Ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur Mengenausgleichsregelung bei
einer Brennkraftmaschine sind aus der
DE
33 36 028 bekannt. Dort wird ausgehend von einem Drehzahlsignal
ein Soll- und ein Istwert für
jeden Zylinder gebildet. Den einzelnen Zylindern ist jeweils ein
Regler zugeordnet, der ausgehend von dem Vergleich zwischen einem
zylinderindividuellen Istwert und einem gemeinsamen Sollwert eine
Stellgröße zur Ansteuerung
eines mengenbestimmenden Stellgliedes vorgibt. Diese Regelung regelt
eine die Verbrennung charakterisierende Größe auf einen gemeinsamen Sollwert
ein. Dadurch wird eine Gleichstellung, der von den einzelnen Zylindern bereitgestellten
Drehmomente, erreicht. Als die Verbrennung charakterisierende Größe wird
insbesondere Drehzahlwerte und/oder Drehmomente und/oder Lambda-Signal,
die dem jeweiligen Zylinder zugeordnet werden, angesehen.
Die
den einzelnen Zylindern zugeordneten Regler weisen wenigstens integrales
Verhalten auf. Beim Motorstart werden die Integralanteile vorzugsweise
mit einem festen Wert insbesondere mit dem Wert 0 initialisiert.
Ausgehend von diesem Startwert werden dann im Betrieb die Integratorwerte
bestimmt. Dies führt
dazu, dass beim Start der Brennkraftmaschine die Mengenausgleichsregelung
erst nach einer kurzen Verzögerungszeit
ihre volle Wirksamkeit erlangt. Dies führt beim Neustart der Brennkraftmaschine
zu Mengenfehlern bei den einzelnen Zylindern. Diese Mengenfehler
können
erhöhte
Abgasemissionen bzw. Komforteinbussen zur Folge haben. Ferner treten
in Betriebszuständen,
in denen die Mengenausgleichsregelung nicht aktiv ist Mengenfehler
auf.
Dadurch
dass ausgehend von den Ausgangsgrößen der Regler Lernwerte ermittelt
und zur Vorsteuerung der Regler verwendet werden, ergibt sich eine
verbesserte Kraftstoffzumessung und damit deutlich reduzierte Emissionen.
Dies ist insbesondere in Betriebszustände der Fall, in denen die
Mengenausgleichsregelung nicht aktiv ist, oder noch keine Stellgrößen ermittelt
hat. In Betriebszuständen,
in denen die Mengenausgleichsregelung aktiv ist, werden ausgehend
von der Stellgröße der Mengenausgleichsregelung
Vorsteuerwerte ermittelt, die dann in allen Betriebszuständen zur
Vorsteuerung der Kraftstoffmenge verwendet werden. Ausgehend von
der Stellgröße werden
zylinderindividuelle Lernwerte ermittelt und abhängig vom Betriebszustand abgespeichert.
Ausgehend von diesen Lernwerten werden dann die Vorsteuerwerte ermittelt,
die den Ausgangsgrößen der
Regler additiv und/oder multiplikativ überlagert werden. Bei der einfachsten
Ausführungsform werden
die Lernwerte direkt als Vorsteuerwerte übernommen.
Besonders
vorteilhaft ist es, dass die Vorsteuerwerte und/oder Größen, ausgehend
von denen die Vorsteuerwerte ermittelt werden auch zur Korrektur
einer Injektormengenausgleichsfunktion verwendet werden. Das heißt die Lernwerte
dienen zur Korrektur der Injektormengeausgleich und zur Vorsteuerung
der Mengenausgleichsregelung.
Vorzugsweise
arbeiten die Regler, die den einzelnen Zylindern zugeordnet sind,
im Sinne einer Mengenausgleichsregelung zusammen. Das heißt die Regler
regeln die in die einzelnen Zylinder eingespritzte Kraftstoffmenge
auf einen gemeinsamen Wert ein. Da die Kraftstoffmenge als Istwert
häufig nicht
zur Verfügung
steht, wird als Istwert ein Ersatzwert verwendet. Dieser Ersatzwert,
wie beispielsweise Drehzahlwerte und/oder Drehmomente und/oder Lambdawerte
werden für
jeden Zylinder erfasst und auf einen gemeinsamen Wert eingeregelt.
Als Stellgröße wird
vorzugsweise eine Einspritzmenge verwendet. In diesem Fall können die
Lernwerte unmittelbar als Vorsteuerwerte verwendet werden.
Ferner
ist vorteilhaft, dass ausgehend von den Lernwerten mit geringem
Aufwand Fehler erkannt werden.
