DE4117440A1

DE4117440A1 - Adaptive kraftstoff/luft-gemisch-einstellung zum beruecksichtigen von kraftstoffeigenschaften

Info

Publication number: DE4117440A1
Application number: DE4117440A
Authority: DE
Inventors: Erfinder Wird Nachtraeglich Benannt Der
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1990-06-01
Filing date: 1991-05-28
Publication date: 1991-12-05
Anticipated expiration: 2011-05-29
Also published as: BR9102227A; DE4117440C2; US5121732A; JP3259967B2; JPH04231638A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum adaptiven Einstellen eines Kraftstoff/Luft-Gemisches zum Berücksichtigen von Kraft stoffeigenschaften, wie es an Brennkraftmaschinen eingesetzt wird, um die Luftzahl Lambda, d. h. das Verhältnis von ange saugter Luft zu Kraftstoff, auf einen vorgegebenen Wert einzu regeln. Es geht dabei sowohl um Verfahren mit Zweipunktregelung wie auch um Verfahren mit stetiger Regelung.

Stand der Technik

Bei Lambdaregelungsverfahren mit Vorsteuerung werden Werte von Betriebsgrößen erfaßt und abhängig von den ermittelten Werten wird ein jeweiliger Vorsteuerwert ausgegeben, der die Menge von Kraftstoff bestimmt, die einer jeweiligen Zylinder-Luftfüllung zuzugeben ist. In der Regel handelt es sich bei diesen Vor steuerwerten um Grundeinspritzzeiten. Diese Vorsteuerwerte sind für vorgegebene Bedingungen bestimmt, z. B. für den Betrieb einer Brennkraftmaschine bei 20°C und 9,8×10⁴ Pa (eine tech nische Atmosphäre). Wird die Brennkraftmaschine im praktischen Betrieb unter anderen Bedingungen betrieben als denen, unter denen die Vorsteuerwerte bestimmt wurden, wird mit den Vorsteu erwerten der jeweils gewünschte Lambdawert nicht genau erreicht.

Abweichungen werden mit Hilfe der Lambdaregelung und der Adaption ausgeglichen. Adaptionsverfahren funktionieren im all gemeinen so, daß sie die Stellgrößenwerte des Lambdareglers in tegrieren und den integrierten Wert multiplikativ oder additiv mit den Vorsteuerwerten oder den mit der Regelgröße korrigier ten Vorsteuerwerten verknüpfen. Die Art der Verknüpfung und die Verknüpfungsstelle im Signalablauf hängt von der Art der zu adaptierenden Veränderung ab. Für das Folgende interessiert nur derjenige Adaptionsanteil, der Veränderungen berücksichtigt, die sich multiplikativ bei der Korrektur von Vorsteuerwerten auswirkt.

Mit dem eben angesprochenen Adaptionsanteil lassen sich u. a. Abweichungen in den Kraftstoffeigenschaften von den Eigenschaf ten des Kraftstoffs, mit dem die Vorsteuerwerte kalibriert wur den, adaptieren. Welcher Problematik diese Adaption zugrunde liegt, sei nun kurz erläutert.

Wird ein Motor mit Benzin als Kraftstoff betrieben, sind be stimmte Einspritzzeiten erforderlich, um bei bestimmten Be triebsbedingungen einen jeweils vorgegebenen Lambdawert zu er zielen. Wird derselbe Motor mit Methanol statt mit Benzin be trieben, sind bei denselben Betriebsbedingungen etwa die dop pelten Einspritzzeiten erforderlich, um wieder dieselben Lambdawerte zu erhalten. Es sei darauf hingewiesen, daß der multiplikative Unterschied zwischen den Einspritzzeiten etwas größer ist als 2, jedoch wird der Einfachheit halber im fol genden von einem Faktor 2 ausgegangen. Es sei auch angemerkt, daß es kaum möglich ist, einen Motor in allen üblichen Be triebsfällen wahlweise nur mit Benzin oder nur mit Methanol zu betreiben. In der praktischen Anwendung liegt die Grenze der Betreibbarkeit eines Benzinmotors bei allen üblichen Betriebs zuständen bei einem Gemisch von etwa 85% Methanol mit 15% Benzin. Ein solches Gemisch wird im folgenden als M85-Gemisch bezeichnet. Wiederum der Anschaulichkeit halber wird jedoch im folgenden fast ausschließlich angenommen, daß entweder nur Ben zin oder nur Methanol getankt wird.

Fand das Kalibrieren der Grundeinspritzzeiten (Vorsteuerwerte) unter Verwendung eines M50-Gemisches statt, müssen dann, wenn im praktischen Betrieb Benzin verwendet wird, die Grundein spritzzeiten mit dem Faktor 1/1,5 multiplitziert werden, um ohne Regelung zu den gewünschten Lambdawerten zu kommen. Wird der Motor mit Methanol betrieben, müssen die Grundeinspritzzeiten dagegen mit dem Faktor 2/1,5 multipliziert werden.

Diese Faktoren stellen sich bei lambdageregeltem Betrieb einer Brennkraftmaschine aufgrund der Adaption ein. Die Adaption läuft jedoch verhältnismäßig langsam, um zu vermeiden, daß es aufgrund des Rückkopplungsverhaltens der Regelung zu Regel schwingungen kommt. Die herkömmlichen Adaptionsgeschwindigkei ten sind so gewählt, daß Abweichungen, wie sie z. B. durch größere Luftdruck- oder Temperaturänderungen hervorgerufen sind, innerhalb einiger Minuten adaptiert werden können. Der artige Änderungen können bis zu etwa 15% betragen, wenn z. B. ein Fahrzeug bei warmer Luft und niedrigem Luftdruck abgestellt wird und einige Tage später bei erheblich kühlerer Luft und hohem Luftdruck wieder gestartet wird. Abweichungen, wie sie durch geänderte Kraftstoffeigenschaften hervorgerufen sind, können jedoch wesentlich größer sein. Wenn z. B. ein Fahrzeug zunächst mit Benzin betrieben wurde und dann der fast leere Tank mit M85-Gemisch aufgetankt wurde, müssen die Einspritz zeiten um 85% verlängert werden. Der Adaptionsvorgang kann dann eine Dauer der Größenordnung von etwa 10 Minuten beanspru chen.

