DE3925877C2 - Verfahren und Einrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzumessung bei einer Dieselbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Steu­ erung der Kraftstoffzumessung bei einer Dieselbrennkraftmaschine ge­ mäß den Oberbegriffen der Hauptansprüche.

Ein solches Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffzumessung bei ei­ ner Dieselbrennkraftmaschine ist aus der DE-OS 37 29 771 bekannt. Bei dem dortigen Verfahren wird die einzuspritzende Kraftstoffmenge im Teillastbereich aus mehrdimensionalen Kennfeldern entnommen. Mit diesen Werten wird die der Brennkraftmaschine zuzuführende Kraft­ stoffmenge gesteuert. Im Vollastbereich wird das Ausgangssignal ei­ ner Lambda-Sonde mit einem Soll-Wert verglichen. Überschreitet das Ausgangssignal der Lambda-Sonde den vorgegebenen Soll-Wert, so wird die einzuspritzende Kraftstoffmenge entsprechend begrenzt. Die Steu­ erung hat im Vollastbereich keinen Einfluß auf Kraftstoffmenge. Die­ se Einrichtung besitzt den Nachteil, daß die Steuerung der Kraft­ stoffmenge nur vom Betriebszustand (Start, Leerlauf, Vollast, Teil­ last) und von einigen wenigen Betriebskenngrößen wie Drehzahl, Fahr­ pedalstellung und dem gewünschten Drehmoment der Brennkraftmaschine abhängt. Bei dieser Einrichtung kann es in bestimmten Betriebszu­ ständen zu unzulässigen Abgas-Emissionen kommen.

Aus der DE-OS 38 00 176 ist eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine und ein Verfahren zum Einstellen von Parametern der Einrichtung bekannt. Bei dieser Einrichtung handelt es sich um eine Steuerung für eine Benzinbrennkraftmaschine. Bei dieser wird ausgehend von der Luftmenge QL und der Drehzahl von einem Vorsteuerzeitspeicher eine Zeit vorgegeben, die anschließend abhängig von verschiedenen Größen korrigiert wird. Mit den so korrigierten Zeiten werden die Einspritzventile der Brennkraftmaschine zur Kraftstoffzumessung angesteuert. Der gemessene Lambdawert wird mit einem Sollwert verglichen, wobei abhängig von dem Vergleich ein Korrekturfaktor zur Korrektur des Ausgangssignals des Vorsteuerzeitspeichers gebildet wird.

Bei dieser Einrichtung werden die Signale der Vorsteuerung unmittelbar zur Steuerung der Brennkraftmaschine verwendet. Ein Regler stellt in bestimmten Betriebszuständen ein Signal zur additiven und/oder multiplikativen Korrektur der Vorsteuerung bereit.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffzumessung der eingangs genannten Art die auftretenden Abgasemissionen zu minimieren und die Dynamik der Brennkraftmaschine zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Vorteile der Erfindung

Dadurch, daß der Vorsteuerwert ständig das Kraftstoffmengenwunschsignal begrenzt, kann sehr schnell auf sich ändernde Betriebszustände, wie beispielsweise Last und Drehzahl, eingegangen werden. Es ergibt sich ein wesentlich verbessertes dynamisches Verhalten der Brennkraftmaschine. Durch die Korrektur der Vorsteuerung durch die Regelung läßt sich die Ungenauigkeit der Vorsteuerung korrigieren. Hierzu ist die Dynamik eines langsamen Reglers ausreichend.

Durch diese Maßnahmen lassen sich die auftretenden Abgasemissionen minimieren. Die Dynamik wird durch die Vorsteuerung und die Genauigkeit durch den langsamen Regler verbessert.

Besonders vorteilhaft ist die Ausgestaltung gemäß Anspruch 2, bei der die abgespeicherten Werte des Vorsteuerkennfeldes mittels des Ausgangssignals des Reglers verändert werden. Dadurch wird die Sicherheit des Systems und die Genauigkeit bei einem Ausfall im Bereich des Reglers verbessert.

Bei der Ausgestaltung gemäß des Anspruchs 3, bei der lediglich das Ausgangssignal des Vorsteuerkennfeldes verändert wird, können einfachere Kennfelder verwendet werden, die nicht nachträglich programmierbar sein müssen.

