DE102008012607A1 - Method for determining adaptation value for adjusting desired air-fuel ratio for fuel injection into internal combustion engine, involves predetermining desired value for air-fuel ratio of fuel injection for operating point - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Ermittlung eines Adaptionswertes für die Einstellung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Einspritzsystems eines Verbrennungsmotors nach der Gattung der nebengeordneten Ansprüche 1, 11 und 12. Es ist bereits bekannt, dass bei heutigen Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen ein Lastsensor verwendet wird, mit dem die im Ansaugtrakt angesaugte Luftmasse bestimmt wird. Als Lastsensor wird üblicherweise ein Luftmassenmesser zur Messung des angesaugten Luftstromes und/oder ein Drucksensor zur Erfassung eines Saugrohrdrucks im Ansaugtrakt verwendet. Mit Hilfe dieser Sensoren wird die in einen Zylinder des Verbrennungsmotors angesaugte Luftmasse ermittelt und darauf abgestimmt die erforderliche Kraftstoffmenge für einen stöchiometrischen Betrieb eingespritzt. Der stöchiometrische Betrieb ist erforderlich, um vorgegebene gesetzliche Anforderungen an die Abgasemissionen zu erreichen. Des weiteren ist bekannt, dass mit Hilfe der Messwerte der Sensoren eine umfangreiche Fehlerdiagnose durchgeführt werden kann, um mögliche Ursachen von Systemfehlern zu erkennen.The The invention relates to a method and a device for determining an adaptation value for the adjustment of an air-fuel ratio an injection system of an internal combustion engine according to the species the independent claims 1, 11 and 12. It is already known that in today's internal combustion engines in motor vehicles a load sensor is used with which sucked in the intake tract Air mass is determined. As a load sensor is usually an air mass meter for measuring the intake air flow and / or a pressure sensor for detecting an intake manifold pressure in the intake tract used. With the help of these sensors is the in a cylinder the internal combustion engine sucked air mass and determined tuned the required amount of fuel for one injected stoichiometric operation. The stoichiometric Operation is required to meet given legal requirements to reach the exhaust emissions. Furthermore, it is known that with the aid of the measured values of the sensors a comprehensive error diagnosis can be performed to possible causes to detect system errors.
Der genannte Lastsensor stellt einen nicht unerheblichen Kostenfaktor dar und somit werden die Herstellungskosten für ein Kraftfahrzeug erheblich verteuert. Insbesondere bei kleineren Motoren, die beispielsweise bei preiswerten Kraftfahrzeugen eingebaut werden und die insbesondere in Schwellenländern weit verbreitet sind, sind diese Mehrkosten unerwünscht.Of the called load sensor is a not inconsiderable cost factor and thus the manufacturing cost of a motor vehicle considerably more expensive. Especially for smaller engines, for example be installed in low-cost motor vehicles and in particular are widespread in emerging markets, these are additional costs undesirable.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ermittlung eines Adaptionswertes für die Einstellung eines geeigneten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines Einspritzsystems eines Verbrennungsmotors zu vereinfachen und somit das Einspritzsystem kostengünstiger herzustellen. Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche 1, 11 und 12 gelöst.Of the Invention is based on the object, the determination of an adaptation value for setting a suitable air-fuel ratio an injection system of an internal combustion engine to simplify and thus make the injection system less expensive. This task comes with the distinguishing features of the sibling Claims 1, 11 and 12 solved.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der Vorrichtung zur Ermittlung eines Adaptionswertes für die Einstellung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Einspritzsystems mit den Merkmalen der nebengeordneten Ansprüchen 1, 11 und 12 ergibt sich der Vorteil, dass auf einen kostenintensiven Lastsensor verzichtet werden kann. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist daher weder ein Luftmassenmesser noch ein Drucksensor zur Messung eines Saugrohrdrucks erforderlich. Dadurch kann das Einspritzsystem sehr viel kostengünstiger hergestellt werden. Insbesondere Motoren mit einer geringen Systemkomplexität lassen sich sehr viel preiswerter konstruieren und herstellen, da der Lastsensor durch ein gespeichertes Modell und eine entsprechende Adaption von gelernten Korrekturwerten ersetzt werden kann. Die kostengünstigen Motoren sind insbesondere für Fahrzeuge geeignet, die beispielsweise in Schwellenländern weit verbreitet sind. Dabei wird als besonders vorteilhaft angesehen, dass die Abgasemissionen etwa das gleiche Qualitätsniveau erreichen wie bei einem mit einem Lastsensor ausgerüsteten Einspritzsystem.at the method or the device according to the invention for determining an adaptation value for the setting an air-fuel ratio of an injection system with the features of the independent claims 1, 11 and 12 gives the advantage of being on a costly Load sensor can be omitted. In the inventive Procedure is therefore neither an air mass meter nor a pressure sensor required for measuring an intake manifold pressure. This can do that Injection system can be made much cheaper. In particular, motors with a low system complexity can be designed and manufactured much cheaper, because the load sensor by a stored model and a corresponding Adaption of learned correction values can be replaced. The cost-effective engines are in particular for Suitable vehicles, for example, in emerging markets are widespread. It is considered to be particularly advantageous that the exhaust emissions are about the same level of quality reach as with a load sensor equipped Injection system.