Derart große Adaptionszeiten können im praktischen Betrieb zu erheblichen Schwierigkeiten führen. Als erstes Beispiel sei ein sogenannter Autobahnstopp angenommen, bei dem ein Fahrer sein Fahrzeug an einer Autobahnstelle mit einem Kraftstoff betankt, der in seinen Eigenschaften, z. B. in seinem Methanolgehalt, erheblich vom Kraftstoff abweicht, der zunächst im Tank war. Fährt der Fahrer nach dem Tanken mit Vollast weiter, hat dies bei den meistens derzeit üblichen Lambdaregelungsverfahren zur Folge, daß gar keine Regelung und damit auch keine Adaption stattfindet. Dies, weil in Vollast üblicherweise ungeregelter Vorsteuerbetrieb erfolgt mit dem Zweck, ein fettes Gemisch ein zustellen. Die Tatsache, daß im genannten Betriebsfall keine Adaption an die geänderten Kraftstoffeigenschaften stattfindet, hat zur Folge, daß die Grundeinspritzzeiten dauernd mit dem falschen, für den alten Kraftstoff geltenden Adaptionsfaktor multipliziert werden, wodurch dauernd Einspritzzeiten einge stellt werden, die erheblich von den eigentlich gewünschten Zeiten abweichen. Noch kritischer ist ein Fall, der hier als Motelstopp bezeichnet sei. Es handelt sich darum, daß ein Fah rer sein Fahrzeug vor dem Absteigen in einem Motel betankt, dann in die Motelgarage fährt und das Fahrzeug erst nach einer Übernachtung wieder startet. Beim Starten und insbesondere im anschließenden Warmlauf besteht das Problem, daß auch in diesem Betriebsfall, wie bei Vollast, keine Lamdaregelung stattfin det. Das Gemisch für den Warmlauf wird also unter Umständen auf Grundlage eines völlig falschen Adaptionsfaktors bestimmt. Dies hat zur Folge, daß das Fahrzeug kaum Leistung entwickelt; unter Umständen kann der Motor bald nach dem Startvorgang wieder ausgehen. Läuft der Motor weiter und entwickelt schließlich wie der einigermaßen brauchbare Leistung, kann der Fahrer versucht sein, relativ bald wieder mit Vollast zu fahren. Dann schließt sich an das Warmlaufproblem das vorstehend genannte Problem an. Ähnliches wie beim Motelstopp kann auftreten, wenn ein Fahrer, der unterwegs fremden Kraftstoff getankt hat, an seiner Stamm tankstelle, kurz vor seinem Zuhause, wieder seinen üblichen Kraftstoff tankt. Bis er dann den kurzen Restweg zurückgelegt hat, ist der Adaptionsfaktor noch nicht an die neuen Kraft stoffeigenschaften angepaßt. Bei einem späteren Start mit kal tem Motor kann es dann zu ähnlichen Problemen kommen wie nach dem genannten Motelstopp.

Um die geschilderten Probleme zu umgehen, ist es bekanntgewor den, einen Methanolsensor im Tank zu verwenden, um die Metha nolkonzentration des Kraftstoffgemisches im Tank zu messen. Ab hängig von der gemessenen Konzentration wird der Korrekturfak tor eingestellt. Beträgt der Korrekturfaktor z. B. für Benzin 1,0 und wird dann M85-Gemisch in einen zunächst fast leeren Tank zugetankt, ermittelt der Sensor eine Methanolkonzentration von 85%, was zur Folge hat, daß sofort ein Korrekturfaktor von 1,85 eingestellt wird. Durch diese Funktion können alle Probleme umgangen werden, die damit zu tun haben, daß sich das Kraftstoffgemisch, mit dem eine Brennkraftmaschine betrieben wird, durch Betanken plötzlich ändern kann.

Dem eben genannten Vorteil, der durch das Verwenden eines Me thanolsensors bedingt ist, steht der erhebliche Nachteil gegen über, daß derartige Sensoren sehr teuer sind, wenn sie mit der erforderlichen Genauigkeit arbeiten sollen.

Es bestand demgemäß das Problem, ein Lambdaregelungsverfahren mit Vorsteuerung und Adaption zum Berücksichtigen von Kraft stoffeigenschaften anzugeben, das mit einer möglichst billigen Vorrichtung arbeitet und dennoch zuverlässig ist.

Darstellung der Erfindungen

Im folgenden werden vier erfindungsgemäße Lambdaregelungsver fahren mit Vorsteuerung und Adaption zum Berücksichtigen von Kraftstoffeigenschaften angegeben, denen die einzige erfinderi sche Idee gemeinsam ist, daß sie untersuchen, ob Motorbetriebs größen, die mit der Kraftstoffzumessung zusammenhängen, stark von erwarteten Werten abweichen. Falls dies der Fall ist, wird dies auf Änderungen in den Kraftstoffeigenschaften zurückge führt, und der entsprechende Adaptionsfaktor wird in solcher Richtung verändert, daß sich die Abweichungen verringern soll ten.

Das erste derartige Verfahren zeichnet sich dadruch aus, daß

- überprüft wird, ob die Lambda-Regelabweichungsamplitude einen ersten Schwellenwert übersteigt,
- und, wenn dies der Fall ist, die Adaptionsgewindigkeit so lange auf einen erhöhten Wert gesetzt wird, bis eine vorgege bene Bedingung erfüllt ist, wonach auf die übliche niedrige Adaptionsgeschwindigkeit zurückgeschaltet wird.

Das zweite erfindungsgemäße derartige Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß

- beim ersten Einschalten der Lambdaregelung nach dem Einschal ten der Zündung der Brennkraftmaschine, an der die Regelung ausgeführt wird, die Adaptionsgeschwindigkeit auf einen er höhten Wert gesetzt wird,
- und auf die übliche niedrige Adaptionsgeschwindigkeit zurück geschaltet wird, sobald eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist.

