Beschreibung

Verfahren und Vorrichtung zum Anpassen einer Einspritzcharakteristik

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Anpassen einer Einspritzcharakteristik nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs und eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Viele Brennkraftmaschinen weisen eine Einspritzvorrichtung auf, wobei diese über Injektoren verfügt, mit denen Kraftstoff in die Brennräume eingespritzt wird. Um die Kraftstoffmenge optimal zu bemessen, werden die Injektoren oder Einspritzventile mittels einer geeigneten

Steuervorrichtung angesteuert. Die Bemessung der Kraftstoffmenge erfolgt dabei in der Regel zeitgesteuert, d. h. der Injektor wird für eine genau festgelegte Zeit geöffnet und anschließend wieder geschlossen. Diese Zeit wird hier als Ansteuerdauer des Injektors bezeichnet .

Zumeist liegt in einer Steuervorrichtung der Brennkraftmaschine ein Kennfeld vor, welches eine Soll- Einspritzcharakteristik festlegt, d. h. eine Zuordnung zwischen eingespritzter Kraftstoffmenge und Ansteuerdauer. Eine genaue Einstellbarkeit der eingespritzten Kraftstoffmenge ist wichtig, damit die Brennkraftmaschine an ihrem optimalen Betriebspunkt arbeiten kann.

Aufgrund von fertigungsbedingten Streuungen oder altersbedingten änderungen der Injektoren bzw. der Brennkraftmaschine an sich kann eine Ist-Einspritzcharakteristik von der Soll-Einspritzcharakteristik abweichen. Dies bedeutet, dass die Zuordnung zwischen Ansteuerdauer und eingespritzter Kraftstoffmenge im Ist—

Zustand vom Soll-Zustand abweichen kann. Da es sich bei den änderungen zumeist um sehr kleine Einspritzmengenänderungen handelt, deren Absolutwert weitgehend unabhängig von der

Ansteuerdauer bzw. der Einspritzmenge ist, kann zum Anpassen der Einspritzcharakteristik häufig eine Kleinstmengenadaption vorgenommen werden.

Eine derartige Kleinstmengenadaption ist in der Druckschrift DE 102 57 686 Al genauer beschrieben. Dabei wird eine ein Referenz-Einspritzverhalten wiedergebende

Einspritzventilcharakteristik eines angesteuerten Injektors einer Brennkraftmaschine an alterungsbedingte änderungen eines Ist-Einspritzverhaltens angepasst, indem während eines keine Kraftstoffeinspritzung erfordernden Betriebszustandes der Brennkraftmaschine das Einspritzventil intermittierend gemäß einer Ansteuerdauer angesteuert wird, während ansonsten keine Kraftstoffeinspritzung erfolgt, so dass mindestens einem Arbeitszyklus der Brennkraftmaschine mit Ansteuerung mindestens ein Arbeitszyklus ohne Ansteuerung des Einspritzventils folgt oder vorangeht und jeweils ein Drehzahlwert oder ein Wert einer drehzahlabhängigen Größe der Brennkraftmaschine für den Arbeitszyklus mit Ansteuerung und für mindestens einen der Arbeitszyklen ohne Ansteuerung detektiert wird und eine Differenz der detektierten Werte gebildet und damit eine Korrektur der Einspritzcharakteristik vorgenommen wird.

Das Verfahren aus der genannten Druckschrift führt dann zu befriedigenden Ergebnissen, wenn es sich bei der Brennkraftmaschine um eine Dieselmaschine handelt. Ein Nachteil dieses Verfahrens hängt damit zusammen, dass für eine Berücksichtigung des während des Arbeitszyklus mit Ansteuerung gemessenen Werts lediglich vorausgesetzt wird, dass eine Einspritzung stattgefunden hat. Da es bei Ottomotoren bzw. Brennkraftmaschinen mit aktiver Zündung nicht zwangsläufig zu einer Zündung einer eingespritzten Kleinstmenge kommen muss, ist das dort offenbarte Verfahren für Brennkraftmaschinen mit aktiver Zündung nicht geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist es also, ein entsprechendes Verfahren zum Anpassen einer Einspritzcharakteristik

vorzuschlagen, dass zur Anwendung an einem Ottomotor geeignet ist. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu entwickeln, mit der ein solches Verfahren durchführbar ist .

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich mit den Merkmalen der untergeordneten Ansprüche.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Differenz zweier aufeinander folgender Segmentzeiten des dem ausgewählten Injektor zugeordneten Zylinders oder eine andere Größe, die eine zeitliche änderung einer

Kurbelwellenwinkelgeschwindigkeit wiedergibt, für den mindestens einen Arbeitszyklus mit Ansteuerung des Injektors und für den mindestens einen Arbeitszyklus ohne Ansteuerung des Injektors als Messwert ermittelt. Als Segmentzeit wird hierbei die Zeit bezeichnet, welche eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine für ein überstreichen eines bestimmten Winkelsegments benötigt. Ein Winkelsegment kann dabei z.B. mit einer Größe von 720° geteilt durch die Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine definiert sein. Die Winkelsegmente sollten so bestimmt werden, dass im Fall einer Ansteuerung des entsprechenden Injektors eine in den Zylinder mittels Injektor eingespritzte Kraftstoffmenge bei oder kurz vor überstreichen eines der zwei Winkelsegmente gezündet wird und so eine messbare Veränderung der Segmentzeit eintritt.

