DE19720009C2 - Method for cylinder equalization with regard to the fuel injection quantity in an internal combustion engine - Google Patents
Method for cylinder equalization with regard to the fuel injection quantity in an internal combustion engineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zylindergleichstel lung bezüglich der Kraftstoff-Einspritzmenge bei einer Brenn kraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a method for equalizing cylinders development regarding the fuel injection quantity in a combustion Motor according to the preamble of claim 1.
Kritische Betriebsbereiche einer Dieselbrennkraftmaschine sind Leerlauf und niedrige Teillast. Obwohl in diesem Be triebsbereich die Verbrauchswerte im Vergleich zu einer Otto- Brennkraftmaschine sehr günstig sind, wird bei modernen Die selbrennkraftmaschinen aus Gründen der Wirtschaftlichkeit die Leerlaufdrehzahl weiter abgesenkt. Dabei wirken sich Unregel mäßigkeiten der Drehmomentabgabe, die beispielsweise darauf beruhen, daß aufgrund von Toleranzen der einzelnen Einspritz komponenten den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine unterschiedliche Kraftstoffmengen eingespritzt werden, in ei ner immer größeren, bemerkbaren Ungleichförmigkeit der Dreh zahl aus. Die entstehenden Ungleichförmigkeiten können zum Beispiel in Kraftfahrzeugen zu einer nicht mehr zu vernach lässigenden Laufunruhe führen und Vibrationen verursachen.Critical operating areas of a diesel engine are idle and low part load. Although in this Be drive range the consumption values compared to an Otto Internal combustion engine are very cheap, is used in modern die internal combustion engines for reasons of economy Idle speed further reduced. This affects irregularities moderate torque delivery, for example on it are based on the tolerances of the individual injection components of the individual cylinders of the internal combustion engine different amounts of fuel are injected into egg an ever increasing, noticeable non-uniformity of rotation pay off. The resulting irregularities can lead to Example in motor vehicles to one can no longer be traced cause uneven running and cause vibrations.
Aus der DE 34 03 260 C2 ist ein Verfahren und eine Vorrich tung zum Steuern bzw. Regeln der Menge an Brennstoff, die in einen Mehrzylindermotor eingespritzt wird, bekannt. Dabei wird die Motordrehzahl periodisch bei jedem vorbestimmten Kurbelwellenwinkel erfaßt, um eine Mehrzahl von Motordreh zahlwerten zu erhalten, deren Zahl gleich einem ganzzahligen Vielfachen der Zahl der Motorenzylinder ist. Entweder maxima le oder minimale Werte unter der Mehrzahl der Motordrehzahl daten werden bestimmt und diese Verfahrensschritte werden für eine Zeitdauer wiederholt, die alle Leistungshübe in den Zy lindern umfaßt, und durch eine Mehrzahl von Sätzen der Moto rendrehzahldaten erhalten wird. Dann wird die Ordnung der Mo tordrehzahldaten, die den maximalen oder minimalen Wert in nerhalb eines jeden Satzes ergeben, bestimmt und eine Majori tätsentscheidung wird getroffen, um zu bestimmen, welcher Rang der Daten am häufigsten in allen Sätzen das Maximum oder Minimum ergibt. Die Differenz zwischen Maximal- oder Minimal werten wird für jeden Datensatz bestimmt und der Betrag an Brennstoff, der dem Motor zugeführt werden soll, wird so ge steuert, daß die Differenz bei allen Zylindern gleich wird. Der Betrag an Brennstoff, der dem Motor zugeführt wird, wird grundlegend durch Verwendung von Betriebsparametern des Mo tors bestimmt und eine Basisbrennstoffeinspritzmenge wird un ter Verwendung der Differenz korrigiert.DE 34 03 260 C2 describes a method and a device device for controlling the amount of fuel used in a multi-cylinder engine is injected, known. Here the engine speed is periodically every predetermined Crankshaft angle detected by a plurality of engine rotation to get numerical values whose number is an integer Is a multiple of the number of engine cylinders. Either maxima le or minimum values below the majority of the engine speed data are determined and these process steps are for repeats a period of time that all power strokes in the Zy alleviate, and by a plurality of sets of moto speed data is obtained. Then the order of the Mon door speed data, the maximum or minimum value in result within each sentence, determined and a majori The decision is made to determine which one Rank of data most often in all sentences the maximum or Minimum results. The difference between maximum or minimum value is determined for each data record and the amount Fuel that is to be supplied to the engine is so ge controls that the difference becomes the same for all cylinders. The amount of fuel that is supplied to the engine is fundamentally through the use of operating parameters of the Mo tors determined and a basic fuel injection quantity is un corrected using the difference.
