DE102008012607B4 - Method and device for determining an adaptation value for setting an air-fuel ratio of an injection system of an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Steuerung einer Einspritzung eines Verbrennungsmotors mit einer Lambdaregelung und mit einer Kraftstoffregelung, wobei eine in einen Ansaugtrakt bzw. in einen Zylinder des Verbrennungsmotors einströmende Luftmasse und eine eingespritzte Kraftstoffmenge mit Hilfe eines Modells ermittelt wird und basierend auf dem Modell für einen Betriebspunkt ein Sollwert für ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Einspritzung vorgegeben wird, wobei ein Lambdawert eines Abgases der Verbrennung zur Beobachtung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erfasst wird und eine Lambdaregelung (22) zur Korrektur des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses verwendet wird, wobei – während des Betriebs des Verbrennungsmotors (1) Messwerte der Lambdasonde (21) verwendet werden, um eine Abweichung vom vorgegebenen Sollwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu ermitteln, – die ermittelte Abweichung als Adaptionswert in Abhängigkeit von wenigstens einem Betriebsparameter ermittelt und gelernt wird, – der Adaptionswert bezüglich der Ursache analysiert und dem Luftpfad und/oder dem Kraftstoffpfad zugeordnet wird und – der Adaptionswert entsprechend der Zuordnung zur Korrektur der Vorsteuerung der Einspritzung und/oder...A method for controlling an injection of an internal combustion engine with a lambda control and with a fuel control, wherein a flowing into an intake manifold or in a cylinder of the internal combustion engine air mass and an injected fuel quantity is determined using a model and based on the model for an operating point a target value for an air-fuel ratio of the injection is specified, wherein a lambda value of an exhaust gas of the combustion for monitoring the air-fuel ratio is detected and a lambda control (22) is used for the correction of the air-fuel ratio, wherein - during operation the lambda probe (21) is used to determine a deviation from the predefined setpoint value of the air-fuel ratio, - the determined deviation is determined and learned as an adaptation value as a function of at least one operating parameter, - the adap tion value is analyzed with respect to the cause and the air path and / or the fuel path is assigned and - the adaptation value according to the assignment for correction of the pilot control of the injection and / or ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Einspritzung 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 und 11. 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 invention relates to a method for controlling an injection or a device for determining an adaptation value for setting an air-fuel ratio of an injection system of an internal combustion engine according to the preamble of the independent claims 1 and 11. It is already known that in today's internal combustion engines For motor vehicles, a load sensor is used with which the intake air sucked in the air mass is determined. The load sensor used 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. With the aid of these sensors, the air mass sucked into a cylinder of the internal combustion engine is determined and, in a coordinated manner, the required fuel quantity is injected for a stoichiometric operation. Stoichiometric operation is required to meet given legal requirements for exhaust emissions. Furthermore, it is known that with the aid of the measured values of the sensors, a comprehensive fault diagnosis can be carried out in order to detect possible causes of 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.Said load sensor represents a not inconsiderable cost factor and thus the production costs for a motor vehicle are considerably more expensive. Especially with smaller engines, which are installed for example in cheap motor vehicles and which are widespread, especially in emerging markets, these additional costs are undesirable.

Aus der DE 40 01 494 A1 ist ein Kraftstoff-Luftverhältnis-Überwachungssystem mit einem Drehzahlsensor zur Aufnahme der Maschinendrehzahl, mit einem Mischungsverhältnissensor zur Aufnahme des Kraftstoff-Luftverhältnisses der Maschine, mit einem Einspritzsystem und mit einem Luftmengenmesssystem, das einen Luftmengensensor zur Aufnahme einer Ansaugluftmenge aufweist, bekannt.From the DE 40 01 494 A1 An air-fuel ratio monitoring system is known having a speed sensor for receiving the engine speed, a mixture ratio sensor for receiving the air-fuel ratio of the engine, an injection system and an air flow meter having an air flow sensor for receiving an intake air amount.

Aus der DE 10 2006 010 710 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei die der Brennkraftmaschine zugeführte Luftmasse mittels eines theoretischen Modells bestimmt wird. Dabei wird in Abhängigkeit des Betriebszustands der Brennkraftmaschine das zur Bestimmung der Luftmasse verwendete Modell ausgewählt.From the DE 10 2006 010 710 A1 a method for controlling an internal combustion engine is known, wherein the internal combustion engine supplied air mass is determined by means of a theoretical model. In this case, the model used to determine the air mass is selected as a function of the operating state of the internal combustion engine.

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 und 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.The invention has for its object to simplify the determination of an adaptation value for the setting of a suitable air-fuel ratio of an injection system of an internal combustion engine and thus to produce the injection system at a lower cost. This object is achieved with the characterizing features of the independent claims 1 and 11. Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.

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 und 11 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.In the method and the device for determining an adaptation value for setting an air-fuel ratio of an injection system according to the invention with the features of the independent claims 1 and 11, there is the advantage that can be dispensed with a costly load sensor. In the method according to the invention, therefore, neither an air mass meter nor a pressure sensor for measuring an intake manifold pressure is required. As a result, the 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 can be replaced by a stored model and a corresponding adaptation of learned correction values. The low-cost engines are particularly suitable for vehicles that are widely used, for example, in emerging markets. It is considered particularly advantageous that the exhaust emissions reach about the same level of quality as in a equipped with a load sensor injection system.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in den nebengeordneten Ansprüchen 1 und 11 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.The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the independent claims 1 and 11 method and the device are given. It is considered to be particularly advantageous that with the method according to the invention the adaptation value for the lambda controller is determined only as a function of the engine speed and / or an engine load determined on the basis of a model. Thus, the appropriate amount of fuel to be injected can be calculated in a simple manner for each operating point of the internal combustion engine.