Diese beiden Verfahren unterscheiden sich letztendlich nur durch eine Umkehr ihrer Schrittfolge. Ziel des Vorgehens ist es in beiden Fällen, schneller als üblich zu adaptieren, wenn die Lambda-Regelabweichungsamplitude relativ stark von einem erwarteten Wert abweicht. Die Adaptionsgewindigkeit wird so weit er höht, daß eine Abweichung, die bei der üblichen Adaptionsge schwindigkeit erst innerhalb einiger Minuten adaptiert sein könnte, nun innerhalb einiger Sekunden adaptiert wird. Diese kurze Zeitspanne reicht sogar in in dem sehr kritischen Fall des oben genannten Motelstopps aus, eine ausreichende Adaption selbst an stark veränderte Kraftstoffeigenschaften herbeizufüh ren, nämlich auf der kurzen Fahrt von der Tankstelle zum Fahr zeug-Stellplatz. Damit auch im Fall des genannten Autobahn stopps, bei dem ein Fahrer nach dem Betanken sofort mit Vollast weiterfahren möchte, ausreichende Adaption gewährleistet wird, werden die genannten Verfahren vorteilhafterweise so betrieben, das Vollast erst zugelassen wird, wenn die Rückschaltbedingungen auf die niedrige, übliche Adaptionsgeschwindigkeit erfüllt ist.

Sollen die vorstehend genannten erfindungsgemäßen Verfahren an Brennkraftmaschinen eingesetzt werden, die sehr empfindlich auf kurze Adaptionszeiten reagieren, können Fälle auftreten, bei denen die Zeit zwischen dem Betanken und dem Stillsetzen des Fahrzeugs für einige Stunden nur Zeit für teilweise Adaptieren zur Verfügung steht. Es können dann die eingangs genannten Probleme beim Kaltstart auftreten, wenn auch nicht in so ausge prägter Form wie ohne Verwendung eines der erfindungsgemäßen Verfahren. In diesem Fall ist es von Vorteil, das nachstehend genannte Verfahren einzusetzen, das allerdings auch selbständig verwendet werden kann. Dieses Verfahren ist dadurch gekenn zeichnet, daß

- die Füllmengen des Kraftstofftanks des Kraftfahrzeugs, an dessen Brennkraftmaschine die Lambdaregelung ausgeführt wird, vor und nach dem Betanken festgestellt werden,
- aus diesen Füllmengen und bekannten Verkaufs-Kraftstoffmi schungen Werte für mögliche Tank-Kraftstoffmischungen berech net werden,
- und die Lambdawerteinstellung über eine jeweils vorgegebene Anzahl von Einspritzungen abwechselnd mit Adaptionswerten be trieben wird, wie sie für die verschiedenen möglichen Tank- Kraftstoffmischungen gelten, untersucht wird, mit welchem Wert die besten Motorlaufergebnisse erzielt werden, und der Wert für den besten Motorlauf als aktuell gültiger Adaptions wert verwendet wird.

Das eben beschriebene Verfahren wird vorteilhafterweise so aus geführt, daß der Tankstand beim Ausschalten der Zündung und dann wieder beim Einschalten der Zündung ermittelt wird. Liegt ein Unterschied vor, wird berechnet, was für Gemische im Tank möglich sind. Waren vor dem Abschalten der Zündung z. B. 20 Li ter M50-Gemisch vorhanden, sind nach dem Betanken 40 Liter vor handen und stehen als mögliche Verkaufs-Kraftstoffe M0 und M100 zur Verfügung, kann sich im Tank M25-Gemisch oder M75-Gemisch befinden, je nachdem ob M0 (Benzin) oder M100 (Methanol) ge tankt wurde. Aus den möglichen Kraftstoffgemischen folgen mög liche Adaptionsfaktoren, von denen einer der richtige sein wird. Sind diese Faktoren festgelegt, werden, im Beispielsfall eines 6-Zylinder-Motors, drei Zylinder mit einer Kraftstoff menge versorgt, die unter Berücksichtigung des ersten Adap tionsfaktors bestimmt wurde, während die drei in der Zündfolge sich anschließenden Zylinder mit einer Kraftstoffmenge versorgt werden, die unter Berücksichtigung des anderen Faktors festge legt wurde. Für die beiden unterschiedlichen Kraftstoffversor gungs-Zeiträume wird die Qualität des Motorlaufs untersucht, z. B. mit Hilfe von Zeitspannen, innerhalb denen vorgegebene Kurbelwinkel zurückgelegt werden. Derjenige Adaptionsfaktor, der zum besseren Motorlauf führte, wird als der richtige ange sehen, und er wird daher als aktuell richtiger Wert angesehen. Ausgehend von diesem Wert wird weitere Adaption ausgeführt, sobald die Lambdaregelung aktiv ist.

Das vierte erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhafterweise mit einem der bisher genannten anderen erfindungsgemäßen Ver fahren eingesetzt, kann jedoch auch für sich alleine Verwendung finden, wobei es allerdings nicht die guten Ergebnisse zeigt, die mit den anderen Verfahren erzielbar sind. Dieses vierte er findungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß

- überprüft wird, ob sich die Brennkraftmaschine, an der das Verfahren ausgeübt wird, nach dem Starten desselben in einem Zustand befindet, in dem Regeln noch verboten ist,
- falls dies der Fall ist, weiter überprüft wird, ob die Lambdasonde betriebsbereit ist,
- falls dies der Fall ist, überprüft wird, ob die Sonde ein ma geres Gemisch anzeigt,
- und falls dies der Fall ist, der Adaptionswert in Richtung zum Erzielen eines fetten Gemisches so lange verstellt wird, bis die Sonde ein fettes Gemisch anzeigt oder der Warmlauf beendet ist,
- und, falls dies wiederum der Fall ist, der Adaptionswert in Richtung zum Erreichen eines fetten Gemisches so lange mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit verstellt wird, bis die Sonde fettes Gemisch anzeigt oder Regeln zugelassen ist. Bei stetiger Regelung kann darüber hinaus auf einen Lambda-Wert kleiner eins geregelt werden.

