Titel

Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine.

In modernen Kraftstoffeinspritzsystemen der hier betroffenen Art, beispielsweise in Common-Rail-Dieseleinspritzsystemen, werden zur Verbesserung der

Gemischaufbereitung zeitlich vor oder nach den eigentlichen

Haupteinspritzungen liegende Teileinspritzungen mit relativ kleinen

Kraftstoffmengen realisiert. Die gesamte Einspritzmenge, berechnet gewöhnlich auf der Basis einer Momentenanforderung des Fahrers, wird dabei

beispielsweise auf zwei Voreinspritzungen und eine Haupteinspritzung aufgeteilt.

Die Einspritzmengen der Voreinspritzungen sollen dabei möglichst klein sein, um Emissionsnachteile zu vermeiden. Andererseits müssen die Voreinspritzmengen groß genug sein, damit auch unter Berücksichtigung aller Toleranzquellen stets die für den Verbrennungsprozess notwendige Mindestmenge an Kraftstoff eingespritzt wird. Wesentliche Toleranzquelle ist dabei eine alterungsbedingte

Drift der Injektoren.

Aus der DE 199 45 618 A1 ist ein Verfahren bekannt, mit dem die Drift eines Injektors über eine sogenannte Nullmengenkalibrierung adaptiert und

kompensiert wird. Dabei wird in einem Schubbetrieb der Brennkraftmaschine eine Ansteuerdauer und damit die eingespritzte Kraftstoffm enge jedes einzelnen Injektors solange variiert, bis eine Änderung eines sogenannten

Mengenersatzsignals eintritt. Da die eingespritzte Kraftstoffm enge nicht direkt gemessen werden kann, behilft man sich mit einem Mengenersatzsignal, das mit der eingespritzten Kraftstoffmenge korreliert. Das Mengenersatzsignal ist beispielsweise eine Drehzahländerung der

Kurbelwelle, ein Ausgangssignal einer Lambdasonde oder ein Ausgangssignal eine lonenstromsonde. Die Ansteuerdauer des Injektors bei der eine Änderung des Mengenersatzsignals eintritt wird als Mindestansteuerdauer gespeichert und zur Kompensation der Drift des Injektors verwendet.

Die DE 10 2008 002 482 A1 beschreibt ein Verfahren, das einen Zusammenhang zwischen den bei der zuvor erläuterten Nullmengenkalibrierung sich ergebenden Werten der Mindestansteuerdauer und der jeweiligen Einspritzmenge mittels Regressionsberechnung auswertet, um damit das Lernen eines

Nullmengenkalibrierwert.es zu verbessern.

Ein Verfahren zur Regelung und Adaption von Voreinspritzmengen ist aus der DE 10 2004 001 1 19 A1 bekannt (Drucksensorverfahren). Dabei werden mithilfe eines Drucksensors, der an einem Zylinder angeordnet ist, aus dem Druckverlauf während der Verbrennung, dem sogenannten Heizverlauf, die Teilmengen der Einspritzung bestimmt und auf Sollwerte geregelt.

Aus der DE 10 2006 026 640 A1 ist ferner ein Verfahren bekannt mit dem bei Betriebszuständen einer Brennkraftmaschine in denen Unterschiede und/oder Schwankungen der Drehzahl im Wesentlichen von einer Verbrennungslage abhängen, der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung für die Reduzierung der Unterschiede und/oder Schwankungen adaptiert wird.

Offenbarung der Erfindung

Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird. Ein Grundgedanke der Erfindung ist es, ein erstes bekanntes

„Drucksensorverfahren" derart mit einem zweiten bekannten Verfahren, der sogenannten„Nullmengenkalibrierung", zu kombinieren, dass die wesentlichen Nachteile beider Verfahren, nämlich die hohen Kosten durch zusätzliche

Drucksensorik mit Auswerteschaltung und Software beim Drucksensorverfahren, sowie ein hoher Applikationsaufwand bei der Nullmengenkalibrierung, weitestgehend vermieden werden.

Dabei wird erfindungsgemäß ein Zylinder der Brennkraftmaschine mit einem Drucksensor versehen. Für diesen„Leitzylinder" beziehungsweise einem dem Leitzylinder zugeordneten Injektor wird zunächst, in einem ersten Schritt, mittels des Drucksensorverfahrens eine Voreinspritzung von Kraftstoff geregelt und adaptiert. Damit ist für den dem Leitzylinder zugeordneten Injektor eine

Ansteuerdauer bekannt, bei welcher der Injektor eine gewünschte

Kraftstoffmenge in den Leitzylinder einspritzt. Weil die eingespritzte Kraftstoffmenge unter anderem auch von einem Raildruck abhängig ist, wird der erste Schritt für verschiedene diskrete Raildrücke durchgeführt. Die so ermittelten Ansteuerdauern werden in einem Datenspeicher eines Steuer- und/oder Regelgerätes der Brennkraftmaschine nichtflüchtig abgespeichert.

