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Die Erfindung bezieht sich auf eine Lambdaregeleinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem Lambdaregler, der eine Begrenzungsstufe für den Lambdareglerhub aufweist, und einer Adaptionseinrichtung, die mindestens eine additive und eine multiplikative Korrektur für eine Gemischadaption bewirkt.
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Stand der Technik
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Eine derartige Lambdaregeleinrichtung ist in der
DE 30 36 107 A1 angegeben. Bei dieser bekannten Lambdaregeleinrichtung ist, wie an sich üblich, ein Lambdaregler vorgesehen, mit dem ein Kraftstoff-/Luftgemisch auf einen vorgegebenen Lambda-Sollwert geregelt wird, wobei ein bestimmter Reglerhub zur Verfügung steht, der z. B. auf ±25% begrenzt ist. Mit zunehmender Lebensdauer und/oder durch Exemplarstreuungen stellen sich in der Regel multiplikative und additive Fehler ein, die zunächst durch den Lambdaregler ausgeglichen werden können. Zusätzlich ist eine Adaptionseinrichtung für eine Gemischadaption bzw. Gemischkorrektur vorgesehen, um die additiven und multiplikativen Fehler weitergehend und besser auszugleichen. Bei Aktivierung der Gemischadaption steht dem Regler weiterhin der gesamte Reglerhub zur Verfügung. Über eine derartige Lambdaregelung und Gemischadaption mit multiplikativer und additiver Korrektur kann sich eine Gemischkorrektur von bis zu ±75% ergeben, wenn z. B. der Lambdareglerhub ±25% sowie die multiplikative und additive Korrektur jeweils ebenfalls ±25% betragen. Dadurch können Störungen beim Betrieb der Brennkraftmaschine auftreten, beispielsweise kann der Motor ausgehen, wenn ein Sondenfehler vorliegt, der nicht erkannt wurde.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lambdaregeleinrichtung der eingangs genannten Art bereit zu stellen, mit der ein verbesserter Betrieb der Brennkraftmaschine ermöglicht wird.
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Vorteile der Erfindung
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Hiernach ist vorgesehen, dass eine Begrenzungseinrichtung vorgesehen ist, der von der Adaptionseinrichtung erhaltene Adaptionsdaten zugeführt sind und die auf der Grundlage der Adaptionsdaten und weiterer Daten Begrenzungsdaten bildet, welche dem Lambdaregler zum Ändern der von der Begrenzungsstufe bewirkten Begrenzung des Lambdareglerhubs zugeführt sind.
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Mit der so ausgebildeten Begrenzungseinrichtung wird eine übermäßige Korrektur sicher unterbunden, wobei eine Begrenzung des Lambdareglerhubs in Abhängigkeit von der Gemischadaption bzw. Gemischkorrekturen bewirkt wird. Hierdurch ergibt sich ein verbesserter Betrieb der Brennkraftmaschine.
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Eine sichere Begrenzung der Hubänderung innerhalb eines vorgegebenen oder vorgebbaren Bereiches wird dadurch auf einfache Weise ermöglicht, dass die weiteren Daten einen maximal zulässigen und einen minimal zulässigen Hub des Lambdareglers umfassen und dass die Begrenzungsdaten in dem von dem maximal zulässigen und dem minimal zulässigen Hub gebildeten Bereich änderbar sind.
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Für die Durchführung der Hubbegrenzung ist vorteilhaft vorgesehen, dass sich auf die additive Korrektur beziehende Adaptionsdaten mit der Begrenzungseinrichtung in einen multiplikativen Faktor umgerechnet werden.
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Eine für den Aufbau und die Funktion günstige Ausbildung besteht dabei darin, dass die weiteren Daten einen zugelassenen additiven Korrekturwert im Leerlauf und einen maximalen möglichen additiven Korrekturwert umfassen und dass der multiplikative Faktor mittels Division der sich auf die additive Korrektur beziehenden Adaptionsdaten durch den maximalen möglichen additiven Korrekturwert und Multiplikation mit dem zugelassenen additiven Korrekturwert im Leerlauf gebildet wird.
