DE19720009A1

DE19720009A1 - Method of cylinder equalisation wrt fuel injection quantity for IC diesel engine

Info

Publication number: DE19720009A1
Application number: DE1997120009
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr Wenzlawski; Benno Larisch; Hellmut Freudenberg
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 1997-05-13
Filing date: 1997-05-13
Publication date: 1998-11-19
Anticipated expiration: 2017-05-14
Also published as: DE19720009C2

Abstract

The method involves detecting and evaluating the cylinder revolution (revs) rate deviations for adaptive equalisation. The values of revs. Rate are determined for expansion (NEXP(i)) and compression (NCPR(i)) for each cylinder. A difference value (NDIF(i)) is derived from the detected values and is used to determine the individual adaptation quantities for the cylinders in order to achieve equalisation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zylindergleichstel lung bezüglich der Kraftstoff-Einspritzmenge bei einer Brenn kraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a method for equalizing cylinders development regarding the fuel injection quantity in a combustion Motor according to the preamble of claim 1.

Kritische Betriebsbereiche einer Dieselbrennkraftmaschine sind Leerlauf und niedrige Teillast. Obwohl in diesem Be triebsbereich die Verbrauchswerte im Vergleich zu einer Otto- Brennkraftmaschine sehr günstig sind, wird bei modernen Die selbrennkraftmaschinen aus Gründen der Wirtschaftlichkeit die Leerlaufdrehzahl weiter abgesenkt. Dabei wirken sich Unregel mäßigkeiten der Drehmomentabgabe, die beispielsweise darauf beruhen, daß aufgrund von Toleranzen der einzelnen Einspritz komponenten den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine unterschiedliche Kraftstoffmengen eingespritzt werden, in ei ner immer größeren, bemerkbaren Ungleichförmigkeit der Dreh zahl aus. Die entstehenden Ungleichförmigkeiten können zum Beispiel in Kraftfahrzeugen zu einer nicht mehr zu vernach lässigenden Laufunruhe führen und Vibrationen verursachen.Critical operating areas of a diesel engine are idle and low part load. Although in this Be drive range the consumption values compared to an Otto Internal combustion engine are very cheap, is used in modern die internal combustion engines for reasons of economy Idle speed further reduced. This affects irregularities moderate torque delivery, for example on it are based on the tolerances of the individual injection components of the individual cylinders of the internal combustion engine different amounts of fuel are injected into egg an ever increasing, noticeable non-uniformity of rotation pay off. The resulting irregularities can lead to Example in motor vehicles to one can no longer be traced cause uneven running and cause vibrations.

In der DE 41 22 139 A1 ist ein Verfahren zur Vermeidung von auf unterschiedlichen Kraftstoff-Einspritzmengen beruhenden Drehungleichförmigkeiten beschrieben, bei dem zur adaptiven Gleichstellung der Zylinder die Drehbeschleunigung für jeden Verbrennungsvorgang erfaßt wird. Die gewonnenen Meßwerte wer den miteinander verglichen und bei Abweichungen der Meßwerte voneinander werden die Kraftstoff-Einspritzmengen der einzel nen Zylinder entsprechend verändert, bis die Abweichungen ausgeglichen sind. Die Bestimmung der Drehbeschleunigung er folgt dabei durch Bildung der Differenz zwischen der Drehzahl in zwei aufeinanderfolgenden Segmenten und anschließender Di vision durch die Durchlaufzeit des letzteren der beiden Seg mente. DE 41 22 139 A1 describes a method for avoiding based on different fuel injection quantities Rotational irregularities described in the case of adaptive Equalizing the cylinders the spin for everyone Combustion process is detected. The measured values obtained compared with each other and in the event of deviations in the measured values the fuel injection quantities of the individual NEN cylinder changed accordingly until the deviations are balanced. The determination of the spin he follows by forming the difference between the speed in two successive segments and subsequent Di vision through the lead time of the latter of the two seg ment.