Zeichnung
Die
Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsformen näher erläutert. Es
zeigen die 1 ein Blockdiagramm der erfindungsgemässen Vorrichtung
und 2 ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung der erfindungsgmäßen Vorgehensweise.
Beschreibung
des Ausführungsbeispiele
In 1 ist
die erfindungsgemäße Vorgehensweise
anhand eines Blockdiagrammes dargestellt. Mit 100 ist ein
Stellelement dargestellt, dass die Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine
beeinflusst. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um ein Magnetventil
oder einen Piezosteller, der die einzuspritzende Kraftstoffmenge
und/oder den Einspritzbeginn beeinflusst. Mit 105 ist ein
Drehzahlsensor bezeichnet. Der Drehzahlsensor beaufschlagt eine Sollwertvorgabe 110 und
eine Istwertvorgabe 115 mit einem Drehzahlsignal. Die Istwertvorgabe 115 und die
Sollwertvorgabe 110 beaufschlagt einen ersten Verknüpfungspunkt 120 sowie
einen zweiten Verknüpfungspunkt 130.
Von den Verknüpfungspunkten 120 und 130 gelangt
das Signal jeweils zu einem Regler 125 bzw. 135.
Die Regler 125 bzw. 135 stellen eine Stellgröße zur Verfügung. Insbesondere
handelt es sich hierbei um die in den jeweiligen Zylinder einzuspritzenden
Kraftstoffmenge.
Am
Eingang des Verknüpfungspunktes 142 bzw. 152 liegt
das Ausgangssignal einer Vorsteuerung 162 bzw. 172.
Am Eingang des Verknüpfungspunktes 144 bzw. 154 liegt
das Ausgangssignal einer Injektormengenausgleichsfunktion 164 bzw. 174.
Die Vorsteuerung 162 bzw. 172 und/oder die Injektormengenausgleichsfunktion 164 bzw. 174 werden
von einer Adaption 160 bzw. 170 mit Signalen beaufschlagt.
Der Adaption 160 bzw. 170 wird das Ausgangssignal
des Verknüpfungspunktes 142 bzw. 152 zugeführt. Alternativ
kann auch vorgesehen sein, dass die Adapation 160 die Ausgangsgrößen der Regler 125 bzw. 135 verarbeitet.
1 ist
lediglich ein Stellelement 100 dargestellt. Die Erfindung
kann auch derart ausgestaltet sein, dass jedem Regler und damit
jedem Zylinder ein Stellelement zugeordnet ist. In der Darstellung
in 1 sind lediglich ein erster und ein zweiter Regler dargestellt. Üblicherweise
ist jedem Zylinder der Brennkraftmaschine ein Regler und ein Stellelement zugeordnet.
Das bedeutet, es ist für
jeden Zylinder ein Regler und ein Stellelement vorhanden bzw. ein oder
mehrere Regler bilden die Ansteuersignale für die den einzelenen Zylindern
zugeordneten Stellelemente.
Die
Sollwertvorgabe 110 bestimmt ausgehend von der Drehzahl
N einen Sollwert S für
die Regler. Die Istwertvorgabe 115 bestimmt für jeden Regler,
d. h. für
jeden Zylinder einen zylinderindividuellen Istwert I. Ausgehend
von in den Verknüpfungspunkten 120 und 130 ermittelten
Regelabweichungen bestimmen die Regler 125 und 135 die
Stellgrössen.
Dabei
ist die Bestimmung der Istwerte, der Sollwerte und die Regelung
durch die Regler 125 und 135 derart ausgebildet,
dass das von der Brennkraftmaschine abgegebene Drehmoment der einzelnen Zylinder
gleichgestellt ist, d. h. jeder Zylinder der Brennkraftmaschine
trägt das
gleiche Drehmoment zum Gesamtdrehmoment bei. Bei einer anderen Ausgestaltung,
die auch als Mengenausgleichsregelung bezeichnet wird, erfolgt die
Regelung derart, dass allen Zylindern die gleiche Kraftstoffmenge
zugemessen wird. Die Regelung erfolgt derart, dass alle Zylinder
bezüglich
einer Größe, die
die Verbrennung charakterisiert, gleichgestellt werden.
Im
folgenden wird die Vorgehensweise am Beispiel eines Zylinders beschrieben.
Die Vorgehensweise kann auf beliebige Zylinderzahlen ausgedehnt
werden.
Die
Umrechnung 140 ermittelt ausgehend von der Stellgröße die Ansteuerdauer
für das
Stellelement. Vorzugsweise ist das Stellelement als Piezoaktor oder
als Magnetventil ausgebildet, dessen Ansteuerdauer die eingespritzte
Kraftstoffmenge festlegt.
