DE4323244A1 - Elektronisches Steuersystem für die Kraftstoffzumessung bei einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Steuersystem für die Kraftstoffzumessung bei einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Steuersystem ist aus der DE 41 15 211 A1 bekannt. Dort wird ein Lastsignal mit einem Signal zur Übergangskompensation additiv überlagert und aus dem Summensignal wird ein Einspritzsignal zur Steuerung eines Einspritzventils ermittelt. Das Signal zur Über­ gangskompensation wird mit Hilfe eines Kennfeldes für die Wand­ film-Menge und verschiedener, zum Teil adaptiver Korrekturfaktoren ermittelt.

Aus der DE 42 13 425 A1 ist ein lernendes Regelverfahren bekannt, bei dem die Treibstoffeinspritzung in Abhängigkeit vom Wandfilm ge­ regelt wird. Bei diesem Regelverfahren werden die Parameter eines mathematischen Modells für den Wandfilm mittels einer Fuzzy-Logik korrigiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem elektronischen Steuersystem der eingangs genannten Art eine optimale Kraftstoffzu­ messung sicherzustellen. Insbesondere soll bei nichtstationären Be­ triebsbedingungen eine im Hinblick auf die Abgasemission möglichst optimale Übergangskompensation der Kraftstoffmenge durchgeführt wer­ den.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung hat den Vorteil, daß sie eine optimale Kraftstoffzu­ messung bei einer Brennkraftmaschine insbesondere auch bei Last- und Drehzahländerungen ermöglicht. Dies wird dadurch erreicht, daß ein Signal te für eine Grundeinspritzmenge und ein Signal tUK zur Über­ gangskompensation bei nichtstationären Betriebsbedingungen zu einem Signal ti für die einzuspritzende Kraftstoffmenge verknüpft werden. Besonders vorteilhaft ist dabei, daß das Signal tUK zuvor mit einem adaptiven Korrekturfaktor FKorr korrigiert wird, wobei die genaue Vorgehensweise bei der Ermittlung des Signals tUK für die Bestimmung des adaptiven Korrekturfaktors FKorr unerheblich ist. Der adaptive Korrekturfaktor FKorr wird mit Hilfe einer Fuzzy-Logik fortlaufend an die aktuellen Gegebenheiten angepaßt. Durch den adaptiven Korrek­ turfaktor FKorr wird eine über die gesamte Lebensdauer der Brenn­ kraftmaschine gleichbleibend gute Übergangskompensation sicherge­ stellt, die sich automatisch an beispielsweise verschmutzungsbeding­ te oder kraftstoffbedingte Änderungen anpaßt. Außerdem verringert sich der Aufwand für die Anpassung an eine bestimmte Brennkraftma­ schine bzw. an ein bestimmtes Kraftfahrzeug durch Einsatz des adap­ tiven Korrekturfaktors FKorr und insbesondere dadurch, daß der adaptive Korrekturfaktor FKorr mit einer Fuzzy-Logik ermittelt wird. Mit der Fuzzy-Logik wird die üblicherweise empirische Anpassung automatisiert. Ein weiterer Vorteil der Fuzzy-Logik besteht darin, daß sie das System insgesamt fehlertoleranter und robuster macht.

Die Anpassung des adaptiven Korrekturfaktors FKorr erfolgt vorteil­ hafterweise durch Anwendung von Fuzzy-Regeln auf Kenngrößen für die Güte der Übergangskompensation, die bei nichtstationären Betriebsbe­ dingungen der Brennkraftmaschine ermittelt werden.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispiele erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit wesentlichen Komponenten zur Steuerung der Kraftstoffzumessung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Steuersystems,

Fig. 3 charakteristische Funktionen verschiedener unscharfer Aussa­ gen für den λ-Mittelwert λM und die Lastrampe dL/dt,

Fig. 4 charakteristische Funktionen verschiedener unscharfer Aussa­ gen für das Inkrement dFKorr,

