DE10241888B4

DE10241888B4 - Verfahren zur Verbesserung der Genauigkeit eines Saugrohrmodells einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10241888B4
Application number: DE2002141888
Authority: DE
Inventors: Norbert Pelz; Matthias Schultalbers; Andreas Sprysch; Dr. Braun Holger; Thomas von der Ohe
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-09-10
Filing date: 2002-09-10
Publication date: 2012-12-27
Anticipated expiration: 2022-09-11
Also published as: DE10241888A1; EP1398486A3; EP1398486A2

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, wobei mittels eines Saugrohrmodells aus einem Saugrohrdruck pS eine prädizierte Füllung berechnet und einer Gemischkontrolle übergeben wird, welche eine in einen Brennraum der Brennkraftmaschine einzuspritzende Kraftstoffmasse bestimmt, und wobei mittels einer Lambdasonde fortlaufend ein Lambda-Wert eines Abgases bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abweichung des Lambda-Wertes von einem für die eingespritzte Kraftstoffmasse und die prädizierte Füllung erwarteten Lambda-Wert bestimmt wird, dass eine Differenz zwischen der prädizierten Füllung und einer zum Erzielen des erwarteten Lambda-Wertes erforderlichen Füllung bestimmt wird, und dass Parameter des Saugrohrmodells derart verändert werden, dass das Saugrohrmodell für denjenigen Eingangswert des Saugdruckes pS, aus dem zuvor die prädizierte Füllung berechnet wurde, die zuvor bestimmte erforderliche Füllung ausgibt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, wobei mittels eines Saugrohrmodells aus einem Saugrohrdruck p_S eine prädizierte Füllung berechnet und einer Gemischkontrolle übergeben wird, welche eine in einen Brennraum der Brennkraftmaschine einzuspritzende Kraftstoffmasse bestimmt, und wobei mittels einer Lambdasonde fortlaufend ein Lambda-Wert eines Abgases bestimmt wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Beim Betrieb einer Brennkraftmaschine hat eine Füllungserfassung die Aufgabe, die Luftmasse im Brennraum möglichst genau und dynamisch richtig zu bestimmen, um eine Grundlage für die Einstellung von Stellgrößen zu liefern. Eine direkte Messung gibt es nicht. Zur Füllungserfassung ist ein Saugrohrmodell vorgesehen, welches aus einem Saugrohrdruck p_S eine Füllung von Zylindern bzw. einem Brennraum der Brennkraftmaschine berechnet. Das Saugrohrmodell umfasst im wesentlichen einen Formelsatz in Form von Kennfeldern, welche eine Zuordnung zwischen dem Saugrohrdruck p_S und einer Füllung der Zylinder herstellen. Es ergibt sich jedoch der Nachteil, dass sich mit zunehmender Betriebsdauer der Brennkraftmaschine ggf. Veränderungen oder Bauteilalterungen ergeben, wie beispielsweise eine Katalysatorzusetzung, eine Einlassventilverschmutzung, eine Drosselklappenverschmutzung oder eine Luftfilterzusetzung, die dazu führen, dass die festgelegte Zuordnung zwischen Saugrohrdruck p_S und einer Füllung der Zylinder gemäß des Saugrohrmodells nicht mehr exakt die tatsächlichen Verhältnisse wieder gibt.
Aus der DE 198 41 836 A1 ist eine Optimierung des Frischluftfüllungsverhaltens einer Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung und Abgasrückführungsventil bekannt, wobei durch eine dynamische Vorsteuerung des Abgasrückführungsventils eine beschleunigte Schließung des Abgasrückführungsventils erreicht wird. Die dynamische Vorsteuerung erfolgt über ein Modell, das im einfachsten Fall eine verzögertes Differenzierglied ist. Über ein Füllungsmodell werden eine in einen Brennraum einzuspritzende Kraftstoffmasse und ein geschätzter Lambda-Wert ermittelt. Es wird eine Abweichung des geschätzten Lambda-Wertes von einem gemessenen Lambda-Wert berechnet und eine sich ergebende Differenz wird an eine Steuerungseinheit übergeben.
Aus der DE 197 53 969 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei ein der Last der Brennkraftmaschine repräsentierendes Signal erfasst und die Steuerung wenigstens einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine auf der Basis der aus diesem Signal abgeleiteten relativen Luftfüllung vorgenommen wird. Bei der Berechnung der relativen Luftfüllung wird ein Modell verwendet, bei welchem die Ansaugtemperatur Berücksichtigung findet. Diese Berücksichtigung ist dabei derart gewichtet, dass die relative Luftfüllung im wesentlichen unabhängig von der Ansauglufttemperatur ist.
Aus der DE 197 53 873 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei ein Saugrohrdruck erfasst und die Steuerung wenigstens einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine auf der Basis der aus dem Saugrohrdruck abgeleiteten relativen Luftfüllung vorgenommen wird. Dabei wird bei der Umrechnung des Saugrohrdruckes in die relative Luftfüllung ein Saugrohmodell verwendet, welches einen linearen Zusammenhang zwischen den beiden Größen beschreibt. Ferner wird die Drosselklappenstellung bei der Umrechnung berücksichtigt.
