DE10038230C2 - Verfahren zur Bestimmung einer Brennstoffmasse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Brennstoffmasse, die pro Arbeitsspiel einem oder mehreren Zy­ lindern einer Brennkraftmaschine zugemessen wird.

Für die Überwachung einer Brennkraftmaschine mit elektroni­ scher Drosselklappensteuerung ist die zuverlässige Schätzung der Brennstoffmasse, die pro Arbeitsspiel einem oder mehreren Zylindern zugemessen wird, von zentraler Bedeutung.

Bei dem aus WO 99/18343 bekannten Verfahren zum Überwachen einer Brennkraftmaschine wird aus einem Schätzwert für die Brennstoffmasse ein Schätzwert für ein Drehmoment der Brenn­ kraftmaschine ermittelt. Der Schätzwert für die Brennstoff­ masse wird dabei unter Verwendung einer korrigierten Luftzahl berechnet, die die Luftzahl im Brennraum nach der Verbrennung des Luftkraftstoffgemisches wiedergibt. Zusätzlich hängt der Schätzwert der Brennstoffmasse vom Luftmassenstrom in dem Zy­ linder ab. Dieses Verfahren zur Bestimmung der Brennstoffmas­ se kann aufgrund der Dynamik des Lambda-Sensor-Signals zu un­ genauen Ergebnissen führen. Weiter ergeben sich Einflüsse durch Meßfehler, die zu schlechten Modellwerten für die Brennstoffmasse führen.

Bei einer zweiten, alternativen Methode zur Bestimmung der Brennstoffmasse werden die Daten eines Einspritzgeräts, ins­ besondere die Einspritzzeit, der Einspritzdruck und/oder der Einspritzzeitpunkt, verwendet. Unter Hinzunahme weiterer Grö­ ßen läßt sich aus diesen Parametern die Brennstoffmasse ab­ schätzen. Problematisch an diesem Verfahren ist, daß aus Si­ cherheitsgründen sämtliche Eingangsgrößen plausibilisiert werden müssen, d. h. es muß überprüft werden, ob die verwende­ ten Werte überhaupt zutreffen können. Ein solcher Vorgang ist gerade bei der Überprüfung für die Brennstoffmasse sehr aufwendig und mit vielen Unsicherheiten behaftet. Insbesondere fehlt bei diesem auf Daten des Einspritzgerätes basierenden Verfahren auch eine "Klammerung" des gesamten Systems, d. h. es werden zur Schätzung von Betriebsgrößen Eingangsgrößen verwendet, deren Umsetzung und regulärer Verlauf nicht über­ prüft werden.

Aus DE 42 23 955 A1 ist bekannt, zwei die Kraftstoffmenge ange­ bende Signale zu erfassen und zur Bestimmung der Kraftstoff­ menge einen Mittelwert aus dem ersten und dem zweiten Signal zu bilden. Hierbei wird das erste Signal für die Kraftstoff­ menge abhängig von einer Einspritzdauer bestimmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das auf einfache Art und Weise die Möglichkeit zur Bestimmung der Brennstoffmasse gibt und dabei zuverlässig die Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine erfaßt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen aus Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterführungen des Verfahrens finden sich in den Unteransprüchen.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß eine Auswahl aus den nach unterschiedlichen Verfahren bestimmten Brenn­ stoffmassen dann überraschend vorteilhaft ist, wenn die je­ weils erhaltenen Werte für die Brennstoffmassen betriebspara­ meterabhängig ausgewählt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also ein erster Wert für die Brennstoffmasse abhängig von der Luftmasse und dem relativen Luftverhältnis bestimmt. Bei der Bestimmung des ersten Wertes werden die Signale der Lambda-Sonde ausgewer­ tet, um die Brennstoffmasse zu bestimmen. Erfindungsgemäß wird zusätzlich ein zweiter Wert für die Brennstoffmasse mit Hilfe von Parametern der Einspritzung, vorzugsweise der Einspritzzeit berechnet. Aus dem ersten und dem zweiten Wert wird als Endergebnis ein dritter Wert für die Brennstoffmasse ausgewählt. Indem zwei unabhängige Werte zur Bestimmung des dritten Wertes herangezogen werden, erfolgt indirekt auch eine Überprüfung im Sinne einer Plausibilisierung des ersten und des zweiten Werts.