Fig. 5 eine 3×3-Matrix, die 9 Fuzzy-Regeln repräsentiert und

Fig. 6 das Ergebnis der Anwendung der Fuzzy-Regeln aus Fig. 5 für den Fall, daß der λ-Mittelwert λM 1.08 beträgt und die Lastrampe dL/dt 10 ms/s.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Brennkraftmaschine 100 und wesentliche Komponenten zur Steuerung der Kraftstoffzumessung. Über einen An­ saugtrakt 102 wird der Brennkraftmaschine 100 Luft/Kraftstoff-Ge­ misch zugeführt und die Abgase werden in einen Abgaskanal 104 abge­ geben. Im Ansaugtrakt 102 sind - in Stromrichtung der angesaugten Luft gesehen - ein Luftmengenmesser oder Luftmassenmesser 106, bei­ spielsweise ein Heißfilm-Luftmassenmesser, ein Temperaturfühler 108 zur Erfassung der Ansauglufttemperatur, eine Drosselklappe 110 mit einem Sensor 111 zur Erfassung des Öffnungswinkels der Drosselklappe 110, ein Drucksensor 112 und eine oder mehrere Einspritzdüsen 114 angebracht. In der Regel sind der Luftmengenmesser oder Luftmassenmes­ ser 106 und der Drucksensor 112 alternativ vorhanden. Im Abgaskanal 104 ist eine Sauerstoffsonde 116 angebracht. An der Brennkraftma­ schine 100 sind ein Drehzahlsensor 118 und ein Sensor 119 zur Erfas­ sung der Temperatur der Brennkraftmaschine 100 angebracht. Weiterhin besitzt die Brennkraftmaschine 100 zur Zündung des Luft/Kraft­ stoff-Gemisches in den Zylindern beispielsweise vier Zündkerzen 120.

Die Ausgangssignale der beschriebenen Sensoren werden einem zentra­ len Steuergerät 122 übermittelt. Im einzelnen handelt es sich dabei um folgende Signale: Ein Signal m des Luftmengenmessers oder Luft­ massenmessers 106, ein Signal T des Temperatursensors 108 zur Erfas­ sung der Ansauglufttemperatur, ein Signal α des Sensors 111 zur Er­ fassung des Öffnungswinkels der Drosselklappe 110, ein Signal P des Drucksensors 112, ein Signal λ des Sauerstoffsensors 116, ein Signal n des Drehzahlsensors 118 und ein Signal TMot des Sensors 119 zur Erfassung der Temperatur der Brennkraftmaschine 100. Das Steuer­ gerät 122 wertet die Sensorsignale aus und steuert die Einspritzdüse bzw. Einspritzdüsen 114 und die Zündkerzen 120 an. Das erfindungsge­ mäße Steuersystem für die Kraftstoffzumessung ist im Steuergerät 122 realisiert.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Steuersystems für die Kraftstoffzumessung. In einen Block 200 zur Ermittlung eines Grundeinspritzsignals te werden ein Lastsignal L, ein Signal TMot für die Temperatur der Brennkraftmaschine 100 und Signale K1 und K2 zur Korrektur von additiven und multiplikativen Abweichungen von ei­ ner gewünschten Luftzahl λ eingespeist. Als Lastsignal L kann der Saugrohrdruck p, eine Kombination aus der von der Brennkraftmaschine 100 angesaugten Luftmasse oder Luftmenge m und der Drehzahl n oder eine Kombination aus dem Öffnungswinkel α der Drosselklappe 110 und der Drehzahl n dienen. Das Lastsignal L wird weiterhin in einen er­ sten Eingang eines Blocks 202 zur Ermittlung eines Signals tUK zur Übergangskompensation - im folgenden kurz als Kompensationssignal tUK bezeichnet - eingespeist. An einem zweiten Eingang des Blocks 202 liegt ein Drehzahlsignal n an, an einem dritten Eingang ein Signal α für den Öffnungswinkel der Drosselklappe 110 und an einem vierten Eingang das Signal TMot für die Temperatur der Brennkraftma­ schine 100. Das am Ausgang des Blocks 202 bereitgestellte Kompensa­ tionssignal tUK wird in einen ersten Eingang eines Verknüpfungspunk­ tes 204 eingespeist und dort mit einem adaptiven Korrekturfaktor FKorr verknüpft, der in den zweiten Eingang des Verknüpfungspunktes 204 eingespeist wird. Das so erzeugte korrigierte Kompensations­ signal tUK′ wird am Ausgang des Verknüpfungspunktes 204 bereitge­ stellt. Der Ausgang ist mit einem ersten von zwei Eingängen eines Verknüpfungspunktes 206 verbunden. Am zweiten Eingang des Ver­ knüpfungspunktes 206 liegt das Ausgangssignal te des Blocks 200 an. Das Ausgangssignal ti des Verknüpfungspunktes 206 wird in eine End­ stufe 208 eingespeist. Mit der Endstufe 208 wird das Einspritzventil 114 angesteuert.

