DE102011081157B4 - Method and device for carrying out an injection quantity correction as a function of a filtered measuring signal of a load sensor. - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine (1) mit einem Ansaugkanal (4), einem Ventil (7a, 28) zum Einleiten eines Gases in den Ansaugkanal (4), und einem Sensor (17) zum Erfassen einer Messgröße im Ansaugkanal (4), wobei ein Messsignal (200a) des Sensors (17) zumindest teilweise von der Stellung des Ventils (7a, 28) beeinflusst wird und die Messgröße ein Luftmengenstrom im Ansaugkanal (4) oder ein Druck im Ansaugkanal (4) ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: – Erfassen des Messsignals (200a) des Sensors (17), – Ansteuern des Ventils (28, 7a) mit einem Ansteuersignal mit einer vorgegebenen Ansteuerfrequenz, – Filtern des Messsignals (200a) mittels eines Bandpassfilters (210), welcher einen die vorgegebene Ansteuerfrequenz umfassenden Bandpassfrequenzbereich aufweist, – Ermittlung einer der Brennkraftmaschine (1) zuzuführenden korrigierten Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von dem gefilterten Messsignal (210a), – Zuführen der korrigierten Kraftstoffmenge.Method for controlling an internal combustion engine (1) with an intake passage (4), a valve (7a, 28) for introducing a gas into the intake passage (4), and a sensor (17) for detecting a measurable variable in the intake passage (4) a measuring signal (200a) of the sensor (17) is at least partially influenced by the position of the valve (7a, 28) and the measured variable is an air flow in the intake duct (4) or a pressure in the intake duct (4), the method comprising the following steps - detecting the measuring signal (200a) of the sensor (17), - driving the valve (28, 7a) with a drive signal with a predetermined drive frequency, - filtering the measurement signal (200a) by means of a bandpass filter (210), which one the predetermined drive frequency comprising comprehensive band-pass frequency range, - determination of a fuel quantity to be supplied to the internal combustion engine (1) as a function of the filtered measurement signal (210a), - supplying the corrected fuel quantity nge.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine, insbesondere zur Bestimmung einer korrigierten Einspritzmenge, in Abhängigkeit von einem gefilterten Messsignal eines Sensors im Ansaugkanal der Brennkraftmaschine.The invention relates to a method and a device for controlling an internal combustion engine, in particular for determining a corrected injection quantity, as a function of a filtered measurement signal of a sensor in the intake passage of the internal combustion engine.
Zur Einhaltung immer strenger werdender Emissionsgrenzwerte für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor kommen unter Anderem zwei Technologien zum Einsatz. Zum Einen verhindern Tankentlüftungsvorrichtungen die Freisetzung von im Kraftstofftank befindlichen Kraftstoffdämpfen. Zum Anderen wird die Entstehung von Schadstoffen, insbesondere von schädlichen Stickoxiden, mit Hilfe von Abgasrückführvorrichtungen wirksam reduziert.Among other things, two technologies are used to comply with increasingly stringent emission limits for vehicles with internal combustion engines. On the one hand, tank venting devices prevent the release of fuel vapors in the fuel tank. On the other hand, the formation of pollutants, in particular of harmful nitrogen oxides, is effectively reduced with the aid of exhaust gas recirculation devices.
Kernelement einer Tankentlüftungsvorrichtung, wie etwa in
Abgasrückführvorrichtungen, wie etwa in
Eine Abgasrückführleitung mit einem steuerbaren Abgasrückführventil, wobei auch im Rahmen des beanspruchten Verfahrens ein derartig verbundenes Ventil eingesetzt wird, verbindet den Abgastrakt mit dem Saugrohr der Brennkraftmaschine. Beim Öffnen des Abgasrückführventils strömen die Abgase aufgrund des hohen Druckgefälles vom Abgastrakt in das Saugrohr. Dort vermischt sich das inerte Abgas mit der angesaugten Frischluft und strömt zusammen mit dieser in die Brennkammern der Brennkraftmaschine. Durch den erhöhten Anteil an Inertgas kann die in den Brennräumen ablaufende Verbrennung dahingehend beeinflusst werden, dass insbesondere die Entstehung schädlicher Stickoxide deutlich reduziert wird.An exhaust gas recirculation line with a controllable exhaust gas recirculation valve, wherein also in the context of the claimed method such a connected valve is used, connects the exhaust tract with the intake manifold of the internal combustion engine. When the exhaust gas recirculation valve is opened, the exhaust gases flow from the exhaust gas tract into the intake manifold due to the high pressure gradient. There, the inert exhaust gas mixes with the intake fresh air and flows together with this in the combustion chambers of the internal combustion engine. Due to the increased proportion of inert gas, the combustion taking place in the combustion chambers can be influenced so that in particular the formation of harmful nitrogen oxides is markedly reduced.
