DE102004044463B4

DE102004044463B4 - Method and device for controlling an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102004044463B4
Application number: DE102004044463.3A
Authority: DE
Inventors: Christian Mader; Stefan Michael
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-03-05
Filing date: 2004-09-15
Publication date: 2020-08-06
Anticipated expiration: 2024-09-16
Also published as: DE102004044463A1; ITMI20050313A1

Abstract

Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, bei dem ausgehend von dem Vergleich zwischen einem gemessenen und einem erwarteten Wert für ein Lambdasignal ein Korrekturwert für ein die Kraftstoffmenge charakterisierendes Kraftstoffsignal oder ein die Luftmenge charakterisierendes Luftsignal vorgegeben wird, dass abhängig vom Betriebszustand als Korrekturwert ein Ausgangssignal eines Kennfeldes und/oder das Ausgangssignal einer Regelung verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig vom Betriebszustand mit dem Korrekturwert wahlweise das Kraftstoffsignal oder das Luftsignal korrigiert wird.Method for controlling an internal combustion engine, in which, on the basis of the comparison between a measured and an expected value for a lambda signal, a correction value for a fuel signal characterizing the amount of fuel or an air signal characterizing the amount of air is specified that, depending on the operating state, an output signal of a characteristic map and / or the output signal of a control is used, characterized in that the fuel signal or the air signal is optionally corrected with the correction value depending on the operating state.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Brennkraftmaschine gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.The invention relates to a method and a device for controlling the internal combustion engine according to the preambles of the independent claims.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine ist beispielsweise aus der DE 100 17 280 A1 bekannt. Dort wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine beschrieben, bei der mittels wenigstens eines Modells die Sauerstoffmenge, die in die Brennkraftmaschine strömt, ausgehend von wenigstens einer Stellgröße und wenigstens einer Messgröße, die den Zustand der Luft in einem Ansaugrohr charakterisiert, bestimmt wird. Des Weiteren wird ein Signal bezüglich der Sauerstoffkonzentration im Abgastrakt bestimmt, das dem Ausgangssignal einer Lambdasonde entspricht.A method and a device for controlling an internal combustion engine is known, for example, from US Pat DE 100 17 280 A1 known. There, a method and a device for controlling an internal combustion engine are described, in which the amount of oxygen flowing into the internal combustion engine is determined by means of at least one model, based on at least one manipulated variable and at least one measured variable that characterizes the condition of the air in an intake pipe . Furthermore, a signal relating to the oxygen concentration in the exhaust tract is determined, which corresponds to the output signal of a lambda probe.

Ferner zeigt die DE 38 11 262 A1 ein Verfahren zum lernenden Regeln und Vorsteuern zum Einstellen des Lambdawertes eines Luft/Kraftstoffgemisches.Furthermore, the DE 38 11 262 A1 a method for learning rules and pilot control for setting the lambda value of an air / fuel mixture.

Die DE 195 01 458 A1 beschreibt ein Verfahren zur Adaption der Warmlaufanreicherung. Dabei wird die Einspritzmenge im Warmlaufbetreib gegenüber dem Normalbetrieb durch einen Korrekturfaktor vergrößert.The DE 195 01 458 A1 describes a method for adapting the warm-up enrichment. The injection quantity in warm-up operation is increased compared to normal operation by a correction factor.

Bei modernen Brennkraftmaschinen werden zunehmend höhere Anforderungen an Abgaswerte und Verbrauchswerte gestellt. Serienstreuungen im Einspritzsystem und/oder im Luftmassensignal führen zu erhöhten Emissionen der Fahrzeuge, da die für die Regelung und/oder Steuerung zur Verfügung stehenden Signale fehlerbehaftet sind. Serienstreuungen im Einspritzsystem führen zu Abweichungen zwischen der errechneten und der tatsächlichen Einspritzmenge.Modern internal combustion engines place increasing demands on exhaust gas values and consumption values. Series scattering in the injection system and / or in the air mass signal lead to increased emissions from the vehicles, since the signals available for regulation and / or control are faulty. Series spreads in the injection system lead to deviations between the calculated and the actual injection quantity.

Erfindungsgemäß wird bei einer Vorrichtung und einem Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine ausgehend von dem Vergleich zwischen einem gemessenen und einem erwarteten Wert für ein Lambdasignal ein Korrekturwert für ein die Kraftstoffmenge charakterisierendes Kraftstoffsignal oder ein die Luftmenge charakterisierendes Luftsignal vorgegeben, abhängig vom Betriebszustand wird als Korrekturwert ein Ausgangssignal eines Kennfeldes und/oder das Ausgangssignal einer Regelung verwendet. Vorzugsweise wird abhängig vom Betriebszustand entschieden, ob wahlweise ein Ausgangssignal eines Kennfeldes oder das Ausgangssignal einer Regelung als Korrekturwert verwendet wird. Dabei wird wahlweise das Kraftstoffsignal oder das Luftsignal korrigiert. Die Auswahl erfolgt dabei abhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine. Dadurch ist es möglich das Signal mit dem größten Fehler bevorzugt zu korrigieren. Dadurch ist es möglich die Emission deutlich zu reduzieren. Besonders vorteilhaft hierbei ist, dass auch bei einem Ausfall des gemessenen Lambdasignals eine Korrektur mittels des Kennfeldes möglich ist. Im Folgenden wird das Kraftstoffsignal auch als Kraftstoffmenge und das Luftsignal als Luftmenge bezeichnet.According to the invention, in a device and a method for controlling an internal combustion engine, based on the comparison between a measured and an expected value for a lambda signal, a correction value for a fuel signal characterizing the fuel quantity or an air signal characterizing the air quantity is specified, depending on the operating state, an output signal is used as the correction value a map and / or the output signal of a controller used. Depending on the operating state, a decision is preferably made as to whether an output signal from a characteristic diagram or the output signal from a control system is used as a correction value. The fuel signal or the air signal is optionally corrected. The selection is made depending on the operating state of the internal combustion engine. This makes it possible to preferentially correct the signal with the largest error. This makes it possible to significantly reduce emissions. It is particularly advantageous here that a correction by means of the characteristic map is possible even if the measured lambda signal fails. The fuel signal is also referred to below as the fuel quantity and the air signal as the air quantity.

