DE102004036033A1

DE102004036033A1 - Verfahren zur zeitlichen Zuordnung eines Signals einer Lambdasonde

Info

Publication number: DE102004036033A1
Application number: DE200410036033
Authority: DE
Inventors: Eberhard Schnaibel; Jürgen Rappold; Johannes Yokohama Kanters
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-07-24
Filing date: 2004-07-24
Publication date: 2006-02-16

Abstract

Bei einem Verfahren zur zeitlichen Zuordnung eines Signals einer Lambdasonde bei einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern zu einem der Zylinder, wobei ein Zeitintervall t¶Z¶ gemessen von einem Referenzzeitpunkt t¶0¶ bis zu einem Zeitraum t¶Lambda_Z¶, in dem das Signal der Lambdasonde einem der Zylinder zugeordnet wird, bestimmt wird, wird die Erkennung von Abweichungen eines zylinderindividuellen Lambda-Wertes auch bei großen Abweichungen ermöglicht und eine sichere Zuordnung eines Abtastzeitpunktes zu einem Zylinder gewährleistet, indem das Zeitintervall mittels folgender Verfahrensschritte bestimmt wird: DOLLAR A - Vertrimmung eine Zylinders um einen ersten Wert Èlambda¶1¶ während eines ersten Zeitraumes Èt¶1¶ und Erfassen des Signals der Lambdasonde IP¶1¶ während des Zeitraumes DOLLAR A - Vertrimmung des Zylinders um einen zweiten Wert Èlambda¶2¶ während eines zweiten Zeitraumes Èt¶2¶ und Erfassen des Signals der Lambdasonde IP¶2¶ während des Zeitraumes DOLLAR A - Bestimmung eines Differenzsignals IP¶B¶ = IP¶1¶ - IP¶2¶ DOLLAR A - Ermittlung des Zeitpunktes t¶M¶ eines lokalen Maximums des Differenzsignals IP¶A¶ DOLLAR A - Bestimmung des Zeitintervalls t¶Z¶ aus der Zeitdifferenz t¶M¶ - t¶0¶.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur zeitlichen Zuordnung eines Signals einer Lambdasonde bei einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern zu einem der Zylinder, wobei ein Zeitintervall gemessen von einem Referenzzeitpunkt t₀ bis zu einem Zeitraum, in dem das Signal der Lambdasonde einem der Zylinder zugeordnet wird, bestimmt wird.

Bei heutigen Brennkraftmaschinen mit Benzineinspritzung wird vielfach eine einzige Lambdasonde zur Bestimmung des Gas/Luftgemisches im Ansaugtrakt beziehungsweise in den Zylindern vor Zündung des Gemisches aus einer Messung der Abgaszusammensetzung verwendet. Die Lambdasonde ist dabei stromab in den Auspuffkrümmer nach der Zusammenführung der einzelnen Auspuffstutzen der einzelnen Zylinder angeordnet. An der Lambdasonde strömt also ein Gemisch aus Abgasen aller Zylinder vorbei. Soll der Lambdawert jedes einzelnen Zylinders geregelt werden, so ist aus dem Abgasgemisch auf den Lambdawert einzelner Zylinder zurück zuschließen. Dies geschieht üblicherweise dadurch, dass von einem zeitlichen Nullpunkt aus, beispielsweise dem Erreichen des oberen Todpunktes eines der Kolben in einem der Zylinder, Zeiträume bestimmt werden, in denen das Abgasgemisch, welches an der Lambdasonde vorbeiströmt, hauptsächlich durch das Abgas eines der Zylinder bestimmt wird. Da bei ist eine Verschiebung dieses Zeitraumes um ein oder mehrere Arbeitsspiele nicht notwendig zu messen. Nach dem Stand der Technik sind Verfahren bekannt, aus denen zum Beispiel im Versuch diese Zeiträume drehzahlabhängig aber über der Zeit konstant bestimmt und in der Motorsteuerung abgelegt werden.