Zwischen den Messwerten der Arbeitszyklen mit und ohne Ansteuerung wird eine Relation gebildet und diese zur Korrektur der Einspritzcharakteristik verwendet, wobei zur Berücksichtigung von Zündaussetzern der mindestens eine Messwert für den Arbeitszyklus mit Ansteuerung jeweils dahingehend geprüft wird, ob dieser Messwert vom Messwert oder den Messwerten des Injektors im Arbeitszyklus oder in den Arbeitszyklen ohne Ansteuerung signifikant abweicht. Nur

wenn dies der Fall ist, wird die genannte und ermittelte Relation zur Korrektur der Einspritzcharakteristik verwendet. Bei der genannten Relation kann es sich z.B. um eine Differenz zwischen dem Messwert mit Ansteuerung des Injektors und dem Messwert ohne Ansteuerung oder einem über mehrere Arbeitszyklen erfassten Mittelwert für den Messwert ohne Ansteuerung handeln oder um einen ähnlichen Wert, der die tatsächliche Einspritzmenge im Arbeitszyklus mit Ansteuerung des Injektors widerspiegelt.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass Messwerte, in denen es zwar zu einer Einspritzung kommt, jedoch zu keiner Zündung des eingespritzten Kraftstoffgemisches, aussortiert werden. Dadurch wird eine Verfälschung der vorgenommenen Korrektur aufgrund einer durch Zündaussetzer verursachten fehlerhaften Einschätzung der Ist- Einspritzcharakteristik verhindert. Da sich die Differenz aufeinander folgender Segmentzeiten oder die andere Größe, die eine zeitliche änderung der Kurbelwellenwinkelgeschwindigkeit wiedergibt, bei einer

Einspritzung ohne Zündung nur wenig von dem entsprechenden Messwert für den Arbeitszyklus ohne Einspritzung unterscheidet, kann bei Kenntnis der Differenz zweier aufeinander folgender Segmentzeiten bzw. des Messwertes für die genannte andere Größe für den Arbeitszyklus ohne

Ansteuerung eine zuverlässige Entscheidung darüber getroffen werden, ob es bei der Erfassung eines Messwerts mit Ansteuerung zu einer Entzündung des Kraftstoffes gekommen ist .

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist darin zu sehen, dass es weitgehend von äußeren Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine unabhängig ist. Die Segmentzeit bzw. die Drehzahl oder Umlaufgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine stellt keine konstante Größe dar, sondern lediglich die

Momentaufnahme einer in der Regel zeitlich veränderlichen Größe. Dadurch, dass jeweils die Differenz zweier derartiger Größen bzw. die Winkelbeschleunigung einer

Kurbelwellenbewegung ermittelt wird, und die so erhaltenen Messwerte mit und ohne Einspritzung verglichen werden, hat eine reibungs- oder neigungsbedingte Abbremsung oder Beschleunigung der Brennkraftmaschine keinen das Ergebnis verfälschenden Einfluss auf das Verfahren. So wird eine zuverlässige und genaue Anpassung der Einspritzcharakteristik an die gewünschten Soll-Werte für die Einspritzmenge möglich.

Bei der Messung kann die abgegebene Kraftstoffmenge durch einen Vergleich der im Arbeitszyklus mit Ansteuerung und im Arbeitszyklus ohne Ansteuerung wirkenden Drehmomentwerte berechnet werden. Das Drehmoment ist dabei das Produkt aus Trägheitsmoment und Winkelbeschleunigung, wobei die Winkelbeschleunigung beispielsweise über einen Drehzahlgradienten oder eine Segmentzeitdifferenz während eines Arbeitszyklus mit Ansteuerung und einen Drehzahlgradienten oder eine Segmentzeitdifferenz während eines Arbeitszyklus ohne Ansteuerung gebildet wird. Das Trägheitsmoment der Brennkraftmaschine ist dabei durch die Schwungmasse von Kolben, Kurbelwelle, Nockenwelle und eventuellen Schwungmassen beeinflusst und stellt eine für eine Brennkraftmaschine festliegende unveränderliche Größe dar. Dabei kann zusätzlich ein Faktor für die innere Reibung der Brennkraftmaschine hinzugefügt werden, wie beispielsweise in der Druckschrift DE 102 57 686 Al beschrieben. In gleicher Weise sind in dieser Druckschrift mehrere Möglichkeiten, einen Drehmomentwert aus Segmentzeiten oder Drehzahlgradienten zu ermitteln, beschrieben.

Besonders bevorzugt wird das Verfahren über mehrere

Arbeitszyklen der Brennkraftmaschine durchgeführt . Wenn mehrere Zyklen, beispielsweise 10 bis 100, vorzugsweise 10 bis 20 Zyklen, verwendet werden, lässt sich eine zuverlässige und statistische Auswertung der Messwerte vornehmen. Dies ist insbesondere deswegen wichtig, damit in Abhängigkeit von den Messwerten, welche in den Arbeitszyklen ohne Ansteuerung ermittelt werden, eine vernünftige Schwelle bzw. ein vernünftiges statistisches Maß ermittelt werden kann, um

Messwerte in Arbeitszyklen mit Ansteuerung des Injektors, also mit Kraftstoffeinspritzung, bei welchen keine Zündung stattfindet, zu detektieren.