Besonders vorteilhaft ist, wenn gemäß Anspruch 4 Sensoren eingesetzt werden, die bereits im Steuersystem vorhanden sind, da in diesem Fall keine weiteren zusätzlichen Sensoren nötig sind.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den in den weiteren Unteransprüchen (Ansprüche 5 bis 16) angegebenen Maßnahmen.

Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei aufgabengemäß die Steuerung der Kraftstoffzumessung auch so erfolgt, um auftretende Abgasemissionen zu minimieren und die Dynamik der Brennkraft­ maschine zu verbessern, ist in Anspruch 17 angegeben.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Fig. 1 zeigt schematisch die Kraftstoffzumessung in eine Diesel­ brennkraftmaschine. Fig. 2 zeigt mehrere Möglichkeiten, wie ausge­ hend von verschiedenen Größen, die Luftmenge Ql berechnet wird. In Fig. 3 ist ein Flußdiagramm der Steuerlogik ausgeführt. In Fig. 4 wird die Regelparametervorgabe näher erläutert. Fig. 5 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Reglers 60. In Fig. 6 sind die einzelnen Betriebsbereiche der Dieselbrennkraftmaschine darge­ stellt.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

In Fig. 1 ist mit 100 eine Dieselbrennkraftmaschine gekennzeichnet. Diese Brennkraftmaschine erhält über eine Kraftstoffpumpe 110 Kraft­ stoff und über ein Ansaugrohr 120 Frischluft zugeführt. Die Abgase werden über die Abgasleitung 130 abgeführt. Sensoren 140 an der Kraftstoffpumpe 110 gewinnen ein Signal SB das den Spritzbeginn kennzeichnet oder ein Kraftstoffmengensignal MI, das der tatsächlich eingespritzten Menge entspricht. Sensoren 150 sind im Ansaugrohr 120 angeordnet und erfassen dort die angesaugte Luftmenge Q1, den Druck P1 und/oder die Temperatur T1 der von der Brennkraftmaschine ange­ saugten Luft. Sensoren 160 an der Brennkraftmaschine erfassen unter anderem die Kühlwassertemperatur TW. Andere Sensoren 170 tasten die Drehzahl n oder das Drehmoment Md ab. Im Abgasrohr wird mittels ei­ nes Sensors 180 ein Lambdasignal gewonnen.

Die der Brennkraftmaschine 100 zugeführte Kraftstoffmenge hängt im wesentlichen von dem Ausgangssignal M der Minimalauswahl 15 ab. Eine Einrichtung 20 erzeugt bei besonderen Betriebszuständen ein Zu­ satz- oder Ersatzsignal. Die Minimalauswahl 15 erhält von einem Fahrverhaltenkennfeld 30 und einem Summenpunkt 40 jeweils ein Sig­ nal. Das Ausgangssignal des Fahrverhaltenkennfeldes 30 hängt im we­ sentlichen von der Drehzahl n und der Fahrerpedalstellung 190 ab. Statt des Fahrverhaltenkennfeldes 30 kann auch das Ausgangssignal eines Fahrgeschwindigkeitsregles zum Tragen kommen. Der Summations­ punkt 40 vereinigt die Ausgangssignale eines Vorsteuerkennfeldes 50 und eines Reglers 60. Wobei das Ausgangssignal des Vorsteuerkennfel­ des 50 zusätzlich von Adaptionsreglern 54, 56 beeinflußt werden kann. Als Eingangsgrößen für das Vorsteuerkennfeld 50 dienen ein Luftmengensignal Q1, ein Drehzahlsignal n und eventuell weitere Größen.

Das Reglerausgangssignal MR gelangt bei geschlossenem Schalter 70 zum Summationspunkt 40, über den Schalter 53 zu den Adaptionsreglern 54, 56 oder zum Vorsteuerkennfeld 50. Die Stellung des Schalters 70 hängt von dem Ausgang der Steuerlogik 62 ab. Durch eine Regelparame­ tervorgabe 72 können die Regelparamter des Reglers 60 abhängig von verschiedenen Betriebsparametern (Regelabweichung, Drehzahl und ver­ schiedene Mengensignale) angepasst werden. Als Eingang für den Reg­ ler 60 dient die am Differenzpunkt 74 liegende Regelabweichung zwi­ schen Lambda-Sollwert und Lambda-Istwert. In den Figuren ist der Lambda-Sollwert mit λS und der Lambda-Istwert mit λI bezeichnet. Der Lambda-Sollwert stammt von einer Sollwertvorgabe 76, die den Soll­ wert abhängig von verschieden Größen wie Drehzahl n, Kühlwassertem­ pertur TW oder Einspritzbeginn SB berechnet. Zur Verbesserung der Regeldynamik kann es dabei von Vorteil sein, die Signale die die Drehzahl n und den Einspritzbeginn SB kennzeichnen, über jeweils ein DT-Glied (77, 78) zu leiten. Der Lambda-Istwert wird von einer im Abgasrohr 130 angeordneten Lambda-Sonde 180 gemessen.