In einem zweiten Schritt wird der Injektor des Leitzylinders konstant mit derjenigen Ansteuerdauer angesteuert, die im ersten Schritt ermittelt und adaptiert wurde. Dabei werden entsprechend dem zweiten Verfahren der Nullmengenkalibrierung Mengenersatzsignale, wie beispielsweise eine

Drehzahlschwankung der Kurbelwelle, gemessen und abhängig von den

Triebstrangparametern, umfassend eine Drehzahl der Brennkraftmaschine und ein Übersetzungsverhältnis eines Getriebes, in einem Lernkennfeld abgelegt und nichtflüchtig in einem Datenspeicher des Steuer- und/oder Regelgerätes abgespeichert.

In einem dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden alle weiteren Zylinder bzw. die den Zylindern zugeordneten Injektoren, entsprechend der Nullmengenkalibrierung angesteuert und ein daraus resultierendes

Mengenersatzsignal ermittelt. Dabei wird das im zweiten Schritt ermittelte Mengenersatzsignal des Leitzylinders bzw. des Leitinjektors als Sollwert eingesetzt. Erreicht das Mengenersatzsignal des zu kalibrierenden Zylinders den Sollwert, wird die dazugehörige Ansteuerdauer oder die Differenz zu einem Nominalwert nichtflüchtig gespeichert und analog zum Stand der Technik im befeuerten Betrieb der Brennkraftmaschine zur Driftkompensation verwendet. Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der erste Schritt und der zweite Schritt simultan erfolgen. Die Regelung und/oder Adaption der Ansteuerdauer nach dem Drucksensorverfahren im befeuerten Betrieb der Brennkraftmaschine setzt voraus, dass die Abstände zwischen den Teileinspritzungen groß gewählt werden müssen, um eine eindeutige Zuordnung des Druckverlaufs bzw. des Heizverlaufs zu der jeweiligen Einspritzung zu erzielen. Daher weichen die

Abstände zwischen den Teileinspritzungen in der Regel von einem Optimum der Brennkraftmaschine bezüglich Emissionsverhalten, spezifischen

Kraftstoffverbrauch und/oder Laufruhe ab. Die Regelung und/oder Adaption der Ansteuerdauer für den Leitzylinder erfolgt demgegenüber, aufgrund der optimalen Bedingungen, sehr schnell, so dass die wesentlich langsamere Adaption der Triebstrangparameter simultan erfolgen kann. Dadurch wird eine Dauer des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft reduziert.

Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, dass im ersten Schritt die

Ansteuerdauer aus einer Kennlinie als Funktion des Raildrucks entnommen wird. Damit verschiedene Raildrücke adaptiert werden können, ist es notwendig, zumindest kurzzeitig, den Raildruck für die Dauer des ersten Schritts konstant zu halten. Alternativ kann eine Regelung bzw. Adaption der Ansteuerdauer im ersten Schritt auch bei variablem Raildruck erfolgen. Dabei wird die

Ansteuerdauer in einer adaptiven Kennlinie als Funktion des Raildrucks ermittelt und adaptiert. Damit werden in vorteilhafter Weise die Betriebsbedingungen für das Drucksensorverfahren vereinfacht.

Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, dass im zweiten Schritt ein Verhältnis des Sollwert - Mengenersatzsignals zu einem ermittelten Istwert des

Mengenersatzsignals in Abhängigkeit der Triebstrangparameter adaptiert wird. Dieses Verhältnis entspricht der Triebstrangverstärkung, die gemäß dem Stand der Technik bei der Nullmengenkalibrierung appliziert werden müsste. Auf diese

Weise reduziert das erfindungsgemäße Verfahren den Applikationsaufwand. Ergänzend wird vorgeschlagen, dass im zweiten Schritt zeitgleich zu einer ersten Testeinspritzung eines ersten Injektors mit einer ersten Ansteuerdauer in den ersten Zylinder eine zweite Testeinspritzung eines zweiten Injektors mit einer zweiten Ansteuerdauer in einen zweiten Zylinder erfolgt, dass ein resultierendes

Mengenersatzsignal als Überlagerung einer ersten Anregung durch den ersten Zylinders und einer zweiten Anregung durch zweiten Zylinders erfasst wird aus der die erste Anregung und die zweite Anregung rekonstruiert und der jeweiligen Ansteuerdauer des jeweiligen Injektors zugeordnet wird, dass für den ersten Zylinder mittels Drucksensorverfahren im ersten Schritt eine erste eingespritzte

Kraftstoff menge ermittelt wird, dass diese erste eingespritzte Kraftstoffmenge als Referenz dient, und dass aus der zweiten Anregung mithilfe der Referenz eine zweite Kraftstoffmenge, die während der zweiten Ansteuerdauer des zweiten Injektors in den zweiten Zylinder eingespritzt wurde, berechnet wird.

