DE3800176A1 - Steuereinrichtung fuer eine brennkraftmaschine und verfahren zum einstellen von parametern der einrichtung - Google Patents
Steuereinrichtung fuer eine brennkraftmaschine und verfahren zum einstellen von parametern der einrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung zum Steuern
der Kraftstoffmenge, die den Zylindern einer Brennkraft
maschine durch eine Einspritzeinrichtung einem jeden Zy
linder zugeführt wird, sowie ein Verfahren zum Einstellen
von Parametern der Steuereinrichtung.
Eine bekannte Steuereinrichtung weist einen Vorsteuer
zeitgeber auf, der Vorsteuerzeiten abhängig von Drehzahl
und angesaugter Luftmenge ausgibt, wobei eine jeweilige
Vorsteuerzeit für alle Einspritzventile gemeinsam gilt.
Der Vorsteuerung ist bei derzeit angewandten Ausführungs
formen noch eine Lambda-Regelung überlagert.
Problematisch bei der bekannten Steuereinrichtung ist, daß
Streuungen in Eigenschaften der unterschiedlichen Zylinder
nicht berücksichtigt werden, was dazu führen kann, daß ein
einzelner Zylinder der Brennkraftmaschine ein an Schad
stoffen relativ reiches Abgas liefert. Man bemüht sich
bisher, die Zylinderstreuungen gering zu halten, insbe
sondere dadurch, daß die Brennkraftmaschine so konstruiert
wird, daß auf allen Gaslaufwegen sehr ähnliche Verhält
nisse herrschen, und daß Einspritzventile sortiert ein
gebaut werden, so daß an jeder Brennkraftmaschine jeweils
ein Satz von Ventilen vorhanden ist, die alle sehr ähn
liche Eigenschaften aufweisen.
Eine Steuereinrichtung, die Zylinderstreuungen ausgleicht,
ist bisher nicht bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerein
richtung der eingangs genannten Art anzugeben, die aus
gleichend in Bezug auf Zylinderstreuungen wirkt. Der
Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Ver
fahren zum Einstellen von Parametern einer solchen Ein
richtung anzugeben.
Die Erfindung ist für die Steuereinrichtung durch die
Merkmale von Anspruch 1 und für das Verfahren durch die
Merkmale von Anspruch 5 gegeben. Vorteilhafte Ausgestal
tungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteran
sprüche.
Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung zeichnet sich da
durch aus, daß sie Streuungen in den Eigenschaften der
unterschiedlichen Zylinder einer Brennkraftmaschine da
durch kompensiert, daß sie die bekannte Vorsteuerung mit
individuellen Korrekturwerten modifiziert. Es werden also
nicht mehr alle Einspritzeinrichtungen mit derselben Ein
spritzzeit angesteuert, sondern für jeden Zylinder ist
die Vorsteuerzeit so korrigiert, daß das Abgas von allen
einzelnen Zylindern im wesentlichen dieselbe Zusammen
setzung aufweist.
Um die individuellen Korrekturwerte zu speichern, weist
die erfindungsgemäße Einrichtung einen Individualwert
speicher auf. Eine Verknüpfungseinrichtung verknüpft die
gemeinsame Vorsteuerzeit mit den individuellen Korrektur
werten.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus,
daß ermittelt. wird, für welchen Zylinder der im Abgas ge
messene Lambda-Wert von einem vorgegebenen Wert abweicht und dann der Kor
rekturwert für diesen Zylinder so lange verändert wird bzw.
dessen Korrekturwerte verändert werden, bis sich der
vorgegebene Lambda-Wert ergibt.
Wird für die Messung eine Lambda-Sonde verwendet, die
vom fetten bis in den mageren Bereich ohne Sprungver
halten mißt, z. B. eine Sonde vom Pumpstromtyp mit im
wesentlichen linearen Verlauf, ist es relativ unproble
matisch, Abweichungen von Lambda = 1 festzustellen und
auf Lambda = 1 einzustellen. Jedoch ist erheblicher Auf
wand in der Signalverarbeitung der Sonde erforderlich,
da solche Sonden nicht nur auf Schwankungen der Abgas
zusammensetzung sondern auch auf Druckschwankungen re
lativ empfindlich reagieren. In letzterer Beziehung sind
Sonden vom Nernst-Typ weniger problematisch. Das Verwen
den solcher Sonden empfiehlt sich auch aus dem Grund, weil
dann die im Fahrzeug häufig bereits eingebaute Sonde, die
in der Regel eine Sonde vom Nernst-Typ ist, als Meßsonde
verwendet werden kann. Beim Verwenden eines solchen Son
dentyps wird ein Verfahren durch sukzessive Approximation
vorgeschlagen. Die Einspritzzeit wird dabei jeweils so
verändert, daß z. B. ein eindeutig mageres Abgas erzielt
werden sollte. Ist dies nicht der Fall, zeigt dies eine
Abweichung der Eigenschaften des überwachten Zylinders
von den Eigenschaften der anderen Zylinder in Richtung
einer Fetteinstellung an, und zwar in einem Ausmaß, das
entsprechend der vorgenommenen Änderung in der Einspritz
zeit zu kompensieren ist. Nach diesem Kompensieren wird
eine Änderung zum Erzielen eines fetten Gemisches vor
genommen. Diese wechselseitigen Änderungen werden mit
immer kleinerer Amplitude wiederholt, bis eine vorge
gebene Mindestamplitude erreicht ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Steuereinrichtung mit einem
Individualwertspeicher und einer Verknüpfungsein
richtung;
Fig. 2 ein Diagramm zum Erläutern des Zusammenhangs zwi
schen einer Lastgröße tL und der Einspritzzeit ti;
Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Steuereinrichtung mit einem
Individualwertspeicher, der Individualfaktoren und
lndividualsummanden speichert, und einer Verknüp
fungseinrichtung, die multipliziert und addiert; und
Fig. 4 ein Blockdiagramm eines Steuergerätes und eines
Testgerätes, wobei das Steuergerät einen Indivi
dualwertspeicher mit Individualfaktoren aufweist,
die mit Hilfe des Testgerätes veränderbar sind.
