DE102014201276B4 - Method for controlling an internal combustion engine and a device for controlling an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur optimalen Ansteuerung eines Verbrennungsmotors, bei welchem ein optimaler Zündwinkel mit einem aktuell ausgegebenen Zündwinkel verglichen wird und aus einer Differenz des optimalen Zündwinkels und dem aktuell ausgegebenen Zündwinkel ein Moment zur Ansteuerung des Verbrennungsmotors (1) abgegeben wird, wobei eine Abweichung des aktuell ausgegebenen Zündwinkels von dem optimalen Zündwinkel über eine Zündwinkelwirkungsgradkennlinie dargestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündwinkelwirkungsgradkennlinie adaptiv in einem annähernd stationären Betriebspunkt des Verbrennungsmotors (1) angepasst wird, dass zur Adaption der Zündwinkelwirkungsgradkennlinie eine Referenzmessung zur Ermittlung eines Referenzzündwinkelwirkungsgrades ohne Momentenreserveanforderung durchgeführt und anschließend die Momentenreserve schrittweise erhöht wird, wodurch eine Verschiebung des ausgegebenen Zündwinkels nach spät erfolgt, während das abgegebene Moment vorzugsweise konstant bleibt, wobei der Unterschied zwischen dem Moment aus der Referenzmessung und dem Moment der Momentenreserve zur Adaption der Zündwinkelwirkungsgradkennlinie verwendet wird, und dass die Erhöhung der Momentenreserveanforderung schrittweise bis zu einem vorgegebenen Maximalwert erfolgt, wobei eine Dauer der Bestimmung des Zündwinkelwirkungsgrades je eingestellter Momentenreserveanforderung einer vorgegebenen Anzahl von Arbeitsspielen der Zylinder (2, 3, 4, 5) des Verbrennungsmotors (1) entspricht.Method for the optimal control of an internal combustion engine, in which an optimal ignition angle is compared with a currently issued ignition angle and from a difference of the optimal ignition angle and the currently issued ignition angle, a torque for driving the internal combustion engine (1) is output, wherein a deviation of the currently issued ignition angle is represented by the optimum ignition angle via a Zündwinkelwirkungsgradkennlinie, characterized in that the Zündwinkelwirkungsgradkennlinie adaptively adjusted in an approximately stationary operating point of the internal combustion engine (1), that carried out to adapt the Zündwinkelwirkungsgradkennlinie a reference measurement to determine a reference ignition efficiency without torque reserve request and then gradually increases the torque reserve , whereby a shift of the output ignition angle takes place late, while the output torque is preferably k remains constant, wherein the difference between the moment from the reference measurement and the moment of the torque reserve for adapting the Zündwinkelwirkungsgradkennlinie is used, and that the increase of the torque reserve request stepwise up to a predetermined maximum value, wherein a duration of the determination of the Zündwinkelwirkungsgrades set torque reserve request a predetermined Number of working cycles of the cylinder (2, 3, 4, 5) of the internal combustion engine (1) corresponds.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Verbrennungsmotors, bei welchem ein optimaler Zündwinkel mit einem aktuell ausgegebenen Zündwinkel verglichen wird und aus einer Differenz des optimalen Zündwinkels und dem aktuell ausgegebenen Zündwinkel ein Moment zur Ansteuerung des Verbrennungsmotors abgegeben wird, wobei eine Abweichung des aktuell ausgegebenen Zündwinkels von dem optimalen Zündwinkel über eine Zündwinkelwirkungsgradkennlinie dargestellt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for controlling an internal combustion engine, in which an optimal ignition angle is compared with a currently issued ignition angle and a torque for driving the internal combustion engine is delivered from a difference of the optimal ignition angle and the currently issued ignition angle, wherein a deviation of the currently issued ignition angle is represented by the optimum ignition angle via a Zündwinkelwirkungsgradkennlinie, and an apparatus for performing the method.
