DE10043689A1

DE10043689A1 - Verfahren zur Verlustmomentenadaption bei einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10043689A1
Application number: DE10043689A
Authority: DE
Inventors: Mario Kustosch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-09-04
Filing date: 2000-09-04
Publication date: 2002-03-14
Also published as: KR20020018964A; JP2002115583A

Abstract

Verfahren zur Verlustmomentenadaption bei einer Brennkraftmaschine, wobei die Brennkraftmaschine in wenigstens einer ersten und einer zweiten Betriebsart betrieben wird, wobei in der ersten Betriebsart ein Moment der Brennkraftmaschine im Wesentlichen von einer einem Brennraum zugeführten Luftmenge abhängt, wobei in der zweiten Betriebsart der Moment der Brennkraftmaschine im Wesentlichen von der in den Brennraum eingebrachten Kraftstoffmenge abhängt, wobei die Verlustmomentenadaption betriebsartenabhängig angepaßt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verlustmomentenadaption bei einer Brennkraftmaschine, wobei die Brennkraftmaschine in wenigstens einer ersten und einer zweiten Betriebsart betrieben wird, wobei in der ersten Betriebsart ein Moment der Brennkraftmaschine im Wesentlichen von einer einem Brennraum zugeführten Luftmenge abhängt und wobei in der zweiten Betriebsart das Moment der Brennkraftmaschine im Wesentlichen von der in den Brennraum eingebrachten Kraftstoffmenge abhängt.

Stand der Technik

Unter Verlustmoment versteht man die Summe aus dem Eigenbedarf des Motors und dem Bedarf der Nebenaggregate, da diese Summe auf Kosten des Vortriebs geht. Die Verlustmomente werden so genau wie möglich in einem Rechenmodell bestimmt und bei der Berechnung des Motorsollmoments berücksichtigt. Dabei ist es praktisch nicht möglich, die Verlustmomente genau zu bestimmen. Die Probleme entstehen u. a. durch:

- Mangel an Informationen (Sensoren) über Momentenverbraucher,
- Messungenauigkeit,
- Modellierungsfehler,
- Fertigungstoleranzen und
- Alterung.

Der Leerlaufregler besteht u. a. aus einem Integrator. Wenn sich der Motor im stationären Leerlaufbetrieb befindet und außerdem keine kraftschlüssige Verbindung zu den Rädern besteht, so gleicht sein Integralanteil die Differenz zwischen dem vorgesteuerten Verlustmoment und dem tatsächlich vorhandenen Moment aus.

Die Verlustmomentenadaption korrigiert das Rechenmodell der Verlustmomente um den langzeitlichen Mittelwert des Integralanteils. Dadurch können Fehler im Rechenmodell kompensiert werden und der Leerlaufregler wird entlastet.

Bei Motoren mit unterschiedlichen Betriebsarten, insbesondere bei Motoren mit Benzindirekteinspritzung wirken sich Luft- und Kraftstoffleckagen in den einzelnen Betriebsarten unterschiedlich aus: im Homogenbetrieb beeinflußt einer Luftleckage das Drehmoment; eine Leckage des Kraftstoffs wird jedoch von der Lambdaregelung kompensiert. Umgekehrt wirkt in einer Magerbetriebsart eine Leckage des Kraftstoffs auf das Drehmoment, da hier die Lambdaregelung nicht aktiv ist. Die Luftleckage beeinflusst das Drehmoment in einer Magerbetriebsart jedoch nicht.

Aufgabe

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Verlustmomentenadaption an einen Motor mit unterschiedlichen Betriebsarten, inbesondere eine Brennkraftmaschine mit Benzindirekteinspritzung, anzupassen.

Lösung und Vorteile der Erfindung

Die Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche.

Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Form eines Steuergerätes für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Hierbei sind Mittel zur Durchführung der Schritte des zuvor beschriebenen Verfahrens vorgesehen.

Von besonderer Bedeutung sind weiterhin die Realisierungen in Form eines Computerprogramms mit Programmcode-Mitteln und in Form eines Computerprogrammprodukts mit Programmcode- Mitteln. Das erfindungsgemäße Computerprogramm weist Programmcode-Mittel auf, um alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer, insbesondere einem Steuergerät für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, ausgeführt wird. In diesem Fall wird also die Erfindung durch ein in dem Steuergerät abgespeichertes Programm realisiert, so dass dieses mit dem Programm versehene Steuergerät in gleicher Weise die Erfindung darstellt wie das Verfahren, zu dessen Ausführung das Programm geeignet ist. Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt weist Programmcode-Mittel auf, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, wenn das Programmprodukt auf einem Computer, insbesondere einem Steuergerät für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs ausgeführt wird. In diesem Fall wird also die Erfindung durch einen Datenträger realisiert, so dass das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden kann, wenn das Programmprodukt bzw. der Datenträger in ein Steuergerät für eine Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs integriert wird. Als Datenträger bzw. als Computerprogrammprodukt kann insbesondere ein elektrisches Speichermedium zur Anwendung kommen, beispielsweise ein Read-Only-Memory (ROM), ein EPROM oder auch ein elektrischer Permanentspeicher wie beispielsweise eine CD-ROM oder DVD.