Statt des Lambda-Signals kann auch ein Abgastemperatursignal TA oder ein Drehmomentsignal Md auf einen vorgegebenen Sollwert geregelt werden. Abhängig von der geregelten Größe unterscheiden sich dann die Eingangsgrößen des Vorsteuerkennfeldes.

Die beschriebene Einrichtung arbeitet wie folgt: Die Brennkraftma­ schine 100 erhält von der Kraftstoffpumpe 110 Kraftstoff entspre­ chend dem Mengensignal M zugemessen. Im allgemeinen wird dieses Mengensignal M durch die Minimalauswahl 15 festgelegt.

Die Einrichtung 20 bestimmt bei bestimmten Betriebszuständen wie Start, Leerlauf die Kraftstoffmenge M. Sie ermöglicht ferner eine Laufruheregelung, im Fehlerfall einen Notfahrbetrieb sowie weitere Funktionen die hier nicht näher aufgeführt sind. Die Minimalauswahl 15 wählt das kleinere der an ihren beiden Eingängen liegende Signale aus. An ihrem einen Eingang liegt ein Mengensignal MW, das den Wunsch des Fahrers charakterisiert. Der Wunsch des Fahrers wird durch den Pedalwertgeber 190 oder durch einen nicht dargestellten Fahrgeschwindigkeitsregler vorgegeben. Abhängig vom Ausgangssignal des Pedalwertgebers 190 und der Drehzahl n gibt das Fahrverhalten­ kennfeld 30 den Mengenwunsch MW aus. Am zweiten Ausgang der Minimal­ auswahl 15 liegt ein zweites Mengensignal das sich aus den Ausgangs­ signalen des Vorsteuerkennfeldes 50 und des Reglers 60 zusammen­ setzt.

Das Vorsteuerkennfeld 50 gibt abhängig von der Drehzahl n und dem Ausgangsignal Ql einer Luftmengenerfassung 55 ein Mengensignal MV aus. Die Luftmengenerfassung 55 kann als Luftmengenmesser ausgeführt sein oder, sie kann wie in Fig. 2 dargestellt, die Luftmenge Ql an­ hand verschiedener Größen berechnen. Das Ausgangssignal des Vorsteu­ erkennfeldes 50, das multiplikativ mit dem Ausgangssignal des Adap­ tivreglers 54 bzw. additiv mit dem Ausgangssignal des Adaptivregler 56, verknüpft werden kann, wirkt dauernd auf das Mengensignal M ein.

Die Vorsteuerung nimmt ohne Einregelzeit eine Grobeinstellung der Kraftstoffmenge M vor. Der Regler 60 wird nur in bestimmten Be­ triebszuständen vorzugsweise bei Vollast zugeschaltet und korrigiert dann die Vorsteuermenge MV. Das Ausgangssignal MR des Reglers 60, das von der Differenz des Istwertes und dem Ausgangssignal Sollwert­ vorgabe 76 abhängt, bestimmt nur dann das Mengensignal M, wenn der Schalter 70 geschlossen ist, das heißt der Regler 60 eingeschaltet ist. Ein Flußdiagramm der Steuerlogik 62 zur Ansteuerung des Schal­ ters 70 ist in Fig. 3 näher ausgeführt.

Durch den überlagerten Regelkreises ist eine Adaption der Vorsteue­ rung möglich. Dazu wird das Ausgangssignal des Reglers 60 bei ge­ schlossenem Schalter 70 auf die Eingänge der Adaptivregler 54 und 56 oder einen weiteren Eingang des Vorsteuerkennfeldes 50 geführt. Da das Lambda-Signal kontinuierlich erfaßt werden kann, eignet es sich besonders für eine schnelle, einfache adaptive Regelung. Die adapti­ ve Regelung verhindert Rauchspitzen und verbessert die Motorelasti­ zität. Die Adaption gleicht den Einfluß der Kraftstofftemperatur aus. Ein Kraftstofftemperatursensor wird überflüssig.