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.Another aspect of the invention is that the adaptation value is determined in a control unit as a lambda control intervention. As a result, the lambda controller is relieved, which leads to lower controller strokes and thus to a faster control of mixture deviations.

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 a further embodiment of the invention, it is provided that the lambda control intervention is tuned to the cause of the error, which can occur either in the fuel path or in the air path. In particular, it is provided that a relative error in the fuel path is corrected, for example in the case of an inappropriate slope of an injector characteristic.

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.In the case of an offset error in the fuel path, it is provided that the lambda control intervention is determined according to the formula FAC_LAM_COR = -100 * MFF_OFS / MFF_SP. In the formula, the offset error of the fuel mass is 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, in this way an incorrectly measured ambient pressure can be detected at a supercritical flow at the throttle valve and 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.Another aspect of the invention is that an offset error in the air path is determined with the formula FAC_LAM_COR = 100 * MAF_OFS / MAF_SP. In this formula, the offset error of the air mass flow is compared with the predetermined setpoint of the air mass flow. In case of a deviation, a very simple correction can thus be carried out.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die verschiedenen Ursachen für die Gemischfehler in Abhängig keit vom Betriebspunkt mit Hilfe eines Algorithmus ermittelt werden. Hierzu wird eine Adaptionsfunktion

Figure 00040001
verwendet. 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 of the mixture errors in speed depending on the operating point using an algorithm can be determined. For this purpose, an adaptation function
Figure 00040001
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, it is further provided that the algorithm for the adaptation is carried out iteratively, with an updated value for one or more adaptation values w being determined at each adaptation step k.

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.It is furthermore advantageous that a division is carried out for the correction of the factor error f (N, MAF) for the proportion in the air or in the fuel path. As a result, for example, aging effects of individual components can be taken into account in an advantageous manner.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be explained in more detail in the following description.

1 zeigt in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ermittlung eines Adaptionswertes für die Einstellung eines Luft-Kraftstoff-Luftverhältnisses, 1 shows a schematic representation of an inventive device for determining an adaptation value for the adjustment of an air-fuel-air ratio,

2 zeigt einen schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen Algorithmus zur Adaption und 2 shows a schematic structure of an inventive algorithm for adaptation and

3 zeigt ein Diagramm mit mehreren gelernten Adaptionskurven. 3 shows a diagram with several learned adaptation curves.

Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung für ein Einspritzsystem eines Kraftfahrzeugs 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.The invention is based on the idea to form a method and a device for an injection system of a motor vehicle, in which the use of a particular load sensor, which is customary for measuring the air mass flow or the intake manifold pressure in known injection systems, can be dispensed with. As a result, the injection system can be produced much more cost-effectively, without the relevant emission regulations are violated. The method according to the invention is essentially based on an observation of the air-fuel ratio by means of a lambda probe whose measured values are evaluated by comparison with predetermined model values as a function of operating parameters of the internal combustion engine. The operating parameter is a current speed N and a current load MAF used, the load MAF is taken from an adaptable model. The observed deviations are learned via an adaptation while the engine is running. Due to the structure of the deviations, an attempt is made to analyze whether the cause for the deviation in the air path and / or in the fuel path has occurred. On the basis of this assignment, adaptation values are determined iteratively, which are then used for a correction of the pilot control of the injection system. In this way, a stoichiometric air-fuel ratio can be set very precisely in each operating state of the internal combustion engine. Thus, compliance with relevant emission regulations is 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 following, it is first explained in more detail which error symptoms for stationary mixture errors can occur both in the fuel path and in the air path and what effects are to be 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: MFF_SP = c·Ti (1) The air mass flowing into an intake tract or into a cylinder of an internal combustion engine and the injected fuel quantity (fuel mass) are simulated by means of a model. With the help of the model, a predetermined setpoint for the air-fuel ratio (lambda value) is specified. Errors occurring in the modeling of the cylinder air mass and / or the introduced fuel mass are detected as a deviation from the predetermined setpoint value of the air-fuel ratio by a lambda sensor, which is arranged in the exhaust pipe in the vicinity of the cylinder outlet. This deviation is supplied to a lambda controller, which causes a corresponding correction of the amount of fuel to be injected. The correction is referred to as lambda control intervention FAC_LAM_COR and includes the sum of the relative errors in air mass and fuel mass. For determining the lambda control intervention FAC_LAM_COR, a nominal injector characteristic is specified. Due to the injector characteristic, an injected target fuel mass MFF_SP is assumed according to the formula as a function of the opening time of the injector TI: MFF_SP = c · Ti (1)

Darin ist die Konstante c ein Faktor für die Injektor-Kennlinie. Somit ergibt sich als realisierte Einspritzzeit mit einem Lambda-Regeleingriff TI_AV = MFF_SP/c·(1 + FAC_LAM_COR/100) (2) Therein, the constant c is a factor for the injector characteristic. This results in a realized injection time with a lambda control intervention TI_AV = MFF_SP / c · (1 + FAC_LAM_COR / 100) (2)

Es können folgende Typen von Fehlern im Kraftstoffpfad unterschieden werden.The following types of errors in the fuel path can be distinguished.