Aus der DE 36 09 245 C2 ist eine Vorrichtung zum Regeln der Leerlaufdrehzahl einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine, insbesondere einer Dieselbrennkraftmaschine mit einem Propor tional-Integral-Differentialregler (PID-Regler) bekannt, bei der eine mittlere Drehzahl und eine zylinderbezogene Drehzahl mit Hilfe von Marken an der Kurbelwelle gemessen und ausge wertet werden. Abhängig von diesen Messungen wird mit Hilfe einer Einzelzylinderregelung eine Kraftstoffkorrektur durch Verändern der Regelkonstanten des PID-Reglers durchgeführt, so daß die Laufruhe der Brennkraftmaschine erhöht wird.DE 36 09 245 C2 describes a device for regulating the Idling speed of a multi-cylinder internal combustion engine, in particular a diesel internal combustion engine with a proportion tional integral differential controller (PID controller) known, at which is an average speed and a cylinder-related speed measured and measured with the help of marks on the crankshaft be evaluated. Depending on these measurements is made using a single cylinder control by a fuel correction Changing the control constants of the PID controller, so that the smooth running of the internal combustion engine is increased.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem die durch ungleichmäßige Drehmomentabgabe hervorgerufene Dreh zahlungleichförmigkeit der einzelnen Zylinder einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine auf einfache Weise minimiert werden kann.The present invention is based on the object Specify the procedure of the type mentioned at the beginning with which the rotation caused by uneven torque output nonuniformity of the individual cylinders of a multi-cylinder Internal combustion engine minimized in a simple manner can be.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Durch Heranziehung der Drehzahldifferenz zwischen Kompression und Expansion des einzelnen Zylinders zur Gleich stellung der Kraftstoff-Einspritzmenge wird der Energiegewinn des Verbrennungsvorganges ausgenutzt. Dieser Energiegewinn wird für alle Zylinder gleichgesetzt, wodurch sich eine er höhte Laufruhe, insbesondere im unteren Teillastbetrieb und im Leerlauf ergibt.This object is achieved according to the features of patent claim 1 solved. By using the speed difference between Compression and expansion of the individual cylinder at the same time Position of the fuel injection quantity is the energy gain exploited the combustion process. This energy gain is equated for all cylinders, resulting in a he increased smoothness, especially in the lower part load operation and results in idle.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens finden sich in den Unteransprüchen.Advantageous further developments of the method can be found in the subclaims.

Das Verfahren wird im folgenden anhand der einzigen Zeich nungsfigur näher erläutert. Es zeigt in Form eines Ablaufpla nes die einzelnen Schritte zur Zylindergleichstellung (Cy linder Balancing) durch Ermittlung der zylinderindividuellen Adaptionswerte für die einzuspritzende Kraftstoffmenge. The procedure is described below using the only drawing figure explained in more detail. It shows in the form of a schedule nes the individual steps for cylinder equality (Cy lighter balancing) by determining the individual cylinder Adaptation values for the amount of fuel to be injected.

In einem ersten Verfahrensschritt S1 wird überprüft, ob vor gegebene Bedingungen erfüllt sind, die eine Einberechnung der Adaptionswerte (Cylinder Balancing-Werte) in die Gesamtformel für die Einspritzmenge erlauben. Hierzu wird beispielsweise abgefragt, ob sich die Brennkraftmaschine im Betriebszustand Teillast oder Leerlauf befindet, die Drehzahl der Brennkraft maschine unterhalb eines vorgegebenen Drehzahlgrenzwertes liegt und die Fahrerwunschmenge, die z. B. aus einem Pedalwert abgeleitet wird, von Null verschieden ist. Ist eine dieser Bedingungen nicht erfüllt, so wird das Verfahren mit den Ver fahrensschritten S12 und S13 fortgesetzt. Es wird ein Wert ME_ADD_CBALneu gleich Null gesetzt, d. h. es findet aufgrund des momentan vorliegenden Betriebspunktes der Brennkraftma schine keine Angleichung der den einzelnen Zylindern zuzufüh renden Kraftstoffmenge statt. Das Verfahren ist damit been det.In a first method step S1 it is checked whether before given conditions are met which include a calculation of the Adaptation values (cylinder balancing values) in the overall formula allow for the injection quantity. For this, for example queried whether the internal combustion engine is in the operating state Partial load or idle, the speed of the internal combustion engine machine below a predetermined speed limit lies and the driver's desired amount, the z. B. from a pedal value is derived, is different from zero. Is one of these Conditions are not met, the procedure with Ver Steps S12 and S13 continued. It becomes a value ME_ADD_CBALnew set to zero, i. H. it takes place due to the current operating point of the internal combustion engine does not seem to bring the individual cylinders into alignment amount of fuel instead. The process is now complete det.

