DE102014210847A1

DE102014210847A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung eines Luftfehlers und eines Kraftstofffehlers

Info

Publication number: DE102014210847A1
Application number: DE102014210847.0A
Authority: DE
Inventors: Guido Porten; Matthias Walz; Uwe Mueller; Alexandra Fuchsbauer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-06-06
Filing date: 2014-06-06
Publication date: 2015-12-17
Also published as: CN105275647B; FR3022001A1; CN105275647A; FR3022001B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines Luftfehlers und eines Kraftstofffehlers in der Gemischzubereitung einer Brennkraftmaschine, wobei die Gemischzubereitung über eine Vorsteuerung und eine Lambdaregelung erfolgt und wobei zumindest in bestimmten Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine ein linearer Zusammenhang zwischen einer Kraftstoffzumessung und einer Einspritzdauer besteht. Dabei ist es vorgesehen, dass der Kraftstofffehler als ein Steigungsfehler oder als ein Steigungsfehler und ein Offsetfehler im Zusammenhang zwischen der Kraftstoffzumessung und der Einspritzdauer beschrieben wird, dass die Brennkraftmaschine in zumindest zwei Betriebspunkten mit vergleichbaren Luftfehlern betrieben und darin jeweils ein Lambdaregeleingriff bestimmt wird, dass aus den bestimmten Lambdaregeleingriffen der Steigungsfehler oder der Steigungsfehler und der Offsetfehler zur Beschreibung des Kraftstofffehlers bestimmt werden und dass aus dem ermittelten Kraftstofffehler der Luftfehler bestimmt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Steuereinheit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Verfahren ermöglicht einen verbesserten Ausgleich von Fehlern in der Luft- und Kraftstoffzuführung einer Brennkraftmaschine.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines Luftfehlers und eines Kraftstofffehlers in der Gemischzubereitung einer Brennkraftmaschine, wobei die Gemischzubereitung über eine Vorsteuerung und eine Lambdaregelung erfolgt und wobei zumindest in bestimmten Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine ein linearer Zusammenhang zwischen einer Kraftstoffzumessung und einer Einspritzdauer besteht.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Steuereinheit zur Einstellung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs einer Brennkraftmaschine durch eine Vorsteuerung und einen Lambdaregler und zur Bestimmung eines Kraftstofffehlers und eines Luftfehlers in der Gemischzubereitung der Brennkraftmaschine.
Bei der Mehrzahl der heute eingesetzten Brennkraftmaschinen werden Adaptionswerte zur Korrektur von Gemischfehlern vollständig als Vorsteuerung im Kraftstoffpfad eingerechnet, auch wenn diese zumindest in Teilen auf Luftfehlern beruhen. Dies ist nachteilig, da sich beispielsweise viele Sollwertkennfelder im Motorsteuergerät auf die Luftmasse beziehen. Die Vorsteuerungen verschiedener Steller, welche sich auf die Luftmasse beziehen, werden somit nicht adaptiert und bleiben fehlerhaft.
Die Schrift DE 103 30 092 A1 beschreibt ein Verfahren, welches eine Unterscheidung zwischen einem Luftfehler und einem Kraftstofffehler im Rahmen einer Gemischadaption ermöglich. Eine Gleichung beschreibt den Zusammenhang zwischen einer Lambdaabweichung von einem Sollwert, dem vorliegenden Lambda, einem zugeführten Luftmassenstrom, einem Fehler des Luftmassenstroms und einem Fehler des Kraftstoffmassenstroms. Die Brennkraftmaschine wird in einem Lastpunkt bei zumindest zwei oder mehreren Lambdawerten betrieben und die Lambdaabweichung bestimmt. Durch Einsetzen in die Gleichung wird ein Gleichungssystem mit den Unbekannten Luftmassenfehler und Kraftstoffmassenfehler erhalten, welche daraus berechnet werden können. Nachteilig hierbei ist, dass in verschiedenen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine bei unterschiedlichen Lambdawerten adaptiert werden muss. Zur Adaption müssen stationäre Betriebsbedingungen vorliegen. Bis zum Erreichen dieser Bedingungen muss die Brennkraftmaschine unter bezüglich der Abgasreinigung ungünstigen Lambda-Bedingungen betrieben werden. Dadurch liegt während der Adaption eine erhöhte Schadstoffemission der Brennkraftmaschine vor.