Die Steuereinrichtung gemäß Fig. 1 weist einen Vorsteuer
zeitgeber 10, einen Individualwertspeicher 11 und eine
Verknüpfungseinrichtung 12 auf, die korrigierte Vor
steuerzeiten an (nicht dargestellte) Einspritzeinrich
tungen in einer Brennkraftmaschine 13 ausgibt. Der Vor
steuerzeitgeber 10 wird mit einem Signal angesteuert, das
der Drehzahl n proportional ist und einem lastanzeigenden
Signal, das in Fig. 1 mit QL indiziert ist, entsprechend
einer gemessenen Luftmenge pro Zeiteinheit. Das Lastsig
nal kann aber auch z. B. durch den Saugdruck oder die
Drosselklappenstellung gegeben sein. Außer diesen Ein
gangsgrößen berücksichtigen übliche Vorsteuerzeitgeber
häufig noch weitere Größen, insbesondere die Motortem
peratur, worauf es für die folgenden Erläuterungen je
doch nicht ankommt. Die Verknüpfungseinrichtung 12 ver
knüpft vom Vorsteuerzeitgeber 10 ausgegebene Vorsteuer
zeiten mit aus dem Individualwertspeicher 11 ausgelesenen
Korrekturwerten, die für jede Einspritzeinrichtung der
Brennkraftmaschine 13 gesondert so bestimmt sind, daß
sich für jede Einspritzeinrichtung jeweils eine solche
Steuerzeit ergibt, daß die für jeden Zylinder einzeln
durch eine Lambda-Sonde im Abgas gemessenen Lambda-Werte
für alle Zylinder im wesentlichen gleich sind.
Bevor auf Details der Erfindung näher eingegangen wird,
sei zunächst anhand von Fig. 2 erläutert, wie Zylinder
streuungen generell ausgeglichen werden können.
In Fig. 2 ist der Zusammenhang zwischen der Einspritzzeit ti
für einen einzelnen Zylinder mit einer für alle Zylinder
gemeinsamen Lastgröße TL dargestellt. Die Lastgröße TL
wird z. B. dadurch gewonnen, daß die Luftmenge QL pro
Zeiteinheit durch die Drehzahl n dividiert wird und das
Ergebnis mit einer Konstanten multipliziert wird, die das
Ergebnis der Division so einstellt, daß sich eine Zeit er
gibt, die im Rahmen üblicher Einspritzzeiten von einigen
Millisekunden liegt. Die Lastgröße tL ist somit eine vor
läufige Einspritzzeit.
Damit das Abgas von einem einzelnen Zylinder in allen Be
triebszuständen denselben Lambda-Wert, z. B. Lambda = 1
zeigt, muß sich die Einspritzzeit ti proportional mit der
Luftmenge QL pro Zeiteinheit und umgekehrt proportional
mit der Drehzahl n, also insgesamt proportional mit der
Lastgröße tL ändern. Dies ist in Fig. 2 durch die ge
strichelte Linie dargestellt. Sie zeigt somit den Zusam
menhang:
ti = az* tL,
wobei az ein für den Zylinder z geltender Individualfaktor
ist. Dieser Faktor ist nur dann für alle Zylinder gleich,
wenn alle Einspritzeinrichtungen innerhalb derselben Ein
spritzzeit genau dieselbe Kraftstoffmenge abgeben und wenn
alle Zylinder jeweils von der genau gleichen Luftmenge pro
Zeiteinheit durchsetzt werden. Weist dagegen einer der
Zylinder eine Einspritzeinrichtung auf, die z. B. 5% we
niger Kraftstoff pro Zeiteinheit abgibt als die anderen
Einspritzeinrichtungen, ist der Faktor az für den Zylin
der z mit dieser Einspritzeinrichtung um 5% höher zu
wählen als die Individualfaktoren für die anderen Zylin
der. Entsprechend ist eine Anhebung eines Individualfaktors
um z. B. 5% erforderlich, wenn ein Zylinder von 5% mehr
Luft pro Zeiteinheit durchflossen wird als die anderen Zy
linder.