Liefert die Abfrage in Verfahrensschritt S1 ein positives Er gebnis, sind also die genannten Bedingungen erfüllt, wird im Verfahrensschritt S2 überprüft, ob auch die Adaptionsbedin gung erfüllt ist. Eine Adaption der zylinderindividuellen Kraftstoffmengen zur Zylindergleichstellung ist nur im Be triebszustand Leerlauf zugelassen. Befindet sich die Brenn kraftmaschine außerhalb des Leerlaufbereiches, so findet kei ne Adaption statt und der zylinderindividuelle Adaptionswert bleibt unverändert (Verfahrensschritt S11):
If the query in method step S1 delivers a positive result, that is to say the conditions mentioned are met, it is checked in method step S2 whether the adaptation condition is also met. Adaptation of the cylinder-specific fuel quantities to equalize the cylinders is only permitted when the engine is idling. If the internal combustion engine is outside the idling range, no adaptation takes place and the cylinder-specific adaptation value remains unchanged (method step S11):

ME_ADD_CBALneu = ME ADD_CBALalt.ME_ADD_CBALnew = ME ADD_CBALalt.

Anschließend wird im Verfahrensschritt S13 dieser Wert ausge geben und das Verfahren ist zu Ende.This value is then output in method step S13 give and the process is over.

Ist die Adaptionsbedingung aber erfüllt, werden die zylinder individuellen Korrekturmengen laufend aktualisiert. Die Be rechnung erfolgt auf der Basis der Abweichung von Expansions- und Kompressionsdrehzahl des zu betrachtenden Zylinders. Hierzu werden im Verfahrensschritt S3 die Werte für die Dreh zahl bei Expansion N_EXP und die Drehzahl bei Kompression N_CPR für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine einzeln er faßt, daraus jeweils die Differenz gebildet und diese gefil tert, beispielsweise durch eine gleitende Mittelwertbildung:
If the adaptation condition is fulfilled, however, the cylinder-specific correction quantities are continuously updated. The calculation is based on the deviation of the expansion and compression speed of the cylinder under consideration. For this purpose, in step S3, the values for the number of revolutions for expansion N_EXP and the number of revolutions for compression N_CPR are recorded individually for each cylinder of the internal combustion engine, the difference is formed therefrom and these are filtered, for example by a moving averaging:

N_DIF_OBAL_GMW(i) = N_DIF(i).N_DIF_MITKO + N_DIF_CBAL_GMW(i-m).(1-N_DIF_MITKO)
N_DIF_OBAL_GMW (i) = N_DIF (i) .N_DIF_MITKO + N_DIF_CBAL_GMW (im). (1-N_DIF_MITKO)

mit
N_DIE_OBAL_GMW(i): neuer Mittelwert
N_DIE_OBAL_GMW(i-m): alter Mittelwert
N_DIE(i) = N_EXP(i) - N_CPR(i): Drehzahldifferenz zwi schen Expansion und Kompression
N_DIE_MITKO: Mittelungskonstante, deren Wert zwischen 0 und 1 wählbar ist
i: Zylindernummer
m: ZylinderanzahlWith
N_DIE_OBAL_GMW (i): new mean
N_DIE_OBAL_GMW (im): old mean
N_DIE (i) = N_EXP (i) - N_CPR (i): speed difference between expansion and compression
N_DIE_MITKO: averaging constant whose value can be selected between 0 and 1
i: cylinder number
m: number of cylinders

