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DE102004053266A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Korrigieren des Einspritzverhaltens eines Injektors - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Korrigieren des Einspritzverhaltens eines Injektors Download PDF

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Abstract

Eine Vorrichtung zum Korrigieren des Einspritzverhaltens mindestens eines Injektors mit einer Einrichtung zum Speichern von Informationen des mindestens einen Injektors und Mitteln zum Steuern des mindestens einen Injektors unter Berücksichtung der gespeicherten Informationen, wobei die Informationen von Soll-Werten mit Ist-Werten individuell an mehreren Prüfpunkten des mindestens einen Injektors ermittelt wurden und bezogen sind, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Informationen Ansteuerdauern für ein Ansteuerdauerkorrekturkennfeld des mindestens einen Injektors sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Korrigieren des Einspritzverhaltens mindestens eines Injektors mit einer Einrichtung zum Speichern von Informationen über den mindestens einen Irjektor und Mitteln zum Steuern des mindestens einen Injektors unter Berücksichtigung der gespeicherten Informationen, wobei die Informationen durch Vergleichen von Soll-Werten mit Ist-Werten individuell an mehreren Prüfpunkten des mindestens einen Injektors ermittelt werden und bezogen sind.
  • Eine gattungsgemäße Vorrichtung und ein Verfahren zum Korrigieren des Einspritzverhaltens mindestens eines Injektors, bei dem die Informationen Korrekturmengen für ein Mengenkorrekturfeld des Injektors sind, geht aus der DE 102 15 610 A1 hervor. Bei diesem bei der Anmelderin auch als IMA (individueller Mengen-Abgleich) bekannten Vorrichtung und Verfahren wird in einem Steuergerät individuell für jeden Injektor abhängig von Sollmenge und Raildruck die Ansteuerdauer gegenüber einem Nominalkennfeld 210 (vergl. 2) korrigiert, um so einer gewünschten Sollmenge möglichst nahe zu kommen. Hierbei werden in dem Steuergerät beim Einbau pro Injektor beispielsweise vier Prüfwerte aus der Fertigung – beispielsweise die Einspritzmenge an vier verschiedenen Prüfpunkten – hinterlegt. Aus diesen Größen wird mit Interpolationsmethoden ein Kor rekturmengenkennfeld 220 (siehe 2) in Abhängigkeit von der Sollmenge und vom Kraftstoffdruck aufgebaut. Im Grunde handelt es sich bei diesem Kennfeld um ein Mengenfehler-Kennfeld. In dem Steuergerät wird dann bei gegebenem Raildruck zu einer Soll-Einspritzmenge mit dem Mengenfehler-Kennfeld eine korrigierte Mengenanforderung berechnet. Aus dieser wiederum wird dann mit dem invertierten Nominal-Kennfeld 210 des Injektors eine Ansteuerdauer bestimmt. Ein Beispiel für eine derartige Mengenkorrektur an einem der Prüfpunkte wird anhand 3 beschrieben, wobei hierbei von fehlerfreien Messungen ausgegangen wird. Bei der Injektorprüfung wird für die Ansteuerdauer tp eine Menge qP,ist gemessen, die um Δq von der Nominalmenge qP,soll abweicht. Während des Betriebs des Injektors wird daher eine Mengenanforderung qP,soll um Δq auf qmod reduziert, über die normale Kennlinie ergibt sich daraus eine Ansteuerdauer tkorr. Verlaufen die reale und die nominale Kennlinie parallel, erfolgt die Einspritzung der Menge QP,soll durch den mit einer Ansteuerdauer tkorr angesteuerten Injektor. Verlaufen dagegen beide Kennlinien nicht parallel, ist die resultierende Einspritzmenge qkorr nicht gleich der Mengenanforderung, obwohl der Injektor an dem betreffenden Punkt geprüft wurde.
