DE10206402C1 - Cylinder-selective lambda regulation method for multi-cylinder IC engine using comparison of actual and required lambda values for adjusting fuel injection timing - Google Patents
Cylinder-selective lambda regulation method for multi-cylinder IC engine using comparison of actual and required lambda values for adjusting fuel injection timingInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zylinderselektiven Lambdaregelung bei einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zy lindern.The invention relates to a method for cylinder-selective Lambda control in an internal combustion engine with several cy alleviate.
Zur Einhaltung von zukünftigen Emissionsgrenzwerten und stei genden Anforderungen an die Gewährleistung liegt eine wichti ge Möglichkeit zur Optimierung in der Zylindergleichstellung, bei der nicht nur das Gesamtlambda sämtlicher Zylinder dem durch eine Regelung vorgegebenen Verlauf entspricht, sondern auch das Lambda jedes einzelnen Zylinders bei der Motorsteue rung berücksichtigt und bevorzugt gleichgesetzt wird. Etwaige Ungleichheiten in den Lambdawerten einzelner Zylinder können von der Motorsteuerung gezielt bei der Steuerung der Zylinder eingesetzt werden.To comply with future emission limit values and stei The warranty requirements are an important one Possibility to optimize cylinder equalization, where not only the total lambda of all cylinders corresponds to a predetermined course by regulation, but also the lambda of each individual cylinder in the engine control tion is taken into account and preferably equated. any Inequalities in the lambda values of individual cylinders can from the engine control system specifically when controlling the cylinders be used.
In einem Artikel von Cornelius et al., Department of Enginee ring, University of Cambridge, Cambridge, UK "The Role of O xygen Storage in NO Conversion in Automotive Catalysts", der als Pre-Print zu den Akten gereicht wurde, wird beschrieben, daß durch eine Zwangsanregung eine bessere Abgaskonvertierung erzielt wird. Bei der Zwangsanregung wird einem Lambda- Sollwerte eine Fett-/Mageramplitude überlagert. Die bekannte Zwangsanregung ist symmetrisch zu einem Sollwert.In an article by Cornelius et al., Department of Enginee ring, University of Cambridge, Cambridge, UK "The Role of O xygen Storage in NO Conversion in Automotive Catalysts ", the when pre-print was filed, it is described that a better exhaust gas conversion through a forced excitation is achieved. In the case of forced excitation, a lambda Target values superimposed on a fat / lean amplitude. The well-known Forced excitation is symmetrical to a setpoint.
Aus DE 43 44 892 C2 ist eine Steuerung des Luft/Kraftstoff- Gemisches bekannt, die unabhängig vom Betriebszustand zwangs weise zwischen angereicherten und mageren Zuständen oszil liert, um die Reinigungseffizienz des Katalysators zu erhö hen.DE 43 44 892 C2 describes a control of the air / fuel Mixture known that forced regardless of the operating state wise between enriched and lean states oszil lated to increase the cleaning efficiency of the catalyst hen.
Aus DE 198 44 994 C2 ist ein Verfahren zur Diagnose einer stetigen Lambdasonde bekannt. Bei dem Verfahren werden dem Sollwert für die Lambdaregelung periodische Zwangsanregungen aufgeprägt und das Streckenverhalten des Lambdaregelungskrei ses erfaßt. Der Lambdaregelungskreis ist in einem Modell nachgebildet, wobei die Amplitudenverstärkungen von Modell und System miteinander verglichen werden und abhängig vom Er gebnis des Vergleichs die Modellparameter adaptiert werden. Die Lambdasonde in dem Lambdaregelungskreis ist defekt, wenn der Adaptionswert zu groß ist und einen dreh- und lastabhän gigen Schwellwert überschreitet.DE 198 44 994 C2 describes a method for diagnosing a steady lambda sensor known. In the process, the Setpoint for the lambda control periodic forced excitations impressed and the route behavior of the lambda control circuit ses captured. The lambda control loop is in one model replicated, with the amplification of the model and system are compared with each other and depending on the Er result of the comparison, the model parameters are adapted. The lambda sensor in the lambda control loop is defective if the adaptation value is too large and depends on the rotation and load current threshold value.