Vorzugsweise werden die beschriebenen Schritte des Verfahrens zum Anpassen der Einspritzcharakteristik sukzessive für mindestens zwei, vorzugsweise für alle Injektoren der Brennkraftmaschine durchgeführt. Dabei ist es vorteilhaft, wenn während eines Arbeitszyklus der Brennkraftmaschine jeweils ein Einspritzventil angesteuert wird, um die

Einspritzcharakteristik dieses Injektors besonders genau studieren zu können. Nach mehreren Arbeitszyklen, bei welchen dieser ausgewählte Injektor angesteuert wurde, kann ein weiterer Injektor bzw. können nacheinander alle Injektoren der Brennkraftmaschine in entsprechender Weise angesteuert werden. Auf diese Weise lässt sich die

Einspritzcharakteristik nicht nur für einen einzelnen Injektor, sondern für die gesamte Brennkraftmaschine anpassen .

Bevorzugt wird das Verfahren zum Anpassen der Einspritzcharakteristik mittels einer Steuerung vollzogen, welche vorzugsweise automatisch in jeder Schubphase, d. h. während eines keine Kraftstoffeinspritzung erfordernden Betriebszustandes der Brennkraftmaschine, oder jeweils in oder nach einem bestimmten Brennkraftmaschinen- Laufzeitintervall oder nach einem bestimmten Brennkraftmaschinen-Laufdistanzintervall während einer Schubphase durchgeführt wird. Eine Anpassung der Einspritzcharakteristik sollte regelmäßig, muss jedoch nicht fortlaufend vorgenommen werden. Mittels einer automatisierten Steuerung können sich Intervalle festlegen lassen, wobei sich hier beispielsweise ein Laufdistanzintervall von etwa 10.000 km oder ein Laufzeitintervall von etwa 50 Motorstunden anbieten würde. Selbstverständlich können diese Größen entsprechend den allgemeinen Erfahrungen mit

Brennkraftmaschinen und den Anforderungen im Alltag angepasst werden .

In einer besonders bevorzugten Ausführung des Verfahrens werden die genannten Verfahrensschritte für mindestens zwei verschiedene, vorzugsweise eine Vielzahl von Ansteuerdauern durchgeführt. Dadurch, dass die Verfahrensschritte über eine Vielzahl von Ansteuerdauern vorgenommen werden, kann die gesamte Einspritzcharakteristik des Injektors genauer angepasst werden, weil sich so auch eine Abhängigkeit eines Drift der tatsächlichen Einspritzmenge von der Ansteuerdauer ermitteln lässt. In einer bevorzugten Ausführung werden dabei die Ansteuerdauern schrittweise erhöht, wobei die Schrittweite von der gewünschten Genauigkeit der Korrektur der Einspritzventilcharakteristik abhängt. In der Regel werden zwei Schritte genügen, mit denen eine überprüfung bei einer minimalen und bei einer etwas größeren Ansteuerdauer bzw. Einspritzmenge vorgenommen wird.

Besonders vorzugsweise wird das Verfahren derart durchgeführt, dass ein zum Ansteuern eines Injektors dienendes Kennfeld bei der Korrektur angepasst wird, wobei das Kennfeld die Ansteuerdauer, vorzugsweise abhängig von Temperatur und/oder Kraftstoffdruck und/oder weiteren Parametern, in Relation setzt zur Einspritzmenge oder zu einer die Einspritzmenge festlegenden Größe, beispielsweise zu einem Soll-Drehmoment. Im laufenden Betrieb verändert sich die innerhalb einer bestimmten Ansteuerdauer eingebrachte Kraftstoffmenge, so dass die Relation zwischen beiden neu bestimmt werden muss. Durch das Vorhalten der Relation in einem Kennfeld können die innerhalb des Verfahrens gewonnenen Werte zur Motorsteuerung und zum Anpassen der

Einspritzcharakteristik verwendet werden. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn außer der Ansteuerdauer auch die Einspritzmenge beeinflussende Temperatur und/oder der Kraftstoffdruck vermerkt sind, um eine genauere Ansteuerung der Injektoren zu ermöglichen. Die beschriebene

Kleinstmengenadaptation ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn während des normalen Betriebszustandes die Ventile oder Injektoren die Brennräume der Brennkraftmaschine für jeden

Arbeitstakt mit einer Mehrzahl zumindest teilweise kleiner Einspritzungen füllen. Mit einem genau angepassten Kennfeld zuvor beschriebener Art kann erreicht werden, dass beispielsweise strenge Abgasnormen eingehalten werden können, da die Toleranzen bei den Injektoren sehr gering gehalten werden können. Auch kann durch eine mit der Erfindung auch langfristig mögliche genaue Ansteuerung der Injektoren ein besonders wirtschaftlicher Betrieb realisiert werden.

Hinsichtlich der Entscheidung, ob ein in einem Arbeitszyklus mit Ansteuerung gewonnener Messwert signifikant von einem Messwert aus einem Arbeitszyklus ohne Ansteuerung abweicht, können die Messwerte sowohl der Arbeitszyklen mit Ansteuerung als auch die Messwerte der Arbeitszyklen ohne Ansteuerung gemessen werden und dann eine Auswertung aller Messwerte vorgenommen werden. Dabei ist es vorteilhaft, wenn sich ein Arbeitszyklus mit Ansteuerung eines Injektors und ein Arbeitszyklus ohne Ansteuerung abwechseln.