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Weitere vorteilhafte Maßnahmen für den Aufbau und die Funktion bestehen darin, dass mit der Begrenzungseinrichtung von den sich auf die multiplikative Korrektur beziehenden Adaptionsdaten bzw. Adaptionskorrekturen der Wert eins subtrahiert wird und aus dem so erhaltenen Ergebnis und dem multiplikativen Faktor die Summe gebildet wird, dass von der Begrenzungseinrichtung ein dynamischer Bewertungsfaktor gebildet wird und dass zum Bilden der Begrenzungsdaten das Produkt aus dem dynamischen Bewertungsfaktor und der Summe von dem maximal zulässigen Hub und dem minimal zulässigen Hub subtrahiert wird. Mit dem dynamischen Bewertungsfaktor wird der Lambdareglerhub in Abhängigkeit einer Systemdynamik insbesondere einer Laständerung, abgeschwächt, wobei mit dem abgeschwächten Hub bzw. den dadurch erreichten abgeschwächten Gemischkorrekturen Systemfehler, die z. B. durch eine Übergangskompensation oder bei der Füllungserfassung kurzzeitig zu Stande kommen können, ausgeglichen werden. Liegt keine Dynamik im System vor, so kann der Lambdareglerhub abhängig von der Gesamtkorrektur der Gemischadaption auf einen kleinen Wert (z. B. 5%) begrenzt werden.
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Hierbei besteht eine vorteilhafte Ausbildung darin, dass der dynamische Bewertungsfaktor von der Begrenzungseinrichtung in Abhängigkeit von einem Änderungswert eines Sollwertes z. B. der relativen Luftfüllung bestimmt wird, wobei der dynamische Bewertungsfaktor im Bereich zwischen null und eins mit zunehmendem Betrag des Änderungswertes abnimmt. Beispielsweise wird bei konstanter relativer Luftfüllung, d. h. bei einem Änderungswert (oder Wechselanteil) derselben von null, ein dynamischer Bewertungsfaktor von 0,95 vorgegeben, woraus ein maximal zulässiger Reglerhub im Fehlerfall von 5% resultiert. Bei nicht konstanter relativer Luftfüllung, also einem Änderungswert (oder Wechselanteil), wie sie z. B. bei positivem Lastwechsel auftritt, wird hingegen ein geringer dynamischer Bewertungsfaktor von z. B. 0,05 gewählt, der bei einem Fehler z. B. zu einem maximalen Hub von 23,75% führt, wenn der maximal zulässige Reglerhub z. B. 25% beträgt.
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Der dynamische Bewertungsfaktor ist von der Begrenzungseinrichtung einfach bestimmbar, wenn vorgesehen ist, dass in der Begrenzungseinrichtung eine Kennlinie oder eine Tabelle abgelegt ist, aus der der dynamische Bewertungsfaktor in Abhängigkeit von dem Änderungswert entnehmbar ist.
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Zeichnung
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Lambdaregeleinrichtung mit einer Begrenzungseinrichtung in schematischer Blockdarstellung,
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2 einen Ausschnitt der Lambdaregeleinrichtung mit näherer Darstellung der Begrenzungseinrichtung und
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3 ein Diagramm mit einem schematischen Verlauf eines dynamischen Bewertungsfaktors in Abhängigkeit von einem Änderungswert einer relativen Luftfüllung.
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Ausführungsbeispiel
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Ein in 1 schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel für eine Lambdaregeleinrichtung weist einen Lambdaregler 1 mit Begrenzungsstufe 1.1 für eine Begrenzung des Regelhubs, eine am Ausgang des Lambdareglers 1 angeschlossene Adaptionseinrichtung 3 für eine Kraftstoff-/Luftgemischadaption bzw. Kraftstoff-/Luftgemischkorrekturen sowie eine am Ausgang der Adaptionseinrichtung 1 angeschlossenen Begrenzungseinrichtung 4 auf, die mit ihrem Ausgang an den Lambdaregler 1 angeschlossen und zum Ändern des Reglerhubs über die Begrenzungsstufe 1.1 ausgebildet ist. Ferner ist der Ausgang des Lambdareglers 1 über eine Multiplizierstufe 6 an eine Brennkraftmaschine 2 in an sich üblicher Weise angeschlossen und erhält ausgangsseitig von der Brennkraftmaschine 2 über eine Lambdasonde einen Lambda-Istwert λist, der dem Eingang des Lambdareglers 1 über einen Soll-Istwert-Vergleich 5 unter Vergleich mit einem Lambdasollwert λsoll zugeführt wird. Der Multiplizierstufe 6 wird über eine weitere Multiplizierstufe 7 ein Ausgangssignal der Adaptionseinrichtung 3 und über ein vor der weiteren Multiplizierstufe 7 liegendes Addierglied 8 ein zweites Ausgangssignal der Adaptionseinrichtung 3 zugeführt. Dem Addierglied 8 wird von einem Subtrahierglied 9 aus ein weiteres Vergleichssignal mit dem Lambdasollwert λsoll zugeführt.