Die Schrift DE 10 2008 012 607 B4 beschreibt ein Verfahren, welches es ermöglicht, auf einen Lastsensor (Luftmassenmesser oder Drucksensor) zu verzichten. Dabei ist es vorgesehen, dass ein Lambda-Regeleingriff auf eine Fehlerursache im Kraftstoffpfad oder im Luftpfad abgestimmt wird, wozu der Verbrennungsmotor in verschiedenen Arbeitspunkten betrieben wird. Die Auswertung basiert auf einem Lambda-Regeleingriff FAC_LAM_COR, der über verschiedene Gleichungen mit relativen Fehler und Offset-Fehlern im Luftpfad, im Kraftstoffpfad und im gesamten Gemischpfad in Beziehung gesetzt wird. Das Verfahren ermöglicht lediglich eine betriebspunktabhängige Beschreibung des Kraftstofffehlers, die Bestimmung des Kraftstofffehlers und des Luftfehlers muss demnach in allen Betriebspunkten durchgeführt werden.
Die Schrift DE 10 2010 051 034 A1 beschreibt ein Verfahren, welches bei einem Luft-Kraftstoff-Gemisch-Fehler eine Unterscheidung zwischen einem Kraftstoffpfad-Fehler und einem Luftpfad-Fehler für einzelne Zylinder eines Verbrennungsmotors ermöglicht. Dabei erfolgt ein Vergleich zwischen einer Lambdagröße und einer Lambda-Referenzgröße sowie zwischen einer Momentengröße und einer Momenten-Referenzgröße. Die Referenzgrößen bedeuten jeweilige Vergleichsgrößen in einem neuen oder nicht defekten Zustand des Zylinders und können beispielsweise aus einer Mittelwertbildung über mehrere Zylinder gewonnen werden. In Abhängigkeit verschiedener Kombinationen, ob die jeweiligen gemessenen Größen größer oder kleiner sind als die Referenzgrößen, kann auf verschiedene Fehlerursachen in der Gemischaufbereitung geschlossen werden.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, welches eine einfache und sichere getrennte Erkennung eines Fehlers in der Luft- und Kraftstoffzuführung einer Brennkraftmaschine ermöglicht.
Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine entsprechende Steuereinheit zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen.
Offenbarung der Erfindung
Die das Verfahren betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass der Kraftstofffehler als ein Steigungsfehler oder als ein Steigungsfehler und ein Offsetfehler im Zusammenhang zwischen der Kraftstoffzumessung und der Einspritzdauer beschrieben wird, dass die Brennkraftmaschine in zumindest zwei Betriebspunkten mit vergleichbaren Luftfehlern betrieben und darin jeweils ein Lambdaregeleingriff bestimmt wird, dass aus den bestimmten Lambdaregeleingriffen der Steigungsfehler oder der Steigungsfehler und der Offsetfehler zur Beschreibung des Kraftstofffehlers bestimmt werden und dass aus dem ermittelten Kraftstofffehler der Luftfehler bestimmt wird. Das Verfahren ermöglichte es somit, einen Luftfehler und einen Kraftstofffehler in der Gemischzubereitung einer Brennkraftmaschine getrennt zu bestimmen. Dadurch wird es möglich, dass getrennte Adaptionswerte für Luft- und Kraftstofffehler ermittelt und diese getrennt korrigiert werden können. Dies wirkt sich gegenüber einer nur im Kraftstoffpfad vorgesehenen Korrektur vorteilhaft auf die Vorsteuerung verschiedener Steller der Brennkraftmaschine aus, welche sich auf über die Luftmasse aufgespannte Sollwertkennfelder beziehen. Weiterhin können Modellierungsfehler für Momentenmodelle, wie sie häufig in Motorsteuerungen