DE102014216844B3

DE102014216844B3 - Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102014216844B3
Application number: DE102014216844.9A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Eser; Michael Herrnberger
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2014-08-25
Filing date: 2014-08-25
Publication date: 2015-10-22
Anticipated expiration: 2034-08-26

Abstract

Eine Vorrichtung umfasst eine Bereitstellungseinheit, die dazu ausgebildet ist, eine geschätzte Totzeit (Tt_EST) einer Lambdasonde bereitzustellen. Die Vorrichtung ist dazu ausgebildet, abhängig von einem Messsignal (MS1) der Lambdasonde und von der geschätzten Totzeit (Tt_EST) der Lambdasonde zylinderindividuelle Lambdasignale (LAM_Z1, LAM_Z2, LAM_Z3) zu ermitteln. Die Vorrichtung ist ferner dazu ausgebildet, in einem Totzeitadaptionsbetrieb einen Zylinder als selektierten Zylinder vorzugeben und für zumindest den selektierten Zylinder ein von anderen Zylindern abweichendes Luft/Kraftstoff-Verhältnis vorzugeben und ein jeweiliges Einspritzventil entsprechend anzusteuern. Die Vorrichtung ist in dem Totzeitadaptionsbetrieb ferner dazu ausgebildet, abhängig von dem zylinderindividuellen Lambdasignal, das dem selektierten Zylinder zugeordnet ist, und frei von den zylinderindividuellen Lambdasignalen, die den von dem selektierten Zylindern verschiedenen Zylindern zugeordnet sind, eine Totzeitdifferenz zu ermitteln und zwar abhängig von einer vorgegebenen Zuordnungsvorschrift. Die Vorrichtung ist in dem Totzeitadaptionsbetrieb ferner dazu ausgebildet, abhängig von der Totzeitdifferenz die geschätzte Totzeit anzupassen und gegebenenfalls die Zuordnungsvorschrift anzupassen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine.
Immer strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich zulässiger Schadstoffemissionen von Kraftfahrzeugen, in denen Brennkraftmaschinen angeordnet sind, machen es erforderlich, Schadstoffemissionen bei dem Betrieb der Brennkraftmaschine so gering wie möglich zu halten. Dies kann zum einen dadurch erfolgen, dass die Schadstoffemissionen verringert werden, die während der Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches in den jeweiligen Zylindern entstehen. Zum anderen sind in Brennkraftmaschinen Abgasnachbehandlungssysteme im Einsatz, die die Schadstoffemissionen, die während des Verbrennungsprozesses des Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder erzeugt werden, in unschädliche Stoffe umwandeln.
Zu diesem Zweck werden Katalysatoren eingesetzt, die Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe und Stickoxide in unschädliche Stoffe umwandeln.
Sowohl das gezielte Beeinflussen des Erzeugens der Schadstoffemissionen während der Verbrennung, als auch das Umwandeln der Schadstoffkomponenten mit einem hohen Wirkungsgrad durch einen Katalysator setzen ein sehr präzise eingestelltes Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem jeweiligen Zylinder voraus.
Aus dem Fachbuch ”Handbuch Verbrennungsmotor”, Herausgeber Richard von Basshuysen, Fred Schäfer, 2. Auflage, Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Juni 2002, Seiten 559 bis 561, ist eine binäre Lambdaregelung bekannt mit einer binären Lambdasonde, die stromaufwärts des Abgaskatalysators angeordnet ist. Die binäre Lambdaregelung umfasst einen PI-Regler, wobei die P- und I-Anteile in Kennfeldern über Motordrehzahl und Last abgelegt sind. Bei der binären Lambdaregelung ergibt sich die Anregung des Katalysators, auch als Lambda-Schwankung bezeichnet, implizit durch die Zweipunktregelung. Die Amplitude der Lambda-Schwankung wird auf in etwa 3% eingestellt.
Ferner ist aus dem Fachbuch ”Handbuch Verbrennungsmotor”, Herausgeber Richard von Basshuysen, Fred Schäfer, 2. Auflage, Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Juni 2002, Seiten 559 bis 561, eine lineare Lambdaregelung bekannt mit einer linearen Lambdasonde, die stromaufwärts des Abgaskatalysators angeordnet ist. Die lineare Lambdaregelung umfasst einen PII²D Regler, dem eine Regelabweichung zugeführt wird, die abhängt von dem Messsignal der linearen Lambdasonde.
Um insbesondere zukünftigen gesetzlichen Anforderungen bezüglich der Schadstoffemissionen gerecht zu werden, werden verstärkt motornahe Katalysatoren eingesetzt. Diese erfordern aufgrund der geringen Mischstrecke von den Auslassventilen bis zu dem Katalysator in vielen Fällen eine sehr geringe Toleranz im Luft/Kraftstoff-Verhältnis in den einzelnen Zylindern einer Abgasbank und zwar eine deutlich geringere Toleranz als bei einer motorfernen Anordnung der Katalysatoren. In diesem Zusammenhang kann eine zylinderindividuelle Lambdaregelung eingesetzt werden.
Aus der DE 10 2004 026 176 B3 ist es im Rahmen eines Erfassens eines zylinderindividuellen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses bei einer Brennkraftmaschine bekannt, einen Abtast-Kurbelwellenwinkel bezogen auf eine Bezugsposition des Kolbens des jeweiligen Zylinders zum Erfassen des Messsignals der Abgassonde zu ermitteln und zwar abhängig von einer das Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in dem jeweiligen Zylinder charakterisierenden Größe. Zu dem Abtast-Kurbelwellenwinkel wird das Messsignal erfasst und dem jeweiligen Zylinder zugeordnet.
Aus der DE 10 2004 004 291 B3 ist es bekannt, zu einem vorgegebenen Kurbelwellenwinkel, bezogen auf eine Bezugsposition des Kolbens des jeweiligen Zylinders, das Messsignal in einer Abgassonde zu erfassen und dem jeweiligen Zylinder zuzuordnen. Der vorgegebene Kurbelwellenwinkel wird abhängig von einem Instabilitätskriterium eines Reglers angepasst. Mittels des Reglers wird eine Stellgröße zum Beeinflussen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in dem jeweiligen Zylinder abhängig von dem für den jeweiligen Zylinder erfassten Messsignal erzeugt.
Aus der DE 10 260 721 A1 ist es bekannt, eine Lambdasonde wenigstens zeitweilig zu einer zylinderindividuellen Lambdaregelung einzusetzen. Im Rahmen einer Diagnose der dynamischen Eigenschaften der Lambdasonde ist vorgesehen, dass wenigstens eine Stellgröße der Lambdaregelung erfasst und mit einer vorgebbaren maximalen Schwelle verglichen wird. Im Falle des Überschreitens der maximalen Schwelle wird das Verhalten der Lambdasonde im Hinblick auf die Einsatzfähigkeit für die zylinderindividuelle Lambdaregelung als nicht ausreichend bewertet.
