DE102004001723A1

DE102004001723A1 - Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit kontinuierlicher Lambda-Regelung

Info

Publication number: DE102004001723A1
Application number: DE200410001723
Authority: DE
Inventors: Norbert Pelz; Matthias Schultalbers; Peter Dr. Dünow
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2004-01-13
Filing date: 2004-01-13
Publication date: 2005-08-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Ottomotors, mit kontinuierlicher Lambda-Regelung und einem Leerlaufregler, wobei von der Lambda-Regelung ein zusätzliches Rechtecksignal geringer Amplitude in Form einer Zwangsamplitude auf eine Solleinspritzmenge der Brennkraftmaschine aufaddiert wird. Hierbei wird bei aktivem Leerlaufregler eine Drehzahlabweichung der Motordrehzahl von einem vorbestimmten Sollwert für die Motordrehzahl bestimmt und bei Überschreiten eines vorbestimmten Schwellwertes durch die Drehzahlabweichung anstatt der Zwangsamplitude ein Signal für eine zusätzliche Einspritzmenge auf die Solleinspritzmenge aufaddiert, wobei nach einer vorbestimmten Zeitdauer wieder die Zwangsamplitude auf die Solleinspritzmenge der Brennkraftmaschine aufaddiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Ottomotors, mit kontinuierlicher Lambda-Regelung und einem Leerlaufregler, wobei von der Lambda-Regelung ein zusätzliches Rechtecksignal geringer Amplitude in Form einer Zwangsamplitude auf eine Solleinspritzmenge der Brennkraftmaschine aufaddiert wird, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es sind Leerlaufregler für Brennkraftmaschinen bekannt, welche bei Abweichungen der Drehzahl vom Sollwert mit einer entsprechenden Änderung des Sollmomentes reagieren. Die wichtigste Aufgabe des Leerlaufreglers besteht darin, die Motordrehzahl auf einen vorgegebenen Sollwert zu führen und dort auch bei Störeinwirkung zu halten. Der Regelung stehen dafür zwei Stellgrößen zur Verfügung, nämlich die Füllungsänderung und die Zündwinkeländerung. Die Füllungsänderung wird über einen Drosselklappeneingriff realisiert. Das Motormoment baut sich entsprechend zeitverzögert auf. Eine Veränderung des Motorsollmomentes durch Zündwinkeleingriff erfolgt nahezu unverzögert. Um eine Momentenerhöhung durch Zündwinkelverstellung zu ermöglichen, muss eine entsprechende Zündwinkelreserve vorgehalten werden. So ist beispielsweise aus der WO 96/35874 ein Verfahren zur Steuerung des Drehmomentes einer Brennkraftmaschine mit einer Steuereinheiten bekannt, die wenigstens Luftzufuhr und Zündwinkel derart einstellt, dass sich im Leerlauf eine vorgegebene Drehmomentreserve über den Zündwinkel einstellt. Diese Momentenreserve im Leerlauf bewirkt eine Erhöhung der Füllung der Brennkraftmaschine in einem vorgegebenen Ausmaß. Um das Drehmoment der Brennkraftmaschine unverändert aufrecht zu erhalten, wird der Zündwinkel entsprechend verstellt. Dadurch wird zwar der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine verschlechtert, jedoch können schnelle Drehmomentänderungen in erhöhender und erniedrigender Richtung durch Verstellung des Zündwinkels ausgeglichen werden.

Sowohl für die Verbrauchsoptimierung als auch für die Maximierung der Laufruhe sollte die Zündwinkelreserve so gering wie möglich sein. Dieser Forderung steht entgegen, dass Störungen nur über den Zündpfad schnelle ausgeregelt werden können. Das erfordert aber wiederum ein ausreichend großes Reservemoment.