moderner Brennkraftmaschinen vorgesehen und welche als Funktion der Luftmasse beschrieben sind, verkleinert werden. Zur Trennung der Luft- und Kraftstofffehler nutzt das Verfahren den linearen Zusammenhang zwischen der Kraftstoffzumessung und der Einspritzdauer, wie diese in Abhängigkeit von den verwendeten Injektoren in weiten Betriebsbereichen gegeben ist. Zum erforderlichen Betrieb der Brennkraftmaschine in zwei Betriebspunkten mit vergleichbarem Luftfehler erfolgt weiterhin eine Lambdaregelung auf den durch einen Sollwert vorgegebenen, zur Abgasreinigung geeigneten Lambdawert. Das Verfahren erfordert demnach keine Abweichung von dem Lambda-Sollwert mit einer damit verbundenen, erhöhten Abgasemission. Ist der Kraftstofffehler bekannt, kann daraus der Luftfehler bestimmt werden.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass bei einem erwarteten Steigungsfehler die Lambdaregeleingriffe bei zwei und bei einem erwarteten Steigungsfehler und Offsetfehler die Lambdaregeleingriffe bei drei Betriebspunkten der Brennkraftmaschine mit vergleichbaren Luftfehlern bestimmt werden und dass daraus der Kraftstofffehler und der Luftfehler bestimmt werden. Aus dem linearen Zusammenhang zwischen der Kraftstoffzumessung und der Einspritzdauer können aus zwei Betriebspunkten zwei Gleichungen mit zwei Unbekannten (Steigungsfehler und Kraftstofffehler) und bei drei Betriebspunkten drei Gleichungen mit drei Unbekannten (Steigungsfehler, Kraftstofffehler und Offsetfehler) abgeleitet und daraus die Fehler im Kraftstoffpfad bestimmt werden. Dabei kann ein Offsetfehler beispielsweise in der Ventilkennlinie der Einspritzdüse begründet sein.
Eine einfache Einstellung der erforderlichen Betriebspunkte mit vergleichbaren Luftfehlern kann dadurch erfolgen, dass Betriebspunkte mit vergleichbaren Luftfehlern dadurch eingestellt werden, dass dem Kraftstoffsystem ein Fehler aufgeprägt wird, dass der Fehler durch einen Lambdaregler ausgeglichen wird und dass die so erhaltenen Lambdaregeleingriffe für die Bestimmung des Kraftstofffehlers verwendet werden.
Um den Kraftstofffehler und den Luftfehler über einen möglichst großen Betriebsbereich der Brennkraftmaschine beschreiben zu können kann es vorgesehen sein, dass der Kraftstofffehler und der Luftfehler kontinuierlich oder quasikontinuierlich für zumindest einen Betriebsbereich der Brennkraftmaschine mit einem linearen Zusammenhang zwischen der Kraftstoffzumessung und der Einspritzdauer bestimmt werden. Quasikontinuierlich bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Kraftstofffehler und der Luftfehler durch entsprechende Gleichungen kontinuierlich beschrieben und beispielsweise für durch vorgegebene Zeitunterschiede getrennte Einspritzdauern gespeichert werden.
Voraussetzung für die Durchführbarkeit des Verfahrens ist der lineare Zusammenhang zwischen der Kraftstoffzumessung und der Einspritzdauer. Sind in der Brennkraftmaschine beispielsweise Einspritzdüsen vorgesehen, bei denen der lineare Zusammenhang nicht gegeben ist, kann es vorgesehen sein, dass vor der Bestimmung des Kraftstofffehlers und des Luftfehlers eine Linearisierung des Zusammenhangs zwischen der Kraftstoffzumessung und der Einspritzdauer erfolgt. Dies kann mit bekannten Algorithmen rechnerisch durchgeführt werden.