Bei den soeben wiedergegebenen Betrachtungen wurde davon
ausgegangen, daß alle Einspritzeinrichtungen über ihre
gesamte jeweilige Ansteuerzeit konstant dieselbe Kraft
stoffmenge pro Zeiteinheit abgeben. Dies ist in der Praxis
jedoch nicht der Fall, da Einspritzeinrichtungen, z. B.
Einspritzventile, langsamer öffnen als schließen. Diese
Tatsache ist durch eine zusätzliche Zeit, einen Individual
summanden bz zu berücksichtigen. Es ergibt sich damit der
folgende Zusammenhang gemäß der ausgezogenen Gerade in
Fig. 2:
ti = az* tL + bz.
Diese für jeden Zylinder z geltende Gleichung enthält zwei
Unbekannte, nämlich den Individualfaktor az und den Indi
vidualsummanden bz. Um diese Individualwerte bestimmen zu
können, müssen die Werte ti und tL für zwei Punkte der
Funktionsgeraden bestimmt werden, nämlich für einen unteren
und einen oberen Punkt, im vorliegenden Fall vorzugsweise
für Leerlauf und für Vollast. Es ergeben sich die folgenden
zwei Gleichungen:
tiu = az* tLu + bz (1)
tio = az* tLo + bz (2)
tio = az* tLo + bz (2)
Durch Abziehen der Gleichung (1) von der Gleichung (2) und
Auswertung nach az ergibt sich:
az = (tio-tiu)/(tLu-tLo) (3)
Aus den Gleichungen (1) und (3) ergibt sich sodann für den
Individualsummanden bz:
bz = tiu-tLu* (tio-tiu)/(tLu-tLo) (4)
Die so gewonnenen Werte werden in einem Individualwert
speicher abgespeichert, der Teil der in Fig. 3 dargestell
ten Steuereinrichtung ist und dort mit 11.1 indiziert ist.
Die Steuereinrichtung verfügt außerdem über einen Lastgrös
sengeber 10.1 und eine Verknüpfungseinrichtung 12.1. Der
Lastgrößengeber 10.1 bildet den Quotienten QL/n und mul
tipliziert auch mit einem Faktor so, daß eine Lastgröße im
Sinne einer vorläufigen Einspritzzeit gewonnen wird, wie
oben erläutert. Diese Lastgröße wird in der Verknüpfungs
einrichtung 12.1 multiplikativ mit jeweils einem lndivi
dualfaktor a 1, a 2, a 3 bzw. a 4 multipliziert und durch ein
jeweiliges Summierglied wird ein jeweiliger lndividualsum
mand b 1, b 2, b 3 bzw. b 4 addiert. Dadurch gelangen indivi
duelle Einspritzzeiten an jeweils eine Einspritzeinrich
tung an jedem der Zylinder einer Brennkraftmaschine 13.
Ein einfacherer Aufbau eines Individualwertspeichers und
einer Verknüpfungseinrichtung ergibt sich dann, wenn darauf
verzichtet wird, alterungsbedingte Streuungen im beschriebenen Summanden
zu berücksichtigen. Es ergibt sich dann ein Aufbau,
wie er Teil des Blockdiagramms von Fig. 4 ist.
Im Blockdiagramm gemäß Fig. 4 sind ein Steuergerät 14 und
ein Testgerät 15 vorhanden, die beide durch Umrahmung mit
strichpunktierten Linien angedeutet sind. Es interessiert
zunächst nur das Steuergerät 14. Dieses weist als Steuer
einrichtung einen Vorsteuerzeitspeicher 10.2, einen Indi
vidualwertspeicher 11.2 und eine Verknüpfungseinrichtung 12.2
auf. Im Individualwertspeicher 11.2 sind lediglich Indivi
dualfaktoren f 1, f 2, f 3 und f 4 gespeichert. Um diese zu
gewinnen, müssen nicht mehr zwei Messungen durchgeführt
werden, wie oben anhand der Gleichungen (3) und (4) er
läutert, sondern es genügt eine Messung, z. B. die gemäß
Gleichung (3), wobei der Summand bz auf null gesetzt ist
und statt des Faktors az ein Faktor fz steht.
Im Vorsteuerzeitspeicher 10.2 sind Vorsteuerzeiten adres
sierbar über Werte der Luftmenge QL und der Drehzahl n
und unter Umständen weiterer (nicht dargestellter) Betriebs
größen adressierbar abgelegt. Die Verknüpfungseinrich
tung 12.2 multipliziert eine für alle Zylinder gemeinsame
Vorsteuerzeit jeweils mit einem Individualfaktor f 1, f 2,
f 3 bzw. f 4 und gibt die dadurch individualisierten An
steuerzeiten an die jeweils zugehörige Einspritzeinrich
tung in der Brennkraftmaschine 13. Sind die Vorsteuer
zeiten für alle Betriebsbedingungen richtig bestimmt und
treten alterungsbedingt keine Änderungen in den Streuungen
der oben erwähnten Summanden bz auf, ist es für die Genauig
keit der Korrektur unerheblich, daß die Summanden in der
Steuereinrichtung im Steuergerät 14 nicht gesondert berück
sichtigt werden. Es genügt, von Zeit zu Zeit die Indivi
dualfaktoren fz neu zu bestimmen.
