Verfahren zur Steuerung der Einspritzmenge in eine Brennkraftmaschine bei Kraftfahrzeugen

Abstract

 Bei einem Verfahren zur Steuerung der Einspritzmenge in eine Brennkraftmaschine bei Kraftfahrzeugen mittels eines in einem elektronischen Steuergerät fest abgespeicherten Basis-Ansteuerwertes und mittels eines durch das elektronische Steuergerät flexibel bestimmbaren Korrektur-Ansteuerwertes wird der Korrektur-Ansteuerwert in Abhängigkeit von einem während des Fahrzeug-Produktionsprozesses für einen vorgegebenen Betriebszustand der Brennkraftmaschine ermittelten Abweichwert bestimmt.
Vorzugsweise wird der Korrektur-Ansteuerwert zusätzlich in Abhängigkeit vom momentanen Lastzustand der Brennkraftmaschine vorgegeben und/oder in Abhängigkeit vom Typ der Brennkraftmaschine bestimmt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung der Einspritzmenge in eine Brennkraftmaschine bei Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der US 5,483,940 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren werden in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine durch ein elektronisches Steuergerät fest abgespeicherte Basis-Ansteuerwerte für die Kraftstoffpumpe vorgegeben. Während des Betriebs der Brennkraftmaschine wird der Druck in den Kraftstoffleitungen, der durch die Kraftstoffpumpe erzeugt wird, erfaßt und mit einem vorgegebenen Solldruck verglichen. In Abhängigkeit von dem so ermittelten Druckdifferenzwert wird ein Korrektur-Ansteuerwert bestimmt, der ebenfalls in die Steuerung der Einspritzmenge in die Zylinder der Brennkraftmaschine eingeht. Dieses Verfahren wird adaptiv während des gesamten Fahrzeugbetriebs durchgeführt und benötigt somit einen beachtlichen Teil der Rechenzeit des elektronischen Steuergeräts. Darüber hinaus ist zur Ermittlung des Drucks in den Kraftstoffleitungen ein zusätzlicher Sensor erforderlich.

[0003] Es ist Aufgabe der Erfindung, ein einfacheres und kostengünstigeres Verfahren zur Steuerung der Einspritzmenge in eine Brennkraftmaschine zu schaffen, das Streuungen der korrekten Einspritzmenge, insbesondere aufgrund des Einflusses mechanischer Toleranzen der beteiligten Bauelemente, weitgehend reduziert.

[0004] Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

[0005] Die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

[0006] Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß aufgrund von mechanischen Bauelementetoleranzen, insbesondere der Einspritzventile und der Kraftstoffpumpe, Streuungen in der korrekten Einspritzmenge auftreten. Hohe Mengenstreuungen können zu hohen Abgasemissionen führen. Um die Kosten für aufwendige Zusatztechnik zur Verbesserung der mechanischen Bauteiltoleranzen einzusparen, wird erfindungsgemäß ein Korrekturverfahren vorgenommen, das zumindest zum Teil bereits während des Fahrzeug-Produktionsprozesses durchgeführt wird. Hierzu wird während des Fahrzeug-Produktionsprozesses für einen vorgegebenen Betriebszustand der Brennkraftmaschine, insbesondere mittels eines an das elektronische Steuergerät der Brennkraftmaschine anschließbaren externen Prüfgeräts, ein Abweichwert einer Ist-Einspritzmenge von einer Soll-Einspritzmenge ermittelt. Dieser Abweichwert wird im elektronischen Steuergerät zur Bestimmung eines Korrektur-Ansteuerwertes zur Steuerung der Einspritzmenge verwendet. Dieser Abweichwert kann entweder durch das externe Prüfgerät oder durch eine zusätzliche Programmierstation in das elektronische Steuergerät einprogrammiert werden. Zur Bestimmung der Ist-Einspritzmenge kann ein bekanntes

Kraftstoffwaage"-Verfahren verwendet werden, wie es z. B. in der EP 0 339 003 B1 beschrieben ist. Die Bestimmung der Ist-Einspritzmenge ist nicht Gegenstand der Erfindung.