Bei einer besonders vorteilhaften Realisierung ist vorgesehen, dass das Kennfeld abhängig vom Ausgangssignal einer Regelung adaptiert wird. Dadurch stehen ständig neue präzise Kennfeldwerte zur Verfügung. Bei einer besonders einfachen Realisierung ist vorgesehen, dass die Regelung ausgehend von dem Vergleich zwischen dem gemessenen und dem erwarteten Wert für ein Lambdasignal erfolgt.In a particularly advantageous implementation, it is provided that the map is adapted depending on the output signal of a control system. As a result, new precise map values are constantly available. In a particularly simple implementation, it is provided that the control is based on the comparison between the measured and the expected value for a lambda signal.

Bevorzugt wird bei funktionsbereiter Lambdasonde und/oder im stationären Betrieb das Ausgangssignal des Reglers verwendet. Dadurch ist in diesen Betriebsbereichen eine genaue Steuerung und/oder Regelung der Luftmenge und der Kraftstoffmenge möglich. In Betriebszuständen, in denen die Lambdasonde nicht funktionsbereit ist und/oder in instationären dynamischen Betriebszuständen ist mittels des Kennfeldes eine präzise Steuerung möglich.The output signal of the controller is preferably used when the lambda probe is ready for operation and / or in stationary operation. This enables precise control and / or regulation of the air quantity and the fuel quantity in these operating ranges. In operating states in which the lambda probe is not ready for operation and / or in unsteady dynamic operating states, precise control is possible using the characteristic map.

Dadurch, dass das Ausgangssignal des Kennfeldes und das Ausgangssignal der Regelung im Sinne einer Vorsteuerung überlagert werden, ist auch in dynamischen Betriebszuständen, in denen die Regelung auf Grund von Systemlaufzeiten verzögert anspricht, eine genaue Steuerung der Luftmenge und der Kraftstoffmenge möglich.Because the output signal of the map and the output signal of the control are superimposed in the sense of a pre-control, precise control of the air quantity and the fuel quantity is also possible in dynamic operating states in which the control responds with a delay due to system runtimes.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.

FigurenlisteFigure list

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert.

1 zeigt ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung die
2 und 3eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorgehensweise und die
3 ein Flussdiagramm der erfindungsgemäßen Vorgehensweise.

The invention is explained below with reference to the embodiments shown in the drawing.

1 shows a block diagram of the device according to the invention
2nd and 3rd an embodiment of the procedure according to the invention and the
3rd a flowchart of the procedure according to the invention.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

In 1 sind die wesentlichen Elemente einer Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine als Blockdiagramm dargestellt. Ein Steuergerät ist mit 100 bezeichnet. Dieses umfasst unter anderem eine Stellgrößenvorgabe 110 und ein Modell 120. Dem Steuergerät 100 werden die Ausgangssignale erster Sensoren 130 und zweiter Sensoren 140 zugeführt. Die ersten Sensoren beaufschlagen im Wesentlichen die Stellgrößenvorgabe 110 und die zweiten Sensoren 140 das Modell 120 mit Signalen. Diese Darstellung ist dabei lediglich beispielhaft, da verschiedene Sensoren sowohl die Stellgrößenvorgabe 110 als auch das Modell 120 mit Signalen beaufschlagen können.In 1 the essential elements of a device for controlling an internal combustion engine are shown as a block diagram. A Control unit is designated 100. This includes, among other things, a command value specification 110 and a model 120 . The control unit 100 become the output signals of first sensors 130 and second sensors 140 fed. The first sensors essentially act on the manipulated variable specification 110 and the second sensors 140 the model 120 with signals. This representation is only an example, since different sensors specify both the manipulated variable 110 as well as the model 120 can apply signals.

Die Stellgrößenvorgabe 110 beaufschlagt wenigstens ein Stellelement 150 mit Ansteuersignalen. Das wenigstens eine Stellelement 150 bestimmt die einzuspritzende Kraftstoffmenge, den Zeitpunkt und/oder das Ende der Kraftstoffzumessung. Des Weiteren können weitere Stellelemente vorgesehen sein, die beispielsweise die Abgasrückführrate beziehungsweise andere Betriebskenngrößen beeinflussen können.The manipulated variable specification 110 acts on at least one control element 150 with control signals. The at least one control element 150 determines the amount of fuel to be injected, the time and / or the end of fuel metering. Furthermore, further control elements can be provided, which can influence the exhaust gas recirculation rate or other operating parameters, for example.

Das Modell 120 tauscht mit der Stellgrößenvorgabe 110 verschiedene Signale aus.The model 120 swaps with the command value specification 110 different signals.