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Vom Aufbau her kann die Begrenzungseinrichtung 4 mit der Adaptionseinrichtung 3 und/oder dem Lambdaregler 1 (z. B. auch nur teilweise) zusammengebracht sein.
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Während die Regeleinrichtung mit dem Lambdaregler
1 und der Adaptionseinrichtung
3 für die Gemischadaption bzw. Gemischkorrekturen an sich bekannt und beispielsweise in der eingangs genannten
DE 30 36 107 A1 eingehend abgehandelt sind, geht es bei vorliegender Erfindung insbesondere um die Begrenzungseinrichtung
4 und deren Einbindung in die Regeleinrichtung.
2 zeigt eine nähere Ausbildung der Begrenzungseinrichtung
4, der von der Adaptionseinrichtung
3 Adaptionsdaten rka und fra zugeführt werden, die sich auf eine additive Korrektur bzw. eine multiplikative Korrektur beziehen. Eine additive Korrektur erfolgt mit der Adaptionseinrichtung
3 hauptsächlich im Leerlauf oder bei niedriger Last, wenn z. B. Leckluft auftritt, während eine multiplikative Korrektur auch bei anderen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine
2 auftritt, beispielsweise bei einem Fehler eines Heizfilm-Luftmassenmessers (HFM). Nähere Erläuterungen hierzu finden sich in der vorstehend genannten
DE 30 36 107 A1 . Auf der Grundlage der Adaptionsdaten fra, rka und weiterer Daten werden in der Begrenzungseinrichtung
4 ein aktueller maximaler Hub frmax und ein aktueller minimaler Hub frmin des Lambdareglers
1 bzw. diese Hübe betreffende Faktoren berechnet, wobei der aktuelle maximale Hub frmax und der aktuelle minimale Hub frmin sich innerhalb eines Bereiches ändern lassen, der durch einen maximal zulässigen Hub FRMAX und einen minimal zulässigen Hub FRMIN des Lambdareglers
1 begrenzt ist. Hierzu werden in der Begrenzungseinrichtung
4 aus den Adaptionsdaten fra, rka geeignete Werte gebildet, die zusätzlich mit einem dynamischen Bewertungsfaktor fdy zur zusätzlichen dynamischen Abschwächung des Lambdareglerhubs von dem maximal zulässigen Hub FRMAX und dem minimal zulässigen Hub FRMIN subtrahiert werden.
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Wie aus 2 ersichtlich, werden die sich auf die additive Adaptionskorrektur beziehenden Adaptionsdaten rka in einen multiplikativen Faktor umgerechnet, wobei ein maximal möglicher additiver Korrekturwert ORAMX und ein zugelassener additiver Korrekturwert im Leerlauf RKLAMX als weitere Daten mit einbezogen werden. Die Berechnung des multiplikativen Faktors erfolgt dabei nach der Beziehung rka·(RKLAMX/ORAMX).
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Dieser Faktor wird dem um 1 verminderten multiplikativen Adaptionskorrekturwert fra hinzu addiert. Die so gebildete Summe wird dann jeweils in dem Zweig zum Bilden der unteren und oberen Begrenzungsdaten frmin, frmax mit dem dynamischen Bewertungsfaktor fdy multipliziert, wonach dieses Produkt von dem maximal zulässigen Hub FRMAX einerseits und dem minimal zulässigen Hub FRMIN andererseits abgezogen wird.
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Der dynamische Bewertungsfaktor fdy wird in Abhängigkeit von einem Sollwert der relativen Luftfüllung rlsol und von dessen Wechselanteil bzw. Änderungswert drl ermittelt, wobei eine vorgegebene Tabelle oder Kennlinie KLG eine Beziehung zwischen dem Änderungswert drl und dem dynamischen Bewertungsfaktor bereitstellt, aus der ein jeweiliger dynamischer Bewertungsfaktor fdy mittels einer entsprechenden Stufe der Begrenzungseinrichtung entnommen werden kann. Der dynamische Bewertungsfaktor fdy kann damit über die Kennlinie KLG jede geeignete Form annehmen.