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in den nebengeordneten Ansprüchen 1, 11 und 12 angegebenen Verfahrens bzw. der Vorrichtung gegeben. Als besonders vorteilhaft wird angesehen, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren der Adaptionswert für den Lambda-Regler lediglich in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und/oder einer auf Basis eines Modells ermittelten Motorlast bestimmt wird. Somit kann auf einfache Weise für jeden Betriebspunkt des Verbrennungsmotors die geeignete einzuspritzende Kraftstoffmenge errechnet werden.By those listed in the dependent claims Measures are advantageous developments and improvements that indicated in the independent claims 1, 11 and 12 Given method or the device. As a particularly advantageous is considered that with the inventive Method of adaptation value for the lambda controller only depending on the engine speed and / or on Based on a model determined engine load is determined. Thus, can in a simple way for each operating point of the internal combustion engine the appropriate amount of fuel to be injected can be calculated.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, dass der Adaptionswert in einem Steuergerät als Lambda-Regeleingriff bestimmt wird. Dadurch wird der Lambda-Regler entlastet, was zu geringeren Reglerhüben und damit zu einer schnelleren Ausregelung von Gemischabweichungen führt.One Another aspect of the invention is that the adaptation value determined in a control unit as lambda control intervention becomes. As a result, the lambda controller is relieved, resulting in lower Controller strokes and thus for a faster compensation of mixture deviations leads.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Lambda-Regeleingriff abgestimmt wird auf die Fehlerursache, die entweder im Kraftstoffpfad oder im Luftpfad auftreten kann. Insbesondere ist vorgesehen, dass ein relativer Fehler im Kraftstoffpfad, beispielsweise bei einer ungeeigneten Steigung einer Injektorkennlinie korrigiert wird.In Another embodiment of the invention provides that the lambda control intervention is tuned to the cause of the error, either in the fuel path or in the air path can occur. In particular, it is provided that a relative error in the fuel path, for example at a improper slope of an injector is corrected.
Bei einem Offsetfehler im Kraftstoffpfad ist vorgesehen, dass der Lambda-Regeleingriff nach der Formel FAC_LAM_COR = –100·MFF_OFS/MFF_SP bestimmt wird. In der Formel wird der Offsetfehler der Kraftstoffmasse mit einem vorgegebenen Sollwert der Kraftstoffmasse verglichen. Bei einer Abweichung wird eine entsprechende Korrektur durchgeführt.at an offset error in the fuel path is provided that the lambda control intervention according to the formula FAC_LAM_COR = -100 · MFF_OFS / MFF_SP is determined. In the formula, the offset error of the fuel mass compared with a predetermined setpoint of the fuel mass. In the case of a deviation, a corresponding correction is carried out.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein relativer Fehler im Luftpfad durch eine einfache Formel FAC_LAM_COR = â korrigiert werden kann. Beispielsweise kann auf diese Weise ein fehlerhaft gemessener Umgebungsdruck bei einer überkritischen Strömung an der Drosselklappe erkannt und entsprechend korrigiert werden.In a further embodiment of the invention, it is provided that a relative error in the air path can be corrected by a simple formula FAC_LAM_COR = â. For example, can be detected in this way, a faulty measured ambient pressure at a supercritical flow at the throttle and be corrected accordingly.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, dass ein Offset-Fehler im Luftpfad mit der Formel FAC_LAM_COR = 100·MAF_OFS/MAF_SP bestimmt wird. Bei dieser Formel wird der Offsetfehler des Luftmassenstroms mit dem vorgegebenen Sollwert des Luftmassenstroms verglichen. Bei einer Abweichung kann somit eine sehr einfache Korrektur durchgeführt werden.One Another aspect of the invention is that an offset error in the air path with the formula FAC_LAM_COR = 100 · MAF_OFS / MAF_SP is determined. In this formula, the offset error of the air mass flow compared with the predetermined setpoint of the air mass flow. at a deviation can thus be carried out a very simple correction become.