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den nachfolgenden Figuren dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. ihrer Darstellung in der Zeichnung.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiel s

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Brennkraftmaschine mit einem Steuergerät, in das das erfindungsgemäße Verfahren implementiert ist,

Fig. 2 zeigt einen Aufbau für den Fall, dass sich der Motor im Leerlauf ohne Kraftschluß zu den Rädern befindet und

Fig. 3 zeigt den typischen Aufbau eines Adaptionsoperators.

Die Drehmomentenänderung durch Luft- oder Kraftstoffleckagen wird durch die Verlustmomentenadaption ausgeglichen. Wegen der unterschiedlichen Auswirkungen in den einzelnen Betriebsarten wird bei der Verlustmomentenadaption nach Betriebsarten unterschieden.

In der Fig. 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 dargestellt, bei der ein Kolben 2 in einem Zylinder 3 hin- und herbewegbar ist. Der Zylinder 3 ist mit einem Brennraum 4 versehen, an den über Ventile 5 ein Ansaugrohr 6 und ein Abgasrohr 7 angeschlossen sind. Des Weiteren sind mit dem Brennraum 4 ein mit einem Signal TI ansteuerbares Einspritzventil 8 und eine mit einem Signal ZW ansteuerbare Zündkerze 9 verbunden. Die Signale TI und ZW werden hierbei von einem Steuergerät 16 an das Einspritzventil 8 bzw. die Zündkerze 9 übertragen.

Das Ansaugrohr 6 ist mit einem Luftmassensensor 10 und das Abgasrohr 7 mit einem Lambdasensor 11 versehen. Der Luftmassensensor 10 misst die Luftmasse der dem Ansaugrohr 6 zugeführten Frischluft und erzeugt in Abhängigkeit davon ein Signal LM. Der Lambdasensor 11 misst den Sauerstoffgehalt des Abgases in dem Abgasrohr 7 und erzeugt in Abhängigkeit, davon ein Signal Lambda. Die Signale des Luftmassensensors 10 und des Lambdasensors 11 werden dem Steuergerät 16 zugeführt.

In dem Ansaugrohr 6 ist eine Drosselklappe 12 untergebracht, deren Drehstellung mittels eines Signals DK einstellbar ist. Weiterhin kann das Abgasrohr 7 über eine hier nicht dargestellte Abgasrückführungsleitung mit dem Ansaugrohr 6 verbunden sein. Die Steuerung der Abgasrückführung kann beispielsweise über ein vom Steuergerät 16 ansteuerbares, hier ebenfalls nicht dargestelltes, Abgasrückführventil erfolgen.

In einer ersten Betriebsart, dem Homogenbetrieb der Brennkraftmaschine 1, wird die Drosselklappe 12 in Abhängigkeit von der erwünschten, zugeführten Luftmasse teilweise geöffnet bzw. geschlossen. Der Kraftstoff wird von dem Einspritzventil 8 während einer durch den Kolben 2 hervorgerufenen Ansaugphase in den Brennraum 4 eingespritzt. Durch die gleichzeitig angesaugte Luft wird der eingespritzte Kraftstoff verwirbelt und damit im Brennraum 4 im Wesentlichen gleichmäßig/homogen verteilt. Danach wird das Kraftstoff-Luft-Gemischwährend der Verdichtungsphase verdichtet, um dann von der Zündkerze 9 entzündet zu werden. Durch die Ausdehnung des entzündeten Kraftstoffs wird der Kolben 2 angetrieben.

In einer zweiten Betriebsart, dem Schichtbetrieb der Brennkraftmaschine 1, wird die Drosselklappe 12 weit geöffnet. Der Kraftstoff wird von dem Einspritzventil 8 während einer durch den Kolben 2 hervorgerufenen Verdichtungsphase in den Brennraum 4 eingespritzt. Dann wird mit Hilfe der Zündkerze 9 der Kraftstoff entzündet, so dass der Kolben 2 in der nunmehr folgenden Arbeitsphase durch die Ausdehnung des entzündeten Kraftstoffs angetrieben wird.

Im Schichtbetrieb wie auch im Homogenbetrieb wird durch den angetriebenen Kolben eine Kurbelwelle 14 in eine Drehbewegung versetzt, über die letztendlich die Räder des Kraftfahrzeugs angetrieben werden. Auf der Kurbelwelle 14 ist ein Zahnrad angeordnet, dessen Zähne von einem unmittelbar gegenüber angeordneten Drehzahlsensor 15 abgetastet werden. Der Drehzahlsensor 15 erzeugt ein Signal, aus dem die Drehzahl n der Kurbelwelle 14 ermittelt wird und übermittelt dieses Signal n an das Steuergerät 16.