Ausgehend von den Sensorsignalen, die verschiedene Betriebskenngrößen charakterisieren, berechnet die Stellgrößenvorgabe 110 Ansteuersignale zur Beaufschlagung des Stellelements 150 bzw. der Stellelemente 150. Verschiedene Größen werden von dem Modell 120 ausgehend von Betriebskenngrößen oder intern in der Stellgrößenvorgabe 110 vorliegenden Signalen mittels eines oder mehrerer Modelle berechnet. Ein solches Modell ist beispielsweise aus der DE 100 17 280 A1 bekannt. Die berechneten Größen werden von der Stellgrößenvorgabe 110 bei der Vorgabe der Ansteuersignale für die Stellelemente 150 berücksichtigt.The manipulated variable specification is calculated on the basis of the sensor signals that characterize various operating parameters 110 Control signals to act on the control element 150 or the control elements 150 . Different sizes are available from the model 120 based on operating parameters or internally in the command value specification 110 existing signals are calculated using one or more models. Such a model is from, for example DE 100 17 280 A1 known. The calculated variables are determined by the manipulated variable 110 when specifying the control signals for the control elements 150 considered.

In 2 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorgehensweise dargestellt. Ein Modell des Luftsystems ist mit 200 bezeichnet. Diesem werden die Ausgangssignale N, P2 und T2 einer ersten Signalvorgabe 205 zugeleitet. Das Ausgangssignal ML einer zweiten Signalvorgabe 310 gelangt über eine Korrektureinrichtung 320 zu dem Modell 200 des Luftsystems. Des Weiteren gelangt das Ausgangssignal QK einer dritten Signalvorgabe 210 über eine Korrektureinrichtung 220 zu dem Modell des Luftsystems. Das Modell des Luftsystems 200 wird im folgenden auch als erstes Modell bezeichnet. Mit dem Ausgangssignal L des ersten Modells wird ein Sensormodell 250, das auch als zweites Modell bezeichnet wird, beaufschlagt. Das Ausgangssignal LB des Sensormodells 250 gelangt über einen Verknüpfungspunkt 235 zu einer Regelung 230. Das Ausgangssignal der Regelung 230 gelangt zu dem zweiten Eingang der Korrektureinrichtung 220. Am Verknüpfungspunkt 235 liegt ferner das Ausgangssignal LM eines Lambdasensors 240 an.In 2nd An embodiment of the procedure according to the invention is shown. A model of the air system is labeled 200. This is the output signals N, P2 and T2 of a first signal specification 205 forwarded. The output signal ML of a second signal specification 310 passes through a correction device 320 to the model 200 of the air system. The output signal QK also comes from a third signal specification 210 via a correction device 220 to the model of the air system. The model of the air system 200 is also referred to below as the first model. The output signal L of the first model becomes a sensor model 250 , which is also referred to as the second model. The output signal LB of the sensor model 250 arrives via a connection point 235 to a scheme 230 . The control output signal 230 arrives at the second input of the correction device 220 . At the connection point 235 there is also the output signal LM of a lambda sensor 240 on.

Im Verknüpfungspunkt 235 wird das Ausgangssignal LB des Sensormodells, das dem korrigierten Schätzwert des ersten Modells entspricht, mit dem Ausgangssignal LM des Lambdasensors verglichen. Die Abweichung dieser beiden Werte ist ein Maß für den aktuellen Einspritzmassenfehler bzw. Luftmassenfehler. Das heißt, ist die Abweichung Null, das heißt, das Ausgangssignal LB (LB wird mit LM verglichen) des zweiten Modells 250 und das Ausgangssignal LM des Lambdasensors sind gleich, so entspricht die von dem Modell verarbeitete Kraftstoffmasse der tatsächlichen Kraftstoffmasse. Weichen die beiden Werte voneinander ab, so gibt der Regler 230 einen Korrekturwert K vor, mit dem das Kraftstoffmassensignal QK so lange korrigiert wird, bis das korrigierte Kraftstoffmassensignal QKK der tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmasse entspricht.In the connection point 235 the output signal LB of the sensor model, which corresponds to the corrected estimated value of the first model, is compared with the output signal LM of the lambda sensor. The deviation of these two values is a measure of the current injection mass error or air mass error. That is, the deviation is zero, that is, the output signal LB (LB is compared with LM) of the second model 250 and the output signal LM of the lambda sensor are the same, the fuel mass processed by the model corresponds to the actual fuel mass. If the two values differ from each other, the controller gives 230 a correction value K with which the fuel mass signal QK is corrected until the corrected fuel mass signal QKK corresponds to the fuel mass actually injected.

Das Modell 250 bildet das dynamische Verhalten des Sensors 240 nach. Im stationären Betrieb sind die Größen LB und L gleich. Diese beiden Größen weichen nur im dynamischen Betrieb voneinander ab. Bei einer vereinfachten Ausführungsform kann dieses zweite Modell 250 auch weggelassen werden.The model 250 forms the dynamic behavior of the sensor 240 to. The sizes LB and L are the same in stationary operation. These two sizes only differ from one another in dynamic operation. In a simplified embodiment, this second model 250 also be omitted.