Im
Verknüpfungspunkt 144 wird
diese Ansteuerdauer von der Injektormengenausgleichsfunktion 164 korrigiert.
Diese Korrektur gleicht Abweichungen der einzelnen Stellelemente
der verschiedenen Zylinder aus. Hierzu ist dem Stellelement ein Speicherelement
zugeordnet, auf dem Daten abgelegt sind, die das Stellelement charakterisieren.
Vorzugsweise sind abhängig
vom Betriebspunkt Korrekturwerte abgelegt, mit denen die Ansteuerdauer
zu korrigieren ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen,
dass auf dem Stellelement ein Speicherelement angeordnet ist, in
dem lediglich Korrekturwerte für
einige wenige Betriebspunkte abgelegt sind. Die Injektormengenausgleichsfunktion 164 berechnet
ausgehend von diesen wenigen Betriebspunkten ein Korrekturkennfeld
für alle
Betriebspunkte. Die Korrekturwerte sind derart gewählt, dass alle
Stellelemente der Brennkraftmaschine, beim gleichen Ansteuersignal,
insbesondere der gleichen Ansteuerdauer, die gleiche Kraftstoffmenge
zumessen.
Diese
Korrekturwert dienen zur Korrektur des Ansteuersignals im Verknüpfungspunkt 144.
Die Korrektur im Verknüpfungspunkt 144 erfolgt
vorzugsweise additiv. Sie kann aber auch multiplikativ erfolgen.
Die Betriebspunkte sind vorzugsweise durch die einzuspritzende Kraftstoffmenge
und den Raildruck definiert. Ergänzend
können
auch noch weitere Betriebskenngrößen, wie
beispielsweise die Drehzahl und/oder Temperaturwerte, berücksichtigt
werden.
Besonders
vorteilhaft ist es, wenn der Stellgröße im Verknüpfungspunkt 142 ein
Vorsteuerwert, der dem Ausgangssignal der Vorsteuerung 162 entspricht, überlagert
wird. Vorzugsweise erfolgt im Verknüpfungspunkt 142 eine
additive und/oder eine multiplikative Verknüpfung. Die Vorsteuerwerte,
mit denen die Vorsteuerung erfolgt, sind abhängig vom Betriebspunkt in der
Vorsteuerung 162 in einem geeigneten Speicher abgelegt.
Die Betriebspunkte sind vorzugsweise durch die einzuspritzende Kraftstoffmenge
und den Raildruck definiert. Ergänzend
können
auch noch weitere Betriebskenngrößen, wie
beispielsweise die Drehzahl und/oder Temperaturwerte, berücksichtigt
werden.
Erfindungsgemäß ermittelt
die Adaption 160 abhängig
vom Betriebspunkt Lernwerte. Diese Lernwerte werden dann in der
Vorsteuerung 162 abhängig
von Betriebspunkt abgelegt und zur Vorsteuerung verwendet. Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Injektormengenausgleichsfunktion die
selben Lernwerte zur Korrektur der abgelegten Korrekturwerte verwendet.
Dies kann dadurch realisiert sein, dass die Lernwerte der Vorsteuerung 162 und
der Injektormengenausgleichsfunktion 164 zugeführt und
jeweils abgespeichert werden. Ferner kann dies dadurch realisiert
sein, dass die Vorsteuerung 162 und die Injektormengenausgleichsfunktion 164 auf
einen gemeinsamen Speicher zugreifen, in dem die Lernwerte abgelegt
sind.
Dabei
ist vorgesehen, dass die Injektormengenausgleichsregelung 164 und
die Vorsteuerung 162 nicht zur selben Zeit mit den gleichen
Korrekturwerten korrigieren bzw. vorsteuern, da in diesem Fall der
Mengenfehler doppelt kompensiert würde. Während die Vorsteuerung 162 mit
den Lernwerten vorsteuert, validiert die Injekorausgleichsfunktion 164 seine
Werte mit denen von der Adaption 160 ermittelten Werten.
Dies
bedeutet ausgehend von der Stellgröße, das heißt von dem Ausgangssignal der
Mengenausgleichsregelung durch die Regler 125 bestimmt die
Adaption Lernwerte, die zur Vorsteuerung der Mengenausgleichsregelung
verwendet werden. Diese Lernwerte kennzeichnen die Abweichung der
einzelnen Stellelemente bzw. der einzelnen Verbrennungen in dem
jeweiligen Zylinder und entsprechen einer Korrekturmenge, die nötig ist
um eine Gleichstellung der Zylinder zu erzielen. Diese Korrekturmengen
werden für
jeden Zylinder und den jeweiligen Betriebspunkt in der Vorsteuerung 162 abgespeichert.