Aus der US 638198 ist beispielsweise eine Einzylinderregelung (EZR) basierend auf einer Applikation der Todzeiten zur Zuordnung der Abtastwerte des Lambdasondensignals zu einzelnen Zylindern bekannt. Die Zeiten sind gemessen vom Zündzeitpunkt beziehungsweise einem bestimmten Kurbelwellenwinkel bis zum sichtbar werden des von dem Zylinder ausgestoßenen Gases im Lambdasondensignal. Um die Zeiten zu messen, werden die einzelnen Zylinder bewusst vertrimmt, das heißt ihre Einspritzzeit wird so verändert, dass das Lambda dieses Zylinders nicht mit dem Lambda-Mittelwert übereinstimmt. Dieser bewusst aufgeprägten Vertrimmung kann eine so genannte intrinsische Vertrimmung des Zylinders, das heißt eine Abweichung des Zylinder individuellen Lambda vom Lambda-Mittelwert aufgrund von beispielsweise Toleranzen des Einspritzventils, überlagert sein, die durch die Einzylinderregelung zu korrigieren ist.

Aus der DE 10206402 ist ein Verfahren zur Bestimmung des Lambdas der einzelnen Zylinder durch Vorgabe von zwei unterschiedlichen Vertrimmungen einzelner Zylinder nacheinander in zwei Zeitabschnitten bekannt.

Probleme des Standes der Technik

Nachteilig am bekannten Verfahren ist, dass die Totzeiten, mithin die Gaslaufzeiten und die Zeit zur Signalgenerierung in der Lambdasonde, bekannt sein müssen. Bei Änderung dieser Totzeiten über die Lebensdauer der Brennkraftmaschine oder bei Änderung von Betriebsbedingungen kann die Zuordnung der Signal-Abtastwerte zu einzelnen Zylindern fehlerhaft sein und die Einzylinderregelung instabil werden. Bei einer starken intrinsischen Vertrimmung ist die Bestimmung des Lambdas eines einzelnen Zylinders nicht mehr möglich, da das Signal der Lambdasonde nur noch teilweise in dem Messfenster gelegen sein kann.

Das der Erfindung zugrunde liegende Problem ist daher, die Erkennung von Abweichungen eines zylinderindividuellen Lambda-Wertes auch bei großen Abweichungen zu ermöglichen und eine sichere Zuordnung eines Abtastzeitpunktes zu einem Zylinder zu gewährleisten.

Vorteile der Erfindung

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur zeitlichen Zuordnung eines Signals einer Lambdasonde bei einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern zu einem der Zylinder, wobei ein Zeitintervall t_Z gemessen von einem Referenzzeitpunkt t₀ bis zu einem Zeitraum t_{Lambda_Z}, in dem das Signal der Lambdasonde einem der Zylinder zugeordnet wird, bestimmt wird, bei dem das Zeitintervall mittels folgender Verfahrensschritte bestimmt wird:

– Vertrimmung eines Zylinders um einen ersten Wert •λ₁ während eines ersten Zeitraumes •t₁ und Erfassen des Signals der Lambdasonde IP₁ während des Zeitraumes
– Vertrimmung des Zylinders um einen zweiten Wert •λ₂ während eines zweiten Zeitraumes •t₂ und Erfassen des Signals der Lambdasonde IP₂ während des Zeitraumes
– Bestimmung eines Differenzsignals IP_B = IP₁ – IP₂
– Ermittlung des Zeitpunktes t_M eines lokalen Maximums des Differenzsignals IP_A
– Bestimmung des Zeitintervalls t_Z aus der Zeitdifferenz t_M – t₀.