Alternativ dazu könnten auch zuerst mehrere Arbeitszyklen ohne Ansteuerung durchlaufen werden, wobei anhand der dadurch gewonnenen Werte eine statistische Auswertung der Messwerte der Arbeitszyklen ohne Ansteuerung vorgenommen wird. Anschließend können dann Messgrößen, welche beispielsweise aus einer Differenz von Messwerten aus einem Arbeitszyklus mit Ansteuerung und einem Arbeitszyklus ohne Ansteuerung ermittelt wurden, einzeln mit der statistischen Auswertung der Messwerte der Arbeitszyklen ohne Ansteuerung verglichen um so für jeden mit Einspritzung einer Kleinstmenge erfassten Messwert einzeln zu ermitteln, ob eine Zündung vorlag oder nicht .

Aus den Messwerten, welche in Arbeitszyklen ohne Ansteuerung aufgenommen werden, kann eine statistische Verteilung ermittelt werden. Diese kann mittels einer Normal- oder Gleichverteilung genähert werden, indem insbesondere der Mittelwert und die Varianz der Verteilung ermittelt werden. Aus der Varianz kann dann die Standardabweichung ermittelt

werden. Ein Kriterium dafür, ob es bei einem Messwert im Arbeitszyklus mit Ansteuerung zu einer Zündung kam oder nicht, kann eine von der Standardabweichung abhängige Größe sein, z.B. ein Vielfaches der Standardabweichung. Es ist jedoch auch möglich, anhand des Mittelwertes und der Varianz eine für eine Berücksichtigung eines Messwerts mit Einspritzung geforderte minimale Absolutabweichung vom Mittelwert der Messwerte ohne Einspritzung als Bemessungsgrundlage zu bilden. Die Entscheidung, ob ein in einem Arbeitszyklus mit Ansteuerung gewonnener Messwert ein zu berücksichtigender Messwert ist und in die Auswertung zum Anpassen der Einspritzcharakteristik eingehen soll, ist dann positiv, wenn ein Messwert aus einem Arbeitszyklus mit Ansteuerung signifikant von der Verteilung der Messwerte im Arbeitszyklus ohne Ansteuerung abweicht. Das für Messwerte Beschriebene gilt selbstverständlich auch für Messgrößen, welche aus mehreren Messwerten generiert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann ebenso dahingehend modifiziert werden, dass durch die Variation mindestens eines Parameters, beispielsweise des Ansteuerzeitpunkts des Injektors, eine Einstellung ermittelt wird, bei der die Anzahl der Zündaussetzer minimiert ist. Dies lässt sich anhand der auftretenden Ereignisse mit und ohne Zündung leicht durch statistisches Auswerten realisieren. Dadurch wird ein runderer und wirtschaftlicherer Betrieb der Brennkraftmaschine möglich.

Besonders bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem nach der Messung der Werte im Arbeitszyklus mit und ohne Ansteuerung die Ansteuerdauer eines Injektors derart angepasst wird, dass ein Soll-Wert für die Einspritzung der Kleinstmenge bzw. ein Soll-Wert für eine Kraftstoffmenge erreicht wird und diese änderung im Betriebszustand der Brennkraftmaschine auch unter Belastung berücksichtigt wird. Die für die Kleinstmenge ermittelte Korrektur kann also in vorteilhaft einfacher Weise als Offset-Korrektur auf alle - in der Regel größeren - Einspritzungen angewandt werden.

Vorzugsweise wird das Verfahren zum Anpassen einer Einspritzcharakteristik durch eine Vorrichtung ausgeführt, die technisch so ausgebildet ist, dass das Verfahren als Programm durchgeführt werden kann und implementiert ist . Besonders vorzugsweise ist die Vorrichtung mit einer Motorsteuerung der Brennkraftmaschine verbunden. Dabei kann das Verfahren als Software oder als Hardwareverschaltung in der Steuereinheit implementiert sein. Vorzugsweise kann die Software mittels eines Updates in eine bereits bestehende

Motorsteuerung einer Brennkraftmaschine übertragen werden und seine Wirkung bereits dort entfalten. In einer weiteren bevorzugten Ausbildung umfasst die Vorrichtung einen Sensor zum Erfassen von Segmentzeiten einer Kurbelwellenbewegung der Brennkraftmaschine und/oder einer momentanen

Kurbelwellenwinkelgeschwindigkeit . Damit werden die zu messenden Größen erfasst und anschließend in der Vorrichtung ausgewertet .

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. IA eine Darstellung des Verfahrens zum Anpassen der

Einspritzcharakteristik gemäß dem Stand der Technik bei Dieselmotoren;

Fig. IB eine Darstellung des Verfahrens zur Anpassung der Einspritzcharakteristik mit einer Brennkraftmaschine mit aktiver Zündung;

Fig. 2A ein erläuterndes Diagramm zur Segmentzeit; Fig. 2B ein Diagramm bezüglich des Drehzahlgradienten;

Fig. 3 eine Verteilung der Drehzahlgradienten mit und ohne Ansteuerung;

Fig. 4 verschiedene Verteilungen des Drehzahlgradienten für unterschiedliche Anzahlen von Zündaussetzern.

Mittels eine Injektors wird eine Kraftstoffmasse K in einen

Brennraum, also in einen Zylinder einer Brennkraftmaschine, eingebracht. Der Injektor wird dabei mittels einer

entsprechenden Steuereinheit zum Abgeben der Kraftstoffmasse K angesteuert, d. h. der Injektor erhält eine Anweisung, sich für die Ansteuerdauer zu öffnen. Aufgrund von mechanischen und elektrischen Gegebenheiten gibt der Injektor erst ab einem gewissen Wert der Ansteuerdauer eine Kraftstoffmenge ab. Dieser Wert entspricht also der kürzesten Ansteuerdauer, bei welcher Kraftstoff abgegeben werden kann. Zu den genauen Ausführungen bezüglich der minimalen Ansteuerdauer sei hier nochmals auf die Druckschrift DE 102 57 686 Al, dort insbesondere Fig. 1, verwiesen.

