DE3248745C2 - - Google Patents

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Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Regelsystem nach der Gattung des Anspruchs 1. Bekannt ist aus der DE-OS 24 57 436 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung des einer Brennkraftmaschine zugeführten Gemisches abhängig von Laufruhe- und Lambda-Werten, wobei einem Laufruheregler eine Regelung bezüglich Lambda zugeordnet ist.The invention is based on a control system according to Genus of claim 1. Is known from the DE-OS 24 57 436 a method and a device for regulation of the mixture supplied to an internal combustion engine depending on smoothness and lambda values, with a smoothness controller one Control associated with lambda is.

Aus dem VW-Forschungsbericht FAT 7809 V/5 1978, Seite 1 bis 17 ist ein Beispiel für ein aus der Sicht von 1978 zukünftiges Motorsteuersystem mit Teilregelkreisen bekannt geworden, bei dem ein Brennstoffregler ein bestimmtes Soll-Gemisch einregelt und der Lambda- Sollwert mit dem Ausgangssignal eines Laufruhesensors korrigiert wird. Dem Laufunruhesignal kommt demnach bei diesem bekannten Gegenstand eine Korrekturfunktion zu. From the VW research report FAT 7809 V / 5 1978, page 1 to 17 is an example of one from the perspective of 1978 future engine control system with partial control loops became known in which a fuel regulator regulates a specific target mixture and the lambda Setpoint with the output signal of a quiet sensor is corrected. The uneven running signal therefore comes along a correction function for this known object.  

Es hat sich gezeigt, daß mit den beiden bekannten Systemen noch keine alle Eventualitäten berücksichtigende Gemischbildung möglich ist. So korrigiert zwar eine Lambda-Regelung mit Hilfe einer Lambda-Sonde Streuungen des Gemischs aufgrund von Fertigungstoleranzen, Umwelteinflüssen, Kraftstoffsorte usw., doch kann der unterschiedliche Lambda-Bedarf der einzelnen Motoren, der von Alterung, Zustand der Zündanlage usw. abhängt, nicht in ausreichender Weise berücksichtigt werden. Demgegenüber korrigiert eine Laufruheregelung in Alleinstellung diese Einflüsse, sie ist jedoch im dynamischen Fahrbetrieb zu langsam, um ein befriedigendes Regelverhalten zu erzeugen.It has been shown that with the two known systems not yet considering all eventualities Mixture formation is possible. So corrected one Lambda control with the help of a lambda probe scatter the mixture due to manufacturing tolerances, Environmental influences, type of fuel, etc., but can different lambda requirements of the individual engines, which depends on aging, condition of the ignition system, etc. are not sufficiently taken into account. In contrast, a stand-alone run correction corrects these influences, however, it is dynamic Driving operation too slow to ensure satisfactory control behavior to create.

Aufgabe der Erfindung ist es, Systeme zu schaffen, bei denen in möglichst optimaler Weise Lambda- oder AGR- Regelungen um eine Laufruheregelung ergänzt werden.The object of the invention is systems to create where in as possible optimally Lambda or EGR Regulations for a smooth running regulation be supplemented.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Durch die Kombination der Lambda- bzw. AGR-Regelung und Laufruheregelung können vorteilhafte Einzelpunkte bei verschiedenen Regelkonzepten miteinander kombiniert werden, so daß sich insgesamt eine optimale Motorsteuerung bzw. Motorregelung ergibt.By combining the lambda or EGR control and smooth running control can be beneficial Individual points in different control concepts can be combined with each other, so that a total optimal engine control or engine control results.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit den Unteransprüchen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Further advantages of the invention result in connection with the subclaims from the description below of embodiments.  