In der DE 10 304 245 B3 ist ein Verfahren zur Adaption der Signalabtastung von Lambdasondensignalwerten beschrieben zum Einsatz bei einer zylinderselektiven Lambdaregelung für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine. Eine Lambdasonde misst zu vorbestimmten Zeitpunkten die Lambdawerte im Abgas für einzelne Zylinder. Für die Lambdawerte mehrerer Zylinder wird eine Kenngröße berechnet, die ein Maß für die Abweichung der Lambdawerte der einzelnen Zylinder ist. Die Zeitpunkte zur Erfassung der Lambdawerte der einzelnen Zylinder werden bezogen auf eine Kurbelwellenwinkelposition der Brennkraftmaschine derart gesetzt, dass die Kenngröße einen Extremwert annimmt.
In der DE 10 2004 036 034 B3 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern beschrieben, bei dem ein Lambdawert durch Auswertung eines Messsignals einer Lambdasonde im Abgas der Brennkraftmaschine ermittelt wird. Es werden zwei Verbrennungsperioden der Brennkraftmaschine miteinander verglichen, in denen jeweils bei einem einzelnen Zylinder der Mehrzahl von Zylindern der Brennkraftmaschine der Lambdawert einmal in Richtung einer Lambdaerhöhung und einmal in Richtung einer Lambdaverringerung beeinflusst wird. Für jede der beiden Verbrennungsperioden wird für sich das gemessene Signal der Lambdasonde und das Quadrat des gemessenen Signals der Lambdasonde aufsummiert.
In der DE 10 206 402 C1 ist ein Verfahren zur zylinderselektiven Lambdaregelung bei einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern beschrieben. Eine Differenz aus einem Lambda-Sollwert und einem Lambda-Istwert für einen der Zylinder dient zur Bestimmung einer Einspritzkorrekturzeit für den Zylinder. Der Lambda-Sollwert wird für den Zylinder in ersten Zeitabschnitten um eine erste Anregungsamplitude und in zweiten Zeitabschnitten um eine zweite Anregungsamplitude geändert. Der Lambda-Istwert für den Zylinder wird abhängig von der ersten und der zweiten Anregungsamplitude aus den Lambda-Istwerten, die den ersten und zweiten Zeitabschnitten entsprechen, als der Lambda-Istwert mit fehlender Anregungsamplitude bestimmt.
In DE 10 2006 061 117 B3 ist ein Verfahren beschrieben zur Phasenadaption einer zylinderselektiven Lambdaregelung bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine. Zwei der Zylinder werden in ihrem Lambdawert vertrimmt. Das Signal einer im Abgasstrang der Brennkraftmaschine angeordneten hochauflösenden Beobachtersonde wird analysiert, um die Lambdawerte der einzelnen Zylinder zu bestimmen. Die Lambdawerte der einzelnen Zylinder werden miteinander verglichen, um aus dem Vergleichsergebnis einen Phasenverschiebungsbereich zu ermitteln. Ein Korrekturwert wird aus dem Phasenverschiebungsbereich zur sprunghaften Phasenadaption verwendet.
Aus der DE 10 2005 057 975 A1 ist ein Verfahren zur zylinderindividuellen Steuerung der Kraftstoff- und/oder Luftmenge einer Brennkraftmaschine bekannt. Es wird ein Signal, das durch die Verbrennung beeinflusst wird oder eine Größe betrifft, die Einfluss auf die Verbrennung hat und zeitlich gegeneinander versetzte Informationen von allen Zylindern enthält ausgewertet, in dem durch zylinderindividuelle Unterschiede verursachte Schwingungsanteile im Frequenzbereich ermittelt und für ausgewählte Frequenzen getrennt geregelt werden. Für jede auszuregelnde Frequenz ist ein Amplitudenregler vorgesehen, der die Amplitude eines Korrektureingriffs bestimmt. Ferner ist ein Phasenregler vorgesehen, der die Zuordnung eines Eingriffsmusters bezüglich der Zylinder bestimmt. Als Frequenz wird die Frequenz eines Nockenwellensignals und deren Vielfache bis einschließlich der halben Zündfrequenz ausgewertet.
In der DE 10 2004 036 033 A1 ist ein Verfahren zur zeitlichen Zuordnung eines Signals einer Lambda-Sonde bei einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern zu einem der Zylinder beschrieben, wobei ein Zeitintervall gemessen von einem Referenzzeitpunkt bis zu einem Zeitraum, in dem das Signal der Lambda-Sonde einem der Zylinder zugeordnet wird, bestimmt wird, bei dem das Zeitintervall mittels folgender Verfahrensschritte bestimmt wird:

– Vertrimmung eines Zylinders um einen ersten Wert während eines ersten Zeitraums und Erfassen des Signals der Lambda-Sonde während des Zeitraums,
– Vertrimmung des Zylinders um einen zweiten Wert während eines zweiten Zeitraums und Erfassen des Signals der Lambda-Sonde während des Zeitraums,
– Bestimmung eines Differenzsignals
– Ermittlung des Zeitpunktes eines lokalen Maximums des Differenzsignals
– Bestimmung des Zeitintervalls aus der Zeitdifferenz.

In der DE 10 2008 058 008 B3 ist eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern beschrieben, wobei jedem Zylinder ein Einspritzventil zugeordnet ist und die Brennkraftmaschine einen Abgastrakt aufweist, der einen Abgaskatalysator und eine stromaufwärts oder in dem Abgaskatalysator angeordnete Lambdasonde umfasst. Es ist eine Zuordnungseinheit vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, abhängig von dem Messignal der Lambdasonde zylinderindividuelle Lambdasignale zu ermitteln und abhängig von den zylinderindividuellen Lambdasignalen Lambdaabweichungssignale für die jeweiligen Zylinder zu ermitteln, bezogen auf ein über die zylinderindividuellen Lambdasignale gemitteltes Lambdasignal. Ferner ist ein Beobachter vorgesehen, der ein Sensormodell der Lambdasonde umfasst, das in einem Rückkopplungszweig des Beobachters angeordnet ist, wobei der Beobachter so ausgebildet ist, dass ihm die zylinderindividuellen Lambdaabweichungssignale eingangsseitig zugeführt werden und auf den jeweiligen Zylinder bezogene Beobachterausgangsgrößen repräsentativ sind für Abweichungen der Einspritzcharakteristik des Einspritzvenils des jeweiligen Zylinders von einer vorgegebenen Einspritzcharakteristik. Es ist eine Parameterdetektionseinheit vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, ein vorgegebenes Störmuster aus zylinderindividuellen Gemischabweichungen aufzuprägen in Reaktion auf das jeweils vorgegebene Störmuster zumindest ein Parameter des Sensormodells als Detektionsparameter solange zu verändern, bis zu mindest eine der Beobachter-Ausgangsgrößen den ihrem Zylinder zugeordneten Anteil des Störmusters auf vorgegebene Weise repräsentiert und der zumindest eine Detektionsparameter ausgegeben wird.
Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern zu schaffen, die auf einfache Weise zu einem schadstoffarmen Betrieb beiträgt.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, insbesondere mindestens zwei Zylindern, denen jeweils mindestens ein Einspritzventil zugeordnet ist, einem Abgastrakt, der einen Abgaskatalysator und eine Lambdasonde umfasst, deren Messsignal repräsentativ ist für ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis in den Zylindern.
Die Lambdasonde erfasst insbesondere einen Restsauerstoff des Abgases und somit ist ihr Messsignal charakteristisch für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem jeweiligen Brennraum des jeweiligen Zylinders und stromaufwärts der Lambdasonde vor der Oxidation des Kraftstoffs, das als Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem jeweiligen Zylinder bezeichnet ist.
Eine Bereitstellungseinheit ist vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, eine geschätzte Totzeit der Lambdasonde bereitzustellen.
Die geschätzte Totzeit ist repräsentativ für eine Zeit, die ein Abgaspaket benötigt ausgehend von dem oberen Totpunkt, insbesondere dem oberen Totpunkt bei Verbrennung, bis zum Erreichen der Lambdasonde und deren Ansprechen darauf. Die geschätzte Totzeit kann anfangs empirisch vorab bestimmt werden. Bevorzugt wird die geschätzte Totzeit in Grad-Kurbelwellenwinkel angegeben. Dabei bildet der jeweilige obere Totpunkt des jeweiligen Zylinders den Bezugswinkel, also insbesondere 0 Grad.
Die Vorrichtung ist dazu ausgebildet, abhängig von dem Messsignal der Lambdasonde und von der geschätzten Totzeit der Lambdasonde zylinderindividuelle Lambdasignale zu ermitteln. So kann, insbesondere auch nach einer langen Betriebsdauer und somit insbesondere gealterter Lambdasonde, noch das jeweilige zylinderindividuelle Lambdasignal sehr präzise ermittelt werden, also insbesondere eine geringe Abweichung zu einem tatsächlichen Lambda aufweisen.
Die Vorrichtung ist ferner dazu ausgebildet, abhängig von den zylinderindividuellen Lambdasignalen Lambdaabweichungssignale für die jeweiligen Zylinder zu ermitteln und zwar bezogen auf ein über die zylinderindividuellen Lambdasignale gemitteltes Lambdasignal.
Ferner ist ein Beobachter vorgesehen, der so ausgebildet ist, dass ihm die zylinderindividuellen Lambdaabweichungssignale eingangsseitig zugeführt werden und aus dem jeweiligen Zylinder bezogene Beobachterausgangsgrößen repräsentativ sind für Abweichungen der Einspritzcharakteristik des Einspritzventils des jeweiligen Zylinders von einer vorgegebenen Einspritzcharakteristik.
Jeweilige zylinderindividuelle Lambdaregler sind vorgesehen, die so ausgebildet sind, dass ihnen jeweils die jeweilige Beobachter-Ausgangsgröße als Eingangsgröße zugeführt ist, die dem jeweiligen Zylinder zugeordnet ist, und das jeweilige Regelerstellsignal die in den jeweiligen Zylinder zuzumessende Kraftstoffmasse beeinflusst.
Die Vorrichtung ist ferner dazu ausgebildet, in einem Totzeitadaptionsbetrieb einen der Zylinder als selektierten Zylinder vorzugeben und für zumindest den selektierten Zylinder ein von den anderen Zylindern abweichendes Luft/Kraftstoff-Verhältnis vorzugeben und das jeweilige Einspritzventil entsprechend anzusteuern. Die Vorrichtung ist in dem Totzeitadaptionsbetrieb ferner dazu ausgebildet, abhängig von dem zylinderindividuellen Lambdasignal, das dem selektierten Zylinder zugeordnet ist, und frei von den zylinderindividuellen Lambdasignalen, die den von dem selektierten Zylindern verschiedenen Zylindern zugeordnet sind, eine erste Totzeitdifferenz zu ermitteln und zwar abhängig von einer vorgegebenen Zuordnungsvorschrift.
Die Vorrichtung ist in dem Totzeitadaptionsbetrieb ferner dazu ausgebildet, abhängig von der ersten Totzeitdifferenz die geschätzte Totzeit anzupassen.
Die Vorrichtung ist in dem Totzeitadaptionsbetrieb ferner dazu ausgebildet, abhängig von dem zylinderindividuellen Lambdasignal, das nach dem Anpassen der geschätzten Totzeit dem selektierten Zylinder zugeordnet ist, und frei von den zylinderindividuellen Lambdasignalen, die den von dem selektierten Zylindern verschiedenen Zylindern nach dem Anpassen der geschätzten Totzeit zugeordnet sind, eine zweite Totzeitdifferenz zu ermitteln und zwar abhängig von der vorgegebenen Zuordnungsvorschrift. Die Vorrichtung ist in dem Totzeitadaptionsbetrieb ferner dazu ausgebildet, falls die zweite Totzeitdifferenz größer ist als die erste Totzeitdifferenz, die Zuordnungsvorschrift anzupassen und die geschätzte Totzeit abhängig von der angepassten Zuordnungsvorschrift anzupassen.
Falls die zweite Totzeitdifferenz kleiner ist als die erste Totzeitdifferenz, so kann beispielsweise die Zuordnungsvorschrift nicht angepasst werden und die geschätzte Totzeit abhängig von der nicht angepassten Zuordnungsvorschrift angepasst werden.
Wird die Zuordnungsvorschrift angepasst, so wird beispielsweise die angepasste Zuordnungsvorschrift gespeichert und zukünftig beispielsweise für einen erneuten Totzeitadaptionsbetrieb als Zuordnungsvorschrift verwendet.
Es wird so ein Beitrag geleistet, das jeweilige Luft/Kraftstoff-Verhältnis in den jeweiligen Zylindern besonders präzise einzustellen. Hierbei ist lediglich das zylinderindividuelle Lambdasignal, das dem selektierten Zylinder zugeordnet ist, zwingend notwendig. Somit müssen keine Lambdasignale von mehreren Zylindern kombiniert werden. Weiterhin ist hierdurch eine Totzeitadaption für Brennkraftmaschinen möglich, die nicht stabil für einen „extrem mageren” Betrieb sind.
Gemäß einer optionalen Ausgestaltung ist die Vorrichtung dazu ausgebildet, in dem Totzeitadaptionsbetrieb für den selektierten Zylinder eine maximale Amplitude des zylinderindividuellen Lambdasignals vorzugeben und abhängig von dem Verhältnis von dem zylinderindividuellen Lambdasignal des selektierten Zylinder zu der vorgegeben maximale Amplitude die jeweilige Totzeitdifferenz zu ermitteln.
Auf diese Weise wird ein Beitrag geleistet, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem jeweiligen Zylinder besonders präzise zu ermitteln.