In der US 4,590,907 ist ein Verfahren zur Zylindergleichstel lung bezüglich der Kraftstoff-Einspritzmenge bei einer mehr zylindrigen Brennkraftmaschine bekannt, wobei zur adaptiven Gleichstellung der Zylindereinspritzmenge Drehzahlabweichun gen erfaßt und ausgewertet werden. Hierzu werden Werte für die Drehzahl der Expansion und Werte für die Drehzahl bei der Kompression für jeden einzelnen Zylinder der Brennkraftma schine erfaßt und daraus jeweils eine Drehzahldifferenz ge bildet. In Abhängigkeit von der Drehzahldifferenz werden zy linderindividuelle Adaptionsmengen für den einzuspritzenden Kraftstoff zur Zylindermengengleichstellung ermittelt. Da durch können Motorvibrationen aufgrund von unterschiedlichen Mengen an eingespritzten Kraftstoff gemindert werden.No. 4,590,907 describes a method for equalizing cylinders tion regarding the fuel injection quantity at one more cylindrical internal combustion engine known, being used for adaptive Equalization of the cylinder injection quantity, speed deviation conditions are recorded and evaluated. Values for the speed of the expansion and values for the speed at the Compression for every single cylinder of the internal combustion engine machine detected and from each a speed difference ge forms. Depending on the speed difference, zy adaptive quantities for the injected Fuel determined to equalize the cylinder quantity. There can cause engine vibrations due to different Amounts of fuel injected are reduced.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem die durch ungleichmäßige Drehmomentabgabe hervorgerufene Dreh zahlungleichförmigkeit der einzelnen Zylinder einer mehrzy lindrigen Brennkraftmaschine auf einfache Weise minimiert werden kann.The present invention is based on the object Specify the procedure of the type mentioned at the beginning with which the rotation caused by uneven torque output non-uniformity of the number of cylinders in a multi-cycle tedious internal combustion engine minimized in a simple manner can be.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Durch Heranziehung der gefilterten Drehzahldifferenz zwischen Kompression und Expansion des einzelnen Zylinders zur Gleichstellung der Kraftstoff-Einspritzmenge wird der Energiegewinn des Verbrennungsvorganges ausgenutzt. Dieser Energiegewinn wird für alle Zylinder gleichgesetzt, wodurch sich eine erhöhte Laufruhe, insbesondere im unteren Teillast betrieb und im Leerlauf ergibt. Hierzu werden in Abhängigkeit von der gefilterten Drehzahldifferenz zylinderindividuelle Adaptionsmengen für die Zylindermengengleichstellung ermit telt, in dem aus den gefilterten Drehzahldifferenzen ein Drehzahlmittelwert über alle Zylinder gebildet und eine Re gelabweichung eines jeden Zylinders zum Mittel der Abweichung aller Zylinder berechnet wird. Abhängig von der Regelabwei chung sind Werte für eine Leerlaufkraftstoffmenge in einem Kennfeld abgelegt, die bei der Berechnung der Adaptionswerte berücksichtigt werden.This object is achieved according to the features of patent claim 1 solved. By using the filtered speed difference between compression and expansion of the single cylinder to equalize the fuel injection quantity Energy gain from the combustion process exploited. This Energy gain is equated for all cylinders, which means increased smoothness, especially in the lower partial load operation and idle results. This will be dependent of the filtered speed difference individual cylinder Adaptation quantities for equalizing cylinder quantities telt in from the filtered speed differences Average speed over all cylinders and a re gel deviation of each cylinder to the mean of the deviation all cylinders is calculated. Depending on the rule deviation are values for an idle fuel quantity in one Map stored in the calculation of the adaptation values be taken into account.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens finden sich in den Unteransprüchen.Advantageous further developments of the method can be found in the subclaims.
