DE3826527A1 - Stereolambdaregelung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum alaptierten Vorsteuern und Regeln der den zwei Kraft­ stoffzumeßeinrichtungen einer Brennkraftmaschine zuzuführen­ den Luft/Kraftstoff-Gemische, die zwei gesonderte Abgaskanäle mit jeweils einer Lambdasonde und einem Katalysator aufweist.

Stand der Technik

Ein derartiges Verfahren und eine Vorrichtung zum Durchfüh­ ren des Verfahrens sind z. B. von einem System der Anmel­ derin zum Vorsteuern und Regeln eines 12-Zylinder-Ottomotores bekannt, der zwei Zylinderbänke mit jeweils sechs Zylindern aufweist. Die Kraftstoffzumeßeinrichtungen sind als Ein­ spritzeinrichtungen ausgeführt. Die Ansaugrohre sind von­ einander getrennt, und es sind zwei gesonderte Tankentlüf­ tungsventile vorhanden. Das adaptierte Vorsteuern und Regeln wird durch zwei voneinander getrennte Einzelvorrichtungen ausgeführt, wobei jede Vorrichtung jeweils einer Zylinder­ bank zugeordnet ist.

Verfahren der eingangs genannten Art werden als Stereolambda­ regelung bezeichnet. Charakteristisch für die Stereolambda­ regelung sind die gesonderten Abgaskanäle mit jeweils einer Lambdasonde und einem Katalysator. Hinter dem Katalysator können die Abgasrohre vereinigt sein. Die Ansaugleitungen brauchen nicht völlig voneinander getrennt zu sein, wie beim beschriebenen Anwendungsbeispiel, sondern Luft kann auch für beide Bänke gemeinsam durch ein Hauptrohr angesaugt werden.

Unter adaptiertem Vorsteuern und Regeln versteht man das Verfahren, daß abhängig von Werten von Betriebsgrößen Vor­ steuerwerte zum Einstellen des Luft/Kraftstoffgemisches, in der Regel vorläufige Einspritzzeiten, bestimmt werden. Die Vorsteuerwerte sind so gewählt, daß beim jeweils vorliegen­ den Betriebszustand gerade ein gewünschter Lambdawert er­ reicht werden soll, insbesondere der Lambdawert 1, bei Magerkonzepten ein Lambdawert größer 1. Treten Abweichungen vom gewünschten Lambdawert auf, werden diese ausgeregelt. Um systemimmanenten Störgrößen Rechnung zu tragen, wird außer­ dem eine Adaption durchgeführt, d. h. die Vorsteuerwerte werden mit lntegralergebnissen des Regelstellwertes korri­ giert. Dadurch halten sich Regelabweichungen in engen Gren­ zen, was zu schnellem Ausregeln und geringer Schwingungs­ neigung der Einrichtung zum adaptierten Vorsteuern und Regeln führt.