Um den Kraftstofffehler bei mehreren der Brennkraftmaschine zugeordneten Einspritzdüsen bestimmen zu können kann es vorgesehen sein, dass vor der Bestimmung des Kraftstofffehlers und des Luftfehlers die den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoffmasse gleichgestellt wird. Den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine werden so über die zugeordneten Einspritzdüsen die gleichen Mengen an Kraftstoff zugeführt. Entsprechend kann der Kraftstofffehler und daraus der Luftfehler zusammengefasst für die gesamte Brennkraftmaschine bestimmt werden.
Entsprechend einer möglichen Ausführung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Kraftstoffzumessung über einen Piezo-Injektor oder einen Magnetinjektor erfolgt. Piezo-Injektoren haben dabei den Vorteil, dass bei ihnen ein linearer Zusammenhang zwischen der Kraftstoffzumessung und der Einspritzdauer besteht. Bei Magnetinjektoren muss der Zusammenhang zwischen der Kraftstoffzumessung und der Einspritzdauer zunächst linearisiert werden.
Entsprechend einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass durch Adaption der Vorsteuerung ein Kraftstofffehler in einem Kraftstoffpfad und ein Luftfehler in dem Luftpfad der Brennkraftmaschine korrigiert werden.
Das Verfahren lässt sich bevorzugt zur Erkennung eines Luftfehlers und eines Kraftstofffehlers in der Gemischzubereitung einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine anwenden.
Die die Steuereinheit betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass die Brennkraftmaschine einen Programmablauf oder eine elektronische Schaltung zur Durchführung des Verfahrens aufweist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 in schematischer Darstellung in einer Ausführungsvariante das technische Umfeld, in dem die Erfindung eingesetzt werden kann,
2 in einem ersten Ablaufdiagramm eine Abfolge der Verfahrensschritte bei einem erwarteten Steigungsfehler im Zusammenhang zwischen der Kraftstoffzumessung und der Einspritzdauer und
3 in einem zweiten Ablaufdiagramm eine Abfolge der Verfahrensschritte bei einem erwarteten Steigungsfehler und einem Offsetfehler im Zusammenhang zwischen der Kraftstoffzumessung und der Einspritzdauer.
1 zeigt in schematischer Darstellung in einer Ausführungsvariante das technische Umfeld, in dem die Erfindung eingesetzt werden kann. Eine Brennkraftmaschine 10, die als fremdgezündeter Benzinmotor ausgeführt ist, bekommt Verbrennungsluft über eine Luftzuführung 11 zugeführt. Die Luftmenge der Verbrennungsluft wird mittels eines Luftmassenmessers 12 in der Luftzuführung 11 bestimmt. Das Abgas der Brennkraftmaschine 10 wird über einen Abgaskanal 17, in dem ein Katalysator 16 angeordnet ist, abgeleitet. Vor dem Katalysator 16 ist eine Lambdasonde 15 angeordnet. Die Signale des Luftmassenmessers 12 und der Lambdasonde 15 werden einer Steuereinheit 14 zugeführt. Die Steuereinheit 14 ist mit vier Einspritzventilen 13.1, 13.2, 13.3, 13.4 verbunden, mit denen der Brennkraftmaschine 10 Kraftstoff zudosiert wird. Als Einspritzventile 13.1, 13.2, 13.3, 13.4 sind dabei Piezo-Injektoren vorgesehen, welche einen linearen Zusammenhang zwischen einer Einspritzdauer und einer zudosierten Kraftstoffmenge aufweisen. In der Steuereinheit sind eine Vorsteuerung 14.1 und ein Lambdaregler 14.2 zur Einstellung des der Brennkraftmaschine 10 zugeführten Luft-Kraftstoff-Gemischs integriert.