Diesem Verfahren liegt die Überlegung zugrunde, daß die Vor steuerwerte für den Warmlauf so gewählt sind, daß sich eigent lich ein fettes Gemisch einstellen müßte. Dieses fette Gemisch kann die Sonde detektieren, sobald sie betriebsbereit ist, was nach relativ kurzer Zeitspanne nach dem Einschalten der Zündung der Fall ist, z. B. nach etwa 20 Sekunden. Die Warmlaufphase, nach deren Ablauf erst Lambdaregelung zugelassen wird, dauert dagegen in der Regel erheblich länger. Das Ende der Warmlauf phase kann als derjenige Zeitpunkt festgelegt sein, zu dem die Motortemperatur 20°C erreicht. Dies ist z. B. 40 Sekunden nach Start eines Motors der Fall, wenn dieser bei Temperaturen um den Gefrierpunkt oder sogar darunter gestartet wurde. Mißt die betriebsbereite Sonde vor Ablauf der Warmlaufphase mageres Gemisch, ist dies ein Anzeichen dafür, daß der Adaptions faktor nicht an ein geändertes Kraftstoffgemisch angepaßt ist. Es wird daher der Adaptionsfaktor relativ schnell so weit verstellt, bis die Sonde ein fettes Gemisch mißt. Der Fall, daß sich in der Warmlaufphase ein mageres Gemisch einstellt, kann nicht nur beim Verwenden der ersten bei den erfindungsgemäßen Verfahren auftreten, die erst bei ak tiver Lambdaregelung arbeiten, sondern dieser Fall kann auch beim dritten Verfahren auftreten. Dies, wenn an den Tankstellen nicht nur zwei unterschiedliche Mischungen, sondern mehrere oder beliebig viele erhältlich sind, letzteres dann, wenn die Kraftstoffe nach eigenen Vorgaben gemischt werden können, wie dies z. B. derzeit für das Mischen von Normal- und Superkraft stoff möglich ist. Das dritte Verfahren berechnet dann seine Adaptionsfaktoren aufgrund von Grenzeigenschaften für die Kraftstoffe und ermittelt auch, welcher der beiden Grenzadap tionswerte zu besserem Motorlauf führt, jedoch ist dieser Adap tionswert noch nicht der richtige. Ist er zwar schon beinahe richtig, aber ist das Gemisch noch zu mager, kann zusätzliches Anwenden des vierten Verfahrens ein Verbessern herbeiführen. Ein noch weiteres Verbessern ist möglich, wenn zusätzlich eines der ersten beiden Verfahren verwendet wird.

Zeichnung

Fig. 1: Übersichtsbild über eine Brennkraftmaschine mit verschiedenen dieser zugeordneten Funktionsmitteln zum Ausfüh ren von Lambdaregelungsverfahren mit Vorsteuerung und Adaption zum Berücksichtigen von Kraftstoffeigenschaften;

Fig. 2a-2c: Diagramme für den zeitlichen Verlauf eines Regelfaktors, und zwar für korrigierte Vorsteuerwerte, die zum Lambdawert 1 führen (a), für noch nicht ausreichend adaptierte Vorsteuerwerte, die zu magerem Gemisch führen (b) bzw. für noch nicht ausreichend adaptierte Vorsteuerwerte, die zu fettem Ge misch führen (c);

Fig. 3: Flußdiagramm für ein Verfahren, das die Adaptions geschwindigkeit erhöht, wenn die Lambda-Stellgrößenamplitude über einer Schwelle liegt;

Fig. 4: Flußdiagramm für ein Verfahren, bei dem die Adap tionsgeschwindigkeit beim ersten Einschalten der Lambdaregelung erhöht wird;

Fig. 5: Flußdiagramm für ein Verfahren, bei dem aus Infor mationen zum Tankinhalt mehrere Adaptionsfaktoren berechnet werden, von denen einer vermutlich der richtige ist;

Fig. 6: Flußdiagramm für ein Verfahren, bei dem der Adap tionsfaktor schnell erhöht wird, wenn die Lambdasonde im Warm lauf ein mageres Gemisch meldet.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Fig. 1 zeigt auf der rechten Seite eine Brennkraftmaschine 10 mit einem Ansaugtrakt 11 und einem Auslaßtrakt 12. Im Ansaug trakt 11 ist eine Einspritzanordnung vorhanden, von der ein einzelnes Einspritzventil 13 dargestellt ist, dem über eine Pumpe 14 Kraftstoff aus einem Tank 15 zugeführt wird. Der Lambdawert des von der Brennkraftmaschine 10 verbrannten Luft/ Kraftstoff-Gemisches wird von einer Lambdasonde 16 gemessen, die im Auslaßtrakt 12 angeordnet ist. Die von der Sonde abgege benen Spannungen sind im Fall einer stetigen Lambdaregelung mit Hilfe einer Spannungs-Lambdarwert-Kennlinie zu linearisieren.

An der Brennkraftmaschine 10 wird mit Hilfe eines Steuergerätes 17 ein Lambdaregelungsverfahren mit Vorsteuerung und Adaption zum Berücksichtigen von Kraftstoffeigenschaften ausgeführt. Hierzu erhält das Steuergerät 17 ein Tankinhaltssignal von einer Füllstands-Meßvorrichtung 18 im Tank 15, ein Zündschloß signal von einem Zündschloß 19 sowie ein Signal, das die Dreh zahl n anzeigt, und ein signal x, welches durch Messung der Basisgröße der Lasterfassung erzeugt wird (Luftmassenstrom, Saugrohrdruck oder Drosselklappenwinkel).

Das Steuergerät 17 weist ein Mittel 20 zum Bestimmen von Grund einspritzzeiten, einen Lambdaregler 21, eine Regelungsmultipli kationsstelle 22, einen Adaptionsintegrator 23, eine Adaptions multiplikationsstelle 24, eine Addierstelle 25 und eine Ablauf steuerung 26 auf. Die verschiedenen Funktionsstellen sind üb licherweise durch Hard- und Software eines Mikroprozessors realisiert.

Der jeweilige Wert der Grundeinspritzzeit wird in der Adap tionsmultiplikationsstelle 24 mit einem Adaptionsfaktor AF und in der Regelungsmultiplikationsstelle 22 mit einem Regelfaktor RF zur endgültigen Einspritzzeit multipliziert, die dem Ein spritzventil 13 zugeführt wird. Der Regelfaktor RF wird vom Lambdaregler 21 an die Regelungsmultiplikationsstelle 22 aus gegeben. Der Adaptionsintegrator 23 bestimmt aufgrund der Re gelabweichung von der Addierstufe 25 den Adaptionsfaktor AF.