In Fig. IA ist ein Drehzahlverlauf 1 einer Brennkraftmaschine während einer Schubphase gezeigt. Ein einzelner Injektor der Brennkraftmaschine, welcher vorab ausgewählt ist, wird mittels eines Ansteuersignals 2 dazu angewiesen, in jedem zweiten Arbeitszyklus eine Ansteuerung des Injektors zur Einspritzung eine Kleinstmenge vorzunehmen, diesen Arbeitszyklus also als Arbeitszyklus mit Einspritzung 3 durchzuführen. Zwei Arbeitszyklen mit Einspritzung 3 werden dabei jeweils durch einen Arbeitszyklus ohne Ansteuerung des entsprechenden Injektors, also als Arbeitszyklus ohne Einspritzung 4 getrennt. Die eingezeichnete Breite des Ansteuersignals 2 in den Arbeitszyklen mit Einspritzung 3 entspricht dabei nicht der Zeit, über welche der Injektor geöffnet ist, sondern der Periode eines gesamten

Arbeitszyklus. Der eigentliche Steuerimpuls ist sehr viel kürzer und wird zu einem Zeitpunkt gegeben, welcher in der Regel kurz vor einem oberen Totpunkt vor einem Arbeitstakt des entsprechenden Zylinders liegt.

Der Drehzahlverlauf 1 zeigt eine fallende Drehzahl an. Dabei verläuft der Drehzahlverlauf 1 jedoch nicht gleichmäßig, sondern entsprechend dem Ansteuersignal 2 aufgrund der Kraftstoffeinspritzungen in einer leichten Treppenform. Die Brennkraftmaschine befindet sich dabei im ausgekuppelten

Zustand, wobei außer der Kleinstmengen-Kraftstoffeinspritzung keinerlei weitere Last an die Maschine gekoppelt wird. Es ist deutlich zu sehen, dass der Drehzahlverlauf mit

Kleinstmengeneinspritzung 5 flacher verläuft, d. h. die Drehzahl weniger schnell abfällt, wenn es zu einer Ansteuerung des Injektors kommt, als beim Drehzahlverlauf ohne Kleinstmengeneinspritzung 6, bei welchem kein Kraftstoff in den Zylinder eingebracht wird. Bei einem Arbeitszyklus mit Einspritzung 3 kommt es aufgrund einer Zündung der eingespritzten Kraftstoffmenge zu einem Drehmoment, welches auf die Brennkraftmaschine wirkt und sich durch den - im Vergleich zum Drehzahlverlauf 6 ohne Ansteuerung - nicht so stark abfallenden Drehzahlverlauf 5 bemerkbar macht.

Der Drehzahlverlauf 1 kann über Segmentzeiten ermittelt werden. Die Segmentzeit gibt im Wesentlichen die momentane Geschwindigkeit der Kurbelwelle wieder. Diese entspricht einem bestimmten Drehzahlwert, welcher zumeist auf die Minute bezogen wird. Die Differenz zweier Drehzahlwerte oder zweier Segmentzeiten kann, normiert auf das Zeitintervall eines Arbeitszyklus, den Gradienten des Drehzahlverlaufs oder eine zeitliche änderung einer Kurbelwellenwinkelgeschwindigkeit wiedergeben. So lässt sich einfach eine Lehre angeben, wie aus den Segmentzeiten der Drehzahlverlauf 1 der Fig. IA gefunden werden kann. In der Fig. IA ist im Wesentlichen eine "perfekte" Brennkraftmaschine gezeigt, da diese bei jeder Ansteuerung mit Einspritzung ein Drehmoment in Folge einer Zündung verzeichnet, das sich in den mit "+" bezeichneten Drehzahlverläufen 5 und den mit "-" gekennzeichneten Drehzahlverläufen 6 niederschlägt. Dieser Verlauf ist bei einer Dieselmaschine realistisch, da hier aufgrund physikalischer Begebenheiten eine Selbstentzündung der Kraftstoffmenge eintritt.

In der Fig. IB ist ein vergleichbarer Drehzahlverlauf 1' eines Ottomotors gezeigt, welcher unter anderem einen Bereich aufweist, in welchem sich der Drehzahlverlauf 1' trotz einer Ansteuerung des Injektors sich nicht wesentlich von den benachbarten Drehzahlverläufen ohne Kleinstmengeneinspritzung 6 unterscheidet. Dieser Fall tritt ein, wenn es trotz einer Kraftstoffeinspritzung zu keiner Zündung des

Kraftstoffgemisches kommt, beispielsweise weil sich nicht genug Kraftstoff oder zündfähiges Gemisch in unmittelbarer Umgebung einer Zündkerze des entsprechenden Zylinders befindet, und somit kein Drehmoment auf die Kurbelwelle wirkt. So ergibt sich in dem genannten Bereich ein

Drehzahlverlauf mit Zündaussetzer 7, der sich im Wesentlichen nicht von den Drehzahlverläufen ohne

Kleinstmengeneinspritzung 6 unterscheidet, aber stark von den Drehzahlverläufen mit Kleinstmengeneinspritzung 5 abweicht, bei denen es zu einer Zündung der eingespritzten

Kraftstoffmenge und damit zum Wirken eines Drehmoments kommt.