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 (beispielsweise bei einer falschen Steigung c der Injektor-Kennlinie) MFF_AV = (1 + á/100)·c·Ti_AV (3) If the actually injected fuel mass MFF_AV is not equal to the target fuel mass MFF_SP, then the relative error is considered (for example, with a wrong slope c of the injector characteristic curve). MFF_AV = (1 + á / 100) · c · Ti_AV (3)

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 the actually injected fuel quantity MFF_AV corresponds to the predetermined target fuel quantity MFF_SP. This formula is approximate to á << 100. Ti_AV is the actual opening time of the fuel injector.

Daraus ergibt sich für den Lambda-Regeleingriff FAC_LAM_COR = –á (4) This results for the lambda control intervention FAC_LAM_COR = -á (4)

Offsetfehler im Kraftstoffpfad:Offset error in the fuel path:

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 MFF_AV = c·Ti_AV + MFF_OFS (5) eingespritzt. Daraus ergibt sich der Lambda-Regeleingriff FAC_LAM_COR = –100·MFF_OFS/MFF_SP (6) In the case of an offset error, with an extended or shortened fuel injector opening or closing time, an additional difference to the fuel mass MFF_OFS is calculated according to the formula MFF_AV = c * Ti_AV + MFF_OFS (5) injected. This results in the lambda control intervention FAC_LAM_COR = -100 · MFF_OFS / MFF_SP (6)

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, the desired fuel quantity MFF_SP is 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 Luftpfad:Relative 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 MAF_KGH = (1 + â/100)·MAF_SP (7) ergibt sich der Lambda-Regeleingriff FAC_LAM_COR = â (8) Analogous to the fuel path, errors also occur in the air path if the (actual) air mass flow MAF_KGH calculated from the model is not equal to the predetermined desired value MAF_SP. For example, a relative error â occurs when the ambient pressure at supercritical flow at the throttle is incorrectly measured. From the equation MAF_KGH = (1 + â / 100) · MAF_SP (7) results in the lambda control intervention FAC_LAM_COR = â (8)

Offsetfehler im Luftpfad:Offset error in the air path:

Ein Offset-Fehler tritt im Luftpfad auf, wenn beispielsweise die Drosselklappe verschmutzt ist. Nach der Gleichung MAF_KGH = MAF_SP + MAF_OFS (9) ergibt sich für den Lambda-Regeleingriff FAC_LAM_COR = 100·MAF_OFS/MAF_SP (10) An offset error occurs in the air path if, for example, the throttle valve is dirty. After the equation MAF_KGH = MAF_SP + MAF_OFS (9) results for the lambda control intervention FAC_LAM_COR = 100 · MAF_OFS / MAF_SP (10)

Hieraus ergibt sich, dass der Lambda-Regeleingriff FAC_LAM_COR proportional zum Fehler des Luftmassen-Offsets MAF_OFS ist. Im Unterschied zum Fehler des Kraftstoffmassen-Offsets MFF_OFS ist die resultierende Lambda-Korrektur jedoch indirekt proportional zum Luftmassenstrom entsprechend der Gleichung MAF_SP = MAF_KGH – MAF_OFS (10a) It follows that the lambda control intervention FAC_LAM_COR is proportional to the error of the air mass offset MAF_OFS. In contrast to the fuel mass offset MFF_OFS, however, the resulting lambda correction is indirectly proportional to the air mass flow according to the equation MAF_SP = MAF_KGH - MAF_OFS (10a)

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 relative errors in the air path and fuel path together result in a constant relative lambda control intervention. Further differentiation regarding the cause of the error is not possible. In contrast, the two offset errors of the air path and the fuel path, respectively, have an effect on the lambda controller, which structurally differs from both the factor errors and the one another. This opens the way to a partial distinction of the errors when the system can be observed in different operating states. Therefore, the invention provides that several passes are driven at different operating points of the engine, as will be explained later.

Gesamte Gemischfehler:Total 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 explained above, the individual error sources result in a total mixture error. The total mixture error, the causes of which have been previously described, has an effect on the lambda controller. As a result, the system without a load sensor differs from known systems in which a load sensor is used. In the known systems, errors from the air path are largely compensated by balancing the air path model with the load sensor, so that-in contrast to the device without a load sensor-there is no influence on the lambda controller.

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:

Figure 00090001
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:
Figure 00090001

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 on an embodiment of the invention is explained below, as an algorithm for an adaptation function can be constructed and used for an improved feedforward control function of the operating point of the internal combustion engine and the various mixture error causes.

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:

Figure 00100001
The structure of the adaptation function is analogous to the equation ( 11 ) is selected so that the dependency on the operating state shown above is maintained for the individual contributions. This results in the adaptation function:
Figure 00100001

Die drei Terme auf der rechten Seite der Gleichung 12 werden nachfolgend näher erläutert.The three terms on the right side of Equation 12 are explained in more detail below.