Fig. 2a zeigt den zeitlichen Verlauf des Regelfaktors RF im Falle einer eingeschwungenen Lambdaregelung. Der Regelfaktor RF verfügt über einen Integrationsanteil und einen Proportional anteil. Letzterer wirkt bei jedem Umdrehen der Integrationsrich tung im Lambdaregler 21 dem Integrationsanteil sprunghaft ent gegen. Der Regelfaktor schwingt mit jeweils 5% Abweichung um den Mittelwert "1". Als Amplitude der Schwingung wird im fol genden die größte Abweichung der Schwingung vom Wert "1" ver standen. Im Fall der Fig. 2a ist die Amplitude also 0,05.

Fig. 2b betrifft den Fall, daß die mit dem Adaptionsfaktor AF korrigierte Grundeinspritzzeit zu einem mageren Gemisch führen würde, wenn dem nicht der Lambdaregler 21 entgegenwirken würde. Dieser sorgt nämlich für ein Erhöhen des Regelfaktors RF und damit ein Verlängern der Einspritzzeit. Der Regelfaktor RF schwingt dann nicht mehr um den Wert "1", sondern um einen hö heren Wert, im Beispielsfall von Fig. 2b um den Wert 1,1. Die ser Fall tritt z. B. dann auf, wenn zu einem M50-Gemisch M85- Gemisch zugetankt wird. Beim Neustarten der Brennkraftmaschine 10 nach dem Betanken stehen sowohl der Adaptionsfaktor AF wie auch der Regelfaktor noch auf den Werten, die auf Grundlage des zuvor vorhandenen Gemisches eingestellt wurden. Der Lambdareg ler 21 stellt fest, daß mit den alten Werten mageres Gemisch erhalten wird, woraufhin er den Regelfaktor RF zu höheren Wer ten hin verstellt, wie in Fig. 2b dargestellt. In Fig. 2b be trägt die Regelfaktoramplitude, also die größte Abweichung des Regelfaktors Rf vom Wert "1" 0,15.

Fig. 2c betrifft den zu Fig. 2b umgekehrten Fall, daß nämlich der Regelfaktor RF zu erniedrigen ist, um das Einstellen eines zu fetten Gemisches zu vermeiden. Diese Gefahr besteht dann, wenn z. B. zu einer M50-Mischung im Tank Benzin zugetankt wird. Auch im Fall von Fig. 2c weist die Stellgrößenamplitude den Wert 0,15 (1-0,85) auf.

Die Zustände gemäß den Fig. 2b oder 2c bleiben nicht auf Dauer erhalten, sondern aufgrund der Wirkung des Adaptionsintegrators 23 stellt sich wieder der Verlauf gemäß Fig. 2a ein. Wie schnell der Zustand gemäß Fig. 2a erreicht wird, hängt von der anfänglichen Abweichung von diesem Zustand und der Adaptionsge schwindigkeit ab. Im folgenden werden Verfahren beschrieben, die dafür sorgen, daß die Adaptionsgeschwindigkeit erhöht wird, wenn die Regelabweichungsamplitude einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt. Dieser Schwellenwert kann z. B. bei 15% Abweichung vom Mittelwert "1" der Regelabweichung liegen. Die Schwelle wird vorteilhafterweise so hoch wie möglich gewählt, da die schnellere Adaption die Gefahr des Hervorrufens von Regel schwingungen in sich birgt und deshalb nur in Sonderfällen ein gesetzt werden soll, in denen die Gefahr besteht, daß ein Motor in der Warmlaufphase dauernd aufgrund einer stark vom Normal fall abweichenden Gemischzusammensetzung wieder abstellt. Ab weichungen von 15% des im Normalfall im Warmlauf gewünschten Lambdawertes verkraften jedoch die meisten Brennkraftmaschinen noch, weswegen dieser Wert im Ausführungsbeispiel als Schwel lenwert gewählt wurde.

Durch das Betanken des Tanks 15 mit einem Kraftstoff, dessen Eigenschaften stark von den Eigenschaften des Kraftstoffs ab weichen, der zunächst gefahren wurde, können Einspritzzei ten erforderlich werden, die sich stark von zunächst be nutzten Einspritzzeiten unterscheiden. Befand sich zunächst Benzin im Tank, wurde der Tank fast leer gefahren und wurde dann M85-Gemisch getankt, müssen für jeweils gleiche Betriebszustände die Einspritzzeiten um 85% gegenüber den zunächst benutzten Einspritzzeiten verlängert werden. Wenn der Adaptionsfaktor AF zunächst auf dem Wert "1" stand, muß er also auf den Wert 1,85 laufen. Der Lambdaregler 21 gibt jedoch keine derart hohen Regelfaktoren RF aus, sondern er arbeitet, wie oben erwähnt, nur mit beschränkter Amplitude, also z. B. mit einem Maximalwert von 1,25 (oder 0,75). Die Lambdaregelung ist also für sich gar nicht mehr in der Lage, die Grundeinspritzzeiten so zu korrigieren, daß die für den genannten Beispielsfall erforderlichen langen Einspritzzeiten eingestellt werden können. Es ist daher von hoher Wichtigkeit, daß die Adaption sehr schnell arbeitet und dadurch den erfor derlichen hohen Adaptionsfaktor ausgibt.

In den bisherigen Ausführungen wurde zum Vergleich mit einer Schwelle der jeweils aktuelle Wert der Regelabweichungsampli tude verwendet.

Insbesondere bei einer Zweipunktregelung kann als zur Regel abweichungsamplitude äquivalente Größe auch die Stellgrößen amplitude verwendet werden, also die Amplitude der Schwingungen des Regelfaktors RF um seinen Mittelwert.

Das genannte Erhöhen der Adaptionsgeschwindigkeit, wie auch das anschließende Zurücksetzen auf den üblichen, niedrigeren Wert, kann nach einem der Verfahren erfolgen, wie sie nun anhand der Fig. 3 und 4 erläutert werden.