Das Verfahren wird im folgenden anhand der einzigen Zeich nungsfigur näher erläutert. Es zeigt in Form eines Ablaufpla nes die einzelnen Schritte zur Zylindergleichstellung (Cy linder Balancing) durch Ermittlung der zylinderindividuellen Adaptionswerte für die einzuspritzende Kraftstoffmenge. The procedure is described below using the only drawing figure explained in more detail. It shows in the form of a schedule nes the individual steps for cylinder equality (Cy lighter balancing) by determining the individual cylinder Adaptation values for the amount of fuel to be injected.
In einem ersten Verfahrensschritt S1 wird überprüft, ob vor gegebene Bedingungen erfüllt sind, die eine Einberechnung der Adaptionswerte (Cylinder Balancing-Werte) in die Gesamtformel für die Einspritzmenge erlauben. Hierzu wird beispielsweise abgefragt, ob sich die Brennkraftmaschine im Betriebszustand Teillast oder Leerlauf befindet, die Drehzahl der Brennkraft maschine unterhalb eines vorgegebenen Drehzahlgrenzwertes liegt und die Fahrerwunschmenge, die z. B. aus einem Pedalwert abgeleitet wird, von Null verschieden ist. Ist eine dieser Bedingungen nicht erfüllt, so wird das Verfahren mit den Ver fahrensschritten S12 und S13 fortgesetzt. Es wird ein Wert ME_ADD_CBALneu gleich Null gesetzt, d. h. es findet aufgrund des momentan vorliegenden Betriebspunktes der Brennkraftma schine keine Angleichung der den einzelnen Zylindern zuzufüh renden Kraftstoffmenge statt. Das Verfahren ist damit been det.In a first method step S1 it is checked whether before given conditions are met which include a calculation of the Adaptation values (cylinder balancing values) in the overall formula allow for the injection quantity. For this, for example queried whether the internal combustion engine is in the operating state Partial load or idle, the speed of the internal combustion engine machine below a predetermined speed limit lies and the driver's desired amount, the z. B. from a pedal value is derived, is different from zero. Is one of these Conditions are not met, the procedure with Ver Steps S12 and S13 continued. It becomes a value ME_ADD_CBALnew set to zero, i. H. it takes place due to the current operating point of the internal combustion engine does not seem to bring the individual cylinders into alignment amount of fuel instead. The process is now complete det.
Liefert die Abfrage in Verfahrensschritt S1 ein positives Er
gebnis, sind also die genannten Bedingungen erfüllt, wird im
Verfahrensschritt S2 überprüft, ob auch die Adaptionsbedin
gung erfüllt ist. Eine Adaption der zylinderindividuellen
Kraftstoffmengen zur Zylindergleichstellung ist nur im Be
triebszustand Leerlauf zugelassen. Befindet sich die Brenn
kraftmaschine außerhalb des Leerlaufbereiches, so findet kei
ne Adaption statt und der zylinderindividuelle Adaptionswert
bleibt unverändert (Verfahrensschritt S11):
If the query in method step S1 delivers a positive result, that is to say the conditions mentioned are met, it is checked in method step S2 whether the adaptation condition is also met. Adaptation of the cylinder-specific fuel quantities to equalize the cylinders is only permitted when the engine is idling. If the internal combustion engine is outside the idling range, no adaptation takes place and the cylinder-specific adaptation value remains unchanged (method step S11):
ME_ADD_CBALneu = ME_ADD_CBALalt.ME_ADD_CBALnew = ME_ADD_CBALalt.