Zeichnungdrawing

Ausführungsbeispiele der Erfindung nach Haupt- und Nebenanspruch sind in der Zeichnung dargestellt und werden im nachfolgenden näher beschrieben und erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein grobes Blockschaltbild mit den wesentlichsten Komponenten der Erfindung in Verbindung mit Laufruheregelung und λ- bzw. Zylindergesamtfüllungsregelung, Fig. 2 ein Flußdiagramm zur rechnergesteuerten Realisierung des Gegenstands von Fig. 1 bei einer Brennkraftmaschine mit Fremdzündung, und Fig. 3 ein Blockschaltbild zur Laufruhe- und Abgasrückführungsregelung.Embodiments of the invention according to the main and secondary claims are shown in the drawing and are described and explained in more detail below. In the drawings Fig. 1 is a rough block diagram of the essential components of the invention in conjunction with smooth-running control and λ- one or total cylinder filling control, Fig. 2 is a flowchart for the computer-controlled realization of the subject of Fig. 1 in an internal combustion engine with spark ignition, and Fig. 3 Block diagram for smooth running and exhaust gas recirculation control.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

Fig. 1 zeigt in grober Übersicht die wichtigsten Komponenten des erfindungsgemäßen Regelsystems bei einer Brennkraftmaschine mit Fremdzündung. Mit 10 ist die Brennkraftmaschine selbst bezeichnet, mit 11 ein Luftansaugrohr und mit 12 eine Abgasleitung. Im Ansaugrohr 11 liegen hintereinander ein Luftmengensensor 13, eine Drosselklappe 14 sowie ein Einspritzventil 15 als Kraftstoffzumeßeinrichtung. Die Drosselklappe 14 steht mit einem Fahrpedal 16 in Verbindung. Als weitere Sensoren sind ein Drehzahlsensor 17 sowie eine in der Abgasleitung 12 angeordnete Lambda-Sonde 18 vorgesehen. FIG. 1 shows the main components in a rough overview of the control system of the invention in an internal combustion engine with spark ignition. 10 denotes the internal combustion engine itself, 11 an air intake pipe and 12 an exhaust pipe. An air quantity sensor 13 , a throttle valve 14 and an injection valve 15 as a fuel metering device are located one behind the other in the intake pipe 11 . The throttle valve 14 is connected to an accelerator pedal 16 . A speed sensor 17 and a lambda probe 18 arranged in the exhaust line 12 are provided as further sensors.

Der elektrische Teil des Regelsystems umfaßt ein Kennfeld 20 für Lambda-Soll-Werte und einen Lambda-Regler 21, dem neben einem Lambda-Sollwert auch das Ausgangssignal der Lambda-Sonde 18 zuführbar ist. Eingangsgrößen des Kennfelds 20 sind ein Drehzahlsignal vom Drehzahlsensor 17 sowie ein Luftmengensignal vom Luftmengensensor 13 und weitere Größen wie Drosselklappenstellung, Motortemperatur, Ansauglufttemperatur usw. Außerdem erhält es als Eingangswert das Ausgangssignal eines Laufruhereglers 23, dem wiederum Signale bezüglich Laufruhesoll- und Laufruhe- Istwert zugeführt werden. Die Laufruhe-Sollwerte entstammen einem Sollwertgeber 24 abhängig von Luftdurchsatz im Ansaugrohr, Drehzahl und weiteren Betriebsparametern, während die Laufruhe-Istwerte aus dem Drehzahlsignal des Drehzahlsensors 17 abgeleitet werden (Block 25).The electrical part of the control system comprises a characteristic diagram 20 for desired lambda values and a lambda controller 21 , to which, in addition to a desired lambda value, the output signal of the lambda probe 18 can also be supplied. Input variables of the characteristic diagram 20 are a speed signal from the speed sensor 17 and an air quantity signal from the air quantity sensor 13 and further variables such as throttle valve position, engine temperature, intake air temperature, etc. In addition, it receives the output signal of a smooth running controller 23 , which in turn receives signals relating to the smooth running target and smooth running actual value . The smoothness setpoints come from a setpoint generator 24 as a function of the air flow in the intake pipe, speed and other operating parameters, while the smoothness actual values are derived from the speed signal of the speed sensor 17 (block 25 ).