Beim Verfahren gemäß Fig. 3 wird in einem Schritt 3.1 über prüft, ob die Regelabweichungsamplitude über einem Schwellenwert liegt. Ist dies nicht der Fall, wird nichts weiteres unternom men. Ist dies dagegen der Fall, wird in einem Schritt 3.2 die Adaptionsgeschwindigkeit erhöht. Während diese Geschwindigkeit erhöht ist, wird in einem Schritt 3.3 dauernd überprüft, ob eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist, die anzeigt, daß zur üblichen, niedrigen Adaptionsgeschwindigkeit zurückgekehrt wer den soll. Ist die Bedingung nicht erfüllt, bleibt die Adap tionsgeschwindigkeit auf ihrem hohen Wert, andernfalls wird sie in einem Schritt 3.4 zurückgesetzt. Die in Schritt 3.3 über prüfte Rückkehrbedingung besteht vorzugsweise darin, daß unter sucht wird, ob die Regelabweichungsamplitude unter einen zweiten Schwellenwert fällt, der vorzugsweise mit dem ersten Schwellen wert übereinstimmt. Der zweite Schwellenwert kann jedoch auch niedriger liegen als der erste. Die Bedingung kann jedoch auch darin bestehen, daß der Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne ab dem Erhöhen der Adaptionsgeschwindigkeit überprüft wird. Vor teilhafterweise wird die Zeitbedingung als zusätzliche Bedin gung neben der Schwellenbedingung verwendet, um zu vermeiden, daß im Falle eines Fehlers die Adaption mit hoher Geschwindig keit auf Dauer eingeschaltet bleibt.

Vorzugsweise wird das Verfahren gemäß dem Flußplan von Fig. 3 nur dann ausgeführt, wenn die Lambdaregelung nach dem Einschal ten der Zündung erstmals tätig wird. Nur nach dem Neustarten ist nämlich zu erwarten, daß größere Adaptionen erforderlich sein könnten. Dies, weil in aller Regel nicht mit laufendem Motor getankt wird. Sehr große Lambdawertabweichungen können daher bei laufendem Motor im Normalfall nicht auftreten, son dern nur bei einem Neustart nach dem Betanken. Mit der genann ten Maßnahme wird vermieden, daß das Verfahren gemäß dem Fluß plan von Fig. 3 dauernd ausgeführt wird, obwohl dies gar nicht erforderlich ist.

Das Verfahren gemäß dem Flußplan von Fig. 4 ist demgemäß dem Flußplan von Fig. 3 sehr ähnlich. Während bei dem erläuterten Verfahren nur dann auf die erhöhte Adaptionsgeschwindigkeit ge schaltet wird, wenn dies unbedingt erforderlich ist, wird beim Verfahren gemäß Fig. 4 grundsätzlich beim ersten Einschalten der Regelung (Schritt 4.1) auf erhöhte Adaptionsgeschwindigkeit geschaltet (Schritt 4.2), die jedoch unter Umständen sofort wieder erniedrigt wird (Schritt 4.4), wenn sich nämlich heraus stellt, daß eine Rückkehrbedingung (Schritt 4.3) erfüllt ist. Die Rückkehrbedingung kann genauso beschaffen sein, wie die an hand des Schrittes 3.3 erläuterte.

Die Verfahren gemäß den Fig. 3 und 4 arbeiten nur dann, wenn die Lambdaregelung aktiv ist. Bei Lambdaregelungsverfahren mit Fettregelung ist dies der Fall, sobald die Lambdasonde be triebsbereit ist. Bei Verfahren ohne Fettregelung dagegen setzt die Lambdaregelung erst mit Beendigung des Warmlaufs ein, und sie ist anschließend nur dann tätig, solange die Brennkraft maschine nicht in Vollast betrieben wird. Um den Ablauf schnel ler Adaption dann, wenn sich diese erforderlich zeigt, zu ge währleisten, wird beim Ausführungsbeispiel Vollast verboten, solange die Adaptionsgeschwindigkeit erhöht ist. Dies ist in den Fig. 3 und 4 in den Schritten 3.2 bzw. 4.2 mit angegeben. Als problematischer Bereich bleibt dann aber immer noch die Zeitspanne bis zur Betriebsbereitschaft der Sonde oder gar bis zur Beendigung der Warmlaufphase (bei fehlender Fettregelung). Zum Überbrücken der eben genannten zeitlichen Bereiche dient das Verfahren gemäß dem Flußplan von Fig. 5. Dieses Verfahren kann, wenn es für ausreichende Genauigkeit ausgelegt ist, auch ohne die Verfahren gemäß den Flußplänen der Fig. 3 oder 4 ein gesetzt werden.

Beim Verfahren mit dem Flußplan gemäß Fig. 5 wird in einem Schritt 5.1 untersucht, ob die Zündung ausgeschaltet wird. Ist dies der Fall, wird in einem Schritt 5.2 das alte Tankvolumen VOL_TANK_ALT erfaßt. Wird festgestellt, daß die Zündung wieder eingeschaltet wird (Schritt 5.3), wird das neue Tankvolumen VOL_TANK_NEU ermittelt (Schritt 5.4). In einem Schritt 5.5 wird untersucht, ob sich die beiden Volumina voneinander unterschei den. Ist dies nicht der Fall, ist nichts weiteres zu unterneh men. Ist dies dagegen der Fall, werden zwei mögliche neue Tank gemische berechnet, und zwar als Konzentrationen von z. B. Me thanol in Benzin. Die beiden möglichen Konzentrationen, wie sie in Schritt 5.6 berechnet werden, werden hier als KONZ1_TANK_NEU und als KONZ2_TANK_NEU bezeichnet. Wie die Berechnung erfolgt, sei für die erste Konzentration erläutert:

VOL_NEU × KONZ1_TANK_NEU = VOL_ALT × KONZ_TANK_ALT + (VOL_NEU - VOL_ALT) × KONZ1_TS

mit

VOLALT:
Tankvolumen vor dem Betanken
VOLNEU:	Tankvolumen nach dem Betanken
KONZTANKALT:	Konzentration von Methanol im Kraftstoffgemisch vor dem Betanken
KONZ1TS:	Konzentration von Methanol in einem ersten Kraftstoffgemisch, wie es an Tankstellen verkauft wird.