[0007] Vorzugsweise wird der Korrektur-Ansteuerwert während des Fahrzeugbetriebs (nach dem Fahrzeug-Produktionsprozeß) in Abhängigkeit vom momentanen Lastzustand der Brennkraftmaschine vorgegeben.
Üblicherweise wird der Lastzustand der Brennkraftmaschine über im elektronischen Steuergerät abgespeicherte Kennfelder ermittelt. Erfindungsgemäß kann in einem derartigen Kennfeld eine vorgegebene Anzahl von Stützpunkten definiert werden, an denen unterschiedliche Korrektur-Ansteuerwerte vorgegeben werden. Ist beispielsweise der Korrektur-Ansteuerwert gleich der Abweichwert, kann in Abhängigkeit vom momentanen Lastzustand an einigen Stützpunkten, z. B. insbesondere im Vollastbereich, der Korrektur-Ansteuerwert addiert werden, an den anderen Stützpunkten jedoch unterdrückt werden. Hierdurch wird eine besonders einfache Vorgabe eines Korrektur-Ansteuerwertes in Abhängigkeit vom momentanen Lastzustand der Brennkraftmaschine vorgenommen.

[0008] Weiterhin kann der Korrektur-Ansteuerwert beispielsweise auch in Abhängigkeit vom Typ der Brennkraftmaschine bestimmt werden. Angewandt auf das Beispiel der Stützpunkte in einem Lastzustandskennfeld kann in Abhängigkeit vom Typ der Brennkraftmaschine an bestimmten Stützpunkten des Kennfeldes die Einspritzmenge mittels des Korrektur-Ansteuerwertes partiell erhöht oder reduziert werden. Hierbei können spezielle Brennkraftmaschinen-Charakteristika berücksichtigt werden.

[0009] Insgesamt wird durch die erfindungsgemäße Korrektur der Einspritzmenge die Genauigkeit der erforderlichen Einspritzmenge für die Minimierung der Abgasemissionen erhöht. Ergänzend wird darauf hingewiesen, daß das Verfahren zur Steuerung der Einspritzmenge sowohl bei der Ansteuerung der Ventile eines Otto-Motors als auch bei der Ansteuerung der Kraftstoffpumpe eines Diesel-Motors angewendet werden kann.

[0010] In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1

eine mögliche Methode zur Bestimmung des Abweichwertes während des Fahrzeug-Produktionsprozesses,

Fig. 2

eine mögliche Steuerung der Einspritzmenge durch das elektronische Steuergerät der Brennkraftmaschine und

Fig. 3

mögliche mathematische Vorgehensweisen zur Bestimmung des Korrektur-Ansteuerwertes.

[0011] In Fig. 1 wird grob schematisch ein Fahrzeug-Produktionsprozeß dargestellt. Insbesondere wird eine Brennkraftmaschine 1 zunächst zu einem Funktionsprüfstand 2 befördert, bevor die Brennkraftmaschine 1 im Fahrzeug 4 verbaut wird. Am Funktionsprüfstand 2 wird die Brennkraftmaschine 1 zusammen mit dem ihr zugeordneten elektronischen Steuergerät 3 in einen vorgegebenen Betriebszustand, z. B. Einstellung einer konstanten Drehzahl, gebracht. Während dieses vorgegebenen Betriebzustandes wird mittels eines am Steuergerät 3 angeschlossenen externen Prüfgeräts 5, das insbesondere ein üblicher Diagnosetester sein kann, für diesen vorgegebenen Betriebszustand die Soll-Einspritzmenge m_soll bestimmt. Diese Soll-Einspritzmenge m_soll wird mit der durch eine Kraftstoffwaage 6 ermittelten Ist-Einspritzmenge m_ist verglichen, woraus sich der Abweichwert m_abw ergibt.