Beiden Techniken ist gemein, dass sie die Zusammensetzung des in die Brennräume der Brennkraftmaschine strömenden Brenngases beeinflussen. Bei der Tankentlüftung werden zusätzliche Kohlenwasserstoffe, d. h. Kraftstoffdämpfe, in die Brennkammern zugeführt. Bei der Abgasrückführung wird der Anteil an Inertgas erhöht, während der Anteil an Frischluft reduziert wird. In beiden Fällen ist daher eine Anpassung der über ein Kraftstoffzuführsystem (Einspritzventile) zugeführten Kraftstoffmenge notwendig. Dies gilt insbesondere für Otto-Motoren mit nachgeschaltetem Dreiwegekatalysator, bei dem sich die Zusammensetzung des Brenngemisches innerhalb enger Grenzen befinden muss. Andernfalls kann es zu Laufunruhe und erhöhtem Schadstoffausstoß kommen.Both techniques have in common that they influence the composition of the fuel gas flowing into the combustion chambers of the internal combustion engine. In tank venting, additional hydrocarbons, i. H. Fuel vapors, fed into the combustion chambers. In exhaust gas recirculation, the proportion of inert gas is increased, while the proportion of fresh air is reduced. In both cases, therefore, it is necessary to adapt the amount of fuel supplied via a fuel supply system (injection valves). This applies in particular to gasoline engines with a downstream three-way catalytic converter, in which the composition of the fuel mixture must be within narrow limits. Otherwise, it can lead to uneven running and increased pollutant emissions.
Bei aktiver Tankentlüftung oder Abgasrückführung muss demnach eine korrigierte Kraftstoffmenge ermittelt werden, so dass das Brenngemisch innerhalb der zulässigen Grenzen bzw. im optimalen Bereich bleibt.With active tank ventilation or exhaust gas recirculation, therefore, a corrected fuel quantity must be determined, so that the fuel mixture remains within the permissible limits or in the optimum range.
Für die Ermittlung der korrigierten Kraftstoffmenge ist es vorteilhaft, den Moment des Öffnens des Tankentlüftungsventils oder des Abgasrückführventils möglichst genau zu kennen. Bei einer unpräzisen Bestimmung des Öffnungszeitpunkts des Tankentlüftungsventils und des Abgasrückführventils kann es zu Fehlern bei der Ermittlung der zuzuführenden Kraftstoffmenge und somit zu einer Verschlechterung der Laufruhe und der Schadstoffemissionen der Brennkraftmaschine kommen.For the determination of the corrected amount of fuel, it is advantageous to know the moment of opening the tank vent valve or the exhaust gas recirculation valve as accurately as possible. In an imprecise determination of the opening time of the tank ventilation valve and the exhaust gas recirculation valve can lead to errors in the determination of the amount of fuel to be supplied and thus to a deterioration of the smoothness and pollutant emissions of the internal combustion engine.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine bereitzustellen, welche eine weitere Verbesserung beim Betrieb der Brennkraftmaschine ermöglichen, insbesondere hinsichtlich der Schadstoffemissionen und der Laufruhe.It is the object of the present invention to provide a method and an apparatus for controlling an internal combustion engine, which allow a further improvement in the operation of the internal combustion engine, in particular with regard to the pollutant emissions and smoothness.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. This object is solved by the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are described in the dependent claims.
Ein Steuerverfahren gemäß dem Anspruch 1 bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit einem Ansaugkanal, einem Ventil zum Einleiten eines Gases in den Ansaugkanal und einem Sensor zum Erfassen einer Messgröße im Ansaugkanal, wobei ein Messsignal des Sensors zumindest teilweise von der Stellung des Ventils beeinflusst wird. Gemäß dem Verfahren wird das Messsignal des Sensors erfasst und das Ventil mit einem Ansteuersignal mit einer vorgegebenen Ansteuerfrequenz angesteuert. Das Messsignal wird mittels eines Bandpassfilters, welcher einen die vorgegebene Ansteuerfrequenz umfassenden Bandpassfrequenzbereich aufweist, gefiltert. Eine der Brennkraftmaschine zuzuführende korrigierte Kraftstoffmenge wird in Abhängigkeit von dem gefilterten Messsignal ermittelt und der Brennkraftmaschine zugeführt.A control method according to claim 1 relates to an internal combustion engine having an intake passage, a valve for introducing a gas into the intake passage and a sensor for detecting a measured variable in the intake passage, wherein a measurement signal of the sensor is at least partially influenced by the position of the valve. According to the method, the measurement signal of the sensor is detected and the valve is driven with a drive signal having a predetermined drive frequency. The measurement signal is filtered by means of a bandpass filter which has a bandpass frequency range comprising the predetermined drive frequency. A corrected fuel quantity to be supplied to the internal combustion engine is determined as a function of the filtered measurement signal and supplied to the internal combustion engine.