Auf jede der beiden Zylinderbänke bei einer Stereolambda­ regelung wirken individuelle Störgrößen, z. B. unterschied­ liche Leckluftraten und unterschiedliche Durchflußraten der Kraftstoffzumeßeinrichtungen. Dieser Unabhängigkeit der bei­ den Zylinderbänke voneinander wird dadurch Rechnung getra­ gen, daß gemäß dem Stand der Technik für jede Bank das Ver­ fahren zum adaptierten Vorsteuern und Regeln gesondert in jeweils einer gesondert dafür vorgesehenen Vorrichtung aus­ geführt wird. Dies führt zu einem relativ hohen Preis der Gesamtvorrichtung zur Stereolambdaregelung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für Stereolambdaregelung anzugeben, das mit einer einzigen Vor­ richtung zum adaptierten Vorsteuern und Regeln der beiden Kraftstoffzumeßeinrichtungen für zwei Zylinderbänke einer Brennkraftmaschine auskommt. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine nach einem solchen Verfahren arbeitende Vorrichtung für die Stereolambdaregelung anzu­ geben.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch die Merkmale von Anspruch 1, die erfindungsgemäße Vorrichtung durch die Merk­ male von Anspruch 4 gegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegen im wesentlichen zwei Erkenntnisse zugrunde. Die eine Erkenntnis ist die, daß sich die individuellen Eigenschaften der zwei Zylinderbänke einer Brennkraftmaschine alle in den beiden getrennt vorge­ nommenen Lambdawertmessungen niederschlagen, also durch unterschiedliche Werte der Regelstellgröße und unterschied­ liche Werte der aus der Regelstellgröße berechneten Vor­ steueradaptionsgrößen berücksichtigbar sind. Die Vorsteuer­ stellwerte sind herkömlicherweise in aufwendigen Rechenver­ fahren aus Kennfeldern oder Kennlinien zu bestimmen. Die Abarbeitungszeit eines Regelverfahrens läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erheblich abkürzen, da die Vor­ steuerstellwerte für beide Zylinderbänke gemeinsam verwen­ det werden. Entsprechendes gilt in Bezug auf Lambdasoll­ werte, wenn es sich um eine Magerregelung handelt. Die zweite Erkenntnis ist die, daß ein jeweils vorliegender Vor­ steuerstellwert nicht dauernd mit Korrekturwerten für die beiden Bänke zu modifizieren ist, sondern daß die Arbeits­ zyklen der Zylinder in den beiden Bänken gegeneinander ver­ setzt sind, daß also in einem ersten Zeitraum der Vorsteuer­ stellwert mit Korrekturwerten für die eine Bank und danach mit Korrekturwerten für die andere Bank modifiziert werden muß. Beim erfindungsgemäßen Stereolambdaregelungsverfahren wird also ein für beide Kraftstoffzumeßeinrichtungen gemein­ samer Vorsteuerstellwert für die Stellgrößen und ein gemein­ samer Lambdasollwert bestimmt, aber es werden für jede Kraft­ stoffzumeßeinrichtung gesondert Werte einer Regelstellgröße und von dieser abhängige Werte von Vorsteueradaptionsgrößen bestimmt und dem gemeinsamen Vorsteuerstellwert nacheinander gesondert überlagert. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Stereolambdaregelung zeichnet sich demgemäß dadurch aus, daß sie für beide Zylinderbänke gemeinsam ausgebildet ist und Mittel zum Ausführen der genannten Verfahrensschritte auf­ weist.

Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens wird für beide Kraftstoffzumeßeinrichtungen ein gemeinsamer Tankentlüf­ tungsadaptionswert verwendet, der aus der für eine der bei­ den Kraftstoffzumeßeinrichtungen bestimmten Regelstellgröße bestimmt wird. Dies ist selbst dann möglich, wenn völlig voneinander getrennte Ansaugleitungen verwendet werden. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, daß unterschiedliches Ansaugverhalten bereits in den Werten der Vorsteueradap­ tionsgrößen berücksichtigt ist, die während der Tankentlüf­ tungsadaption unverändert genutzt werden.

Zeichnung

Die Erfindung wird im folgenden anhand von durch eine Figur veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figur zeigt in Form eines Funktionsblockdiagramms eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

In der Figur sind in der Mitte rechts eine erste Zylinder­ bank 1.1 mit z. B. vier Zylindern und eine zweite Zylinder­ bank 1.2 dargestellt, die ebenso viele Zylinder aufweist. Die Zahl der Zylinder ist nicht näher gekennzeichnet und auf sie kommt es auch im weiteren nicht an. Im Ansaug­ stutzen 2.1 der ersten Bank 1.1 sind Einspritzventile als Kraftstoffzumeßeinrichtung 3.1 angeordnet. Entsprechend weist die zweite Bank 1.2 einen Ansaugstutzen 2.2 mit einer Kraftstoffzumeßeinrichtung 3.2 auf. Im Abgasrohr 4.1 der ersten Zylinderbank 1.1 ist eine erste Lambdasonde 5.1 an­ gebracht. Eine entsprechende zweite Lambdasonde 5.2 ist im Abgasrohr 4.2 der zweiten Zylinderbank 1.2 vorhanden.

Außer den eben genannten körperlichen Bauteilen sind in Fig. 1 nur noch Funktionsschritte dargestellt, wie sie von einem Programm in einer Stereolambdaregelungseinrichtung ausgeführt werden. Einzelne der Funktionsschritte können auch durch gesonderte Bauteile realisiert sein, was sich jedoch nur bei hohen Stückzahlen rentiert. In der Regel werden nach derzeitigem Stand der Technik alle Funktionen einer Lambdaregelung durch ein in einem Mikrorechner ablau­ fendes Programm realisiert.

Im folgenden wird zunächst das Teilverfahren beschrieben, wie es für die erste Zylinderbank 1.1 ausgeführt wird.