Das Steuergerät 14 gemäß Fig. 4 weist außer der Vorsteue
rung noch eine überlagerte Regelung auf. Diese ist für die
Erfindung unerheblich und wird hier nur kurz beschrieben,
da sie die übliche Ausgestaltung von Steuergeräten dar
stellt. Es ist nämlich noch eine Lambda-Sonde 16 im Ab
gasstrom 17 der Brennkraftmaschine 13 angeordnet. Diese
Sonde weist einen Lambda-Istwert auf, der von einem
Lambda-Sollwert abgezogen wird, der aus einem Sollwert
speicher 18 ausgelesen wird, der über die Betriebsgrößen
adressierbar ist, die bei der Beschreibung des Vorsteuer
zeitspeichers 10.2 erwähnt wurden. Die so gebildete Regel
abweichung wird einer Regeleinrichtung 19 zugeführt, die
einen Korrekturfaktor KF ausgibt, mit dem die aus dem Vor
steuerzeitspeicher 10.2 ausgelesene Vorsteuerzeit durch
Multiplikation so korrigiert wird, daß die Regelabweichung
verschwinden sollte. Eine solche der Vorsteuerung über
lagerte Regelung kann nicht nur mit der Ausführungsform
einer Steuereinrichtung gemäß Fig. 4 verwendet werden,
sondern zusammen mit jeder beliebigen erfindungsgemäßen
Steuereinrichtung gemäß Fig. 1.
Weiter oben wurde erwähnt, daß der in Fig. 2 dargestellte
Zusammenhang nur dann gilt, wenn im gesamten Lastbereich
ein bestimmter Lambda-Wert konstant gehalten wird. Im
folgenden wird ausgehend von Fig. 4 beschrieben, wie das
Einstellen des Lambda-Wertes und das Festlegen der Indi
vidualwerte vorgenommen werden kann.
Zum Vornehmen der soeben genannten Maßnahmen dient das
Testgerät 15 gemäß Fig. 4. Dieses ist in drei Bereiche
unterteilt, nämlich einen Meßbereich 15.1, einen Test
bereich 15.2 und einen Programmierbereich 15.3. Der Meß
bereich 15.1 verfügt über eine Anzeigeeinrichtung 20 zum
Anzeigen des im Abgasstrom 17 gemessenen Lambda-Wertes.
Damit dieser Lambda-Wert nicht mehr an das Subtrahierglied
zum Bilden der Regelabweichung für die Regeleinrichtung 19
gegeben wird, sondern an die Anzeigeeinrichtung 20 ge
langt, ist im Steuergerät 14 ein Umschalter 21 vorhanden,
der auf ein Umschaltsignal US vom Testgerät 15 her ein
entsprechendes Umschalten vornimmt. Zugleich wird das Aus
gangssignal von der Regeleinrichtung 19 unterbrochen und
stattdessen ein konstanter Korrekturfaktor KF = 1 für das
Multiplizieren mit Vorsteuerzeiten ausgegeben.
Der Testbereich 15.2 verfügt über eine Testfaktor-Einstell
einrichtung 22 und einen Testfaktor-Multiplexer 23. Ent
sprechend weist der Programmierbereich 15.3 eine lndivi
dualfaktor-Einstelleinrichtung 24 und einen Individual
faktor-Multiplexer 25 auf. Jede von vier Ausgangsleitungen
der Multiplexer ist jeweils mit einem Register im Indivi
dualwertspeicher 11.2 verbunden, das einen jeweiligen In
dividualfaktor speichert.
Es wird davon ausgegangen, daß das Messen des Lambda-Wertes
mit einer Lambda-Sonde mit linearem Ausgangssignal erfolgt
und daß alle Einstellvorgänge von Hand erfolgen.
Zunächst werden alle Individualfaktoren f 1, f 2, f 3 und f 4
im Individualwertspeicher 11.2 über den Individualfaktor-
Multiplexer 25 auf den Anfangswert 1 gesetzt. Dann wird
auf der Anzeigeeinrichtung 20 beobachtet, ob ein Abwei
chen von Lambda = 1 auftritt. Ist ein solches Abweichen
z. B. in Richtung fett vorhanden, wie in Fig. 4 darge
stellt, wird über den Testfaktor-Multiplexer 23 ein Test
faktor von 0,8 einzeln Zylinder für Zylinder auf das zu
ständige Register im Individualwertspeicher 11.2 gegeben.
Der Inhalt der anderen Register wird jeweils über den In
dividualfaktor-Multiplexer 25 auf 1 gesetzt. Das Multi
plizieren eines Vorsteuerwertes mit dem Wert 0,8 führt
zu einem Verschieben des Lambda-Wertes in Richtung mager.
Sobald dasjenige Register mit dem Faktor 0,8 angesteuert
wird, das demjenigen Zylinder zugeordnet ist, der die Ab
weichung in Richtung fett auf der Anzeigeeinrichtung 20
auslöste, verschwindet diese Abweichung.
Nachdem so ein abweichender Zylinder festgelegt ist, wird
auch für diesen wieder der Individualfaktor 1 festgelegt.