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die verschiedenen Ursachen für die Gemischfehler in Abhängigkeit vom Betriebspunkt mit Hilfe eines Algorithmus ermittelt werden. Hierzu wird eine Adaptionsfunktion verwen det. Bei dieser Adaptionsfunktion treten drei Terme auf, mit denen ein Faktorfehler im Luftpfad/Kraftstoffpfad, ein Offset-Fehler im Kraftstoffpfad und ein Offsetfehler im Luftpfad erkannt werden kann. Bei iterativen Messungen kann mit Hilfe dieser Adaptionsfunktion eine Zuordnung des Adaptionswertes zu einer bestimmten Fehlerquelle erreicht werden. Durch die Unterscheidbarkeit verschiedener Fehlerursachen für die einzelnen Gemischfehler ergibt sich die Möglichkeit, dass eine gezielte Korrektur entweder im Luftpfad und/oder im Kraftstoffpfad durchgeführt werden kann.In a further embodiment of the invention, it is provided that the various causes for the mixture errors are determined as a function of the operating point with the aid of an algorithm. For this purpose, an adaptation function used. In this adaptation function, there are three terms that can be used to detect a factor error in the air path / fuel path, an offset error in the fuel path, and an offset error in the air path. In iterative measurements, an adaptation of the adaptation value to a specific error source can be achieved with the aid of this adaptation function. The distinctness of different causes of error for the individual mixture errors results in the possibility that a targeted correction can be carried out either in the air path and / or in the fuel path.
Erfindungsgemäß ist des weiteren vorgesehen, dass der Algorithmus für die Adaption iterativ durchgeführt wird, wobei bei jedem Adaptionsschritt k ein aktualisierter Wert für einen oder mehrere Adaptionswerte w bestimmt werden.According to the invention further provided that the algorithm for adaptation is performed iteratively, wherein in each adaptation step k is an updated value for one or more adaptation values w be determined.
Von Vorteil ist des weiteren, dass zur Korrektur des Faktor-Fehlers f(N, MAF) für den Anteil im Luft- beziehungsweise im Kraftstoffpfad eine Aufteilung durchgeführt wird. Dadurch können in vorteilhafter Weise beispielsweise Alterungseinflüsse einzelner Bauteile berücksichtigt werden.From Another advantage is that for correcting the factor error f (N, MAF) for the proportion in the air or in the fuel path a division is performed. Thereby can advantageously, for example, aging influences individual components are taken into account.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.One Embodiment of the invention is in the drawing and will become more apparent in the following description explained.
Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung für ein Einspritzsystem eines Kraft fahrzeugs zu bilden, bei dem auf die Verwendung insbesondere eines Lastsensors, der zur Messung des Luftmassenstroms oder des Saugrohrdrucks bei bekannten Einspritzsystemen üblich ist, verzichtet werden kann. Dadurch kann das Einspritzsystem sehr viel kostengünstiger hergestellt werden, ohne dass einschlägige Emissionsvorschriften verletzt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren beruht im Wesentlichen auf einer Beobachtung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses mittels einer Lambda-Sonde, deren Messwerte durch Vergleich mit vorgegebenen Modellwerten in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Verbrennungsmotors ausgewertet werden. Als Betriebsparameter wird eine aktuelle Drehzahl N und eine aktuelle Last MAF verwendet, wobei die Last MAF einem adaptierbaren Modell entnommen wird. Die beobachteten Abweichungen werden über eine Adaption im laufenden Motorbetrieb erlernt. Aufgrund der Struktur der Abweichungen wird versucht zu analysieren, ob die Ursache für die Abweichung im Luftpfad und/oder im Kraftstoffpfad aufgetreten ist. Auf Basis dieser Zuordnung werden iterativ Adaptionswerte ermittelt, die dann für eine Korrektur der Vorsteuerung des Einspritzsystems benutzt werden. Auf diese Weise kann in jedem Betriebszustand des Verbrennungsmotors sehr genau ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt werden. Somit ist die Einhaltung relevanter Abgasvorschriften auch ohne Verwendung eines Lastsensors gewährleistet.Of the Invention is based on the consideration, a method or a device for an injection system of a motor vehicle in which the use of a load sensor in particular, for measuring the air mass flow or the intake manifold pressure at known injection systems is usual, be waived can. This allows the injection system to be much cheaper produced without relevant emission regulations get hurt. The inventive method is based essentially on an observation of the air-fuel ratio by means of a lambda probe whose measured values are compared with given model values depending on operating parameters the internal combustion engine are evaluated. As operating parameters a current speed N and a current load MAF is used, wherein the load MAF is taken from an adaptable model. The Deviations observed are due to an adaptation in the ongoing engine operation learned. Due to the structure of the deviations is trying to analyze if the cause of the deviation has occurred in the air path and / or in the fuel path. Based This assignment is determined iteratively adaptation values, which then for a correction of the pilot control of the injection system to be used. In this way, in every operating condition of the Combustion engine very precisely a stoichiometric air-fuel ratio be set. Thus, compliance with relevant emission regulations guaranteed even without the use of a load sensor.