Entsprechend der Erfindung wird ein Lambda-Sollwert abhängig von Last-, Drehzahl-, Laufruhe- und weiteren Betriebsparameterwerten gebildet, wobei diese Lambda-Sollwerte bereits das Ergebnis eines Laufruheregelvorgangs sind. Dieser Lambda-Sollwert orientiert sich demnach außer an Last- und Drehzahlwerten auch an einer bestimmten Laufruhe bzw. Laufunruhe, was gerade im Magerlaufbetrieb, d. h. bei hohen Lambda-Werten von z. B. 1,4, beachtliche Vorteile bietet. Niedriger Kraftstoffverbrauch bei gleichzeitig noch zufriedenstellendem Fahrverhalten lassen sich auf diese Weise ideal kombinieren. Der ermittelte Lambda-Sollwert wird schließlich noch zu einer Regelung herangezogen.According to the invention, a lambda setpoint is dependent of load, speed, smooth running and other operating parameter values formed, these lambda setpoints already the result of a smooth running control process are. This lambda setpoint is therefore disoriented on load and speed values also on a certain smoothness or uneven running, which is especially in lean running operation, d. H. at high lambda values of e.g. B. 1.4, considerable advantages offers. Low fuel consumption while still satisfactory driving behavior can be attributed to this Ideally combine ways. The determined lambda setpoint is finally used for a regulation.

Fig. 2 erläutert in Form eines Flußdiagramms die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Regelbetriebs. Eine Abfrageeinheit 30 stellt fest, ob ein quasistationärer Betrieb vorliegt. Bei Lastwechseln z. B. ist das Wirken einer Lauftruheregelung nicht sinnvoll aufgrund der dann möglichen Fehlinterpretationen von Sensorsignalen. Liegt quasistationärer Betrieb vor, dann erreicht man über zwei getrennte Zweige sowohl eine Laufruheregelung als auch eine Lambda-Regelung. Für die Laufruheregelung wird in einer Abfrageeinheit 31 festgestellt, ob ein Laufruhewert über oder unter einem bestimmten Schwellwert liegt. Bei Nichtübereinstimmung von Laufruhesoll- und Istwert wird ein Änderungswert Δλsoll abhängig von der Laufruhesignalabweichung gebildet (Block 32) und mit diesem Wert die Daten einer Korrekturtabelle 33 korrigiert. Bei übereinstimmendem Laufruhesoll- und Istwert wird ein gleichbleibender λsoll-Korrekturwert aus der der Tabelle 33 ausgelesen. Fig. 2 explains in the form of a flow chart the operation of the control operation according to the invention. An interrogation unit 30 determines whether there is quasi-stationary operation. When changing loads z. B. the effect of a smooth running control is not meaningful due to the possible misinterpretation of sensor signals. If there is quasi-steady-state operation, then both smooth running control and lambda control can be achieved via two separate branches. For the smooth running control, a query unit 31 determines whether a smooth running value is above or below a certain threshold value. If the smoothness target and actual values do not match, a change value Δλ target is formed depending on the smoothness signal deviation (block 32 ) and the data in a correction table 33 is corrected with this value. When matching Laufruhesoll- and actual value, a constant λ is to read out from the table -Korrekturwert 33rd

In einem nachfolgenden Kennfeld 35, das dem Kennfeld 20 beim Gegenstand von Fig. 1 entspricht, werden drehzahl-, last- und korrekturwertabhängig ein Lambda-Sollwert ausgelesen, der einem nachfolgenden Lambda-Regler als Sollwert dient. Dieser Lambdaregler entspricht Block 21 von Fig. 1 und umfaßt zusätzlich noch die Abfrageeinheit 37 sowie eine Einheit 38 zum Bilden eines Korrekturfaktors Fλ=λist/λsoll.In a subsequent map 35 , which corresponds to the map 20 in the subject of FIG. 1, a lambda setpoint value which is used as a setpoint for a subsequent lambda controller is read out as a function of speed, load and correction value. This lambda controller corresponds to block 21 of FIG. 1 and additionally includes the query unit 37 and a unit 38 for forming a correction factor Fλ = λ ist / λ soll .