Die erfindungsgemäße Ermittlung von Lernwerten kann wie bei der

Nullmengenkalibrierung nach dem Stand der Technik im Schubbetrieb erfolgen. Allerdings wird das vorgeschlagene Verfahren hinsichtlich des Lernvorgangs jeweils autark auf zwei Injektoren parallel durchgeführt. Aus jeder

Testeinspritzung der beiden Injektoren ergibt sich eine Anregung des

Triebstrangs. Diese Anregungen, da parallel oder mindesten in etwa zeitgleich, werden auf dem Triebstrang überlagert. Eine entsprechende

Drehzahlsignalauswertung ermittelt daraus eine Gesamtanregung mit Betrag und Phase. Daraus lässt sich nach dem Prinzip der Vektoraddition die Anregung der einzelnen Injektoren rekonstruieren. Auf Basis des für den jeweiligen Injektor rekonstruierten Mengenersatzsignals erfolgt sodann eine Kalibrierung für jeden Injektor autark, wie bei einer Nullmengenkalibrierung gemäß dem Stand der Technik. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei die

Möglichkeit, die Kalibriergeschwindigkeit zu verdoppeln, ohne eine

Verschlechterung im Signal-/Rauschabstand in Kauf nehmen zu müssen.

Erfolgt eine der Einspritzungen auf dem Leitzylinder, wird für diesen mittels des Drucksensorverfahrens eine eingespritzte Kraftstoff menge berechnet. Mit dieser Kraftstoff menge als Referenzwert kann dann aus dem rekonstruierten

Mengenersatzsignal der zweiten Einspritzung die dabei eingespritzte

Kraftstoffmenge ermittelt werden. Damit stellt das erfindungsgemäße Verfahren eine Möglichkeit bereit, absolute eingespritzte Kraftstoffmengen zu ermitteln, ohne eine aufwendige Triebstrangadaption entsprechend dem voranstehend beschriebenen zweiten Schritt durchzuführen.

Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet noch besser, wenn die

Nullmengenkalibrierung im Schubbetrieb oder während eines Anlaufs und/oder Auslaufs der Brennkraftmaschine durchgeführt wird.

Erfindungsgemäß wird die Nullmengenkalibrierung vorzugsweise im Auslauf der Brennkraftmaschine durchgeführt. Um die Bedingungen für den zu kalibrierenden Injektor zu erreichen, bevor ein Stillstand der Brennkraftmaschine eintritt, erfolgt die reguläre Abschaltung der Einspritzung erst mit dem Injektor, der in der Einspritzreihenfolge vor dem zu kalibrierenden Injektor liegt, und nicht zwangsläufig mit dem auf das Abschalten der Zündung oder der Einspritzung direkt folgenden Injektor. Sofern nach Abschalten der Zündung oder der

Einspritzung die Brennkraftmaschine mehr als den Arbeitsbereich eines Zylinders weiterdreht, kann auch für mehr als einen Zylinder bzw. die zugeordneten Injektoren die Nullmengenkalibrierung durchgeführt werden

Prinzipiell lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch während einer Startphase oder Anlaufphase der Brennkraftmaschine durchführen. Hierbei wird ausgehend von einer Positionserkennung der stehenden Brennkraftmaschine, beispielsweise aus der vorausgegangenen Auslaufphase, der nächste mögliche Zylinder auf dem eingespritzt und gezündet werden kann bestimmt und für diesen Zylinder bzw. den zugeordneten Injektor die Nullmengenkalibrierung angewandt.

Anschließend wird die normale, aus dem Stand der Technik bekannte,

Startfunktion für den entsprechend der Einspritzreihenfolge nächsten Zylinder durchgeführt. Für konventionelle Antriebskonzepte mit Brennkraftmaschinen liegt der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Verkürzung der

Kalibrierdauer während der Schubphase. Für alternative Antriebskonzepte, die eine Abschaltung der Brennkraftmaschine zulassen, wie beispielsweise das rein elektrische Fahren beim Parallelhybridantrieb oder ein sogenanntes„Segeln" bei abgeschalteter Brennkraftmaschine, stehen keine Schubphasen für eine

Nullmengenkalibrierung nach dem Stand der Technik zur Verfügung. Die Erfindung bietet daher eine Möglichkeit, eine Nullmengenkalibrierung ohne Schubphase durchzuführen.

Ergänzend wird vorgeschlagen, dass im ersten Schritt für den ersten Zylinder die erste Ansteuerdauer des ersten Injektors mittels Nullmengenkalibrierung ermittelt wird. Dabei wird in der Anlaufphase und/oder Auslaufphase der

Brennkraftmaschine eine erste Ansteuerdauer eines ersten Injektors ermittelt. Mit der so ermittelten ersten Ansteuerdauer werden dann erfindungsgemäß im zweiten Schritt die Triebstrangparameter adaptiert, so dass die im zweiten Schritt ermittelten Mengenersatzsignale als Referenzwerte für die Kalibrierung der weiteren Zylinder bzw. der dazugehörenden Injektoren dienen. Dadurch kann auf die kostenintensive Ausstattung des Leitzylinders mit Drucksensoren verzichtet werden. Es versteht sich von selbst, dass der Referenzwert des ersten Zylinders auch bei der voranstehend erläuterten parallelen oder annähernd gleichzeitigen

Einspritzung in zwei Zylinder verwendet werden kann. Wobei der Referenzwert nicht mittels dem Drucksensorverfahren ermittelt wird, sondern mittels der Nullmengenkalibrierung in der Anlaufphase und/oder Auslaufphase der

Brennkraftmaschine.

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer

Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.