Die vorstehende Gleichung läßt sich, wie ersichtlich, leicht nach KONZ1_TANK_NEU auflösen. Entsprechend kann der Wert KONZ2_TANK_NEU berechnet werden, indem in obiger Gleichung der Wert KONZ1_TS durch einen Wert KONZ2_TS ersetzt wird, wie er für den Methanolgehalt in einem zweiten Kraftstoffgemisch gilt, wie es an Tankstellen verkauft wird. Werden grundsätzlich nur zwei verschiedene Gemische verkauft, z. B. M0 (Benzin) und M85, werden diese beiden Werte für die Berechnung verwendet. Können beliebige Mischungen getankt werden, werden die Konzentrations werte für die beiden erhältlichen Extrema verwendet.

Zur Veranschaulichung sei angenommen, daß die Konzentration von Methanol vor dem Betanken etwa 50% betrug. Nach dem Betanken seien Konzentrationen von 25% oder 75% möglich. Vor dem Be tanken habe sich die Lambdaregelung im Gleichgewichtszustand befunden; der Adaptionsfaktor soll den Wert 1,5 eingenommen haben. Die neuen möglichen Konzentrationen von Methanol im Tank erfordern dann einen Adaptionsfaktor von 1,25/1,5 bzw. 1,75/1,5 (vorausgesetzt, daß reines Methanol verdoppelte Einspritzzeiten im Vergleich zum Benutzen von reinem Benzin erfordert), wenn für gleiche Betriebszustände wieder mit den darzugehörigen Grund einspritzzeiten dieselben Lambdawerte erhalten werden sollen wie vor dem Betanken.

In einem Schritt 5.7 wird die Brennkraftmaschine in aufeinan derfolgenden Zeiträumen mit Einspritzzeiten betrieben, die auf Grundlage des alten Adaptionsfaktors bzw. eines der beiden neuen Adaptionsfaktoren berechnet wurden. Können nur zwei fest gelegte Gemische getankt werden, sind nur die zwei neuen Adap tionsfaktoren weiter zu beachten. Es wird dann die Qualität des Motorlaufs in den unterschiedlichen Zeiträumen überprüft. Wie lang die Zeiträume zu wählen sind, hängt von der Art der Über prüfung der Motorlaufqualität ab. Würde diese anhand von Brenn raumdrücken bestimmt, würde es im Prinzip ausreichen, drei aufeinanderfolgende Zylinder mit den drei verschiedenen genannten Einspritzzeiten zu betreiben. Es wird dann der Brenn raumdruck zu einem jeweils festgelegten Kurbelwinkel (bezogen auf den jeweiligen Takt des Zylinders ) gemessen, und derjenige Zylinder wird als bestarbeitender angesehen, der den höchsten Druck aufweist. Der Adaptionsfaktor wird dann auf denjenigen Wert gesetzt, mit dem die Einspritzzeit für diesen Zylinder be rechnet wurde (Schritte 5.8 und 5.9). Der so bestimmte Adap tionsfaktor kann dann durch ein übliches langsames Adaptions verfahren noch genauer eingestellt werden, was insbesondere dann der Fall sein wird, wenn beliebige Mischungen getankt wer den können, so daß es nicht möglich ist, genau vorherzusehen, welche Konzentrationen im Tank nach dem Betanken vorhanden sein können. Falls zusätzlich ein schnelles Verfahren gemäß den Flußplänen der Fig. 3 oder 4 vorgesehen ist, kann sich nach dem Einsetzen der Regelung ein derartiges Verfahren an dasjenige gemäß dem Flußplan von Fig. 5 anschließen.

Vorstehend wurde angegeben, daß die Motorlaufqualität mit Hilfe des Brennraumdrucks beurteilt werden kann. Dieses Beurteilen erfordert jedoch besondere Sensoren, die üblicherweise an der zeitigen Motoren nicht vorhanden sind. Wird die Motorlaufquali tät auf andere Art und Weise überprüft, sind die aufeinander folgenden kurzen Zeiträume, in denen unterschiedliche Ein spritzzeiten verwendet werden, vorteilhafterweise länger zu wählen. Es kann z. B. die Zeit gemessen werden, innerhalb der ein bestimmter Kubelwinkelbereich überstrichen wird. Wird diese Messung für direkt in der Zündfolge aufeinanderfolgende Zylin der ausgeführt, wird sie verhältnismäßig ungenau. Zuver lässiger ist es zum Beispiel, jeweils drei in der Zünd folge aufeinanderfolgende Zylinder, unabhängig von der Anzahl der Zylinder des Motors, mit jeweils den gleichen Einspritzzeiten zu versorgen, also zunächst drei Zylin der mit den Einspritzzeiten auf Grundlage des alten Adap tionsfaktors, dann drei Zylinder mit den Einspritzzeiten auf Grundlage des ersten neuen Adaptionsfaktors und schließlich drei aufeinanderfolgende Zylinder mit Einspritzzeiten auf Grundlage des zweiten neuen Adaptionsfaktors. In den jeweils drei aufeinanderfolgenden Segmenten für gleiche Einspritzzeit wird die Zeitspanne für den Kurbelwinkelbereich der beiden je weils letzten Segmente gemessen. Die kürzest gemessene Zeit spanne wird als die mit bestem Motorlauf angesehen.

Beim Verfahren mit dem Flußplan gemäß Fig. 5 werden die Tank volumina abhängig von "Zündung aus" oder "Zündung ein" be stimmt, und die Meßergebnisse werden zu den genannten Zeitpunkt ten gespeichert. Die Messung und Speicherung kann aber auch zum Beispiel abhängig vom Betätigen der Rückschlagklappe am Tank füllstutzen erfolgen.