Durch das Öffnen des Ventils wird Gas in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine eingeleitet. Das Öffnen des Ventils hat einen Einfluss auf das Signal des Sensors, insbesondere im Frequenzbereich der Ansteuerfrequenz. Somit können dem Messsignal durch entsprechende Filterung Hinweise auf das Öffnen des Ventils entnommen werden. Im Falle des Vorhandenseins von Signalkomponenten in dem Messsignal, welche Signalkomponenten mit der vorgegebenen Ansteuerfrequenz auftreten bzw. moduliert sind, kann angenommen werden, dass das Ventil geöffnet hat. Können derartige Signalkomponenten in dem Messsignal nicht festgestellt werden, so kann angenommen werden, dass das Ventil nicht geöffnet hat. Diese Vorgehensweise erlaubt daher zunächst eine sehr präzise Bestimmung des Öffnungszeitpunkts des Ventils.By opening the valve, gas is introduced into the intake tract of the internal combustion engine. The opening of the valve has an influence on the signal of the sensor, especially in the frequency range of the drive frequency. Thus, the measurement signal by appropriate filtering hints on the opening of the valve can be removed. In the case of the presence of signal components in the measurement signal, which signal components occur or are modulated with the predetermined drive frequency, it can be assumed that the valve has opened. If such signal components can not be detected in the measurement signal, it can be assumed that the valve has not opened. This procedure therefore initially allows a very precise determination of the opening time of the valve.
Die Genauigkeit der Ermittlung der korrigierten zuzuführenden Kraftstoffmenge hängt wesentlich auch vom Zeitpunkt des tatsächlichen Öffnens des Ventils ab. Insbesondere werden dazu Messgrößen anderer Sensoren verwendet, z. B. eines Sauerstoffsensors im Abgastrakt der Brennkraftmaschine. Für die Genauigkeit der Ermittlung ist daher auch entscheidend, nur die Messgrößen dieser Sensoren heranzuziehen, welche nach dem Öffnen des Ventils erfasst bzw. ausgegeben werden. Die Ermittlung der korrigierten zuzuführenden Kraftstoffmenge unter Berücksichtigung des gefilterten Messsignals und insbesondere des daraus ableitbaren Öffnungszeitpunkts des Ventils ist daher wesentlich präziser und weniger störanfällig. Somit können das Abgasverhalten und die Laufruhe der Brennkraftmaschine auch bei aktiver Tankentlüftung und/oder Abgasrückführung deutlich verbessert werden.The accuracy of the determination of the corrected amount of fuel to be supplied also depends substantially on the time of actual opening of the valve. In particular, measured variables of other sensors are used, for. B. an oxygen sensor in the exhaust system of the engine. For the accuracy of the determination is therefore crucial to use only the measures of these sensors, which are detected or output after opening the valve. The determination of the corrected amount of fuel to be supplied, taking into account the filtered measurement signal and in particular the resulting opening time point of the valve is therefore much more precise and less prone to failure. Thus, the exhaust behavior and smoothness of the engine can be significantly improved even with active tank ventilation and / or exhaust gas recirculation.
Der beschriebene Bandpassfilter kann innerhalb des Bandpassfrequenzbereiches eine vergleichsweise hohe Transmission und außerhalb dieses Frequenzbereich eine vergleichsweise niedrige Transmission bzw. eine hohe Absorption aufweisen.The described bandpass filter can have a comparatively high transmission within the bandpass frequency range and a comparatively low transmission or a high absorption outside this frequency range.
Das beschriebene Verfahren hat ferner den Vorteil, dass es mit einfachen elektrischen bzw. elektronischen Komponenten realisiert werden kann. Auch eine Realisierung mittels Software oder einer Kombination aus Software und Hardware ist möglich. So ist zur Ansteuerung des Ventils lediglich ein einfacher Funktionsgenerator notwendig, welcher das Ansteuersignal mit der vorgegebenen Ansteuerfrequenz bereitstellt. Alternativ kann das Ansteuersignal auch von bereits vorhandenen funktionalen Komponenten der Brennkraftmaschine ggf. unter zusätzlicher Verwendung eines einfachen Verstärkers zur Verfügung gestellt werden. Eine derartige bereits vorhandene funktionale Komponente kann beispielsweise eine Motorsteuerung der Brennkraftmaschine sein.The described method also has the advantage that it can be realized with simple electrical or electronic components. A realization by means of software or a combination of software and hardware is possible. Thus, only a simple function generator is necessary to control the valve, which provides the drive signal with the predetermined drive frequency. Alternatively, the drive signal can also be provided by already existing functional components of the internal combustion engine, possibly with the additional use of a simple amplifier. Such an already existing functional component may for example be an engine control of the internal combustion engine.