Der Referenzzeitpunkt t₀ kann dabei willkürlich gewählt sein, beispielsweise ein gewisser Kurbelwellenwinkel. Der Zeitraum t_Lambda _z ist der Zeitraum, in dem an der Lambdasonde ein Signal gemessen wird, das hauptsächlich durch Abgas erzeugt wird, das von dem Zylinder Z herstammt, der dem Zeitraum t_Lambda _z zugeordnet ist. Es erfolgt also eine zeitliche Aufteilung in Messfenster, wobei ein Messfenster dem gerade betrachteten Zylinder Z zugeordnet ist. Das Zeitintervall t_z ist der Zeitraum zwischen dem Referenzzeitpunkt und dem Beginn des Zeitraumes t_Lambda _z Unter Vertrimmung wird hier die Veränderung des Lambda-Wertes eines Zylinders zu größeren oder kleineren Werten gegenüber einem Sollwert oder Normalwert für den jeweiligen Betriebszustand verstanden. Die Signale der Lambdasonde während der unterschiedlichen betrachteten Zeiträume liegen als Zeitreihen vor, vorzugsweise mit äquidistantem Zeitinkrement. Die Zeiträume •t₁ und •t₂ sind dabei vorzugsweise gleich lang. Das Differenzsignal IP_A ist somit eine Differenz beider Zeitreihen und selbst wieder eine Zeitreihe.

Es werden in dem Verfahren also einzelne Zylinder zur Markierung des zugehörigen Abtastzeitpunktes im Sondensignal vertrimmt. Um ein robustes Verfahren zu erhalten, wobei unter robustem Verfahren ein gegenüber Störeinflüssen unempfindliches Verfahren gemeint ist, ist es notwendig, die Markierung zeitnah oder gleichzeitig mit dem Ablauf der Korrektur des zylinderindividuellen Lambda zu setzen: Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, dass auch bei wechselnden Betriebszuständen oder durch Alterung und damit einhergehende Veränderung der Totzeiten, insbesondere der Gaslaufzeiten, die Einzylinderregelung stabil bleibt, da die Zuordnung von Abtastzeitpunkten des Sondensignals zum Zylinder häufig bestimmt wird und damit jeweils aktuell ist.

Innerhalb des Zeitraumes t_Lambda _{_} _Z gibt es einen Zeitpunkt t_M an dem die Vertrimmung λ₁/λ₂ am deutlichsten im Sondensignal bemerkbar ist. t_M ist daher der optimale Abtastzeitpunkt innerhalb des Teitraumes t_{Lambda_Z} um eine Vertrimmung des Zylinders festzustellen.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass eine intrinsische Vertrimmung die Bestimmung der Totzeit nicht beeinträchtigt. Der Betriebsbereich mit aktiver Einzylinderregelung kann zudem vergrößert werden. Wird die Markierung genügend zeitnah zur Korrektur des zylinderindividuellen Lambdas durchgeführt und ändern sich in der eventuell verbleibenden Zwischenzeit die Gaslaufzeiten nicht, so kann auf die Applikation und die Speicherung der Totzeiten verzichtet werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

In einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass zusätzlich ein Summensignal IP_A = IP₁ + IP₂ als Referenzsignal bestimmt wird. Das Summensignal wird aus der Summe der einzelnen Messzeitpunkte der Zeitreihen IP₁ und IP₂ bestimmt. Im Idealfall sollte das Summensignal einen konstanten Wert ergeben. Bei einer intrinsischen Vertrimmung des Lambdawertes wird jedoch auch das Summensignal lokale Maxima aufweisen. Die Bestimmung der lokalen Maxima liefert einen Wert zur Identifizierung der intrinsischen Vertrimmung.

Bei einer großen intrinsischen Vertrimmung eines Zylinders kann es vorteilhaft sein, wenn der Zylinder zusätzlich in einem dritten Zeitraum •t₃ unvertrimmt betrieben wird und das in diesem Zeitraum gemessene Signal der Lambdasonde IP₃ als Referenzsignal verwendet wird es wird also ein Referenzsignal bei unvertrimmtem Zylinder herangezogen.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass in einem weiteren Verfahrensschritt der Zeitpunkt des Auftretens eines Lokalen Maximums und/oder Minimums des Referenzsignals bestimmt wird. Vorteilhaft wird der Zeitpunkt des Auftretens eines Lokalen Maximums bzw. Minimums des Referenzsignals als Maß für eine intrinsische Vertrimmung des Zylinders herangezogen.