Anschließend wird im Verfahrensschritt S13 dieser Wert ausge geben und das Verfahren ist zu Ende.This value is then output in method step S13 give and the process is over.
Ist die Adaptionsbedingung aber erfüllt, werden die zylinder
individuellen Korrekturmengen laufend aktualisiert. Die Be
rechnung erfolgt auf der Basis der Abweichung von Expansions-
und Kompressionsdrehzahl des zu betrachtenden Zylinders.
Hierzu werden im Verfahrensschritt S3 die Werte für die Dreh
zahl bei Expansion N_EXP und die Drehzahl bei Kompression
N_CPR für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine einzeln er
faßt, daraus jeweils die Differenz gebildet und diese gefil
tert, beispielsweise durch eine gleitende Mittelwertbildung:
If the adaptation condition is fulfilled, however, the cylinder-specific correction quantities are continuously updated. The calculation is based on the deviation of the expansion and compression speed of the cylinder under consideration. For this purpose, in step S3, the values for the number of revolutions for expansion N_EXP and the number of revolutions for compression N_CPR for each cylinder of the internal combustion engine are individually recorded, the difference is formed therefrom and these are filtered, for example by a moving averaging:
N_DIF_CBAL_GMW(i) = N_DIF(i) . N_DIF_MITKO
+ N_DIF_CBAL_GMW(i - m) . (1-N_DIF_MITKO)
N_DIF_CBAL_GMW (i) = N_DIF (i). N_DIF_MITKO + N_DIF_CBAL_GMW (i - m). (1-N_DIF_MITKO)
mit N_DIF_CBAL_GMW(i): neuer Mittelwert
N_DIF_CBAL_GMW(i - m): alter Mittelwert
N_DIF(i) = N_EXP(i) - N_CPR(i): Drehzahldifferenz zwi
schen Expansion und Kompression
N_DIF_MITKO: Mittelungskonstante, deren Wert zwischen 0
und 1 wählbar ist
i: Zylindernummer
m: Zylinderanzahlwith N_DIF_CBAL_GMW (i): new mean
N_DIF_CBAL_GMW (i - m): old mean
N_DIF (i) = N_EXP (i) - N_CPR (i): speed difference between expansion and compression
N_DIF_MITKO: averaging constant whose value can be selected between 0 and 1
i: cylinder number
m: number of cylinders
Aus den für jeden Zylinder auf diese Weise ermittelten Werten
N_DIF_CBAL_GMW(i) wird im Verfahrensschritt S4 der Mittelwert
über alle Zylinder gebildet:
In method step S4, the mean value over all cylinders is formed from the values N_DIF_CBAL_GMW (i) determined in this way for each cylinder:
N_DIF_CBAL_MW_GMW = 1/m . Σ m|i=1 N_DIF_CBAL_GMW(i)N_DIF_CBAL_MW_GMW = 1 / m. Σ m | i = 1 N_DIF_CBAL_GMW (i)
Im anschließenden Verfahrensschritt S5 wird die Regelabwei
chung N_DIF_CBAL(i) eines jeden Zylinders zum Mittel der Ab
weichungen aller Zylinder und der I-Anteil des Leerlaufreg
lers (PID-Regler) berechnet:
In the subsequent method step S5, the control deviation N_DIF_CBAL (i) of each cylinder is calculated to average the deviations of all cylinders and the I component of the idle controller (PID controller):
N_DIF_CBAL(i) = N_DIF_CBAL_MW_GMW - N_DIF_CBAL_GMW(i).N_DIF_CBAL (i) = N_DIF_CBAL_MW_GMW - N_DIF_CBAL_GMW (i).