Die Adaption der Vorsteuerwerte kann auf unterschiedliche Weise er­ folgen. Das Ausgangssignal des Vorsteuerkennfelds wird, abhängig vom Ausgangsignal MR des Reglers 60, durch den Adaptionsregler 54 multi­ plikativ und/oder durch den Adaptionsregler 54 additiv korrigiert.

Abhängig von der Stellung des Schalters 53 gelangt das Ausgangssig­ nal des Reglers MR zu den Adaptionsreglern 54 oder 56. Wird die Brennkraftmaschine in Betriebsbereichen betrieben in denen sich vor­ zugsweise additive Fehler auswirken, so gelangt das Ausgangssignal des Reglers 60 zum Adaptionsregler 56. Dieser bestimmt dann eine additive Größe, diese wird dann in allen Betriebsbereichen zu dem Ausgangssignal MV des Vorsteuerkennfeldes 50 hinzuaddiert. Dies ist zum Beispiel dann der Fall wenn der Brennkraftmaschine nur eine kleine Kraftstoffmenge zugeführt wird.

Wird die Brennkraftmaschine dagegen in Betriebsbereichen betrieben in der sich vorzugsweise multiplikative Fehler auswirken, so gelangt das Ausgangssignal des Reglers 60 zum Adaptionsregler 54. Dieser be­ stimmt dann eine multiplikative Größe, mit der dann in allen Be­ triebsbedingungen das Ausgangssignal MV des Vorsteuerkennfeldes 50 multipliziert wird. Dies ist zum Beispiel dann der Fall, wenn der Brennkraftmaschine eine große Kraftstoffmenge zugeführt wird.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann das Ausgangs­ signal des Reglers 60 direkt auf das Vorsteuerkennfeld 50 geführt werden. Dadurch können die im Vorsteuerkennfeld 50 abgelegten Werte abhängig vom Reglerausgangssignal verändern werden.

Durch die Verwendung einer Aufschaltung des Lambda-Reglers 60 auf eine Vorsteuerung kann eine gute Regeldynamik erzielt werden. Da die Vorsteuerung dauernd im Eingriff bleibt, wird die Sicherheit des Systems bei einem Sondenausfall erhöht.

Das Ausgangsignal der Sollwertvorgabe 76 hängt im wesentlichen von der Drehzahl n ab. Über die Kühlwassertemperatur TW, oder einer ent­ sprechenden Meßgröße, kann der Einfluß der Motorerwärmung auf die Abgaszusammensetzung korrigiert werden. Ferner kann durch Erfassen des Einspritzbeginns SB dessen Einfluß auf die Abgaszusammensetzung berücksichtigt werden. Durch DT-Glieder kann der dynamische Einfluß von Drehzahl n und Einspritzbeginn SB berücksichtigt werden.

Bei kleinen Fahrgeschwindigkeiten insbesondere bei v = 0 wird der Sollwert zu niedrigeren Mengen hin verschoben oder die Regelparame­ ter entsprechend verändert. Dadurch wird vermieden, daß bei Still­ stand des Fahrzeuges durch Betätigen des Fahrpedals die Drehzahl steil ansteigt und unzulässige Rauchemissionen auftreten.

Als Eingangsgröße für das Vorsteuerkennfeld 50 dienen das Drehzahl­ signal n und ein der angesaugten Luftmenge Q1 entsprechendes Signal. Fig. 2 zeigt mehrere Möglichkeiten zur Gewinnung eines solchen Sig­ nals Q1. In Fig. 2a wird vom Rechner 502 aus dem Druck P1 und der Temperatur T1 in der Ansaugleitung die Luftmenge Q1 berechnet. Als Druck P1 kann der Absolutdruck oder der Differenzdruck zum Luftdruck verwendet werden. Eine schnellere Reaktion des Regelsystems ergibt sich, wenn das Temperatursignal T1 eines langsamen Temperatursensors abhängig vom Drucksignal P1 vorgesteuert wird.