Der in Fig. IB gezeigte Drehzahlverlauf 1' wird durch Erfassen der entsprechenden Segmentzeiten mit einem Sensor ermittelt, der eine Kurbelwellenbewegung abtastet. Dabei werden insbesondere Differenzen zwischen jeweils zwei aufeinander folgenden Segmentzeiten als Messwerte erfasst, die eine Drehzahländerung bzw. eine änderung der Kurbelwellenwinkelgeschwindigkeit wiedergeben. Beim Auswerten dieser Messwerte zum Zweck einer Anpassung oder Korrektur einer Einspritzcharakteristik des Ottomotors an alterungsbedingte änderungen oder fertigungsbedingte Streuungen eines Ist-Einspritzverhaltens wird nun ein Messwert, der dem den Drehzahlverlauf mit Zündaussetzer 7 wiedergebenden Abschnitt des Drehzahlverlaufs 1' entspricht, detektiert und verworfen, da dieser Drehzahlverlauf mit Zündaussetzer 7 sich offensichtlich nicht signifikant von den Drehzahlverläufen ohne Einspritzung 6 abhebt . Dies wird anhand Fig. 2B nochmals ausführlicher beschrieben.

In Fig. 2A ist in einem Diagramm ein Zeitverlauf eines Segmentzeitsignals 8 gezeigt. Auf der Abszisse ist dabei die fortlaufende Zeit t aufgetragen, auf der Ordinate die Segmentzeit T ₀ ,, also diejenige Zeit ist, welche die Kurbelwelle benötigt, um ein gewisses Winkelsegment zurückzulegen. Die Darstellung der Fig. 2A bezieht sich auf einen Vierzylindermotor, welcher (aus dem Diagramm nicht ersichtlich) mit einem Viertaktverfahren betrieben wird. Ein

Arbeitszyklus ist hier in vier Winkelsegmente von jeweils 180° eingeteilt, die jeweils einem Arbeitstakt eines der mit I bis IV bezeichneten Zylinder zugeordnet ist, wobei die gemessenen Segmentzeiten in der Darstellung der Fig. 2A jeweils bis zur Vollendung eines Arbeitszyklus aufaddiert werden. Es können jedoch auch beliebig kleinere oder relativ verschobene Intervalle gewählt werden. In dem hier gezeigten Verlauf des Segmentzeitsignals 8 wird ein Injektor des zweiten Zylinders II angesteuert. So ist beispielsweise in einem ersten dem Zylinder II zugeordneten Intervall, das in einen Arbeitzyklus ohne Einspritzung 4 fällt, die Segmentzeit T _u , i eingetragen. Zudem ist auf der Ordinate die Umlaufdauer T+ für einen Durchlauf des Arbeitszyklus ohne Einspritzung 4 aufgetragen .

In einem darauf folgenden Arbeitszyklus wird der Injektor des Zylinders II mittels eines Steuerimpulses 9 angesteuert. Hier kommt es aufgrund der Einspritzung einer Kleinstmenge und der daraufhin erfolgenden Zündung zu einem auf die Kurbelwelle übertragenen Drehmoment, wodurch diese das dem Zylinder II zugeordnete Winkelsegment in einer kürzeren Zeit T ₁₁ , ₂ durchläuft. Ebenso ist die entsprechende Umlaufdauer T-, also einer Gesamtdauer des Arbeitszyklus mit Einspritzung 3, kürzer als die Gesamtdauer T+ des Arbeitszyklus ohne Einspritzung 4.

Aus den Segmentzeiten T _α und den Umlaufdauern T- und T+ eines Arbeitszyklus mit Einspritzung 3 oder eines Arbeitszyklus ohne Einspritzung 4 kann eine momentane Drehzahl, d. h. eine Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle, bestimmt werden. Deren Werte werden beispielsweise, wie in den Fig. IA, IB gezeigt, in einen Drehzahlverlauf 1, 1' umgewandelt. Es ist jedoch auch möglich, über die Umlaufdauer T+ bzw. T- zu einem ähnlichen Ergebnis zu kommen, da die Umlaufdauer im Wesentlichen umgekehrt proportional zur Drehzahl ist.

In der Fig. 2B ist das Verhältnis von fortlaufender Zeit t und einem Drehzahlgradienten δN gezeigt. Auf der Zeitachse

sind verschiedene Abschnitte den einander abwechselnden Arbeitszyklen mit Einspritzung 3, 3' und Arbeitszyklen ohne Einspritzung 4, 4' zugeordnet, wie bereits anhand Fig. 2A beschrieben. Dabei bezieht sich Fig. 2B auf einen Achtzylinder-Ottomotor, bei dem in einer Schubphase in einem ausgewählten Zylinder mit dem entsprechenden Injektor in jedem zweiten Arbeitszyklus eine Kleinstmenge eingespritzt wird, die keinen merklichen Vortrieb verursachen, sondern nur einer Kleinsmengenadaption geschilderter Art dienen soll. In Fig. 2B sind dementsprechend Steuerimpulse 9 eingezeichnet, welche hier symbolhaft andeuten soll, dass zu jedem zweiten Arbeitszyklus eine Ansteuerung des ausgewählten Injektors erfolgt. Zwischen den Steuerimpulsen ist eine Treppenfunktion eingezeichnet, die mit acht verschiedenen Werten jeweils eines von acht Winkelsegmenten - hier jeweils mit einer Größe von 90° Grad festgelegt - für jeden Arbeitszyklus angibt. Der Drehzahlgradient δN entspricht einer Winkelbeschleunigung. Ein ähnlicher Verlauf ergäbe sich für die schon genannte als Differenz zweier aufeinander folgender Segmentzeiten aus jedem Arbeitzyklus definierte Messgröße die ebenfalls ein Maß für die Kurbelwellenwinkelbeschleunigung ist.