Im regulären Betrieb wird mit der Lambdasonde 15 das Lambda des Abgases gemessen. Der Lambdaregler 14.2 vergleicht das gemessene Lambda mit einem Sollwert und regelt die der Brennkraftmaschine 10 zugeführte Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von der zugeführten Luftmenge derart, dass das gemessene Lambda dem Sollwert entspricht. Damit der volle Stellbereich des Lambdareglers 14.2 verfügbar ist, wird der Lambdaregelung eine Vorsteuerung 14.1 überlagert. Diese nimmt abhängig von der Last der Brennkraftmaschine 10 eine gesteuerte Grundeinstellung der Kraftstoffdosierung vor. Die Vorsteuerung wird regelmäßig adaptiert, so dass Veränderungen in dem Luft- und Kraftstoffsystem ausgeglichen werden können. Dies erfolgt nach bekannten Verfahren, auch bei einem Fehler in dem Luftpfad, durch eine entsprechende Anpassung der eingespritzten Kraftstoffmenge. Die Adaptionswerte zur Korrektur von Gemischfehlern werden also vollständig im Kraftstoffpfad eingerechnet. Im Unterschied dazu sieht die Erfindung eine getrennte Erkennung und Adaption von Fehlern und Abweichungen in dem Luftpfad und dem Kraftstoffpfad vor.
Die Zumessung von Kraftstoff über einen Injektor (Einspritzventile 13.1, 13.2, 13.3, 13.4) bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen lässt sich in weiten Betriebsbereichen als lineare Funktion von der Einspritzdauer ti beschreiben. Ist das Zumessverhalten nicht linear, kann nach bekannten Verfahren eine Linearisierung der Zumessung durchgeführt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Steuereinheit verwenden den linearen Zusammenhang der Zumessung, um Luft- und Kraftstofffehler, welche bei der Modellierung in der Steuereinheit entstehen, zu trennen. Durch diesen linearen Zusammenhang lässt sich ein Kraftstofffehler ∆rk in weiten Betriebsbereichen durch einen Steigungsfehler a·ti beschreiben. Hinzu kann noch ein Offsetfehler b der Ventilkennlinien der Einspritzventile 13.1, 13.2, 13.3, 13.4 kommen. Zugleich sind ein Luftfehler ∆rl und der Kraftstofffehler ∆rk über den Lambdaregeleingriff fr funktional miteinander verknüpft.
Zur Trennung des Luftfehlers ∆rl und des Kraftstofffehlers ∆rk wird die Brennkraftmaschine 10 in zwei beziehungsweise drei Betriebspunkten betrieben, in welchen der Luftfehler ∆rl vergleichbar ist. Solche Betriebspunkte mit vergleichbarem Luftfehler ∆rl lassen sich generieren, indem dem Kraftstoffsystem gezielt ein Fehler aufgeprägt wird, der von dem Lambdaregler 14.2 durch entsprechende Lambdaregeleingriffe fr1, fr2, fr3 wieder ausgeregelt wird. Unter Nutzung dieser Lambdaregeleingriffe fr1, fr2, fr3 lassen sich der Steigungsfehler a·ti und der Offsetfehler b berechnen und damit der Kraftstofffehler ∆rk innerhalb des linearen Bereichs der Zumessung vollständig beschreiben. Aus dem so in Abhängigkeit von der Einspritzdauer ti bestimmten Kraftstofffehler ∆rk lässt sich der Luftfehler ∆rl betriebspunktunabhängig mit Hilfe des Lambdaregeleingriffs im klassischen stöchiometrischen Betrieb der Brennkraftmaschine berechnen.
2 zeigt in einem ersten Ablaufdiagramm eine Abfolge der Verfahrensschritte bei einem erwarteten Steigungsfehler im Zusammenhang zwischen der Kraftstoffzumessung und der Einspritzdauer einer Brennkraftmaschine 10. Dazu ist der Ablauf in einen Block 1a 20, einen Block 2a 21, einen Block 3a 22, einen Block 4a 23 und einen Block 5a 24, aufgeteilt.