Stand der TechnikState of the art
Bei Verbrennungsmotoren wie Ottomotoren wird eine Motorsteuerung verwendet, bei welcher über einen Zündwinkel des Ottomotors das abgegebene Moment eingestellt wird. Dabei wird ein tatsächlich auftretender Ist-Zündwinkel des Verbrennungsmotors vorgegeben und mit einem optimalen Zündwinkel verglichen. Bei Abweichung des Ist-Zündwinkels vom optimalen Zündwinkel wird die Momentenbeeinflussung über eine Kennlinie dargestellt, welche als Zündwinkelwirkungsgrad bezeichnet wird und die Funktion einer Differenz zwischen dem optimalen Zündwinkel und dem vorgegebenen Ist-Zündwinkel darstellt. Diese Kennlinie und ihre Invertierung tragen zu der Berechnung des Ist-Momentes, mit welcher der Verbrennungsmotor angesteuert wird, und zur Realisierung von Momentenreserven für den Verbrennungsmotor bei. Die Zündwinkelwirkungsgradkennlinie wird einmalig in der Applikationsphase einer Verbrennungsmotorserie ermittelt und bleibt über die Lebensdauer des im Kraftfahrzeug verbauten Verbrennungsmotors unverändert.In internal combustion engines such as gasoline engines, a motor control is used, in which via an ignition angle of the gasoline engine, the output torque is adjusted. In this case, an actually occurring actual ignition angle of the internal combustion engine is predetermined and compared with an optimum ignition angle. If the actual ignition angle deviates from the optimum ignition angle, the torque influencing is represented by a characteristic which is referred to as the ignition angle efficiency and represents the function of a difference between the optimum ignition angle and the given actual ignition angle. This characteristic and its inversion contribute to the calculation of the actual torque at which the internal combustion engine is controlled and to the realization of torque reserves for the internal combustion engine. The Zündwinkelwirkungsgradkennlinie is determined once in the application phase of an internal combustion engine series and remains unchanged over the life of the internal combustion engine installed in the motor vehicle.
Nachteilig dabei ist, dass die einmal bestimmte Zündwinkelwirkungsgradkennlinie auf Grund von Alterung des Verbrennungsmotors, Serienstreuungen bei neuen Verbrennungsmotoren und anderen Einflüssen nicht dem tatsächlichen Zündwinkelwirkungsgrad entspricht, so dass die zur Ansteuerung des Verbrennungsmotors aus dem Zündwinkelwirkungsgrad bestimmten Momente nicht den tatsächlichen Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors entsprechen und daher mit Fehlern behaftet sein können.The disadvantage here is that once determined Zündwinkelwirkungsgradkennlinie due to aging of the engine, series variations in new internal combustion engines and other influences does not correspond to the actual Zündwinkelwirkungsgrad so that the driving of the engine from the Zündwinkelwirkungsgrad determined moments do not match the actual operating conditions of the engine and therefore may be subject to errors.
Aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Einstellung einer Ansteuerung eines Verbrennungsmotors über die Zündwinkelwirkungsgradkennlinie zu ermöglichen, wobei die Vorgabe für Momentenreserven für einen konkreten Verbrennungsmotor verbessert werden.The invention is therefore based on the object to enable a method for setting a control of an internal combustion engine via the Zündwinkelwirkungsgradkennlinie, the default for torque reserves for a specific internal combustion engine can be improved.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Zündwinkelwirkungsgradkennlinie adaptiv angepasst wird. Somit wird das aus der Zündwinkelwirkungsgradkennlinie ermittelte Moment zur Ansteuerung des im Kraftfahrzeug verbauten Verbrennungsmotors verbessert und optimiert. Da die Adaption der Zündwinkelwirkungsgradkennlinie von Parametern des tatsächlich im Kraftfahrzeug verbauten Verbrennungsmotors abgeleitet wird, werden auch die Alterung bzw. Serienstreuungen des Verbrennungsmotors berücksichtigt, weshalb eine genaue Momentenberechnung möglich wird.According to the invention the object is achieved in that the Zündwinkelwirkungsgradkennlinie is adaptively adjusted. Thus, the determined from the Zündwinkelwirkungsgradkennlinie torque for driving the built-in motor vehicle internal combustion engine is improved and optimized. Since the adaptation of the ignition angle efficiency curve is derived from parameters of the internal combustion engine actually installed in the motor vehicle, the aging or series deviations of the internal combustion engine are also taken into account, so that a precise torque calculation becomes possible.