Im Nachfolgenden wird zunächst näher erläutert, welche Fehlersymptome für stationäre Gemischfehler sowohl im Kraftstoffpfad als auch im Luftpfad auftreten können und welche Auswirkungen zu erwarten sind.in the The following will be explained in more detail initially, which error symptoms for stationary mixture errors can occur both in the fuel path and in the air path and what effects are expected.
Die
in einen Ansaugtrakt bzw. in einen Zylinder eines Verbrennungsmotors
einströmende Luftmasse und die eingespritzte Kraftstoffmenge
(Kraftstoffmasse) wird mit Hilfe eines Modells simuliert. Mit Hilfe
des Modells wird ein vorgegebener Sollwert für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
(Lambdawert) vorgegeben. Auftretende Fehler in der Modellierung
der Zylinderluftmasse und/oder der eingebrachten Kraftstoffmasse werden
als Abweichung vom vorgegebenen Sollwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
durch einen Lambda-Sensor erkannt, der im Abgasrohr in der Nähe
des Zylinderausgangs angeordnet ist. Diese Abweichung wird einem
Lambda-Regler zugeführt, der eine entsprechende Korrektur
der einzuspritzenden Kraftstoffmenge veranlasst. Die Korrektur wird
als Lambda-Regeleingriff FAC_LAM_COR bezeichnet und enthält
die Summe der relativen Fehler bezüglich der Luftmasse
und der Kraftstoffmasse. Für die Ermittlung des Lambda-Regeleingriffs FAC_LAM_COR
wird eine nominelle Injektor-Kennlinie vorgegeben. Aufgrund der
Injektor-Kennlinie wird eine eingespritzte Soll-Kraftstoffmasse
MFF_SP entsprechend der Formel als Funktion der Öffnungszeit
des Injektors TI angenommen:
Darin
ist die Konstante c ein Faktor für die Injektor-Kennlinie.
Somit ergibt sich als realisierte Einspritzzeit mit einem Lambda-Regeleingriff
Es können folgende Typen von Fehlern im Kraftstoffpfad unterschieden werden.It The following types of errors in the fuel path can be distinguished become.
Relativer Fehler im Kraftstoffpfad:Relative error in the fuel path:
Wenn
die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmasse MFF_AV ungleich
der Soll-Kraftstoffmasse MFF_SP ist, gilt als relativer Fehler á (beispielsweise
bei einer falschen Steigung c der Injektor-Kennlinie)
Wenn der Fehler voll ausgeregelt ist, dann entspricht die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge MFF_AV der vorgegebenen Soll-Kraftstoffmenge MFF_SP. Diese Formel gilt angenähert für á << 100. Ti_AV ist die tatsächliche Öffnungsdauer des Kraftstoffinjektors.If the error is fully corrected, then that actually corresponds injected fuel amount MFF_AV the predetermined target fuel amount MFF_SP. This formula is approximate for á << 100. Ti_AV is the actual opening duration of the fuel injector.
Daraus
ergibt sich für den Lambda-Regeleingriff
Bei
einem Offset-Fehler wird bei einer verlängerten oder verkürzten Öffnungs-
oder Schließzeit des Kraftstoffinjektors eine zusätzliche
Differenz zur Kraftstoffmasse MFF_OFS nach der Formel
Für stöchiometrische Verbrennung ist die Soll-Kraftstoffmenge MFF_SP proportional zur Zylinderluftmasse MAF_STK je Zyklus (Stroke, stk) in (mg/stk) und damit ist der Lambda-Regeleingriff FAC_LAM_COR proportional zum Offset-Fehler der Kraftstoffmasse MFF_OFS und indirekt proportional zur Luftmasse MAF_STK in mg/stk.For Stoichiometric combustion is the target fuel quantity MFF_SP proportional to the cylinder air mass MAF_STK per cycle (stroke, stk) in (mg / stk) and thus the lambda control intervention FAC_LAM_COR is proportional to the offset error of the fuel mass MFF_OFS and indirectly proportional to the air mass MAF_STK in mg / stk.