Das Ausgangssignal K des Reglers 230 gelangt zum einen zu einer Adaption 260 und zu einem ersten Schaltmittel 280. Das Ausgangssignal der Adaption 260 gelangt zu einem Kennfeld 270. Mit dem Ausgangssignal des Kennfeldes 270 wird der zweite Eingang des ersten Schaltmittels 280 beaufschlagt. Mit dem Ausgangssignal des ersten Schaltmittels wird ein zweites Schaltmittel 285 beaufschlagt, das wiederum wahlweise die Korrektur 220 bzw. die Korrektur 320 mit dem Ausgangssignal des Reglers bzw. mit dem Ausgangssignal des Kennfeldes 270 beaufschlagt. Das erste Schaltmittel 280 und das zweite Schaltmittel 285 werden von der Logik 290 angesteuert. Abhängig von der Stellung des zweiten Schaltmittels 285 erfolgt eine Korrektur der Kraftstoffmenge oder der Luftmenge abhängig von dem Vergleich zwischen dem erwarteten Lambda-Signal und dem gemessenen Lambda-Signal LM. Abhängig von der Stellung des ersten Schaltmittels 280 werden zur Korrektur der Kraftstoffmenge bzw. der Luftmenge direkt das Ausgangssignal K der Regelung 230 oder das Ausgangssignal des Kennfeldes 270 verwendet, das abhängig vom Ausgangssignal des Reglers 230 adaptiert wird.The output signal K of the controller 230 on the one hand comes to an adaptation 260 and to a first switching means 280 . The output signal of the adaptation 260 comes to a map 270 . With the output signal of the map 270 becomes the second input of the first switching means 280 acted upon. With the output signal of the first switching means, a second switching means 285 applied, which in turn optionally the correction 220 or the correction 320 with the output signal of the controller or with the output signal of the map 270 acted upon. The first switching device 280 and the second switching means 285 are from logic 290 controlled. Depending on the position of the second switching means 285 the amount of fuel or the amount of air is corrected depending on the comparison between the expected lambda signal and the measured lambda signal LM. Depending on the position of the first switching device 280 output signal K of the control system is used to correct the fuel quantity or the air quantity 230 or the output signal of the map 270 used depending on the output signal of the controller 230 is adapted.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Ausgangssignal des Kennfeldes 270 zur Vorsteuerung verwendet wird, d.h., das Korrektursignal setzt sich zum einen aus dem Ausgangssignal des Kennfeldes und dem Reglerausgangssignal, das von der Abweichung zwischen erwartetem und gemessenem Wert abhängt, zusammen.In a particularly advantageous embodiment, it can be provided that the output signal of the map 270 is used for pilot control, ie the correction signal is composed on the one hand of the output signal of the characteristic diagram and the controller output signal, which depends on the deviation between the expected and the measured value.

Bei der ersten Signalvorgabe 205 handelt es sich vorzugsweise um Sensoren zur Erfassung eines Drehzahlsignals N der Brennkraftmaschine, eines Drucksignals P2, das den Druck im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine charakterisiert, und/oder eines Temperatursignals T2, das die Temperatur der Luft im Ansaugtrakt charakterisiert. Das Signal ML, das die der Brennkraftmaschine zugeführte Luftmasse charakterisiert, wird vorzugsweise von einem Sensor 310 bereitgestellt. At the first signal specification 205 it is preferably sensors for detecting a speed signal N of the internal combustion engine, a pressure signal P2 which characterizes the pressure in the intake tract of the internal combustion engine, and / or a temperature signal T2 which characterizes the temperature of the air in the intake tract. The signal ML, which characterizes the air mass supplied to the internal combustion engine, is preferably from a sensor 310 provided.

Bei der zweiten Signalvorgabe handelt es sich um die Stellgrößenvorgabe, die das Signal QK, das die einzuspritzende Kraftstoffmasse charakterisiert, bereitstellt. Dieses Signal QK gelangt über die Korrektureinrichtung 220 ebenfalls zu dem Modell 200, das dem Modell 120 in der 1 entspricht. Dieses Modell 200 des Luftsystems liefert zum einen verschiedene Größen an die Stellgrößenvorgabe 110, die zur Vorgabe der Ansteuersignale für die Stellelemente benötigt wird. Des Weiteren stellt das erste Modell ein Signal L bereit, das der Sauerstoffkonzentration im Abgas entspricht.The second signal specification is the manipulated variable specification which the signal QK, which characterizes the fuel mass to be injected, provides. This signal QK passes through the correction device 220 also to the model 200 that the model 120 in the 1 corresponds. This model 200 of the air system on the one hand supplies various variables to the manipulated variable specification 110 , which is required to specify the control signals for the control elements. Furthermore, the first model provides a signal L that corresponds to the oxygen concentration in the exhaust gas.

Das Signal ML, das die der Brennkraftmaschine zugeführte Luftmasse charakterisiert, und das Signal QK, das die einzuspritzende Kraftstoffmasse charakterisiert, gelangen ebenfalls zu der Stellgrößenvorgabe 110. Ausgehend von diesen Signalen steuert die Stellgrößenvorgabe 110 entsprechende Stellglieder zur Beeinflussung der eingespritzten Kraftstoffmenge und/oder der zugeführten Luftmenge an.The signal ML, which characterizes the air mass supplied to the internal combustion engine, and the signal QK, which characterizes the fuel mass to be injected, also arrive at the control variable specification 110 . The manipulated variable is controlled based on these signals 110 appropriate actuators to influence the amount of fuel injected and / or the amount of air supplied.

