Titel

Verfahren zum Ermitteln einer Einspritzmenge eines Injektors Stand der Technik

Injektoren, die in Brennkraftmaschinen Verwendung finden, unterliegen Abnutzungsund Alterungseinflüssen, sodass sich eine tatsächlich durch einen Injektor eingespritzte Kraftstoff masse im Laufe der Lebensdauer des Injektors immer weiter von einer zur Einspritzung vorgesehenen Soll-Einspritzmenge entfernen kann. Das Einspritzen einer

Kraftstoffmenge, die von einer Soll-Einspritzmenge abweicht, hat negative Auswirkungen auf den Betreib der Brennkraftmaschine, sodass ein Injektor mit abweichendem Einspritzverhalten nach Möglichkeit erkannt und ersetzt werden sollte. Aus der DE 10 2007 010 496 AI ist ein Verfahren zum Erkennen eines Injektors bekannt, der über ein abweichendes Einspritzverhalten verfügt. Hierbei ist vorgesehen, im Rahmen eines Hochlauftests die Drehzahl einer Brennkraftmaschine durch Erhöhung der Soll-Einspritzmenge der Injektoren von einer Leerlaufdrehzahl auf eine Maximaldrehzahl zu beschleunigen. Der Hochlauftest findet bei stehendem Fahrzeug statt und wird wiederholt, wobei bei jeder Wiederholung ein anderer Injektor der Brennkraftmaschine abgeschaltet wird. Durch einen Vergleich der so gewonnenen Drehzahlverläufe kann ein Injektor, der zu viel oder zu wenig Kraftstoff einspritzt erkannt werden. Mit diesem Verfahren kann allerdings nicht sicher bestimmt werden, welcher Injektor zu ersetzen ist. Es wird lediglich angenommen, dass ein Injektor, der ein von allen ande- ren Injektoren der Brennkraftmaschine abweichendes Verhalten zeigt, fehlerhaft ist. Mit diesem Verfahren kann nicht erkannt werden, ob alle anderen Injektoren fehlerhaft sind, wohingegen der eine abweichende Injektor eventuell als einziger Injektor der Brennkraftmaschine ein dem Soll-Verhalten ähnliches Verhalten zeigt. Aus der DE 10 2013 212 334 AI ist ein Verfahren zur Ermittlung der absoluten Einspritzmenge einer Brennkraftmaschine bekannt. Hierfür wird wie in DE 10 2007 010 496 AI auch die Drehzahl der Brennkraftmaschine eines stehenden Fahrzeugs sukzessive von der Leerlaufdrehzahl auf einen Maximalwert erhöht. Anschließend wird die Drehzahl durch Abschaltung aller Injektoren wieder auf die Leerlaufdrehzahl abgesenkt, wobei dieses Absenken einem freien Fall der Brennkraftmaschine entspricht. Da die Geschwindigkeit der Drehzahlabnahme ein Maß für die Innere Reibung und Trägheit der Brennkraftmaschine darstellt, kann mittels einer Analyse der Steigung des abfallenden Drehzahlverlaufs und einer Analyse der Steigung der beim Hochlauf ansteigenden Drehzahl, die Gesamteinspritzmenge gemäß der Formel

Berechnet werden. f(zn) bezeichnet dabei eine Konstante, die sowohl eine Effizienz, als auch ein Trägheitsmoment der Brennkraftmaschine repräsentiert. n_max ist die Maximaldrehzahl, n_min die Leerlaufdrehzahl, al die Steigung des ansteigenden Teils des Drehzahlverlaufs und a2 die Steigung des abfallenden Teils des Drehzahlverlaufs.

Verfahren zur Bestimmung der Einspritzmenge eines Injektors, bei denen einzelne Injektoren der Brennkraftmaschine abgeschaltet werden, haben den Nachteil, dass aus der Nichtbefeuerung einzelner Zylinder Schwingungen auf die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine wirken, sodass eine genaue Bestimmung der Einspritzmenge der Injektoren erschwert ist.

Offenbarung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Ermitteln einer Einspritzmenge eines Injektors, der einem Zylinder einer Brennkraftmaschine zugeordnet ist, wobei die Brennkraftmaschine mindestens zwei Injektoren umfasst, hat demgegenüber den Vorteil, dass in einem ersten Schritt eine Gleichstellung der Injektoren erfolgt und in einem zweiten Schritt eine Absolutkorrektur der Injektoren vorgenommen wird. Im Folgenden soll davon ausgegangen werden, dass jeder Zylinder der Brenn- kraftmaschine über genau einen Injektor verfügt und dass das erfindungsgemäße Verfahren bei einem stehenden Fahrzeug, beispielsweise im Rahmen eines

Werkstattaufenthalts, durchgeführt wird.