Aus DE 195 16 239 C2 ist ein Verfahren zur Parametisierung eines linearen Lambdareglers für eine Brennkraftmaschine be kannt. Bei dem bekannten Verfahren wird die Regelstrecke durch ein Totzeitglied und zwei Verzögerungsglieder erster Ordnung nachgebildet. Das Streckenmodell bildet die Regler struktur abhängig von der Totzeit des Lambdaregelkreises, den Zeitkonstanten der Verzögerungsglieder und der Drehzahl ab.DE 195 16 239 C2 describes a method for parameterization a linear lambda controller for an internal combustion engine known. In the known method, the controlled system by a dead time element and two delay elements first Modeled order. The route model forms the controller structure depending on the dead time of the lambda control loop Time constants of the delay elements and the speed.
Bei einem bekannten Verfahren zur zylinderselektiven Lambda regelung wird eine Lambdasonde eingesetzt. Damit die Sonde zylinderselektiv einzelne Abgaspakete erfassen kann, wird ü ber einen Mikrokontroller ein abgetastetes Lambdasignal einem Zylinder zugeordnet. Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass die Lambdasonde sehr genau positioniert sein muss. Hinzu kommt, dass durch die vorgegebene Position für die Lambdason de die Gestaltungsmöglichkeiten für den Abgaskrümmer einge schränkt sind. Ferner hat sich herausgestellt, dass die Zu ordnung des abgetasteten Lambdasignals zu dem Zylinder nur in einem eingeschränkten Betriebsbereich möglich ist.In a known method for cylinder-selective lambda control, a lambda probe is used. So that the probe cylinder-selective detection of individual exhaust gas packets is ü A sampled lambda signal via a microcontroller Assigned cylinder. The disadvantage of this method is that the lambda probe must be positioned very precisely. in addition that comes through the given position for the Lambdason de the design options for the exhaust manifold are restricted. It has also been found that the Zu order of the sampled lambda signal to the cylinder only in a restricted operating range is possible.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zylinderselek tive Lambdaregelung bereitzustellen, die zuverlässig bei ei nem weiten Betriebsbereich eine zylinderindividuelle Regelung vornimmt.The invention has for its object a zylindelek tive lambda control to provide reliable at ei cylinder-wide control in a wide operating range performs.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen aus Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen bilden den Gegenstand der Unteransprüche. According to the invention, the object is achieved by a method with the Features solved from claim 1. Advantageous configurations form the subject of the subclaims.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Differenz aus einem Lambda-Sollwert und einem Lambda-Istwert für einen der Zylinder gebildet. Der Differenzwert dient zur Bestimmung ei ner Einspritzkorrektur für den Zylinder. Der Lambda-Sollwert für den Zylinder wird in einem ersten Zeitabschnitt oder An zahl von Abgaspaketen um eine erste Anregungsamplitude und in einem zweiten Zeitabschnitt um eine zweite Anregungsamplitude geändert. Der Lambda-Istwert für den Zylinder wird abhängig von der ersten und zweiten Anregungsamplitude aus den Lambda- Istwerten, die den ersten und zweiten Zeitabschnitten ent sprechen, bestimmt. Hierzu wird aus den gemessenen Lambda- Istwerten der Lambda-Istwert mit fehlender Anregungsamplitude bestimmt. Während bei der bekannten zylinderselektiven Lamb daregelung eine Zuordnung einzelner Abgaspakete zu den Lamb dasignalen erfolgen muß, werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Lambda-Istwerte gemessen, die den ersten und zwei ten Zeitabschnitten entsprechen. Die Lambda-Istwerte sind einfach zu identifizieren, da in den Zeitabschnitten jeweils veränderte Lambdawerte vorliegen. Somit ist die Zuordnung der Lambda-Istwerte zu den ersten und den zweiten Zeitabschnitten zuverlässig möglich. Indem Lambda-Istwerte für zwei geänderte Lambda-Sollwerte vorliegen, kann zuverlässig auf den Lambda- Istwert eines einzelnen Zylinders bei fehlender Anregungsamp litude zurückgeschlossen werden. Der zylinderspezifische Lambda-Istwert kann von einer Motorsteuerung zur zylinderspe zifischen Lambdaregelung eingesetzt werden.In the method according to the invention, a difference is made a lambda setpoint and an actual lambda value for one of the Cylinder formed. The difference value is used to determine egg ner correction for the cylinder. The Lambda setpoint for the cylinder in a first period or to number of exhaust gas packets around a first excitation amplitude and in a second time period by a second excitation amplitude changed. The actual lambda value for the cylinder becomes dependent from the first and second excitation amplitudes from the lambda Actual values corresponding to the first and second periods speak, determined. For this purpose, the measured lambda Actual values of the actual lambda value with missing excitation amplitude certainly. While in the known cylinder-selective Lamb regulation an assignment of individual exhaust gas packs to the Lamb dasignalen must be done with the invention Process measured lambda values measured the first and two correspond to th time periods. The actual lambda values are easy to identify, because in each time period there are changed lambda values. Thus the assignment is the Actual lambda values for the first and second time segments reliably possible. By changing actual lambda values for two Lambda setpoints are available, can reliably on the lambda Actual value of a single cylinder with no excitation amp litude can be inferred. The cylinder-specific The actual lambda value can be changed from an engine control to the cylinder specific lambda control can be used.