Zur Verminderung der Zahl der Sensoren kann auf einen der Sensoren für den Druck oder für die Temperatur verzichtet werden. Besonders vorteilhaft ist es wenn nur die Lufttemperatur T1 mit einem schnel­ len Sensor gemessen, und der Verlauf des Drucks aus dem gemessenen Verlauf der Temperatur hergeleitet wird. Der stationäre Anfangswert des hergeleiteten Drucks wird durch ein Rennfeld 503 abhängig von Drehzahl n und der eingespritzten Kraftstoffmenge MI gebildet. Eine Korrektur des mit der Motorerwärmung steigenden Grundpegels der Lufttemperatur wird über eine vorhandene Messung der Kühlwassertem­ peratur angenähert. Die Verdichtung der Ladeluft führt schnell zur Erhöhung der Temperatur, so daß der Fehler zum echten Ladedruck nicht erheblich ist.

Fig. 2b zeigt eine weitere Möglichkeit. Aus der eingespritzten Kraftstoffmenge MI und der Beschleunigung der Brennkraftmaschine, der Ableitung 506 der Drehzahl n nach der Zeit, kann die von der Brennkraftmaschine angesaugte Luftmenge mittels einer Simulation 504 gewonnen werden. Diese Simulation wird durch die aufgeschaltete Lambda-Regelung erst brauchbar, da sie als Vorsteuerung nur eine eingeschränkte Genauigkeit benötigt.

Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm der Steuerlogik 62. Nach dem Start 600 der Brennkraftmaschine ist der Regler 60 zunächst ausgeschaltet 602, der Schalter 70 ist offen. Das Reglerausgangssignal RA hat den Wert Null 604. Ist der Mengenwunsch MW, Ausgangssignal des Fahrver­ haltenkennfeldes 30, größer als das Ausgangssignal des Vorsteuer­ kennfeldes MV und/ oder ist der Lambda-Istwert kleiner als der Lamb­ da-Sollwert 606 so wird der Regler eingeschaltet 608, der Schalter 70 ist geschlossen.

Ist der Mengenwunsch MW kleiner als das Reglerausgangssignal MR 610 aber noch größer als das Ausgangssignal des Vorsteuerkennfeldes MV 612 so wird das Ausgangssignal des Reglers RA eingefroren 614. Dies bedeutet, das Ausgangssignal des Reglers wird vorübergehend abge­ speichert. Ist der Mengenwunsch MW größer als das Reglerausgangssig­ nal MR 610 so bleibt der Regler eingeschaltet 608. Bei nach kurzer Zeit wieder erhöhtem Mengenwunsch setzt der Regler bei zu fettem Lambda-Ist-Wert mit dem eingefrorenen Reglerausgangssignal wieder ein 608.

Liegt der Zustand Mengenwunsch ist kleiner als Reglerausgangssignal aber größer als das Ausgangssignal des Vorsteuerkennfeldes vor, so wird ein Zähler auf Null gesetzt 616, und in bestimmten Zeiträumen um eins erhöht 618. Erkennt die Abfrage 620, daß der Mengenwunsch zwischenzeitlich über das Reglerausgangssignal MR ansteigt, so wird der Regler wieder eingeschaltet 608. Fällt der Mengenwunsch MW unter das Ausgangssignal MV des Vorsteuerkennfeldes 622 so wird der Regler ausgeschaltet 602 und der Reglerausgang RA auf Null gesetzt 604. Überschreitet der Zähler eine Schwelle S nicht, so wird er wiederum um eins erhöht. Überschreitet er dagegen die Schwelle S 624, so wird das eingefrorene Ausgangssignal modifiziert 626. Durch Nachführen des Reglers bzw. durch Berechnung des jeweiligen Anfangswerts ergibt sich ein sprungfreies Ablösen beim Einschalten des Reglers 60.

Die Regelparameter, d. h. der P- und der I-Anteil des PI-Reglers können, wie in Fig. 4 gezeigt, gesteuert werden. So ist eine ge­ knickte Verstärkungskennlinie des Reglers in Abhängigkeit vom Vor­ zeichen der Regelabweichung besonders vorteilhaft. Eine unterschied­ liche Verstärkung ist insbesondere dann günstig, wenn beim Hochfah­ ren aus Teillast 701, solange der gemessene Lambda-Wert größer als der Lambda-Sollwert ist 702 (negative Regelabweichung) und die vom Regler gewünschte Menge MR kleiner als die vom Vorsteuerkennfeld ausgegebene Menge MV ist. Liegt der Mengenwunsch MW erstmalig nach Teillastbetrieb 701 zwischen dem vom Vorsteuerkennfeld und der vom Lambda-Regler bestimmten Wert 703, so wird eine niedrigere Ver­ stärkung 706 zur vorsichtigen Annäherung an die Rauchgrenze gewählt. Danach wird eine höhere Verstärkung sowohl für positive als auch für negative Regelabweichungen gewählt.

