DE102004050761A1

DE102004050761A1 - Verfahren zum Korrigieren des Einspritzventils wenigstens eines Injektors

Info

Publication number: DE102004050761A1
Application number: DE200410050761
Authority: DE
Inventors: Peter Skala; Horst Wagner; Rüdiger FEHRMANN; Jörg Rath
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-10-16
Filing date: 2004-10-16
Publication date: 2006-04-20
Also published as: ITMI20051937A1; FR2876743A1

Abstract

Ein Verfahren zum Korrigieren des Einspritzverhaltens wenigstens eines Injektors zum Einspritzen von Kraftstoff in wenigstens einen Zylinder einer Brennkraftmaschine, wobei der wenigstens eine Injektor unter Berücksichtigung von die Einspritzung charakterisierenden Informationen, die durch das Vergleichen von Soll-Werten mit Ist-Werten an individuell mehreren Prüfpunkten des wenigstens einen Injektors ermittelt werden und bezogen sind, gesteuert wird und wobei eine zylinderspezifische Zuordnung einer die Einspritzmenge charakterisierenden Regelabweichung und eines Reglers erfolgt, der, ausgehend von der zugeordneten Regelabweichung, einen zylinderspezifischen Stellwert vorgibt, ist dadurch gekennzeichnet, daß die die Einspritzung charakterisierenden Informationen auf der Basis des zylinderspezifischen Stellwerts verändert werden.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Korrigieren des Einspritzverhaltens wenigstens eines Injektors zum Einspritzen von Kraftstoff in wenigstens einen Zylinder einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 102 15 610 A1 ist ein System und ein Verfahren zum Korrigieren des Einspritzverhaltens mindestens eines Injektors mit einer Einrichtung zum Speichern von Informationen und einem Mittel zum Steuern des mindestens einen Injektors unter Berücksichtigung der gespeicherten Informationen bekannt, bei dem die Information durch Vergleichen von Soll-Werten mit Ist-Werten individuell an mehreren Prüfpunkten des mindestens einen Injektors ermittelt werden und bezogen sind. Dieses Verfahren dient zur Einschränkung der Injektortoleranzen. Der Vergleich der Soll-Werte mit den Ist-Werten, der sogenannte Injektormengenabgleich (IMA), findet am Ende einer Fertigungslinie auf einer Prüfbank statt. Beim Einbau des Injektors in die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs werden die gespeicherten Kennwerte des Inektors in das die Brennkraftmaschine steuernde Steuergerät geschrieben. Das gleiche gilt für einen späteren Austausch des Injektors.
Dieser Injektormengenabgleich dient daher zum einen der Korrektur der Einspritzmengen der unterschiedlichen Injektoren aufgrund ihrer mechanischen Fertigungstoleranzen. Derartige Injektoren dürfen nämlich, um einen möglichst geringen Kraftstoffverbrauch unter Einhaltung strenger Abgasnormen und eine sehr gute Laufruhe zu erreichen, während des Betriebs nur sehr geringe Toleranzen im Hinblick auf die Einspritzmenge aufweisen. Diese geforderten geringen Toleranzen können aufgrund der mechanischen Fertigungstoleranzen nicht eingehalten werden. Um dennoch eine definierte Einspritzmenge dieser Injektoren sicherzustellen, werden die Injektoren nach der Fertigung an charakteristischen Arbeitspunkten auf ihre Einspritzmenge vermessen und in Klassen eingeteilt. Diese Klasse muß während des Betriebs dem Motorsteuergerät bekannt sein, so daß die Steuerung an die speziellen Merkmale der Klasse injektorspezifisch angepaßt werden kann.
Der Vergleich der Soll-Werte mit den Ist-Werten an individuell mehreren Prüfpunkten dient daher zum anderen auch der Klassierung der Injektoren.
Aus der DE 102 15 610 A1 ist es nun bekannt, eine Mengenkorrektur der Injektoren an mehreren Prüfpunkten, das heißt Betriebspunkten jedes einzelnen Injektors vorzunehmen. Durch Maßnahmen im Steuergerät wird auf diese Weise individuell für jeden Injektor abhängig von Soll-Menge und Raildruck die Ansteuerdauer gegenüber einem Nominalmengenkennfeld korrigiert, um so der Soll-Menge möglichst nahe zu kommen. Unter Mengenkennfeld ist dabei die Beziehung zwischen Einspritzmenge, Raildruck und Ansteuerzeit zu verstehen.
Neben diesem Injektormengenabgleich ist es darüber hinaus bekannt, während des Betriebs eines Fahrzeugs eine Mengenausgleichsregelung vorzunehmen. Diese Mengenausgleichsregelung, wie sie beispielsweise aus der DE 195 27 218 A1 hervorgeht, dient insbesondere der Regelung der Laufruhe der Brennkraftmaschine. Dabei wird jedem Zylinder der Brennkraftmaschine eine Regelabweichung und ein Regler zugeordnet. Jeder Regler gibt ausgehend von der zugeordneten Regelabweichung einen zylinderspezifischen Stellwert vor, beispielsweise eine Einspritzmenge. Hierdurch kann eine wesentlich verbesserte Zylindergleichstellung erzielt werden, zylinderindividuelle Mengentoleranzen werden ausgeglichen. Problematisch ist jedoch, daß diese Stellgrößen, das heißt die zylinderspezifischen Korrekturmengen, nicht gespeichert werden.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung bietet nun den Vorteil, das Verfahren zum Injektormengenabgleich mit der Mengenausgleichsregelung gewissermaßen zu kombinieren. Hierzu werden die die Einspritzung charakterisierenden Informationen, also beispielsweise die Einspritzmengen, auf der Basis der zylinderspezifischen Stellgrößen verändert und korrigiert. Es wird also praktisch eine Korrektur der bereits durch den Injektormengenabgleich vorgenommenen Einspritzmengenkorrektur durch die Mengenausgleichsregelung vorgenommen.
Der Grundgedanke der Erfindung basiert darauf, daß die Stelleingriffe der Mengenausgleichsregelung ein Maß für die verbleibenden Mengenfehler der Injektoren nach dem Injektormengenabgleich sind. Aus diesem Grunde können die Stellgrößen der Mengenausgleichsregelung zur Korrektur der IMA-Werte verwendet werden. Die Korrektur der IMA-Werte ist aus folgenden Gründen besonders vorteilhaft:

– Die unterschiedliche Drift der Injektoren über die Laufzeit wird gewissermaßen "eingelernt". Als Folge hiervon ist zum Beispiel in einer Werkstatt eine einfache Diagnose der Injektoren durch Vergleich des ursprünglichen IMA-Werts mit dem eingelernten Wert möglich.
– Eine fehlerhafte Codierung der IMA-Werte in der Werkstatt kann anhand der zylinderindividuellen Stellwerte erkannt bzw. korrigiert werden.
– In instationären Betriebszuständen, in denen die Mengenausgleichsregelung noch nicht eingeregelt ist, kann auf diese Weise eine bessere Mengenkorrektur erzielt werden. Darüber hinaus liegen bessere Startwerte für die Mengenausgleichsregelung vor.
– Der Stellbereich der Mengenausgleichsregelung kann auf kleinere Werte eingeschränkt werden oder bei gleichem Stellbereich sind größere Toleranzen ausregelbar. Dadurch wird zum Beispiel eine bankselektive Abgasnachbehandlung einfacher steuerbar.
– Bei korrigierten IMA-Werten und eingeschwungener Mengenausgleichsregelung sind im fehlerfreien Fall die Stelleingriffe der Mengenausgleichsregelung nahe Null. Abweichungen von diesen idealen Stellenwerten können einfacher für die Diagnose benutzt werden. Hierdurch ist eine Erkennung von Verbrennungsaussetzern, wie auch eine Erkennung unerwünschter Verbrennungen möglich.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der auf Anspruch 1 rückbezogenen Unteransprüche.
So erfolgt beispielsweise die Änderung der Informationen, das heißt der Einspritzmengen durch die zylinderspezifischen Stellgrößen der Mengenausgleichsregelung bevorzugt in ausgewählten Betriebszuständen/Umgebungszuständen. Diese sind bevorzugt gekennzeichnet durch die Drehzahl und/oder die Temperatur und/oder die Getriebeübersetzung.
Zeichnung
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines aus dem Stand der Technik bekannten Teils eines Common-Rail-Systems, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren zur Anwendung kommt;
2 schematisch ein Ablaufdiagramm eines von der Erfindung Gebrauch machenden Verfahrens.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In 1 ist der Hochdruckteil eines Common-Rail-Speichereinspritzsystems dargestellt, wobei im folgenden lediglich die Hauptkomponenten und solche Komponenten näher erläutert werden, welche für das Verständnis vorliegender Erfindung wesentlich sind.
Die Anordnung umfaßt eine Hochdruckpumpe 10, welche über eine Hochdruckleitung 12 mit dem Hochdruckspeicher ("Rail") 14 in Verbindung steht. Der Hochdruckspeicher 14 ist über weitere Hochdruckleitungen mit Injektoren 18 verbunden. In der vorliegenden Darstellung sind eine Hochdruckleitung 16 und ein Injektor 18 gezeigt. Der Injektor 18 ist in eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs eingebaut. Das dargestellte System wird von einem Motor-Steuergerät 20 gesteuert. Durch das Motor-Steuergerät 20 erfolgt insbesondere eine Steuerung des Injektors 18.
An dem Injektor 18 ist eine Einrichtung 22 zum Speichern von Informationen vorgesehen, welche sich individuell auf den Injektor 18 beziehen. Die Informationen, welche in der Einrichtung 22 gespeichert sind, können von dem Motor-Steuergerät 20 berücksichtigt werden, so daß eine individuelle Steuerung eines jeden Injektors 18 erfolgen kann. Vorzugsweise handelt es sich bei den Informationen um Korrekturwerte für das Mengenkennfeld des Injektors 18. Die Einrichtung 22 zum Speicher der Informationen kann beispielsweise als Datenspeicher oder auch als einer oder mehrere elektrische Widerstände, als Barcode, durch alphanumerische Verschlüsselung oder dergleichen oder auch durch eine an dem Injektor 18 angeordnete integrierte Halbleiterschaltung realisiert sein. Dabei kann es – beispielsweise wie im Falle des Speicherns der Informationen in Form des Barcodes – erforderlich sein, daß die Daten von einer Person in das Steuergerät eingegeben werden. Dieser Arbeitsschritt birgt Fehlermöglichkeiten in sich. Unter anderem auch, um diese Fehlermöglichkeit zu beseitigen oder mindestens zu minimieren, erfolgt die nachfolgend näher beschriebene IMA-Korrektur. Bei wieder anderen Ausführungsformen übernimmt dagegen das Steuergerät ohne Einschaltung menschlicher Zwischenschritte die Daten von den Injektoren. Das Motor-Steuergerät 20 kann ebenfalls eine integrierte Halbleiterschaltung zur Auswertung der in der Einrichtung 22 gespeicherten Informationen aufweisen.