Gemäß einer weiteren optionalen Ausgestaltung umfasst die Zuordnungsvorschrift eine Arkussinus-Funktion oder eine Arkuskosinus-Funktion. Hierdurch kann die jeweilige Totzeitdifferenz besonders ressourcenschonend ermittelt werden.
Gemäß einer weiteren optionalen Ausgestaltung ist die Vorrichtung dazu ausgebildet, in dem Totzeitadaptionsbetrieb, falls die zweite Totzeitdifferenz kleiner ist als ein vorgegebener erster Schwellenwert, die geschätzte Totzeit nachfolgend inkrementell anzupassen. Auf diese Weise kann die geschätzte Totzeit sehr genau und ressourcenschonend ermittelt werden.
Gemäß einer weiteren optionalen Ausgestaltung ist die Vorrichtung dazu ausgebildet, in dem Totzeitadaptionsbetrieb, falls die zweite Totzeitdifferenz größer ist als die erste Totzeitdifferenz und der Betrag der Differenz der ersten und zweiten Totzeitdifferenz größer ist als ein vorgegebener zweiter Schwellenwert, die Zuordnungsvorschrift derart anzupassen, dass die Richtung geändert wird, in die die geschätzte Totzeit angepasst wird.
Ist die zweite Totzeitdifferenz größer als die erste Totzeitdifferenz, so ist es wahrscheinlich, dass die Korrektur in die falsche Richtung erfolgt ist. Durch Vergleichen der beiden Totzeitdifferenzen, kann die Ermittlung der Richtung auf einfache Weise erfolgen. Der zweite Schwellenwert ist insbesondere dafür vorgesehen, um ein Rauschen auf dem jeweiligen Signal zu berücksichtigen, so dass es nicht zu einem fehlerhaften Richtungswechsel kommt, wenn die zweite Totzeitdifferenz nur auf Grund von Rauschen größer ist als die erste Totzeitdifferenz. Der zweite Schwellenwert ist somit insbesondere kleiner als der erste Schwellenwert.
Gemäß einer weiteren optionalen Ausgestaltung ist die Vorrichtung dazu ausgebildet in dem Totzeitadaptionsbetrieb, falls die zweite Totzeitdifferenz größer oder kleiner ist als die erste Totzeitdifferenz und der Betrag der Differenz der ersten und zweiten Totzeitdifferenz kleiner ist als der vorgegebene zweite Schwellenwert, die Zuordnungsvorschrift derart anzupassen, dass die Richtung unverändert bleibt, in die die geschätzte Totzeit angepasst wird.
Falls die erste und die zweite Totzeitdifferenz sich im Wesentlichen nicht unterscheiden, beziehungsweise, falls der Betrag der Differenz der ersten und zweiten Totzeitdifferenz kleiner ist als der vorgegebene zweite Schwellenwert, so liegt insbesondere ein sehr großer Fehler in der geschätzten Totzeit vor, so dass insbesondere mehrmals hintereinander in die gleiche Richtung korrigiert werden muss, bis sich die zweite Totzeitdifferenz stärker von der ersten Totzeitdifferenz unterscheidet.
Gemäß einer weiteren optionalen Ausgestaltung wird der Totzeitadaptionsbetrieb beendet, wenn die erste und/oder die zweite Totzeitdifferenz kleiner ist als ein jeweiliger vorgegebener Abbruchschwellenwert. Hierdurch kann der Totzeitadaptionsbetrieb effektiv beendet werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Brennkraftmaschine mit einer Steuervorrichtung,
2 ein Blockdiagramm im Rahmen einer zylinderindividuellen Lambdaregelung,
3 bis 11 Signalverläufe aufgetragen über die Zeit.
12 eine Zuordnungsvorschrift und,
13 ein Zustandsübergangsdiagramm zum Betreiben der Brennkraftmaschine.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Eine Brennkraftmaschine (1) umfasst einen Ansaugtrakt 1, einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3 und einen Abgastrakt 4. Der Ansaugtrakt 1 umfasst vorzugsweise eine Drosselklappe 5, ferner einen Sammler 6 und ein Saugrohr 7, das hin zu einem Zylinder Z1 über einen Einlasskanal in den Motorblock 2 geführt ist. Der Motorblock 2 umfasst ferner eine Kurbelwelle 8, welche über eine Pleuelstange 10 mit dem Kolben 11 des Zylinders Z1 gekoppelt ist.
Der Zylinderkopf 3 umfasst einen Ventiltrieb mit einem Gaseinlassventil 12 und einem Gasauslassventil 13.
Der Zylinderkopf 3 umfasst ferner ein Einspritzventil 18 und eine Zündkerze 19. Alternativ kann das Einspritzventil 18 auch in dem Saugrohr 7 angeordnet sein.
In dem Abgastrakt 4 ist ein Abgaskatalysator 21 angeordnet, der bevorzugt als Dreiwege-Katalysator ausgebildet ist und der beispielsweise sehr nah zu dem Auslass, dem das Auslassventil 13 zugeordnet ist, angeordnet ist.
Eine Steuervorrichtung 25 ist vorgesehen, der Sensoren zugeordnet sind, die verschiedene Messgrößen erfassen und jeweils den Wert der Messgröße ermitteln. Betriebsgrößen umfassen neben den Messgrößen auch von diesen abgeleitete Größen. Die Steuervorrichtung 25 ist dazu ausgebildet, abhängig von mindestens einer der Betriebsgrößen Stellgrößen zu ermitteln, die dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern der Stellglieder mittels entsprechender Stellantriebe umgesetzt werden. Die Steuervorrichtung 25 kann auch als Vorrichtung zum Betreiben der Brennkraftmaschine bezeichnet werden.
Die Sensoren sind ein Pedalstellungsgeber 26, welcher eine Fahrpedalstellung eines Fahrpedals 27 erfasst, ein Luftmassensensor 28, welche einen Luftmassenstrom stromaufwärts der Drosselklappe 5 erfasst, ein erster Temperatursensor 32, welcher eine Ansauglufttemperatur erfasst, ein Saugrohrdrucksensor 34, welcher einen Saugrohrdruck in dem Sammler 6 erfasst, ein Kurbelwellenwinkelsensor 36, welcher einen Kurbelwellenwinkel erfasst, dem dann eine Drehzahl N zugeordnet wird.
Ferner ist eine erste Lambdasonde 42 vorgesehen, die stromaufwärts des Abgaskatalysators 21 oder in dem Abgaskatalysator 21 angeordnet ist und die einen Restsauerstoffgehalt des Abgases erfasst und deren Messsignal MS1 charakteristisch ist für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem Brennraum des Zylinders Z1 und stromaufwärts der ersten Lambdasonde 42 vor der Oxidation des Kraftstoffs, im Folgenden bezeichnet als das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem Zylinder Z1. Die erste Abgassonde 42 kann so in dem Abgaskatalysator angeordnet sein, dass sich ein Teil des Katalysatorvolumens stromaufwärts der ersten Abgassonde 42 befindet. Die erste Abgassonde kann als binäre Abgassonde, beispielsweise auch bezeichnet als Sprungsonde, oder als lineare Lambdasonde, auch bezeichnet als Breitbandsonde, ausgebildet sein.