Das Verfahren verwendet den bekannten Zusammenhang fr·rl_real = rk_real ti = rk2ti·rk_real mit der Einspritzdauer ti, dem Lambdaregeleingriff fr, der tatsächlichen Luftmenge rl_real, der tatsächlichen Kraftstoffmenge rk_real und einem applizierten Umrechnungsfaktor rk2ti zwischen der Einspritzdauer ti und der tatsächlichen Kraftstoffmenge rk_real.
In Block 1a 20 erfolgt in einem ersten Verfahrensschritt eine Gleichstellung der Einspritzventile 13.1, 13.2, 13.3, 13.4 der einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine 10 bezüglich der eingespritzten Kraftstoffmasse. Zur Einstellung der Einspritzventile 13.1, 13.2, 13.3, 13.4 kann beispielsweise eine Mengenfehlerkompensation verwendet werden. Bei diesem drehzahlbasierten Verfahren werden Mengenfehler der Einspritzventile 13.1, 13.2, 13.3, 13.4 im Magerbetrieb erkannt. Dazu werden alle Zylinder gleichzeitig abgemagert und ein zylinderindividuelles Merkmal zur Laufunruhe ausgewertet. Im Gegensatz zum homogenen Betrieb ist im Magerbetrieb das Motormoment linear mit der Einspritzmenge korreliert. Um ein Lambda = 1 zu erhalten und damit abgasneutral zu bleiben, erfordert der Verfahrensschritt eine späte, nicht momentenwirksame Nacheinspritzung.
Alternativ dazu können auch die indizierten Mitteldrücke der Zylinder gleichgestellt werden. Dazu müssen entsprechende Brennraumdrucksensoren in den einzelnen Zylindern vorgesehen sein.
Mit dem Abschluss des ersten Verfahrensschrittes ist sichergestellt, dass der verbleibende Kraftstofffehler für die gesamte Brennkraftmaschine 10 erfasst und korrigiert werden kann, da alle Einspritzventile 13.1, 13.2, 13.3, 13.4 durch die zylinderindividuelle Gleichstellung dieselbe Kraftstoffmenge einspritzen.
In Block 2a 21 erfolgt in einem zweiten Verfahrensschritt eine Bestimmung des Kraftstofffehlers a·ti durch Auswertung zweier Betriebspunkte mit vergleichbarem Luftfehler ∆rl. Solche Betriebspunkte mit vergleichbarem Luftfehler ∆rl lassen sich, wie bereits beschrieben, generieren, indem dem Kraftstoffsystem gezielt ein Fehler aufgeprägt wird, der von dem Lambdaregler 14.2 wieder heraus gelernt wird. In den zwei Betriebspunkten gilt dann: fr₁·rl_1,real = rk2ti·rk_1,real ⇒ fr₁·(rl_1,mod|Δrl) = rk2ti·(rk_1,mod|Δrk₁) = rk2ti·(rk_1,mod|a·ti₁) fr₂·rl_2,real = rk2ti·rk_2,real ⇒ fr₂·(rl_2,mod + Δrl) = rk2ti·(rk_2,mod + Δrk₂) = rk2ti·(rk_2,mod + a·ti₂) mit dem Steigungsfehler a und 1 bzw. 2 dem Index zur Beschreibung der Größen im jeweiligen Betriebspunkt. Alle Größen mit Index mod sind modellierte Größen, die relativ zur tatsächlichen Größe (Index real) fehlerhaft sein können. Für den Steigungsfehler a gilt somit:
Das beschriebene Verfahren ist ein mögliches Verfahren zur Beschreibung des Steigungsfehlers a·ti.
In Block 3a 22 wird ein dritter Verfahrensschritt durchgeführt. Hier erfolgt eine kontinuierliche Bestimmung des Kraftstofffehlers ∆rk: Δrk = a·ti
Der so beschriebene Kraftstofffehler ∆rk wird in den Kraftstoffpfad der Vorsteuerung 14.1 eingerechnet.