In eine Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Lambdawert λ_Z für den unvertrimmten Normalbetrieb des Zylinders (Z) nach der Beziehung λ_Z – λ_mit _tel + 2 •λ (IP (Z) – IP_Mittel)/(IP₁(Z) – IP₂(Z)) bestimmt wird . Die bewusst aufgeprägte Vertrimmung des Lambdawertes wird auf diese Weise aus der Zeitreihe wieder herausgerechnet, man erhält den Lambdawert für den unvertrimmten Normalbetrieb des betrachteten Zylinders.

Bei einem Mehrzylindermotor kann das Zeitintervall t_z für jeden Zylinder aus der Messung des jeweiligen einzelnen Zylinders bestimmt werden oder alternativ aus den unterschiedlichen Gaslaufzeiten, die hauptsächlich durch die Länge des Auspuffkrümmers zwischen Auslass und der Anordnung der Lambdasonde bestimmt wird, relativ zu einem einzelnen der Zylinder über zum Beispiel den Kurbelwellenwinkel als konstanter Wert abgespeichert sein. Im ersten Fall wird das Verfahren für jeden einzelnen Zylinder angewandt, im zweiten Fall wird nur ein Zylinder betrachtet und die anderen Zylinder mit zum Beispiel einer drehzahlabhängigen Zeitverschiebung betrachtet.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der Wert •λ₁ den gleichen Betrag wie der Wert •λ₂ bei umgekehrtem Vorzeichen hat. In diesem Fall ergibt sich insbesondere für das Summensignal bei nicht vorhandener intrinsischer Vertrimmung ein konstantes Signal, so dass sich das Zeitintervall t_z allein aus der Ermittlung eines lokalen Maximums des Differenzsignals ermitteln lässt.