Relativer Fehler im LuftpfadRelative error in the air path
Analog
zum Kraftstoffpfad treten auch im Luftpfad Fehler auf, wenn der
aus dem Modell berechnete (tatsächliche) Luftmassenstrom
MAF_KGH ungleich dem vorgegebenen Sollwert MAF_SP ist. Ein relativer Fehler â tritt
zum Beispiel auf, wenn der Umgebungsdruck bei überkritischer
Strömung an der Drosselklappe falsch gemessen wird. Aus
der Gleichung
Ein
Offset-Fehler tritt im Luftpfad auf, wenn beispielsweise die Drosselklappe
verschmutzt ist. Nach der Gleichung
Die relativen Fehler im Luftpfad und Kraftstoffpfad führen gemeinsam zu einem konstanten relativen Lambda-Regeleingriff. Eine weitere Unterscheidung hinsichtlich der Ursache des Fehlers ist nicht möglich. Im Unterschied dazu haben die beiden Offset-Fehler des Luftpfads bzw. des Kraftstoffpfads eine Auswirkung auf den Lambda-Regler, die sich strukturell sowohl von den Faktor-Fehlern als auch voneinander unterscheidet. Dieses eröffnet den Weg zu einer teilweisen Unterscheidung der Fehler, wenn das System in verschiedenen Betriebszuständen beobachtet werden kann. Daher ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass mehrere Durchläufe bei verschiedenen Arbeitspunkten des Verbrennungsmotors gefahren werden, wie später noch näher erläutert wird.The cause relative errors in the air path and fuel path together to a constant relative lambda control intervention. A further distinction as to the cause of the error not possible. In contrast, the two have offset errors the air path or the fuel path has an effect on the lambda controller, Structurally, both from the factor errors and from each other different. This opens the way to a partial Distinguish the error when the system is in different operating states can be observed. Therefore, according to the invention, that several passes at different working points the internal combustion engine are driven, as later is explained in more detail.
Gesamte GemischfehlerTotal mixture error
Wie oben dargelegt, ergibt sich aus den einzelnen Fehlerquellen ein gesamter Gemischfehler. Der gesamte Gemischfehler, dessen Ursachen zuvor beschrieben wurden, hat eine Auswirkung auf den Lambda-Regler. Dadurch unterscheidet sich das System ohne Lastsensor zu bekannten Systemen, bei denen ein Lastsensor verwendet wird. Bei den bekannten Systemen werden Fehler aus dem Luftpfad weitgehend durch Abgleich des Luftpfadmodells mit dem Lastsensor ausgeregelt, so dass sich – im Gegensatz zur Vorrichtung ohne Lastsensor – kein Einfluss auf den Lambda-Regler ergibt.As above, results from the individual sources of error total mixture error. The total mixture error, its causes previously described, has an effect on the lambda controller. This distinguishes the system without load sensor to known Systems in which a load sensor is used. In the known Systems are largely compensated for errors from the air path the air path model with the load sensor adjusted so that - in Contrary to the device without load sensor - no influence on the lambda controller results.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der Vorrichtung ergibt sich – ohne Verwendung eines Lastsensors – für eine beliebige Kombination der zuvor beschriebenen Fehlerursachen annäherungsweise nach folgender Formel eine Lambda-Korrektur: In the case of the method or the device according to the invention, without the use of a load sensor, a lambda correction results for an arbitrary combination of the previously described error causes approximately according to the following formula:
Anhand eines Ausführungsbeispiels der Erfindung wird nachfolgend erläutert, wie in Abhängigkeit vom Betriebspunkt des Verbrennungsmotors und der verschiedenen Gemischfehler-Ursachen ein Algorithmus für eine Adaptionsfunktion aufgebaut und für eine verbesserte Vorsteuerung verwendet werden kann.Based An embodiment of the invention will be described below explains how it depends on the operating point of the internal combustion engine and the various mixture error causes built an algorithm for an adaptation function and can be used for an improved pilot control.
