Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, die ausgebildet ist, das Verfahren durchzuführen. Bei Kraftfahrzeugen mit einem sogenannten Common Rail Einspritzsystem (auch Speicher-Einspritzsystem genannt) sind mehrere, typischerweise alle Injektoren mit einem gemeinsamen Kraftstoff erteiler (Common Rail) gekoppelt, der unter einem hohen Druck steht. Die jeweils innerhalb eines Zylindertakts, auch Arbeitstakt genannt, in die Zylinder der Brennkraftmaschine einzuspritzende Einspritzmenge an Kraftstoff wird typischer ^¬ weise in erster Linie dadurch dosiert, dass der jeweilige Injektor mit einer kürzer oder länger gewählten Ansteuerdauer angesteuert wird, um Kraftstoff in den jeweiligen Zylinder einzuspritzen. Während der Ansteuerdauer wird der Injektor jeweils geöffnet.

Aufgrund von Fertigungstoleranzen und Alterungserscheinungen im Einspritzsystem können die Einspritzmassen zwischen den ein- zelnen Zylindern variieren. Dies kann zu Drehmomentunterschieden zwischen den Zylindern führen, was sich negativ auf die Laufruhe beziehungsweise das Emissionsverhalten der Brennkraftmaschine auswirken kann. So können insbesondere Verschleißerscheinungen oder Ablagerungen dazu führen, dass sich eine tatsächliche Öffnungsdauer oder ein tatsächlicher Öffnungsgrad des Injektors bei gegebenem Kraftstoffdruck und gegebener Ansteuerdauer während einer Lebensdauer der Injektoren verändert. Es ist wünschenswert, ein Verfahren sowie eine korrespondierende Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine anzugeben, die einen zuverlässigen Betrieb der Brennkraftmaschine er ^¬ möglicht .

Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine korrespondierende Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Zylindern. Gemäß einer Ausführungsform wird eine jeweilige Drehmomentabgabe der Zylinder ermittelt. Die Drehmomentabgabe erfolgt aufgrund einer Einspritzung von Kraftstoff in den jeweiligen Zylinder. Eine Differenz der Drehmomentabgaben wird ermittelt. Die ermittelte Differenz wird mit einem vorgegebenen Schwellenwert für die Drehmomentabgabe verglichen. Wenn die ermittelte Differenz den Schwellenwert übersteigt, wird die Einspritzmasse für zumindest einen der Zylinder in Abhängigkeit von der ermittelten Differenz der Drehmomentabgaben verändert. Eine weitere

Drehmomentabgabe des zumindest einen Zylinders wird ermittelt, die aufgrund der Einspritzung der veränderten Einspritzmasse erfolgt. Nachfolgend wird ermittelt, ob die weitere Drehmo ^¬ mentabgabe mit der Veränderung der Einspritzmasse korrespondiert Wenn die weitere Drehmomentabgabe außerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs für eine korrespondierende Einspritzmasse liegt, wird die einzuspritzende Einspritzmasse auf den ur ^¬ sprünglichen Wert gesetzt und der Einspritzzeitpunkt zumindest bei dem einen der Zylinder verändert.

Die Einspritzmasse, also die Masse an Kraftstoff, die jeweils in den Zylinder eingespritzt wird, um ein Drehmoment an einer

Kurbelwelle der Brennkraftmaschine zu erzeugen, steht norma ^¬ lerweise in linearem Zusammenhang mit dem aus der Einspritzmasse resultierenden Drehmoment. Die eingespritzte Menge an Kraftstoff gibt somit normalerweise die Leistungsabgabe des jeweiligen Zylinders vor. Die Einspritzmenge ist somit herkömmlich pro ^¬ portional zum Drehmoment der Kurbelwelle. Das anmeldungsgemäße Verfahren ermöglicht zusätzlich einen Rückschluss darauf, ob unterschiedliche Drehmomentabgaben der Zylinder aufgrund von unterschiedlichen Einspritzmassen entstehen, oder ob ein

Einspritzzeitpunkt der Einspritzung Ursache für die unter ^¬ schiedliche Drehmomentabgabe ist.

