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Title:
METHOD FOR CONTROLLING A FUEL METERING SYSTEM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/003366
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for controlling a fuel metering system of an internal combustion engine during which an activating duration of at least one electrically actuating injector (18) stipulates the quantity of fuel to be injected. In certain operating states, the minimum activating duration is determined, during which fuel was only just injected. Starting from an initial value, the activating duration is increased or reduced, and the activating duration, during which a signal undergoes a change, is stored as the minimum activating duration. The inventive method is characterized in that the difference between the activating duration, during which the signal undergoes a change, and the stored minimum activating duration is determined, and from this, correction values for the quantity characteristic diagram of the injector (18) are established and stored by using at least one transfer function (U1, U2, U3), which characterizes the correlation between the minimum activating duration and the activation durations at several test points (VE1, VE2, LL, EM, VL) of the injector (18) and/or the correlation between the activation durations at different test points of the injector (18).

Inventors:
MATTES PATRICK (DE)
Application Number:
PCT/DE2003/001738
Publication Date:
January 08, 2004
Filing Date:
May 28, 2003
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
MATTES PATRICK (DE)
International Classes:
F02D41/24; F02D41/40; F02D35/02; F02D41/14; F02D41/38; F02M63/02; (IPC1-7): F02D41/24; F02D41/40
Foreign References:
DE19945618A12001-03-29
US6112720A2000-09-05
US5070836A1991-12-10
Attorney, Agent or Firm:
ROBERT BOSCH GMBH (Stuttgart, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Steuerung eines Kraftstoffzumeßsystems einer Brennkraftmaschine, bei dem eine Ansteuerdauer wenigstens eines elektrisch betätigten Injektors (18) die einzuspritzende Kraftstoffmenge festlegt, wobei in bestimmten Betriebszuständen die Mindestan steuerdauer ermittelt wird, bei der gerade Kraft stoff eingespritzt wird, wobei ausgehend von einem Startwert die Ansteuerdauer erhöht oder verringert wird, und die Ansteuerdauer, bei der eine Änderung eines Signals auftritt, als Mindestansteuerdauer ge speichert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Dif ferenz zwischen der Ansteuerdauer, bei der eine Än derung des Signals auftritt und der gespeicherten Mindestansteuerdauer ermittelt wird und hieraus mit tels wenigstens einer Übertragunsfunktion (Ül, Ü2, Ü3), welche den Zusammenhang zwischen der Mindes teinspritzdauer und Ansteuerdauern an mehreren Prüf punkten (VE1, VE2, LL, EM, VL) des Injektors (18) und/oder den Zusammenhang zwischen den Ansteuerdau ern an unterschiedlichenPrüfpunkten des Injektors (18) Korrekturwerte für das Mengen kennfeld des Injektors (18) bestimmt und gespeichert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Übertragungsfunktion (Ü1, Ü2, Ü3) während eines Injektormengenabgleichs (IMA) bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die wenigstens eine Übertragungsfunk tion (Ül, Ü2, Ü3) auf dem Injektor (18) gespeichert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsfunktionen (Ü1, Ü2, Ü3) in einem MotorSteuergerät (20) gespeichert werden.
Description:
Verfahren zur Steuerung eines Kraftstoffzumeßsystems einer Brennkraftmaschine Stand der Technik Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung ei- nes Kraftstoffzumeßsystems einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Kraftstoffzumeßsystems einer Brennkraftmaschine geht beispielsweise aus der DE 199 45 618 A1 hervor. Bei diesem bekannten Verfahren legt die Ansteuerdauer we- nigstens eines elektrisch betätigten Ventils die einzu- spritzende Kraftstoffmenge fest. In bestimmten Be- triebszuständen wird die Mindestansteuerdauer ermit- telt, bei der gerade Kraftstoff eingespritzt wird. Aus- gehend von einem Startwert wird die Ansteuerdauer er- höht oder verringert. Die Ansteuerdauer, bei der eine Änderung eines Signals auftritt, wird als Mindestan- steuerdauer gespeichert. Als Signal wird'eine die Dre- hungsgleichförmigkeit charakterisierende Größe, ein Ausgangssignal einer Lambdasonde oder ein Ausgangs- signal einer Ionenstromsonde verwendet. Durch dieses Verfahren ist eine Einspritzmengendrift über die Le- bensdauer der Einspritzdüse im Bereich der Voreinsprit- zung möglich.

Aus der nicht vorveröffentlichten DE 102 15 610 geht ein System und ein Verfahren zum Korrigieren des Ein- spritzverhaltens von Injektoren hervor bei dem zur Steigerung der Gutausbringung ein Injektormengenab- gleich in mehreren Prüfpunkten, vorzugsweise in 4 Prüf- punkten, nämlich bei der Voreinspritzung im Leerlaufbe- trieb, am Emissionspunkt und im Vollastbetrieb vorge- nommen wird.