Es zeigen:

Figur 1 Das Umfeld der Erfindung

Figur 2 ein Ablaufschema des erfindungsgemäßen Verfahrens Figur 3 eine grafische Darstellung einer Uberlagerung zweier Amplitudensignale

Figur 4 ein Ansteuerdauerkennfeld eines zweiten Injektors der erfindungsgemäß zusammen mit einem ersten Injektor kalibriert wurde

Figur 5 ein Ansteuerdauerkennfeld eines ersten Injektors, der erfindungsgemäß zusammen mit einem zweiten Injektor kalibriert wurde

Figur 6 eine grafische Darstellung einer Überlagerung zweier Amplitudensignale die so zueinander liegen, dass sie einen Winkel τ einschließen, welcher ungleich einem Vielfachen von 90° ist

Figur 7 eine graphische Darstellung einer Auslaufphase einer

Brennkraftmaschine

Figur 8 eine graphische Darstellung unterschiedlicher Stopppositionen in

Abhängigkeit einer Stellung einer Drosselklappe

Figur 9 eine graphische Darstellung einer Startphase einer Brennkraftmaschine und

Figur 10 eine graphische Darstellung des Zusammenhangs zwischen einem Mengenersatzsignal und einem Drucksensorsignal.

Eine Brennkraftmaschine trägt in Figur 1 insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie dient zum Antrieb eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs und umfasst vier Zylinder 12a bis 12d mit vier Brennräumen 14a bis 14d. Jeder Brennraum 14a bis 14d verfügt über ein Einlassventil 16a bis 16d, die mit einem Ansaugrohr 18 verbunden sind. Über das Ansaugrohr 18 und die Einlassventile 16a bis 16d gelangt Verbrennungsluft in den jeweiligen Brennraum 14a bis 14d. Im

Ansaugrohr 18 ist eine Drosselklappe (nicht dargestellt) angeordnet. Mittels der Drosselklappe wird die Menge an Verbrennungsluft, die in den jeweiligen Brennraum 14a bis 14d gelangt, abhängig von einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 10 eingestellt. Kraftstoff wird in die Brennräume 14a bis 14d über jeweils einen Injektor 20a bis 20d eingespritzt. Die Injektoren 20a bis 20d sind an einen Kraftstoffhochdruckspeicher 22, der auch als„Rail" bezeichnet wird, angeschlossen.

Das in den Brennräumen 14a bis 14d befindliche Kraftstoff-Luft-Gemisch wird nach dem Kompressionshub entzündet; entweder durch Fremdzündung oder

Selbstzündung. Die heißen Verbrennungsgase werden aus den Brennräumen 14a bis 14d über Auslassventile 24a bis 24d in ein Abgasrohr 26 abgeleitet. Dieses führt zu einer Abgasanlage 28, welche das Abgas durch chemische Umwandlung der darin enthaltenen Schadstoffe reinigt. Alternativ oder parallel zur Drosselklappe im Ansaugrohr 18, kann auch eine Abgasstauklappe im

Abgasrohr 26 angeordnet sein mit der die Verbrennungsluftmenge in den Brennräumen 14a bis 14d eingestellt wird.

Im Betrieb der Brennkraftmaschine 10 wird eine Kurbelwelle 30 in Drehung versetzt, deren Drehzahl beziehungsweise Drehgeschwindigkeit und

Drehbeschleunigung von einem hochauflösenden Kurbelwellensensor 32 erfasst wird.

Eine über das Ansaugrohr 18 zu den Brennräumen 14a bis 14d strömende Frischluftmasse wird von einem Luftmassensensor 34 erfasst. Ferner ist an der

Brennkraftmaschine 10 ein Brennraumdrucksensor 36 angeordnet, der den Druck im Brennraum 14d erfasst. Dieser Zylinder 12d wird als„Leitzylinder" bezeichnet.

Der Betrieb der Brennkraftmaschine 10 wird von einer Steuer-und/oder

Regeleinrichtung 38 gesteuert und/oder geregelt. Diese erhält Signale unter anderem vom Kurbelwellensensor 32, dem Luftmassensensor 34 und dem Brennraumdrucksensor 36. Angesteuert werden von der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 38 unter anderem die Injektoren 20. Dabei sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass immer, wenn bei einer Komponente der Index a bis d nicht explizit erwähnt ist, die entsprechenden Ausführungen für alle

Komponenten a bis d gelten.

Eine Kraftstoffmenge Q, die von den Injektoren 20 in die Brennräume 14 eingespritzt wird, ist bei konstantem Druck proportional zu einer Ansteuerdauer T der Injektoren. Die Kraftstoffmenge Q beeinflusst des Weiteren ein

zylinderindividuelles Drehmoment M, welches auf die Kurbelwelle 30 wirkt.

Figur 2 zeigt ein Ablaufschema eines Ausführungsbeispiels des

erfindungsgemäßen Verfahrens. Zunächst wird in einem Schritt 40 nach der zum Beispiel aus der DE 10 2004 001 1 19 A1 bekannten Drucksensormethode für den Leitzylinder 12d eine Voreinspritzung geregelt und adaptiert. Damit ist für den Leitzylinder 12d eine Ansteuerdauer t _vorL bekannt, die so bemessen ist, dass über den driftbehafteten Injektor 20d des Leitzylinders 12d eine gewünschte Kraftstoffmenge in den Leitzylinder 12d eingespritzt wird. Diese Ansteuerdauer tvorL wird getrennt für verschiedene Raildrücke ermittelt und die dabei ermittelten Ergebnisse nichtflüchtig in einem Datenspeicher des Steuer-und/oder

Regelgerätes 38 abgelegt.