Vorteilhaft ist, wenn die Gleichstellung umfasst, einen injektorindividuellen Korrekturwert für die Einspritzmenge jedes Injektors der Brennkraftmaschine zu bestimmen. Vorteilhaft ist, wenn zur Bestimmung der injektorindividuellen Korrekturwerte ein

Hochlauftest durchgeführt wird. Ein Hochlauftest im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Beschleunigen der Brennkraftmaschine ausgehend von einer Leerlaufdrehzahl bis zu einer Maximaldrehzahl. Dabei werden alle Zylinder der

Brennkraftmaschine befeuert.

Vorteilhaft ist, wenn die Absolutkorrektur umfasst, eine Gesamteinspritzmenge zu ermitteln und die Gesamteinspritzmenge mit einer Soll-Gesamteinspritzmenge zu vergleichen. Vorteilhaft ist, wenn die Ermittlung der Gesamteinspritzmenge unter Verwendung einer

Steigung eines Drehzahlverlaufs erfolgt.

Vorteilhaft ist, wenn es sich bei dem Drehzahlverlauf um den Drehzahlverlauf des Hochlauftests handelt, wobei die Gesamteinspritzmenge aus einer ersten Steigung, die eine Hochlaufphase der Brennkraftmaschine charakterisiert, und aus einer zweiten

Steigung, die eine Freifallphase der Brennkraftmaschine charakterisiert, ermittelt wird.

Vorteilhaft ist, wenn die Absolutkorrektur erst dann durchgeführt wird, wenn Beschleunigungsbeiträge der Injektoren bei einem Hochlauftest ein Gleichstellungskriterium er- füllen. Unter Beschleunigungsbeiträgen der Injektoren sind dabei die Beiträge einzelner befeuerter Zylinder zur Beschleunigung der Brennkraftmaschine während des Hochlauftests zu verstehen. Über eine bekannte Kurbel- und/oder Nockenwellenposition der Brennkraftmaschine kann jeder Beitrag zur Beschleunigung der Brennkraftmaschine einem Zylinder und somit auch einem Injektor zugeordnet werden. Unter einem Gleich- Stellungskriterium kann insbesondere verstanden werden, dass überprüft wird, ob alle Beschleunigungsbeiträge innerhalb eines vorgebbaren Toleranzbandes um einen Mittelwert der Beschleunigungsbeiträge liegen.

Vorteilhaft ist, wenn mittels der Gleichstellung der Injektoren bewirkt wird, dass die Beschleunigungsbeiträge der Injektoren das Gleichstellungskriterium erfüllen. In vorteilhafter Weiterbildung wird hierzu eine injektorindividuelle Soll-Einspritzmenge um einen injektorindividuellen Korrekturwert korrigiert.

Vorteilhaft ist, wenn aus der ermittelten Einspritzmenge des Injektors geschlossen wird, ob der Injektor ausgetauscht werden soll.

Vorteilhaft ist eine Vorrichtung, die eingerichtet ist, jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Bei der Vorrichtung kann es sich insbesondere um ein Steuergerät des Fahrzeugs oder um ein Diagnosegerät handeln, das im Rahmen der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unmittelbar oder mittelbar mit Sensoren und den Injektoren der Brennkraftmaschine in Verbindung steht.

Vorteilhaft ist ein Computerprogramm, das eingerichtet ist, jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, insbesondere, wenn es auch einer Steuereinheit abläuft.

Vorteilhaft sind außerdem ein Speichermedium auf dem das Computerprogramm gespeichert ist, sowie eine elektronische Steuereinheit, die das Speichermedium umfasst.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Ablaufs einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines zeitlichen Verlaufs von injektorin- dividuellen Korrekturwerten für eine Einspritzmenge, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelt werden.

Ausführungsform der Erfindung

Figur 1 zeigt einen schematischen Ablauf einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das nachstehend näher beschriebene Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens findet Anwendung bei Brennkraftmaschinen, die in einem Kraftfahrzeug eingebaut sind und durch eine elektronische Steuereinheit gesteuert werden. Eine Drehzahl der Brennkraftmaschine wird mittels eines Drehzahlsensors erfasst und steht der elektronischen Steuereinheit zu Verfügung. Eine Motorposition wird mittels geeigneter Sensorik ermittelt. Die elektronische Steuereinheit berechnet Einspritzmengen und/oder Ansteuerdauern für die Injektoren der Brennkraftmaschine und steuert die Injektoren entsprechend an. Das nachstehend näher beschriebene Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch die elektronische Steuereinheit durchgeführt, die in einer vorteilhaften Weiterbildung mit einer fahrzeugexternen Diagnoseeinheit in Verbindung stehen kann.