Der Ausgang des Blocks 202 ist weiterhin mit einem ersten Eingang eines Blocks 210 zur Kenngrößenbildung verbunden, an dessen zweitem Eingang ein Signal L für Last die anliegt und an dessen drittem Ein­ gang ein Signal λ für die Luftzahl des Luft/Kraftstoff-Gemisches anliegt. An den beiden Ausgängen der Kenngrößenbildung 210 werden ein Signal λ M für den Mittelwert der Luftzahl λ bzw. ein Signal dL/dt für die mittlere Steigung des Lastsignals L während einer Laständerung - im folgenden kurz als λ-Mittelwert bzw. als Last­ rampe bezeichnet - bereitgehalten. Die beiden Ausgänge sind mit je einem Eingang einer Fuzzy-Logik 212 verbunden, die aus dem λ-Mittelwert λM und der Lastrampe dL/dt einen adaptiven Korrekturfaktor FKorr ermittelt und am Ausgang bereitstellt.

Optional kann die Fuzzy-Logik 212 einen weiteren Eingang besitzen, an dem das Signal TMot für die Temperatur der Brennkraftmaschine 100 anliegt. Der Ausgang der Fuzzy-Logik 212 ist mit dem zweiten Eingang des Verknüpfungspunktes 204 verbunden.

Dem in Fig. 2 dargestellten Steuersystem liegt folgendes Funktions­ prinzip zugrunde:

Es wird ein Grundeinspritzsignal te erzeugt, das bei stationärem Be­ trieb der Brennkraftmaschine 100 zu einem optimalen Luft/Kraft­ stoff-Gemisch führt. Weiterhin wird ein Kompensationssignal tUK vor­ gesehen zur Kompensation von Abweichungen, die durch nichtstationa­ ren Betrieb hervorgerufen werden. Zusätzliche Einflußfaktoren auf das Luft/Kraftstoff-Gemisch - beispielsweise Serienstreuung oder Verschmutzung - werden durch einen adaptiven Korrekturfaktor FKorr korrigiert, mit dem das Signal tUK beaufschlagt wird, bevor es dem Grundeinspritzsignal te überlagert wird. Der adaptive Korrekturfak­ tor FKorr wird von einer Fuzzy-Logik 212 durch Anwendung von Fuzzy-Regeln auf die Kenngrößen für die Güte der Übergangskompensa­ tion, beispielsweise auf den λ-Mittelwert λM und die Lastrampe dL/dt, immer wieder angepaßt, so daß die Brennkraftmaschine 100 je­ derzeit mit einem möglichst optimalen Luft/Kraftstoff-Gemisch be­ trieben wird.

Dieses Funktionsprinzip wird folgendermaßen mit dem in Fig. 2 darge­ stellten Steuersystem umgesetzt.

Im Block 200 wird aus dem Lastsignal L unter Berücksichtigung der Temperatur TMot der Brennkraftmaschine 100 und der Korrektursignale K1 und K2 das Grundeinspritzsignal te ermittelt. Bei der Ermittlung des Grundeinspritzsignals te wird davon ausgegangen, daß stationäre Betriebsbedingungen vorliegen. Bei nichtstationären Betriebsbedin­ gungen, das heißt beim Übergang von niedriger Last zu hoher Last bzw. von hoher Last zu niedriger Last, würde das Grundeinspritz­ signal te eine nicht optimale Kraftstoffzumessung bewirken. Um auch bei nichtstationären Betriebszuständen eine möglichst optimale Kraftstoffzumessung sicherzustellen, wird das Signal te im Ver­ knüpfungspunkt 206 - je nach Ausführungsbeispiel entweder additiv oder multiplikativ - mit dem korrigierten Kompensationssignal tUK′ verknüpft. Das Ausgangssignal ti des Verknüpfungspunktes 206 wird in die Endstufe 208 eingespeist, die das Einspritzventil bzw. die Ein­ spritzventile 114 ansteuert.