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 parameterized by values w i to be adapted. 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 WMSP_OFS ist als zugehörige Proportionalitätskonstante gekennzeichnet. Der Adaptionswert WMAF_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 MSP_OFS is designated as an associated proportionality constant. The adaptation value W MAF_OFS thus corresponds to the offset of the air mass flow.

Realisierung in einem (Motor)-Steuergerät:Realization in a (motor) control unit:

Nachfolgend wird anhand 1 in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ermittlung eines Adaptionswertes für die Einstellung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erläutert. Anschließend erfolgt eine Realisierung im Kontext der Motorsteuerung anhand der 2.The following is based on 1 a schematic representation of an inventive device for determining an adaptation value for the adjustment of an air-fuel ratio explained. Subsequently, a realization in the context of engine control based on the 2 ,

1 zeigt in schematischer Darstellung einen Verbrennungsmotor 1, beispielsweise einen Benzinmotor mit einem Zylinder 5, in dem ein Kolben 4 angeordnet ist, der von einer Pleuelstange 3 alternierend angetrieben wird und dabei den Kolben 4 aufwärts oder abwärts bewegt. Der Brennraum des Zylinders 5 ist über ein Saugrohr 12 mit einem Ansaugtrakt 10 bzw. mit einem Abgassystem 7 verbunden. Im Ansaugtrakt 10 ist zunächst ein Luftfilter 15 angeordnet. Dem Luftfilter 15 ist eine Drosselklappe 14 nachgeschaltet, mit der ein Luftstrom L mit einer entsprechenden Luftmasse innerhalb des Ansaugtraktes 10 beispielsweise direkt oder indirekt über ein Gaspedal steuerbar ist. Des weiteren ist das Abgassystem 7 über eine Abgasrückführung 8 und einem EGR-Ventil 9 mit dem Saugrohr 12 verbunden. Innerhalb des Saugrohres 12 ist der betriebspunktabhängige Saugrohrdruck pim vorhanden. Des weiteren ist ein Umgebungsdrucksensor 2 vorgesehen (AMP-Sensor), mit dem ein Umgebungsluftdruck pamb gemessen wird. Weiterhin ist am Saugrohr 12 ein Einlass 13 zur Kurbelgehäuseentlüftung vorgesehen. Der Brennraum des Zylinders 5 wird über ein Einlassventil E geöffnet bzw. geschlossen, so dass über das Einlassventil E die dem Zylinder 5 zugeführte Frischluft gesteuert werden kann. Des weiteren ist am Brennraum ein Auslassventil A vorgesehen, mit dem der Abgasstrom in Richtung eines Abgassystems 7 steuerbar ist. Weiterhin ist ein Kraftstoffinjektor 17 am Zylinder 5 (Zylinderkopf) angeordnet, mit dem die entsprechende Kraftstoffmenge eingespritzt werden kann. 1 shows a schematic representation of an internal combustion engine 1 For example, a gasoline engine with a cylinder 5 in which a piston 4 is arranged by a connecting rod 3 is driven alternately while the piston 4 moved up or down. The combustion chamber of the cylinder 5 is via a suction tube 12 with an intake tract 10 or with an exhaust system 7 connected. In the intake tract 10 is first an air filter 15 arranged. The air filter 15 is a throttle 14 downstream, with the air flow L with a corresponding air mass within the intake 10 for example, directly or indirectly controlled by an accelerator pedal. Furthermore, the exhaust system 7 via an exhaust gas recirculation 8th and an EGR valve 9 with the suction pipe 12 connected. Inside the suction pipe 12 is the operating point-dependent intake manifold pressure pim available. Furthermore, an ambient pressure sensor 2 provided (AMP sensor), with which an ambient air pressure pamb is measured. Furthermore, on the suction pipe 12 an inlet 13 intended for crankcase ventilation. The combustion chamber of the cylinder 5 is opened or closed via an inlet valve E, so that via the inlet valve E, the cylinder 5 supplied fresh air can be controlled. Furthermore, an exhaust valve A is provided at the combustion chamber, with which the exhaust gas flow in the direction of an exhaust system 7 is controllable. Furthermore, a fuel injector 17 on the cylinder 5 (Cylinder head) arranged, with which the appropriate amount of fuel can be injected.