Erfindungsgemäß kann der erste Schritt 40 sowohl während einem„befeuerten" Betrieb, also mit Einspritzung von Kraftstoff, als auch während einer Schubphase erfolgen. Voraussetzung für die Durchführung des ersten Schrittes 40 im befeuerten Betrieb, ist dass die Abstände zwischen den Teileinspritzungen so groß gewählt werden, dass die einzelnen Teileinspritzungen einem ermittelten Heizverlauf im Zylinder 12 eindeutig zugeordnet werden können.

Für die Regelung der ersten Ansteuerdauer t _vorL nach dem Drucksensorverfahren ist es nach dem Stand der Technik erforderlich, den Druck im

Kraftstoffhochdruckspeicher 22 für die Dauer des Verfahrens konstant zu halten. Erfindungsgemäß kann die Regelung auch bei variablem Raildruck erfolgen. Dazu wird die erste Ansteuerdauer t _vorL nicht bei verschiedenen diskreten Raildrücken ermittelt, sondern aus einer adaptiven Kennlinie als Funktion des Raildrucks ermittelt und adaptiert. Dabei kann zur Ermittlung der Kennlinie eine Regressionsanalyse vorgenommen werden.

In einem zweiten Schritt 42 wird der Injektor 20d des Leitzylinders 12d konstant mit der zuvor im ersten Schritt 40 ermittelten Ansteuerdauer t _vorL angesteuert. Dabei werden nach dem z. B. aus der DE 10 2008 002 482 A1 bekannten Verfahren der„Nullmengenkalibrierung", abhängig von den sogenannten

Triebstrangparametern, insbesondere der Kurbelwellendrehzahl und des

Übersetzungsverhältnisses, sogenannte Mengenersatzsignale S ermittelt und in einem Kennfeld abgelegt.

Die Mengenersatzsignale S können eine die Drehungleichförmigkeit der

Kurbelwelle charakterisierende Größe, ein Ausgangsignal einer Lambdasonde oder ein Ausgangssignal einer lonenstromsonde sein. Anstelle des

Mengenersatzsignals S kann auch ein Verhältnis zwischen einem festen Sollwert und einem gemessenen Istwert des Mengenersatzsignals S abhängig von den Triebparametern adaptiert werden. Dieses Verhältnis entspricht einer

Triebstrangverstärkung, die nach dem Stand der Technik appliziert werden müsste. Durch die Erfindung entfällt die Applikation der Triebstrangverstärkung.

Weil der erste Schritt 40, die Regelung der ersten Ansteuerdauer t _vorL mittels Drucksensorverfahren, aufgrund der optimalen Voraussetzungen sehr schnell ist, kann der zweite Schritt 42, die vergleichsweise langsamere Adaption der Triebstrangparameter, simultan erfolgen.

In einem dritten Schritt 44 werden alle Zylinder 12a bis c, außer dem Leitzylinder 12d, nach dem bekannten Verfahren der„Nullmengenkalibrierung" angesteuert und das Mengenersatzsignal S ermittelt. Die Vorgehensweise ist dabei, dass das zuvor im zweiten Schritt 42 ermittelte Mengenersatzsignal S als Sollwert verwendet wird. Die Ansteuerdauer t _vorZ der Zylinder 12 wird dabei solange variiert, bis das gemessene Mengenersatzsignal S den Sollwert erreicht. Die dazugehörige Ansteuerdauer T oder eine Differenz zu einem Nominalwert der Ansteuerdauer T wird nichtflüchtig in einem Datenspeicher des Steuer-und/oder Regelgerätes 38 gespeichert.

Der zweite Schritt 42, die Adaption der Triebstrangparameter, kann

erfindungsgemäß umgangen werden, indem zeitgleich mit einer Testeinspritzung auf den Leitzylinder 12d eine zweite Testeinspritzung in einen weiteren Zylinder 12 erfolgt. Dabei wird ein Mengenersatzsignal S ermittelt, das sich aus der Überlagerung eines ersten Mengenersatzsignals S, ausgelöst durch die

Testeinspritzung in den Leitzylinder 12d, und eines zweiten Mengenersatzsignals S, ausgelöst durch die zweite Testeinspritzung in einen weiteren Zylinder 12, ergibt.

In Figur 3 ist als Teil einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Rekonstruktion von Mengenersatzsignalen S zweier zeitgleich mit jeweiligen Testeinspritzungen beaufschlagten Injektoren 20 aus einem gemessenen Mengenersatzsignal S, beispielsweise einer Anregung von schwingungsfähigen Bauteilen des Triebstrangs innerhalb einer Brennkraftmaschine 10, gezeigt.