Bevorzugt wird der Lambda-Sollwert mit einer der Anregungs amplituden erhöht und mit der anderen Anregungsamplitude ver mindert, wodurch erster und zweiter Zeitabschnitt deutlich zu unterscheiden sind (Anspruch 2). Die Anregungsamplituden sind bevorzugt gleich groß und der Lambda-Istwert für den Zylinder wird als Differenz der Amplituden der Lambda-Istwerte, die dem ersten und zweiten Zeitabschnitt entsprechen, bestimmt (Anspruch 3). Hierbei wird beispielsweise die Differenz der Amplituden gebildet, um festzustellen, ob der Mittelwert für den Lambdawert dem Lambda-Sollwert entspricht. Um auch bei ungünstigen Betriebspunkten eine zuverlässige Zuordnung vor nehmen zu können, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, für jeden Zylinder andere Werte für das Paar von erster und zwei ter Anregungsamplitude vorzusehen (Anspruch 4). Hierdurch kann auch bei einer starken Abgasmischung erreicht werden, daß die erfaßten Istwerte zuverlässig zugeordnet werden kön nen.The lambda setpoint is preferred with one of the excitation amplitudes increased and ver with the other excitation amplitude reduces, whereby the first and second period significantly are different (claim 2). The excitation amplitudes are preferably the same size and the actual lambda value for the cylinder is the difference between the amplitudes of the actual lambda values correspond to the first and second time period (Claim 3). Here, for example, the difference of Amplitudes were determined to determine whether the mean for the lambda value corresponds to the lambda setpoint. To also at unfavorable operating points before a reliable assignment , it has proven to be advantageous for each cylinder has different values for the pair of first and two to provide ter excitation amplitude (claim 4). hereby can also be achieved with a strong exhaust gas mixture, that the recorded actual values can be reliably assigned NEN.
In einer besonders bevorzugten Ausführung des erfindungsgemä ßen Verfahrens wird zu einem globalen Lambda-Sollwert, der für alle Zylinder vorgesehen ist, die Anregungsamplitude zu einem der Zylinder addiert (Anspruch 5). Aus der Anregungs zeit wird eine erste Einspritzkorrektur für den Zylinder be rechnet. Der addierte Lambdawert wird verzögert und/oder ge filtert und als Lambda-Sollwert für den Zylinder mit dem Lambda-Istwert für den Zylinder subtrahiert. Die Differenz wird als Regelabweichung an einen Lambdaregler angelegt, der eine zweite Einspritzzeitkorrektur für den Zylinder bestimmt. Bei dem Verfahren wird die zylinderindividuelle Zwangsanre gung einerseits in eine entsprechende erste Einspritzzeitkor rektur umgerechnet. Gleichzeitig wird der zylinderindividuel le Zwangsanregungswert bei der Lambdaregelung des Zylinders berücksichtigt, wobei hier das Laufzeitverhalten der Rege lungsstrecke durch eine Kompensation der Totzeit und der Son denansprechzeit verzögert wird.In a particularly preferred embodiment of the invention The process becomes a global lambda setpoint, the the excitation amplitude is provided for all cylinders one of the cylinders added (claim 5). From the suggestion time a first injection correction for the cylinder be expects. The added lambda value is delayed and / or ge filters and as the Lambda setpoint for the cylinder with the Actual lambda value for the cylinder subtracted. The difference is applied as a control deviation to a lambda controller that determines a second injection timing correction for the cylinder. In the process, the cylinder-specific constraint on the one hand, in a corresponding first injection time cor rectified. At the same time, the individual cylinder le Forced excitation value for the lambda control of the cylinder is taken into account, here the runtime behavior of the Rege distance by compensating for the dead time and the sun the response time is delayed.