Erfindungsgemäß ist des weiteren vorgesehen, dass am Ausgang des Zylinders 5 im Bereich des Abgassystems 7 eine Lambda-Sonde 21 angeordnet ist, mit dem der Restsauerstoff im Abgasstrom erfasst wird. Die Messwerte der Lambda-Sonde 21 sind ein Indikator für den Lambda-Wert des Luft-Kraftstoff-Gemisches. Die Lambda-Sonde 21 ist mit einem Motorsteuergerät (programmierbares Steuergerät) 20 verbunden, das die Messwerte der Lambda-Sonde 21 in Verbindung mit einem Lambda-Regler 22 aufbereitet, wie später noch näher erläutert wird. In dem programmierbaren Steuergerät 20 ist ein Programm mit einem Algorithmus gespeichert, mit dem entsprechend einer aktuellem Last aus Modellwerten des Luftpfades des Ansaugtrakts 10 eine erforderliche Kraftstoffmasse berechnet wird. Dazu ist das Steuergerät 20 mit dem Kraftstoffinjektor 17 verbunden, der entsprechend angesteuert werden kann. Des weiteren ist ein Speicher 23 vorgesehen, in dem Messdaten, Modelle und Programme mit dem Algorithmus (z. B. Block 31, 32) gespeichert sind. Des weiteren ist für das Steuergerät 20 ein Eingang für eine Drehzahl N vorgesehen. Es ist vorgesehen, dass der erfindungsgemäße Algorithmus vorzugsweise in einem bereits vorhandenen Motorsteuergerät 20 implementiert wird.According to the invention it is further provided that at the outlet of the cylinder 5 in the area of the exhaust system 7 a lambda probe 21 is arranged, with which the residual oxygen is detected in the exhaust stream. The measured values of the lambda probe 21 are an indicator of the lambda value of the air-fuel mixture. The lambda probe 21 is with a motor control unit (programmable controller) 20 connected to the readings of the lambda probe 21 in conjunction with a lambda controller 22 prepared, as will be explained later. In the programmable controller 20 is a program stored with an algorithm, which corresponds to a current load of model values of the air path of the intake 10 a required fuel mass is calculated. This is the control unit 20 with the fuel injector 17 connected, which can be controlled accordingly. Furthermore, there is a memory 23 provided in the measurement data, models and programs with the algorithm (eg block 31 . 32 ) are stored. Furthermore, for the controller 20 an input for a speed N provided. It is envisaged that the algorithm according to the invention preferably in an already existing engine control unit 20 is implemented.

2 zeigt zwei unterschiedliche Strukturen zur Ermittlung eines Adaptionswertes für die Einstellung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. Im oberen Teil von 2 (Block 31) wird in einem schnellen Zyklus, beispielsweise im 10 ms-Takt die Adaptionsfunktion ausgeführt, wie sie zuvor in Gleichung 12 beschrieben wurde. Die Adaptionsfunktion ist durch den Lambda-Regeleingriff FAC_LAM_COR geführt. Die Adaptionsfunktion wird in einem Block 35 mit Hilfe eines adaptiven neuronalen Netzes NN nachgebildet und stellt die durch Gleichung 12 dargestellte Funktion FAC_LAM_AD(N, MAF) dar. Dem Block 35 werden eingangsseitig entsprechend den Blöcken 33, 34 der aktuelle Drehzahlwert und der Modellwert für die Luftmasse MAF zugeführt. Als Ergebnis ergibt sich ein Lambda-Adaptionswert FAC_LAM_AD, der in Block 36 als Lambda-Korrekturwert zur Verfügung steht. Der Lambda-Korrekturwert FAC_LAM_AD wird einer Einheit LACO (entspricht dem Lambda-Regler) zugeführt. Der Lambda-Regler bildet die Gemischregelfunktion für die Kraftstoffeinspritzung unter Berücksichtigung des Lambda-Korrekturwertes FAC_LAM_AD, der auch als Lambda-Adaptionswert bezeichnet wird. Der ermittelte Lambda-Adaptionswert wird in der Gemischregelfunktion LACO als zusätzliche multikative Korrektur zur Vorsteuerung der einzuspritzenden Kraftstoffmasse übergeben. 2 shows two different structures for determining an adaptation value for the adjustment of an air-fuel ratio. In the upper part of 2 (Block 31 ), the adaptation function is executed in a fast cycle, for example in the 10 ms cycle, as described previously in equation 12 has been described. The adaptation function is guided by the lambda control intervention FAC_LAM_COR. The adaptation function is in a block 35 is modeled using an adaptive neural network NN and represents the function FAC_LAM_AD (N, MAF) represented by equation 12. The block 35 are input side according to the blocks 33 . 34 the current speed value and the model value for the air mass MAF supplied. The result is a lambda adaptation value FAC_LAM_AD, which is shown in block 36 is available as lambda correction value. The lambda correction value FAC_LAM_AD is fed to a unit LACO (corresponds to the lambda controller). The lambda controller forms the mixture control function for the fuel injection taking into account the lambda correction value FAC_LAM_AD, which is also referred to as the lambda adaptation value. The determined lambda adaptation value is transferred in the mixture control function LACO as additional multicorative correction for pilot control of the fuel mass to be injected.