Die von jedem Injektor 18 zugemessene Einspritzmenge ist in Abhängigkeit von dem Raildruck in einem in dem Motor-Steuergerät 20 gespeicherten Kennfeld festgelegt, wobei das Kennfeld aufgrund mehrerer Prüfpunkte, die unterschiedlichen Betriebszustände der Brennkraftmaschine entsprechen, ermittelt wird. An diesen Prüfpunkten wird jeweils ein Mengenabgleich auf an sich bekannte Weise vorgenommen. Die Einspritzmenge wird nun durch die Einspritzdauer des Injektors bestimmt, das heißt die Zeit, die zwischen dem Einspritzbeginn und dem Einspritzende vergeht.
Um eine Kraftstoffmengenzumessung im gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine und des Injektors zu ermöglichen, werden die Abgleichwerte zwischen den durch die Prüfpunkte definierten Stützstellen interpoliert.
Jedem Zylinder der Brennkraftmaschine ist nun eine Regelabweichung und ein Regler zugeordnet. Der Regler ist Teils des Motor-Steuergeräts 20. Dieser Regler gibt ausgehend von der zugeordneten Regelabweichung einen zylinderspezifische Stellwert in Form einer zylinderspezifischen Korrekturmenge vor. In ausgewählten Betriebszuständen, zum Beispiel im Leerlaufbetrieb oder wenn die Laufruhe eingeregelt ist, werden nun die zylinderindividuellen Stellgrößen als Korrekturwerte des vorbeschriebenen Mengenabgleichs (IMA) übernommen und in einem nichtflüchtigen Speicher, zum Beispiel einem EE-PROM, das ebenfalls Teil des Motorsteuergeräts 20 ist, gespeichert. Ein Algorithmus für diese IMA-Korrektur sowie für eine Diagnose wird nachstehend in Verbindung mit 2 erläutert.
Zunächst wird nach einem Start 210 in einem Schritt 220 geprüft, ob vorgebbare Betriebszustände der Brennkraftmaschine und/oder Umgebungszustände gegeben sind, beispielsweise ob eine vorgegebene Drehzahl der Brennkraftmaschine, eine vorgegebene Umgebungstemperatur, oder eine erwünschte Getriebeübersetzung existieren. Ferner wird geprüft, ob vorgegebene stationäre Zylinderstellwerte realisiert sind. Diese Betriebszustände bzw. Umgebungszustände werden aus nachfolgend beschriebenen Gründen auch als "Lernbereich" bezeichnet. Wenn dies nicht der Fall ist, erfolgt ein Rücksprung zu einem Knotenpunkt 215 und die Überprüfung erfolgt in dieser Schleife so lange, bis die Betriebszustände und/oder Umgebungszustände erreicht sind. Wenn dies der Fall ist, wird in einem Schritt 230 geprüft, ob bereits Korrekturwerte gespeichert sind, das heißt ob die IMA-Werte bereits korrigiert wurden. Diese Korrekturwerte können auch als Lernwerte bezeichnet werden, da die Korrektur iterativ erfolgt und kontinuierlich verbessert wird. Wenn keine Korrekturwerte vorhanden sind, erfolgt in Schritt 240 die auch als Lernen bezeichnete Korrektur und es werden die ermittelten Korrekturwerte gespeichert. Sodann erfolgt ein Rücksprung zu Schritt 215 und die Prozedur beginnt von Neuem.
Wenn dagegen bereits Korrekturwerte oder Lernwerte gespeichert sind, wird in Schritt 250 geprüft, ob der Betrag dieser Korrekturwerte innerhalb vorgebbarer Schwellwerte liegt. Ist dies nicht der Fall, wird in Schritt 260 auf einen defekten Injektor oder auf Verbrennungsaussetzter geschlossen. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, wird in Schritt 270 der auf diese Weise ermittelte Korrekturwert als neuer Korrektur- oder Lernwert zusammen mit den IMA-Werten gespeichert.
In jedem Falle erfolgt ein Rücksprung auf Knotenpunkt 215 und die vorbeschriebenen Verfahrensschritte werden erneut durchlaufen.
Die Stellgrößen werden also zur Entscheidung, ob eine langsame Injektordrift vorliegt oder für eine Diagnose von abgasrelevanten Zuständen herangezogen.
Durch das wiederholte Durchlaufen vorstehend beschriebener Verfahrensschritte im Sinne eines Einlernens erfolgt eine Filterung der Korrektur- oder Lernwerte. Auf diese Weise ist eine Definition des Korrektur- oder Lern-Fortschritts möglich.
Darüber hinaus ist auch eine Diagnose von Komponentenfehlern und deren Speicherung und/oder Anzeige möglich.