Die Struktur der Adaptionsfunktion wird analog zur Gleichung (11) so gewählt, dass für die einzelnen Beiträge die oben gezeigte Abhängigkeit vom Betriebszustand erhalten bleibt. Daraus ergibt sich die Adaptionsfunktion: The structure of the adaptation function is selected analogously to equation (11) such that the dependency on the operating state shown above is maintained for the individual contributions. This results in the adaptation function:
Die drei Terme auf der rechten Seite der Gleichung 12 werden nachfolgend näher erläutert.The three terms on the right side of Equation 12 will follow explained in more detail.
Der erste Term der Gleichung 12 betrifft den Faktor-Fehler im Luft-/Kraftstoffpfad. Die Korrekturen des Faktor-Fehlers im Luft- und Kraftstoffpfad hängen vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors ab, insbesondere von der Drehzahl N und der Last MAF_STK. Die Drehzahl N wird mit einem Drehzahlsensor erfasst und die Last MAF_STK ist dem gespeicherten Modell entnehmbar. Für die beiden Faktor-Korrekturen, die ohne Lastsensor nur noch als Summe –á + â beobachtet werden können, wird eine Funktion f(N, MAF) angesetzt, wobei N die Drehzahl und MAF = MAF_STK ist. Diese Funktion wird nachfolgend durch zu adaptierende Werte wi parametriert. Der Begriff STK bedeutet Masse pro Arbeitstakt (stroke).The first term of Equation 12 relates to the factor error in the air / fuel path. The corrections of the factor error in the air and fuel path depend on the operating state of the internal combustion engine, in particular on the rotational speed N and the load MAF_STK. The speed N is detected by a speed sensor and the load MAF_STK can be taken from the stored model. For the two factor corrections, which can only be observed as a sum -á + â without a load sensor, a function f (N, MAF) is set, where N is the speed and MAF = MAF_STK. This function is subsequently to be adapted by Values w i parameterized. The term STK means mass per stroke.
Der zweite Term der Gleichung 12 ist durch den Offset-Fehler im Kraftstoffpfad gekennzeichnet. Wie bereits erwähnt, ist die daraus resultierende Faktor-Korrektur indirekt proportional zum Luftmassenwert MAF_STK eines Arbeitstaktes. Der Adaptionswert wMFF_OFS ist die zugehörige Proportionalitätskonstante. Der Adaptionswert wMFF_OFS ist somit proportional zum Fehler des Kraftstoffmassen-Offsets MFF_OFS.The second term of Equation 12 is characterized by the offset error in the fuel path. As already mentioned, the resulting factor correction is indirectly proportional to the mass air mass MAF_STK of a power stroke. The adaptation value w MFF_OFS is the associated proportionality constant. The adaptation value w MFF_OFS is thus proportional to the error of the fuel mass offset MFF_OFS.
Der dritte Term der Gleichung 12 entspricht einem Offset-Fehler im Luftpfad. Wie bereits erwähnt, ist dieser Gemischfehler indirekt proportional zum Soll-Luftmassenstrom MAF_SP (in Kg/h) und der entsprechende Adaptionswert wMFF_OFS ist als zugehörige Proportionalitätskonstante gekennzeichnet. Der Adaptionswert wMFF_OFS entspricht somit dem Offset des Luftmassenstroms.The third term of Equation 12 corresponds to an offset error in the air path. As already mentioned, this mixture error is indirectly proportional to the desired air mass flow MAF_SP (in Kg / h) and the corresponding adaptation value w MFF_OFS is designated as an associated proportionality constant. The adaptation value w MFF_OFS thus corresponds to the offset of the air mass flow.
Realisierung in einem (Motor)-SteuergerätRealization in a (engine) control unit
Nachfolgend
wird anhand
Erfindungsgemäß ist
des weiteren vorgesehen, dass am Ausgang des Zylinders
Der
untere Teil von
Adaptionsalgorithmusadaptation algorithm
In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Adaption,
d. h. die Anpassung der Gewichte wMFF_OFS,
wMFF_OFS vorzugsweise im bereits vorhandenen
Motorsteuergerät durchge führt wird. Die Lösung
des Algorithmus erfolgt mit einem LMS-Algorithmus (least mean squares,
Methode der kleinsten Fehlerquadrate). Bei diesem Algorithmus handelt
es sich um einen echtzeitfähigen, iterativen Algorithmus
zur Lösung eines Least-Squares-Regressionsproblems. Das
Lösungsverfahren für den Algorithmus ist per se
aus
Adaption der Faktor-AnteileAdaptation of factor shares
Im Nachfolgenden werden die Faktor-Anteile der Adaptionswerte entsprechend dem ersten Term der Formel 12 näher beschrieben. Die Funktion f(N, MAF) soll durch eine geringe Anzahl von Parametern darstellbar sein und ausreichende Flexibilität zur Darstellung unterschiedlicher Funktionen besitzen. Weiterhin soll die Parameteradaption in der Motorsteuerung stabil und mit geringem Aufwand durchführbar sein.in the Subsequently, the factor proportions of the adaptation values become corresponding the first term of the formula 12 described in more detail. The function f (N, MAF) should be represented by a small number of parameters and sufficient flexibility to represent different Own functions. Furthermore, the parameter adaptation in the Motor control stable and feasible with little effort be.