Für schnelle Regler findet folgende Modifizierung Verwendung: Es wird eine niedrige Verstärkung gewählt, wenn eine kleine Regelabwei­ chung, die Differenz aus Lambda-Ist-Wert und Lambda-Soll-Wert ist kleiner als eine Schwelle S 704, signalisiert, daß nur noch wenig Menge hinzukommen darf. Eine hohe Verstärkung 707 wird in allen an­ deren Fällen gewählt. Insbesondere bei höherem Gang wird durch die höhere Verstärkung das Beschleunigungverhalten verbessert.

Ferner sind folgende Alternativen, mit variablen Reglerparametern 716, zur Beeinflussung der Regelparameter möglich: So können die Regelparameter über ein Differenzierglied 709 an die Kraftstoffmenge MI gekoppelt werden. Bei Beschleunigung, die Ableitung der Drehzahl ist größer als eine Schwelle, ist der Schalter 714 geschlossen, und der Gradient 710 des Lambda-Signals beeinflußt die Regelparameter. Die Mengensteigerung durch die Vorsteuerung ist im höheren Gang langsamer.

Bei einem Vollastsprung, d. h. der Mengenwunsch steigt sehr schnell an, kann es zu einem Überschwingen des Reglers kommen, was eine er­ höhte Rußemission zur Folge hat. Diese unerwünschte Mehrmenge wird noch verstärkt, wenn die Vorsteuerung weiter eine ansteigende Menge fordert. Dieses Überschwingen der einzuspritzenden Kraftstoffmenge basiert auf der Totzeit und der Verzögerungszeit der Regelstrecke. Dies kann durch folgende Vorgehensweise umgangen werden. Unter­ schreitet der Lambda-Istwert den Lambda-Sollwert, so wird, wenn die Vorsteuerung eine Mehrmenge fordert, das Ausgangssignal des Vorsteu­ erkennfeldes nur verzögert ausgegeben.

Fig. 5 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausführung des Reglers 60. Die Dynamik des Reglers 60 kann durch die Verwendung eines Zustands­ reglers anstelle eines wenigstens PI-Verhalten aufweisenden Reglers 60, wesentlich verbessert werden. In Fig. 5 ist der eigentliche Regler 60 strichpunk­ tiert umrandet, die übrigen Elemente sind entsprechend wie in Fig. 1 bezeichnet. Der Regler 60 gibt ein Mengensignal M an die Strecke 300 (die zu regelnde Brennkraftmaschine) ab. Das Verhalten der Strecke wird im wesentlichen durch eine Systemtotzeit 301 und eine Verzögerungszeit 302 bestimmt.

Das Mengensignal M gelangt ferner zu einem Beobachter 303. Der Be­ obachter errechnet im Block 304 aus dem Mengensignal M und der von der Brennkraftmaschine angesaugten Luftmenge Ql einen ersten Lamb­ da-Wert. Dabei dient das Ausgangssignal der Luftmengenerfassung 55 als Luftmengensignal. Aus diesem ersten Lambda-Signal bestimmt der Beobachter 302 mittels eines PT1-Gliedes 306 und dem Ausgangssignal eines Proportionalgliedes 307 einen zweiten Lambdawert. Aus dem zweiten Lambdawert und dem Ausgangssignal des Proportionalgliedes 310 erzeugt ein Totzeitglied 308 das Lambda-Signal des Beobachters.

In der Vergleichsstufe wird dieses mit dem gemessenen Lambda-Istwert verglichen. Dieses Vergleichssignal gelangt wiederum zu den Propor­ tionalgliedern 307 und 310. Ausgehend von dem zweiten Lambda-Signal erzeugt die Proportionalstufe ein Mengensignal. Eine weitere Propor­ tionalstufe 314 gewinnt ausgehend vom gemessenen Lambda-Signal ein Mengensignal. Diese beiden Mengensignale gelangen zum Summations­ punkt 316, der hierzu noch das Ausgangssignal des Vorsteuerkennfel­ des 50 und des Proportionalglied 318 addiert. Der Integrier-Bypass 320 verarbeitet die Differenz aus Lambda-Soll-Wert und Lamb­ da-Ist-Wert.