Zeichnungen
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine Skizze eines Zylinders einer Brennkraftmaschine;
2 eine Darstellung des Signals der Lambdasonde sowie die Vertrimmung eines Zylinders über der Zeit;
3a–3c eine Darstellung des Differenzsignals sowie der beiden möglichen Referenzsignale.
Eine Brennkraftmaschine 1 gemäß 1 eines Kraftfahrzeuges, das als solches nicht näher dargestellt ist, umfasst einen Kolben 2, der in einem Zylinder 3 hin- und herbewegbar ist. Übliche Brennkraftmaschinen 1 umfassen eine Mehrzahl an Kolben 2 und Zylindern 3. nachfolgend wird nur ein Zylinder dargestellt um die verwendeten begriffe zu verdeutlichen. In der Regel wird die Brennkraftmaschine 1 mehrere Zylinder umfassen. Der Zylinder 3 umfasst einen Brennraum 4, der unter anderem durch den Kolben 2, ein Einlassventil 5 und ein Auslassventil 6 begrenzt ist. Mit dem Einlassventil 5 ist ein Ansaugrohr 7 und mit dem Auslassventil 6 ist ein Abgasrohr 8 gekoppelt. Im Bereich des Einlassventils 5 und des Auslassventils 6 ragen ein Einspritzventil 9 und eine Zündkerze 10 in den Brennraum 4. Über das Einspritzventil 9 kann Kraftstoff in den Brennraum 4 eingespritzt werden. Mit der Zündkerze 10 kann der Kraftstoff in dem Brennraum 4 entzündet werden. In dem Ansaugrohr 7 ist eine drehbare Drosselklappe 11 untergebracht, über die dem Ansaugrohr 7 Luft zuführbar ist.
Stromauf oder auch stromab der Drosselklappe 11 ist ein Luftmassensensor 15 angeordnet. Die Menge der zugeführten Luft ist abhängig von der Winkelstellung der Drosselklappe 11. In dem Abgasrohr 8 ist eine Lambda-Sonde 13 zur Messung des λ-Wertes der Kraftstoffverbrennung in dem Brennraum 4 angeordnet. Stromab der Lambda-Sonde 13 ist ein Katalysator 12 untergebracht, der der weiteren chemischen Umsetzung von in den Abgasen enthaltenen Schadstoffen dient.
Der Kolben 2 ist über ein schematisch dargestelltes Pleuel 14 verbunden mit einer hier nicht dargestellten Kurbelwelle des Verbrennungsmotors. Der Kolben 2 wird durch die Verbrennung des Kraftstoff/Luft-Gemisches in dem Brennraum 4 während eines Arbeitstaktes in Bewegung versetzt, diese Bewegung wird mittels des Pleuels 14 und der Kurbelwelle in bekannter Art und Weise in eine Drehbewegung umgesetzt. Ein Steuergerät 18 ist von Eingangssignalen 19 beaufschlagt, die mittels Sensoren gemessene Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 darstellen. Beispielsweise ist das Steuergerät 18 mit dem Luftmassensensor 15, dem Lambdasensor 13, einem Drehzahlmesser, einem Lufttemperatursensor und dergleichen verbunden. Des Weiteren ist das Steuergerät 18 mit einem Fahrpedalsensor verbunden, der ein Signal erzeugt, das die Stellung eines von einem Fahrer betätigbaren Fahrpedals und damit das angeforderte Drehmoment angibt. Das Steuergerät 18 erzeugt Ausgangssignale 20, mit denen über Aktoren bzw. Steller das Verhalten der Brennkraftmaschine 1 beeinflusst werden kann. Beispielsweise ist das Steuergerät 18 mit dem Einspritzventil 9, der Zündkerze 10 und der Drosselklappe 11 und dergleichen verbunden und erzeugt die zu deren Ansteuerung erforderlichen Signale.
Unter anderem ist das Steuergerät 18 dazu vorgesehen, die Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 zu steuern bzw. zu regeln. Beispielsweise wird die von dem Einspritzventil 9 in den Brennraum 4 eingespritzte Kraftstoffmasse von dem Steuergerät 18 insbesondere im Hinblick auf einen geringen Kraftstoffverbrauch und/oder eine geringe Schadstoffentwicklung gesteuert bzw. geregelt. Zu diesem Zweck ist das Steuergerät 18 mit einem Mikroprozessor versehen, der in einem Speichermedium wie z. B. einem Read-Only-Memory (ROM) ein Programm abgespeichert hat, das die zuvor genannten Verfahrensschritte steuert.
In einer ersten Betriebsart, einem so genannten Homogenbetrieb der Brennkraftmaschine 1, wird die Drosselklappe 11 in Abhängigkeit von dem gewünschten bzw. angeforderten Drehmoment teilweise geöffnet bzw. geschlossen. Der Kraftstoff wird von dem Einspritzventil 9 während einer Ansaugphase des Kolbens 2 in den Brennraum 4 eingespritzt. In der Ansaugphase befindet sich der Kolben 2 in einer Abwärtsbewegung auf die Kurbelwelle zu, Das Einlassventil 5 ist geöffnet und das Auslassventil 6 ist geschlossen. Der Kolben saugt also Verbrennungsluft in den Brennraum ein, die eingespritzte Kraftstoffmenge wird durch die Gasströmung verwirbelt und verdampft. Der über das Einspritzventil 9 eingespritzte Kraftstoff wird im Brennraum 4 im Wesentlichen gleichmäßig verteilt. Mit der auf den Ansaugtakt folgenden Aufwärtsbewegung des Kolbens 2 wird das Kraftstoff-Luftgemisch verdichtet und in bekannter Weise kurz vor, während oder nach Erreichen des oberen Totpunktes des Kolbens 2 durch die Zündkerze 10 entzündet. Danach schließt sich der Arbeitstakt des Zylinders an, bei dem durch das Gas mittels der aus der Verbrennung des Kraftstoffs entstehenden Wärme und damit einhergehenden Druckerhöhung Arbeit an dem Kolben verrichtet wird.
