DE19860463A1

DE19860463A1 - Detecting pilot mixture control value with 2-point lambda probe involves performing step adjustment of defined value towards unity lambda value, changing further until reaction occurs

Info

Publication number: DE19860463A1
Application number: DE19860463A
Authority: DE
Inventors: Ruediger Becker
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-12-28
Filing date: 1998-12-28
Publication date: 2000-07-06
Anticipated expiration: 2018-12-29
Also published as: JP2000192835A; ITMI992661A0; ITMI992661A1; DE19860463B4; IT1314149B1

Abstract

The method involves detecting the air/fuel mixture of an engine in operation with a defined distance from a unity lambda value by temporarily setting the composition and evaluating the resulting reaction of the lambda probe. A step adjustment of a defined value towards a unity lambda value is first performed and then the lambda value is further changed at a defined rate until a reaction occurs. The actual separation from the step change value, the rate of change and the time to reaction are determined.

Description

State of the art

Die Erfindung betrifft die Erfassung und Einstellung des Gemischvorsteuerwertes für Kraftstoff/Luft-Gemische ungleich 1 mit einer 2-Punkt-Lambda-Sonde.The invention relates to the detection and setting of Mixture pre-control value for fuel / air mixtures not equal to 1 with a 2-point lambda probe.

Eine Erfassung von Lambdawerten ungleich 1 mit einer 2- Punkt-Lambda-Sonde ist bereits aus der US 4 377 143 bekannt. Nach dem bekannten Verfahren werden bspw. Kraftstoffeinspritzventile mit Öffnungsimpulsbreiten angesteuert, die in Verbindung mit der angesaugten Luftmenge ein mageres Kraftstoff/Luft-Gemisch ergeben sollen. Im Verbrennungsabgas befindet sich eine sogenannte 2-Punkt Lambdasonde. Darunter wird eine Lambdasonde verstanden, deren Signal nur anzeigt, ob das verbrannte Gemisch in Relation zur stöchiometrischen Zusammensetzung einen Überschuß an Kraftstoff (fett) oder einen Überschuß an Luft (mager) anzeigt, ohne das jeweilige Ausmaß der Abweichung anzuzeigen. Zur Feststellung des Betrages der Abweichung erfolgt eine erste impulsartige Anfettung, die so berechnet ist, daß die resultierende Zusammensetzung bei richtiger Einstellung des Ausgangsgemisches gerade noch mager bleibt. Unmittelbar nach dem ersten Anfettungsimpuls erfolgt ein zweiter definierter Anfettungsimpuls, der zu gerade fettem Gemisch führen soll. Wenn die 2-Punkt- Lambdasonde beim ersten Impuls noch nicht reagiert und beim zweiten Impuls reagiert, liegt die Zusammensetzung des Ausgangsgemisches auf dem gewünschten Niveau. Reagiert die Sonde bereits beim ersten (kleinen) Anfettungsimpuls, war das Ausgangsgemisch nicht mager genug. Reagiert sie beim zweiten Impuls dagegen noch nicht, war das Ausgangsgemisch zu mager. War die Ausgangszusammensetzung zu mager, wird sie in der Folge langsam angefettet und nach einer Verzögerungszeit von etwa 20 Sekunden erfolgt erneut eine zweifache impulsartige Anfettung. Dieses Verfahren wir wiederholt, bis die Ausgangszusammensetzung vor den Probeimpulsen dem gewünschten Wert entspricht.A detection of lambda values not equal to 1 with a 2- Point lambda probe is already from US 4,377,143 known. According to the known method, for example. Fuel injection valves with opening pulse widths controlled in connection with the aspirated Air quantity result in a lean fuel / air mixture should. A so-called is located in the combustion exhaust gas 2-point lambda sensor. Below that is a lambda sensor understood, the signal only indicates whether the burned Mixture in relation to the stoichiometric composition an excess of fuel (rich) or an excess in air (lean) without the respective extent of Display deviation. To determine the amount of The first impulsive enrichment occurs is calculated so that the resulting composition at correct setting of the starting mixture just yet remains lean. Immediately after the first enrichment pulse there is a second defined enrichment impulse, the to straight fat mixture. If the 2-point Lambda sensor not yet responding to the first pulse and when second impulse reacts, the composition of the Starting mixture at the desired level. Responds The probe was already on the first (small) enrichment pulse the starting mixture is not lean enough. She reacts to the second mixture, however, was not yet the starting mixture too thin. Was the starting composition too lean, will then slowly greased them and after one There is another delay time of about 20 seconds double pulse-like enrichment. We do this repeated until the starting composition before Test pulses correspond to the desired value.