In Block 4a 23 erfolgt in einem vierten Verfahrensschritt eine kontinuierliche Bestimmung des Luftfehlers ∆rl:
∆rl entspricht somit dem realen Luftfehler im System, welcher sich kontinuierlich und über alle Betriebspunkte mit der Gleichung berechnen lässt.
Um einen plausiblen Luftfehler ∆rl zu erhalten, muss ein stationärer Betrieb der Brennkraftmaschine 10 mit eingeschwungenem Lambdaregler 14.2 vorliegen.
Ist der Luftfehler ∆rl plausibel, wird damit in Block 5a 24 in einem fünften Verfahrensschritt ein von der Drehzahl und der Last der Brennkraftmaschine 10 abhängiges Adaptionskennfeld für die Luftfüllung der Brennkraftmaschine 10 ausgefüllt.
Die Beschreibung des Kraftstofffehlers ∆rk als einen reinen Steigungsfehler stellt eine Vereinfachung dar. Daher beschreibt 3 in einem zweiten Ablaufdiagramm eine Abfolge der Verfahrensschritte bei einem erwarteten Steigungsfehler a·ti und einem Offsetfehler b im Zusammenhang zwischen der Kraftstoffzumessung und der Einspritzdauer ti der Brennkraftmaschine 10 entsprechend der Gleichung ∆rk = a·ti + b
Dazu ist der Ablauf in einen Block 1b 30, einen Block 2b 31, einen Block 3b 32, einen Block 4b 33 und einen Block 5b 34, aufgeteilt.
Ausgangspunkt ist auch hier der bekannte Zusammenhang fr·rl_real = rk_real ti = rk2ti·rk_real
In Block 1b 30 erfolgt in einem ersten Verfahrensschritt eine Gleichstellung der Einspritzventile 13.1, 13.2, 13.3, 13.4, wie dies bereits zu Block 1a 20 der 2 beschrieben ist.
In Block 2b 31 werden in einem zweiten Verfahrensschritt die beiden Unbekannten (Steigungsfehler a und Offsetfehler b) ermittelt. Dazu wird die Brennkraftmaschine 10 in drei Betriebspunkten mit vergleichbaren Luftfehlern ∆rl betrieben und die Lambdaregeleingriffe fr₁, fr₂, fr₃ bestimmt. Ansatzpunkt für die Berechnung der zwei Parameter sind dann die folgenden Gleichungen: fr₁·rl_1,real = rk2ti·rk_1,real ⇒ fr₁·(rl_1,mod + Δrl) = rk2ti·(rk_1,mod + Δrk₁) = rk2ti·(rk_1,mod + a·ti₁ + b) fr₂·rl_2,real = rk2ti·rk_2,real ⇒ fr₂·(rl_2,mod + Δrl) = rk2ti·(rk_2,mod + Δrk₂) = rk2ti·(rk_2,mod + a·ti₂ + b) fr₃·rl_3,real = rk2ti·rk_3,real ⇒ fr₃·(rl_3,mod + Δrl) = rk2ti·(rk_3,mod + Δrk₃) = rk2ti·(rk_3,mod + a·ti₃ + b)
Daraus folgt für den Steigungsfehler a und den Offsetfehler b:
In Block 3b 32 erfolgt in einem dritten Verfahrensschritt die kontinuierliche Bestimmung des Kraftstofffehlers ∆rk: Δrk = a·ti + b
Der so beschriebene Kraftstofffehler ∆rk wird in den Kraftstoffpfad der Vorsteuerung 14.1 eingerechnet.
In den Blöcken 4b 33 und 5b 34 erfolgt in einem vierten Verfahrensschritt eine kontinuierliche Bestimmung des Luftfehlers ∆rl und in einem fünften Verfahrensschritt das Ausfüllen des Adaptionskennfeld für die Luftfüllung der Brennkraftmaschine 10, wie dies bereits zu 2 und darin zu den Blöcken 4a 23 und 5a 24 beschrieben ist.