Dieser Injektormengenabgleich ist erforderlich, da der- artige Injektoren aufgrund ihrer mechanischen Ferti- gungstoleranzen unterschiedliche Mengenkennfelder be- sitzen. Unter einem Mengenkennfeld ist die Beziehung zwischen Einspritzmenge, Rail-Druck Ansteuerzeit zu verstehen. Dies hat zur Folge, daß trotz elektrisch de- finierter Steuerung jeder einzelne Injektor den Ver- brennungsraum mit unterschiedlichen Kraftstoffmengen füllt.

Um nämlich einen möglichst geringen Kraftstoffverbrauch unter Einhaltung strenger Abgasnormen zu erreichen, dürfen die Injektoren im Betrieb nur sehr geringe Tole- ranzen im Hinblick auf die Einspritzmenge aufweisen.

Diese geforderten geringen Toleranzen können aufgrund der mechanischen Fertigungstoleranzen nicht eingehalten werden. Um dennoch eine definierte Einspritzmenge bei den Injektoren sicherzustellen, werden die Injektoren nach der Fertigung an charakteristischen Arbeitspunkten oder Prüfpunkten auf ihre Einspritzmenge vermessen und in Klassen eingeordnet. Die jeweilige Klasse muß im Be- trieb der Brennkraftmaschine dem Motor-Steuergerät be- kannt sein, so daß die Steuerung an die speziellen Merkmale der Klasse injektorspezifisch angepaßt werden kann. Die Klasseninformationen werden auf dem Injektor gespeichert, beispielsweise durch verschiedene Codie- rung, wie etwa Barcode, durch Widerstände am Injektor oder durch Klartext auf dem Injektor.

Darüber hinaus ist es möglich, daß in den Injektoren elektronische Speichermöglichkeiten vorgesehen sind, in welchen beispielsweise die Klasseninformation gespei- chert ist. Das Steuergerät kann diese Werte über eine Schnittstelle aus dem Injektor auslesen und im Folgebe- trieb nutzen.

Bei derartigen Common-Rail-Injektoren ist nun über die Lebensdauer eine Mengendrift zu beobachten, die indivi- duell bei jedem Injektor unterschiedlich ausgeprägt ist und beispielsweise vom Lastprofil oder vom Injektortyp abhängt. Diese Mengendrift wirkt sich nachteilig in be- zug auf einen geringen Kraftstoffverbrauch, auf die Einhaltung strenger Abgasnormen wie-auch nachteilig in bezug auf beispielsweise den Geräuschpegel der Brenn- kraftmaschine aus. Eine Korrektur der Einspritzmengen- drift über die Lebensdauer der Injektoren ist bisher nur im Voreinspritz-Plateau durch ein aus der DE 199 45 618 AI hervorgehendes Verfahren möglich. Mengendriften in anderen Arbeitspunkten können dagegen, wenn über- haupt, nur sehr beschränkt kompensiert werden.

Aufgabe der Erfindung Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde ein Ver- fahren anzugeben, bei welchem eine Mengenkorrektur, insbesondere eine Korrektur der Mengendrift über die Lebensdauer eines Piezo-Common-Rail-Injektors in Ar- beitspunkten außerhalb des Bereichs der Voreinspritzung möglich ist.

Vorteile der Erfindung Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Steuerung von Injektoren eines Kraftstoffzumeßsystems einer Brennkraftmaschine der eingangs beschriebenen Art durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Grundidee der Erfindung ist es, aus der Differenz zwi- schen der Ansteuerdauer, bei der eine Änderung des Si- gnals auftritt und der gespeicherten Mindestansteuer- dauer mittels Übertragungsfunktionen, welche den Zusam- menhang zwischen der Mindestansteuerdauer und jeweils der Ansteuerdauer an mehreren Prüfpunkten des Injektors und/oder den Zusammenhang zwischen den Ansteuerdauern an unterschiedlichen Prüfpunkten des Injektors festle- gen, Korrekturwerte für das Mengenfeld des Injektors zu bestimmen. Es wird daher gewissermaßen ausgehend. vom Voreinspritzbereich, in dem Mengendrifts erfaßt und korrigiert werden können, auf das gesamte Mengenkenn- feld des Injektors mit Hilfe von Übertragungsfunktionen geschlossen.

Diese Übertragungsfunktionen werden vorzugsweise ihrer- seits während des Injektormengenabgleichs in den Prüf- punkten bestimmt.

Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß die Übertragungsfunktionen auf dem Injektor gespeichert werden, der Injektor also auch mit diesen Übertragungs- funktionen kodiert wird.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform wer- den die Korrekturwerte in einem Motor-Steuergerät ge- speichert.

Zeichnung Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind Gegen- stand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichne- rischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.

In der Zeichnung zeigen : Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Teils ei- nes aus dem Stand der Technik bekannten Com- mon-Rail-Systems, bei dem das erfindungsgemä- ße Verfahren zur Anwendung kommt und Fig. 2 schematisch die Einspritzmenge über der An- steuerdauer bei unterschiedlichen Einspritz- drücken zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele In Fig. 1 ist der Hochdruckteil eines Common-Rail- Speichereinspritzsystems dargestellt, wobei im folgen- den lediglich die Hauptkomponenten und solche Komponen- ten 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 Kraft- fahrzeugs 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 Spei- chern von Informationen vorgesehen, welche sich indivi- duell 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 Speichern der Informationen kann beispielsweise als Datenspeicher oder auch als einer oder mehrere elektrische Widerstän- de, als Barcode, durch alphanumerische Verschlüsselung oder dergleichen oder auch durch eine an dem Injektor 18 angeordnete integrierte Halbleiterschaltung reali- siert sein. Das Motor-Steuergerät 20 kann ebenfalls ei- ne integrierte Halbleiterschaltung zur Auswertung der in der Einrichtung 22 gespeicherten Informationen auf- weisen.