Grundsätzlich kann auch eine zweite Lambdasonde 44 stromabwärts des Abgaskatalysators 21 angeordnet sein.
Je nach Ausführungsform der Erfindung kann eine beliebige Untermenge der genannten Sensoren vorhanden sein oder es können auch zusätzliche Sensoren vorhanden sein.
Die Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 5, die Gaseinlass- und Gasauslassventile 12, 13, das Einspritzventil 18 oder die Zündkerze 19.
Neben dem Zylinder Z1 sind auch noch weitere Zylinder Z2 bis Z3 vorgesehen, denen dann auch entsprechende Stellglieder und gegebenenfalls Sensoren zugeordnet sind. So können beispielsweise die Zylinder Z1 bis Z3 beispielsweise einer Abgasbank zugeordnet sein und eine gemeinsame erste Lambdasonde 42 zugeordnet haben. Darüber hinaus können selbstverständlich auch weitere Zylinder vorgesehen sein, wie zum Beispiel solche, die einer zweiten Abgasbank zugeordnet sind. So kann die Brennkraftmaschine eine beliebige Anzahl an Zylindern umfassen.
Die Steuervorrichtung 25 umfasst eine Lambdaregelung, die je nach Ausführung der ersten Lambdasonde eine binäre Lambdaregelung oder entsprechend eine lineare Lambdaregelung sein kann.
Ausgangsseitig der jeweiligen Lambdaregelung wird ein Reglerstellsignal ausgegeben, das eine zuzumessende Kraftstoffmasse beeinflusst und zwar für alle der jeweiligen ersten Lambdasonde 42 zugeordneten Zylinder. Das Regelstellsignal der Lambdaregelung wird insbesondere multiplikativ mit einer zuzumessenden Kraftstoffmasse verknüpft, um so eine korrigierte zuzumessende Kraftstoffmasse zu ermitteln.
Die zuzumessende Kraftstoffmasse wird beispielsweise abhängig von der Drehzahl N und einer Last ermittelt. Dazu können beispielsweise ein oder mehrere Kennfelder vorgesehen sein, die vorab ermittelt sind, so zum Beispiel an einem Motorprüfstand.
Abhängig von der korrigierten Kraftstoffmasse wird ein Stellsignal ermittelt, insbesondere für das jeweilige Einspritzventil 18.
Anhand der 2 ist eine zylinderindividuelle Lambdaregelung näher erläutert. Ein Block B16 umfasst eine Zuordnungseinheit, die dazu ausgebildet ist, abhängig von dem Messsignal MS1 der ersten Lambdasonde 42 zylinderindividuelle Lambdasignale LAM_Z1, LAM_Z2, LAM_Z3 zu ermitteln und abhängig von den zylinderindividuellen Lambdasignalen LAM_Z1, LAM_Z2, LAM_Z3 zylinderindividuelle Lambdaabweichungssignale D_LAM_Z1, D_LAM_Z2, D_LAM_Z3 für die jeweiligen Zylinder zu ermitteln bezogen auf ein über die zylinderindividuellen Lambdasignale LAM_Z1, LAM_Z2, LAM_Z3 gemitteltes Lambdasignal LAM_ZI_MW.
Die Zuordnungseinheit umfasst ferner einen Block B18, der einen Umschalter umfasst. Der Umschalter ist dazu ausgebildet, ein Umschalten vorzunehmen, das jeweils korrelierend ist zu den jeweiligen Zeitpunkten, an denen das jeweilige Abgaspaket repräsentativ ist für den jeweiligen Zylinder Z1 bis Z3. Dabei wird ein jeweiliges Umschalten des Umschalters ausgelöst durch einen Auslöser TRIG, der auch als Trigger bezeichnet werden kann und der von einer Bereitstellungseinheit bereitgestellt wird, die weiter unten anhand eines Blocks B42 näher erläutert ist. Der Auslöser bestimmt so den jeweiligen Abtastzeitpunkt des Messsignals MS1 und die jeweilige Zuordnung zu dem jeweiligen zylinderindividuellen Lambdasignal LAM_Z1, LAM_Z2, LAM_Z3.
Ein Block B20 ist dazu ausgebildet ein über die zylinderindividuellen Lambdasignale LAM_Z1, LAM_Z2, LAM_Z3 gemitteltes Lambdasignal LAM_ZI_MW zu ermitteln. Darüber hinaus ist der Block B20 dazu ausgebildet, jeweils zylinderindividuelle Lambdaabweichungssignale D_LAM_Z1, D_LAM_Z2, D_LAM_Z3 zu ermitteln und zwar abhängig von einer Differenz des jeweiligen zylinderindividuellen Lambdasignals LAM_Z1, LAM_Z2, LAM_Z3 und auf der anderen Seite des gemittelten Lambdasignals LAM_ZI_MW. Je nach aktueller Stellung des Umschalters in dem Block B18 wird für den dann jeweils relevanten Zylinder Z1 bis Z3 das jeweilige zylinderindividuelle Lambdaabweichungssignal D_LAM_Z1, D_LAM_Z2, D_LAM_Z3 ermittelt.
Das jeweils aktuelle ermittelte Zylinderindividuelle Lambdaabweichungssignal D_LAM_Z1, D_LAM_Z2, D_LAM_Z3 wird einem Block B22 zugeführt, der einen Beobachter umfasst, wobei das Zuführen zu einer Subtrahierstelle SUB1 erfolgt, in der die Differenz zu einem Modell-Lambdaabweichungssignal D_LAM_MOD ermittelt wird. Diese Differenz wird dann in einem Verstärker K verstärkt und anschließend einem Block B24 zugeführt, der ebenfalls einen Umschalter umfasst, der synchron zu dem des Blocks B18 umgeschaltet wird.
Ausgangsseitig des Blocks B24 ist dieser je nach seiner Schaltstellung mit einem Block B26, einem Block B28 oder einem Block B30 gekoppelt. Die Blöcke B26, B28 und B30 umfassen jeweils ein I-Glied, das heißt ein integrierendes Glied, das die an seinem Eingang anliegenden Signale integriert. Die Ausgangsgröße des Blocks B26 ist repräsentativ für eine Abweichung der Einspritzcharakteristik des Einspritzventils 18 des Zylinders Z1 von einer vorgegebenen Einspritzcharakteristik und stellt die Beobachterausgangsgröße OBS_Z1 dar, die repräsentativ ist für die Abweichung der Einspritzcharakteristik des Einspritzventils des Zylinders Z1 von einer vorgegebenen Einspritzcharakteristik.
Beispielsweise kann die vorgegebene Einspritzcharakteristik eine mittlere Einspritzcharakteristik aller Einspritzventile 18 der jeweiligen Zylinder Z1, Z2, Z3 sein. Entsprechendes gilt für die Beobachter-Ausgangsgrößen OBS_Z2, OBS_Z3, die die Ausgangsgrößen der Blöcke B28 beziehungsweise B30 sind bezüglich der Zylinder Z2 beziehungsweise Z3.