Claims

Verfahren zum Korrigieren des Einspritzverhaltens wenigstens eines Injektors (18) zum Einspritzen von Kraftstoff in wenigstens einen Zylinder einer Brennkraftmaschine, wobei der wenigstens eine Injektor (18) unter Berücksichtigung von die Einspritzung charakterisierenden Informationen, die durch das Vergleichen von Soll-Werten mit Ist-Werten an individuell mehreren Prüfpunkten des wenigstens einen Injektors (18) ermittelt werden und bezogen sind, gesteuert wird, und wobei eine zylinderspezifische Zuordnung einer die Einspritzmenge charakterisierenden Regelabweichung und eines Reglers erfolgt, der ausgehend von der zugeordneten Regelabweichung einen zylinderspezifischen Stellwert vorgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die die Einspritzung charakterisierenden Informationen auf der Basis des zylinderspezifischen Stellwerts verändert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zylinderspezifische Stellwert das Signal einer Mengenausgleichsregelung ist, welche zylinderindividuelle Mengentoleranzen ausregelt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Information durch den zylinderspezifischen Stellwert in vorgebbaren Betriebszuständen/Umgebungszuständen der Brennkraftmaschine erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebszustände/Umgebungszustände der Brennkraftmaschine gekennzeichnet sind durch die Drehzahl und/oder die Temperatur und/oder das Übersetzungsverhältnis eines Getriebes.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus den zylinderspezifischen Stellwerten auf eine Injektordrift und/oder die Abgaszusammensetzung geschlossen wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Information durch die zylinderspezifischen Stellwerte iterativ geändert werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Änderung der Information aufgrund der zylinderspezifischen Stellwerte auf eine Fehlfunktion des wenigstens einen Injektors (18) geschlossen wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Einspritzmenge charakterisierende Informationen Korrekturmengen sind.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturmengen in einem Mengenkorrekturfeld gespeichert sind.