Dem Lambda-Regler 36 schließt sich ein Korrekturglied 28 an, in dem z. B. noch die Brennkraftmaschinentemperatur berücksichtigt werden kann und schließlich gelangt das Zumeßsignal vom Lambda-Regler 36 zu einer Treiberstufe 39 für wenigstens ein Einspritzventil 15.The lambda controller 36 is followed by a correction element 28 in which, for. B. the internal combustion engine temperature can also be taken into account and finally the metering signal from the lambda controller 36 reaches a driver stage 39 for at least one injection valve 15 .

In Fig. 1 ist noch eine Leitung 29 vom Laufruheregler 23 zur Korrekturstufe 28 gezeichnet. Sie verdeutlicht die Möglichkeit, das Ausgangssignal des Laufruhereglers nicht nur in Verbindung mit dem Lambda-Sollsignal zu verarbeiten, sondern damit das Kraftstoffzumeßsignal unmittelbar zu beeinflussen. Dies kann je nach Brennkraftmaschinentyp und Art der Einzelkomponenten beim Regelsystem sinnvoll sein.In Fig. 1, a line 29 is drawn from the smooth running controller 23 to the correction stage 28 . It illustrates the possibility of not only processing the output signal of the smooth running controller in connection with the desired lambda signal, but also of influencing the fuel metering signal directly. Depending on the type of internal combustion engine and the type of individual components in the control system, this can make sense.

Während sich das obengenannte Beispiel auf eine Brennkraftmaschine mit Fremdzündung bezieht, ist die Erfindung grundsätzlich auch bei einer Diesel-Brennkraftmaschine anwendbar. Dann steht für den obengenannten Lambda-Regler die Regelung der Zylindergesamtfüllung, d. h. die der Einzelkomponenten Kraftstoffmenge, Frischluft- und Abgasanteil. Dabei wird in der Regel das Verhältnis von Frischluft zu Abgasanteil mittels einer Mischklappe 45 geregelt, die alternierend entweder einen Abgasrückführungskanal 46 oder den Durchlaß im Luftansaugrohr freigibt. Bei vorgegebener Kraftstoffmenge kann dann über die Mischklappe 45 der Frischluftanteil und somit insgesamt gesehen das Lambda eingestellt werden. Wesentlich ist auch hier, daß eine Laufruheregelung Grundwerte liefert, die dann mittels innerer Regelkreise exakt eingehalten werden.While the above-mentioned example relates to an internal combustion engine with spark ignition, the invention can in principle also be applied to a diesel internal combustion engine. Then, for the above-mentioned lambda controller, the regulation of the total cylinder charge, ie that of the individual components fuel quantity, fresh air and exhaust gas content, is available. The ratio of fresh air to the proportion of exhaust gas is generally regulated by means of a mixing flap 45 , which alternately opens either an exhaust gas recirculation channel 46 or the passage in the air intake pipe. With a predetermined amount of fuel, the fresh air portion and thus overall the lambda can then be set via the mixing flap 45 . It is also important here that a smooth running control delivers basic values that are then adhered to exactly by means of internal control loops.

In ähnlicher Weise wie bei der Lambda-Regelung oder der Regelung auf Zylindergesamtfüllung läßt sich die Regelung der Laufruhe auch zur Korrektur der Regelung einer Abgasrückführung verwenden. Bei Fahrzeugen, die auf Lambda=Eins geregelt werden (mit 3-Wege-Katalysator), kann die Abgasrückführung zur Verbrauchsminderung eingesetzt werden; zum ersten, weil Drosselverluste vermindert werden, zum zweiten, weil aufgrund der durch die Abgasrückführung verringerten Rohemission von NOx die übrige Steuerung des Motors verbrauchsgünstiger ausgelegt werden kann, z. B. bezüglich der Zündverstellung. Die Abgasrückführung hat jedoch den Nachteil, daß das Fahrverhalten bei zu großer Abgasrückführrate sich verschlechtert. Dies kann durch die Laufruheregelung kompensiert werden.In a similar way to the Lambda control or Regulation on total cylinder filling can control the smoothness also to correct the regulation of exhaust gas recirculation use. For vehicles regulated to lambda = one exhaust gas recirculation (with 3-way catalytic converter) be used to reduce consumption; to the first because throttle losses are reduced, second, because due to the reduced by the exhaust gas recirculation Raw emission of NOx the rest of the engine control can be designed to be more fuel-efficient, e.g. B. regarding the ignition timing. However, the exhaust gas recirculation has  Disadvantage that the driving behavior when the exhaust gas recirculation rate is too high worsens. This can be done through the smooth running control be compensated.