Zum einen ist in Fig. 2B die für jeden Arbeitszyklus mit Einspritzung 3, 3' einmal gemessene Winkelbeschleunigung mit Kleinstmengeneinspritzung 10 aufgetragen. Der Verlauf dieser Drehbeschleunigung 10 ist stark stufenartig. Im Wesentlichen lassen sich zwei Gruppen von Werten für diese Messgröße festlegen: zum einen Winkelbeschleunigungen mit gezündeter Kleinstmengeneinspritzung 11 und zum anderen Winkelbeschleunigung mit ungezündeter Kleinstmengeneinspritzung 11' .

Des Weiteren ist die für jeden Arbeitszyklus ohne Einspritzung 4, 4' einmal gemessene Winkelbeschleunigung ohne Kleinstmengeneinspritzung 12 gezeigt. Es ist deutlich erkennbar, dass die Winkelbeschleunigungen mit ungezündeter Kleinstmengeneinspritzung 11' in einem Wertebereich liegen, welcher im Wesentlichen der Winkelbeschleunigung ohne

Kleinstmengeneinspritzung 12 entspricht. Nach einer Vielzahl von Einzelmessungen lässt sich für die Winkelbeschleunigung ein Streuungsintervall der Messwerte ohne

Kleinstmengeneinspritzung 50 festlegen. Dieses ist in der Fig. 2B als schraffierter Bereich gezeigt. Als Kriterium für die Größe des Streuungsintervalls der Messwerte ohne Kleinstmengeneinspritzung 50 kann dabei eine Abweichung vom Mittelwert um ein Vielfaches der Standardabweichung oder eine Absolutabweichung vom Mittelwert oder eine Absolutabweichung vom Maximalwert der Messwerte der Winkelbeschleunigung ohne Kleinstmengeneinspritzung 12 verwendet werden.

Es ist leicht zu erkennen, dass die Messwerte für die Winkelbeschleunigung mit ungezündeter Einspritzung 11' , aufgenommen in Arbeitszyklen, bei welchen zwar eine Kleinstmengeneinspritzung vorgenommen wird, diese Kleinstmenge jedoch nicht gezündet wird, sich im Wesentlichen alle innerhalb des Streuungsintervalls der Messwerte ohne Kleinstmengeneinspritzung 50 befinden. Diese Messwerte weichen also im Wesentlichen nicht signifikant von den

Messwerten ohne Ansteuerung bzw. den daraus gebildeten Größen ab. Nachdem die Messwerte für die Winkelbeschleunigung mit ungezündeter Kleinstmengeneinspritzung 11' als Fehlzündungen zuzuordnen erkannt worden sind, kann mit den verbliebenen Messwerten für die Winkelbeschleunigung mit gezündeter Kleinstmengeneinspritzung 11 ebenfalls ein Streuungsintervall, nämlich ein Streuungsintervall der Messwerte mit gezündeter Kleinstmengeneinspritzung 60, gebildet werden. Dieses ist in Fig. 2B ebenfalls als schraffierter Bereich eingezeichnet.

Dies soll noch einmal näher in der Fig. 3 erläutert werden. In der Fig. 3 ist auf der Abszisse der Wert des Drehzahlgradienten δN aufgetragen, auf der Ordinate die Anzahl der aufgetretenen Ereignisse bzw. die Verteilung p der Drehzahlgradienten. Die Messwerte für die

Winkelbeschleunigung mit Kleinstmengeneinspritzung 10 sind in einem Histogramm oder einer Verteilung mit zwei

Teilbereichen, nämlich einem die Winkelbeschleunigung mit gezündeter Kleinstmengeneinspritzung 11 wiedergebenden Teilbereich 100 und einem die Winkelbeschleunigung mit ungezündeter Kelinstmengeneinspritzung 11' wiedergebenden Teilbereich 110, dargestellt. Des Weiteren ist ein Histogramm oder eine Verteilung 120 der Winkelbeschleunigung ohne Kleinstmengeneinspritzung 12 gezeigt. Dabei wurden alle Verteilungen an eine Gauß' sehen Verteilung genähert, wobei die Messwerte für die Winkelbeschleunigungen mit gezündeter und ungezündeter Kleinstmengeneinspritzung 11 und 11' getrennt behandelt wurden.

Es ist deutlich erkennbar, dass die erstgenannte Verteilung im Teilbereich 110 innerhalb der Verteilung 120 liegt. Ebenso ist erkennbar, dass der Teilbereich 100 der erstgenannten Verteilung statistisch gesehen weit vom Histogramm 120 und vom Histogramm 110 entfernt ist. Auch ein leichtes überlappen des Teilbereichs 100 mit der Verteilung 120 könnte zu großen Teilen noch statistisch behandelt und analysiert werden. Ist die Verteilung 120 einmal ermittelt, kann relativ zuverlässig vorhergesagt werden, ob eine Messwert des Verlaufs der Winkelbeschleunigung mit Kleinstmengeneinspritzung 10 zu den Messwerten für die Winkelbeschleunigung mit gezündeter Kleinstmengeneinspritzung 11 oder zu den Messwerten für die Winkelbeschleunigung mit ungezündeter

Kleinstmengeneinspritzung 11' zugehörig ist. Auf diese Weise wird deutlich, dass das hier erläuterte Verfahren zum Detektieren von Fehlzündungen und dem Verwerfen der während der Fehlzündungen gemachten Messwerte die bisherigen Verfahren zum Anpassen einer Einspritzcharakteristik ergänzt und insbesondere für Ottomotoren zugänglich macht .