Aus den für jeden Zylinder auf diese Weise ermittelten Werten N_DIE_OBAL_GMW(i) wird im Verfahrensschritt S4 der Mittelwert über alle Zylinder gebildet:
In method step S4, the mean value over all cylinders is formed from the values N_DIE_OBAL_GMW (i) determined for each cylinder in this way:

Im anschließenden Verfahrensschritt S5 wird die Regelabwei chung N_DIE_CBAL(i) eines jeden Zylinders zum Mittel der Ab weichungen aller Zylinder und der I-Anteil des Leerlaufreg lers (PID-Regler) berechnet:
In the subsequent method step S5, the control deviation N_DIE_CBAL (i) of each cylinder is calculated to average the deviations of all cylinders and the I component of the idle controller (PID controller):

N_DIE_CBAL(i) = N_DIE_CBAL_MW_GMW - N_DIE_OBAL_GMW(i).N_DIE_CBAL (i) = N_DIE_CBAL_MW_GMW - N_DIE_OBAL_GMW (i).

Abhängig von der Regelabweichung N_DIE_CBAL(i) sind in einem Kennfeld eines Speichers der Steuerungseinrichtung für die Brennkraftmaschine zugehörige Werte für den I-Anteil der Leerlaufkraftstoffmenge KE_ME_ADD_I_CBAL als neuer Cylinder- Balancing Wert abgelegt. Depending on the control deviation N_DIE_CBAL (i) are in one Map of a memory of the control device for the Internal combustion engine associated values for the I portion of the Idle fuel quantity KE_ME_ADD_I_CBAL as new cylinder Balancing value filed.

Um sicherzustellen, daß das Cylinder Balancing nicht gegen die Leerlaufregelung arbeitet, wird abhängig vom Verhalten des Leerlaufreglers entschieden, ob die Adaption die Korrek turmengen für die einzelnen Zylinder erhöhen oder verringern darf. Dazu wird im Betriebszustand Leerlauf der gleitende Mittelwert der Leerlauf-Kraffstoffmenge gebildet:
In order to ensure that the cylinder balancing does not work against the idle control, a decision is made depending on the behavior of the idle controller, whether the adaptation may increase or decrease the correction quantities for the individual cylinders. For this purpose, the moving average of the idle fuel quantity is formed in the idling operating state:

ME_GMW_LL(i) = ME_GMW_LL(i-1).(1-ME_MITKO_LL) + ME_LL.ME_MITKO_LL
ME_GMW_LL (i) = ME_GMW_LL (i-1). (1-ME_MITKO_LL) + ME_LL.ME_MITKO_LL

mit
ME_LL: aktuelle Leerlaufmenge
ME_MITKO_LL: Mittelungskonstante, deren Wert zwischen 0 und 1 wählbar istWith
ME_LL: current idle quantity
ME_MITKO_LL: averaging constant whose value can be selected between 0 and 1

Dies wird gemacht, um zu erkennen, in welche Richtung die Ad aption erfolgt, zu positiven oder negativen Werten hin.This is done to identify the direction in which the ad option takes place, towards positive or negative values.

Im Verfahrensschritt S7 wird geprüft, ob der Mittelwert der Leerlaufmenge ME_GMW_LL größer Null und der I-Anteil negativ ist. Ist dies der Fall, so wird im Verfahrensschritt S9 der Wert KF_ME_ADD_I_CBAL gleich Null gesetzt, andernfalls wird im Verfahrensschritt S8 überprüft, ob der Mittelwert der Leerlaufmenge ME_GMW_LL kleiner Null und der I-Anteil positiv ist. Liefert auch diese Abfrage ein positives Ergebnis, so wird ebenfalls zum Verfahrensschritt S9 verzweigt. Es findet eine Begrenzung des Kennfeldausgangswertes statt.In step S7 it is checked whether the mean value of the Idle quantity ME_GMW_LL greater than zero and the I component negative is. If this is the case, then in step S9 KF_ME_ADD_I_CBAL value is set to zero, otherwise in step S8 checks whether the mean of the Idle quantity ME_GMW_LL less than zero and the I component positive is. If this query returns a positive result, too is also branched to step S9. It takes place a limitation of the map output value instead.