In einer möglichen Ausgestaltung können als die Lambda- Istwerte, die den ersten und den zweiten Zeitabschnitten ent sprechen, die maximale Amplitude vorgesehen sein (Anspruch 6). Alternativ ist es auch möglich, die Lambda-Istwerte, die dem ersten und dem zweiten Zeitabschnitt entsprechen in den Zeitabschnitten ganz oder teilweise aufzuintegrieren (Ansprü che 7 und 8).In one possible embodiment, the lambda Actual values that correspond to the first and second periods speak, the maximum amplitude should be provided (claim 6). Alternatively, it is also possible to determine the actual lambda values correspond to the first and the second time period in FIGS Integrate periods of time in whole or in part (Claim che 7 and 8).
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ver fahrens ist die Zwangsanregung periodisch, so daß erster und zweiter Zeitabschnitt sich periodisch abwechseln (Anspruch 9). Hierdurch wird die Zuordnung vereinfacht.In a preferred embodiment of the Ver driving is the periodic excitation, so that the first and second period alternate periodically (claim 9). This simplifies the assignment.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigt:The method according to the invention is described below using a Embodiment described in more detail. It shows:
Fig. 1 eine schematische Ansicht für eine Lambdaregelung mit zylinderindividueller Zwangsanregung und Fig. 1 is a schematic view for a lambda control with cylinder-specific forced excitation and
Fig. 2 den beispielhaften Verlauf für eine symmetrische Zwangsanregung. Fig. 2 shows the exemplary course for a symmetrical forced excitation.
Fig. 1 zeigt eine Lambdaregelung mit zylinderindividueller Zwangsanregung. Der Wert für die zylinderindividuelle Zwangs anregung DELTA_LAMB_SP liegt an 10 an. Zu dem Zwangsanre gungswert 10 wird der globale Lambda-Sollwert hinzuaddiert. In einem Block 14 wird der Zwangsanregungswert in eine zylin derindividuelle erste Einspritzkorrektur 16 umgerechnet. Die Summe aus globalem Lambda-Sollwert und Zwangsanregungswert wird in dem Block 18 gefiltert und verzögert. Der so bestimm te Lambda-Sollwert für den Zylinder wird in Schritt 22 von dem zylinderindividuellen Lambda-Istwert subtrahiert. Die Re gelabweichung 24 liegt an dem Lambdaregler 26 an, der eine zylinderindividuelle Einspritzzeitkorrektur 28 bestimmt. Die so bestimmte Einspritzzeitkorrektur ergibt zusammen mit der aus der Zwangsanregung bestimmten Einspritzzeitkorrektur eine zylinderindividuelle Gesamteinspritzzeitkorrektur 30. Diese mit der Basiseinspritzzeit 32 multipliziert ergibt die zylin derindividuelle Gesamteinspritzzeit. Der zeitliche Verlauf der Lambdawerte wird an den in Fig. 2 dargestellten Kurven deutlich. Kurve 36 zeigt den globalen Lambda-Sollwert. Zu dem Sollwert werden die Anregungsamplituden 38 und 40 addiert. Die durchgezogene Rechteckkurve gibt den globalen Lambda- Sollwert mit einer zylinderindividuellen Zwangsanregung wie der. Die Zwangsanregungsamplitude wird als eine zylinderindi viduelle Einspritzkorrektur über den Verfahrensschritt 14 weitergeleitet. Aufgrund der Ausgestaltung der Regelstrecke zeigen die zugehörigen Istwerte ein typisches TP1-Verhalten. Die Kurve für den Lambda-Istwert ist mit 42 gekennzeichnet. Die physikalischen Eigen genschaften der Regelstrecke werden durch die Totzeitkompen sation und die Kompensation der Sondenansprechzeit 18 korri giert. Der gefilterte und verzögerte Lambda-Sollwert ist als Kurve 44 eingezeichnet. Fig. 1 shows a lambda control with cylinder-individual forced excitation. The value for the cylinder-specific forced excitation DELTA_LAMB_SP is at 10. The global lambda setpoint is added to the forced stimulus value 10 . In a block 14 , the forced excitation value is converted into a cylinder-specific first injection correction 16 . The sum of the global lambda target value and the forced excitation value is filtered and delayed in block 18 . The determined lambda target value for the cylinder is subtracted from the cylinder-specific actual lambda value in step 22 . The control deviation 24 is applied to the lambda controller 26 , which determines a cylinder-specific injection time correction 28 . The injection time correction determined in this way, together with the injection time correction determined from the forced stimulation, results in a cylinder-specific total injection time correction 30 . This multiplied by the basic injection time 32 gives the total individual injection time. The time course of the lambda values is clear from the curves shown in FIG. 2. Curve 36 shows the global lambda setpoint. The excitation amplitudes 38 and 40 are added to the setpoint. The solid rectangular curve gives the global lambda setpoint with a cylinder-specific forced excitation like that. The forced excitation amplitude is forwarded as a cylinder-individual injection correction via method step 14 . Due to the design of the controlled system, the associated actual values show a typical TP1 behavior. The curve for the actual lambda value is identified by 42. The physical properties of the controlled system are corrected by the dead time compensation and the compensation of the probe response time 18 . The filtered and delayed lambda setpoint is shown as curve 44 .