Zur
Lösung dieses Problems wird in weiterer Ausgestaltung der
Erfindung eine besonders geeignete Funktionsstruktur vorgeschlagen:
Der
gesamte Last-/Drehzahlbereich wird in eine vorgegebene Anzahl M
von rechteckigen Bereichen unterteilt, wobei jedem dieser Bereiche
ein Adaptionswert wi zugewiesen wird. In
The entire load / speed range is divided into a predetermined number M of rectangular areas, with each of these areas being assigned an adaptation value w i . In
Über die Rechtecke verteilt verlaufen in Abhängigkeit von der Drehzahl N und der Last MAF_CYL eine Reihe von Kurven mit konstanten Adaptionswerten. Nach der Theorie gilt für ein Rechteck M der Adaptionswert, der in etwa durch seinen Mittelpunkt verläuft. In Richtung der Ränder ändert sich der Adaptionswert, so dass ein fließender Übergang zum nächsten Rechteck M gegeben ist. Beispielsweise beträgt der Adaptionswert für das erste Rechteck w1 = –16, für das zweite Rechteck w2 = –2, für das dritte Rechteck w3 = –7, für das vierte Rechteck w4 = –15, für das fünfte Rechteck w5 = –15 und für das sechste Rechteck w6 = –8. Die betreffenden Korrekturwerte sind in den einzelnen Rechtecken durch Kreise markiert.Depending on the speed N and the load MAF_CYL, a series of curves with constant adaptation values are distributed over the rectangles. According to the theory, for a rectangle M, the adaptation value that runs approximately through its center is valid. The adaptation value changes in the direction of the edges, so that a smooth transition to the next rectangle M is given. For example, the adaptation value for the first rectangle is w 1 = -16, for the second rectangle w 2 = -2, for the third rectangle w 3 = -7, for the fourth rectangle w 4 = -15, for the fifth rectangle w 5 = -15 and for the sixth rectangle w 6 = -8. The relevant correction values are marked by circles in the individual rectangles.
Formal handelt es sich um ein neuronales Netz vom Typ lokales Modell Netz (LMN) mit M = 6 lokalen konstanten Modellen.Formal it is a neural network of the type local model network (LMN) with M = 6 local constant models.
Erfindungsgemäß ist des weiteren vorgesehen, dass für die Adaption der Offset-Anteile für die Kraftstoffmasse und die Luftmasse entsprechend den Termen 2 und 3 in Gleichung 12 ebenfalls mit dem LMS-Algorithmus durchgeführt wird, wie es zuvor entsprechend der Gleichung 13 erläutert wurde.According to the invention further provided that for the adaptation of the offset components for the fuel mass and the air mass accordingly the terms 2 and 3 in equation 12 also with the LMS algorithm is carried out as previously according to the equation 13 was explained.
Für die Adaption sind folgende Aktivierungsbedingungen vorgesehen, um die Stabilität der Adaption zu gewährleisten. Die oben beschriebenen Adaptionsschritte werden vorzugsweise nur durchgeführt,
- – wenn der Verbrennungsmotor warm ist und die Kühlwassertemperatur größer ist als ein vorgegebener Schwellwert,
- – wenn kein oder nur ein geringer Kraftstoffeintrag durch die Tankentlüftung entsteht,
- – bei einem stationären Betrieb des Verbrennungsmotors mit begrenzter Drehzahl- oder Lastveränderung,
- – wenn der Lambda-Regler aktiv ist bzw. bei einem System mit Lambda-Sprungsonde eine Adaption nur bei stöchiometrischem Betrieb erfolgt,
- – wenn keine Schubabschaltung aktiviert ist und
- – wenn der Regressor größer als der Schwellwert ist, der für jeden Regressor geeignet zu wählen ist.