Vorteilhafterweise erfolgt die Adaption der Zündwinkelwirkungsgradkennlinie in einen annähernd stationären Betriebspunkt des Verbrennungsmotors. Da in einem solchen stationären Betriebspunkt nur wenig Dynamik vorhanden ist, lässt sich die Momentenberechnung sehr genau einstellen, da nur geringe Drehzahländerungen und keine Gangwechsel auftreten, welche Einfluss auf die Momentenberechnung ausüben. Gleichzeitig muss sichergestellt werden, dass der Katalysator seine Konvertierungstemperatur bereits erreicht hat.Advantageously, the adaptation of the ignition angle efficiency curve takes place in an approximately stationary operating point of the internal combustion engine. Since there is little momentum in such a stationary operating point, the torque calculation can be set very precisely, since only small speed changes and no gear changes occur, which exert an influence on the torque calculation. At the same time, it must be ensured that the catalytic converter has already reached its conversion temperature.
Vorteilhafterweise wird zur Adaption der Zündwinkelwirkungsgradkennlinie eine Referenzmessung zur Ermittlung eines Referenzzündwinkelwirkungsgrades ohne Momentenreserveanforderung durchgeführt und anschließend die Momentenreserve schrittweise erhöht, wodurch eine Verschiebung des ausgegebenen Zündwinkels nach spät erfolgt, während das abgegebene Moment vorzugsweise konstant bleibt, wobei der Unterschied zwischen dem Moment aus der Referenzmessung und dem Moment der Momentenreserve zur Adaption der Zündwinkelwirkungsgradkennlinie verwendet wird. Mittels eines solchen Verfahrens kann die Adaption einfach softwaremäßig für alle Zylinder gleichzeitig durchgeführt werden. Unter der sogenannten Momentenreserve soll dabei ein schnell stellbares Moment über den Zündwinkel des Verbrennungsmotors verstanden werden. Eine solche Momentenreserve wird angefordert, indem die Motorsteuerung eine Zündwinkelspätverstellung einfordert. Als Folge davon wird die Luftfüllung des Brennraumes der Zylinder des Verbrennungsmotors erhöht und das überschüssige Moment wird über die Zündwinkelspätverstellung abgebaut. Ist nun ein schneller Momenteneingriff erforderlich, braucht nur noch der Zündwinkel nach früh verstellt werden, da die erforderliche Mehrfüllung des Brennraumes schon vorhanden ist. Diese Verwendung der Momentenreserve stellt somit ein bereits in der Motorsteuerung bekanntes Verfahren dar, welches einfach auf die Adaption der Zündwinkelwirkungsgradkennlinie angewendet werden kann.Advantageously, a reference measurement for determining a Zündzwirkungswirklinie is performed without torque reserve request and then increases the torque reserve gradually, whereby a shift of the output firing angle takes place late, while the output torque preferably remains constant, the difference between the torque from the reference measurement and the moment of the torque reserve is used to adapt the Zündwinkelwirkungsgradkennlinie. By means of such a method, the adaptation can be carried out simply by software for all cylinders simultaneously. The so-called torque reserve is to be understood as meaning a quickly adjustable torque via the ignition angle of the internal combustion engine. Such a torque reserve is requested by the engine control requesting an ignition retard adjustment. As a result, the air charge of the combustion chamber of the cylinder of the internal combustion engine is increased and the excess torque is reduced via the Zündwinkelspätverstellung. Now is a quick moment intervention required, only the ignition angle needs to be adjusted to early, since the required additional filling of the combustion chamber is already present. This use of the torque reserve thus represents a method already known in engine control, which can be easily applied to the adaptation of the ignition angle efficiency curve.