Aus der DE 100 39 785 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei wenigstens eine Steuergröße der Brennkraftmaschine abhängig von einem die Frischluftfüllung repräsentierenden Signal beeinflusst wird. Es wird der Drosselklappenwinkel und der Saugrohrdruck ermittelt und auf der Basis des Drosselklappenwinkels und des Saugrohrdruckes jeweils ein diese Füllung repräsentierendes Signal gebildet. Das auf der Basis des Drosselklappenwinkels gebildete Füllungssignal wird an das auf Basis des Saugrohrdrucksensors gebildeten Signals mittels wengistens eines Korrekturfaktors angepasst.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der obengenannten Art bzgl. der Genauigkeit des Saugrohrmodells zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Dazu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Abweichung des Lambda-Wertes von einem für die eingespritzte Kraftstoffmasse und die prädizierte Füllung erwarteten Lambda-Wert bestimmt wird, dass eine Differenz zwischen der prädizierten Füllung und einer zum Erzielen des erwarteten Lambda-Wertes erforderlichen Füllung bestimmt wird und dass Parameter des Saugrohrmodells derart verändert werden, dass das Saugrohrmodell für denjenigen Eingangswert des Saugdruckes p_S, aus dem zuvor die prädizierte Füllung berechnet wurde, die zuvor bestimmte erforderliche Füllung als Ausgang ergibt.
Dies hat den Vorteil, dass eine laufende Korrektur von Modellungenauigkeiten des Saugrohrmodells durch Nutzung vorhandener Messgrößen des Abgases und Abgleich der Modellparameter zur Verfügung steht.
Um Fehler bei der Gemischsteuerung außerhalb des Luftpfades zu erkennen und negative Einflüsse auf die Füllungserfassung zu vermeiden, wird die Änderung der Parameter des Saugrohrmodells rückgängig gemacht, wenn sich nachfolgend eine größere Abweichung des gemessenen Lambda-Wertes vom erwarteten Lambda-Wert ergibt als zuvor.
Um solche Fehler im System der Brennkraftmaschine zu erkennen, welche eine Reparatur oder Wartung notwendig machen, wird die Anzahl der Änderungen der Parameter des Saugrohrmodells über die Zeit überwacht und eine Überprüfung der Brennkraftmaschine in einer Werkstatt angefordert, wenn die Anzahl der Änderungen in einer vorbestimmten Zeit einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Bei einem inaktiven Lambdaregler ist der erwartete Wert für den Lambda-Wert das Verhältnis aus relativer Luftmenge zu relativer Kraftstoffmenge, die aus der Vorsteuerung bestimmt wird. Bei einem aktiven Lambdaregler entspricht der erwartete Wert für den Lambda-Wert demjenigen Lambda-Wert, welcher von dem Lambdaregler eingestellt werden soll.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung. Diese zeigt in der einzigen Fig. eine schematische Darstellung einer Gemischkontrolle mittels einer Lambdasonde.
In der einzigen Fig. ist schematisch eine Brennkraftmaschine 10 mit einem Brennraum 12 mit im Einzelnen nicht dargestellter Kraftstoffeinspritzung angedeutet. In den Brennraum 12 wird eine vorbestimmte Kraftstoffmenge bzw. -masse 14 eingespritzt, wobei die Kraftstoffmenge 14 durch eine Gemischkontrolle 16 vorgegeben wird. Zum Bestimmen der Menge des einzuspritzenden Kraftstoffes erhält die Gemischkontrolle 16 als Eingangswerte einen Lambda-Sollwert 18 und eine prädizierte Füllung 20. Die Füllung 20 ist von einem Saugrohrmodell 22 bestimmt, welches einen Parametersatz in Form von Kennfeldern umfasst, der bzw. die eine Zuordnung zwischen einem Saugrohrdruck p_S und der prädizierten Füllung 20 herstellt bzw. herstellen. Die Parameter des Saugrohrmodells 22 sind zunächst statisch festgelegt.
Aus dem Brennraum 12 strömt Abgas 24 aus und eine Lambdasonde 26 bestimmt einen Lambda-Wert 28 des Abgases 24. Dem Saugrohrmodell 22 ist eine Adaption 30 zugeordnet, welche den Lambda-Wert 28 und die eingespritzte Kraftstoffmasse 14 erhält. Die Adaption 30 erkennt an dem Lambda-Wert 28, ob der eingespritzte Kraftstoff restlos verbrannt ist bzw. ob das Gemisch fett oder mager ist. Im gesteuerten Betrieb ohne aktiven Lambdaregler ist somit nachzuvollziehen, ob die berechnete Füllung 20 korrekt ist. Auch bei geregeltem Betrieb ist anhand des Reglerausgangs zu erkennen, ob die berechnete Füllung korrekt ist.