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Wie aus 2 bei der Berechnung des dynamischen Bewertungsfaktors fdy weiter ersichtlich, wird zum Herleiten des Änderungswertes drl von dem Sollwert der relativen Luftfüllung rlsol ein zeitlicher Mittelwert abgezogen, wobei ein Zeitwert TRLSOL vorgegeben werden kann.
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Im Folgenden werden Beispiele für die Berechnung einer aktuellen Gemischkorrektur über die Gemischadaption gegeben:
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1. Beispiel
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- FRMAX = 1.25 (Reglerhub 25% Anfettung)
- FRMIN = 0.75 (Reglerhub 25% Abmagerung)
- ORAMX = 6% (RKLAMX % Korrektur im Leerlauf oder leerlaufnahen Bereich, z. B. 25%)
- RKLAMX = 0.25 (also 25% Korrektur bei rka = ORAMX bzw. rka = –ORAMX)
- fra = 1.1 (also 10% Korrektur multiplikativ)
- rka = 0.6% (also 10% Korrektur additiv)
- rlsol = konstant, damit drl = 0, und aus der Kennlinie KLG wird bei drl = 0 beispielsweise der Wert fdy = 0.95 entnommen, also ein maximal zulässiger
- Reglerhub im Fehlerfall von 5%
damit ergibt sich die aktuelle Gemischkorrektur:
- fra – 1 + (rka/ORAMX·RKLAMX) = 0.1 + (0.6/6 × 0.25) = 0.125 also 12,5% und damit
- frmax = 1.25 – (0.125·0.95) = 1.13125, d. h. ca. 13% Korrektur (Anfettung) ist möglich und
- frmin = 0.75, d. h. 25% Korrektur (Abmagerung) ist möglich.
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2. Beispiel
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- FRMAX = 1.25 (Reglerhub 25% Anfettung)
- FRMIN = 0.75 (Reglerhub 25% Abmagerung)
- ORAMX = 6% (RKLAMX % Korrektur im Leerlauf oder leerlaufnahen Bereich, z. B. 25%)
- RKLAMX = 0.25 (also 25% Korrektur bei rka = ORAMX bzw. rka = –ORAMX)
- fra = 0.9 (also 10% multiplikative Korrektur)
- rka = – 3% (also 50% Korrektur additiv)
- rlsol = nicht konstant (positiver Lastwechsel), damit drl z. B. = –3 und aus der Kennlinie KLG ergibt sich bei drl = –3 der Wert 0.05, also fdy = 0.05, d. h. bei einem Fehler ein maximaler Reglerhub von 23.75% bei einem maximal zulässigen Reglerhub von 25%
- daraus ergibt sich die aktuelle Gemischkorrektur:
fra – 1 + (rka/ORAMX·RKLAMX) = –0.1 + (–3/6·0.25) = –0.225, also 22.5%
damit ergibt sich
- frmax = 1.25 also 25% Korrektur für die Anfettung ist möglich
- frmin = 0.75 – (–0.225·0.05) = 0.76125, also ca. 24% Korrektur für die Abmagerung ist möglich.
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3 zeigt ein Beispiel für eine Abhängigkeit des dynamischen Bewertungsfaktors fdy von dem Änderungswert drl bzw. dem Wechselanteil des Sollwertes der relativen Luftfüllung rlsol. Bei Vorliegen einer Dynamik werden die Gemischkorrekturen demnach abgeschwächt. Durch die Abschwächung wird es dem Lambdaregler 1 ermöglicht, Systemfehler auszugleichen, die z. B. durch eine Übergangskompensation oder bei Fehlen der Füllungserfassung kurzzeitig zu Stande kommen. Liegt keine Dynamik im System vor, so kann der Lambdareglerhub abhängig von der Gesamtkorrektur der Gemischadaption auf einen kleinen Wert von z. B. 5% begrenzt werden. Der dynamische Bewertungsfaktor fdy kann gemäß 3 beispielsweise zwischen 0,05 und 1 je nach Änderungswert drl variiert werden.