Dieses Verfahren eignet sich aufgrund des mit ihm verbundenen Zeitaufwandes bspw. für eine Mager- oder Fettregelung, bei der für längere Zeiträume ein Lambda ungleich Eins einzustellen ist.This procedure is suitable because of the use of it associated time, for example, for a lean or Grease control, with a lambda for longer periods is not equal to one.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Angabe eines Verfahrens, mit der ein gewünschter Abstand von Lambda gleich Eins schneller überprüfbar und einstellbar ist.The object of the invention is to provide a Process with which a desired distance from lambda One can be checked and adjusted more quickly.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved with the features of claim 1 solved. Advantageous developments of the invention are Subject of the dependent claims.

Besonders vorteilhaft ist, daß die Erfindung eine schnellere Erfassung des Abstandes vom Lambda gleich Eins- Wert ermöglicht.It is particularly advantageous that the invention faster detection of the distance from lambda equal to one Value enables.

Der Hintergrund dieses Vorteils besteht darin, daß die zur Schadstoffkonvertierung in Kraftfahrzeugen eingesetzten Katalysatoren erst oberhalb einer Mindestbetriebstemperatur mit einer nennenswerten Konvertierungsrate arbeiten. Zur Aufheizung nach einem Kaltstart wird der Motor zunächst so fett betrieben, daß im Abgas noch unverbrannter Kraftstoff vorhanden ist. Zusätzlich wird hinter die Auslaßventile Frischluft durch eine Sekundärluftpumpe geblasen, die mit dem Kraftstoff im Abgas exotherm reagiert und damit den Katalysator aufheizt. Um den erwünschten Heizeffekt zu erzielen, muß der Anfettungsgrad für das Gemisch, mit dem der Motor in der Aufheizphase betrieben wird, auf die Menge der eingeblasenen Luft abgestimmt sein.The background to this advantage is that the Pollutant conversion used in motor vehicles Catalysts only above a minimum operating temperature work with a significant conversion rate. For Heating up after a cold start is the first thing the engine does operated in bold that still unburned fuel in the exhaust gas is available. In addition, behind the exhaust valves Fresh air blown in by a secondary air pump the fuel in the exhaust gas reacts exothermically and thus the Catalyst heats up. To achieve the desired heating effect achieve the degree of enrichment for the mixture with which the engine is operated in the heating phase, depending on the amount the blown air.

In diesem Zusammenhang ist das schnelle Erfassen der Gemischzusammensetzung wichtig, weil bspw. im Betrieb des Verbrennungsmotors mit Sekundärluftpumpe nach einem Start nur eine kurze Zeitspanne zur Erfassung zur Verfügung steht. Der Beginn der Zeitspanne wird durch das Einsetzen der Betriebsbereitschaft der Lambdasonde definiert. Dies ist nach ca. 10 Sekunden der Fall. Die Sekundärluftpumpe wird bspw. im FTP-Test nach einem Start nur etwa 15 Sekunden in stabilem Zustand betrieben, so daß nur etwa 5 Sekunden zur Erfassung zur Verfügung stehen. Außerdem kann während der Zeit, in der das Lambda gesucht wird, das gewünschte Lambda nicht realisiert werden. In dieser Zeit findet unter Umständen keine exotherme Reaktion statt, so daß der Aufheizungsprozeß unerwünschterweise stagniert.In this context, the quick grasp of the Mixture composition important because, for example, in the operation of the Internal combustion engine with secondary air pump after a start available only for a short period of time stands. The beginning of the time period is through the onset the operational readiness of the lambda probe. This is the case after approx. 10 seconds. The secondary air pump is, for example, only about 15 in the FTP test after a start Seconds in a stable state, so that only about 5 Seconds are available for acquisition. Besides, can during the time the lambda is being searched, the desired lambda cannot be realized. In these times there may be no exothermic reaction, so that the heating process undesirably stagnates.

Im folgenden wird ein Ausführungsbsp. der Erfindung mit Bezug auf die Figuren beschrieben.In the following an execution example. the invention with Described with reference to the figures.

Fig. 1 zeigt das technische Umfeld der Erfindung. Fig. 2 stellt den zeitlichen Verlauf von Lambda bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Fig. 1 shows the technical environment of the invention. Fig. 2 shows the time course of lambda represents in one embodiment of the invention.

Die 1 in der Fig. 1 repräsentiert einen Verbrennungsmotor mit Saugrohr 2, Abgasrohr 3, Katalysator 4, Abgassonde 5, Sekundärluftpumpe 6, Drehzahlsensor 7, Einspritzventilanordnung 8, Luftmengenmesser 9, Drosselklappe 10 und Steuergerät 11. 1 in FIG. 1 represents an internal combustion engine with intake manifold 2 , exhaust pipe 3 , catalytic converter 4 , exhaust gas probe 5 , secondary air pump 6 , speed sensor 7 , injection valve arrangement 8 , air flow meter 9 , throttle valve 10 and control unit 11 .