Der beschriebene Bandpassfilter kann mit einfachen und somit mit preiswerten passiven elektrischen Bauteilen wie zum Beispiel Spulen, Widerstände und/oder Kondensatoren aufgebaut werden.The bandpass filter described can be constructed with simple and thus inexpensive passive electrical components such as coils, resistors and / or capacitors.
Auch kann der Bandpassfilter mittels Software, beispielsweise integriert in der Motorsteuerung, realisiert werden. Somit kann das beschriebene Verfahren noch kostengünstiger und ohne zusätzliche Hardware durchgeführt werden.The bandpass filter can also be realized by means of software, for example integrated in the motor control. Thus, the described method can be carried out more cost-effectively and without additional hardware.
Das beschriebene Verfahren hat den Vorteil, dass es mit verschiedenen Ansteuerfrequenzen und unabhängig von dem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine durchgeführt werden kann. Somit ist es sehr robust.The method described has the advantage that it can be carried out with different drive frequencies and independently of the operating point of the internal combustion engine. Thus, it is very robust.
Zudem ist das beschriebene Verfahren sehr schnell und Ressourcen schonend, wodurch es auch für den Einsatz in Fahrzeugen mit Hybridantrieb und/oder einer Stop/Start-Automatik geeignet.In addition, the method described is very fast and resource-saving, making it suitable for use in vehicles with hybrid drive and / or a stop / start automatic.
In Ausgestaltungen des Verfahrens nach den Ansprüche 2 oder 3 erfolgt die Ermittlung der korrigierten Kraftstoffmenge erst, nachdem das gefilterte Messsignal eine vorgegebene Bedingung erfüllt (also nicht vor Erfüllung der Bedingung). Insbesondere wird die Signalstärke des gefilterten Messsignals ermittelt, wobei die Bedingung auf der Signalstärke basiert.In embodiments of the method according to
Durch den Einsatz eines geeigneten Bandpassfilters wird der Frequenzanteil des Messsignals mit der vorgegebenen Ansteuerfrequenz des Ansteuersignals aus dem Sensorsignal extrahiert. Im einfachsten Fall wird die Signalstärke des gefilterten Messsignals durch die Amplitude des gefilterten Messsignals bestimmt. Die Bedingung kann beispielsweise dann erfüllt sein, wenn Signalstärke einen vorgegebenen Vergleichswert (Schwellenwert) übersteigt. Dann wird angenommen, dass das Ventil geöffnet hat. Liegt diese Amplitude unterhalb dieses vorgegebenen Schwellwerts, wird davon ausgegangen, dass das Ventil nicht geöffnet hat. Dies bedeutet, dass die Signalstärke als Indikator für das Öffnen des Ventils herangezogen wird.Through the use of a suitable bandpass filter, the frequency component of the measurement signal with the predetermined drive frequency of the drive signal is extracted from the sensor signal. In the simplest case, the signal strength of the filtered measurement signal is determined by the amplitude of the filtered measurement signal. The condition can For example, be satisfied when signal strength exceeds a predetermined reference value (threshold). Then it is assumed that the valve has opened. If this amplitude is below this predetermined threshold, it is assumed that the valve has not opened. This means that the signal strength is used as an indicator for the opening of the valve.
Alternativ oder zusätzlich kann die Bedingung erfüllt sein, wenn ein Gradient des gefilterten Messsignals einen entsprechenden Schwellenwert übersteigt.Alternatively or additionally, the condition may be satisfied when a gradient of the filtered measurement signal exceeds a corresponding threshold.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 4 weist das Ermitteln der Signalstärke des gefilterten Messsignals folgende Schritte auf:
- (a) Bestimmen von Absolut-Werten des gefilterten Messsignals,
- (b) Aufsummieren der bestimmten Absolut-Werte des gefilterten Messsignals innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls.
- (a) determining absolute values of the filtered measurement signal,
- (b) summing up the determined absolute values of the filtered measurement signal within a predetermined time interval.
Dies hat den Vorteil, dass die Signalstärke des gefilterten Messsignals auf besonders einfache und trotzdem zuverlässige Weise erfasst werden kann. Dabei wird anhand von diskreten und infolge der Absolutwertbildung ausschließlich positiven Pegelwerten für die gemessene Signalstärke im Rahmen einer digitalen Signalverarbeitung die Signalstärke des gefilterten Messsignals bestimmt.This has the advantage that the signal strength of the filtered measurement signal can be detected in a particularly simple yet reliable manner. In this case, the signal strength of the filtered measurement signal is determined on the basis of discrete and due to the absolute value formation exclusively positive level values for the measured signal strength in the context of a digital signal processing.