Im vorliegenden Fall wird nunmehr am Beispiel einer Brennkraftmaschine mit vier Zylindern angenommen, dass die zwei mit Testeinspritzungen beaufschlagten Injektoren 20 bzw. die entsprechend zugeordneten Zylinder 12 orthogonal zueinander liegen. Demnach ist der erste Injektor 20d bzw. der zugehörige

Leitzylinder 12d durch die Ordinatenachse gekennzeichnet, während der zweite Injektor 20 bzw. Zylinder 12 durch die Abszissenachse dargestellt ist. Die nunmehr gemessene Schwingung wird zunächst durch eine Amplitude A12 und eine entsprechende Phasenlage α dargestellt. Dies kann beispielsweise als Fouriertransformation eines entsprechenden Drehzahlsignals vorgenommen werden.

Die jeweiligen Phasen einer reinen Anregung bzw. Schwingung auf dem

Leitzylinder 12d oder dem zweiten Zylinder 12 sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden in dem hier dargestellten Koordinatensystem als Achsen verwendet. Das gemessene Signal mit der Amplitude A12 und Phase α wird sodann mit Hilfe der trigonometrischem Funktionen auf die beiden Achsen 1 und 2 projiziert:

A1 = A12 ^« sin (a)

A2 = A12 · cos (a) Mit:

A12: Amplitude der Gesamtschwingung das heißt, der Überlagerung der beiden, durch die jeweiligen Injektoren verursachte Schwingungen

A1 : die rekonstruierte Amplitude von Leitzylinder 12d

A2: die rekonstruierte Amplitude von Zylinder 12

a: Phase(nlage) bzw. Phasenverschiebung der gemessenen Anregung A12 gegenüber der Phase von Zylinder 12 bzw. Leitzylinder 12d.

Dadurch lassen sich in einfacher Weise die beiden die Gesamtanregung verursachenden Einzelanregungen der Injektoren 20d und 20 separieren.

Sodann wird für jeden der beiden Injektoren 20, den ersten Injektor 20d und den zweiten Injektor 20, ein Algorithmus gemäß dem Stand der Technik durchgeführt, wobei eine Ansteuerdauer eines jeweiligen Injektors 20 so lange nachgeführt wird, bis eine vorgegebene Zielmenge erreicht ist und anschließend wird daraus ein zuvor erwähnter Lernwert gemäß dem Stand der Technik bestimmt.

Figur 4 gibt ein Testergebnis wieder, welches an einem Kraftfahrzeug mit einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine nach Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten wurde. Dabei wurde ein erhaltenes Ansteuerdauerkennfeld 45 eines zweiten Injektors 20 dreimal ermittelt. Die jeweilige Ansteuerdauer eines ersten Injektors 20d wurde dabei als Parameter eingesetzt und nahm die

Ansteuerdauer 140 μβ, 180 μβ und 220 μβ an.

Die drei ermittelten Ansteuerdauerkennlinien 45a, 45b und 45c sind hierbei in ein Schaubild eingetragen, welches ein bestimmtes Mengenersatzsignal S2 des zweiten Injektors 20 über die Ansteuerdauer T, gemessen in μβ, aufzeigt. Dabei stellt das Ansteuerdauerkennfeld 45a das Ansteuerdauerkennfeld des zweiten Injektors 20 dar bei einer Ansteuerdauer des ersten Injektors 20d von 140 s. Das Ansteuerdauerkennfeld 45b wurde bei einer Ansteuerdauer des ersten Injektors 20d von 180 s aufgenommen und das Ansteuerdauerkennfeld 45c wurde für eine Ansteuerdauer des ersten Injektors 20d von 220 μβ

aufgenommen. Die drei ermittelten Ansteuerdauerkennfelder 45a, 45b und 45c des zweiten Injektors 20 liegen dabei im Rahmen der Messgenauigkeit des eingesetzten Drehzahlauswertverfahrens exakt aufeinander.

In Figur 5 ist ein Schaubild für entsprechende Ansteuerdauerkennfelder des ersten Injektors 20d aufgezeigt, wobei hier quasi gegenüber Figur 34 Injektor 20d und Injektor 20 ihre Rollen„getauscht" haben. In dem hier dargestellten

Schaubild wurde ein jeweiliges bestimmtes Mengenersatzsignal S1 des ersten Injektors 20d über die Ansteuerdauer T, gemessen in μβ, aufgetragen. Die Ansteuerdauer des zweiten Injektors 20 wurde dabei als Parameter verwendet und betrug für Ansteuerdauerkennfeld 45a' 140 s, für Ansteuerdauerkennfeld 45b' 180 s und für Ansteuerdauerkennfeld 45c' 220 s.

Auch hier liegen die drei für Injektor 20d ermittelten Ansteuerdauerkennfelder 45' im Rahmen der Messgenauigkeit des Drehzahlauswerteverfahrens exakt aufeinander und belegen damit die Genauigkeit des erfindungsgemäßen

Verfahrens.