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 (Vor- einspritzung, Leerlauf, Emissionspunkt, Vollast), die unterschiedlichen Betriebszuständen der Brennkraftma- schine entsprechen, ermittelt wird. An diesen Prüfpunk- ten wird jeweils ein Mengenabgleich auf an sich bekann- te und aus der DE 102 15 610 hervorgehenden Weise vor- genommen. Die Einspritzmenge wird nun. durch die Ein- spritzdauer des Injektors 18 bestimmt, das heißt die Zeit, die zwischen dem Einspritzbeginn und dem Ein- spritzende vergeht.

Um eine Kraftstoffmengenzumessung im gesamten Betriebs- bereich der Brennkraftmaschine und des Injektors 18 zu ermöglichen, werden die Abgleichwerte zwischen den durch die Prüfpunkte definierten Stützstellen interpo- liert.

Über die Lebensdauer der Injektoren 18 ist nun eine Mengendrift dahingehend zu beobachten, daß sich über die Lebensdauer der Injektoren 18 die ursprünglich durch Festlegung des Einspritzbeginns und der Ein- spritzdauer festgelegte Einspritzmenge verändert.

Um diese Mengendrift zu kompensieren, wird nun bei ei- nem Common-Rail-Injektor, beispielsweise bei einem Com- mon-Rail-Injektor mit voll-ballistischem Kennfeld ohne VE (Voreinspritzungs) -Plateau, welches schematisch in Fig. 2 dargestellt ist, ein Injektormengenabgleich (IMA) beispielsweise an den fünf vorerwähnten Prüfpunk- ten LL (Leerlauf), VE1 (Voreinspritzung 1), EM (Emissi- onspunkt), VE2 (Voreinspritzung 2) und VL (Vollast) vorgenommen. Zusätzlich werden Übertragungsfunktionen Ü1 = f (VE1, LL), Ü2 = f (VE2, EM) und Ü3 = f (EM, VL) ermittelt.

Um nun eine Mengenkorrektur über die Lebensdauer des Injektors 18 zu realisieren, wird daraufhin die Min- destansteuerdauer in zwei Betriebspunkten VE1 und VE2 ermittelt, bei der gerade Kraftstoff eingespritzt wird, wobei jeweils ausgehend von einem Startwert die Ansteu- erdauer vergrößert oder verringert wird, und die An- steuerdauer, bei der eine Änderung eines Signals auf- tritt, als Mindestansteuerdauer VE1'bzw. VE2'gespei- chert wird. Sodann werden jeweils die Differenzen Del- tal (VE1, VE1') bzw. Delta2 (VE2, VE2') bestimmt. Aus diesen Differenzen werden nun mit Hilfe der Übertra- gungsfunktionen Ül, Ü2, Ü3, welche den Zusammenhang zwischen der Mindesteinspritzdauer VE1 und der Ein- spritzdauer im Leerlaufbetrieb LL, den Zusammenhang zwischen der zweiten Mindesteinspritzdauer und der Ein- spritzdauer im Emissionspunkt EM sowie den Zusammenhang zwischen unterschiedlichen Betriebspunkten, beispiels- weise der Einspritzdauer im Emissionspunkt EM und der Einspritzdauer im Vollastbetrieb VL, Korrekturwerte für das Mengenkennfeld des Injektors bestimmt und gespei- chert : LL'= f (LL, Deltal, Ü1), EM'= f (EM, Delta2, Ü2) und VL'= f (VL, EM', Ü3).

Es wird so gewissermaßen von der sogenannten Nullmen- genkorrektur, das heißt der Korrektur der Mindestein- spritzdauer oder Mindestansteuerdauern VE1, VE2 mit Hilfe der Übertragungsfunktionen Ül, Ü2, Ü3 auf die Einspritzdauern in den weiteren Prüfpunkten LL', EM', VL'des Mengenkennfelds des Injektors 18 geschlossen.

Diese Übertragungsfunktionen können während des Injek- tormengenabgleichs oder auch unabhängig vom Injektor- mengenabgleich ermittelt werden.

Die Übertragungsfunktionen Ü1, Ü2, Ü3 können entweder auf dem Injektor 18 gespeichert,. das heißt der Injektor 15 mit den Übertragungsfunktionen kodiert werden oder als Kennlinie im Motor-Steuergerät 20. abgelegt werden.

Vorteilhafterweise werden Korrekturen der Kennfeldpunk- te LL'= f (LL, Deltal, Ül), EM''='f (EM, Delta2, Ü2) und VL'= f (VL, EM', Ü3) bei jeder Nullmengenkorrektur vorgenommen. Hierdurch wird ein geschlossener Mengenre- gelkreis realisiert.