Stellt sich nach einer Veränderung der Einspritzmasse nicht der erwartete lineare Zusammenhang zwischen Einspritzmasse und

Drehmoment ein, wird die Einspritzmassenänderung zurückgenommen. Folgt auf eine Vergrößerung der Einspritzmasse nicht eine entsprechende Vergrößerung des Drehmoments, wird die Ein- spritzmassenänderung zurückgenommen. Folgt auf eine Verklei- nerung der Einspritzmasse nicht eine entsprechende Reduzierung des Drehmoments, wird die Einspritzmassenänderung zurückge ^¬ nommen. Nachfolgend wird der Einspritzzeitpunkt der Einspritzung angepasst, auch Phasenlage der Einspritzung genannt. Der

Einspritzzeitpunkt bezieht sich jeweils auf den Zylindertakt der jeweiligen Zylinder, auch Arbeitstakt genannt. Beispielsweise beginnt der Zeitraum des Zylindertakts beim oberen Totpunkt vor dem Ansaugen und endet am oberen Totpunkt nach dem Ausstoßen der Verbrennungsgase . Mit dem anmeldungsgemäßen Verfahren ist es möglich, die

Drehmomentabgabe der einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine anhand einer Anpassung des Einspritzzeitpunkts anzugleichen. Aufgrund der zusätzlichen Anpassung des Einspritzzeitpunkts ist es möglich, eine fehlerhafte Vertrimmung der Zylindergleich- Stellung zu vermeiden. Es ist feststellbar, ob eine Abweichung der Drehmomentabgabe tatsächlich aufgrund von unterschiedlichen Einspritzmassen oder aufgrund eines unkorrekten Einspritzzeitpunkts erfolgt. Somit können auch ungenaue Fehlerdiagnosen vermindert werden. Bei Dieselbrennkraftmaschinen wird der Kraftstoff in die heiße, komprimierte Luft im Zylinder eingespritzt. Die Verbrennung wird dann durch die Selbstzündung aufgrund der durch die Kompression steigenden Zylindertemperatur eingeleitet. Die Zeit zwischen Einspritzbeginn und dem Beginn der Verbrennung wird Zündverzug genannt. Der chemische Zündverzugszeitpunkt hängt stark von der Verdampfung des Gemischs und somit von Druck und Temperatur ab. Die Drehzahländerung hängt dann wiederum vom Zylinderdruck und den Massekräften ab.

Kurz vor dem oberen Totpunkt stellt sich die höchste Kom ^¬ pressionstemperatur ein. Wird eine Verbrennung zu früh durch eine zu frühe Einspritzung eingeleitet, steigt der Verbrennungsdruck steil an und wirkt der Kolbenbewegung im Zylinder entgegen. Die dabei abgegebene Wärmemenge verschlechtert den Wirkungsgrad des Motors. Somit bewirkt ein zeitlich vorgelegter Verbrennungs ^¬ beginn eine erhöhte Temperatur im Zylinder.

Ein zu später Einspritzzeitpunkt kann bei geringer Last zu einer unvollständigen Verbrennung führen. Dies führt dazu, dass bei der Emission die Werte für Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid steigen, da die Temperaturen im Brennraum bereits wieder zu sinken beginnen. Die Brennraumtemperatur lässt sich beispielsweise mittels eines Abgastemperatursensors ermitteln.

Gemäß Ausführungsformen wird beispielsweise die jeweilige Kurbelwellenbeschleunigung mittels eines Geberradsensors und eines Geberrads ermittelt, das mit der Kurbelwelle gekoppelt ist. Das Geberrad ist beispielsweise ein Zahnrad und der Geber- radsensor beispielsweise ein Hallsensor. Somit ist es möglich, Zahnzeiten auszuwerten, um die Kurbelwellenbeschleunigung zu ermitteln . Alternativ oder zusätzlich wird die Kurbelwellenbeschleunigung in Abhängigkeit einer Laufruhe der Brennkraftmaschine ermittelt.