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 5 weist das Ermitteln der Signalstärke des gefilterten Messsignals folgende Schritte auf:
- (a) Erzeugen eines modifizierten Messsignals aus dem gefilterten Messsignal, wobei das modifizierte Messsignal die Absolut-Funktion des gefilterten Messsignals darstellt, und
- (b) Tiefpass-Filtern des modifizierten Messsignals.
- (A) generating a modified measurement signal from the filtered measurement signal, wherein the modified measurement signal represents the absolute function of the filtered measurement signal, and
- (b) low pass filtering the modified measurement signal.
Durch das beschriebene Tiefpass-Filtern kann auf besonders einfache und trotzdem zuverlässige Weise mittels einer analogen Signalverarbeitung im Rahmen einer kontinuierlichen Diagnose der Funktionsfähigkeit des Ventils die Signalstärke des gefilterten Messsignals bestimmt werden. Abhängig von der spektralen Charakteristik des verwendeten Tiefpass-Filters kann die Tiefpass-Filterung als eine kontinuierlich durchgeführte Integration jeweils über ein bestimmtes Zeitintervall aufgefasst werden.By means of the described low-pass filtering, the signal strength of the filtered measurement signal can be determined in a particularly simple yet reliable manner by means of analog signal processing in the context of a continuous diagnosis of the functionality of the valve. Depending on the spectral characteristics of the low-pass filter used, the low-pass filtering can be understood as a continuous integration over a specific time interval.
Das modifizierte Messsignal kann sich im Vergleich zu dem gefilterten Messsignal zusätzlich zu der Absolut-Funktionsbildung auch noch durch einen Verstärkungsfaktor unterscheiden, wobei der Verstärkungsfaktor größer oder kleiner als Eins sein kann.The modified measurement signal may also differ by an amplification factor in comparison to the filtered measurement signal in addition to the absolute function formation, wherein the amplification factor may be greater or less than one.
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 6 wird eine Rauschstärke des gefilterten Messsignals ermittelt, wobei die Bedingung zusätzlich auf der Rauschstärke basiert.According to one embodiment of the method according to claim 6, a noise intensity of the filtered measurement signal is determined, wherein the condition is additionally based on the noise level.
Insbesondere kann die Bedingung auf einem Verhältnis der Signalstärke des gefilterten Messsignals zu der Rauschstärke des gefilterten Messsignals basieren. Dieses Verhältnis wird auch als Signal-Rausch-Verhältnis bezeichnet. Die Bedingung kann erfüllt sein, wenn das Signal-Rausch-Verhältnis einen vorgegeben Schwellenwert überschreitet. Dann kann angenommen werden, dass das Ventil geöffnet hat. Wird dieser Schwellenwert nicht erreicht, kann davon ausgegangen werden, dass das Ventil nicht geöffnet hat.In particular, the condition may be based on a ratio of the signal strength of the filtered measurement signal to the noise level of the filtered measurement signal. This ratio is also called signal-to-noise ratio. The condition can be met if the signal-to-noise ratio exceeds a predetermined threshold. Then it can be assumed that the valve has opened. If this threshold is not reached, it can be assumed that the valve has not opened.
Die beschriebene Ermittlung des Öffnungszeitpunkt des Ventils basierend auf dem Signal-Rausch-Verhältnis hat den Vorteil, dass auf die Festlegung eines isolierten Schwellenwertes für die Signalstärke des gefilterten Messsignals verzichtet werden kann. Eine derartige Festlegung eines isolierten Schwellenwertes kann in vielen Fällen schwierig sein, da das gefilterte Messsignal neben der Ansteuerfrequenz des Ventils auch noch variable Rauschanteile im umliegenden Frequenzbereich enthalten kann.The described determination of the opening time of the valve based on the signal-to-noise ratio has the advantage that it is possible to dispense with the definition of an isolated threshold value for the signal strength of the filtered measurement signal. Such an establishment of an isolated threshold value can be difficult in many cases since the filtered measurement signal can also contain variable noise components in the surrounding frequency range in addition to the drive frequency of the valve.
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 7 wird die Rauschstärke des gefilterten Messsignals aus einem gefilterten Rauschsignal ermittelt, welches aus dem gefilterten Messsignal mittels eines Bandstoppfilters erzeugt wird, welcher einen die vorgegebene Ansteuerfrequenz umfassenden Bandstoppfrequenzbereich aufweist. Dabei weist im Vergleich zu dem Bandpassfrequenzbereich der Bandstoppfrequenzbereich eine geringere Bandbreite auf.According to one embodiment of the method according to
Dies bedeutet, dass die Signalstärke des Rauschens ermittelt wird, indem das gefilterte Messsignal einen weiteren nachgeschalteten Filter durchläuft. Dieser Filter ist als Bandsperre ausgelegt und dient dazu, sehr schmalbandig die vorgegebene Ansteuerfrequenz des Ventils zu dämpfen. Benachbarte Rauschanteile können den Filter weitgehend ungehindert passieren.This means that the signal strength of the noise is determined by the filtered measurement signal passes through another downstream filter. This filter is designed as a band-stop filter and serves to attenuate the prescribed drive frequency of the valve in a very narrow band. Adjacent noise components can pass through the filter largely unhindered.