In einem Vergleichsschritt 6.1 wird der von der ersten Labmdasonde 5.1 bestimmte Lambdaistwert von einem Lambda­ sollwert abgezogen. Der Lambdasollwert beträgt in der Regel 1, kann jedoch, bei Magerkonzepten, auch größer als 1 sein. In letzterem Fall wird der Lambdasollwert abhängig von Werten von aktuellen Betriebsgrößen, z. B. der Fahr­ pedalstellung und der Drehzahl, aus einem Kennfeld oder durch Auswerten von Kennlinien bestimmt. Der aus den beiden Lambdawerten gebildete Differenzwert wird in einem Rege­ lungsschritt 7.1, in der Figur mit "1. Regelung" beschrif­ tete, zum Ausgeben einer Regelstellgröße verarbeitet. Beim Ausführungsbeispiel ist die Regelstellgröße ein Regelfak­ tor FR 1. Mit diesem Regelfaktor FR 1 wird in einem Regelmulti­ plikationsschritt 8.1 ein Vorsteuerstellwert TL×Π Fi multi­ plikativ modifiziert, der bereits zuvor additiv in einem Leckluftadaptionsschritt 9.1 mit einem Leckluftadaptions­ wert modifiziert wurde. Dieser Leckluftadaptionswert wurde in einem Vorsteueradaptionsschritt 10.1 durch Integration des Regelfaktors FR 1 auf beliebige bekannte Art und Weise gewonnen. Im Vorsteueradaptionsschritt 10.1 werden beim dar­ gestellten Ausführungsbeispiel außer dem Leckluftadaptions­ wert noch ein multiplikativer und ein additiver Adaptions­ wert bestimmt. Ersterer wird mit dem durch die oben genannten Schritte modifizierten Vorsteuerstellwert in einem Adaptions­ multiplikationsschritt 11.1 multiplikativ verknüpft. Dann wird in einem Adaptionsadditionsschritt 12.1 der additive Adaptionswert hinzugezählt. Alle Adaptionswerte werden dauernd durch Integration des Regelfaktors FR 1 neu bestimmt, solange ein Vorsteueradaptionsflag 13.1 gesetzt ist. Dieses Flag ist in der Figur als Schalter dargestellt, der beim Verschieben nach links schließt. Beim Rücksetzen des Flag, entsprechend einem Verschieben des Schalters nach rechts, findet dagegen Tankentlüftungsadaption statt. Das Flag wird in vorgegebenen regelmäßigen Zeitabständen von z. B. einigen Sekunden gesetzt bzw. rückgesetzt.

In einem Zeitraum, in dem Tankentlüftungsadaption statt­ findet, wird in einem Tankentlüftungsadaptionsschritt 14.1 auf beliebige bekannte Art und Weise ein Tankentlüftungs­ adaptionswert bestimmt, der mit dem jeweils vorliegenden, durch Vorsteueradaptionswerte modifizierten Vorsteuerstell­ wert multiplikativ in einem Tankentlüftungsmultiplikations- Schritt 15.1 verknüpft wird. Während derjenigen Phasen, in denen Tankentlüftungsadaption stattfindet, bleiben also die Vorsteueradaptionswerte unverändert, während in Zeit­ räumen mit Vorsteueradaption der Tankentlüftungsadaptions­ wert unverändert bleibt, und zwar auf dem Wert 1. Vorsteuer­ stellwerte werden also im Vorsteueradaptionszeitraum mit einem variablen Regelfaktor FR 1 und variablen Vorsteuerstellwerten modifiziert, während die Vorsteuerwerte während des Tank­ entlüftungsadaptionszeitraumes nach wie vor durch den sich dauernd ändernden Regelfaktor FR 1 und den Tankentlüftungs­ adaptionswert modifiziert werden. Das Ergebnis ist eine vorläufige Einspritzzeit TIV 1.

Die vorläufige Einspritzzeit TIV 1 wird über ein Interface 16 in einen zweiten ebenfalls beiden Zylinderbänken 1.1 und 1.2 gemeinsamen Rechner weitergeleitet, der in einem Kor­ rekturaddierschritt 17.1 additiv eine Korrekturzeit zufügt, die Störgrößen in Bezug auf batteriespannungsabhängige Eigen­ schaften der Einspritzventile der Kraftstoffzumeßeinrich­ tung 3.1 berücksichtigt. Es werden außerdem, was nicht ge­ sondert dargestellt ist, für jedes Einspritzventil kurbel­ wellenabhängige Öffnungs- und Schließzeitpunkte bestimmt.