Aus verschiedenen Gründen (Diagnose, Katalysatorfunktion) wird bei Ottotoren mit kontinuierlicher Lambda-Regelung im Betrieb ein zusätzliches Rechtecksignal geringer Amplitude auf die Solleinspritzmenge des Motors aufaddiert. So ist beispielsweise aus der DE 40 24 212 C2 ein Verfahren zur stetigen Lambda-Regelung einer Brennkraftmaschine mit Katalysator bekannt, bei dem zumindest in vorgegebenen Betriebszuständen eine Regelschwingung steuerbarer Amplitude erzeugt wird und bei dem die Regelschwingungsamplitude abhängig von einem Konvertierungsratenbeurteilungswert für den Katalysator eingestellt wird, und zwar ausgehend von zunächst maximaler Amplitude zur Verwendung bei einem neuem Katalysator auf einen um so kleineren Wert, je mehr der Konvertierungsratenbeurteilungswert ein Verschlechtern der Konvertierungsrate des Katalysators anzeigt. Dieses zusätzliche Rechtecksignal, welches auch als Zwangsamplitude der Lambda-Regelung bezeichnet wird, führt über den Lambda-Wirkungsgrad zu einer Veränderung des Motor-Ist-Momentes. Dies hat den Nachteil, dass es im Leerlauf zu spürbaren Drehzahlschwankungen kommt. Die Momentenänderung liegt in der Größenordnung des üblicherweise eingestellten Zündwinkelreservemomentes für die Leerlaufregelung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der oben genannten Art die Leerlaufregelung zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der o. g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.

Dazu ist es bei einem Verfahren der o. g. Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass bei aktivem Leerlaufregler eine Drehzahlabweichung der Motordrehzahl von einem vorbestimmten Sollwert für die Motordrehzahl bestimmt wird und bei Überschreiten eines vorbestimmten Schwellwertes durch die Drehzahlabweichung anstatt der Zwangsamplitude ein Signal für eine zusätzliche Einspritzmenge auf die Solleinspritzmenge aufaddiert wird, wobei nach einer vorbestimmten Zeitdauer wieder die Zwangsamplitude auf die Solleinspritzmenge der Brennkraftmaschine aufaddiert wird.

Dies hat den Vorteil, dass durch die resultierende Momenten-Erhöhung bei Überschreiten der vorbestimmten Schwelle nachfolgend die Drehzahl nicht so weit absinkt, als ohne diesen zusätzlichen Stelle Eingriff. Dadurch ergibt sich eine höhere Leerlaufqualität.