Die beschriebene Rauschstärkenermittlung mittels eines schmalbandigen Bandstoppfilters hat den Vorteil, dass auch die Signalstärke des Rauschens mit einfachen und somit mit preiswerten passiven elektrischen Bauteilen wie zum Beispiel Spulen, Widerstände und/oder Kondensatoren ermittelt werden kann. Auch der Bandstoppfilter kann bei Bedarf mittels Software, beispielsweise integriert in der Motorsteuerung, realisiert werden.The described noise intensity determination by means of a narrowband band stop filter has the advantage that the signal strength of the noise can also be determined with simple and thus inexpensive passive electrical components such as, for example, coils, resistors and / or capacitors. Also, the band stop filter can be realized if required by software, for example, integrated in the engine control.
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 8 weist das Ermitteln der Rauschstärke des gefilterten Messsignals folgende Schritt auf:
- (a) Bestimmen von Absolut-Werten des gefilterten Rauschsignals, und
- (b) Aufsummieren der bestimmten Absolut-Werte des gefilterten Rauschsignals innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls.
- (a) determining absolute values of the filtered noise signal, and
- (b) summing the determined absolute values of the filtered noise signal within a predetermined time interval.
Dies hat den Vorteil, dass auch die Rauschstärke des gefilterten Messsignals auf besonders einfache und trotzdem zuverlässige Weise erfasst werden kann. Dabei wird anhand von diskreten und infolge der Absolutwertbildung ausschließlich positiven Pegelwerten für das gefilterte Rauschsignal im Rahmen einer digitalen Signalverarbeitung die Rauschstärke des gefilterten Messsignals bestimmt.This has the advantage that the noise intensity of the filtered measurement signal can be detected in a particularly simple and yet reliable manner. In this case, the noise intensity of the filtered measurement signal is determined based on discrete and due to the absolute value exclusively positive level values for the filtered noise signal in a digital signal processing.
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 9 weist das Ermitteln der Rauschstärke des gefilterten Messsignals folgende Schritte auf:
- (a) Erzeugen eines modifizierten Rauschsignals aus dem gefilterten Rauschsignal, wobei das modifizierte Rauschsignal die Absolut-Funktion des gefilterten Rauschsignals darstellt, und
- (b) Tiefpass-Filtern des modifizierten Rauschsignals.
- (a) generating a modified noise signal from the filtered noise signal, wherein the modified noise signal represents the absolute function of the filtered noise signal, and
- (b) lowpass filtering the modified noise signal.
Durch das Tiefpass-Filtern kann auf besonders einfache und trotzdem zuverlässige Weise mittels einer analogen Signalverarbeitung oder mittels einer mit Hilfe einer Software durchgeführten digitalen Signalverarbeitung im Rahmen einer kontinuierlichen Diagnose der Funktionsfähigkeit des Ventils die Stärke des gefilterten Rauschsignals bestimmt werden. Abhängig von der spektralen Charakteristik des verwendeten Tiefpass-Filters kann die Tiefpass-Filterung auch als eine kontinuierlich durchgeführte Integration jeweils über ein bestimmtes Zeitintervall aufgefasst werden.By means of the low-pass filtering, the strength of the filtered noise signal can be determined in a particularly simple yet reliable manner by means of analog signal processing or by means of digital signal processing carried out with the aid of software as part of a continuous diagnosis of the functionality of the valve. Depending on the spectral characteristic of the low-pass filter used, the low-pass filtering can also be understood as a continuous integration over a specific time interval.
Es wird darauf hingewiesen, dass sich das modifizierte Rauschsignal im Vergleich zu dem gefilterten Rauschsignal zusätzlich zur der Absolut-Funktionsbildung auch noch durch einen Verstärkungsfaktor unterscheiden kann, wobei der Verstärkungsfaktor größer oder kleiner als eins sein kann.It should be noted that the modified noise signal compared to the filtered noise signal in addition to the absolute function formation can also differ by an amplification factor, wherein the gain factor may be greater or less than one.
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 10 wird eine erste Zeitdauer ermittelt, welche das im Ansaugkanal befindliche Gas benötigt, um von der Position des Einleitens in den Ansaugkanal bis zu einer Brennkammer der Brennkraftmaschine zu strömen (auch als Gaslaufzeit bezeichnet). Die Ermittlung der korrigierten Kraftstoffmenge wird um diese erste Zeitdauer verzögert.According to one embodiment of the method according to
Das über das Ventil zugeführte Gas benötigt eine gewisse Zeitdauer, um von der Einleitposition im Ansaugkanal bis zu den Brennkammern der Brennkraftmaschine zu strömen. Somit ist der Effekt des Gases auf die Verbrennung um diese Gaslaufzeit verzögert. Dadurch wird das Ergebnis der Ermittlung der korrigierten Kraftstoffmenge noch weiter präzisiert.The supplied via the valve gas takes a certain amount of time to flow from the inlet position in the intake passage to the combustion chambers of the internal combustion engine. Thus, the effect of the gas on the combustion is delayed by this gas running time. This further clarifies the result of the determination of the corrected fuel amount.