Alternativ zum genannten Szenario, in welchem zwei orthogonale Injektoren 20d und 20 bzw. entsprechende Leitzylinder 12d und Zylinder 12 mit jeweiligen Testeinspritzungen beaufschlagt werden, können auch zwei gegenphasig liegende Injektoren 20 bzw. Zylinder 12 angeregt werden. Die beiden

Schwingungen löschen sich dann aus, wenn die Einspritzmengen für die jeweiligen Injektoren 20 gleich groß sind. Dies kann beispielsweise dazu verwendet werden, zwei Injektoren 20 exakt aufeinander abzugleichen, wenn ein Absolutbetrag der jeweiligen Einspritzung für die der Abgleich erfolgt nicht relevant ist.

Figur 6 zeigt nunmehr eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren

vorgenommene Rekonstruktion von durch einen ersten Injektor 20d und einen zweiten Injektor 20 jeweils angeregten Schwingungen aus einer durch die beiden Schwingungen sich ergebenden gemessenen Gesamtschwingung. Dabei schließen die Injektoren 20d und 20 einen Winkel τ ein, der nicht gleich einem ganzzahligen Vielfachen von 90° ist.

Ähnlich wie in Figur 3 ist diese Konstellation ebenfalls in einem

Koordinatensystem dargestellt, wobei der zweite Zylinder 12 bzw. Injektor 20 auf einer horizontalen Achse und der Leitzylinder 12d bzw. der erste Injektor 20d auf einer gegenüber der horizontalen Achse um den Winkel τ gedrehten Achse gezeichnet ist. Die Achsen dieses Koordinatensystems schließen demnach einen Winkel τ ein. Das gemessene Signal wird wiederum in eine Darstellung mit Amplitude und Phase umgewandelt und in diesem Koordinatensystem entsprechend eingezeichnet. Dabei ist die Amplitude A12 mit einem Winkel α zum Injektor 20 eingetragen. Eine Rekonstruktion der Einzelamplituden A1 und A2 ergibt sich hier durch Anwendung des Sinussatzes analog zu der

Rekonstruktion in Figur 3. Dadurch ergibt sich eine verallgemeinerte

Auswertebeziehung wie folgt:

A1 = A12 ^■ sin (a) / sin (180° - τ)

A2 = A12 ^■ sin (τ - α) / sin (180° - τ)

Weil für den Leitzylinder 12d nach dem Drucksensorverfahren die während der Testeinspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge berechnet wird, kann mit dieser Kraftstoff menge als Referenzwert eine Kraftstoff menge, die während der zweiten Testeinspritzung in den zweiten Zylinder 12 eingespritzt wurde, aus den ermittelten Mengenersatzsignalen S berechnet werden. Dadurch kann die Triebstrangapplikation entfallen.

Nach dem Stand der Technik ist es erforderlich, eine Nullmengenkalibrierung während einer Schubphase der Brennkraftmaschine 10 durchzuführen. Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht eine

Verlagerung der Nullmengenkalibrierung in eine Auslaufphase, nach Abschalten der Zündung der Brennkraftmaschine 10. Denkbar ist auch eine Durchführung der Nullmengenkalibrierung in einer Anlaufphase oder Startphase der Brennkraftmaschine 10, wodurch die Anlaufphase um mindestens ein

Zylindersegment verlängert wird.

Figur 7 zeigt in einem Diagramm einen Auslauf der Brennkraftmaschine 10 ohne Einspritzung von Kraftstoff bei geöffneter und geschlossener Drosselklappe 19. Auf der Abszissenachse ist der Kurbelwellenwinkel in °KW aufgetragen; die Ordinate bezeichnet die Drehzahl in Umdrehungen je Minute. Bei geöffneter Drosselklappe 19 (Kurve 46) dominieren die Gaswechselmomente der einzelnen Zylinder 12 gegenüber den Reibmomenten und Trägheitsmomenten. Durch die geöffnete Drosselklappe 19 strömt gegenüber einer geschlossenen

Drosselklappe 19 mehr Luft in die Zylinder 12, wodurch ein Maximaldruck im Zylinder ansteigt. Die höheren Maximaldrücke in den Zylindern 12 führen zu einer Drehungleichförmigkeit der Kurbelwelle, wobei das durch den letzten komprimierenden Zylinder 12 vor dem Nulldurchgang der Drehzahl aufgebaute Gasmoment so groß wird, dass es zu einer Drehrichtungsumkehr kommt und die Brennkraftmaschine 10 den zuvor verdichteten Zylinder 12 komprimiert, bis es erneut zur Drehrichtungsumkehr kommt und die Brennkraftmaschine 10 letztendlich steht.

Wird die Drosselklappe 19 geschlossen (Kurve 48), strömt weniger Luft in die Zylinder 12 und infolgedessen reduzieren sich die Maximaldrücke in den Zylindern 12. Der Drehzahlverlauf ist gleichmäßiger und es kommt nicht zu einer Drehrichtungsumkehr bevor die Brennkraftmaschine stoppt. Die

Gaswechselmomente sind klein gegenüber den Trägheitsmomenten und Reibmomenten.

Figur 8 zeigt in einem Diagramm einen Einfluss der Drosselklappenstellung auf eine Stoppposition der Brennkraftmaschine 10. Auf die Abszisse sind die fortlaufenden Nummern der Versuche aufgetragen. Die Ordinate zeigt den Kurbelwinkel in °KW vor dem Zünd-OT.