Alternativ oder zusätzlich wird die Kurbelwellenbeschleunigung in Abhängigkeit einer Drehzahländerung der Kurbelwelle ermittelt .

Gemäß Ausführungsformen werden die beschriebenen Verfahrensschritte zumindest teilweise wiederholt, bis eine weitere ermittelte Differenz der Drehmomentabgaben kleiner als der vorgegebene Schwellenwert für die Drehmomentabgabe ist.

Gemäß Ausführungsformen wird ein sonstiger Fehler ermittelt, wenn die weitere ermittelte Differenz nach einem vorgegebenen Zeitraum nicht kleiner als der vorgegebene Schwellenwert für die Drehmomentabgabe ist. Wenn das anmeldungsgemäße Verfahren auch nach mehrmaligen Durchführen nach dem vorgegebenen Zeitraum nicht dazu führt, dass die Drehmomentabgaben angeglichen werden, liegt ein sonstiger Fehler als Ursache für die Drehmomentab ^¬ weichung vor, der nicht aufgrund der Einspritzmassen oder des Einspritzzeitpunkts auftritt. Der sonstige Fehler ist bei ^¬ spielsweise ein Fehler in der Abgasrückführung oder ein Fehler in der Kompression.

Weitere Vorteile, Merkmale und Weiterbildungen ergeben sich aus den nachfolgenden in Verbindung mit den Figuren erläuterten Beispielen .

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Systems mit einer

Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführungsform, Figur 2 eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform, und

Figur 3 eine schematische Darstellung des Zusammenhangs

zwischen Drehmoment und Einspritzmasse gemäß einer Ausführungsform, und

Figur 4 eine schematische Darstellung eines Zusammenhangs zwischen Einspritzzeitpunkt und Drehmoment gemäß einer Ausführungsform.

Figur 1 zeigt ein System 100 mit einer Brennkraftmaschine 106 und einem Kraftstoff erteiler 101 (auch Common Rail genannt) . Kraftstoff aus einem nicht dargestellten Kraftstofftank wird unter hohem Druck in dem KraftstoffVerteiler 101 gesammelt und nachfolgend direkt in Zylinder 102, 103, 104 und 105 der Brennkraftmaschine 106 eingespritzt. Die Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffs führt zu einer Drehmomentabgabe der Zylinder 102 bis 105 auf eine Kurbelwelle 107 der Brenn ^¬ kraftmaschine 106. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Brennkraftmaschine 106 vier Zylinder 102 bis 105 auf. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen weist die Brennkraftmaschine mehr als vier oder weniger als vier Zylinder auf. Die Zylinder 102 bis 105 können auch als Brennräume der Brennkraftmaschine 106 bezeichnet werden.

Aufgrund von Fertigungstoleranzen im System 100 sowie durch das Auftreten von Alterungserscheinungen können die tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmassen zwischen den einzelnen Zylindern 102 bis 105 variieren. Beispielsweise verändert sich die Menge an Kraftstoff die je Injektor bei gleichbleibenden Ansteuerdauer tatsächlich eingespritzt wird. Diese Unterschiede zwischen den Einspritzmassen der jeweiligen Zylinder 102 bis 105 führen zu unterschiedlichen Drehmomentabgaben der Zylinder 102 bis 105 auf die Kurbelwelle 107. Diese Drehmomentunterschiede können sich negativ auf die Laufruhe beziehungsweise das Emissionsverhalten der Brennkraftmaschine auswirken. Eine Vorrichtung 110, die beispielsweise Teil einer Motor ^¬ steuerung ist, ist eingerichtet, ein nachfolgend in Verbindung mit Figur 2 erläutertes Verfahren durchzuführen, um die unterschiedlichen Drehmomentabgaben zu korrigieren, sodass die jeweiligen Drehmomentabgaben der Zylinder 102 bis 105 innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs liegen.