Abhängig von der Regelabweichung N_DIF_CBAL(i) sind in einem Kennfeld eines Speichers der Steuerungseinrichtung für die Brennkraftmaschine zugehörige Werte für den I-Anteil der Leerlaufkraftstoffmenge KF_ME_ADD_I_CBAL als neuer Cylinder- Balancing Wert abgelegt. Depending on the control deviation N_DIF_CBAL (i) are in one Map of a memory of the control device for the Internal combustion engine associated values for the I portion of the Idle fuel quantity KF_ME_ADD_I_CBAL as new cylinder Balancing value filed.
Um sicherzustellen, daß das Cylinder Balancing nicht gegen
die Leerlaufregelung arbeitet, wird abhängig vom Verhalten
des Leerlaufreglers entschieden, ob die Adaption die Korrek
turmengen für die einzelnen Zylinder erhöhen oder verringern
darf. Dazu wird im Betriebszustand Leerlauf der gleitende
Mittelwert der Leerlauf-Kraftstoffmenge gebildet:
In order to ensure that the cylinder balancing does not work against the idle control, a decision is made depending on the behavior of the idle controller, whether the adaptation may increase or decrease the correction quantities for the individual cylinders. For this purpose, the moving average of the idle fuel quantity is formed in the idling operating state:
ME_GMW_LL(i) = ME_GMW_LL(i - 1) . (1-ME_MITKO_LL)
+ ME_LL . ME_MITKO_LL
ME_GMW_LL (i) = ME_GMW_LL (i - 1). (1-ME_MITKO_LL) + ME_LL. ME_MITKO_LL
mit ME_LL: aktuelle Leerlaufmenge
ME_MITKO_LL: Mittelungskonstante, deren Wert zwischen 0
und 1 wählbar ist.with ME_LL: current idle quantity
ME_MITKO_LL: averaging constant whose value can be selected between 0 and 1.
Dies wird gemacht, um zu erkennen, in welche Richtung die Ad aption erfolgt, zu positiven oder negativen Werten hin.This is done to identify the direction in which the ad option takes place, towards positive or negative values.
Im Verfahrensschritt S7 wird geprüft, ob der Mittelwert der Leerlaufmenge ME_GMW_LL größer Null und der I-Anteil negativ ist. Ist dies der Fall, so wird im Verfahrensschritt S9 der Wert KF_ME_ADD_I_CBAL gleich Null gesetzt, andernfalls wird im Verfahrensschritt S8 überprüft, ob der Mittelwert der Leerlaufmenge ME_GMW_LL kleiner Null und der I-Anteil positiv ist. Liefert auch diese Abfrage ein positives Ergebnis, so wird ebenfalls zum Verfahrensschritt S9 verzweigt. Es findet eine Begrenzung des Kennfeldausgangswertes statt.In step S7 it is checked whether the mean value of the Idle quantity ME_GMW_LL greater than zero and the I component negative is. If this is the case, then in step S9 KF_ME_ADD_I_CBAL value is set to zero, otherwise in step S8 checks whether the mean of the Idle quantity ME_GMW_LL less than zero and the I component positive is. If this query returns a positive result, too is also branched to step S9. It takes place a limitation of the map output value instead.