Zusätzlich wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren überprüft, ob ein Fehler bei der Steuerung der Brennkraftmaschine tatsächlich eine falsche Füllungserfassung als Ursache hat. Nach der Korrektur des Saugrohrmodells durch die Adaption 30 wird erneut der Lambda-Wert geprüft. Die Prüfung erfolgt bei aktivem Lambdaregler, damit der Verbrennungsprozess nicht beeinflusst wird. Geprüft wird somit immer der Reglerausgang des Lambdareglers. Verschlechtert sich dieser, d. h. bewegt er sich weiter von einem erwarteten Wert weg, so wird erkannt, dass kein Fehler der Füllungserfassung vorliegt, sondern ein anderer Fehler, beispielsweise bei der Kraftstoffeinspritzung. Die zuvor durchgeführte Änderung der Parameter des Saugrohrmodells wird rückgängig gemacht.
Erfindungsgemäß wird eine Abweichung des Lambda-Wertes von einem für die eingespritzte Kraftstoffmasse und die prädizierte Füllung erwarteten Lambda-Wert bestimmt. Anschließend wird eine Differenz zwischen der prädizierten Füllung und einer zum Erzielen des erwarteten Lambda-Wertes erforderlichen Füllung bestimmt. Daraufhin werden Parameter des Saugrohrmodells derart verändert, dass das Saugrohrmodell für denjenigen Eingangswert des Saugdruckes p_S, aus dem zuvor die prädizierte Füllung berechnet wurde, die zuvor bestimmte erforderliche Füllung als Ausgang ergibt. bei inaktivem Lambdaregler der Brennkraftmaschine ist der erwartete Wert für den Lambda-Wert das Verhältnis aus relativer Luftmenge zu relativer Kraftstoffmenge, die aus der Vorsteuerung bestimmt wird. Falls der Lambdaregler aktiv ist, entspricht der erwartete Lambda-Wert demjenigen Wert, welcher von der Lambdaregelung eingestellten werden soll. Mit anderen Worten entspricht der erwartete Lambda-Wert dem Lambda-Sollwert, welcher der Gemischsteuerung vorgegeben wird. Hierdurch wird die Auswertung des gemessenen Lambda-Wertes unter Berücksichtigung des Reglereingriffs vorgenommen.
Optional wird eine Diagnose mittels der Adaption durchgeführt, d. h. aus der Bedingung, dass die Adaption im wesentlichen stationär sein soll, lässt sich auf einen Defekt oder Fehler im System schließen, wenn fortlaufend bzw. häufig eine Adaption notwendig ist. Hier wird dann eine Überprüfung der Brennkraftmaschine in einer Werkstatt angefordert. Beispielsweise kann eine sich schnell zusetzende Drosselklappe eine fortlaufende Adaption des Saugrohrmodells erforderlich machen. Die Diagnose erkennt durch die zeitlich relativ schnell aufeinanderfolgenden Adaptionen, dass ein grundsätzlicher Fehler im System vorliegt, so dass in einer Werkstatt einerseits die Drosselklappe von den Zusetzungen befreit und andererseits die Ursache für die Zusetzung erkannt und beseitigt werden kann.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, wobei mittels eines Saugrohrmodells aus einem Saugrohrdruck p_S eine prädizierte Füllung berechnet und einer Gemischkontrolle übergeben wird, welche eine in einen Brennraum der Brennkraftmaschine einzuspritzende Kraftstoffmasse bestimmt, und wobei mittels einer Lambdasonde fortlaufend ein Lambda-Wert eines Abgases bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abweichung des Lambda-Wertes von einem für die eingespritzte Kraftstoffmasse und die prädizierte Füllung erwarteten Lambda-Wert bestimmt wird, dass eine Differenz zwischen der prädizierten Füllung und einer zum Erzielen des erwarteten Lambda-Wertes erforderlichen Füllung bestimmt wird, und dass Parameter des Saugrohrmodells derart verändert werden, dass das Saugrohrmodell für denjenigen Eingangswert des Saugdruckes p_S, aus dem zuvor die prädizierte Füllung berechnet wurde, die zuvor bestimmte erforderliche Füllung ausgibt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung der Parameter des Saugrohrmodells rückgängig gemacht wird, wenn sich nachfolgend eine größere Abweichung des gemessenen Lambda-Wertes vom erwarteten Lambda-Wert ergibt als zuvor.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Änderungen der Parameter des Saugrohrmodells über die Zeit überwacht wird und eine Überprüfung der Brennkraftmaschine in einer Werkstatt angefordert wird, wenn die Anzahl der Änderungen in einer vorbestimmten Zeit einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem inaktiven Lambdaregler der erwartete Wert für den Lambda-Wert das Verhältnis aus relativer Luftmenge zu relativer Kraftstoffmenge, die aus der Vorsteuerung bestimmt wird, ist.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem aktiven Lambdaregler der erwartete Wert für den Lambda-Wert demjenigen Lambda-Wert entspricht, welcher von dem Lambdaregler eingestellt werden soll.