Darüber hinaus ist in einem Block B32 ein weiterer Umschalter vorgesehen, dem die Beobachter-Ausgangsgrößen OBS_Z1, OBS_Z2 und OBS_Z3 eingangsseitig zugeführt sind und dessen Umschalter synchron zu demjenigen der Blöcke B18 und B24 umgeschaltet wird und dessen Ausgangssignal Eingangsgröße eines Blocks B34 ist.
Der Block B34 umfasst ein Sensormodell der ersten Lambdasonde. Dieses Sensormodell ist beispielsweise in Form eines PT1-Gliedes realisiert kann jedoch auch noch weitere Elemente umfassen. Ausgangsseitig des Blocks B34 wird dann als Ausgang des Sensormodells das Modell-Lambdaabweichungssignal D_LAM_MOD erzeugt.
Die jeweiligen Beobachter-Ausgangsgrößen OBS_Z1, OBS_Z2 und OBS_Z3 sind zylinderindividuellen Lambdareglern zugeführt, die jeweils einem Block B36, B38 und B40 ausgebildet sind. Die zylinderindividuellen Lambdaregler können beispielsweise einen Integralanteil aufweisen. Das jeweilige Reglerstellsignal LAM_FAC_ZI_Z1, LAM_FAC_ZI_Z2, LAM_FAC_ZI_Z3 beeinflusst die in dem jeweiligen Zylinder Z1, Z2, Z3 zuzumessende Kraftstoffmasse MFF, insofern kann beispielsweise multiplikativ bezogen auf den jeweiligen Zylinder Z1 bis Z3 eine jeweils individuelle Korrektur der zuzumessenden Kraftstoffmasse erfolgen. Darüber hinaus können auch abhängig von den jeweiligen zylinderindividuellen Reglerstellsignalen LAM_FAC_ZI_Z1, LAM_FAC_ZI_Z2, LAM_FAC_ZI_Z3 auch entsprechende Adaptionswerte ermittelt werden, wie dies anhand der schematisch angedeuteten weiteren Blöcke im Anschluss an die Blöcke B36 bis B40 dargestellt ist.
Mittels der in dem Block B42 ausgebildeten Bereitstellungseinheit wird eine geschätzte Totzeit Tt_EST bereitgestellt. Der Auslöser TRIG ist anfangs insbesondere für eine nominelle erste Abgassonde bestimmt, die sich beispielsweise in einem Neuzustand befindet und/oder beispielsweise an einem Motorprüfstand oder dergleichen vermessen wurde.
Mittels der geschätzten Totzeit Tt_EST wird der Auslöser TRIG entsprechend angepasst, um so beim Abtasten des Messsignals MS1 der ersten Abgassonde 42 die geschätzte Totzeit Tt_EST zu berücksichtigen.
Der Trigger TRIG kann grundsätzlich bezogen auf einen jeweiligen Kurbelwellenwinkel der Kurbelwelle 8 vorgegeben sein und dann entsprechend bezogen auf einen jeweiligen Kurbelwellenwinkel ausgelöst werden und/oder dazu in den jeweiligen Zeitbereich konvertiert werden. Alternativ kann er jedoch auch, und zwar insbesondere bezogen auf die jeweilige Drehzahl, direkt im Zeitbereich vorgegeben sein.
Die geschätzte Totzeit Tt_EST wird beispielsweise in einem Totzeitadaptionsbetrieb ermittelt. Der Totzeitadaptionsbetrieb wird insbesondere durchgeführt, wenn eine Oszillation der zylinderindividuellen Lambdasignale erkannt wird und/oder wenn erkannt wird, dass eine Phasenverschiebung des Lambdasignals vorliegt, beispielsweise mittels des Beobachters.
In dem Totzeitadaptionsbetrieb ist die Steuervorrichtung 25 dazu ausgebildet, einen der Zylinder Z1, Z2, Z3 als selektierten Zylinder vorzugeben und für zumindest den selektierten Zylinder ein von den anderen Zylindern abweichendes Luft/Kraftstoff-Verhältnis vorzugeben und das jeweilige Einspritzventil 18 entsprechend anzusteuern. Weiterhin ist die Steuervorrichtung 25 dazu ausgebildet, abhängig von dem zylinderindividuellen Lambdasignal, das dem selektierten Zylinder zugeordnet ist, und frei von den zylinderindividuellen Lambdasignalen, die den von dem selektierten Zylindern verschiedenen Zylindern zugeordnet sind, eine erste Totzeitdifferenz zu ermitteln und zwar abhängig von einer vorgegebenen Zuordnungsvorschrift. Weiterhin ist die Steuervorrichtung 25 dazu ausgebildet, abhängig von der ersten Totzeitdifferenz die geschätzte Totzeit anzupassen. Die Zuordnungsvorschrift umfasst beispielsweise eine Arkussinus-Funktion oder eine Arkuskosinus-Funktion.
Die Steuervorrichtung 25 ist ferner dazu ausgebildet, in dem Totzeitadaptionsbetrieb abhängig von dem zylinderindividuellen Lambdasignal, das nach dem Anpassen der geschätzten Totzeit dem selektierten Zylinder zugeordnet ist, und frei von den zylinderindividuellen Lambdasignalen, die den von dem selektierten Zylindern verschiedenen Zylindern nach dem Anpassen der geschätzten Totzeit zugeordnet sind, eine zweite Totzeitdifferenz zu ermitteln und zwar abhängig von der vorgegebenen Zuordnungsvorschrift. Weiterhin ist die Steuervorrichtung 25 dazu ausgebildet, falls die zweite Totzeitdifferenz größer ist als die erste Totzeitdifferenz, die Zuordnungsvorschrift anzupassen und die geschätzte Totzeit abhängig von der angepassten Zuordnungsvorschrift anzupassen.
Die Steuervorrichtung 25 ist beispielsweise ausgebildet, in dem Totzeitadaptionsbetrieb für den selektierten Zylinder eine maximale Amplitude des zylinderindividuellen Lambdasignals vorzugeben und abhängig von dem Verhältnis von dem zylinderindividuellen Lambdasignal des selektierten Zylinder zu der vorgegeben maximale Amplitude die jeweilige Totzeitdifferenz zu ermitteln.
Die Steuervorrichtung 25 ist beispielsweise ausgebildet, in dem Totzeitadaptionsbetrieb, falls die zweite Totzeitdifferenz kleiner ist als ein vorgegebener erster Schwellenwert, die geschätzte Totzeit nachfolgend inkrementell anzupassen.
Die Steuervorrichtung 25 ist beispielsweise ausgebildet, in dem Totzeitadaptionsbetrieb, falls die zweite Totzeitdifferenz größer ist als die erste Totzeitdifferenz und der Betrag der Differenz der ersten und zweiten Totzeitdifferenz größer ist als ein vorgegebener zweiter Schwellenwert, die Zuordnungsvorschrift derart anzupassen, dass die Richtung geändert wird, in die die geschätzte Totzeit angepasst wird.