Die Realisierung des Zustandsreglers kann aufwendig sein. Eine we­ sentliche Verbesserung der Dynamik ergibt sich auch schon durch die Verwendung eines an sich bekannten Smith-Prädiktors. Bei dem Smith-Prädiktor wird ebenfalls das Lambda-Signal über das Mengensig­ nal M und die Luftmenge Ql beobachtet. Ausgehend von diesem beobach­ teten Lambda-Signal wird dann die einzuspritzende Kraftstoffmenge M verändert.

Neben der Regelung des Lambda-Signals kann das obige Prinzip auch bei der Regelung des Drehmoments Md oder der Abgastemperatur TA ver­ wendet werden. Das Grundprinzip bleibt bei allen Varianten dasselbe. Eine Betriebskenngröße, dies können in besonders vorteilhafter Weise der Lambda-Wert, die Abgastemperatur TA oder das Drehmoment Md sein, werden auf einen vorgegebenen Sollwert geregelt, indem ein entspre­ chender Kraftstoffmengenwert vorgegeben wird. Der Sollwert der Be­ triebskenngröße hängt dabei von verschiedenen Betriebskenngrößen ab. Zusätzlich wird das Kraftstoffmengensignal MR durch ein Vorsteuer­ kennfeld 50 beeinflußt. Das Vorsteuerkennfeld 50 bestimmt in allen Betriebszuständen das Kraftstoffmengensignal M. Der Regler 60 ist dagegen nur in bestimmten Betriebsbereichen aktiv. Die unterschied­ liche Varianten unterscheiden sich im wesentlichen darin, in welchen Betriebsbereichen der Regler 60 aktiv ist. In den Betriebszuständen, in denen der Regler 60 aktiv ist, können die Vorsteuerwerte adaptiv korrigiert werden.

Fig. 6 zeigt als Kennfeld den Zusammenhang zwischen Drehzahl n und eingespritzter Kraftstoffmenge Q. In diesem Kennfeld sind verschie­ dene Betriebszustände gekennzeichnet. Mit a ist der Startbereich, mit b der Vollast- und mit e der Abregelbereich gekennzeichnet, der Buchstabe d kennzeichnet den Teillast- und der Buchstabe c den Schiebebereich.

Regelt der Regler 60 den Lambda-Wert des Abgases, so ist der Regler vorzugweise in den Betriebsbereichen b und d (Vollast und Teillast) aktiv. In den Betriebsbereichen a, c und e wirkt nur die Vorsteue­ rung auf die Kraftstoffmenge ein. Der Regler ist in diesen Bereichen nicht aktiv. Das Vorsteuerkennfeld 50 berechnet den Steuerwert für die Kraftstoffmenge abhängig von der Luftmenge. Diese kann, wie bei Fig. 3 beschrieben, gewonnen werden. Die Werte im Vorsteuerkennfeld 50 können auch abhängig von den Ausgangssignalen R eines Rußsensors oder eines Rußkennfeldes abgerufen werden.

Handelt es sich bei dem Regler 60 um eine Abgastemperaturregler, so ist der Regler nur in den stationären Betriebsbereichen b und c aktiv. Das Vorsteuerkennfeld 50 ist dagegen in allen Betriebsberei­ chen aktiv. Insbesondere in den Betriebsbereichen d, a und e hat nur das Vorsteuerkennfeld 50 einen Einfluß auf die Kraftstoffmenge.

Im Betriebsbereich b dienen die Laderdrehzahl nL und der Ladedruck PL als Eingangsgrößen für das Vorsteuerkennfeld. Im Betriebsbereich c dient die Abgasrückführrate pro Hub ARR als Eingangsgröße. Die Ab­ gasrückführrate pro Hub wird vorteilhaft aus der Mischtemperatur ab­ geleitet, hierzu sind jeweils ein Temperatursensor für die Frisch­ luft, die Ansaugluft und die rückgeführte Luft notwendig.

Als Alternativen bieten sich an, daß die Kraftstoffmenge im Vorsteu­ erkennfeld 50 im Betriebsbereich b abhängig von der Luftmenge abge­ speichert ist. Die Luftmenge kann hierzu wie bei der Lambda-Regelung beschrieben gewonnen werden.

Im Bereich c sollen in einer weiteren Alternative die Vorsteuerwerte abhängig vom Lambda-Wert des Abgases abgelegt sein. Besonders vor­ teilhaft an der Abgastemperaturregelung ist es, daß sich hiermit ein zusätzlicher Überlastschutz ergibt.