Die im Schichtbetrieb und im Homogenbetrieb von dem Einspritzventil 8 in den Brennraum eingespritzte Kraftstoffmasse wird von dem Steuergerät 16 insbesondere im Hinblick auf einen geringen Kraftstoffverbrauch und/oder eine geringe Schadstoffentwicklung gesteuert und/oder geregelt. Auch die erfindungsgemäße Festlegung der Zündwinkel ZW erfolgt in dem Steuergerät 16. Zu diesem Zweck ist das Steuergerät 16 mit einem Mikroprozessor versehen, der in einem Speichermedium Programmcode abgespeichert hat, der dazu geeignet ist, die gesamte erfindungsgemäße Steuerung und/oder Regelung der Brennkraftmaschine 1 durchzuführen.

Das Steuergerät 16 ist von Eingangssignalen beaufschlagt, die mittels Sensoren gemessene Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine darstellen. Beispielsweise ist das Steuergerät 16 mit dem Luftmassensensor 10, dem Lambdasensor 11 und dem Drehzahlsensor 15 verbunden. Des Weiteren ist das Steuergerät 16 mit einem Fahrpedalsensor 17 verbunden, der ein Signal FP erzeugt, das die Stellung eines von einem Fahrer betätigbaren Fahrpedals/Gaspedals und damit das von dem Fahrer angeforderte Moment angibt. Dieses Moment wird im Weiteren auch als Fahrerwunschmoment bezeichnet. Das Steuergerät 16 erzeugt Ausgangssignale, mit denen über Aktoren das Verhalten der Brennkraftmaschine 1 entsprechend der erwünschten Steuerung und/oder Regelung beeinflusst werden kann. Beispielsweise ist das Steuergerät 16 mit dem Einspritzventil 8, der Zündkerze 9 und der Drosselklappe 12 verbunden und erzeugt die zu deren Ansteuerung erforderlichen Signale TI, ZW und DK.

In das Steuergerät 16 ist weiterhin das erfindungsgemäße Verfahren implementiert, das im Weiteren ausführlicher dargelegt wird.

Fig. 2 zeigt einen Aufbau für den Fall, dass sich der Motor im Leerlauf ohne Kraftschluss zu den Rädern befindet. Im Block 1 wird das Verlustmoment mdverl bestimmt. Dieses wird dann durch Addition mit dem Betrag der Adaption dmvad korrigiert. Anschließend wird der Integralanteil des Leerlaufreglers dmllri addiert. Das resultierende Moment mifa wird dann im Block 2 in die drehmomentbestimmenden physikalischen Größen umgesetzt. Aus der Motordrehzahl nmot wird durch Subtraktion von nsol die Regelabweichung der Leerlaufregelung, Block 4, gebildet. Die Betriebsarteninformation B_hom leitet dmllri an den zuständigen Adaptionsoperator. In Bild 1 ist ein Adaptionsoperator für die Betriebsart homogen, Block 5, und ein Adaptionsoperator für Magerbetriebsarten, Block 6, dargestellt. Die Betriebsarteninformation sorgt auch dafür, dass der richtige Adaptionswert bei der Sollmomentenbestimmung berücksichtigt wird.

Fig. 3 zeigt den typischen Aufbau eines Adaptionsoperators. Der Integralanteil des Leerlaufreglers dmllri wird mit dem Faktor kad gewichtet und anschließend integriert. Der Wert des Integrators wird erst am Ende einer Adaptionsphase in dmvad übernommen. dmvad wird dabei im Dauer-RAM des Steuergeräts abgespeichert. Der Wert des Integrators kann sich während einer Adaptionsphase nicht um mehr als einen Betrag von DMADLL verändern. Dadurch wird die Adaption robust gegen kurzfristige Änderungen.

Die Anpassung der Verlustmomentenadaption an die Betriebsarten ermöglicht eine optimale Anpassung, weil dadurch betriebsartenspezifische Fehler berücksichtigt werden. Der Leerlaufregler wird zudem entlastet.

Claims

1. Verfahren zur Verlustmomentenadaption bei einer Brennkraftmaschine, wobei die Brennkraftmaschine in wenigstens einer ersten und einer zweiten Betriebsart betrieben wird, wobei in der ersten Betriebsart ein Moment der Brennkraftmaschine im Wesentlichen von einer einem Brennraum zugeführten Luftmenge abhängt, wobei in der zweiten Betriebsart das Moment der Brennkraftmaschine im Wesentlichen von der in den Brennraum eingebrachten Kraftstoffmenge abhängt, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlustmomentenadaption betriebsartenabhängig angepaßt wird.

2. Steuergerät für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Durchführung der Schritte des Verfahrens nach Anspruch 1 vorhanden sind.

3. Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln, um alle Schritte nach Anspruch 1 durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer, insbesondere einem Steuergerät für eine Brennkraftmaschine, ausgeführt wird.

4. Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, uni das Verfahren nach Anspruch 1 durchzuführen, wenn das Programmprodukt auf einem Computer, insbesondere einem Steuergerät für eine Brennkraftmaschine, ausgeführt wird.