Das Ausgangssignal L des Modells wird von dem Sensormodell 250 korrigiert. Dieses so korrigierte Signal LB wird dann im Verknüpfungspunkt 235 mit dem Ausgangssignal LM eines Lambdasensors verglichen. Ausgehend von der Differenz LD der beiden Signale bestimmt der Regler 230 einen Korrekturwert K zur Korrektur des Kraftstoffmassensignals QK.The model's output signal L is from the sensor model 250 corrected. This signal LB corrected in this way is then in the node 235 compared with the output signal LM of a lambda sensor. The controller determines on the basis of the difference LD between the two signals 230 a correction value K for correcting the fuel mass signal QK.

Das Modell des Luftsystems verwendet unter anderem die folgende Formel: $L = ML / (14.5 * QK)$

The model of the air system uses the following formula, among others:

L = ML / (14.5 * QK)

Diese Formel gibt den Zusammenhang zwischen dem Lambdasignal L der Luftmassensignal ML und der Einspritzmenge QK an. Dabei handelt es sich bei dem Luftmassensignal ML und dem Lambdawert L um Sensorsignale. Dieser Zusammenhang gilt nur für stationäre Betriebspunkte.This formula specifies the relationship between the lambda signal L, the air mass signal ML and the injection quantity QK. The air mass signal ML and the lambda value L are sensor signals. This relationship only applies to stationary operating points.

Bei dynamischen Vorgängen ergeben sich durch Systemzeitkonstanten Abweichungen von der obigen Formel. Werden diese Systemzeitkonstanten nicht berücksichtigt, so ist eine Bestimmung der Einspritzmasse mit obiger Formel nur im stationären Betrieb möglich. Das heißt nur in stationären Betriebszuständen kann die Abweichung zwischen der tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmenge und der gewünschten Kraftstoffmenge QK bestimmt und ausgehend von dieser Abweichung ein Korrekturwert K bestimmt werden.In dynamic processes, system time constants result in deviations from the above formula. If these system time constants are not taken into account, a determination of the injection mass using the above formula is only possible in stationary operation. This means that the deviation between the actually injected fuel quantity and the desired fuel quantity QK can only be determined in stationary operating states and a correction value K can be determined on the basis of this deviation.

Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ermöglicht, dass auch in nichtstationären Betriebszuständen ein entsprechender Korrekturwert K bestimmt werden kann. Hierzu ist vorgesehen, dass mittels des ersten Modells 200 auch die Systemzeitkonstanten des Luftsystems nachgebildet werden. Das erste Modell berücksichtigt die Systemzeitkonstanten des Luftsystems mit Hilfe eines Modells. Das heißt, das Modell liefert aufgrund der Eingangsgrößen einen Schätzwert für den Sauerstoffgehalt im Abgas.The procedure according to the invention enables a corresponding correction value K to be determined even in non-stationary operating states. For this purpose it is provided that by means of the first model 200 the system time constants of the air system are also simulated. The first model takes the system time constants of the air system into account using a model. This means that the model provides an estimate of the oxygen content in the exhaust gas based on the input variables.

Der Sensor 240 zur Messung des Sauerstoffgehalts weist ein charakteristisches Übertragungsverhalten auf. Dieses wird von dem Sensormodell berücksichtigt. Das heißt, das Sensormodell passt das Ausgangssignal des Modells an das Ausgangssignal des Sensors an. Das heißt das Ausgangssignal LB des Sensormodells hat das gleiche zeitliche Verhalten wie das Ausgangssignal LM des Sensors.The sensor 240 has a characteristic transmission behavior for measuring the oxygen content. This is taken into account by the sensor model. This means that the sensor model adjusts the output signal of the model to the output signal of the sensor. This means that the output signal LB of the sensor model has the same temporal behavior as the output signal LM of the sensor.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Ausgangssignal des Reglers 230 und ein kennfeldbasiertes Korrektursignal kombiniert werden. Der Regler stellt im dynamischen Betrieb Korrekturwerte für die Luftmasse bzw. für die Einspritzmenge bereit. Das Kennfeld minimiert bei Nichtvorhandensein oder Ausfall des für die Regelung notwendigen Lambdasondensignals die Abweichung.According to the invention it is provided that the output signal of the controller 230 and a map-based correction signal can be combined. In dynamic operation, the controller provides correction values for the air mass and for the injection quantity. The map minimizes the deviation in the absence or failure of the lambda probe signal necessary for the control.

Die durch den Regler 230 berechneten Korrekturwerte K werden erfindungsgemäß in dem Kennfeld 270 gelernt. In dem Kennfeld 270 werden die Korrekturwerte vorzugsweise abhängig von wenigstens der Drehzahl N und der einzuspritzenden Kraftstoffmenge QK abgelegt. Bei Ausfall der Lambdasonde kann die Luftmasse bzw. die Einspritzmenge durch das Kennfeld 270 korrigiert werden. In diesem Fall wählt das erste Schaltmittel 280 das Ausgangssignal des Kennfeldes 270 aus.By the regulator 230 Correction values K calculated according to the invention are in the characteristic diagram 270 learned. In the map 270 the correction values are preferably stored as a function of at least the rotational speed N and the fuel quantity QK to be injected. If the lambda probe fails, the air mass or the injection quantity can be shown by the map 270 Getting corrected. In this case, the first switching means selects 280 the output signal of the map 270 out.

