und die Einspritzung beendet ist.In the third part of the diagram, the needle stroke is Injector shown. At the first Crankshaft angle A the needle starts from the sealing seat to take off to a at the second crankshaft angle B. End position with the injection cross section fully open to reach. At the third crankshaft angle C the Injector closed again so that the Injection needle moves towards the sealing seat and at the fourth crankshaft angle E again at the sealing seat sits and the injection is finished.

Aus Fig. 1 ist deutlich zu erkennen, daß die Erhöhung bzw. die Erniedrigung des korrigierten Einspritzdruckes 1, 3 bereits einen vorgegebenen Winkelabstand D früher beginnt, um beim Beginn der Einspritzung, d. h. beim ersten Kurbelwellenwinkel A, den maximalen bzw. den minimalen Einspritzdruck zu erreichen. Über die gesamte Einspritzdauer ist der korrigierte Einspritzdruck konstant.From Fig. 1 it can be clearly seen that the increase or decrease in the corrected injection pressure 1 , 3 already starts a predetermined angular distance D earlier in order to increase the maximum or minimum injection pressure at the start of injection, ie at the first crankshaft angle A to reach. The corrected injection pressure is constant over the entire injection period.

Vorzugsweise sind die Werte für den erhöhten oder erniedrigten Einspritzdruck als Faktoren in Form eines Kennfeldes abgelegt. Zusätzlich wird vorzugsweise zum Einspritzdruck die Kraftstofftemperatur bei einer präzisen Bemessung der Einspritzmenge berücksichtigt. Die Korrekturparameter sind als adaptive Kennfelder abgelegt.Preferably the values for the increased or decreased injection pressure as factors in the form of a Map stored. In addition, preferably to Injection pressure the fuel temperature at a precise Dimensioning of the injection quantity considered. The Correction parameters are stored as adaptive maps.

Vorzugsweise sind die Kennfelder als Vorsteuerwerte abgelegt, so daß auch im instationären Betrieb nur eine sehr geringe Abweichung der Zylinder untereinander bei der Drehmomentabgabe auftritt.The characteristic maps are preferably stored as pre-control values, so that even in transient operation only a very small one Deviation of the cylinders with each other at the Torque output occurs.

Ein weiterer Vorteil der adaptiven Kennfelder besteht darin, daß unterschiedliche Kraftstoffmengen gleichzeitig korrigiert werden können. Beispielsweise kann die Vor- und Nacheinspritzung gegenüber der Haupteinspritzung mit unterschiedlichen Korrekturen ausgeführt werden. Dazu sind für die Vor- und die Nacheinspritzung andere Werte für den erhöhten oder den erniedrigten Einspritzdruck abgelegt als für die Haupteinspritzung.Another advantage of the adaptive maps is that correcting different amounts of fuel at the same time can be. For example, the front and Post-injection compared to the main injection different corrections. To do this for the pre and post injection different values for the increased or the reduced injection pressure filed as for the main injection.

Fig. 2 zeigt die Einspritzmenge von zwei Injektoren mit einem konstanten Einspritzdruck. Dabei ist zu erkennen, daß die Einspritzmenge des ersten Injektors 8 im Vergleich zum zweiten Norminjektor 9 deutlich variiert und bei kurzen Einspritzzeiten mehr Kraftstoff einspritzt als der zweite Injektor. Bei längeren Einspritzzeiten spritzt der erste Injektor weniger Kraftstoff ein als der zweite Injektor. Die Anpassung des Einspritzdruckes wird deshalb vorzugsweise in Abhängigkeit von der Einspritzzeit als Kennfeld abgelegt. Beispielsweise muß zum Ausgleich für den ersten Injektor entsprechend Fig. 2 bei einer Einspritzzeit, die kleiner als eine erste Einspritzzeit T1 ist, ein erniedrigter Einspritzdruck verwendet werden. Bei einer Einspritzzeit, die größer ist als die erste Einspritzzeit T1 ist, muß für den ersten Injektor ein erhöhter Einspritzdruck verwendet werden, um zu erreichen, daß der erste und der zweite Injektor gleich viel Kraftstoff bei einer vorgegebenen Einspritzeit einspritzen. Fig. 2 shows the amount of injection of two injectors with a constant injection pressure. It can be seen that the injection quantity of the first injector 8 varies significantly compared to the second standard injector 9 and injects more fuel than the second injector with short injection times. With longer injection times, the first injector injects less fuel than the second injector. The adjustment of the injection pressure is therefore preferably stored as a function of the injection time. For example, in order to compensate for the first injector according to FIG. 2, a reduced injection pressure must be used for an injection time that is shorter than a first injection time T1. With an injection time that is greater than the first injection time T1, an increased injection pressure must be used for the first injector in order to ensure that the first and the second injector inject the same amount of fuel at a predetermined injection time.