Bei stationären Betriebsbedingungen wird das Grundeinspritzsignal te durch das korrigierte Kompensationssignal tUK nicht beeinflußt, das heißt, das Ausgangssignal ti des Verknüpfungspunktes 206 ist gleich dem Grundeinspritzsignal te. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß das korrigierte Kompensationssignal tUK′ bei stationären Betriebsbe­ dingungen einen Neutralwert repräsentiert, und zwar den Wert 0, falls der Verknüpfungspunkt 206 als Additionspunkt ausgelegt ist und den Wert 1, falls der Verknüpfungspunkt 206 als Multiplikationspunkt ausgelegt ist. Das korrigierte Kompensationssignal tUK′ wird durch multiplikative Verknüpfung des vom Block 202 ausgegebenen Kompensa­ tionssignals tUK mit dem adaptiven Korrekturfaktor FKorr im Ver­ knüpfungspunkt 204 ermittelt. Der Block 202 erzeugt das Kompensa­ tionssignal tUK beispielsweise mittels eines last- und drehzahlab­ hängigen Kennfeldes oder mittels eines Berechnungsverfahrens, in das die Last L und die Drehzahl n eingehen.

Der adaptive Korrekturfaktor FKorr wird von einer Fuzzy-Logik 212 ermittelt. Die Fuzzy-Logik 212 beurteilt anhand der vom Block 210 ermittelten Kenngrößen für die Güte der Übergangskompensation, wie gut das Steuersystem arbeitet und ändert den adaptiven Korrekturfak­ tor FKorr abhängig vom Ergebnis dieser Beurteilung. Im hier be­ schriebenen Ausführungsbeispiel werden der λ-Mittelwert λM und die Lastrampe dL/dt als Kenngrößen für die Güte der Übergangskompensa­ tion verwendet. Der Block 210 bildet den Mittelwert der Luftzahl λ während eines Zeitraums, in dem das vom Block 202 ausgegebene Kom­ pensationssignal tUK bei steigender Last L um einen Schwellwert grö­ ßer ist als der Neutralwert oder bei sinkender Last L kleiner ist als der Neutralwert. Sobald das Kompensationssignal tUK den Neutral­ wert erreicht oder sich die Richtung der Laständerung umkehrt, wird die Mittelwert-Bildung abgebrochen und der so bestimmte λ-Mittel­ wert λ an die Fuzzy-Logik 212 zur Auswertung übergeben. Ebenso führt eine Aktivierung einer Schubabschaltung oder einer Vollast-An­ reicherung und generell jeder Betriebszustand der Brennkraftmaschine 100, bei dem die Lambda-Regelung nicht aktiv ist, zum Abbruch der Mittelwert-Bildung. Der Block 210 ermittelt weiterhin die Lastrampe dL/dt durch Mittelung über die zeitliche Änderung der Last L während desselben Zeitraums und leitet diese Größe ebenfalls an die Fuzzy-Logik 212 weiter.

Die Fuzzy Logik 212 ermittelt aus den Kenngrößen λ-Mittelwert λM und Lastrampe dL/dt ein Inkrement dFKorr, ändert den adaptiven Korrekturfaktor FKorr gemäß dem Inkrement dFKorr und stellt am Aus­ gang ein Signal für den so geänderten adaptiven Korrekturfaktor FKorr bereit. Je nach Ausführungsbeispiel wird das Inkrement dFKorr in Bruchteilen des adaptiven Korrekturfaktors FKorr oder als absolu­ ter Zahlenwert angegeben. In beiden Fällen wird das Vorzeichen des Inkrements dFKorr bei der Änderung des adaptiven Korrekturfaktors FKorr entsprechend brücksichtigt. Die Ermittlung des Inkrements dFKorr erfolgt durch Anwendung von Fuzzy-Regeln auf die Eingangsgrö­ ßen λ-Mittelwert λM und Lastrampe dL/dt. Jede Fuzzy-Regel besteht aus einer Bedingung und einer Folgerung. Sowohl die Bedingung als auch die Folgerung sind als unscharfe Aussagen formuliert, wobei die unscharfen Aussagen in der Bedingung sich auf den λ-Mittelwert λM und die Lastrampe dL/dt beziehen und die unscharfe Aussage in der Folgerung sich auf das Inkrement dFKorr bezieht.