Das Mittel 4 erfaßt die von dem Motor angesaugte Luftmenge ml, die mit der Drosselklappe 5 beeinflußbar ist. Aus Luftmenge ml und Drehzahl n bildet das Steuergerät 11 einen Vorsteuerwert tl als Basisimpulsbreite zur Ansteuerung der Einspritzventilanordnung 8. Der Wert tp kann noch durch andere Größen, bspw. durch eine Korrektur auf der Basis des Lambdasignals vom Abgassensor 5 zum Einspritzbefehl ti korrigiert werden. Bei einer Katalysatoraufheizstrategie mit einer Sekundärluftpumpe 6 bläst diese Luft in das Abgas hinter den Auslaßventilen des Verbrennungsmotors. Der Sauerstoffanteil der eingeblasenen Luft reagiert mit überschüssigem Kraftstoff im Abgas und heizt das Abgas und den Katalysator auf. Dazu wird ein bestimmtes Lambda kleiner 1, bspw. Lambda gleich 0,6 benötigt. Man spricht in diesem Fall von einem sogenannten Fettkonzept mit Sekundärluftpumpe zur Aufheizung des Katalysators. Alternativ dazu gibt es auch Magerkonzepte ohne Sekundärluftpumpe. Die gestrichelte Darstellung der Sekundärluftpumpe 6 in der Fig. 1 deutet an, daß die Erfindung sowohl mit als auch ohne Sekundärluftpumpe zu realisieren ist. Wesentlich ist in beiden Alternativen, daß ein gewünschtes Lambda mit einem gewünschten Abstand zu Lambda gleich 1 eingestellt werden kann, und daß die Einhaltung des Abstandes mit einer 2-Punkt-Lambdasonde, deren Signalpegel sich bei Lambda gleich 1 sprungförmig ändert, überwacht werden kann.The means 4 detects the amount of air ml sucked in by the engine, which can be influenced by the throttle valve 5 . The control unit 11 forms a pilot control value t 1 as the basic pulse width for controlling the injection valve arrangement 8 from the air quantity ml and the speed n. The value tp can also be corrected by other variables, for example by a correction on the basis of the lambda signal from the exhaust gas sensor 5 for the injection command ti. In a catalyst heating strategy with a secondary air pump 6, this air blows into the exhaust gas behind the exhaust valves of the internal combustion engine. The oxygen content of the blown air reacts with excess fuel in the exhaust gas and heats up the exhaust gas and the catalytic converter. A certain lambda less than 1, for example lambda equal to 0.6, is required for this. In this case one speaks of a so-called grease concept with a secondary air pump for heating the catalytic converter. Alternatively, there are also lean concepts without a secondary air pump. The dashed representation of the secondary air pump 6 in FIG. 1 indicates that the invention can be implemented both with and without a secondary air pump. It is essential in both alternatives that a desired lambda can be set with a desired distance to lambda equal to 1, and that the compliance with the distance can be monitored with a 2-point lambda probe, the signal level of which changes abruptly with lambda equal to 1.

Nach einem Kaltstart wird die Einspritzzeit bei noch nicht betriebsbereiter Lambdasonde zunächst gesteuert ausgegeben. Das heißt, das im wesentlichen aus ml und n eine Einspritzimpulsbreite ti geformt wird. Die Parameter, die zum gewünschten Lambda von bspw. 0,6 führen, sind im Steuergerät zwar prinzipiell bekannt, aber mit Toleranzen behaftet. Diese Toleranzen können auf Langzeiteffekten beruhen, wie dem spezifischen Luftbedarf des Motors bei bspw. 20°Celsius oder weitere Abhängigkeiten aufweisen, wie die Abhängigkeit der Sekundärluftpumpenleistung von der Batteriespannung und/oder vom Abgasgegendruck.After a cold start, the injection time is not yet operational lambda probe is initially output in a controlled manner. That is, essentially from ml and n one Injection pulse width ti is formed. The parameters that lead to the desired lambda of 0.6, for example Control unit is known in principle, but with tolerances afflicted. These tolerances can affect long term effects based on the specific air requirement of the engine For example. 20 ° Celsius or have other dependencies, such as the dependence of the secondary air pump output on the Battery voltage and / or exhaust back pressure.

Um diese spezifischen Toleranzen in der Kaltphase schnell zu erfassen und entsprechend richtig die Einspritzzeit auszugeben.To quickly meet these specific tolerances in the cold phase capture and accordingly the injection time correctly to spend.

Erfindungsgemäß wird dazu mit einer 2-Punkt-Lambdasonde der Lambda gleich 1 Punkt gesucht, wie es in der Fig. 2 dargestellt ist.According to the invention, a 2-point lambda probe searches for the lambda equal to 1 point, as is shown in FIG. 2.