[0012] Von dem externen Prüfgerät 5 bzw. vom Funktionsprüfstand 2 wird der ermittelte Abweichwert m_abw an eine Programmierstation 7 weitergeleitet. Zur Bestimmung des Korrektur-Ansteuerwertes KS im Steuergerät 3 (vgl. auch Fig. 2 und Fig. 3) wird von der Programmierstation 7 der ermittelte Abweichwert m_abw im Steuergerät 3 abgespeichert. Über die Programmierstation 7 werden mittels einer ersten Tabelle Tab1 Werte zur Bestimmung des Korrektur-Ansteuerwerts KS in Abhängigkeit vom momentanen Lastzustand A bis M (vgl. Fig. 2 und Fig. 3) ebenso im Steuergerät 3 abgespeichert. In einer Weiterbildung wird darüber hinaus von der Programmierstation 7 über eine zweite Tabelle Tab2 in Abhängigkeit vom Typ T1 bis T3 (vgl. Fig. 3) der Brennkraftmaschine zusätzlich ein Addierwert m_ad im Steuergerät 3 abgespeichert, der ebenso in Abhängigkeit vom momentanen Lastzustand der Brennkraftmaschine vorgegeben werden kann.

[0013] In Fig. 2 ist das Steuergerät 3 über eine elektrische Steuerleitung beispielsweise an eine Einspritzpumpe 8 einer Diesel-Brennkraftmaschine angeschlossen. Die Einspritzpumpe 8 ist insbesondere mit den Zylindern der Diesel-Brennkraftmaschine 1 verbunden.

[0014] Das Steuergerät 3 ermittelt zur Steuerung der Einspritzmenge einen Gesamt-Ansteuerwert GS, durch den die Einspritzpumpe 8 eine tatsächliche Einspritzmenge m_ein in die Zylinder der Diesel-Brennkraftmaschine 1 befördert.

[0015] Der Gesamt-Ansteuerwert GS setzt sich aus einem Basis-Ansteuerwert BS und einem Korrektur-Ansteuerwert KS zusammen. Der Basis-Ansteuerwert BS wird aus einem fest abgespeicherten Kennfeld 10 ausgelesen. Das Kennfeld 10 gibt einen Basis-Ansteuerwert BS in Abhängigkeit von der Brennkraftmaschinendrehzahl n und von einer durch den Fahrer vorgegebenen Einspritzmenge m_vor aus. Die vom Fahrer vorgegebene Einspritzmenge m_vor wird durch eine Umsetzeinheit 9 aus einem Wert PWG ermittelt, der die durch den Fahrer vorgegebene Stellung des Fahrpedals wiedergibt. Zur Bestimmung des Gesamt-Ansteuerwertes GS wird in Abhängigkeit vom Vorzeichen des Korrektur-Ansteuerwertes KS eine bestimmte Einspritsmenge vom Basis-Ansteuerwert BS subtrahiert oder addiert.

[0016] Der Korrektur-Ansteuerwert KS wird durch einen Korrektursteuerblock 11 bestimmt. Im Korrektursteuerblock 11 ist ein Kennfeld abgelegt, durch das in Abhängigkeit von der Brennkraftmaschinendrehzahl n und der durch den Fahrer vorgegebenen Einspritzmenge m_vor der momentane Lastzustand der Brennkraftmaschine 1 ermittelt werden kann. Zur Bestimmung definierter momentaner Lastzustände sind in diesem Kennfeld zwölf Stützpunkte A bis M vorgegeben. Mittels der Faktoren F1 und F2 aus der ersten Tabelle Tab1 (vgl. auch Fig. 3), mittels des Addierwertes M_ad (aus der zweiten Tabelle Tab2, vgl. Fig. 1 und Fig. 3) und mittels des Abweichwertes m_abw wird jedem Stützpunkt A bis M über eine im Rechenblock 12 abgespeicherte Formel (vgl. auch Fig. 3) ein Korrektur-Ansteuerwert KS berechnet.