Aus den Betriebsparametern des Motors, wie Drehzahl, Luftdurchsatz im Ansaugrohr, Temperatur usw., wird ein Sollwert einer Ventilstellung für das zurückgeführte Abgas vorgegeben. Die Stellung des Ventils, die die Menge des zurückgeführten Abgases bestimmt oder die Menge als solche werden gemessen. In einem Regelkreis wird diese Stellung eingeregelt, so daß Soll- und Istwert zumindest in gewissen Grenzen übereinstimmen, oder jedoch der Istwert um den Sollwert pendelt. Die für das Fahrverhalten erträgliche Abgasrückführrate kann bei einigen Exemplaren einer Fahrzeugserie bei üblicher Auslegung oder aber durch Alterungseffekte im Laufe der Zeit überschritten werden. Dies läßt sich über die Laufruhe erfassen. Weicht das Laufruhesignal von einem Grenzwert der Laufruhe ab, der von Last, Drehzahl und weiteren Betriebsparametern abhängen kann, dann wird der Sollwert der Stellung des Abgasrückführventils entsprechend korrigiert.From the operating parameters of the engine, such as speed, air flow in the intake pipe, temperature, etc., becomes a setpoint a valve position for the recirculated exhaust gas given. The position of the valve, the amount of returned exhaust gas determines or the amount as such are measured. This position is in a control loop adjusted so that the target and actual value at least in certain Limits match, or the actual value around the setpoint oscillates. The tolerable for driving behavior Exhaust gas recirculation rate can be a few Vehicle series with normal design or by Aging effects are exceeded over time. This can be recorded via the smooth running. Does that give way Smooth running signal from a limit value of smooth running, the depend on load, speed and other operating parameters can, then the setpoint of the position of the exhaust gas recirculation valve corrected accordingly.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel einer derart kombinierten Abgasrückführungs- und Laufruheregelung im Blockschaltbild. Dabei sind mit dem Gegenstand von Fig. 1 übereinstimmende Elemente und Blöcke auch mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Mit 50 ist das Abgasrückführungsventil bezeichnet, das seine Ansteuerung vom Abgasrückführungsregler 51 erhält. Der Istwert der Abgasrückführung wird beim speziellen Beispiel über die Stellung des Ventils 50 bestimmt, in einem Block 52 signalmäßig aufbereitet und dem Regler 51 zur Verfügung gestellt. Ein Block 53 stellt den Sollwertgeber für die Abgasrückführung dar. Seine Eingangsgrößen sind Drehzahl-, Last- sowie Temperaturwerte und weitere Betriebsparameter. Außerdem ermöglicht ein getrennter Eingang 54 die Änderung des Abgasrückführungssollwerts abhängig vom Ausgangssignal des Laufruhereglers 23. Fig. 3 shows an example of such a combined exhaust gas recirculation and smooth running control in the block diagram. Elements and blocks corresponding to the subject of FIG. 1 are also provided with the same reference numerals. With 50 the exhaust gas recirculation valve is designated, which receives its control from the exhaust gas recirculation controller 51 . In a special example, the actual value of the exhaust gas recirculation is determined via the position of the valve 50 , signal-conditioned in a block 52 and made available to the controller 51 . A block 53 represents the setpoint generator for the exhaust gas recirculation. Its input variables are speed, load and temperature values and other operating parameters. In addition, a separate input 54 makes it possible to change the exhaust gas recirculation setpoint depending on the output signal of the smooth running controller 23 .