Der untere Teil von 2 zeigt einen zweiten Zyklus, der in einem langsameren Zeitraster, beispielsweise alle 1000 ms, durchgeführt werden kann. Der untere Teil ist als Adaptionsteil 32 ausgebildet. Hier wird zunächst dem Block 39 die Gemischregelfunktion LACO zugeführt. Im Block 39 ist somit der Lambda-Regeleingriff FAC_LAM_COR enthalten. Des weiteren wird in Block 39 der Lambda-Regeleingriff FAC_LAM_COR weiter beobachtet mit dem Ziel, dass der Lambda-Istwert dem Lambda-Sollwert entspricht. Der Ausgang des Blocks 39 wird des weiteren mit dem Ausgang des Blocks 36 mit einem Addierer 38 verbunden. Aus dem Block 38 ergeben sich die Adaptionswerte für die momentanen Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors, die in Block 37 mit Hilfe des neuronale Netzes gewichtet und gelernt werden. Im Adaptionsteil 32 werden die Gewichte des adaptiven neuronalen Netzes immer dahingehend angepasst, dass stationär kein Lambda-Regeleingriff FAC_LAM_COR mehr erforderlich ist. Das heißt, dass im Idealfall die gesamte Korrektur der einzuspritzenden Kraftstoffmasse vom neuronalen Netz NN übernommen wird und so der auf dem Lambda-Signal basierende Lambda-Regler vollständig entlastet wird. Dies ermöglicht eine erhebliche Verbesserung des Emissionsverhaltens, da auch im dynamischen Betrieb emissionsverschlechternde Abweichungen von der erwünschten stöchiometrischen Zusammensetzung des Luft-Kraftstoff-Gemisches verhindert oder zumindest erheblich reduziert werden.The lower part of 2 shows a second cycle, which can be performed in a slower time frame, for example every 1000 ms. The lower part is as an adaptation part 32 educated. Here is the block first 39 fed to the mixture control function LACO. In the block 39 Thus, the lambda control intervention FAC_LAM_COR is included. Furthermore, in block 39 the lambda control intervention FAC_LAM_COR further observed with the aim that the lambda actual value corresponds to the lambda setpoint. The exit of the block 39 is further connected to the output of the block 36 with an adder 38 connected. Out of the block 38 result in the adaptation values for the current operating conditions of the internal combustion engine, which in block 37 weighted and learned with the help of the neural network. In the adaptation part 32 the weights of the adaptive neural network are always adapted to the effect that stationary no lambda control intervention FAC_LAM_COR is required. This means that in the ideal case the entire correction of the fuel mass to be injected is taken over by the neural network NN and thus the lambda controller based on the lambda signal is completely relieved. This makes it possible to considerably improve the emission behavior, since even in dynamic operation emissions-deviating deviations from the desired stoichiometric composition of the air-fuel mixture are prevented or at least considerably reduced.

Adaptionsalgorithmus:Adaptation algorithm:

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Adaption, d. h. die Anpassung der Gewichte WMFF_OFS, WMAF_OFS vorzugsweise im bereits vorhandenen Motorsteuergerät durchgeführt 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 O. Nelles a. a. O., Seite 62 sowie aus B. Widrow & S. Steams, Adaptive Signal Processing, Prentice-Hall, London, 1985 bekannt. Für die Adaption werden mehrere Schritte benötigt. Bei jedem Adaptionschritt k-1 bis k wird für ein oder mehrere Adaptionswerte wi ein aktualisierter Wert gemäß der Regel

Figure 00140001
berechnet. Hierbei ist χi (k) der i-te-Regressor zum Zeitpunkt k, der gemäß der geeignet zu wählenden Regeln berechnet wird. Die Schrittweiten ηi, bestimmen die Adaptionsgeschwindigkeit und sind durch geeignet zu wählende Kalibriergrößen realisiert. Für den Spezialfall χi (k) = 1 entspricht dieses Verfahren dem heute schon für die Lambda-Adaption verwendeten Vorgehen.In a further embodiment of the invention it is provided that the adaptation, ie the adaptation of the weights W MFF_OFS , W MAF_OFS is preferably carried out in the already existing engine control unit. The algorithm is solved using an LMS algorithm (least mean squares). This algorithm is a real-time, iterative algorithm for solving a least squares regression problem. The solution method for the algorithm is known per se from O. Nelles et al., P. 62, and B. Widrow & S. Steams, Adaptive Signal Processing, Prentice-Hall, London, 1985. For the adaptation several steps are needed. At each adaptation step k-1 to k, an updated value is calculated according to the rule for one or more adaptation values w i
Figure 00140001
calculated. Here, χ i (k) is the i-th regressor at time k, which is calculated according to the rules to be suitably selected. The step sizes η i , determine the adaptation speed and are realized by suitably to be selected calibration variables. For the special case χ i (k) = 1, this method corresponds to the procedure already used for the lambda adaptation.

Adaption der Faktor-Anteile:Adaptation of factor components:

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 following, the factor parts of the adaptation values according to the first term of the formula 12 will be described in more detail. The function f (N, MAF) is intended by a small number of parameters be representable and have sufficient flexibility to represent different functions. Furthermore, the parameter adaptation in the engine control should be stable and feasible with little effort.

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 3 wird ein Beispiel für eine solche Unterteilung gezeigt. In 3 ist ein Diagramm dargestellt, bei dem auf der X-Achse die Drehzahl N und auf der Y-Achse die Luftmasse pro Zyklus MAF_CYL aufgetragen sind. Das untere linke Rechteck in 3 entspricht dem Rechteck Nr. 1, die rechte Hälfte des großen Rechtecks ist das Rechteck Nr. 2, das große obere linke Rechteck von 3 entspricht dem Rechteck Nr. 3 und die drei kleinen linken Rechtecke von 3, die an das Recheck Nr. 1 angrenzen, entsprechen den Rechtecken Nr. 4, 5 und 6.To solve this problem, in a further embodiment of the invention, a particularly suitable functional structure is proposed:
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 3 an example of such a subdivision is shown. In 3 A diagram is shown in which the speed N is plotted on the X axis and the air mass per cycle MAF_CYL on the Y axis. The lower left rectangle in 3 corresponds to the rectangle no. 1, the right half of the large rectangle is the rectangle no. 2, the large upper left rectangle of 3 corresponds to the rectangle No. 3 and the three small left rectangles of 3 , which are adjacent to the rectangle number 1, correspond to the rectangles no. 4, 5 and 6.