Vorteilhafterweise erfolgt die Erhöhung der Momentenreserveanforderung schrittweise bis zu einem vorgegebenen Maximalwert, wobei eine Dauer der Bestimmung des Zündwinkelwirkungsgrades je eingestellter Momentenreserveanforderung einer vorgegebenen Anzahl von Arbeitsspielen der Zylinder des Verbrennungsmotors entspricht. Dadurch erhält man einen ausgeglichenen Mittelwert für die Adaption der Zündwinkelwirkungsgradkennlinie. Die Begrenzung der Momentenreserveanforderung durch einen Maximalwert erlaubt die Bestimmung eines Zündwinkelwirkungsgrades unter normalen Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors. Advantageously, the increase of the torque reserve request takes place stepwise up to a predetermined maximum value, wherein a duration of the determination of the ignition angle efficiency per set torque reserve requirement corresponds to a predetermined number of working cycles of the cylinders of the internal combustion engine. This gives a balanced mean value for the adaptation of the ignition angle efficiency curve. The limitation of the torque reserve requirement by a maximum value allows the determination of a Zündwinkelwirkungsgrades under normal operating conditions of the internal combustion engine.
In einer Alternative wird zur Adaption der Zündwinkelwirkungsgradkennlinie eine Referenzmessung zur Ermittlung des Referenzzündwinkelwirkungsgrades ohne Zündwinkelverstellung und anschließend eine stufenweise Zündwinkelspätverstellung durchgeführt, wobei für jede Zündwinkelspätverstellung ein Zündwinkelwirkungsgrad bestimmt wird, der mit dem Referenzzündwinkelwirkungsgrad verglichen wird, wobei eine Abweichung zwischen dem, bei eingestellter Zündwinkelspätverstellung bestimmten Zündwinkelwirkungsgrad und Referenzzündwinkelwirkungsgrad zur Adaption der Zündwinkelwirkungsgradkennlinie verwendet wird. Durch diese Vorgehensweise bleibt der Fahrkomfort des Kraftfahrzeuges unbeeinflusst.In an alternative, for the adaptation of the ignition angle efficiency curve, a reference measurement is carried out to determine the reference ignition angle efficiency without ignition angle adjustment and then a gradual ignition retard, wherein for each Zündwinkelspätverstellung a Zündwinkelwirkungsgrad is determined, which is compared with the reference ignition angle efficiency, wherein a deviation between the, set at the ignition retard retardation Zündwinkelwirkungsgrad and reference ignition angle efficiency is used to adapt the ignition angle efficiency curve. By doing so, the ride comfort of the motor vehicle remains unaffected.
Vorteilhafterweise entspricht die Dauer der Bestimmung des Zündwinkelwirkungsgrades je eingestellter Zündwinkelspätverstellung einer vorgegebenen Anzahl von Arbeitsspielen jedes Zylinders des Verbrennungsmotors, wobei eine den Zündwinkelwirkungsgrad über dem Zündwinkel darstellende Kennlinie aus der Abweichung zwischen Zündwinkelwirkungsgrad und Referenzzündwinkelwirkungsgrad berechnet wird. Dieses Verfahren kann somit einfach softwaremäßig im Steuergerät des Kraftfahrzeuges ausgeführt werden. Auf zusätzliche konstruktive Bauteile wird somit verzichtet.Advantageously, the duration of the determination of the Zündwinkelwirkungsgrades per set Zündwinkelspätverstellung a predetermined number of working cycles of each cylinder of the internal combustion engine, wherein a Zündwinkelwirkungsgrad the ignition angle representing characteristic curve is calculated from the deviation between Zündwinkelwirkungsgrad and Referenzzündwinkelwirkungsgrad. This method can thus be performed simply software in the control unit of the motor vehicle. On additional structural components is thus omitted.