Das von der Brennkraftmaschine 1 erzeugte Drehmoment im Homogenbetrieb hängt im Wesentlichen von der Stellung der Drosselklappe 11 ab. Im Hinblick auf eine geringe Schadstoffentwicklung wird das Kraftstoff/Luft-Gemisch möglichst auf Lambda gleich eins (λ=1) oder Lambda kleiner eins (λ<1) eingestellt. Die sogenannte Luft-Zahl Lambda (λ) bezeichnet den Quotienten aus der zugeführten Luftmenge zu der theoretisch erforderlichen Luftmenge bei stöchiometrischer Verbrennung des in den Zylinder eingespritzten Kraftstoff/Luftgemisches. Bei einem Wert Lambda größer 1 liegt also ein Luftüberschuss vor, es ist mehr Sauerstoff in dem Kraftstoff/Luft-Gemisches des Zylinders enthalten als zur Verbrennung des Kraftstoffes notwendig wäre, bei einem Wert Lambda kleiner 1 ist zu wenig Sauerstoff in dem Kraftstoff/Luft-Gemisch enthalten, um eine vollständige Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffes zu gewährleisten.
In einer zweiten Betriebsart, einem so genannten homogenen Magerbetrieb der Brennkraftmaschine 1, wird der Kraftstoff wie bei dem homogenen Betrieb während der Ansaugphase in dem Brennraum 4 eingespritzt. Im Unterschied zum Homogenbetrieb kann das Kraftstoff/Luft-Gemisch jedoch auch mit Lambda größer 1 (λ>1) gefahren werden.
In einer dritten Betriebsart, einem so genannten Schichtbetrieb der Brennkraftmaschine 1, wird die Drosselklappe 11 weit geöffnet. Der Kraftstoff wird von dem Einspritzventil 9 während der Verdichtungsphase des Kolbens 2, mithin bei Aufwärtsbewegung des Kolbens 2 und geschlossenem Einlassventil 5 und Auslassventil 6, in den Brennraum 4 eingespritzt. Das Einspritzen des Kraftstoffes in den Brennraum 4 erfolgt örtlich in die unmittelbare Umgebung der Zündkerze 10 sowie zeitlich in geeignetem geringem Abstand vor dem Zündzeitpunkt. Danach wird mittels der Zünd kerze 10 das Kraftstoff/Luft-Gemisch entzündet, so dass der Kolben 2 in der nunmehr folgenden Arbeitsphase durch die Ausdehnung des entzündeten Kraftstoff/Luft-Gemisches angetrieben wird. Das entstehende Drehmoment in dem Schichtbetrieb hängt weitgehend von der eingespritzten Kraftstoffmasse ab. Im Wesentlichen ist der Schichtbetrieb für den Leerlaufbetrieb und den Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine 1 vorgesehen.
In einer vierten Betriebsart, einem so genannten Homogen-Schicht-Betrieb der Brennkraftmaschine 1 erfolgt eine Doppeleinspritzung in demselben Arbeitsspiel. Es wird Kraftstoff vor dem Einspritzventil 9 während der Ansaugphase und während der Verdichtungsphase in den Brennraum 4 eingespritzt. Der Homogen-Schicht-Betrieb verknüpft die Eigenschaften des Schichtbetriebes und des Homogenbetriebes. Mit Hilfe des Homogen-Schicht-Betriebes kann beispielsweise ein weicher Übergang von dem Schichtbetrieb in den Homogenbetrieb und umgekehrt erreicht werden.
Zwischen den beschriebenen Betriebsarten der Brennkraftmaschine 1 kann hin und her bzw. umgeschaltet werden. Derartige Umschaltungen werden von dem Steuergerät 18 durchgeführt. Die Auslösung einer Umschaltung erfolgt durch einen Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 bzw. durch dessen ausführende Funktion des Steuergeräts 18.
2 zeigt am Beispiel eines Vierzylindermotors in der untersten Reihe einer Darstellung des Signals der Lambdasonde IP über der Zeit t. Darüber ist dargestellt der Wert einer Vertrimmung •_Lambda über der Zeit. Unter Vertrimmung ist hier eine beabsichtigte oder unbeabsichtigte Verstellung des Lambda-Wertes eines Zylinders gegenüber dem Sollwert zu verstehen. Über der Vertrimmung dargestellt ist, die Zuordnung der einzelnen Zeitabschnitte zu den Arbeits takten der einzelnen Zylinder Z, hier am Beispiel eines Vierzylindermotors der Zylinder 1 bis 4. Das vorliegende Beispiel basiert auf einem Vierzylindermotor, bei einer davon abweichenden Zylinderzahl sind entsprechend mehr oder weniger Zylinder bezüglich ihrer Arbeitstakte zu betrachten. Im Beispiel der 2 wird dem ersten Zylinder während seines ersten Arbeitstaktes eine Vertrimmung •_Lambda