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 11 wird eine zweite Zeitdauer ermittelt, welche die Filterung des Messsignals des Sensors benötigt, wobei die Ermittlung der korrigierten Kraftstoffmenge um diese zweite Zeitdauer vorgezogen wird.According to one embodiment of the method according to claim 11, a second time period is determined, which requires the filtering of the measuring signal of the sensor, wherein the determination of the corrected amount of fuel is advanced by this second period of time.
Je nach Leistungsfähigkeit des zur Verfügung stehenden Rechners und des zu filternden Datenvolumens kann die Filterung des Messsignals eine nicht vernachlässigbare Zeitdauer in Anspruch nehmen. Durch die Berücksichtigung dieser zweiten Zeitdauer wird das Ergebnis der Ermittlung der korrigierten Kraftstoffmenge weiter präzisiert.Depending on the capacity of the available computer and the data volume to be filtered, the filtering of the measurement signal can take a non-negligible amount of time. By taking into account this second period of time, the result of the determination of the corrected fuel quantity is further specified.
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 12 ist das Ventil ein Tankentlüftungsventil oder ein Abgasrückführventil.According to one embodiment of the method according to
Zur Ansteuerung des Tankentlüftungsventils oder des Abgasrückführventils können abhängig von der Bauart des Ventils unterschiedliche Ansteuerfrequenzen beispielsweise im Bereich zwischen 5 Hz und 1 kHz verwendet werden.For controlling the tank ventilation valve or the exhaust gas recirculation valve, depending on the design of the valve, different control frequencies can be used, for example in the range between 5 Hz and 1 kHz.
Für besonders einfach aufgebaute Ventile, welche digital angesteuert werden, so dass abgesehen von den kurzen Zeitspannen des Schließens oder des Öffnens das Ventil entweder vollständig geöffnet oder vollständig geschlossen ist (der Anker des Ventils schlägt jeweils in einer Endposition an) können sich Ansteuerfrequenzen beispielsweise im Bereich zwischen 8 Hz und 28 Hz eignen.For particularly simple constructed valves, which are digitally controlled, so that apart from the short periods of closing or opening, the valve is either fully open or fully closed (the armature of the valve strikes each in an end position) can drive frequencies, for example in the field between 8 Hz and 28 Hz are suitable.
Für aufwendigere Ventile, welche auch so angesteuert werden können, dass abgesehen von den beiden Endpositionen (Ventil vollständig geöffnet bzw. Ventil vollständig geschlossen) Zwischenpositionen angenommen werden können, so dass das Ventil teilweise geöffnet bzw. geschlossen ist, können sich ggf. auch höhere Ansteuerfrequenzen beispielsweise im Bereich zwischen 100 Hz und 200 Hz eignen. Da bei einem derartigen Ventil der Anker des Ventils jedoch typischerweise schwebend gehalten wird, kann es möglich sein, dass sich bei Ansteuerfrequenzen im Bereich zwischen 100 und 200 Hz im Messsignal keine oder nur sehr schwache Anteile der Frequenzanteile der Ansteuerfrequenz wiederfinden. Daher kann es vorteilhaft sein, auch ein derartiges Ventil mit einer geringeren Frequenz von beispielsweise 10 Hz so anzusteuern, dass es zwischen den Zuständen ”geschlossen” und ”offen” geschaltet wird und somit eine signifikante Durchflussänderung aufgeprägt wird.For more complex valves, which can also be controlled so that apart from the two end positions (valve fully open or valve fully closed) intermediate positions can be adopted so that the valve is partially open or closed, may possibly also higher Ansteuerfrequenzen for example, in the range between 100 Hz and 200 Hz are suitable. However, since in such a valve the armature of the valve is typically kept floating, it may be possible that at driving frequencies in the range between 100 and 200 Hz no or only very small portions of the frequency components of the drive frequency are found in the measuring signal. Therefore, it may be advantageous to also drive such a valve with a lower frequency of, for example, 10 Hz so that it is switched between the states "closed" and "open" and thus a significant change in flow is impressed.