Der Lambdaregler hat durch die großen Systemzeitkonstanten ein schlechtes dynamisches Verhalten. Das Einschwingverhalten in dynamischen Betriebszuständen wird durch Vorsteuerwerte, die von dem Kennfeld 270 bereitgestellt werden, deutlich verbessert. Dadurch ist eine schnelle, exakte Vorgabe der Korrekturwerte möglich. Ist die Lambdasonde noch nicht betriebsbereit, so werden die Luftmasse bzw. die Einspritzmenge mittels der an dem Kennfeld 270 abgelegten Werte korrigiert. Durch diese Verbesserungen ist eine Einhaltung der Emissionsgrenzwerte auch bei vorübergehender mangelnder Verfügbarkeit des Lambdasondensignals gewährleistet.The lambda controller has poor dynamic behavior due to the large system time constants. The transient response in dynamic operating states is determined by pilot control values from the map 270 are provided, significantly improved. This enables fast, exact specification of the correction values. If the lambda probe is not yet ready for operation, the air mass or the injection quantity are determined using the on the map 270 stored values corrected. These improvements ensure compliance with the emission limit values even if the lambda probe signal is temporarily unavailable.

Das Modell 250 berechnet aus Sensordaten der Betriebszustände der Brennkraftmaschine ein dynamisch korrigiertes Lambdasignal LB, das im Folgenden auch als erwartetes Lambdasignal bezeichnet wird. Dieses erwartete oder berechnete Lambdasignal wird von dem gemessenen Signal LM der Lambdasonde subtrahiert und dem Eingang des Reglers 230 zugeführt. Der Regler minimiert die Abweichung zwischen dem gemessenen und dem erwarteten Lambdasignal, indem er korrigierend auf die gemessene Luftmasse ML oder auf die Einspritzmenge QK eingreift. Diese beiden Größen ermöglichen nach ihrer Korrektur eine genaue Regelung der Abgasrückführung. The model 250 calculates a dynamically corrected lambda signal LB from sensor data of the operating states of the internal combustion engine, which is also referred to below as the expected lambda signal. This expected or calculated lambda signal is subtracted from the measured signal LM of the lambda probe and the input of the controller 230 fed. The controller minimizes the deviation between the measured and the expected lambda signal by taking corrective action on the measured air mass ML or on the injection quantity QK. After correction, these two variables enable precise control of the exhaust gas recirculation.

Erfindungsgemäß ist es möglich, wahlweise das Luftmassensignal oder die Einspritzmenge abhängig von dem Lambdasignal zu korrigieren. Besonders vorteilhaft ist es, dass auch in Betriebszuständen, in denen die Lambdasonde nicht funktionsbereit ist, eine genaue Steuerung über das Kennfeld 270 möglich ist. Dadurch ist auch in Betriebszuständen, in denen die Lambdasonde nicht funktionsbereit ist, wie beispielsweise beim Kaltstart oder bei einem Defekt, eine exakte Steuerung der Brennkraftmaschine möglich.According to the invention, it is possible to correct the air mass signal or the injection quantity depending on the lambda signal. It is particularly advantageous that, even in operating states in which the lambda sensor is not ready for operation, precise control via the map 270 is possible. This enables precise control of the internal combustion engine even in operating states in which the lambda sensor is not ready for operation, such as during a cold start or in the event of a defect.

In 3 ist die Funktionsweise der Logik 290 anhand von Flussdiagrammen detailliert dargestellt. In einem ersten Schritt 300 wird überprüft, ob die Lambdasonde 240 fehlerfrei arbeitet. Ist dies nicht der Fall, so wird in Schritt 305 von dem Schaltmittel 280 das Ausgangssignal des Kennfeldes 270 zum zweiten Schaltmittel 285 weitergeleitet. Arbeitet die Lambdasonde korrekt, so wird in Schritt 310 überprüft, ob die Lambdasonde bereits funktionsfähig und betriebsbereit ist. Ist dies nicht der Fall, so folgt Schritt 305, in dem das Ausgangssignals des Kennfeldes 270 zur Korrektur verwendet wird.In 3rd is how logic works 290 shown in detail using flowcharts. In a first step 300 it is checked whether the lambda sensor 240 works flawlessly. If this is not the case, then step 305 from the switching means 280 the output signal of the map 270 to the second switching device 285 forwarded. If the lambda sensor works correctly, then in step 310 checks whether the lambda sensor is already functional and ready for operation. If this is not the case, step follows 305 , in which the output signal of the map 270 is used for correction.

Ist die Lambdasonde funktionsbereit, wird in Schritt 320 überprüft, ob ein dynamischer Betriebszustand vorliegt. Ein solcher dynamischer Betriebszustand liegt beispielsweise vor, wenn sich die Drehzahl und/oder die Kraftstoffmenge oder eine andere Betriebskenngröße um mehr als ein Schwellenwert ändert. Ist dies nicht der Fall, d.h., es liegt kein dynamischer Betriebszustand vor, so wird in Schritt 325 das Schaltmittel 280 derart angesteuert, dass das Ausgangssignal des Reglers 230 zum zweiten Schaltmittel 285 gelangt. Erkennt die Abfrage 320, dass ein dynamischer Betriebszustand vorliegt, wird im Schritt 330 das Ausgangssignal des Kennfeldes 270 mit dem Ausgangssignal des Reglers 230 im Sinne einer Vorsteuerung überlagert.If the lambda sensor is ready for operation, in step 320 checks whether there is a dynamic operating state. Such a dynamic operating state is present, for example, if the speed and / or the amount of fuel or another operating parameter changes by more than a threshold value. If this is not the case, ie there is no dynamic operating state, then in step 325 the switching means 280 controlled such that the output signal of the controller 230 to the second switching device 285 reached. Detects the query 320 that a dynamic operating state is present in step 330 the output signal of the map 270 with the output signal of the controller 230 superimposed in the sense of a feedforward control.