In einer weiteren Variante erfolgt die stufenweise Zündwinkelspätverstellung sequenziell für alle Zylinder des Verbrennungsmotors. Damit wird sichergestellt, dass für den gesamten Verbrennungsmotor der Zündwinkelwirkungsgrad bestimmt wird.In a further variant, the gradual Zündwinkelspätverstellung occurs sequentially for all cylinders of the engine. This ensures that the ignition angle efficiency is determined for the entire internal combustion engine.
In einer Ausgestaltung wird der Zündwinkelwirkungsgrad in Abhängigkeit des Brennraumdruckes des jeweiligen Zylinders des Verbrennungsmotors und/oder daraus abgeleiteter Größen, wie beispielsweise dem indizierten Mitteldruck bestimmt. Dies hat den Vorteil, dass für die Motorsteuerung des Verbrennungsmotors bereitgestellte Signale durch bereits im Verbrennungsmotor verbaute Brennraumdrucksensoren für die Adaption der Zündwinkelwirkungsgradkennlinie genutzt werden.In one embodiment, the ignition angle efficiency is determined as a function of the combustion chamber pressure of the respective cylinder of the internal combustion engine and / or variables derived therefrom, such as, for example, the indicated mean pressure. This has the advantage that signals provided for the engine control of the internal combustion engine are utilized by the combustion chamber pressure sensors already installed in the internal combustion engine for the adaptation of the ignition angle efficiency characteristic curve.
Alternativ wird der Zündwinkelwirkungsgrad für einen vorgegebenen Zylinder des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit eines aktuellen Drehzahlsignales, insbesondere aus einzelnen Zahnzeiten eines Geberrades einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors berechnet, wobei das Drehzahlsignal eine Information über eine Differenz einer umgesetzten physikalischen Energie oder Arbeit während der Verbrennung in dem Zylinder beinhaltet. Diese Maßnahme stellt ein sehr kostengünstiges Verfahren dar, da auf die kostenintensiven Brennraumdrucksensoren verzichtet werden kann und die Adaption der Zündwinkelwirkungsgradkennlinie allein mit softwaremäßigen Maßnahmen ausgeführt werden kann.Alternatively, the ignition angle efficiency for a given cylinder of the internal combustion engine is calculated as a function of a current speed signal, in particular from individual tooth times of a sensor wheel of a crankshaft of the internal combustion engine, wherein the speed signal includes information about a difference of a converted physical energy or work during combustion in the cylinder. This measure represents a very cost-effective method, as can be dispensed with the costly combustion chamber pressure sensors and the adaptation of the Zündwinkelwirkungsgradkennlinie can be performed only with software measures.
Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Verbrennungsmotors, welche einen optimalen Zündwinkel mit einem aktuell ausgegebenen Zündwinkel vergleicht und aus einer Differenz des optimalen Zündwinkels und dem aktuell ausgegebenen Zündwinkel ein Moment zur Ansteuerung des Verbrennungsmotors ausgibt, wobei eine Abweichung des aktuell ausgegebenen Zündwinkels von dem optimalen Zündwinkel über eine Zündwinkelwirkungsgradkennlinie dargestellt wird. Bei einer Vorrichtung, welche eine genaue Ist-Momentenberechnung für den konkreten Verbrennungsmotor erlaubt, sind Mittel vorhanden, welche die Zündwinkelwirkungsgradkennlinie adaptiv anpassen.A development of the invention relates to a device for controlling an internal combustion engine, which compares an optimum ignition angle with a currently issued ignition angle and outputs a torque for driving the internal combustion engine from a difference of the optimal ignition angle and the currently issued ignition angle, wherein a deviation of the currently issued ignition angle of the optimal ignition angle is represented via a Zündwinkelwirkungsgradkennlinie. In a device which allows an accurate actual moment calculation for the specific internal combustion engine, means are provided which adaptively adapt the ignition angle efficiency curve.