  • Derartige Vorrichtungen und Verfahren kommen insbesondere bei elektrisch betriebenen Injektoren zur Einspritzung von Dieselkraftstoff beispielsweise im Rahmen von sogenannten Common-Rail-Systemen zum Einsatz. Bei der Speichereinspritzung "Common-Rail" sind Druckerzeugung und Einspritzung entkoppelt. Der Einspritzdruck wird unabhängig von der Motordrehzahl und der Einspritzmenge erzeugt und steht im sogenannten "Rail" für die Einspritzung bereit. Der Einspritzzeitpunkt und die Einspritzmenge werden im elektronischen Motorsteuergerät berechnet und von einem Injektor an jedem Motorzylinder über ein ferngesteuertes Ventil umgesetzt.
  • Bei dem vorbeschriebenen Verfahren ist nun problematisch, daß zunächst die Mengenanforderung korrigiert wird und dann erst die Injektorkennlinie herangezogen wird. Dabei wird nämlich vorausgesetzt, daß die Steigung der Injektorkennlinie in der Umgebung des betrachteten Betriebspunktes konstant ist und mit der Steigung der nominalen Kennlinie übereinstimmt. Dies sind jedoch stark vereinfachende Annahmen, die in weiten Teilen des Arbeitsbereichs nicht zutreffen und damit die Genauigkeit des Verfahrens beeinträchtigen.
    •
  • Vorteile der Erfindung
  • Die Erfindung bietet demgegenüber den Vorteil, den injektorindividuellen Mengenabgleich direkt auf der Ebene der Ansteuerdauer vorzunehmen. Hierdurch wird die Präzision der eingespritzten Kraftstoffmengen wesentlich gesteigert. Es muß insbesondere nicht eine konstante Kennliniensteigung in der Nähe der Prüfpunkte angenommen werden, wie dies bei dem vorbeschriebenen, aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren der Fall ist. Darüber hinaus muß weder von einer Übereinstimmung der Steigung der nominalen und der realen Kennlinie noch von einer bekannten Form des Einspritzverlaufs ausgegangen werden. Ein großer Vorteil ist auch, daß die Übertragung der für einzelne Prüfpunkte bestimmten Ansteuerdauerkorrektur auf das gesamte Druck-Sollmengen-Kennfeld leichter möglich ist als für ein Mengenfehler-Kennfeld. Hierdurch wird die Genauigkeit des individuellen Mengenabgleichs wesentlich verbessert und die Anwendbarkeit des Verfahrens auf größere Problemklassen ausgedehnt.
  • Bevorzugte Ausgestaltungen und Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • So sind die Mittel zum Steuern der Injektoren bevorzugt in einem Motorsteuergerät integriert. Auch die injektorspezifische Steuerung mit der einhergehenden Korrektur wird von dem Motorsteuergerät vorgenommen.
  • Die Einrichtung zum Speichern der Informationen an dem Injektor sind beispielsweise ein an dem Injektor befestigter Datenspeicher, an dem Injektor angeordnete Widerstände, an dem Injektor angeordnete Barcodes oder beispielsweise ein Beschriftungsfeld, auch eine alphanumerische Verschlüsselung, die durch eine Kamera erfaßt wird, ist möglich.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform sieht als Einrichtung zum Speichern von Informationen eine an dem Injektor angeordnete integrierte Halbleiterschaltung vor. Eine solche integrierte Halbleiterschaltung kann beispielsweise im Kopf des Injektors integriert sein.
  • Die Daten, welche von dem Steuergerät verwendet werden, sind vorzugsweise in der integrierten Halbleiterschaltung in einem nichtflüchtigen Speicher abgelegt.
  • Auch das Motorsteuergerät weist bevorzugt eine integrierte Halbleiterschaltung auf, mit der die in integrierten Halbleiterschaltungen der Injektoren gespeicherten Informationen verarbeitet werden, um so eine injektorspezifische Steuerung zu erzielen.