Wie bereits weiter oben angegeben, ist für das Ändern des Adap tionsfaktors vor allem die Warmlaufphase kritisch. Beim Aus führen der Verfahren mit den Flußplänen der Fig. 3 oder 4 kann während des Warmlaufs nicht unternommen werden, falls nicht ein Regelungsverfahren mit Fettregelung vorliegt. Beim Verfah ren gemäß Fig. 5 kann, unter den Voraussetzungen, wie oben ge nannt, in der Warmlaufphase der Adaptionsfaktor nicht an ein unerwartetes Tankgemisch angepaßt werden. Hier schafft ein Ver fahren Abhilfe, wie es im folgenden anhand des Flußplans gemäß Fig. 6 erläutert wird. Dieses Verfahren ist aber nicht nur zu sammen mit einem der vorstehend beschriebenen Verfahren ein setzbar, was von besonderem Vorteil ist, sondern es läßt sich auch selbständig verwenden, worauf weiter unten näher eingegan gen wird.

Beim Verfahren gemäß Fig. 6 wird in einem Schritt 6.1 unter sucht, ob sich die Brennkraftmaschine, an der das Verfahren ausgeübt wird, im Warmlauf befindet. Ist dies der Fall, wird untersucht, ob die Sonde betriebsbereit ist (Schritt 6.2). Ist dies der Fall, wird weiter untersucht, ob die Lambdasonde mage res Gemisch anzeigt (Schritt 6.3). Ist dies der Fall, wird der Adaptionsfaktor AF schnell erhöht (Schritt 6.4). Dieses Erhöhen wird so lange ausgeführt, wie die genannten Bedingungen erfüllt sind, also solange der Warmlauf andauert und mageres Gemisch angezeigt wird.

Es ist zu bedenken, daß die Lambdasonde nach dem Einschalten der Sondenheizung relativ schnell Betriebsbereitschaft erlangt (typischerweise etwa 20-30 Sek.). Wird die Sondenheizung mit Einschalten der Zündung eingeschaltet, genügen in der Regel ein oder zwei Startversuche, bis die Sonde betriebsbereit ist. Ab diesem Moment kann die genannte schnelle Anpassung des Adap tionsfaktors erfolgen, so daß der dann folgende Startversuch mit großer Wahrscheinlichkeit erfolgreich ist, da schnell ein Gemisch eingestellt wird, das nicht mehr so mager ist, daß der gestartete Motor gleich wieder abstirbt. Bis schließlich Lambdaregelung einsetzt, ist die Adaption bereits so weit fort geschritten, daß unter Umständen die übliche langsame Adaption zum Beseitigen von Restabweichungen ausreicht.

Die letztgenannten Ausführungen machen deutlich, daß das Ver fahren gemäß dem Flußplan von Fig. 6 auch selbständig einsetz bar ist und dabei zufriedenstellende Ergebnisse liefert.

Claims

1. Verfahren zum adaptiven Einstellen eines Kraftstoff/Luft- Gemisches zum Berücksichtigen von Kraftstoffeigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß

- überprüft wird, ob die Lambda-Regelungsabweichungsamplitude einen ersten Schwellenwert übersteigt,
- und, wenn dies der Fall ist, die Adaptionsgeschwindigkeit so lange auf einen erhöhten Wert gesetzt wird, bis eine vorgege bene Bedingung erfüllt ist, wonach auf die übliche niedrige Adaptionsgeschwindigkeit zurückgeschaltet wird.

2. Verfahren zum adaptiven Einstellen eines Kraftstoff/Luft- Gemisches zum Berücksichtigen von Kraftstoffeigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die vorgegebene Bedingung der Ablauf einer vorge gegebenen Zeitspanne ab dem Erhöhen der Adaptionsgeschwindigkeit ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekenn zeichnet, daß die vorgegebene Bedingung darin besteht, daß die Lambda-Regelabweichungsamplitude einen vorgegebenen zweiten Schwellenwert unterschreitet.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Schwellenwert miteinander übereinstimmen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekenn zeichnet, daß Vollastbetrieb erst zugelassen wird, wenn die Be dingung für das Zurückschalten auf die übliche niedrige Adap tionsgeschwindigkeit erfüllt ist.

7. Verfahren zum adaptiven Einstellen eines Kraftstoff/Luft- Gemisches zum Berücksichtigen von Kraftstoffeigenschaften, ins besondere Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch ge kennzeichnet, daß

- die Füllmengen des Kraftstofftanks des Kraftfahrzeugs, an dessen Brennkraftmaschine die Lambdaregelung ausgeführt wird, vor und nach dem Betanken festgestellt werden,
- aus diesen Füllmengen und bekannten Tankstellen-Kraftstoff mischungen Werte für mögliche Tank-Kraftstoffmischungen be rechnet werden,
- und die Lambdawerteinstellung über eine jeweils vorgegebene Anzahl von Einspritzungen abwechselnd mit Adaptionswerten be trieben wird, wie sie für die verschiedenen möglichen Tank- Kraftstoffmischungen gelten, untersucht wird, mit welchem Wert die besten Motorlaufergebnisse erzielt werden, und der Wert für den besten Motorlauf als aktuell gültiger Adaptions wert verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden denkbaren Vorsteuerwerte auf zwei Zylindergruppen verteilt werden, bspw. je zur Hälfte, und daß die Zylinderzuordnung hierbei von Zyklus zu Zyklus variieren kann.

9. Lambdaregelung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorlauf mit Hilfe von Zeitspannen be urteilt wird, innerhalb denen vorgegebene Kurbelwinkel über strichen werden.

10. Verfahren zum adaptiven Einstellen eines Kraftstoff/Luft- Gemisches zum Berücksichtigen von Kraftstoffeigenschaften, ins besondere Lambdaregelungsverfahren nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß

- überprüft wird, ob sich die Brennkraftmaschine, an der das Verfahren ausgeübt wird, nach dem Starten desselben in einem Zustand befindet, in dem Regeln noch verboten ist,
- falls dies der Fall ist, weiter überprüft wird, ob die Lambdasonde betriebsbereit ist,
- falls auch dies der Fall ist, überprüft wird, ob die Sonde mageres Gemisch anzeigt,
- und falls dies wiederum der Fall ist, der Adaptionswert in Richtung zum Erreichen eines fetten Gemisches so lange mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit verstellt wird, bis die Sonde fettes Gemisch anzeigt oder Regeln zugelassen ist.