Das Verfahren startet in Schritt 100. Anschließend wird Schritt 110 durchgeführt.

In Schritt 110 wird ein Hochlauf der Brennkraftmaschine durchgeführt. Hierfür werden die einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine mit Kraftstoff beaufschlagt, sodass sich während des mehrere Arbeitsspiele der Brennkraftmaschine umfassenden Hochlauf eine homogene Beschleunigung der Brennkraftmaschine ergibt. Die Drehzahl der Brennkraftmaschine wird also von einem Startwert, der einer Leerlaufdrehzahl entspricht, zu einem Maximalwert erhöht. Der Startwert der Drehzahl sowie der Maximalwert der Drehzahl werden sensorisch erfasst und für eine spätere Verwendung durch das Steuergerät gespeichert. Nach Erreichen der maximalen Drehzahl wird die Brennkraftmaschine ohne Einspritzung von Kraftstoff durch ihre Innere Reibung wieder abgebremst, bis die Drehzahl wieder den Wert der Leerlaufdrehzahl erreicht hat. Durch Messung der Zeitpunkte des Starts des Hochlaufs, des Erreichen der maximalen Drehzahl und des Wiedererreichens der Leerlaufdrehzahl werden eine erste Steigung des Drehzahlverlaufs, die den Hochlauf der Drehzahl beschreibt, und eine zweite Steigung des Drehzahlverlaufs, die das Abbremsen der Brennkraftmaschine beschreibt, berechnet und gespeichert. Anschließend wird Schritt 120 durchgeführt. Die in Schritt 110 in jeden Zylinder eingespritzte Kraftstoff- menge wird durch die elektronische Steuereinheit bestimmt. Hierfür wird eine Soll- Einspritzmenge um einen injektorindividuellen Korrekturwert korrigiert, der in einem Speicher der elektronischen Steuereinheit abgelegt ist. Der injektorindividuelle Korrekturwert wird mittels der unten beschriebenen Verfahrensschritte aktualisiert. Vor einem ersten Durchlauf des beschriebenen Verfahrens beträgt der injektorindividuelle Korrekturwert für jeden Injektor Null.

In Schritt 120 werden jedem Zylinder der Brennkraftmaschine zylinderindividuelle Beschleunigungsbeiträge zugeordnet. Hierfür wird, z. B. anhand einer bekannten Motorposition, ermittelt, welcher Zylinder bei einem gegebenen Beitrag zur Beschleunigung der Brennkraftmaschine beiträgt, indem er sieh zeitlich zur Beschleunigung passend in einem Expansionstakt befindet. Jede einzelne Beschleunigungskomponente, die in einem Verlauf der hochlaufenden Drehzahl sichtbar ist, kann somit einem Zylinder und folglich einem Injektor zugeordnet werden. Anschließend wird Schritt 130 durchgeführt.

In Schritt 130 wird für jeden Injektor ein Mittelwert über die in Schritt 120 als zugehörig ermittelten Beschleunigungsbeiträge gebildet. Für jeden Injektor liegt somit ein injektorspezifischer Mittelwert vor. Die injektorspezifischen Mittelwerte werden gespeichert. Anschließend wird Schritt 140 durchgeführt.

In Schritt 140 wird ein Gesamtbeschleunigungsmittelwert berechnet, indem ein Mittelwert über alle injektorindividuellen Beschleunigungsmittelwerte gebildet wird. Der Gesamtbeschleunigungsmittelwert wird gespeichert. Anschließend wird Schritt 150 durchgeführt.

In Schritt 150 wird für jeden Injektor eine Differenz zwischen dem zu dem Injektor gehörigen injektorindividuellen Beschleunigungsmittelwert und dem in Schritt 140 berechneten Gesamtbeschleunigungsmittelwert berechnet. Diese Differenz bildet eine injektorspezifische Abweichung. Anschließend wird Schritt 160 durchgeführt. In Schritt 160 wird jede injektorspezifische Abweichung mittels einer Kalibrationszu- ordnung in den injektorindividuellen Korrekturwert für eine Einspritzmenge umgerechnet. Die injektorindividuellen Korrekturwerte für die Einspritzmenge werden gespeichert und stehen für folgende Durchläufe des Verfahrens zur Verfügung. Anschließend wird Schritt 170 durchgeführt.