    •
  • Zeichnung
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Teils eines aus dem Stand der Technik bekannten Common-Rail-Systems;
  • 2 die Korrektur über dem Mengenfehler gemäß einem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren;
  • 3 schematisch die Auswirkung einer Steigungsabweichung bei der aus dem Stand der Technik bekannten Korrektur über dem Mengenfehler an einem Prüfpunkt;
  • 4 die erfindungsgemäße Mengenkorrektur mittels Änderung der Ansteuerdauer und
  • 5 schematisch die Bestimmung eines Kennlinienabschnitts sowie der korrigierten Ansteuerdauer gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In 1 ist der Hochdruckteil des aus dem Stand der Technik bekannten Speichereinspritzsystems Common-Rail dargestellt. Im folgenden werden nur die Hauptkomponenten und solche Komponenten näher erläutert, welche für das Verständnis der vorliegenden 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 den Injektoren verbunden. In der vorliegenden Darstellung sind eine Hochdruckleitung 16 und ein Injektor 18 gezeigt. Der Injektor 18 ist Teil eines Motors eines Kraftfahrzeugs. Das darge stellte System wird von einem Motor-Steuergerät 20 gesteuert. Durch das Motor-Steuergerät 20 erfolgt insbesondere eine Steuerung des Injektors 18.
  • An oder in 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. Bei den Informationen kann es sich um Korrekturwerte für das Mengenkennfeld des Injektors 18 handeln, die auf eingangs in Verbindung mit 2 und 3 beschriebene Weise ermittelt werden. Die Einrichtung 22 zum Speichern der Informationen kann als Datenspeicher, als ein oder mehrere elektrische Widerstände, als Barcode, durch alphanumerische Verschlüsselung oder auch durch eine an oder in dem Injektor 18 angeordnete integrierte Halbleiterschaltung realisiert sein. Das Motorsteuergerät 20 kann ebenfalls eine integrierte Halbleiterschaltung zur Auswertung der in der Einrichtung 22 gespeicherten Informationen aufweisen.
  • Das erfindungsgemäße System und das erfindungsgemäße Verfahren werden nachfolgend in Verbindung mit 4 und 5 näher erläutert.
  • Am fertig montierten Injektor 18 wird für mehrere Prüfpunkte jeweils ein Abschnitt der Kennlinien "Menge über Ansteuerdauer" vermessen. Um die Prüfzeit nicht oder nur geringfügig zu verlängern, wird dabei wie folgt vorgegangen. Es werden zur Glättung der Hub-zu-Hub-Streuung an einem Prüfpunkt eine bestimmte Anzahl, beispielsweise 50, unmittelbar aufeinanderfolgende Einspritzungen mit unterschiedlichen Ansteuerdauern in einem geeignet zu bestimmenden Bereich durchgeführt (sweep). Da diese Mengenwerte – wie erwähnt – einer Hub-zu-Hub-Streuung unterliegen, wird durch die Datenpunkte eine glättende Regressionskurve gelegt, die nun einen Ausschnitt aus der Injektorkennlinie für den gegebenen Raildruck darstellt, wie es schematisch in 4 dargestellt ist. Durch diese Kennlinie kann für den jeweiligen Prüfpunkt die Ansteuerdauer-Korrektur tp – tkorr bestimmt werden, die zum Erzielen der Soll-Einspritzmenge qP,soll erforderlich ist. Hierdurch ist – abgesehen von Meßfehlern – am Prüfpunkt rein prinzipiell eine exakte Mengenkorrektur möglich. Gegebenenfalls kann in diesem Schritt auch eine Extrapolation des Kennlinienabschnitts erfolgen.
  • Die Anzahl und Auswahl der Prüfpunkte, die auf diese Weise vermessen werden, ist im Hinblick auf die erforderliche Genauigkeit der Ansteuerdauer-Korrektur und andere Randbedingungen zu bestimmen. Der Bereich, über den die Ansteuerdauer bei den Messungen verändert wird, hängt von der maximal zu erwartenden Ansteuerdauer-Korrektur je Prüfpunkt ab.
  • Für jeden Injektor 18 muß die Information über die Meßergebnisse der Ansteuerdauer-Korrektur festgehalten werden, so daß sie beim Einbau in den Motor gegebenenfalls später während des Betriebs des Injektors 18 wieder zur Verfügung steht. Dies erfolgt mittels der Einrichtung 22 zum Speichern der Informationen.