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 13 ist der Sensor ein Drucksensor oder ein Gasmengensensor. According to one embodiment of the method according to
Dies hat den Vorteil, dass das beschriebene Verfahren mit Sensoren betrieben werden kann, welche in den meisten Brennkraftmaschinen ohnehin verbaut sind. Damit kann das beschriebene Verfahren ressourcenschonend ohne den Einsatz von speziellen zusätzlich in eine Brennkraftmaschine einzubauenden Komponenten durchgeführt werden.This has the advantage that the described method can be operated with sensors, which are installed anyway in most internal combustion engines. Thus, the described method can be carried out resource-saving without the use of special additional components to be installed in an internal combustion engine.
Häufig sind in Brennkraftmaschinen zur Erfassung der Last entweder ein Gasmengensensor oder ein Saugrohrdrucksensor im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine verbaut. Ein Ventil wie beispielsweise ein Tankentlüftungsventil oder ein Abgasrückführventil, dessen Betätigung einen Einfluss auf den Luftmengenstrom oder die Druckverhältnisse im Ansaugtrakt hat, kann deshalb mit diesen Sensoren besonders gut diagnostiziert werden.Often, in internal combustion engines for detecting the load, either a gas quantity sensor or an intake manifold pressure sensor is installed in the intake tract of the internal combustion engine. A valve such as a tank vent valve or an exhaust gas recirculation valve, whose operation has an influence on the air flow rate or the pressure conditions in the intake tract, can therefore be diagnosed particularly well with these sensors.
Eine Steuervorrichtung nach Anspruch 15 ist derart ausgestaltet und mit Mitteln versehen, dass sie das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausführen kann.A control device according to
Die Steuervorrichtung kann dazu einen Mikroprozessor, zumindest einen Speicher und Schnittstellen zu anderen Geräten und Sensoren haben aufweisen. In der Steuervorrichtung können entsprechende Steuerfunktionen und Datenbanken in Form von Software implementiert sein. Die Software kann als computerlesbarer Anweisungscode in einer geeigneten Programmiersprache implementiert sein.The control device may for this purpose have a microprocessor, at least one memory and interfaces with other devices and sensors. In the control device corresponding control functions and databases can be implemented in the form of software. The software may be implemented as a computer-readable instruction code in a suitable programming language.
Bezüglich der sich aus dieser Steuervorrichtung ergebenden Vorteile wird auf die Ausführungen zu den vorhergehenden Ansprüchen verwiesen, welche analog gelten.With regard to the advantages resulting from this control device, reference is made to the comments on the preceding claims, which apply analogously.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind:In the following the invention will be explained in more detail by means of an embodiment with reference to the attached figures. In the figures are:
In
Die Zündung der Verbrennung geschieht mittels einer Zündkerze
Die Brennkraftmaschine
Die Verbrennungsabgase werden über einen Abgaskanal
Der Abgaskanal
Die Brennkraftmaschine
Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine fremdgezündete Brennkraftmaschine
Die Brennkraftmaschine
Sowohl das Öffnen des Tankentlüftungsventils
Der Brennkraftmaschine
Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Steuervorrichtung
Darin weist die Filterschaltung
Der Filterschaltung
Das gefilterte Messsignal
Das modifizierte Messsignal
Das resultierende Ausgangssignal S ist in guter Näherung proportional zu der Signalstärke des gefilterten Messsignals
Ein zweites Ausführungsbeispiel der Filterschaltung
Der Filterschaltung
Das gefilterte Messsignal
Im ersten Zweig wird das gefilterte Messsignal
Das modifizierte Messsignal
Der resultierende Summenwert S wird dann einem Teiler
Der zweite Zweig der Filterschaltung
Innerhalb des zweiten Zweiges wird das gefilterte Rauschsignal
Der resultierende Summenwert N wird dann dem Teiler
Wie aus
Die beschriebene Filterschaltung
Das resultierende Ausgangssignal
In
Durch das Öffnen des Tankentlüftungsventils
Gemäß dem Verfahren wird der Moment des tatsächlichen Öffnens des Tankentlüftungsventils
Das Verfahren startet mit Schritt
Ab diesem Zeitpunkt wird das Messsignal des Sensors
Das Verfahren fährt mit Schritt
In Schritt
Bei Verwendung einer Filterschaltung, wie sie in
Bei Verwendung einer Filterschaltung, wie sie in
Bei einem negativen Ergebnis der Abfrage in Schritt
Bei einem positiven Ergebnis der Abfrage in Schritt
Das Verfahren fährt mit Schritt
Vorteilhafterweise kann eine erste Zeitdauer ermittelt werden, welche das im Ansaugkanal
Zur weiteren Präzisierung der Ermittlung der korrigierten Kraftstoffmenge kann diese um eine zweite Zeitdauer, welche die Filterung des Messsignals des Sensors benötigt, vorgezogen werden (gerechnet ab dem Zeitpunkt des Öffnens des Ventils
Das Verfahren fährt mit Schritt
Das Verfahren wird ab Schritt
Claims (14)
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