Die Steuervorrichtung 25 ist beispielsweise ausgebildet, in dem Totzeitadaptionsbetrieb, falls die zweite Totzeitdifferenz größer oder kleiner ist als die erste Totzeitdifferenz und der Betrag der Differenz der ersten und zweiten Totzeitdifferenz kleiner ist als ein vorgegebener zweiter Schwellenwert, die Zuordnungsvorschrift derart anzupassen, dass die Richtung unverändert bleibt, in die die geschätzte Totzeit angepasst wird.
Der Totzeitadaptionsbetrieb wird beispielsweise beendet, wenn die erste und/oder die zweite Totzeitdifferenz kleiner ist als ein jeweiliger Abbruchschwellenwert.
In der 3 ist ein Signalverlauf eines nominalen Messsignals MS_NOM der ersten Lambdasonde aufgetragen.
In der 4 ist neben dem Signalverlauf des nominalen Messsignals MS_NOM ein Signalverlauf des Messsignals MS1 der ersten Lambdasonde 42 für den Fall einer vergrößerten Totzeit aufgezeichnet, was als Phasenverschiebung des Messsignals MS1 interpretiert werden kann. Für den Fall, dass die entsprechende Veränderung der vergrößerten Totzeit nicht berücksichtigt wird, erfolgt eine Abweichung bei der Abtastung des Messsignals, die durch die beiden Pfeile in der 5 symbolisiert ist.
Mit anderen Worten wird in dem Totzeitadaptionsbetrieb beispielsweise für den selektierten Zylinder ein von den anderen Zylindern abweichendes Luft/Kraftstoff-Verhältnis vorgegeben, so dass über einen gesamten Betriebszyklus der Brennkraftmaschine (beispielsweise 720° Kurbelwellenwinkel) ein sinusförmiger Verlauf des Messsignals MS1 gemessen wird (siehe 5–8). Beispielsweise wird hierfür der selektierte Zylinder auf „fett” gesetzt. die anderen Zylinder werden beispielsweise auf „mager” gesetzt oder sie werden von der Lambdaregelung geregelt um beispielsweise einen Gesamtlambdawert von 1 zu erreichen. Als selektierter Zylinder wird beispielsweise der Zylinder gewählt, der die größte gemessene Amplitude aufweist. Beispielsweise kann ein Phasenwinkel des Beobachters auf den erwarteten Wendepunkt des Messsignals MS1 gesetzt werden. Anschließend wird ein Amplitudenverhältnis ermittelt von dem zylinderindividuellen Lambdasignal des selektierten Zylinders zu einer vorgegebenen maximalen Amplitude. Die vorgegebene maximale Amplitude ergibt sich beispielsweise aus dem vorgegebenen abweichenden Luft/Kraftstoff-Verhältnis.
Mittels des Amplitudenverhältnisses kann anschließend mittels der Zuordnungsvorschrift die jeweilige Totzeitdifferenz ermittelt werden. Die Zuordnungsvorschrift ist beispielsweise eine Umkehrfunktion, wie in 12 gezeigt.
Die geschätzte Totzeit kann anschließend abhängig von der jeweiligen Totzeitdifferenz in mehreren Anpassungsschritten (P-Sprung, I-Schleife) angepasst werden und in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert werden.
In den 6–9 sind Signalverläufe des Messsignals MS1 aufgetragen. 6 zeigt das Messsignal MS1 bei einem beispielshaften Totzeitadaptionsbetrieb mit zwei Zylindern, 7 zeigt das Messsignal MS1 bei einem beispielshaften Totzeitadaptionsbetrieb mit drei Zylindern und die 8 und 9 jeweils das Messsignal MS1 bei einem beispielshaften Totzeitadaptionsbetrieb mit vier Zylindern.
Im Falle, dass ein ausgeglichenes System zu einem extrem „mageren” Betrieb führt, kann der Gesamtlambdasollwert auf einen höheren Wert gesetzt werden (beispielsweise bei einer Brennkraftmaschine mit zwei Zylindern). Eine beispielhafte Ansteuerung einer Brennkraftmaschine mit vier Zylindern mit einem Möglichen Versatz des selektierten Zylinders ist in 10 gezeigt.
11 zeigt das Messsignal MS1 bei einem beispielshaften Totzeitadaptionsbetrieb, wobei in 12 eine dazugehörige beispielhafte Zuordnungsvorschrift gezeigt ist.
13 zeigt ein mögliches Zustandsübergangsdiagramm zum Betreiben der Brennkraftmaschine. Der Zustand Z0 steht dafür, dass der Totzeitadaptionsbetrieb nicht aktiv ist. Der Zustand Z1 steht dafür, dass mittels des Beobachters überprüft wird ob der Totzeitadaptionsbetrieb gestartet werden soll. Der Zustand Z2 steht dafür, dass der oben beschriebene Totzeitadaptionsbetrieb durchgeführt wird. Der Zustand Z3 steht dafür, dass eine vorgegebene Zeit nach Beendigung des Totzeitadaptionsbetriebs gewartet wird, damit sich der Beobachter stabilisiert. Der Zustand Z4 steht dafür, dass überprüft wird, ob der Totzeitadaptionsbetrieb erfolgreich war. Insbesondere kann die Ermittlung der zweiten Totzeitdifferenz in dem Zustand Z4 erfolgen.
Bezugszeichenliste

1: Ansaugtrakt
2: Motorblock
3: Zylinderkopf
4: Abgastrakt
5: Drosselklappe
6: Sammler
7: Saugrohr
8: Kurbelwelle
10: Pleuelstange
11: Kolben
12: Gaseinlassventil
13: Gasauslassventil
18: Einspritzventil
19: Zündkerze
21: Abgaskatalysator
25: Steuervorrichtung
26: Pedalstellungsgeber
27: Fahrpedal
28: Luftmassensensor
32: erster Temperatursensor
34: Saugrohrdrucksensor
36: Kurbelwellenwinkelsensor
38: zweiter Temperatursensor
42: erste Lambdasonde
44: zweite Lambdasonde
MS1: Messsignal der ersten Lambdasonde
MS_NOM: nominales Messsignal der ersten Lambdasonde
LAM_Z1, LAM_Z2, LAM_Z3: zylinderindividuelle Lambdasignale
LAM_Z1_MW: gemitteltes Lambdasignal
D_LAM_Z1, D_LAM_Z2, D_LAM_Z3: zylinderindividuelle Lambdaabweichungssignale
D_LAM_MOD: Modell-Lambdaabweichungssignal
B16: Block (Zuordnungseinheit)
B18: Block (Umschalter)
B20: Block (Bildung gemitteltes Lambdasignal)
K: Verstärker
SUB1: Subtrahierstelle
B22: Block (Beobachter)
B24: Block (Umschalter)
B26, B28, B30: Block (I-Glied)
OBS_Z1, OBS_Z2, OBS_Z3: Beobachtergröße, die bezogen ist auf den jeweiligen Zylinder
B32: Block (Umschalter)
B34: Block (Sensormodell)
B36, B38, B40: Block (zylinderindividueller Lambdaregler)
B42: Block (Bereitstellungseinheit)
LAM_FAC_ZI_Z1: zylinderindividuelles Reglerstellsignal, das dem Zylinder Z1 zugeordnet ist.