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. In the direction of the edges, the adaptation value changes, 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.Formally, it is a local model network (LMN) neural network 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 it is further provided that for the adaptation of the offset components for the fuel mass and the air mass according to the terms 2 and 3 in equation 12 is also carried out with the LMS algorithm, as previously explained in accordance with the equation 13.

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.
The following activation conditions are provided for the adaptation in order to ensure the stability of the adaptation. The adaptation steps described above are preferably carried out only
  • 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:Correction of air and fuel path:

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 FAC_LAM_AD_COR = FAC_LAM_AD(N, MAF) MAF_OFS = 0 (14) So far it has been assumed that the adapted corrections are used exclusively for a correction of the fuel path. The introduction of the designations FAC_LAM_AD_COR for the correction in the fuel path and MAF_OFS for the correction in the air path thus far applied FAC_LAM_AD_COR = FAC_LAM_AD (N, MAF) MAF_OFS = 0 (14)

Hierbei wird FAC_LAM_AD gemäß Gleichung 12 berechnet.Here, 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:

Figure 00160001
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:
Figure 00160001

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 corrects according to equation 9, the air mass setpoint MAF_SP, so that the corrected air mass model value MAF_KGH results.

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) sowohl auf dem Luftpfad als auch auf dem Kraftstoffpfad erreichen:

Figure 00170001
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, one can achieve an arbitrary distribution of the factor correction f (N, MAF) both on the air path and on the fuel path:
Figure 00170001

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.In case of contamination or known aging behavior of the relative components C_FAC_DISTR can also be selected depending on the mileage of the vehicle. For example, a faster aging in the injection system compared to changing the tolerances in the air path in the course of a vehicle life can be considered.

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 procedure.

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.

Dadurch wird auch ohne Lastsensor eine korrekte Vorsteuerung ermöglicht, so dass keine wesentliche Verschlechterung des Emissionsverhaltens zu erwarten ist.As a result, a correct precontrol is possible even without a load sensor, so that no significant deterioration of the emission behavior is to be expected.

Claims (11)