aufgeprägt, wobei dies in einem ersten Abschnitt •t₁ um einen positiven Wert •_{Lambda 1} geschieht, in einem zweiten Abschnitt •t₂ ist die Vertrimmung •_Lambda ₂ negativ gewählt. Im vorliegenden Beispiel werden also die Zylinder 2 bis 4 mit einem für den jeweiligen Betriebszustand ausgewählten Lambda betrieben, der Zylinder 1 wird mit einem zu einem höheren oder niedrigeren Wert um •_Lambda verschobenen Wert, je nach Zeitraum •t₁ oder •t₂ betrieben. Das Sondensignal IP ist für zwei unterschiedliche Fälle aufgezeichnet. Die durchgezogene Linie ist das Signal der Lambdasonde ohne eine intrinsische Vertrimmung, die gestrichelte Linie ist das Signal der Lambdasonde mit einer intrinsischen Vertrimmung. Eine intrinsische Vertrimmung ist eine ungewollte systematische meist dauerhafte Vertrimmung z.B. durch Alterung oder Ungenauigkeiten in der Fertigung der Einspritzdüse oder anderer Bauteile. Durch die intrinsische Vertrimmung wird das Signal der Lambdasonde auf der Zeitachse verschoben. Da sich die Abgaszusammensetzung, die die Lambdasonde über der Zeit misst, ändert, sobald das an der Lambdasonde vorbeiströmende Gas hauptsächlich aus Gas des mit der Vertrimmung beaufschlagten Zylinders ausgestoßenen Verbrennungsgases besteht, ist zu diesen Zeitpunkten jeweils ein abweichendes Sondensignal der Lambdasonde zu erkennen. Im vorliegenden Beispiel wird dies durch eine Erhöhung des von der Sonde gelieferten Sondensignals dargestellt.
Das Signal der Lambdasonde während dem Abschnitt •t₁ wird nun als IP₁ bezeichnet, entsprechend während dem Zeitabschnitt •t₂ als IP₂ und während dem Zeitabschnitt •t₃ als IP₃. Es wird nun ein Summensignal IP_A = IP₁ + IP₂ sowie ein Differenzsignal IP_B = IP₁ – IP₂ gebildet .
In dem Zeitraum •t₃ wird der Zylinder Z, hier also als Beispiel der Zylinder 1, unvertrimmt betrieben um so ein Referenzsignal zu erzeugen.
Das in 3a dargestellte Summensignal IP_A ist im Wesentlichen konstant, wenn keine intrinsische Vertrimmung vorliegt. Dies ist in 3a durch eine gerade Linie angedeutet. Liegt eine intrinsische Vertrimmung vor, so weist das Summensignal IP_A lokale Maxima auf, wie durch eine strichgepunktete Linie in 3a dargestellt ist. Das Differenzsignal IP_B gemäß 3b weist in jedem Fall lokale Maxima Max auf, die mit der Vertrimmung des Zylinders korrespondieren. Das Maximum des Differenzsignals IP_B kann nun dem vertrimmten Zylinder zugeordnet werden. Es lässt sich also ein Zeitintervall t_z zwischen dem Abschluss des Arbeitstaktes des vertrimmten Zylinders, beispielsweise gemessen von einem Referenzzeitpunkt t₀ bei der der zugehörige Zylinder den oberen Todpunkt erreicht hat oder einen Referenzzeitpunkt t₀ zu dem das Gemisch gezündet wurde um den Zeitpunkt des Auftretens des lokalen Maximums zu bestimmen.
In IP_A ist die Markierung durch die Vertrimmung des Zylinders im Idealfall nicht mehr enthalten, in der Regel wird jedoch ein kleiner Rest der Markierung sichtbar bleiben, insbesondere wenn die positive und negative Lambdamodulation nicht gleich groß sind oder sich nicht linear in dem Signal der Lambdasonde wieder finden. Um dieses Problem zu umgehen, kann der Abschnitt 3 eingeführt werden, statt IP_A wird dann die Zeitreihe IP₃ als markierungsfreies Signal verwendet. Das Signal IP_B wird auch als Maximum ausgewertet. Der Zeitpunkt des Maximums ist der optimale Abtastzeitpunkt für das Erkennen des Lambda von Zylinder 1, dieser Zeitpunkt ist in 3b und 3c durch einen Pfeil dargestellt, der auf eine Darstellung mit der Zündreichenfolge 3, 4, 1, 2 der Zylinder Z zeigt. Der optimale Abtastzeitpunkt für die anderen Zylinder Z lassen sich abschätzen, etwa indem diese äquidistant gesetzt werden oder der zuvor dargestellte Verfahrensablauf für die anderen Zylinder wiederholt wird. Der Lambdawert t_Lambda
z des jeweils betrachteten Zylinders z lässt sich quantitativ berechnen durch λ_Z = λ_mittel + 2 •λ (IP(Z) – IP_Mittel)/(IP₁(Z) – IP₂(Z)). Dabei sind IP₁ (Z) die Werte von IP₁ am Abtastpunkt für Zylinder z, Ip₂(Z) die Werte von IP₂ am Abtastpunkt für Zylinder z, IP (Z) die Werte von IP_A beziehungsweise von IP₃ am Abtastzeitpunkt für Zylinder Z, Lambdamittel und IP_Mittel die Mittelwerte von Lambda und IP_A beziehungsweise IP₃ und •_Lambda die beaufschlagte Lambda-Vertrimmungsamplitude. Um ein Einschwingen des Systems auf eine neue gesteuerte Vertrimmung zu erzielen, wird zu Beginn der Zeitabschnitte •t₁ bis •t₃ eine Wartezeit eingefügt, während der das Signal nicht ausgewertet wird.