Vorteilhafterweise führen die Mittel zur Adaption der Zündwinkelwirkungsgradkennlinie eine Referenzmessung zur Ermittlung eines Referenzzündwinkelwirkungsgrades ohne Momentenreserveanforderung durch. Anschließend wird die Momentenreserve schrittweise erhöht, wobei für jede Momentenreserve ein Zündwinkelwirkungsgrad bestimmt wird, der mit dem Referenzzündwinkelwirkungsgrad verglichen wird, wobei eine Abweichung zwischen dem bei einer eingestellten Momentenreserve ermittelten Zündwinkelwirkungsgrad und Referenzzündwinkelwirkungsgrad zur Adaption der Zündwinkelwirkungsgradkennlinie verwendet wird.Advantageously, the means for adapting the Zündwinkelwirkungsgradkennlinie perform a reference measurement to determine a reference ignition angle efficiency without torque reserve request. Subsequently, the torque reserve is increased stepwise, wherein for each torque reserve, a Zündwinkelwirkungsgrad is determined, which is compared with the Referenzzündwinkelwirkungsgrad, with a deviation between the determined at a set torque reserve Zündwinkelwirkungsgrad and reference ignition efficiency is used to adapt the Zündwinkelwirkungsgradkennlinie.
In einer Alternative führen die Mittel zur Adaption der Zündwinkelwirkungsgradkennlinie die Referenzmessung zur Ermittlung eines Referenzzündwinkelwirkungsgrades ohne Zündwinkelspätverstellung und anschließend eine stufenweise Zündwinkelspätverstellung durch, wobei für jede Zündwinkelspätverstellung ein Zündwinkelwirkungsgrad bestimmt wird, der mit dem Referenzzündwinkelwirkungsgrad verglichen wird, wobei eine Abweichung zwischen dem, bei einer eingestellten Zündwinkelspätverstellung bestimmten Zündwinkelwirkungsgrad und dem Referenzzündwinkelwirkungsgrad zur Adaption der Zündwinkelwirkungsgradkennlinie verwendet wird.In one alternative, the means for adapting the Zündwinkelwirkungsgradkennlinie perform the reference measurement to determine a reference ignition angle efficiency without Zündwinkelspätverstellung and then a gradual ignition retard, wherein for each Zündwinkelspätverstellung a Zündwinkelwirkungsgrad is determined, which is compared with the reference ignition efficiency, with a deviation between the, at a set Zündwinkelspätverstellung specific Zündwinkelwirkungsgrad and the reference ignition angle efficiency for adapting the Zündwinkelwirkungsgradkennlinie is used.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zwei davon sollen anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden. The invention allows numerous embodiments. Two of these will be explained in more detail with reference to the figures shown in the drawing.
Es zeigt:It shows:
Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.Identical features are identified by the same reference numerals.
Aus dem Kurbelwellenwinkel, welcher von dem Kurbelwellenwinkelsensor
Im Speicher
Um eine Zündwinkelwirkungsgradkennlinie für jeden einzelnen Verbrennungsmotor
Bei dem vorliegenden Adaptionsverfahren muss aber nicht unbedingt das Signal des Drucksensors
Dieses Verfahren wird bei dem zweiten Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Adaptionsverfahren für die adaptive Einstellung der Zündwinkelwirkungsgradkennlinie verwendet, welches mit Hilfe einer stufenweisen Zündwinkelspätverstellung eines Zylinders
Wurde im Schritt
Dieses im Zusammenhang mit
Die Adaptionshäufigkeit kann für die beiden beschriebenen Verfahren abhängig von der Laufleistung und/oder der Lebensdauer und/oder eventuell in der Motorsteuerung vorhandenen Indikatoren des Verbrennungsmotors
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