LAM_FAC_ZI_Z2: zylinderindividuelles Reglerstellsignal, das dem Zylinder Z2 zugeordnet ist.
LAM_FAC_ZI_Z3: zylinderindividuelles Reglerstellsignal, das dem Zylinder Z3 zugeordnet ist.
T: Zeitkonstante (des PT1-Glieds)
Tt_EST: geschätzte Totzeit
TRIG: Auslöser (Trigger) (Abtastzeitpunkt)
t: Zeit
V: Spannung
[°]: Winkel
Z0–Z4: Zustand
Z1–Z3: Zylinder

Claims

Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Zylindern (Z1, Z2, Z3), denen jeweils mindestens ein Einspritzventil (18) zugeordnet ist, einem Abgastrakt (4), der einen Abgaskatalysator (21) und eine Lambdasonde (42) umfasst, deren Messsignal (MS1) repräsentativ ist für ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis in den Zylindern (Z1, Z2, Z3), wobei – eine Bereitstellungseinheit (B42) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist eine geschätzte Totzeit (Tt_EST) der Lambdasonde (42) bereitzustellen, – die Vorrichtung dazu ausgebildet ist abhängig von dem Messsignal (MS1) der Lambdasonde (42) und von der geschätzten Totzeit (Tt_EST) der Lambdasonde (42) zylinderindividuelle Lambdasignale (LAM_Z1, LAM_Z2, LAM_Z3) zu ermitteln, – die Vorrichtung dazu ausgebildet ist abhängig von den zylinderindividuellen Lambdasignalen (LAM_Z1, LAM_Z2, LAM_Z3) Lambdaabweichungssignale (D_LAM_Z1, D_LAM_Z2, D_LAM_Z3) für die jeweiligen Zylinder (Z1 bis Z3) zu ermitteln, bezogen auf ein über die zylinderindividuellen Lambdasignale (LAM_Z1, LAM_Z2, LAM_Z3) gemitteltes Lambdasignal (LAM_ZI_MW), – ein Beobachter (B22) vorgesehen ist, der so ausgebildet ist, dass ihm die zylinderindividuellen Lambdaabweichungssignale (D_LAM_Z1, D_LAM_Z2, D_LAM_Z3) eingangsseitig zugeführt werden und auf den jeweiligen Zylinder (Z1 bis Z3) bezogene Beobachter-Ausgangsgrößen (OBS_Z1, OBS_Z2, OBS_Z3) repräsentativ sind für Abweichungen der Einspritzcharakteristik des Einspritzventils (18) des jeweiligen Zylinders (Z1 bis Z3) von einer vorgegebenen Einspritzcharakteristik, – jeweilige zylinderindividuelle Lambdaregler (B36, B38, B40) vorgesehen sind, die so ausgebildet sind, dass ihnen jeweils die jeweilige Beobachter-Ausgangsgröße (OBS_Z1, OBS_Z2, OBS_Z3) als Eingangsgröße zugeführt ist, die dem jeweiligen Zylinder (Z1, Z2, Z3) zugeordnet ist, und das jeweilige Reglerstellsignal die in den jeweiligen Zylinder (Z1 bis Z3) zuzumessende Kraftstoffmasse beeinflusst, – wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist in einem Totzeitadaptionsbetrieb – einen der Zylinder (Z1, Z2, Z3) als selektierten Zylinder vorzugeben, – für zumindest den selektierten Zylinder ein von den anderen Zylindern abweichendes Luft/Kraftstoff-Verhältnis vorzugeben und das jeweilige Einspritzventil (18) entsprechend anzusteuern, – abhängig von dem zylinderindividuellen Lambdasignal, das dem selektierten Zylinder zugeordnet ist, und frei von den zylinderindividuellen Lambdasignalen, die den von dem selektierten Zylindern verschiedenen Zylindern zugeordnet sind, eine erste Totzeitdifferenz zu ermitteln und zwar abhängig von einer vorgegebenen Zuordnungsvorschrift, – abhängig von der ersten Totzeitdifferenz die geschätzte Totzeit anzupassen, – abhängig von dem zylinderindividuellen Lambdasignal, das nach dem Anpassen der geschätzten Totzeit dem selektierten Zylinder zugeordnet ist, und frei von den zylinderindividuellen Lambdasignalen, die den von dem selektierten Zylindern verschiedenen Zylindern nach dem Anpassen der geschätzten Totzeit zugeordnet sind, eine zweite Totzeitdifferenz zu ermitteln und zwar abhängig von der vorgegebenen Zuordnungsvorschrift, – falls die zweite Totzeitdifferenz größer ist als die erste Totzeitdifferenz, die Zuordnungsvorschrift anzupassen und die geschätzte Totzeit abhängig von der angepassten Zuordnungsvorschrift anzupassen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist in dem Totzeitadaptionsbetrieb – für den selektierten Zylinder eine maximale Amplitude des zylinderindividuellen Lambdasignals vorzugeben, – abhängig von dem Verhältnis von dem zylinderindividuellen Lambdasignal des selektierten Zylinder zu der vorgegeben maximale Amplitude die jeweilige Totzeitdifferenz zu ermitteln.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Zuordnungsvorschrift eine Arkussinus-Funktion oder eine Arkuskosinus-Funktion umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist in dem Totzeitadaptionsbetrieb, falls die zweite Totzeitdifferenz kleiner ist als ein vorgegebener erster Schwellenwert, die geschätzte Totzeit nachfolgend inkrementell anzupassen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist in dem Totzeitadaptionsbetrieb, falls die zweite Totzeitdifferenz größer ist als die erste Totzeitdifferenz und der Betrag der Differenz der ersten und zweiten Totzeitdifferenz größer ist als ein vorgegebener zweiter Schwellenwert, die Zuordnungsvorschrift derart anzupassen, dass die Richtung geändert wird, in die die geschätzte Totzeit angepasst wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist in dem Totzeitadaptionsbetrieb, falls die zweite Totzeitdifferenz größer oder kleiner ist als die erste Totzeitdifferenz und der Betrag der Differenz der ersten und zweiten Totzeitdifferenz kleiner ist als ein vorgegebener zweiter Schwellenwert, die Zuordnungsvorschrift derart anzupassen, dass die Richtung unverändert bleibt, in die die geschätzte Totzeit angepasst wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Totzeitadaptionsbetrieb beendet wird, wenn die erste und/oder die zweite Totzeitdifferenz kleiner ist als ein jeweiliger vorgegebener Abbruchschwellenwert.