In 3b ist eine mögliche Ausführungsform der Ansteuerung des zweiten Schaltmittels 285 dargestellt. In einem ersten Schritt 350 werden die Fehler FML der Luftmenge bzw. der Fehler GQK der Kraftstoffmenge ermittelt.In 3b is a possible embodiment of the control of the second switching means 285 shown. In a first step 350 the errors FML of the air quantity and the errors GQK of the fuel quantity are determined.

Die Abfrage 360 überprüft, ob der Fehler FML der Luftmenge größer als der Fehler FQK der Kraftstoffmenge ist. Ist dies der Fall, so wird in Schritt 365 die Luftmenge korrigiert. Ist dies nicht der Fall, d.h. der Fehler der Kraftstoffmasse ist größer, als der der Luftmenge, wird in Schritt 370 die Kraftstoffmenge korrigiert.The query 360 checks whether the error FML of the air quantity is greater than the error FQK of the fuel quantity. If this is the case, then step 365 corrected the amount of air. If this is not the case, ie the error in the fuel mass is greater than that in the air volume, the step 370 corrected the amount of fuel.

Die Auswahl, ob in Schritt 365 die Luftmenge ML oder in Schritt 370 die Kraftstoffmenge QK korrigiert wird, hängt von der Quantität der Einspritzmenge bzw. der Luftmasse ab. Die Einspritzmenge hat einen ca. konstanten Offset, der bei niedrigen Mengen einen größeren relativen Fehler als der Luftmengenfehler produziert. Erfindungsgemäß wird deshalb abhängig vom Betriebspunkt der Brennkraftmaschine Experimentell ermittelt welchen Wert der Fehler FML der Luftmenge und/oder der Fehler FQK der Kraftstoffmenge annimmt. Diese Werte werden in einem Kennfeld abgespeichert. Im laufenden Betrieb werden die Werte ausgelesen. Abhängig von den ausgelesenen Werten entscheidet die Abfrage, welche Korrektur erfolgt.Choosing whether in step 365 the air volume ML or in step 370 the amount of fuel QK is corrected depends on the quantity of the injection amount or the air mass. The injection quantity has an approximately constant offset, which produces a larger relative error than the air quantity error at low quantities. According to the invention, it is therefore determined experimentally which value the error FML of the air quantity and / or the error FQK of the fuel quantity takes, depending on the operating point of the internal combustion engine. These values are stored in a map. The values are read out during operation. Depending on the read values, the query decides which correction is to be made.

Bei einer Ausgestaltung kann auch vorgesehen sein, dass statt der Abfrage 360 aus einem Kennfeld abhängig vom Betriebszustand direkt ausgelesen wird welche Korrektur erfolgt.In one embodiment, it can also be provided that instead of the query 360 Which correction is made is read out directly from a map, depending on the operating state.

Erfindungsgemäß wird abhängig vom Betriebszustand wahlweise das Kraftstoffsignal oder ein Luftsignal mit einem Korrekturwert korrigiert, wobei abhängig vom Betriebszustand als Korrekturwert ein Ausgangssignal eines Kennfeldes und/oder einer Regelung verwendet wird. Als Betriebszustand werden vorzugsweise die Kraftstoffmenge, die Luftmenge, die Drehzahl und/oder eine Momentengröße, die das Wunschmoment charakterisiert, verwendet. According to the invention, depending on the operating state, the fuel signal or an air signal is optionally corrected with a correction value, an output signal from a map and / or a control being used as the correction value depending on the operating state. The amount of fuel, the amount of air, the speed and / or a torque size that characterizes the desired torque are preferably used as the operating state.

Vorzugsweise werden eine oder mehrere dieser Größen verwendet. Neben diesen Größen können noch weitere Größen ausgewertet werden.One or more of these sizes are preferably used. In addition to these sizes, other sizes can also be evaluated.

Erfindungsgemäß ist dabei bei einer Ausgestaltung vorgesehen, dass in dem Kennfeld abhängig vom Betriebszustand, wie insbesondere der Drehzahl N und der eingespritzten Kraftstoffmenge QK ein entsprechender Korrekturwert abgelegt ist, der abhängig vom Ausgangssignal einer Regelung adaptiert wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn zur Adaption der Regler 230 verwendet wird. Alternativ kann vorgesehen sein, dass zur Adaption des Kennfeldes anstelle des Lambdasignals andere Größen, wie beispielsweise Drehzahl, verwendet werden.According to the invention, it is provided in one embodiment that a corresponding correction value is stored in the characteristic diagram, depending on the operating state, such as in particular the speed N and the injected fuel quantity QK, which is adapted depending on the output signal of a control system. It is particularly advantageous if the controller is adapted 230 is used. Alternatively, it can be provided that other variables, such as rotational speed, are used instead of the lambda signal for adapting the characteristic diagram.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei funktionsbereiter Lambdasonde und/oder im stationären Betrieb das Ausgangssignal des Reglers verwendet wird. Bei einer nicht funktionsbereiten Lambdasonde wird dagegen das Ausgangssignal des Kennfeldes verwendet. Dadurch ist auch bei nicht funktionsbereiter Lambdasonde eine exakte Steuerung möglich. Eine solche nicht funktionsbereite Lambdasonde ist insbesondere dann gegeben, wenn die Lambdasonde defekt ist oder beispielsweise im Kaltstart noch nicht funktionsfähig ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Kennfeld in bestimmten Betriebszuständen, wie beispielsweise in dynamischen Betriebszuständen, zur Vorsteuerung der Regelung 230 verwendet wird.It is particularly advantageous if the output signal of the controller is used when the lambda probe is ready for operation and / or in stationary operation. In the case of a non-functional lambda probe, on the other hand, the output signal of the map is used. This enables precise control even when the lambda probe is not ready for operation. Such a non-functional lambda probe is particularly given when the lambda probe is defective or, for example, is not yet functional during a cold start. It is particularly advantageous if the characteristic map in certain operating states, such as, for example, in dynamic operating states, for precontrolling the control 230 is used.