Das Verfahren gemäß Figur 2 wird in Schritt 201 gestartet.

Nachfolgend wird in Schritt 202 die Drehmomentabgabe des Zy- linders 102 mit der Drehmomentabgabe des Zylinders 103 und der Drehmomentabgabe des Zylinders 104 und der Drehmomentabgabe des Zylinders 105 verglichen. Beispielsweise wird dazu die Kur ^¬ belwellenbeschleunigung je Zylindertakt der Zylinder 102 bis 105 verglichen. Insbesondere wird eine Differenz der Kurbelwel- lenbeschleunigungen ermittelt, um auf die Unterschiede der

Kurbelwellenbeschleunigung zu schließen. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen werden andere Kombinationen der Zylinder 102 bis 105 für den Vergleich verwendet. Nachfolgend wird in Schritt 203 ermittelt, ob eine Abweichung der jeweiligen Drehmomentabgaben der Zylinder 102 bis 105 größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert. Beispielsweise wird ver ^¬ glichen, ob die Differenz zwischen den Drehmomentabgaben größer als der vorgegebene Schwellenwert ist. Ist die Differenz kleiner als der vorgegebene Schwellenwert, wird auf ein normal funk ^¬ tionierendes System geschlossen und das Verfahren in Schritt 207 ohne eine Verstellung der Einspritzung zumindest zeitweise beendet . ₀

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Wird in Schritt 203 ermittelt, dass die Abweichung der Dreh ^¬ momentabgaben größer als der vorgegebene Schwellenwert ist, wird nachfolgend in Schritt 204 die Einspritzmasse zumindest bei einem der Zylinder 102 bis 105 angepasst. Beispielsweise wird die Einspritzmasse, die je Zylindertakt in den Zylinder 102 ein ^¬ gespritzt wird, verändert. Die Veränderung ist abhängig von der ermittelten Differenz zwischen den Drehmomentabgaben.

Wie sich insbesondere aus Figur 3 ergibt, hängen die Ein- spritzmasse und das daraus resultierende Drehmoment linear miteinander zusammen. An der X-Achse ist die Einspritzmasse aufgetragen, an der Y-Achse das Drehmoment. Soll das Drehmoment des Zylinders 102 um den Wert Yl reduziert werden, wird die Einspritzmasse für den Zylinder 102 entsprechend um den Wert XI reduziert. Soll das Drehmoment des Zylinders 102 erhöht werden, wird die Einspritzmasse für den Zylinder 102 entsprechend erhöht.

Falls jedoch der Einspritzzeitpunkt fehlerhaft ist, ist es möglich, dass eine Veränderung der Einspritzmasse nicht zu einem korrespondierenden geänderten Drehmoment führt. Beispielsweise führt dann eine Erhöhung der Einspritzmasse nicht zu einer Erhöhung des daraus resultierenden Drehmoments.

Der Einspritzzeitpunkt ist insbesondere der Zeitpunkt, zu dem die drehmomentrelevante Einspritzung der Einspritzmasse des

Kraftstoffs je Zylindertakt erfolgt. Der Einspritzzeitpunkt kann auch als Einspritzlage und/oder Einspritzphase bezeichnet werden . Wie sich insbesondere aus Figur 4 ergibt, in der auf der X-Achse der Einspritzzeitpunkt und auf der Y-Achse das Drehmoment aufgetragen ist, nimmt das abgegebene Drehmoment ab, wenn der Einspritzzeitpunkt vom optimalen Einspritzzeitpunkt Tl ab ^¬ weicht . Eine Korrektur des Einspritzzeitpunkts erfolgt beispielsweise iterativ unter Berücksichtigung der Abgastemperatur. Führt beispielsweise eine Veränderung des Einspritzzeitpunkts nach früher nicht zur gewünschten Änderung beim abgegebenen Dreh- moment bei erneuter Anpassung der Einspritzmasse, aber zu einer Erhöhung der Abgastemperatur, so kann darauf geschlossen werden, dass der Einspritzzeitpunkt vor der Verstellung zu früh war. Alle weiteren Iterationsschritte sollten dann in Richtung später erfolgen .