Liefern dagegen beide Abfragen in den Verfahrensschritten S7 und S8 negative Ergebnisse, so findet keine Begrenzung des Kennfeldausgangswertes KF_ME_ADD_I_CBAL statt und im Verfah rensschritt S10 erfolgt die Berechnung des neuen Adaptions wertes:
If, on the other hand, both queries in method steps S7 and S8 deliver negative results, there is no limitation of the map output value KF_ME_ADD_I_CBAL and in method step S10 the new adaptation value is calculated:

ME_ADD_CBALneu = ME ADD_CBALalt + KF_ME_ADD_I_CBALME_ADD_CBALnew = ME ADD_CBALalt + KF_ME_ADD_I_CBAL

Anschließend wird im Verfahrensschritt S13 die zur Zylinder gleichstellung berücksichtigende Adaptionsmenge (Korrektur menge) ME_ADD_CBAL ausgegeben, die additiv zur Fahrer wunschmenge bei der Gesamtformel zur Bestimmung der Ein spritzmenge eingeht. Diese Adaptionsmenge ist entweder Null (Verfahrensschritt S12), wenn aufgrund des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine die Cylinder Balancing-Funktion nicht berücksichtigt wird oder der alte, früher berechnete Wert, weil keine Adaption zugelassen ist (Verfahrensschritt S11) oder der im Verfahrensschritt S10 neuberechnete Wert.Then in step S13, the cylinder Adaptation taking into account equality (correction quantity) ME_ADD_CBAL output, additive to the driver Required amount in the overall formula for determining the on injection quantity received. This adaptation quantity is either zero (Step S12) if due to the operating state the internal combustion engine does not have the cylinder balancing function is taken into account or the old, previously calculated value, because no adaptation is permitted (step S11) or the value recalculated in method step S10.

Claims

1. A method for cylinder equalization with respect to the fuel injection quantity in a multi-cylinder internal combustion engine, with the number of rotational speed deviations being detected and evaluated for adaptive equalization of the cylinders, characterized in that

- the values for the speed at expansion (N_EXP (i)) and the speed at compression (N_CPR (i)) are recorded for each cylinder (i) of the internal combustion engine,
- a speed difference (N_DIF (i)) is formed therefrom and
- Depending on the speed difference (N_DIF (i)) cylin derindividual adaptation quantities (ME_ADD_CBAL (i)) for the cylinder quantity equalization are determined.

2. The method according to claim 1, characterized in that the Speed difference (N_DIF (i)) using a moving average value formation (N_DIF_CBAL_GMW (i)) is filtered.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that

- A mean speed value (N_DIF_CBAL_MW_GMW) is formed for all cylinders (i) from the cylinder-specific speed differences (N_DIF (i)) or the filtered speed differences (N_DIF_CBAL_GMW (i)),
- A control deviation (N_DIF_CBAL (i)) of each cylinder (i) is calculated to average the deviation (N_DIF_CBAL_MW_GMW) of all cylinders (i) and
- Depending on the control deviation (N_DIF_CBAL (i)), values for an idling fuel quantity (KF_ME_ADD_I_CBAL) are stored in a map, which are taken into account when calculating the adaptation values (ME_ADD_CBAL (i)).

4. The method according to claim 3, characterized in that the new adaptation value is calculated from the old adaptation value and the map value
ME_ADD_CBALnew = ME_ADD_CBALalt + KF_ME_ADD_I_CBAL.

5. The method according to claim 3, characterized in that the Map value (KF_ME_ADD_I_CBAL) depending on the mean value of the idle fuel quantity (ME_GMW_LL (i)) is limited.