Stellt der Regler 60 einen Drehmomentregler dar, so kann der Regler 60 in allen Betriebsbereichen aktiviert sein. Die Vorsteuerwerte sind im Kennfeld 50 abhängig vom Ausgangssignal R eines Rußsensors und der Abgastemperatur abgelegt. Das Drehmoment wird vorzugsweise an Abtrieb zwischen Motor und Getriebe gemessen.

Claims (17)

1. Verfahren zur Bereitstellung eines Kraftstoffzumeßsignals (M) bei einer Dieselbrennkraftmaschine, ausgehend von Meßgrößen wie Fahrpedalstellung, Drehzahl, Lambda, Abgastemperatur oder Drehmoment, mit einer fahrpedalstellungsabhängigen Vorgabe eines Kraftstoffmengenwunschsignals (MW), das zusammen mit einem zweiten Signal auf eine Minimalauswahl (15) gegeben wird, deren Ausgangssignal wiederum die Kraftstoffzumessung bestimmt, wobei ein Vorsteuerkennfeld (50) abhängig von wenigstens der Drehzahl ein Vorsteuerwert (MV) vorgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Minimalauswahl (15) das Kraftstoffmengenwunschsignal (MW) auf den Vorsteuerwert (MV) begrenzt, wobei in bestimmten Betriebszuständen ein Regler (60) ein Signal (MR) zur additiven und/oder multiplikativen Korrektur der Vorsteuerwerte bereitstellt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei aktivem Regler die im Vorsteuerkennfeld abgelegten Werte abhängig vom Ausgangssignal des Reglers korrigiert werden.

3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Vorsteuerkennfeldes additiv und/oder multiplikativ korrigiert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Größen Abgastemperatur, Drehmoment oder der Lambdawert des Abgases geregelt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler für den Lambda-Wert des Abgases bei Vollast aktiv ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgastemperaturregler nur in stationären Betriebsbereichen aktiv ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmomentregler in allen Betriebsbereichen aktiv ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lambda-Sollwert von der Drehzahl abhängt.

9. Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte des Vorsteuerkennfeldes von der angesaugten Luftmenge, die mittels eines Luftmengenmessers gemessen oder mittels einer Simulation berechnet wird, abhängen.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die angesaugte Luftmenge ausgehend von der Ableitung der Drehzahl und der eingespritzten Kraftstoffmenge simuliert wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftmenge Ql aus der Temperatur T1 und dem Druck P1 der Ansaugluft berechnet wird, wobei der Druck und die Temperatur gemessen oder der Verlauf des Drucks aus dem gemessenen Verlauf der Temperatur oder der Verlauf der Temperatur aus dem gemessenen Verlauf des Drucks hergeleitet wird, wobei im Falle eines langsamen Temperatursensors das Temperatursignal abhängig vom Drucksignal P1 vorgesteuert wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Reglers eingefroren wird, wenn der Mengenwunsch das Reglerausgangssignal unterschreitet.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das eingefrorene Signal modifiziert wird.

14. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelparameter gesteuert werden.

15. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein wenigstens PI-Verhalten aufweisender Regler, ein Zustandsregler oder ein Smith-Prädiktor als Regler 60 verwendet wird.

16. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unter bestimmten Bedingungen das Ausgangssignal des Vorsteuerkennfeldes verzögert wird.

17. Einrichtung zur Bereitstellung eines Kraftstoffzumeßsignals (M) bei einer Dieselbrennkraftmaschine, ausgehend von Meßgrößen wie Fahrpedalstellung, Drehzahl, Lambda, Abgastemperatur oder Drehmoment, mit Mitteln zur fahrpedalstellungsabhängigen Vorgabe eines Kraftstoffmengenwunschsignals (MW), mit einer Minimalauswahl (15) der das Kraftstoffmengenwunschsignal (MW) und ein zweites Signal zuführbar und deren Ausgangssignal die Kraftstoffzumessung bestimmt, sowie einem Vorsteuerkennfeld (50) das abhängig von wenigstens der Drehzahl ein Vorsteuerwert (MV) vorgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Minimalauswahl (15) das Kraftstoffmengenwunschsignal (MW) auf den Vorsteuerwert (MV) begrenzt, wobei ein Regler (60) in bestimmten Betriebszuständen ein Signal (MR) zur additiven und/oder multiplikativen Korrektur der Vorsteuerwerte bereitstellt.