Bei einer Mager/Fett-Anregung mit ungefähr gleich großer Amp litude ist auch der Istwert-Verlauf für den Zylinder symmet risch. Weicht der Mittelwert der Istwert-Kurve 42 von dem Lambda-Sollwert 36 ab, kann der entsprechende Lambdawert kor rigiert werden. Somit kann trotz der Vermischungsvorgänge einzelner Abgaspakte ein im Hinblick auf einen Zylinder deut lich abgesetztes Lambda-Messsignal, als Lambda-Istwert, ge wonnen werden. Die in Fig. 2 dargestellte symmetrische Zwangsanregung und der Vergleich mit dem Ist-Signal erkennt Unsymmetrien im Ist-Signal, die einen Rückschluss auf den Lambda-Istwert des Zylinders zulassen.In the case of lean / rich excitation with an approximately equal amplitude, the actual value curve for the cylinder is also symmetrical. If the mean value of the actual value curve 42 deviates from the lambda target value 36 , the corresponding lambda value can be corrected. In spite of the mixing processes of individual exhaust gas packets, a lambda measurement signal clearly differentiated with respect to a cylinder can be obtained as the actual lambda value. The symmetrical forced excitation shown in FIG. 2 and the comparison with the actual signal recognize asymmetries in the actual signal, which allow a conclusion to be drawn about the actual lambda value of the cylinder.
Claims (9)
- - eine Differenz aus einem Lambda-Sollwert und einem Lambda-Istwert für einen der Zylinder dient zur Be stimmung einer Einspritzkorrekturzeit für den Zy linder,
- - der Lambda-Sollwert für den Zylinder wird in ersten Zeitabschnitten um eine erste Anregungsamplitude (38) und in zweiten Zeitabschnitten um eine zweite Anregungsamplitude (40) geändert,
- - der Lambda-Istwert für den Zylinder wird abhängig von der ersten und der zweiten Anregungsamplitude aus den Lambda-Istwerten (42), die den ersten und zweiten Zeitabschnitten entsprechen, als der Lamb da-Istwert mit fehlender Anregungsamplitude be stimmt.
- a difference between a desired lambda value and an actual lambda value for one of the cylinders serves to determine an injection correction time for the cylinder,
- the lambda target value for the cylinder is changed in a first time period by a first excitation amplitude ( 38 ) and in second time periods by a second excitation amplitude ( 40 ),
- - The actual lambda value for the cylinder is dependent on the first and the second excitation amplitude from the actual lambda values ( 42 ), which correspond to the first and second time segments, as the actual lambda value with a missing excitation amplitude.
zu einem Lambda-Sollwert (12), der für alle Zylin der vorgesehen ist, die Anregungsamplitude (10) für einen der Zylinder addiert wird,
aus der Anregungsamplitude eine erste Einspritz zeitkorrektur (16) für den Zylinder berechnet wird,
der addierte Lambdawert verzögert und/oder gefil tert (18) wird und als Lambda-Sollwert (20) für den Zylinder von dem Lambda-Istwert für den Zylinder subtrahiert wird und die Differenz als Regelabwei chung (24) an einen Lamdaregler (26) anliegt, der eine zweite Einspritzzeitkorrektur (28) für den Zy linder bestimmt.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that
the excitation amplitude ( 10 ) for one of the cylinders is added to a lambda target value ( 12 ) which is provided for all cylinders,
a first injection time correction ( 16 ) for the cylinder is calculated from the excitation amplitude,
the added lambda value is delayed and / or filtered ( 18 ) and is subtracted as the desired lambda value ( 20 ) for the cylinder from the actual lambda value for the cylinder and the difference is applied as a control deviation ( 24 ) to a lambda controller ( 26 ) which determines a second injection time correction ( 28 ) for the cylinder.
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