Bei dem Verfahren wird als dritter Wert entweder der erste oder der zweite Wert ausgewählt, wobei die Auswahl abhängig von den Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine erfolgt. Hier­ bei wird also als Ergebniswert für die Brennstoffmasse entwe­ der der mit Hilfe des Lambda-Sensors über das Luftverhältnis ermittelte Wert oder der über die Parameter des Einspritzge­ räts gewonnene Wert verwendet. Mit der Abhängigkeit von den Betriebsgrößen können die Vorteile der Verfahren miteinander kombiniert werden, ohne deren Nachteile in Kauf zu nehmen. Erfindungsgemäß erfolgt die Auswahl des dritten Wertes für die Brennstoffmasse abhängig von einer Dynamik der Brenn­ kraftmaschine. Zur Dynamik werden zeitlich veränderliche Größen wie Last und/oder Drehzahl zusammengefaßt. Bei einer über eine vorbestimmte Zeitdauer konstanten Last und/oder Drehzahl für die Brennkraftmaschine wird der über den Lambda- Sensor ermittelte erste Wert als dritter Wert genommen.

In einer bevorzugten Weiterführung des Verfahrens wird der dritte Wert abhängig von Betriebsgrößen der Brennkraftma­ schine, insbesondere Last, Drehzahl und/oder Temperatur, aus dem ersten und dem zweiten Wert ausgewählt, erfolgt also ab­ hängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine. Diese zu­ standsabhängige Bestimmung des dritten Wertes für die Brenn­ stoffmasse erlaubt es, den Beitrag vom ersten und zweiten Wert unterschiedlich zu gewichten, wobei die Gewichtung vorzugsweise betriebsparameterabhängig gestattet werden kann.

Bevorzugt wird der dritte Wert für die Brennstoffmasse abhän­ gig vom Betriebszustand des Lambda-Sensors, insbesondere ei­ ner etwaigen diesbezüglichen Fehlermeldung ausgewählt, so daß Fehler des Lambda-Sensors nicht zu einem Fehler bei der Be­ stimmung der Brennstoffmasse führen.

In einer Weiterführung wird, wenn ein Fahrgeschwindigkeitsreg­ ler aktiviert ist und die Gangstufe nicht geändert wird, nach einer vorbestimmten Zeitdauer bevorzugt der über den Lambda- Sensor ermittelte Wert für die Brennstoffmasse verwendet wer­ den.

Zweckmäßig ist es, vor einer Auswahl eines der Werte einen oder beide Werte auf ihre Plausibilität hin zu überprüfen. Hierbei handelt es sich um eine zusätzliche Plausibilitäts­ prüfung, die jeden einzelnen Wert unabhängig vom anderen Wert betrifft. Diese zusätzliche Plausibilitätsprüfung ist von der oben genannten internen Plausibilitätsprüfung der Brennkraft­ maschine der Werte für die Brennstoffmasse, die auf einem Vergleich von erstem und zweitem Wert beruht, grundlegend verschieden.

Ein Ausführungsbeispiel wird anhand der nachfolgenden Zeich­ nung näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt in einer schematischen Darstellung die Bestimmung der Brennstoffmasse 10 (MFF_MON). Die Brenn­ stoffmasse MFF_MON wird aus der aus dem Luftverhältnis ermit­ telten Brennstoffmasse (MFF_LAMB_MON) 12 und der aus den Einspritzparametern, z. B. der Einspritzdauer ermittelten Brenn­ stoffmasse (MFF_TI_MON) 14 bestimmt. Dies erfolgt durch be­ triebsmodusabhängige Auswahl einer der beiden ermittelten Brennstoffmassen.

Dazu wird für alle Betriebsmodi der Brennkraftmaschine sowohl basierend auf dem Meßsignal des Lambda-Sensors als auch ba­ sierend auf der Einspritzzeit und weiteren Parametern ein Mo­ dellwert für die aktuell eingespritzte Brennstoffmasse be­ rechnet. Von den beiden Werten 12 und 14 wird abhängig von Randbedingungen einer ausgewählt, der dann beispielsweise als Basis zur Bestimmung eines aktuellen Motormoments herangezo­ gen werden kann.