Die Werte für den korrigierten Einspritzdruck werden nach bekannten Verfahren, wie zum Beispiel in DE 197 00 711 C2 beschrieben, während des Betriebes der Brennkraftmaschine ermittelt und adaptiv korrigiert. Auf diese Weise wird auch eine Alterung der Einspritzvorrichtung ausgeglichen.The values for the corrected injection pressure become after known methods, such as in DE 197 00 711 C2 described during the operation of the internal combustion engine determined and corrected adaptively. This way too compensated for an aging of the injector.

Fig. 3 zeigt schematisch den Aufbau einer Einspritzvorrichtung mit einer Einspritznadel 20, die in einer Einspritzkammer 23 axial beweglich angeordnet ist. Die Spitze der Einspritznadel ist einem Dichtsitz 21 zugeordnet, so daß in Schließposition die Einspritzkammer 23 von Einspritzlöchern 22 getrennt ist. Die Einspritzkammer 23 steht über einen Kanal 24 mit einem Kraftstoffspeicher in Verbindung. Es ist ein Aktor 25 vorgesehen, der über ein Stellglied 26 mit der Einspritznadel 20 verbunden ist. Der Aktor 25 steht über eine Steuerleitung 27 mit einem Steuergerät 28 in Verbindung, das mit einem Datenspeicher 30 verbunden ist. Im Datenspeicher 30 sind Programme zur Ansteuerung des Aktors 25 und damit zur Steuerung der Position der Einspritznadel 20 abgelegt. Bei Ansteuerung des Aktors 25 wird die Einspritznadel 20 vom Dichtsitz 21 abgehoben und Kraftstoff wird über die Einspritzlöcher 22 in einen Zylinder 29 einer Brennkraftmaschine eingespritzt. Fig. 3 shows schematically the structure of an injection device having an injection needle 20 which is axially movably arranged in an injection chamber 23. The tip of the injection needle is assigned to a sealing seat 21 , so that the injection chamber 23 is separated from injection holes 22 in the closed position . The injection chamber 23 is connected to a fuel accumulator via a channel 24 . An actuator 25 is provided, which is connected to the injection needle 20 via an actuator 26 . The actuator 25 is connected via a control line 27 to a control unit 28 which is connected to a data memory 30 . Programs for controlling the actuator 25 and thus for controlling the position of the injection needle 20 are stored in the data memory 30 . When the actuator 25 is actuated, the injection needle 20 is lifted off the sealing seat 21 and fuel is injected via the injection holes 22 into a cylinder 29 of an internal combustion engine.

Claims

1. A method for cylinder equalization with respect to the fuel injection quantity for an internal combustion engine having a plurality of cylinders, in which a control parameter for controlling the injection is corrected in order to compensate for a systematic error in an injection device, the fuel pressure being used as the control parameter, characterized in that values for a increased or decreased fuel pressure are stored in a map depending on the injection time.

2. The method according to claim 1, characterized in that a pressure change before the start of injection continuously to an increased or decreased value is changed so that at the start of the injection increased or decreased fuel pressure.

3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized characterized in that the increased or decreased Fuel pressure increases continuously after the end of injection the regular fuel pressure is reduced or increased.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized that values for an increased or reduced fuel pressure in an adaptive map in Dependence on an accelerator pedal position and the speed of the Internal combustion engine are stored.