Das in Fig. 3 dargestellte Blockschaltbild verdeutlicht die Kombination von Laufruhe- und Abgasrückführungsregelung, wobei der Laufruheregelung die Regelung des Abgases unterlagert ist. Die einzelnen Blöcke bezüglich der Signalverarbeitung entsprechen weitestgehend denjenigen von Fig. 1. Sie gehören auch größtenteils zum Stand der Technik, so daß es sich an dieser Stelle erübrigt, die Einzelelemente und Einzelblöcke näher zu erläutern.The block diagram shown in FIG. 3 illustrates the combination of smooth running and exhaust gas recirculation control, the smooth running control being subordinate to the control of the exhaust gas. The individual blocks with regard to signal processing largely correspond to those of FIG. 1. They also largely belong to the prior art, so that it is not necessary to explain the individual elements and individual blocks in more detail here.

Claims (6)

1. System zum Regeln der Laufruhe einer Brennkraftmaschine mit einem Laufruheregler (23) zur Regelung der Laufruhe der Maschine, mit einem Lambdaregler (21) zur Regelung der Zusammensetzung des der Brennkraftmaschine zugeführten Gemischs, mit Einrichtungen zur Bemessung der Zusammensetzung des zugeführten Gemisches, wobei die Lambda-Regelung der Laufruheregelung unterlagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lambda-Sollwert für die Lambda-Regelung in Abhängigkeit von der Sollwert-Istwert-Abweichung der Laufruhe sowie in Abhängigkeit von einem Signal bezüglich wenigstens eines Betriebsparameters - z. B. Drehzahl, Last, Temperatur - ermittelt wird.1. System for regulating the smooth running of an internal combustion engine with a smooth running controller ( 23 ) for regulating the smooth running of the machine, with a lambda regulator ( 21 ) for regulating the composition of the mixture supplied to the internal combustion engine, with devices for dimensioning the composition of the supplied mixture, the Lambda control is subordinate to the smooth running control, characterized in that a lambda setpoint for the lambda control as a function of the setpoint-actual value deviation of the smoothness and as a function of a signal with respect to at least one operating parameter - e.g. B. speed, load, temperature - is determined. 2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lambda- Sollwert in einem Lambda-Kennfeld (20) gespeichert ist und daß das Kennfeld durch die Sollwert-Istwert-Abweichung der Laufruhe im Sinne einer Lernregelung (lernendes Kennfeld) beeinflußt wird.2. System according to claim 1, characterized in that the lambda setpoint is stored in a lambda map ( 20 ) and that the map is influenced by the setpoint-actual value deviation of the smoothness in the sense of a learning control (learning map). 3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lambda- Sollwert ergänzend von wenigstens einem der Signale bezüglich Drehzahl, Last und Temperatur beeinflußt wird.3. System according to claim 2, characterized in that the lambda Setpoint supplementary to at least one of the signals relating to the speed, Load and temperature is affected. 4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Laufruheregelung und Lambda-Regelung lediglich im quasi- stationären Betrieb vorgesehen sind.4. System according to one of claims 1 to 3, characterized in that smooth running control and lambda control only in quasi stationary operation are provided. 5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert für die Laufruheregelung betriebskenngrößenabhängig gewählt ist.5. System according to one of claims 1 to 4, characterized in that the setpoint for the smooth running control depends on the operating parameters is selected. 6. System zum Regeln der Laufruhe einer Brennkraftmaschine mit einem Laufruheregler (23) zur Regelung der Laufruhe der Maschine, mit einem AGR-Regler (51), der die Stellung eines AGR-Ventils (50) für die Bemessung der Abgasrückführmenge in Abhängigkeit von der Sollwert-Istwert-Abweichung der Stellung des AGR-Ventils regelt und wobei die AGR-Regelung der Laufruheregelung unterlagert ist.6. System for regulating the smooth running of an internal combustion engine with a smooth running controller ( 23 ) for regulating the smooth running of the machine, with an EGR controller ( 51 ) which controls the position of an EGR valve ( 50 ) for dimensioning the exhaust gas recirculation quantity Setpoint-actual value deviation of the position of the EGR valve regulates and the EGR control is subordinate to the smooth running control.
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