Es bietet sich an, die über den Lambda-Sensor ermittelte Brennstoffmasse 12 im stationären Betrieb der Brennkraftma­ schine auszuwählen. Der stationäre Betrieb kann festgestellt werden, wenn beispielsweise Last und Drehzahl über eine län­ gere Zeit konstant bleiben oder ein Fahrgeschwindigkeitsreg­ ler bei konstanter Gangstufe aktiviert ist.

Auch kann die Auswahl zwischen den Werten 12 und 14 abhängig von Systemparametern erfolgen. So kann beispielsweise in be­ stimmten Drehzahlbereichen oder in der Magerphase die Auswahl so erfolgen, daß der Brennstoffmassenstrom über die Ein­ spritzzeit bestimmt wird.

Insgesamt erfolgt durch die Verwendung der beiden unabhängig ermittelten Brennstoffmassen eine gegenseitige Plausibilisie­ rung. Stimmen die Werte nicht überein, so wird durch die oben genannte Auswahl erreicht, daß die aufgrund der Auswahlkri­ terien gewählte Brennstoffmasse auf ihre Plausibilität hin überprüft werden kann.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die über das Luftverhältnis ermittelte Brennstoffmasse 12 abhängig von dem relativen Luftverhältnis (LAMB_MON) 16, einem Signal für den Status des Verbrennungsmotors (STATE_CMB_CTL_MON) 18 und der Luftmasse (MAF_MON) 20 ermittelt.

Die Eingangsgrößen zur Ermittlung der Brennstoffmasse (MFF_TI_MON)aus den Einspritzparametern sind in dem darge­ stellten Diagramm als Größen 22 zusammengefaßt. Die Brenn­ stoffmasse wird hierbei über die Einspritzzeit oder -dauer, den Einspritzdruck und den Einspritzzeitpunkt berechnet.

Claims (7)

1. Verfahren zur Bestimmung einer Brennstoffmasse, die pro Arbeitsspiel einem oder mehreren Zylindern einer Brennkraft­ maschine zugemessen wird, mit den folgenden Verfahrensschrit­ ten:

• - ein erster Wert für die Brennstoffmasse (MFF_LAMB_MON) wird abhängig von der Luftmasse (MAF_MON) und dem relati­ ven Luftverhältnis (LAMB_MON) ermittelt,
• - ein zweiter Wert für die Brennstoffmasse (MFF_TI_MON) wird aus Einspritzparametern (22) ermittelt,
• - als dritter Wert für die Brennstoffmasse (MFF_MON) wird entweder der erste oder der zweite Wert ausgewählt und als Endergebnis weitergeleitet,
• - wobei für den dritten Wert der erste Wert ausgewählt wird, wenn Last und/oder Drehzahl über eine vorbestimmte Zeit­ dauer im Wesentlichen konstant sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Wert für die Brennstoffmasse abhängig von den Betriebsgrößen: Last, Dreh­ zahl und/oder Temperatur ausgewählt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Wert für die Brennstoffmasse (MFF_MON) abhängig von Betriebs- oder Fehler­ zuständen eines Lambda-Sensors ausgewählt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Wert für die Brennstoffmasse (MFF_MON) abhängig von der Dynamik der Brennkraftmaschine ausgewählt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als dritter Wert für die Brennstoffmasse (MFF_MON) der erste, abhängig von der Luft­ masse (MAF_MON) und dem relativen Luftverhältnis (LAMB_MON) ermittelte Wert genommen wird, wenn ein Fahrgeschwindigkeits­ regler bei konstanter Gangstufe für eine vorbestimmte Zeit­ dauer die Brennkraftmaschine regelt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor einer Auswahl des ersten oder zweiten Wertes für die Brennstoffmasse einer oder beide Werte auf ihre Plausibilität überprüft werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung des zweiten Werts für die Brennstoffmasse (MFF_TI_MON) die Einspritzzeit als Einspritzparameter verwendet wird.