Liegen der Betriebspunkt vor, so wird das Ausgangsignal der Regler
mit dieser Korrekturmenge korrigiert. Diese Korrektur ist auch in
Betriebszuständen
möglich,
in denen keine Mengenausgleichsregelung erfolgt. Auch in Betriebszuständen, in
denen keine Mengenausgleichsregelung erfolgt, erfolgt eine Korrektur
der Kraftstoffmenge.
Dadurch
ist auch in Betriebszuständen,
in denen keine Mengenausgleichsregelung möglich ist, wie beispielsweise
bei der Regeneration eines Abgasnachbehandlungssystems, in instationären Betriebszuständen und/oder
bei einer sog. homogenen Verbrennung, eine genaue Kraftstoffzumessung
mit geringen Emissionen und verbessertem Komfort (Laufruhe) möglich.
In 2 ist
die Ermittlung der Korrekturwerte durch die Adaption 160 detailliert
dargestellt. Zunächst
wird nach einem Start 210 in einem Schritt 220 geprüft, ob vorgebbare
Betriebszustände
der Brennkraftmaschine und/oder Umgebungszustände gegeben sind, beispielsweise
ob eine vorgegebene Drehzahl der Brennkraftmaschine, eine vorgegebene Umgebungstemperatur,
oder eine erwünschte
Getriebeübersetzung
existieren. Ferner wird geprüft,
ob vorgegebene stationäre
Zylinderstellwerte realisiert sind. Diese Betriebszustände bzw.
Umgebungszustände
werden aus nachfolgend beschriebenen Gründen auch als "Lernbereich" bezeichnet. Wenn dies
nicht der Fall ist, erfolgt ein Rücksprung zu einem Knotenpunkt 215 und
die Überprüfung erfolgt
in dieser Schleife so lange, bis die Betriebszustände und/oder
Umgebungszustände
erreicht sind. Wenn dies der Fall ist, wird in einem Schritt 230 geprüft, ob bereits
Lernwerte gespeichert sind. Wenn keine Lernwerte vorhanden sind,
erfolgt in Schritt 240 die auch als Lernen bezeichnete
Korrektur und es werden die ermittelten Lernwerte gespeichert. Sodann erfolgt
ein Rücksprung
zu Schritt 215 und die Prozedur beginnt von Neuem.
Wenn
dagegen bereits Lernwerte gespeichert sind, wird in Schritt 250 geprüft, ob der
Betrag dieser Lernwerte innerhalb vorgebbarer Schwellwerte liegt.
Ist dies nicht der Fall, wird in Schritt 260 auf einen
Fehler, wie beispielsweise ein defekter Injektor oder auf Verbrennungsaussetzer,
erkannt. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, wird in Schritt 270 der
auf diese Weise ermittelte Lernwert als neuer Lernwert gespeichert.
Ferner wird ein Fehler erkannt, wenn zulässige Lerngrenzen erreicht
werden, das heiß,
dass die gelernten Mengenkorrektur ist zur groß bzw. zu klein.
Ausgehend
von dem Lernwert können
in einfacher Weise bestimmte Fehler erkannt werden. Weicht beispielsweise
der Lernwert eines Zylinders deutlich ab, so wird diesem Zylinder
bzw. dem entsprechenden Stellelement ein Fehler zugeordnet. Im stationären Betrieb,
insbesondere wenn das Lernverfahren abgeschlossen ist, nehmen die
Ausgangssignale der Regler 125 bzw. 135 nahezu
den Wert Null an. Ist dies nicht der Fall, so wird bei dem entsprechen
Zylinder ebenfalls auf Fehler erkannt.
Die
Lernwerte der Mengenausgleichsregelung werden abhängig vom
Betriebspunkt abgespeichert und zur Vorsteuerung bei der Mengenausgleichsregelung
verwendet. Im Unterschied zu einer Initialisierung stehen diese
Werte nicht nur beim Start der Brennkraftmaschine, sondern in allen
Betriebszuständen
zur Verfügung.
Dadurch ist auch in Betriebszuständen,
in denen die Mengenausgleichsregelung nicht zur Verfügung steht
eine genauere Kraftstoffzumessung möglich.
Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Lernwerte zur Diagnose herangezogen
werden. Durch die Adaption 160 wird die unterschiedliche
Drift der verschiedenen Injektoren über die Laufzeit gelernt. Damit
ist eine einfache Diagnose der Injektoren durch Vergleich des ursprünglichen
Werts (=0) mit dem eingelernten Wert möglich. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
werden die Lernwerte in allen Betriebspunkten ermittelt und abgespeichert.
Daher stehen die Lernwerte in allen Betriebspunkten für die Diagnose
zur Verfügung.