Dann wird auf der Anzeigeeinrichtung der Lambda-Wert für
diesen Zylinder gemessen, z. B. 0,95. Genau dieser Wert
wird dann als Individualfaktor in der Individualfaktor-
Einstelleinrichtung 24 über ein Signal EIF von außen einge
stellt und der Individualfaktor-Multiplexer 25 wird durch
ein Signal NFM so angesteuert, daß er den Faktor 0,95 im
Individualwertspeicher 11.2 genau in das für den ermittel
ten Zylinder zuständige Register schreibt. Durch diese
Maßnahme ist gewährleistet, daß der betreffende Zylinder
nicht mehr in Richtung fett gegenüber den anderen
Zylindern abweicht.
Das Verwenden einer Lambda-Sonde mit linearem Verhalten
hat den Vorteil, daß Lambda-Werte direkt abgelesen werden
können. Eine genaue Anzeige ist jedoch nur dann gewähr
leistet, wenn Signalstörungen, die durch Druckschwankungen
im Abgas hervorgerufen sind, meßtechnisch ausgeglichen
werden, was aufwendig ist. Auf solche Druckschwankungen
reagieren bisherige Sonden mit linearem Meßverhalten sehr
empfindlich. Ein weiterer Nachteil in der Verwendung sol
cher Sonden besteht darin, daß nicht unmittelbar eine ein
gebaute Lambda-Sonde verwendet werden kann, da eine solche
nach dem heutigen Stand der Technik üblicherweise eine
Sonde vom Nernst-Typ mit Sprungverhalten zwischen dem
Fettbereich und dem Magerbereich ist. Wie unter Verwendung
einer solchen Sonde erfindungsgemäß verfahren wird, wird
im folgenden erläutert, und zwar ebenfalls ausgehend von
Fig. 4.
Zunächst werden wiederum alle Individualfaktoren über den
Individualfaktor-Multiplexer 25 im Individualwertspei
cher 11.2 auf 1 gesetzt. Dann wird über den Testfaktor-
Multiplexer 23 ein gemeinsamer Testfaktor von 0,8 ausge
geben, der zu einem Magersignal für alle Zylinder führen
sollte. Ist dies der Fall, wird ein Testfaktor von 1,2
ausgegeben. Die Folge sollte ein Fettsignal für alle Zy
linder sein. Ist auch dies der Fall, wird der Testfaktor
auf 0,85 geändert. Zeigt nun ein Zylinder ein Fettsignal,
bedeutet dies, daß dieser Zylinder um 15% im Vergleich
zu den anderen Zylindern in Richtung fett läuft. Welches
der Zylinder ist, der das Signal auslöst, wird dadurch er
mittelt, daß der Reihe nach jeder Zylinder mit dem Test
faktor 0,8 versorgt wird, während die anderen Zylinder
nach wie vor den Faktor 0,85 erhalten. Verschwindet das
Fettsignal, ist dies das Zeichen dafür, daß gerade derje
nige Zylinder angesteuert wurde, der das Signal auslöste.
Für diesen Zylinder wird nun der Individualfaktor 0,85 in
der Individualfaktor-Einstelleinrichtung 24 eingestellt.
Wird in weiteren Schritten der Testfaktor jeweils geändert,
wird dieser für den betreffenden Zylinder multipliziert
mit dem eingestellten Individualfaktor an das zugehörige
Register im Individualwertspeicher 11.2 gegeben.
Die beschriebenen Schritte werden so lange wiederholt, bis
die Testfaktoren für fett und mager nur noch eine vorgege
bene Abweichung von 1 aufweisen, z. B. 2%.
Es wird darauf hingewiesen, daß der Testfaktor statt auf
eine Einrichtung, die eine multiplikative Verknüpfung mit
dem Individualfaktor vornimmt, auch auf die Leitung für
den Korrekturfaktor KF gelegt werden könnte, die ohnehin
zu einer multiplikativ wirkenden Verknüpfungseinrichtung
führt.
Die beiden beschriebenen Verfahren sind nicht nur auf die
Steuereinrichtung gemäß Fig. 4 anwendbar, die lediglich
Individualfaktoren fz speichert, sondern auch auf die
Ausführungsform der Steuereinrichtung gemäß Fig. 3, die
Individualfaktoren az und Individualsummanden bz speichert.
Es werden dann im Individualwertspeicher die Summanden bz
auf null gesetzt. Durch Verändern der Faktoren wird
Lambda = 1 eingestellt und es werden die zugehörigen Werte
von Lastsignal und Einspritzzeit gemessen. Dies erfolgt
für eine untere und eine obere Lastgröße gemäß den Glei
chungen (3) und (4), woraufhin das Berechnen eines jewei
ligen Individualfaktors az und eines Individualsummanden bz
erfolgen kann.