Beispielsweise entspricht das Signal für die zusätzliche Einspritzmenge einem Maximum der Zwangsamplitude.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens entspricht die vorbestimmte Zeitdauer wenigstens einer Periodendauer der Zwangsamplitude.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in
1 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei aktivem Leerlaufregler und
2 ein schematisches Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In 1 sind eine Drehzahlabweichung 10, ein vorbestimmter Schwellwert 12, eine Solldrehzahl 14 und eine Zwangsamplitude 16 dargestellt. Die Drehzahlabweichung 10 schwankt periodisch um die Solldrehzahl 14. Die Zwangsamplitude ist in Form eines Rechtecksignals ausgebildet und wird auf eine Solleinspritzmenge der Brennkraftmaschine aufaddiert. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass dann, wenn die Drehzahlabweichung 10 den vorbestimmten Schwellwert 12 überschreitet, anstatt der Zwangsamplitude 16 ein Signal 18 für eine zusätzliche Einspritzmenge auf die Solleinspritzmenge aufaddiert wird. Wie aus 1 unmittelbar ersichtlich, überschreitet die Drehzahlabweichung 10 den vorbestimmten Schwellwert 12 bei den Schaltzeitpunkten 20. Bei den Schaltzeitpunkten 20 wird das Signal der Zwangsamplitude 16 durch das Signal 18 für die zusätzliche Einspritzmenge ersetzt, so dass anstatt der Zwangsamplitude 16 das Signal 18 für die zusätzliche Einspritzmenge auf die Solleinspritzmenge der Brennkraftmaschine aufaddiert wird. Nach dem Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer wird dann wieder auf das Signal der Zwangsamplitude 16 zurück geschaltet, so dass dann wieder die Zwangsamplitude 16 auf die Solleinspritzmenge der Brennkraftmaschine aufaddiert wird. Die vorbestimmte Zeitdauer beträgt in dem dargestellten Beispiel etwa eine Periodendauer des Signals der Zwangsamplitude 16. Die mittels des Signals 18 für die zusätzliche Einspritzmenge während der vorbestimmten Zeitdauer der Solleinspritzmenge der Brennkraftmaschine hinzuaddierte zusätzliche Einspritzmenge für Kraftstoff ist bevorzugt gleich dem Maximum der Zwangsamplitude 16. Mit anderen Worten wird in diesem Fall die Periodendauer der Zwangsamplitude vorübergehend geändert. Durch das Signal 18 für eine zusätzliche Einspritzmenge bei den Schaltzeitpunkten 20 resultiert eine Momenten-Erhöhung, so dass die Drehzahl nicht so weit absinken wird, wie ohne den zusätzlichen Stelleingriff. Damit ergibt sich eine höhere Leerlaufqualität.
2 veranschaulicht schematisch eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. In 2 werden die oben bzgl. 1 bereits definierten Bezugszeichen analog verwendet. In einem Funktionsblock 22 werden die Drehzahlabweichung 10 und der Schwellwert 12 miteinander verglichen. Falls dieser Vergleich im Funktionsblock 22 ergibt, dass die Drehzahlabweichung 10 größer ist als der Schwellwert 12, gibt der Funktionsblock 22 ein entsprechendes Signal an einem Funktionsblock 24 weiter. In Funktionsblock 24 erfolgt eine UND-Verknüpfung des Signals aus Funktionsblock 22 mit einem Bit 26, wobei ein gesetztes Bit 26 signalisiert, dass das erfindungsgemäße Verfahren beim momentanen Betriebszustand der Brennkraftmaschine zugelassen wird. Ist also die UND-Verknüpfung im Funktionsblock 24 positiv, so wird von Funktionsblock 24 ein entsprechendes Signal an einen Funktionsblock 28 und einen Funktionsblock 30 ausgegeben. Daraufhin erzeugt der Funktionsblock 28 eine ansteigende Kante und triggert dadurch eine Verzögerungsschaltung im Funktionsblock 32. Die Verzögerungsschaltung im Funktionsblock 32 erhält eine Gültigkeitsdauer 34, so dass der Funktionsblock 32 für einen durch die Gültigkeitsdauer 34 vorbestimmten Zeitraum ein entsprechendes Signal an den Funktionsblock 30 abgibt. In Funktionsblock 30 erfolgt eine UND-Verknüpfung von dem Ausgangssignal des Funktionsblockes 32 und des Funktionsblockes 24. Ist die UND-Verknüpfung in Funktionsblock 30 positiv, so gibt dieser ein entsprechendes Signal an einen Funktionsblock 34 ab. Funktionsblock 34 hat die Funktion eines Umschalters zwischen der Zwangsamplitude 16 und dem Signal 18 für die zusätzliche Einspritzmenge. Hierbei ist die Umschaltfunktion derart ausgestaltet, dass der Funktionsblock 34 auf die Zwangsamplitude 16 schaltet, wenn die UND-Verknüpfung im Funktionsblock 30 negativ ist, und auf das Signal 18 für die zusätzliche Einspritzmenge umgeschaltet, wenn die UND-Verknüpfung im Funktionsblock 30 positiv ist. Die UND-Verknüpfung von Funktionsblock 30 ist solange positiv, bis nach dem Schaltzeitpunkt 20 (vgl. 1), d.h. nach einem Überschreiten des vorbestimmten Schwellwertes 12 durch die Drehzahlabweichung 10, die Verzögerungsschaltung im Funktionsblock 32 nach der vorbestimmten Zeitdauer abschaltet. Dann wird von Funktionsblock 34 von dem Signal 18 für die zusätzliche Einspritzmenge zurück auf die Zwangsamplitude 16 geschaltet. Funktionsblock 34 gibt dann dementsprechend am Ausgang 36 die Zwangsamplitude 16 oder das Signal 18 für die zusätzliche Einspritzmenge aus.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Ottomotors, mit kontinuierlicher Lambda-Regelung und einem Leerlaufregler, wobei von der Lambda-Regelung ein zusätzliches Rechtecksignal geringer Amplitude in Form einer Zwangsamplitude auf eine Solleinspritzmenge der Brennkraftmaschine aufaddiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei aktivem Leerlaufregler eine Drehzahlabweichung der Motordrehzahl von einem vorbestimmten Sollwert für die Motordrehzahl bestimmt wird und bei Überschreiten eines vorbestimmten Schwellwertes durch die Drehzahlabweichung anstatt der Zwangsamplitude ein Signal für eine zusätzliche Einspritzmenge auf die Solleinspritzmenge aufaddiert wird, wobei nach einer vorbestimmten Zeitdauer wieder die Zwangsamplitude auf die Solleinspritzmenge der Brennkraftmaschine aufaddiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal für die zusätzliche Einspritzmenge einem Maximum der Zwangsamplitude entspricht.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmten Zeitdauer wenigstens einer Periodendauer der Zwangsamplitude beträgt.