In Schritt 170 wird überprüft, ob sich alle in Schritt 130 ermittelten injektorspezifischen Mittelwerte innerhalb einer vorgebbaren Toleranz ähneln. Hierfür kann überprüft werden, ob die injektorspezifischen Mittelwerte innerhalb eines vorgebbaren Toleranzbandes um den Gesamtbeschleunigungsmittelwert, der in Schritt 140 berechnet wurde, liegen. Ist dies der Fall wird mit Schritt 180 fortgefahren. Ist dies nicht der Fall wird mit Schritt 110 fortgefahren.

In Schritt 180 wird eine Gesamteinspritzmenge M inj unter Verwendung des Startwerts der Drehzahl n_min und des Maximalwerts der Drehzahl n_max sowie der ersten (al) und der zweiten Steigung (a2), die in Schritt 110 ermittelt wurden, gemäß der Formel berechnet. f(zn) bezeichnet dabei einen Konstante, die sowohl eine Effizient, als auch ein Trägheitsmoment der Brennkraftmaschine repräsentiert. Der Wert für f(zn) kann beispielsweise im Speicher der elektronischen Steuereinheit hinterlegt sein.

Entspricht die berechnete Gesamteinspritzmenge einer Soll-Gesamteinspritzmenge endet das Verfahren in Schritt 200. Entspricht die berechnete Gesamteinspritzmenge nicht der Soll-Gesamteinspritzmenge, wird aus einem Vergleich der Gesamteinspritzmenge mit der Soll-Gesamteinspritzmenge ein Absolutkorrekturwert ermittelt, der additiv mit jedem injektorindividuellen Korrekturwert verrechnet wird. Die neuen injektorindividuellen Korrekturwerte werden gespeichert. Anschließend wird Schritt 110 durchgeführt. Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines zeitlichen Verlaufs von injektorindividuellen Korrekturwerten (31, 32, 33, 34) für eine Einspritzmenge einer Brennkraftma- schine mit vier Zylindern, die mit dem obigen Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelt wurden.

Der zeitliche Verlauf der injektorindividuellen Korrekturwerte (31, 32, 33, 34) ist in einer zweidimensionalen Ebene dargestellt, die von einer ersten (20) und einer zweiten Achse (10) aufgespannt wird. Die erste Achse (20) entspricht dabei einer Zeitachse (20), die zweite Achse (10) repräsentiert die Größe der injektorspezifischen Korrektur- werte. Linie 31 repräsentiert den zeitlichen Verlauf des injektorspezifischen Korrekturwertes des Injektors der dem ersten Zylinder zugeordnet ist. Linie 32 repräsentiert den zeitlichen Verlauf des injektorspezifischen Korrekturwertes des Injektors der dem zweiten Zylinder zugeordnet ist. Linie 33 repräsentiert den zeitlichen Verlauf des injektorspezifischen Korrekturwertes des Injektors der dem dritten Zylinder zugeordnet ist. Li- nie 34 repräsentiert den zeitlichen Verlauf des injektorspezifischen Korrekturwertes des

Injektors der dem vierten Zylinder zugeordnet ist.

Zu Beginn des Verfahrens gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel beträgt der injektorspezifische Korrekturwert für jeden Injektor Null, d.h. die die injektorspezifischen Korrekturwerte repräsentierenden Linien (31, 32, 33, 34) haben einen gemeinsamen

Schnittpunkt mit der ersten Achse (20). Dieser Schnittpunkt definiert den Zeitpunkt tO. Zunächst wird die Gleichstellung der Injektoren durchgeführt, sodass jedem Injektor ein injektorindividueller Korrekturwert zugeordnet wird, der im dargestellten Beispiel von Null verschieden ist. Mit den injektorindividuellen Korrekturwerten wird die Gleichstel- lung zum Zeitpunkt tl erneut durchgeführt. Die Wiederholung der Gleichstellung und damit eine Aktualisierung der injektorindividuellen Korrekturwerte erfolgt solange, bis die Beschleunigungsbeiträge der Injektoren das Gleichstellungskriterium erfüllen. Im illustrierten Beispiel ist dies zum Zeitpunkt t3 der Fall, sodass unmittelbar im Anschluss an die Gleichstellung die Absolutkorrektur der Einspritzmenge durchgeführt wird. Die neuen injektorindividuellen Korrekturwerte, die auch Beiträge der Absolutkorrektur enthalten (40) sind zum Zeitpunkt t3 dargestellt.

Das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird anschließend wiederholt, bis die berechnete Gesamteinspritzmenge der Soll-Gesamteinspritzmenge entspricht, wobei die injektorindividuellen Korrekturwerte bei jeder Wiederholung aktualisiert werden, was durch die Werte der injektorindividuellen Korrekturwerte zu den Zeitpunkten t4, t5 und t6 repräsentiert wird.