Die Verfahren wurden bisher zur Ausführung von Hand be
schrieben. Aus den Verfahrensabläufen ergibt sich jedoch,
daß diese problemlos automatisiert werden können. Sie kön
nen dann schnell und sicher ausgeführt werden, z. B. bei
der Endmontage an einem Band einer Motorenfertigung oder
während eines Kundendienstes. Das Testgerät 15 kann dabei
als gesondertes Gerät ausgebildet sein oder es kann im
Gehäuse, das das Steuergerät beherbergt, mit untergebracht
sein. Im letzteren Fall kann das Einstellen der Individual
werte regelmäßig erfolgen, z. B. jeweils nach einer vorge
gebenen Zeit nach dem Starten der Brennkraftmaschine. Dies
bringt jedoch keine allzu großen Vorteile mit sich, da mit
dem Einstellen bei der Endmontage die größten Streuungen
ausgeglichen werden und alterungsbedingte nur über größere
Zeiträume auftreten.
Wird das beschriebene Verfahren mit der sukzessiven Appro
ximation automatisiert, ist, wie beschrieben, zu überwachen,
ob ein Fehlsignal in Richtung fett auftritt, wenn eigent
lich nur Magersignale erwartet werden und umgekehrt. Soll
nun beobachtet werden, ob dieses Signal beim Ändern von
Testfaktoren Zylinder für Zylinder verschwindet, kann es
vorkommen, daß das Signal aufrechterhalten bleibt, nämlich
dann, wenn nicht nur ein einzelner Zylinder in der beobach
teten Fehlrichtung streut, sondern wenn dies zwei oder noch
mehr benachbarte Zylinder tun. Wird derartiges festgestellt,
müssen die Testfaktoren für zwei benachbarte Zylinder je
weils gemeinsam in der beschriebenen Weise geändert wer
den, falls auch dann noch ein Signal bleibt, für drei be
nachbarte Zylinder, usw. Stattdessen ist es auch möglich,
außer der Amplitude auch noch die zeitliche Dauer des Fehl
signales zu überwachen. Zeigen zwei benachbarte Zylinder
die Fehlstreuung, bleibt zwar die Signalamplitude beim
Durchtesten erhalten, jedoch nur noch halb so lange wie
bei der Messung vor dem Test zum Feststellen des streuen
den Zylinders. Ein Zylinder wird dann, wie beim Einstellen
von Hand durch Beobachten von Signalamplitude und Signal
dauer identifiziert.
Wie erläutert, ist es möglich, Individualwerte so zu be
stimmen, daß sich für jede Einspritzeinrichtung jeweils
eine solche Steuerzeit ergibt, daß die für jeden Zylin
der einzeln durch eine Lambda-Sonde im Abgas gemessenen
Lambda-Werte für alle Zylinder im wesentlichen gleich
sind. Werden diese Werte im Individualwertspeicher einer
Steuereinrichtung abgelegt und durch eine Verknüpfungs
einrichtung mit einer gemeinsamen Vorsteuerzeit verknüpft,
liefern alle Zylinder im wesentlichen ein Abgas mit dem
selben Lambda-Wert. Dadurch ist es möglich, den Schad
stoffanteil für alle Zylinder gleichmäßig zu verringern.
Es ist dann nicht mehr erforderlich, wie bisher, daß
einige Zylinder etwas zu fett und die anderen etwas zu
mager laufen müssen, nur um einen zufriedenstellenden
Mittelwert zu erhalten.
Es wird darauf hingewiesen, daß der Wert der Summanden bz
von der Spannung abhängt, mit der Einspritzeinrichtungen
angesteuert werden. Wird hierfür eine nicht geregelte
Spannung verwendet, die somit schwanken kann, ist jeder
Summand bz zu korrigieren, was am zweckmäßigsten durch
Multiplikation mit einer Größe erfolgt, die proportional
zur Ansteuerspannung für die Einspritzeinrichtungen ist.
Der Individualwertspeicher bei allen Ausführungsformen
ist am zweckmäßigsten als PROM ausgebildet, insbesondere
als EEPROM. Wird dann bei einem Kundendienst ein Verfah
ren zum Bestimmen individueller Korrekturwerte ausgeführt,
können die neu ermittelten Werte in den EEPROM eingeschrie
ben werden. Es ist auch möglich, einen nicht flüchtigen RAM
zu verwenden, jedoch muß dann ein Steuergerät, das eine
Steuereinrichtung der beschriebenen Art beinhaltet, auch eine
Testeinrichtung enthalten, die es ermöglicht, immer dann,
wenn ein Initialisierungsprozeß für Speicher erforderlich
wurde, automatisch neue individuelle Korrekturwerte zu be
stimmen und diese wieder in den RAM einzuschreiben.
Alle beschriebenen Speicher und Einrichtungen sind vorteil
hafterweise durch Teile und Funktionen eines Mikrorechners
gegeben, wie er heute vielfach in der Motorelektronik ver
wendet wird.
Claims (10)
1. Steuereinrichtung zum Steuern der Kraftstoffmenge, die
den Zylindern einer Brennkraftmaschine durch eine Einspritz
einrichtung für jeden Zylinder zugeführt wird, mit
- - einem Vorsteuerzeitgeber (10), der Vorsteuerzeiten abhän gig von Drehzahl und angesaugter Luftmenge ausgibt, wobei eine jeweilige Vorsteuerzeit für alle Einspritzventile ge meinsam gilt, gekennzeichnet durch
- - einen Individualwertspeicher (11), der für alle Zylinder individuelle Korrekturwerte speichert, und
- - eine Verknüpfungseinrichtung (12), die die gemeinsame Vorsteuerzeit mit den individuellen Korrekturwerten ver knüpft,
- - wobei die individuellen Korrekturwerte so bestimmt sind und die Verknüpfung derart erfolgt, daß sich für jede Ein spritzeinrichtung jeweils eine solche Steuerzeit ergibt, daß die für jeden Zylinder einzeln durch eine Lambda-Sonde im Abgas gemessenen Lambda-Werte für alle Zylinder im wesentlichen gleich sind.