Claims

Verfahren zur zeitlichen Zuordnung eines Signals einer Lambdasonde bei einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern zu einem der Zylinder, wobei ein Zeitintervall t_Z gemessen von einem Referenzzeitpunkt t₀ bis zu einem Zeitraum t_Lambd _{a_Z}, in dem das Signal der Lambdasonde einem der Zylinder zugeordnet wird, bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitintervall mittels folgender Verfahrensschritte bestimmt wird: – Vertrimmung eines Zylinders um einen ersten Wert •λ₁ während eines ersten Zeitraumes •t₁ und Erfassen des Signals der Lambdasonde IP₁ während des Zeitraumes – Vertrimmung des Zylinders um einen zweiten Wert •λ₂ während eines zweiten Zeitraumes •t₂ und Erfassen des Signals der Lambdasonde IP₂ während des Zeitraumes – Bestimmung eines Differenzsignals IP_B = IP₁ – IP₂ – Ermittlung des Zeitpunktes t_M eines lokalen Maximums des Differenzsignals IP_A – Bestimmung des Zeitintervalls t_Z aus der Zeitdifferenz t_M – t₀
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Summensignal IP_A = IP₁ + IP₂ als Referenzsignal bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder zusätzlich in einem dritten Zeitraum •t₃ unvertrimmt betrieben wird und das in diesem Zeitraum gemessene Signal der Lambdasonde IP₃ als Referenzsignal verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Verfahrensschritt der Zeitpunkt des Auftretens eines Lokalen Maximums und/oder Minimums des Referenzsignals bestimmt wird
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitpunkt des Auftretens eines Lokalen Maximums oder Minimums des Referenzsignals als Maß für eine intrinsische Vertrimmung des Zylinders herangezogen wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lambdawert λ_Z für den unvertrimmten Normalbetrieb des Zylinders (Z) nach der Beziehung λ_Z = λ_mittel + 2 •λ(IP(Z) – IP_Mittel)/(IP₁(Z) – IP₂(Z)) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitintervall t_Z für jeden Zylinder einzeln bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitintervall t_Z für jeden Zylinder aus der Messung eines einzelnen Zylinders bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert •λ₁ den gleichen Betrag wie der Wert •λ₂ bei umgekehrtem Vorzeichen hat.