Um den Effekt des Einspritzzeitpunkts bei der Angleichung der Drehmomentabgaben zu berücksichtigen, wird in Schritt 205 ermittelt, ob sich aufgrund der in Schritt 204 geänderten Einspritzmasse die erwartete Drehmomentänderung ergibt. Die Drehmomentenänderung wird mit der Einspritzmassenänderung plausibilisiert . Korrespondiert das von dem Zylinder 102 ab ^¬ gegebene Drehmomentmit mit der Änderung der Einspritzmasse, ist also beispielsweise die Bedingung, wie in Figur 3 dargestellt, erfüllt, wird das Verfahren mit Schritt 202 wieder begonnen und solange wiederholt, bis die Differenz der Drehmomentabgaben der Zylinder 102 bis 105 unterhalb des vorgegebenen Schwellenwerts liegt .

Wird in Schritt 205 festgestellt, dass die veränderte Ein- spritzmasse nicht zu einer erwarteten Drehmomentänderung führt, wird in Schritt 206 die Einspritzmassenänderung aus Schritt 205 zurückgenommen. Die einzuspritzende Einspritzmasse wird auf den ursprünglichen Wert gesetzt, auf dem sie vor dem Schritt 204 war. In Schritt 206 wird dann der Einspritzzeitpunkt der Einspritzung in den Zylinder 102 geändert. Beispielsweise wird der Ein ^¬ spritzzeitpunkt nach vorne verschoben. Alternativ wird der Einspritzzeitpunkt nach hinten verschoben. Der Regelvorgang wird solange weiderholt, bis sich aufgrund der Anpassungen der Einspritzmasse und des Einspritzzeitpunkts ein gleichmäßiges Drehmoment auf allen Zylindern 102 bis 105 darstellt. Insbesondere werden die Verfahrensschritte 202 bis 206 solange wiederholt, bis in Schritt 203 ermittelt wird, dass die Differenz kleiner als der vorgegebene Schwellenwert ist.

Erfolgt nach einer vorgegebenen Zeitspanne keine Konvergenz des Verfahrens, wird also innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne nicht festgestellt, dass die Differenz kleiner als der vor ^¬ gegebene Schwellenwert ist, kann auf einen sonstigen Fehler im System geschlossen werden. Die unterschiedlichen Drehmomentabgaben werden dann nicht durch unterschiedliche Einspritzmassen oder einen fehlerhaften Eispritzzeitpunkt verursacht. Ein sonstiger Fehler kann beispielsweise eine Ungenauigkeit bei der Abgasrückführung oder bei der Kompression sein.

Bei dem Verfahren wird somit nicht nur die Einspritzmasse angepasst, um die Drehmomentabgabe der Zylinder 102 bis 105 anzugleichen, sondern zusätzlich auch der Einspritzzeitpunkt, wenn nötig. Somit ist es möglich, eine fehlerhafte Vertrimmung der Zylindergleichstellung zu vermeiden. Insbesondere sind für das Verfahren keine weiteren Eingangsgrößen notwendig. Eine verlässliche Plausibilisierung ist beispielsweise ohne In- formationen über einen Zylinderdruck möglich. Da von der

Vorrichtung 110 beispielsweise die Einspritzkorrekturwerte auch für eine Bewertung der Einspritzung verwendet werden, können Fehldiagnosen vermieden werden. Somit ist eine verlässliche Zylindergleichstellung bei Brennkraftmaschinen mit Direk- teinspritzung möglich . Dies führt zu einem verlässlichen Betrieb der Brennkraftmaschine 106. _{1 γ}

Bezugs zeichen

100 System

101 Kraftstoff erteiler

102, 103, 104, 105 Zylinder

106 Brennkraftmaschine

107 Kurbelwelle

110 Vorrichtung 201 - 207 Verfahrensschritte

Tl Einspritzzeitpunkt