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
- - eine Regeleinrichtung (19), die ein den Vorsteuerzeiten überlagertes Stellsignal ausgibt, und
- - eine Umschalteinrichtung (21) zum Umschalten zwischen Regelungsbetrieb und Einstellbetrieb, wobei im Einstell betrieb das Stellsignal abgeschaltet ist und ein Verfahren zum Bestimmen der individuellen Korrekturwerte durchge führt wird.
3. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsteuerzeitgeber ein
Vorsteuerzeitspeicher (10.2) ist, der Vorsteuerzeiten für
Lambda-Werte = 1 speichert, adressierbar über Werte von
Adressier-Betriebsgrößen, zu denen die Drehzahl und eine
Betriebsgröße gehören, die die angesaugte Luftmenge an
zeigt,
- - der Individualwertspeicher (11.2) für jeden Zylinder z einen Individualfaktor fz speichert und
- - die Verknüpfungseinrichtung (12.2) die für alle Ein spritzventile gemeinsame jeweilige Vorsteuerzeit für jedes Einspritzventil mit dem dem zugehörigen Zylinder zugeord neten Individualfaktor multipliziert.
4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - der Vorsteuerzeitgeber ein Lastgrößengeber (10.1) ist, der eine Lastgröße QL/n ausgibt, die dem Quotienten von Luftmenge pro Zeiteinheit durch Umdrehungen pro Zeiteinheit proportional ist,
- - der Individualwertspeicher (11.1) für jeden Zylinder z einen Individualfaktor az und einen Individualsummanden bz speichert und
- - die Verknüpfungseinrichtung (12.1) die für alle Ein spritzeinrichtungen gemeinsame jeweilige Lastgröße für jede Einspritzeinrichtung mit dem dem zugehörigen Zylin der zugeordneten Individualfaktor az multipliziert und den zugehörigen Individualsummanden bz addiert.
5. Verfahren zum Bestimmen von individuellen Korrektur
werten für eine Steuereinrichtung gemäß einem der Ansprüche
1-4,
dadurch gekennzeichnet, daß ermittelt wird, für welchen
Zylinder der im Abgas gemessene Lambda-Wert von einem vorgegebenen Wert ab
weicht und dann der Korrekturwert für diesen Zylinder
so lange verändert wird, bzw. dessen Korrekturwerte ver
ändert werden, bis sich der vorgegebene Lambda-Wert ergibt.
6. Verfahren zum Bestimmen von Individualfaktoren fz für
eine Steuereinrichtung gemäß Anspruch 3,
gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
- a) Setzen aller Individualfaktoren fz auf eins,
- b) Ermitteln, ob die Lambda-Sonde Abweichungen von Lambda = 1 anzeigt,
- b1) ist dies nicht der Fall, Beenden des Verfahrens,
- b) ist dies der Fall, Weiterverfahren wie folgt:
- c) Ermitteln, für welchen Zylinder z der Lambda-Wert ab weicht,
- d) Verändern des Individualfaktors fz so, daß ein Lambda Wert von möglichst genau eins erzielt wird und Abspeichern des so gewonnenen Individualfaktors fz,
- e) Ermitteln, ob die Lambda-Sonde noch Abweichungen von Lambda = 1 anzeigt,
- e1) ist dies nicht der Fall, Beenden des Verfahrens,
- e2) ist dies der Fall, Wiederholen der Schritte c)-e).
7. Verfahren zum Bestimmen von Individualfaktoren az und
Individualsummanden bz für eine Steuereinrichtung gemäß
Anspruch 4, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
- a) Setzen aller Individualfaktoren az auf einen vorbestimm ten Ausgangswert, der bei fehlenden Streuungen in Zylinder eigenschaften für das Abgas eines jeden Zylinders zu Lambda = 1 führen sollte, und Setzen aller Individualsum manden bz auf null,
- b) Einstellen eines unteren Wertes tLu der Lastgröße,
- c) Ermitteln, ob die Lambda-Sonde eine Abweichung von
Lambda = 1 anzeigt,
- c1) ist dies nicht der Fall, Übergang zu Schritt f,
- c2) ist dies der Fall, Weiterverfahren wie folgt:
- d) Ermitteln, für welchen Zylinder z der Lambda-Wert von eins abweicht,
- e) Verändern des Individualfaktors so, daß ein Lambda-Wert von möglichst genau eins erzielt wird.