- If the internal combustion engine is warm and the cooling water temperature is greater than a predefined threshold value,
- - if no or only a small amount of fuel enters through the tank ventilation,
- In a stationary operation of the internal combustion engine with a limited speed or load change,
- If the lambda controller is active or, in the case of a system with lambda jump probe, adaptation takes place only with stoichiometric operation,
- - if no fuel cut-off is activated and
- If the regressor is greater than the threshold that is appropriate for each regressor to choose.
Korrektur
von Luft- und Kraftstoffpfad Bisher wurde davon ausgegangen, dass
die adaptierten Korrekturen ausschließlich für
eine Korrektur des Kraftstoffpfades eingesetzt werden. Unter Einführung
der Bezeichnungen FAC_LAM_AD_COR für die Korrektur im Kraftstoffpfad
und MAF_OFS für die Korrektur im Luftpfad galt also bislang
Hierbei wird FAC_LAM_AD gemäß Gleichung 12 berechnet.in this connection FAC_LAM_AD is calculated according to Equation 12.
Bezüglich des MAF-Offset-Anteils bietet es sich jedoch an, den Fehler am Ort seiner Ursache, also im Luftpfad zu korrigieren. In Erweiterung von Gleichung 14 ergibt sich somit folgende Vorschrift für die Berechnung einer Korrektur im Luft- und Kraftstoffpfad: With regard to the MAF offset component, however, it is advisable to correct the error at the location of its cause, ie in the air path. In extension of Equation 14, the following rule thus results for the calculation of a correction in the air and fuel path:
Die additive Korrektur im Luftpfad MAF_OFS korrigiert gemäß Gleichung 9 den Luftmassen-Sollwert MAF_SP, so dass sich der korrigierte Luftmassen-Modellwert MAF_KGH ergibt.The additive correction in the air path MAF_OFS corrected according to equation 9, the air mass setpoint MAF_SP, so that the corrected air mass model value MAF_KGH yields.
Unter Ausnutzung von Vorwissen über typische Toleranzen im Luft- und Kraftstoffpfad ist eine noch weitergehende Aufteilung der gelernten Korrekturen vorteilhaft. So kann man mit einer geeignet zu wählenden Kalibrierkonstanten C_FAC_DISTR eine beliebige Aufteilung der Faktor-Korrektur f(N, MAF) so wohl auf dem Luftpfad als auch auf dem Kraftstoffpfad erreichen: Taking advantage of prior knowledge of typical tolerances in the air and fuel path, a further division of the learned corrections is advantageous. Thus, with a suitable calibration constant C_FAC_DISTR, it is possible to achieve an arbitrary distribution of the factor correction f (N, MAF) both on the air path and on the fuel path:
Bei Verschmutzung oder bekanntem Alterungsverhalten der relativen Bauteile kann C_FAC_DISTR auch abhängig von der Kilometerleistung des Fahrzeugs gewählt werden. So kann beispielsweise eine schnellere Alterung im Einspritzsystem im Vergleich zur Veränderung der Toleranzen im Luftpfad im Verlauf eines Fahrzeuglebens berücksichtigt werden.at Pollution or known aging behavior of the relative components C_FAC_DISTR can also depend on the mileage of the vehicle. For example, a faster aging in the injection system compared to the change the tolerances in the air path in the course of a vehicle life taken into account become.
Zusammenfassend
lassen sich folgende Vorteile des erfindungsgemäßen
Verfahrens angeben:
Es wird zwischen verschiedenen Ursachen
für Gemischfehler anhand unterschiedlicher Abhängigkeiten
vom Betriebszustand unterschieden.In summary, the following advantages of the method according to the invention can be stated:
A distinction is made between different causes of mixture errors on the basis of different dependencies on the operating state.
Die Adaption der einzelnen Toleranzen erfolgt mit einem stabilen und effizienten Verfahren.The Adaptation of the individual tolerances takes place with a stable and efficient process.
Die Adaptionswerte können für die Vorsteuerungskorrektur im Luft- und/oder Kraftstoffpfad benutzt werden.The adaptation values can be used for the pilot control correction in the air and / or fuel path become.
Dadurch wird auch ohne Lastsensor eine korrekte Vorsteuerung ermöglicht, so dass keine wesentliche Verschlechterung des Emissionsverhaltens zu erwarten ist.Thereby a correct precontrol is possible even without a load sensor, so that no significant deterioration of emission behavior is to be expected.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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