  • Im Steuergerät 20 wird die Information über die Ansteuerdauer-Korrektur an verschiedenen Prüfpunkten des Injektors 18 genutzt, um über den gesamten Sollmengen-Raildruck-Bereich eine Ansteuerdauer-Korrektur zu berechnen. Dies geschieht wie bei der Berechnung des Mengenfehler-Kennfelds bei dem aus dem Stand der Technik, beispielsweise der DE 102 15 610 A1 bekannten und als IMA bezeichneten Verfahren. Im Steuergerät wird aus Sollmenge und Raildruck mittels eines Nominal-Kennfelds 410 (vergl. 5) die nominale Ansteuerdauer tnom bestimmt. Parallel dazu wird eine Ansteuerdauer-Korrektur Δt auf die vorbeschriebene Weise in einer Schaltungseinheit 420 bestimmt. Aus der Summe der beiden Werte tnom und Δt ergibt sich die zu verwendende Ansteuerdauer tkorr.

Claims (10)

  1. Vorrichtung zum Korrigieren des Einspritzverhaltens mindestens eines Injektors (18), mit einer Einrichtung (22) zum Speichern von Informationen des mindestens einen Injektors (18) und Mitteln zum Steuern des mindestens einen Injektors (18) unter Berücksichtigung der gespeicherten Informationen, wobei die Informationen durch Vergleich von Soll-Werten mit Ist-Werten individuell an mehreren Prüfpunkten des mindestens einen Injektors (18) ermittelt wurden und bezogen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationen Ansteuerdauern für ein Ansteuerdauerkorrekturkennfeld des mindestens einen Injektors (18) sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Steuern des mindestens einen Injektors (18) in einem Motor-Steuergerät (22) integriert sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (22) zum Speichern von Informationen ein an oder in dem Injektor (18) befestigter Datenspeicher ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (22) zum Speichern von Informationen durch einen an dem Injektor (18) angeordneten Barcode oder eine Daten-Matrix oder durch an den Injektor (18) angeordnete Widerstände realisiert ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (22) zum Speicher von Informationen durch eine alphanumerische Verschlüsselung oder durch Klartext auf einem Beschriftungsfeld des Injektors (18) realisiert ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (22) zum Speichern von Informationen eine an oder in dem Injektor (18) angeordnete integrierte Halbleiterschaltung ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Vergleichen von Soll-Werten mit Ist-Werten die zu speichernden Informationen ermittelt werden, daß von dem Motorsteuergerät (20) aus den gespeicherten Informationen das individuelle Ansteuerdauerkorrekturkennfeld für den mindestens einen Injektor (18) berechnet wird und daß die Einspritzmenge und/oder der Einspritzpunkt entsprechend den Ansteuerdauerkennfeldern korrigiert werden.
  8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorsteuergerät (20) eine integrierte Halbleiterschaltung aufweist.
  9. Verfahren zum Korrigieren des Einspritzverhaltens wenigstens eines Injektors (18) mit den Verfahrensschritten: – Steuern des mindestens einen Injektors (18) unter Berücksichtigung gespeicherter Informationen, wobei die Informationen durch Vergleichen von Soll-Werten mit Ist-Werten an individuell mehreren Prüfpunkten des mindestens einen Injektors (18) ermittelt wurden und bezogen sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Informationen Ansteuerdauern für die Bestimmung eines Ansteuerdauerkennfeldes verwendet werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Prüfpunkt des wenigstens einen Injektors (18) ein Abschnitt einer Einspritzmenge-Ansteuerdauer-Kennlinie durch eine Mehrzahl von Messungen mit variierender Ansteuerdauer bestimmt wird und eine Ansteuerdauer-Korrektur durch Vergleichen des Soll-Wertes mit dem Ist-Wert der eingespritzten Menge aus dieser Kennlinie ermittelt wird.
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