Verfahren zur Steuerung einer Einspritzung eines Verbrennungsmotors mit einer Lambdaregelung und mit einer Kraftstoffregelung, wobei eine in einen Ansaugtrakt bzw. in einen Zylinder des Verbrennungsmotors einströmende Luftmasse und eine eingespritzte Kraftstoffmenge mit Hilfe eines Modells ermittelt wird und basierend auf dem Modell für einen Betriebspunkt ein Sollwert für ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Einspritzung vorgegeben wird, wobei ein Lambdawert eines Abgases der Verbrennung zur Beobachtung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erfasst wird und eine Lambdaregelung (22) zur Korrektur des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses verwendet wird, wobei – während des Betriebs des Verbrennungsmotors (1) Messwerte der Lambdasonde (21) verwendet werden, um eine Abweichung vom vorgegebenen Sollwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu ermitteln, – die ermittelte Abweichung als Adaptionswert in Abhängigkeit von wenigstens einem Betriebsparameter ermittelt und gelernt wird, – der Adaptionswert bezüglich der Ursache analysiert und dem Luftpfad und/oder dem Kraftstoffpfad zugeordnet wird und – der Adaptionswert entsprechend der Zuordnung zur Korrektur der Vorsteuerung der Einspritzung und/oder der Luftmasse verwendet wird.A method for controlling an injection of an internal combustion engine with a lambda control and with a fuel control, wherein a flowing into an intake manifold or in a cylinder of the internal combustion engine air mass and an injected fuel quantity is determined using a model and based on the model for an operating point a target value for an air-fuel ratio of the injection is specified, wherein a lambda value of an exhaust gas of the combustion for monitoring the air-fuel ratio is detected and a lambda control ( 22 ) is used to correct the air-fuel ratio, wherein - during operation of the internal combustion engine ( 1 ) Measurements of the lambda probe ( 21 ) be used to determine a deviation from the predetermined setpoint value of the air-fuel ratio, - the determined deviation is determined and learned as an adaptation value as a function of at least one operating parameter, - the adaptation value with respect to the cause is analyzed and the air path and / or Fuel path is assigned and - the adaptation value according to the assignment for correcting the pilot control of the injection and / or the air mass is used. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Adaptionswert in Abhängigkeit von einer Motordrehzahl (N) und/oder einer Motorlast (MAF) des Verbrennungsmotors (1) ermittelt wird.A method according to claim 1, characterized in that the adaptation value in dependence on an engine speed (N) and / or an engine load (MAF) of the internal combustion engine ( 1 ) is determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Adaptionswert in einem Steuergerät (20) als Lambda-Regeleingriff (FAC_LAM_COR) bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the adaptation value in a control unit ( 20 ) is determined as lambda control intervention (FAC_LAM_COR). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung eines relativen Fehlers im Kraftstoffpfad ein Lambda-Regeleingriff nach der Formel FAC_LAM_COR = –á bestimmt wird, wobei der relative Fehler im Kraftstoffpfad, beispielsweise eine ungeeignete Steigung einer Injektorkennlinie ist. Method according to one of the preceding claims, characterized in that for determining a relative error in the fuel path, a lambda control intervention according to the formula FAC_LAM_COR = -á is determined, wherein the relative error in the fuel path, for example, an improper slope of an injector is. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung eines Offsetfehlers im Kraftstoffpfad ein Lambda-Regeleingriff nach der Formel FAC_LAM_COR = –100·MFF_OFS/MFF_SP bestimmt wird, wobei MFF_OFS/MFF_SP das Verhältnis vom Offsetfehler der Kraftstoffmasse zum vorgegebenen Sollwert der Kraftstoffmasse ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for determining an offset error in the fuel path, a lambda control intervention according to the formula FAC_LAM_COR = -100 · MFF_OFS / MFF_SP is determined, wherein MFF_OFS / MFF_SP is the ratio of the offset error of the fuel mass to the predetermined target value of the fuel mass. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung eines relativen Fehlers im Luftpfad ein Lambda-Regeleingriff nach der Formel FAC_LAM_COR = â bestimmt wird, wobei â der relative Fehler im Luftpfad, beispielsweise ein fehlerhafter Umgebungsdruck bei überkritischer Strömung an der Drosselklappe ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for determining a relative error in the air path, a lambda control intervention according to the formula FAC_LAM_COR = â where? is the relative error in the air path, for example, a faulty ambient pressure at supercritical flow at the throttle. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung eines Offsetfehlers im Luftpfad ein Lambda-Regeleingriff nach der Formel FAC_LAM_COR = 100·MAF_OFS/MAF_SP bestimmt wird, wobei MAF_OFS/MAF_SP das Verhältnis vom Offsetfehler des Luftmassenstroms zum vorgegebenen Sollwert des Luftmassenstroms ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for determining an offset error in the air path, a lambda control intervention according to the formula FAC_LAM_COR = 100 · MAF_OFS / MAF_SP is determined, where MAF_OFS / MAF_SP is the ratio of the offset error of the air mass flow to the predetermined setpoint of the air mass flow. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für verschiedene Gemischfehlerursachen folgende von einem Betriebspunkt abhängige Adaptionsfunktion gebildet wird
Figure 00200001
wobei der erste Term ein Faktorfehler im Luft/Kraftstoffpfad, der zweite Term ein Offsetfehler im Kraftstoffpfad und der dritte Term ein Offsetfehler im Luftpfad ist und wobei WMFF_OFS, WMAF_OFS Wichtungsfaktoren für die Anpassung der Kraftstoffmasse beziehungsweise der Luftmasse sind.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the following operating point-dependent adaptation function is formed for different mixture error causes
Figure 00200001
wherein the first term is a factor error in the air / fuel path, the second term is an offset error in the fuel path and the third term is an offset error in the air path, and where W MFF_OFS , W MAF_OFS are weighting factors for the adjustment of the fuel mass or air mass. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Adaptionsschritt k – 1 → k ein Adaptionswert nach der Regel berechnet wird:
Figure 00200002
wobei χi (k) ein geeigneter i-ter Regressor zum Zeitpunkt k und ηi die Schrittweite ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that an adaptation value is calculated according to the rule for each adaptation step k - 1 → k:
Figure 00200002
where χ i (k) is a suitable i-th regressor at time k and η i is the step size. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Korrektur eines Faktor-Fehlers f(N, MAF) im Kraftstoff- und im Luftpfad eine Aufteilung nach der Regel erfolgt:
Figure 00200003
für den Kraftstoffpfad MAF_OFS = WMAF_OES + (1 – C_FAC_DISTR)·f(N, MAF)· MAS_SP / 100 für den Luftpfad, wobei C_FAC_DISTR eine Kalibrierkonstante, beispielsweise ein Alterungsfaktor ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for a correction of a factor error f (N, MAF) in the fuel and in the air path, a division according to the rule is carried out:
Figure 00200003
for the fuel path MAF_OFS = W MAF_OES + (1 - C_FAC_DISTR) · f (N, MAF) · MAS_SP / 100 for the air path, where C_FAC_DISTR is a calibration constant, for example an aging factor. Vorrichtung zur Ermittlung eines Adaptionswertes für ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Einspritzsystems eines Verbrennungsmotors (1) eingerichtet für ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem programmierbaren Steuergerät (20), dadurch gekennzeichnet, dass ein Programm des Steuergerätes (20) mit einem Algorithmus ausgebildet ist, mit dem ein Adaptionswert in Abhängigkeit eines Betriebspunktes des Verbrennungsmotors (1) ermittelt und gelernt wird, – dass der Adaptionswert dem Luftpfad und/oder dem Kraftstoffpfad zugeordnet wird und dass der Adaptionswert entsprechend der Zuordnung zur Vorsteuerung des Einspritzsystems (17) und/oder der Luftmasse verwendet wird.Device for determining an adaptation value for an air-fuel ratio of an injection system of an internal combustion engine ( 1 ) arranged for a method according to one of the preceding claims, with a programmable controller ( 20 ), characterized in that a program of the control unit ( 20 ) is formed with an algorithm with which an adaptation value as a function of an operating point of the internal combustion engine ( 1 ) is determined and learned - That the adaptation value is assigned to the air path and / or the fuel path and that the adaptation value corresponding to the assignment to the pilot control of the injection system ( 17 ) and / or the air mass is used.
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