Das Interface 16 zwischen zwei Rechnern ist beim Ausfüh­ rungsbeispiel vorgesehen, weil die nach derzeitigem Stand der Technik üblichen Rechner zum Bestimmen von adaptierten Stellgrößen nicht genügend Ausgänge besitzen, um mehrere Einspritzventile sequentiell gesondert ansteuern zu können. Es befindet sich also sozusagen links vom Interface 16 ein Hauptrechner und rechts davon ein Hilfsrechner zum Ausgeben von Ansteuergrößen für die Einspritzventile. Der Hilfsrech­ ner kann bei Abänderung des Ausführungsbeispieles nicht nur den letzten Modifizierschritt der Vorsteuerstellwerte, nämlich den Multiplizierschritt 17.1 zur Batteriespannungskorrektur vornehmen, sondern er kann noch weitere der vorgenannten Modifizierschritte übernehmen. Es sind dann die entspre­ chenden Modifizierwerte, also z. B. die Tankentlüftungs­ adaptionswerte ebenfalls über das Interface 16 zu über­ tragen. Umgekehrt ist es möglich, auch den letzten Modi­ fizierschritt 17.1 durch den Hauptrechner auszuführen.

Alle Rechenschritte, die bisher für die Lambdaregelung der ersten Zylinderbank 1.1 beschrieben wurden, werden ent­ sprechend für die zweite Zylinderbank 1.2 ausgeführt. Ent­ sprechende Rechenschritte sind in der Figur mit ".2" statt ".1" aber im übrigen gleichen Bezugszeichen indiziert.

Von Bedeutung für das beschriebene Verfahren ist, daß Lambdasollwerte und Vorsteuerstellwerte gemeinsam verwendet werden und nur die Werte der Stellgrößen FR 1 bzw. FR 2 und die aus diesen Werten berechneten Adaptionswerte zylinder­ bankindividuell bestimmt werden. Die Vorsteuerstellwerte wer­ den nicht jeweils für die erste Zylinderbank 1.1 und die zweite Zylinderbank 1.2 gemeinsam modifiziert, sondern ein Vorsteuerwert wird in einem bestimmten kurzen Zeitabschnitt zunächst mit für die ersten Zylinderbank 1.1 bestimmten Werten modifiziert, um eine Einspritzzeit für ein Einspritz­ ventil an der ersten Zylinderbank zu liefern, und in einem darauffolgenden kurzen Zeitabschnitt wird der Vorsteuerwert mit Werten für die zweite Zylinderbank 1.2 modifiziert, um Einspritzwerte für ein dortiges Einspritzventil bereitzu­ stellen. Aufgrund dieser Maßnahmen ist es möglich, mit einer einzigen Vorrichtung für die Stereolambdaregelung beider Zylinderbänke 1.1 und 1.2 auszukommen. Selbst wenn diese Vorrichtung in einen Hauptrechner und einen Hilfsrechner untergliedert ist, handelt es sich dennoch um eine gemein­ same Vorrichtung.

Weiter oben wurde summarisch darauf hingewiesen, daß für die zweite Zylinderbank in Bezug auf Rechenschritte zum Bestimmen von Einspritzzeiten alles für die erste Zylinder­ bank 1.1 ausführlich Beschriebene entsprechend gelte. Dies trifft jedoch für eine bevorzugte Ausführungsform nicht für die Tankentlüftungsadaption zu. Daher sind in der Figur die zur zweiten Zylinderbank 1.2 zugehörigen Rechenschritte, die mit der Tankentlüftungsadaption zu tun haben, gestri­ chelt eingezeichnet. Es handelt sich hierbei um den Tank­ entlüftungsadaptionsschritt 14.2 und einen Regelfaktorkor­ rekturschritt 18.2. Der Sinn des Korrekturschrittes ist der, dann, wenn der Tankentlüftungsadaptionswert verändert wird, den Regelfaktor FR 2 gegenläufig in einem Divisions­ schritt 19.2 zu verändern, so daß das Produkt aus (bereits anderweitig modifiziertem) Vorsteuerwert, Regelfaktor und Tankadaptionswert konstant bleibt. Ein entsprechender Re­ gelfaktor-Korrekturschritt 18.1 findet auch für Werte für die erste Zylinderbank 1.1 statt. Auch die Vorsteueradap­ tionswerte müssen entsprechend rückkorrigiert werden, was allerdings der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist. Bei all diesen Rückkorrekturen handelt es sich um üb­ liche Rechenschritte.