In den Fällen der hier dargestellten Figuren wurde jeweils ein Injektor angesteuert, um das Anpassen der Einspritzcharakteristik zu ermöglichen. Selbstverständlich können sukzessiv auch zwei oder vorzugsweise alle Injektoren der Brennkraftmaschine angesteuert werden, so dass die Einspritzcharakteristik für alle Injektoren angepasst wird.

Die hier gezeigten Messwerte und die daraus ermittelten Werte werden vorzugsweise mittels einer Steuerung ausgewertet. Ebenso kann es sinnvoll sein, dass das Verfahren für mindestens zwei verschiedene, vorzugsweise eine Vielzahl von Ansteuerdauern durchgeführt wird, da so die

Einspritzcharakteristik optimal angepasst werden kann. Dazu gehört auch, dass die oftmals innerhalb eines Kennfeldes abgespeicherten Wertepaare Ansteuerdauer zu Kraftstoffmenge dahingehend korrigiert werden, dass beim Anpassen der

Einspritzcharakteristik die neuen Ansteuerdauern zu den Kraftstoffmengen zugeordnet werden. Selbstverständlich kann das Verfahren auch dahingehend variiert werden, dass das Einspritzen zu unterschiedlichen Ansteuerzeitpunkten oder bei unterschiedlichen Kraftstoffdrücken erfolgt, was insbesondere dann interessant ist, wenn der Einspritzvorgang eines Injektors in mehrere Schritten erfolgt, d.h. die gesamte eingespritzte Kraftstoffmenge durch mehrmaliges öffnungen des Injektors vollzogen wird.

Eine weitere interessante Variante des Verfahrens wird anhand von Fig. 4 beschrieben. In Fig. 4 sind zwei Verteilungen zu sehen, eine erste Verteilung aus den Teilbereichen 100 und 110 und eine zweite Verteilung aus den Teilbereichen 100' und 110' . Die Teilbereiche 100, 100' der Histogramme geben Drehzahlgradienten an, welche bei einer Ansteuerung des Injektors zur Kleinstmengeneinspritzung bei einer Zündung aufgezeichnet worden sind. Analog dazu sind die Teilbereiche 110, 110' diejenigen Teile der jeweiligen Verteilung, bei welchen es trotz Einspritzung zu keiner Entzündung des

Gemisches kam. Die unterschiedlichen Verteilungen wurden aufgrund einer Variation von entweder Ansteuerdauer, Ansteuerzeitpunkt oder weiteren dem Fachmann bekannten Parametern, welche einen Einfluss auf die Einspritzcharakteristik haben können, ermittelt. Auf diese Weise kann eine Einspritzcharakteristik gefunden werden, welche, wie die Verteilung mit den Teilbereichen 100 und 110 zeigt, besonders wenige Zündaussetzer aufweist. Eine

derartige Einspritzcharakteristik kann wiederum in einem Kennfeld abgespeichert bzw. abgelegt werden.

Bei dem anhand der Fign. 1 bis 4 beschriebenen Verfahren wird nach Auswertung der Einspritzcharakteristik eines Injektors im Arbeitszyklus jeweils mit und ohne Ansteuerung des Injektors die Ansteuerdauer des gewählten Injektors derart angepasst, dass ein Soll-Wert der Abweichung der Messwerte für die Arbeitszyklen mit Ansteuerung des Injektors und Zündung von den Messwerten bzw. einem Mittelwert der Messwerte ohne Ansteuerung für die Einspritzung der Kleinstmenge erreicht wird, wobei eine dafür vorgenommene änderung oder Korrektur als Offset-Korrektur im Betriebszustand der Brennkraftmaschine auch für größere Einspritzungen berücksichtigt wird. Dies bedeutet, dass auch im normalen Betriebszustand der Brennkraftmaschine, d. h. unter Beschleunigung und dauerhaftem Lastbetrieb, die mittels Kleinstmengenadaption ermittelten Ansteuerdauer- Kraftstoffmengen-Paare herbeigezogen werden, um auch für größere Einspritzmengen korrigierte Ansteuerdauern zu bestimmen und so einen wirtschaftlichen und runden Lauf der Brennkraftmaschine zu ermöglichen.

Die Kleinstmengenadaption, bei der die Einspritzcharakteristik in beschriebener Weise mit einer

Korrektur von Ansteuerzeiten für gewünschte Einspritzmengen angepasst wird, z.B. zur Kompensation einer Drift des Einspritzverhaltens des entsprechenden Injektors, wird so vorgenommen, dass von den Messwerten für die Winkelbeschleunigung mit Kleinstmengeneinspritzung 10 nur diejenigen verwendet werden, die Winkelbeschleunigungen mit gezündeter Kleinstmengeneinspritzung wiedergeben. Dazu werden die Messwerte mit Hilfe der beschriebenen statistischen Kriterien darauf geprüft, ob sie signifikant von den Messwerten in den Arbeitszyklen ohne Einspritzung abweichen, und verworfen, wann das nicht der Fall ist .