- f) Messen der Einspritzzeit tiu,
- g) Einstellen eines oberen Wertes tLo der Lastgröße,
- h) Ermitteln, ob die Lambda-Sonde eine Abweichung von
Lambda = 1 anzeigt,
- h1) ist dies nicht der Fall, Übergang zu Schritt j,
- h2) ist dies der Fall, Weiterverfahren wie folgt:
- i) Verändern des Individualfaktors so, daß ein Lambda-Wert von möglichst genau eins erzielt wird,
- j) Messen der Einspritzzeit tio,
- k) Berechnen des Individualfaktors az und des Individual
summanden bz für den Zylinder z aus den Gleichungen
tiu = az* tLu + bz
tio = az* tLo + bz - l) Abspeichern des Individualfaktors az und des Individual summanden bz im Individualwertspeicher,
- m) Erneutes Einstellen des unteren Wertes tLu der Lastgröße,
- n) Ermitteln, ob die Lambda-Sonde noch Abweichungen von
Lambda = 1 zeigt,
- n1) ist dies nicht der Fall, Beenden des Verfahrens,
- n2) ist dies der Fall, Wiederholen der Schritte d-n.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5-7,
dadurch gekennzeichnet, daß das Ermitteln, für welchen
Zylinder der Lambda-Wert von eins abweicht, dadurch er
folgt, daß
- - für alle Zylinder einzeln der Reihe nach die zugehörige Einspritzzeit in der der beobachteten Abweichung entgegen wirkenden Richtung verändert wird, und
- - beobachtet wird, an welchem Zylinder gerade die Einspritz zeit verändert wurde, wenn ein Verringern der Abweichung oder gar Umschlagen derselben in die Gegenrichtung er folgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5-8, dadurch ge
kennzeichnet, daß beim Verwenden einer Lambda-Sonde, die
vom fetten bis in den mageren Bereich ohne Sprungverhal
ten mißt, das Verändern der Individualfaktoren so, daß
ein Lambda-Wert von möglichst genau eins erzielt wird,
durch die nachstehenden Schritte erfolgt:
- - Messen des Lambda-Wertes und
- - Multiplizieren desjenigen Individualfaktors auf Grundlage dessen die Lambda-Messung erfolgte mit dem gemessenen Lambda Wert.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5-8, dadurch ge
kennzeichnet, daß beim Verwenden einer Lambda-Sonde, die
beim Übergang vom fetten zum mageren Bereich Sprungverhal
ten aufweist, das Verändern der Individualfaktoren so, daß
ein Lambda-Wert von möglichst genau eins erzielt wird, durch
die nachstehenden Schritte erfolgt:
- a) Dem Individualfaktor für den Zylinder z wird zum Gewinnen
einer Einspritzzeit für die Einspritzanordnung am Zylinder z
ein Testfaktor TF solcher Größe multiplikativ überlagert,
daß sich ein starker magerer Lambda-Wert einstellen sollte,
z. B. TF = 0,8,
- a1) ist dies der Fall, Übergang zu Schritt b,
- a2) ist dies nicht der Fall, wird der Individualfaktor mit dem Testfaktor zum Gewinnen eines nun geltenden Individual faktors multipliziert und wie folgt weiterverfahren:
- b) Dem Individualfaktor wird ein Testfaktor TF solcher
Größe multiplikativ überlagert, daß sich ein stark fetter
Lambda-Wert einstellen sollte, z. B. TF = 1,2,
- b1) ist dies der Fall, Übergang zu Schritt c,
- b2) ist dies nicht der Fall, wird der Individualfaktor mit dem Testfaktor zum Gewinnen eines nun geltenden Individual faktors multipliziert und wie folgt weiterverfahren:
- c) Die Größe des Testfaktors für den nächsten Magerschritt
wird gegenüber der Größe des Testfaktors im vorigen Mager
schritt so verändert, daß er näher bei eins liegt,
- c1) ist der nun geltende Testfaktor TF größer oder gleich einem Magergrenzwert, z. B. TF = 0,98, Übergang zu Schritt d,
- c2) ist der nun geltende Testfaktor kleiner als der Mager grenzwert, beendigen des Verfahrens,
- d) Dem Individualfaktor wird der Testfaktor multiplikativ
überlagert, wodurch sich ein magerer Lambda-Wert einstel
len sollte,
- d1) ist dies der Fall, Übergang zu Schritt e,
- d2) ist dies nicht der Fall, wird der Individualfaktor mit dem Testfaktor zum Gewinnen eines nun geltenden Individual faktors multipliziert und wie folgt weiterverfahren:
- e) Die Größe des Testfaktors für den nächsten Fettschritt
wird gegenüber der Größe des Testfaktors im vorigen Fett
schritt so verändert, daß er näher bei eins liegt,
- e1) ist der neue Testfaktor TF kleiner oder gleich einem Fettgrenzwert, z. B. TF = 1,02, Übergang zu Schritt f,
- e2) ist der neue Testfaktor größer, also näher bei eins als der Fettgrenzwert, Beendigen des Verfahrens,
- f) Dem Individualfaktor wird der Testfaktor multiplikativ
überlagert, wodurch sich ein fetter Lambda-Wert einstellen
sollte,
- f1) ist dies der Fall, Übergang zu Schritt c,
- f2) ist dies nicht der Fall, wird der Individualfaktor mit dem Testfaktor zum Gewinnen eines nun geltenden Individual faktors multipliziert und zu Schritt c übergangen.
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