Das in den Ausführungsbeispielen beschriebene Verfahren ermöglicht somit die getrennte Bestimmung von Luftfehlern ∆rl und Kraftstofffehlern ∆rk und eine entsprechende getrennte Adaption der Vorsteuerung einer Brennkraftmaschine 10. Das Verfahren verwendet dazu Daten und Messwerte, welche in einer Steuereinheit 14 einer modernen Brennkraftmaschine 10 bereits vorliegen. Es kann daher kostengünstig durch eine einfache Softwareerweiterung umgesetzt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10330092 A1 [0004]
DE 102008012607 B4 [0005]
DE 102010051034 A1 [0006]

Claims

Verfahren zur Erkennung eines Luftfehlers und eines Kraftstofffehlers in der Gemischzubereitung einer Brennkraftmaschine (10), wobei die Gemischzubereitung über eine Vorsteuerung und eine Lambdaregelung erfolgt und wobei zumindest in bestimmten Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine (10) ein linearer Zusammenhang zwischen einer Kraftstoffzumessung und einer Einspritzdauer besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstofffehler als ein Steigungsfehler oder als ein Steigungsfehler und ein Offsetfehler im Zusammenhang zwischen der Kraftstoffzumessung und der Einspritzdauer beschrieben wird, dass die Brennkraftmaschine (10) in zumindest zwei Betriebspunkten mit vergleichbaren Luftfehlern betrieben und darin jeweils ein Lambdaregeleingriff bestimmt wird, dass aus den bestimmten Lambdaregeleingriffen der Steigungsfehler oder der Steigungsfehler und der Offsetfehler zur Beschreibung des Kraftstofffehlers bestimmt werden und dass aus dem ermittelten Kraftstofffehler der Luftfehler bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem erwarteten Steigungsfehler die Lambdaregeleingriffe bei zwei und bei einem erwarteten Steigungsfehler und Offsetfehler die Lambdaregeleingriffe bei drei Betriebspunkten der Brennkraftmaschine (10) mit vergleichbaren Luftfehlern bestimmt werden und dass daraus der Kraftstofffehler und der Luftfehler bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Betriebspunkte mit vergleichbaren Luftfehlern dadurch eingestellt werden, dass dem Kraftstoffsystem ein Fehler aufgeprägt wird, dass der Fehler durch einen Lambdaregler (14.2) ausgeglichen wird und dass die so erhaltenen Lambdaregeleingriffe für die Bestimmung des Kraftstofffehlers verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstofffehler und der Luftfehler kontinuierlich oder quasikontinuierlich für zumindest einen Betriebsbereich der Brennkraftmaschine (10) mit einem linearen Zusammenhang zwischen der Kraftstoffzumessung und der Einspritzdauer bestimmt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Bestimmung des Kraftstofffehlers und des Luftfehlers eine Linearisierung des Zusammenhangs zwischen der Kraftstoffzumessung und der Einspritzdauer erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Bestimmung des Kraftstofffehlers und des Luftfehlers die den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine (10) zugeführte Kraftstoffmasse gleichgestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffzumessung über einen Piezo-Injektor oder einen Magnetinjektor erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch Adaption der Vorsteuerung (14.1) ein Kraftstofffehler in einem Kraftstoffpfad und ein Luftfehler in dem Luftpfad der Brennkraftmaschine (10) korrigiert werden.
Anwendung des Verfahrens zur Erkennung eines Luftfehlers und eines Kraftstofffehlers in der Gemischzubereitung einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine (10).
Steuereinheit zur Einstellung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs einer Brennkraftmaschine (10) durch eine Vorsteuerung (14.1) und einen Lambdaregler (14.2) und zur Bestimmung eines Kraftstofffehlers und eines Luftfehlers in der Gemischzubereitung der Brennkraftmaschine (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (10) einen Programmablauf oder eine elektronische Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.