Der Darstellung der Fig. 2 liegt die Situation eines Kaltstarts bei bspw. 20°Celsius zugrunde. Das Wunschlambda beträgt Lambda gleich 0,6. Aufgrund von Toleranzen stellt sich anfänglich ein kleineres Lambda ein. Zu Beginn des Suchvorgangs erfolgt eine sprungartige Verstellung des Lambdawertes in Richtung zum Lambda gleich 1 Wert. In erster Näherung kann als Sprungweite der Sollabstand zu Lambda gleich 1 verwendet werden. Im dargestellten Fall reicht dies noch nicht aus, um den Lambda gleich 1 Wert zu erreichen. D. h.: Das Signal US der Zweipunktsonde 5 bleibt, wie in Fig. 2b dargestellt, zunächst auf dem hohen Signalpegel. Im Anschluß an den Sprung läuft ein schneller Integrator in Richtung Lambda gleich 1. Parallel wird die Laufzeit des Integrators erfaßt. Die mit anderen Worten: Im dargestellten Fall erfolgt bspw. zunächst eine sprungförmige und dann eine stetige Verkürzung der Einspritzimpulsbreiten. Beim Wechsel des Sondensignalpegels in Fig. 2b wird der Integrator gestoppt. Aus der Sprunghöhe, der Integratorsteigung und der Integratorlaufzeit läßt sich der ursprüngliche Istabstand zu Lambda gleich 1 berechnen. Im dargestellten Fall war er zu groß, das Gemisch wird mit Lambda < 0,6 fetter als gewünscht. Da beim Finden des Lambda gleich 1 Punktes die Parameter (ti und ml) bekannt sind, können in der Folge die Parameter ti und ml, die zu dem gewünschten Lambda gleich 0,6 führen, berechnet und in der Folge benutzt werden. Für eine Adaption, d. h. für eine Anpassung gespeicherter Parameter an die vorhandenen Toleranzen ist es wichtig, daß der Suchprozeß bei definierten Bedingungen durchgeführt wird. Beispiel: Die Motortemperatur beträgt 20°Celsius und die Batteriespannung wird berücksichtigt.The representation of FIG. 2 is based on the situation of a cold start at, for example, 20 ° Celsius. The desired lambda is lambda equal to 0.6. A smaller lambda is initially set due to tolerances. At the beginning of the search process, the lambda value is jumped in the direction of the lambda equal to 1 value. In a first approximation, the target distance to lambda equal to 1 can be used as the jump distance. In the case shown, this is not enough to reach the lambda equal to 1 value. That is, the signal US of the two-point probe 5 initially remains at the high signal level, as shown in FIG. 2b. Following the jump, a fast integrator runs in the direction of lambda equal to 1. In parallel, the runtime of the integrator is recorded. In other words: in the illustrated case, for example, the injection pulse widths are first jumped and then steadily shortened. When the probe signal level in FIG. 2b changes, the integrator is stopped. The original actual distance to lambda equal to 1 can be calculated from the jump height, the integrator slope and the integrator running time. In the case shown it was too large, the mixture becomes richer than desired with lambda <0.6. Since the parameters (ti and ml) are known when the lambda is found equal to 1 point, the parameters ti and ml, which lead to the desired lambda equal to 0.6, can subsequently be calculated and subsequently used. For an adaptation, ie for an adaptation of stored parameters to the existing tolerances, it is important that the search process is carried out under defined conditions. Example: The motor temperature is 20 ° Celsius and the battery voltage is taken into account.

Claims

1. Method for determining the composition of the fuel / air mixture of an internal combustion engine during operation with a predetermined target distance from lambda equal to one,
Which method is used to determine the actual distance from lambda equal to 1 by temporarily adjusting the composition and evaluating the resulting reaction of the lambda probe, characterized in that

- First, a sudden adjustment by a defined value in the direction of lambda is equal to 1 and then the lambda value is changed further with a defined rate of change until a reaction of the lambda probe occurs
- And that the actual distance is determined from the value of the sudden adjustment, the rate of change and the time until the reaction of the lambda sensor.

2. The method according to claim 1, characterized in that the lambda probe used has a characteristic Has a jump characteristic for lambda equal to 1.

3. The method according to claim 1, characterized by its Execution in the warm-up phase after a Cold start of the internal combustion engine.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the determined actual distance with the target distance is compared, and that in the case of a Deviation the air and / or fuel supply in the sense an adjustment of both distances is changed.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that input tax values for the Amount of fuel supplied to the internal combustion engine through the determined actual distance to lambda equal to 1 Getting corrected.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in an internal combustion engine with a secondary air pump and lambda sensor

- After starting the internal combustion engine and then operating the secondary air pump temporarily
- The time range between reaching the operational readiness of the lambda probe and switching off the secondary air pump is used to determine the actual distance.