Liefern dagegen beide Abfragen in den Verfahrensschritten S7
und S8 negative Ergebnisse, so findet keine Begrenzung des
Kennfeldausgangswertes KF_ME_ADD_I_CBAL statt und im Verfah
rensschritt S10 erfolgt die Berechnung des neuen Adaptions
wertes:
If, on the other hand, both queries in method steps S7 and S8 yield negative results, there is no limitation of the map output value KF_ME_ADD_I_CBAL and in method step S10 the new adaptation value is calculated:
ME_ADD_CBALneu = ME_ADD_CBALalt + KF_ME_ADD_I_CBALME_ADD_CBALnew = ME_ADD_CBALalt + KF_ME_ADD_I_CBAL
Anschließend wird im Verfahrensschritt S13 die zur Zylinder gleichstellung berücksichtigende Adaptionsmenge (Korrektur menge) ME_ADD_CBAL ausgegeben, die additiv zur Fahrer wunschmenge bei der Gesamtformel zur Bestimmung der Ein spritzmenge eingeht. Diese Adaptionsmenge ist entweder Null (Verfahrensschritt S12), wenn aufgrund des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine die Cylinder Balancing-Funktion nicht berücksichtigt wird oder der alte, früher berechnete Wert, weil keine Adaption zugelassen ist (Verfahrensschritt S11) oder der im Verfahrensschritt S10 neuberechnete Wert.Then in step S13, the cylinder Adaptation taking into account equality (correction quantity) ME_ADD_CBAL output, additive to the driver Required amount in the overall formula for determining the on injection quantity received. This adaptation quantity is either zero (Step S12) if due to the operating state the internal combustion engine does not have the cylinder balancing function is taken into account or the old, previously calculated value, because no adaptation is permitted (step S11) or the value recalculated in method step S10.
Claims (3)
- - die Werte für die Drehzahl bei Expansion (N_EXP(i)) und die Drehzahl bei Kompression (N_CPR(i)) für jeden Zylinder (i) der Brennkraftmaschine erfaßt werden,
- - daraus jeweils eine Drehzahldifferenz (N_DIF(i)) gebildet wird,
- - die Drehzahldifferenz (N_DIF(i)) mittels einer gleitenden Mittelwertbildung (N_DIF_CBAL_GMW(i)) gefiltert wird,
- - in Abhängigkeit von der gefilterten Drehzahldifferenz (N_DIF_CBAL_GMW(i)) zylinderindividuelle Adaptionsmengen (ME_ADD_CBAL(i)) für die Zylindermengengleichstellung er mittelt werden, indem
- - aus den gefilterten Drehzahldifferenzen (N_DIF_CBAL_GMW(i)) ein Drehzahlmittelwert (N_DIF_CBAL_MW_GMW) über alle Zylin der (i) gebildet wird,
- - eine Regelabweichung (N_DIF_CBAL(i)) eines jeden Zylinders (i) zum Mittel der Abweichung (N_DIF_CBAL_MW_GMW) aller Zy linder (i) berechnet wird und
- - abhängig von der Regelabweichung (N_DIF_CBAL(i)) Werte für eine Leerlaufkraftstoffmenge (KF_ME_ADD_I_CBAL) in einem Kennfeld abgelegt sind, die bei der Berechnung der Adapti onswerte (ME_ADD_CBAL(i)) berücksichtigt werden.
- - the values for the speed at expansion (N_EXP (i)) and the speed at compression (N_CPR (i)) are recorded for each cylinder (i) of the internal combustion engine,
- a speed difference (N_DIF (i)) is formed therefrom,
- the speed difference (N_DIF (i)) is filtered by means of a moving averaging (N_DIF_CBAL_GMW (i)),
- - Depending on the filtered speed difference (N_DIF_CBAL_GMW (i)), cylinder-specific adaptation quantities (ME_ADD_CBAL (i)) for the cylinder quantity comparison are determined by
- - from the filtered speed differences (N_DIF_CBAL_GMW (i)) an average speed value (N_DIF_CBAL_MW_GMW) over all cylinders (i) is formed,
- - A control deviation (N_DIF_CBAL (i)) of each cylinder (i) is calculated to average the deviation (N_DIF_CBAL_MW_GMW) of all cylinders (i) and
- - Depending on the control deviation (N_DIF_CBAL (i)), values for an idle fuel quantity (KF_ME_ADD_I_CBAL) are stored in a map, which are taken into account when calculating the adaptation values (ME_ADD_CBAL (i)).
ME_ADD_CBALneu = ME_ADD_CBALalt + KF_ME_ADD_I_CBAL2. The method according to claim 1, characterized in that the new adaptation value is calculated from the old adaptation value and the map value
ME_ADD_CBALnew = ME_ADD_CBALalt + KF_ME_ADD_I_CBAL
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