Bei geschlossener Drosselklappe 19 (gestrichelte Verbindungslinie) streuen die Stopppositionen der Brennkraftmaschine 10 zwischen Unterem Totpunkt (180 °KW vor Zünd-OT) und Zünd-OT (0 °KW vor Zünd-OT). Folglich ist bei geschlossener Drosselklappe 19 keine Einstellung der Stoppposition möglich. Demgegenüber existiert bei geöffneter Drosselklappe durch die erhöhten Gaswechselmomente und die zweifach Richtungsumkehr eine Art

Ausgleichsposition bei ca. 90 °KW vor Zünd-OT in welcher sich alle Zylinder 12 auf gleichem Niveau befinden. Die Linie 50 zeigt, dass die Abweichung von der Ausgleichsposition bei allen Versuchen circa 10 °KW beträgt.

Die Nullmengenkalibrierung beginnt bei einer Ansteuerdauer, die sicher nicht zu einer Einspritzung von Kraftstoff führt. Bei jeder Auslaufphase wird die

Ansteuerdauer inkrementell erhöht, bis es zu einer Einspritzung mit Verbrennung kommt. Eine Erkennung erfolgt durch den Vergleich des gemessenen

Mengenersatzsignals S, in diesem Fall das Signal des Kurbelwellensensors 32, mit einem Referenzdrehzahlsignal (siehe Figur 7), bei dem sicher keine

Einspritzung und Verbrennung stattfindet. Dabei können differenzbildende Verfahren und/oder Auswertung der Drehzahlgradienten erfolgen und/oder Vergleiche von Drehzahlmustern zum Einsatz kommen.

Um die Bedingungen für eine Nullmengenkalibrierung für den jeweiligen Injektor 20 in der Auslaufphase zu erreichen, bevor die Brennkraftmaschine 10 zum Stillstand gekommen ist, ist es denkbar die regulären Einspritzungen nach Abschalten der Zündung nicht mit dem zuerst folgenden Zylinder 12

abzuschalten, sondern die Einspritzungen und damit die Verbrennung weiterzuführen und erst mit dem in der Einspritzreihenfolge vor dem zu kalibrierenden Injektor 20 beziehungsweise dem zugehörigen Zylinder 12 zu beenden.

Dreht die Brennkraftmaschine 10 nach dem Ausschalten der Zündung und Abschalten der Einspritzung um mehr als einen Zylinder 12 weiter, wird die Nullmengenkalibrierung für den nachfolgend Zylinder 12 beziehungsweise den zugehörigen Injektor 20 durchgeführt. Es ist auch möglich, die Nullmengenkalibrierung in einer Startphase oder Anlaufphase der Brennkraftmaschine 10 durchzuführen. Hierbei wird ausgehend von einer Positionserkennung der stehenden Brennkraftmaschine 10, beispielsweise aus der vorhergehenden Auslaufphase, der nächste mögliche Zylinder 12 in den eingespritzt und gezündet werden kann bestimmt. Auf diesen Zylinder 12 beziehungsweise auf den ihm zugeordneten Injektor 20 wird die Nullmengenkalibrierung angewandt. Anschließend wird die normale, aus dem Stand der Technik bekannte, Startfunktion auf den in der Zündreihenfolge nächsten Zylinder 12 angewandt.

Ein zur Startphase gehörendes Referenzdrehzahlsignal zeigt Figur 9. Der dargestellte Drehzahlverlauf als Funktion des Kurbelwinkels ist in Abhängigkeit eines konstant anliegenden Startdrehmoments berechnet.

Bei einem Startdrehmoment von 45 Nm wird bei voller Ladung des ersten Zylinders 12 ein erster Oberer Totpunkt nicht erreicht. Die kinetische Energie der Brennkraftmaschine 10 reicht nicht aus, um im Bereich des hohen

Gaswechselmoments bei ca. 160 ° KW den ersten verdichtenden Zylinder 12 durch seinen Oberen Totpunkt (180 °KW) zu drehen. Die Brennkraftmaschine bleibt stehen.

Das Referenzdrehzahlsignal wird durch Messung und Speicherung weiterer zugehöriger Daten, wie beispielsweise Reibung der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit der Temperatur, Ansteuerdauer der Injektoren, Starterdrehzahl (für die Nullmengenkalibrierung in der Startphase), Stellung der Drosselklappe 19 und weiteres, verbessert. Je genauer das Referenzdrehzahlsignal, desto sicherer und besser wird die Nullmengenkalibrierung.

Es versteht sich von selbst, dass an Stelle des Drehzahlsignals eines

Kurbelwellensensors 32 auch das Signal eines Brennraumdrucksensors 36 für eine Nullmengenkalibrierung im sogenannten Start- und/oder Stopp-Betrieb der Brennkraftmaschine 10 verwendet werden kann. Figur 10 stellt den gemessenen Zusammenhang zwischen dem Mengenersatzsignal S aus der Nullmengenkalibrierung, dargestellt auf der Ordinatenachse und dem Signal aus der Drucksensormethode dargestellt auf der Abszissenachse dar. Es besteht ein direkter/linearer Zusammenhang, so dass beide Signale als äquivalent betrachtet werden können.