Da, wie erwähnt, beim bevorzugten Ausführungsbeispiel der Tankentlüftungsadaptionsschritt 14.2 für die zweite Zylin­ derbank nicht ausgeführt wird, aber auch für diese Zylinder­ bank ein Tankentlüftungsadaptionswert benötigt wird, wird derjenige Tankentlüftungsadaptionswert im Tankentlüftungs­ multiplikationsschritt 15.2 verwendet, der im Tankentlüf­ tungsadaptionsschritt 14.1 berechnet wurde. Dies ist mög­ lich, da während der Tankentlüftungsadaptionsphase im we­ sentlichen dieselben Störgrößen wirken, deren Einflüsse während der vorhergehenden Vorsteueradaptionsphase adap­ tiert wurden und demgemäß in den Vorsteueradaptionswerten berücksichtigt sind. Eventuelle kleine Restfehler werden durch geringfügig unterschiedliche Regelfaktoren FR 1 bzw. FR 2 für die beiden Zylinderbänke 1.1 bzw. 1.2 ausgeglichen. Auch der Regelfaktor-Korrekturwert wird übernommen.

Wenn der Tankentlüftungsadaptionswert z. B. aus dem Regel­ faktor FR 1 nicht mehr bestimmt werden kann, wird dies durch ein Fehlersuchverfahren festgestellt, und es wird dann der Tankentlüftungsadaptionsschritt 14.1 gesperrt und statt­ dessen der Tankentlüftungsadaptionsschritt 14.2 ausgeführt. Der von diesem Schritt gelieferte Adaptionswert wird nicht nur im Tankentlüftungsmultiplikationsschritt 15.2, sondern auch im Tankentlüftungsmultiplikationsschritt 15.1 ver­ wendet.

Claims (4)

1. Verfahren zum adaptierten Vorsteuern und Regeln der den zwei Kraftstoffzumeßeinrichtungen einer Brennkraftmaschine zuzuführenden Luft/Kraftstoff-Gemische, die zwei gesonderte Abgaskanäle mit jeweils einer Lambdasonde und einem Katalysa­ tor aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß

• - für beide Kraftstoffzumeßeinrichtungen ein gemeinsames Last­ signal erfaßt wird,
• - ein für beide Kraftstoffzumeßeinrichtungen gemeinsamer Vor­ steuerstellwert und ein gemeinsamer Lambdasollwert bestimmt werden und
• - für jede Kraftstoffzumeßeinrichtung Werte einer Regel­ stellgröße und von dieser abhängige Werte von Vorsteuer­ stellgröße und von dieser abhängige Werte von Vorsteuer­ adaptionsgrößen gesondert bestimmt und dem gemeinsamen Vorsteuerstellwert gesondert überlagert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß für beide Kraftstoffzumeßeinrichtungen ein gemeinsamer Tankentlüftungsadaptionswert verwendet wird, der aus der für eine der beiden Kraftstoffzumeßeinrichtungen bestimmten Regelstellgröße bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dann, wenn das Bestimmen des Tank­ entlüftungsadaptionswertes für die erste Kraftstoffzumeß­ einrichtung aufgrund eines Fehlers nicht mehr möglich ist, dieser Wert aus der für die zweite Kraftstoffzumeßeinrich­ tung gebildeten Regelstellgröße bestimmt wird, und für beide Kraftstoffzumeßeinrichtungen gemeinsam verwendet wird.

4. Vorrichtung zum adaptierten Vorsteuern und Regeln der den zwei Kraftstoffzumeßeinrichtungen einer Brennkraftma­ schine zuzuführenden Luft/Kraftstoff-Gemische, die zwei ge­ sonderte Abgaskanäle mit jeweils einer Lambdasonde und einem Katalysator aufweist, gekennzeichnet durch

• - ein Mittel zum Erfassen eines gemeinsamen Lastsignales für beide Kraftstoffzumeßeinrichtungen,
• - ein Mittel zum Bestimmen eines gemeinsamen Vorsteuerstell­ wertes für beide Kraftstoffzumeßeinrichtungen und zum Be­ stimmen eines gemeinsamen Lambdasollwertes, und
• - ein Mittel zum gesonderten Bestimmen von Werten einer Regelstellgröße und von dieser abhängigen Werten von Vorsteueradaptionsgrößen und zum abwechselnden Überlagern dieser Werte über den Vorsteuerstellwert.