[0017] Zur Erläuterung der Berechnung des Korrektur-Ansteuerwertes KS in Abhängigkeit von einem momentanen Lastzustand A bis M werden im folgenden einige Beispiele ausgeführt (vgl. auch Fig. 3):

[0018] Grundsätzlich ist beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 der Korrektur-Ansteuerwert KS gleich dem ermittelten Abweichwert m_abw. Über den Faktor F1, 0 oder 1, wird ausgewählt, an welchen den momentanen Lastzustand wiedergebenden Stützpunkten A bis M der Korrektur-Ansteuerwert KS in Form des Abweichwertes m_abw zum Basis-Ansteuerwert BS hinzuaddiert werden soll. Im Beispiel nach der ersten Tabelle Tab1 gemäß Fig. 3 wird also an allen Stützpunkten außer den Stützpunkten C, D, H und M ein Korrektur-Ansteuerwert KS in Form des Abweichwertes m_abw zum Basis-Ansteuerwert BS hinzuaddiert. Bei den Stützpunkten C, D, H und M wird also keine Korrektur in Abhängigkeit vom Abweichwert m_abw vorgenommen.

[0019] Über den Faktor F2 der ersten Tabelle Tab 1 gemäß dem Beispiel nach Fig. 3 wird an den Stützpunkten L und M der Korrektur-Ansteuerwert KS in Abhängigkeit vom Typ T1 bis T3 der Brennkraftmaschine 1 bestimmt. Ist beispielsweise die Brennkraftmaschine 1 vom Typ T3 wird der Addierwert m_ad zu 1,5 mg pro Hub definiert. Der Korrektur-Ansteuerwert KS entspricht damit an dem Stützpunkt M ausschließlich dem Addierwert m_ad. Dagegen entspricht der Korrektur-Ansteuerwert KS am Stützpunkt L der Addition des Addierwerts m_ad mit dem Abweichwert m_abw (vgl. Formel des Rechenblocks 12). Die zusätzliche Korrektur mittels des Addierwerts m_ad hat im vorliegenden Beispiel den Vorteil, daß insbesondere im Vollastbereich (obere Stützpunkte) eine Erhöhung der Einspritzmenge vorgenommen wird. Eine derartige Korrektur kann insbesondere in Abhängigkeit vom Charakteristikum des Brennkraftmaschinentyps erforderlich sein.

[0020] Zusammengefaßt werden nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 in Verbindung mit Fig. 3 folgende Korrektur-Ansteuerwerte in Abhängigkeit vom momentanen Lastzustand vorgegeben:

1. keine Korrektur; d. h. Korrektur-Ansteuerwert KS = 0 bei: C, D und H

2. Korrektur-Ansteuerwert KS ausschließlich in Abhängigkeit vom Abweichwert m_abw bei: A, B, E, F, G, I, K

3. Korrektur-Ansteuerwert KS ausschließlich in Abhängigkeit vom Typ T1, T2 oder T3 der Brennkraftmaschine bei: M

4. Korrektur-Ansteuerwert KS sowohl in Abhängigkeit vom Abweichwert m_abw als auch in Abhängigkeit vom Typ T1, T2 oder T3: L

[0021] Mit diesem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird die Einfachheit des korrigierenden Verfahrens zur Steuerung der Einspritzmenge verdeutlicht, wodurch zusätzliche Sensoren eingespart, Rechenzeit reduziert und Abgasemissionen minimiert werden.

Ansprüche

1. Verfahren zur Steuerung der Einspritzmenge in eine Brennkraftmaschine bei Kraftfahrzeugen mittels eines in einem elektronischen Steuergerät (3) fest abgespeicherten Basis-Ansteuerwertes (BS) und mittels eines durch das elektronische Steuergerät (3) flexibel bestimmbaren Korrektur-Ansteuerwertes (KS), dadurch gekennzeichnet, daß der Korrektur-Ansteuerwert (KS) in Abhängigkeit von einem während des Fahrzeug-Produktionsprozesses für einen vorgegebenen Betriebszustand der Brennkraftmaschine (1) ermittelten Abweichwert (m_abw) bestimmt wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrektur-Ansteuerwert (KS) in Abhängigkeit vom momentanen Lastzustand (A bis M) der Brennkraftmaschine (1) vorgegeben wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrektur-Ansteuerwert (KS) in Abhängigkeit vom Typ (T1 bis T3) der Brennkraftmaschine (1) bestimmt wird.

Zeichnung