Bei gültigem Lambdasignal, d.h., die Lambdasonde ist betriebsbereit und es liegt kein Defekt der Lambdasonde vor, erfolgt die Korrektur nur über den Regler 230. Dabei wird auf die Luftmasse bzw. die Einspritzmenge eingegriffen. In diesem Betriebszustand werden gleichzeitig die vom Regler berechneten Korrekturwerte K in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und der Einspritzmenge in dem Kennfeld 270 adaptiert, d.h. gelernt. Ein entsprechender Lernalgorithmus ist beispielsweise aus der DE 102 44 539 A1 bekannt.If the lambda probe is valid, ie the lambda probe is ready for operation and there is no defect in the lambda probe, the correction is only made via the controller 230 . The air mass and the injection quantity are intervened. In this operating state, the correction values K calculated by the controller are dependent on the engine speed and the injection quantity in the characteristic diagram 270 adapted, ie learned. A corresponding learning algorithm is, for example, from the DE 102 44 539 A1 known.

Ist die Lambdasonde defekt bzw. nicht betriebsbereit, werden die Korrekturwerte aus dem adaptierten Kennfeld 270 verwendet. Die Umschaltung zwischen der Verwendung des Kennfeldes oder des Reglers erfolgt vorzugsweise abhängig von der Auswertung des Systemzustandes, der zum Beispiel ein ungültiges Sondensignal anzeigt. Die Verfügbarkeit eines solchen Ersatzwertes des Kennfeldes 270 gewährleistet eine fortlaufende Korrektur in nahezu allen Betriebszuständen.If the lambda probe is defective or not ready for operation, the correction values are taken from the adapted map 270 used. The switchover between the use of the characteristic diagram or the controller is preferably dependent on the evaluation of the system status, which, for example, indicates an invalid probe signal. The availability of such a replacement value of the map 270 ensures continuous correction in almost all operating states.

Das Kennfeld 270 kann eine unterschiedliche Anzahl von Schützstellen aufweisen, je nach Ressourcenverfügbarkeit und Bedarf. Ebenso ist es möglich, statt eines Kennfeldes eine Korrekturebene, aufgespannt über mehrere Lernpunkte, zu adaptieren. Eine entsprechende Vorgehensweise ist aus der EP 0 757 168 A2 bekannt. Entsprechend ist es möglich, die Korrekturebenen über einen Algorithmus zu realisieren. Eine entsprechende Vorgehensweise ist aus der DE 102 44 539 A1 bekannt. Bei einer vereinfachten Ausführungsform kann an Stelle eines Kennfeldes auch eine Kennlinie über die Menge oder die Drehzahl oder bei einer aufwendigeren Realisierung ein Kennraum über weitere Betriebskenngrößen, wie beispielsweise der Motortemperatur, realisiert werden.The map 270 can have a different number of contact points, depending on resource availability and needs. It is also possible to adapt a correction level, spanning several learning points, instead of a map. A corresponding procedure is from the EP 0 757 168 A2 known. Accordingly, it is possible to implement the correction levels using an algorithm. A corresponding procedure is from the DE 102 44 539 A1 known. In a simplified embodiment, a characteristic curve can also be implemented in place of a characteristic diagram over the quantity or the rotational speed or, in the case of a more complex implementation, a characteristic curve over further operating characteristic variables, such as the engine temperature.

Claims

Method for controlling an internal combustion engine, in which, on the basis of the comparison between a measured and an expected value for a lambda signal, a correction value for a fuel signal characterizing the fuel quantity or an air signal characterizing the air quantity is specified that, depending on the operating state, an output signal of a characteristic diagram and / or the output signal of a control system is used, characterized in that, depending on the operating state, the fuel signal or the air signal is optionally corrected with the correction value.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the map is adapted depending on the output signal of a control.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the output signal of the controller is used when the lambda probe is ready for operation and / or in stationary operation.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the output signal of the map and the output signal of the control are superimposed in the sense of a pre-control.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the air signal is corrected when an air mass error is greater than a fuel quantity error.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the fuel signal is corrected when an air mass error is less than a fuel quantity error.

Device for controlling an internal combustion engine, in which, on the basis of the comparison between a measured and an expected value for a lambda signal, a correction value for a fuel signal characterizing the fuel quantity or an air signal characterizing the air quantity is specified, with means which, depending on the operating state, provide an output signal as a correction value of a map and / or use the output signal of a control system, characterized in that means are provided which optionally correct the fuel signal or the air signal with the correction value depending on the operating state.