In den Diagrammen der Fig. 3 und 4 sind Beispiele für unscharfe Aus­ sagen dargestellt, und zwar in Fig. 3 für den λ-Mittelwert λM, wo­ bei ein Sollwert von 1 vorausgesetzt wird, und für die Lastrampe dL/dt und in Fig. 4 für das Inkrement dFKorr. Die Einheit ms/s für die Lastrampe kommt dadurch zustande, daß die Last L unter der An­ nahme, daß die Luftzahl λ den Wert 1 besitzt, in eine Kraftstoff­ menge und diese wiederum in eine Einspritzzeit - angegeben in ms - umgerechnet werden kann. Fig. 3 zeigt von oben nach unten die un­ scharfen Aussagen für den λ-Mittelwert λM "Gemisch mager" (GM), "Gemisch fett" (GF) und "Gemisch korrekt" (GK) und für die Lastrampe dL/dt "Lastrampe flach" (LF), "Lastrampe mittel" (LM) und "Lastrampe steil" (LS). Fig. 4 zeigt die unscharfen Aussagen für das Inkrement dFKorr "Inkrement negativ groß" (ING), "Inkrement negativ klein" (INK), "Inkrement Null" (I0), "Inkrement positiv klein" (IPK) und "Inkrement positiv groß" (IPG).

In den in Fig. 3 und 4 dargestellten Diagrammen ist auf den Abszis­ sen der λ-Mittelwert λM bzw. die Lastrampe dL/dt bzw. das Inkre­ ment dFKorr aufgetragen. Auf den Ordinaten ist jeweils der Grad des Zutreffens der in den Diagrammen dargestellten unscharfen Aussagen aufgetragen. Dabei bedeutet der Wert 1, daß die unscharfe Aussage voll zutrifft und der Wert 0, daß die unscharfe Aussage überhaupt nicht zutrifft. Die im obersten Diagramm der Fig. 3 dargestellte Aussage "Gemisch mager" trifft beispielsweise bei einem λ-Mittel­ wert λM kleiner als 1.0 überhaupt nicht, im Bereich von 1.0 bis 1.1 zunehmend stärker und oberhalb 1.1 voll zu. Die in den Diagrammen dargestellten Kurvenverläufe werden auch als charakteristische Funk­ tionen oder als Zugehörigkeitsfunktionen bezeichnet. Die charakteri­ stischen Funktionen sind im zentralen Steuergerät 122 als Werteta­ bellen gespeichert.

Fig. 5 zeigt eine 3×3-Matrix, die 9 Fuzzy-Regeln repräsentiert. Die in Fig. 5 dargestellten Fuzzy-Regeln gelten für den Fall, daß die Brennkraftmaschine 100 beschleunigt wird. Für den Fall einer Verzögerung der Brennkraftmaschine 100 lassen sich entsprechende Fuzzy-Regeln aus dem Erfahrungsschatz des Fachmanns aufstellen. Je­ des der 9 Matrixelemente repräsentiert eine Fuzzy-Regel. Der Bedin­ gungsteil jeder Fuzzy-Regel besteht aus einer unscharfen Aussage für den λ-Mittelwert λM und aus einer unscharfen Aussage für die Last­ rampe dL/dt, der Folgerungsteil enthält jeweils eine unscharfe Aus­ sage für das Inkrement dFKorr. Die unscharfe Aussage für den λ-Mit­ telwert λM ist aus der Zeile ablesbar, in der sich das jeweilige Matrixelement befindet, wobei der 1. Zeile ein mageres (GM), der 2. Zeile ein fettes′ (GF) und der 3. Zeile ein korrektes Gemisch (GK) zugeordnet wird. Die unscharfe Aussage für die Lastrampe dL/dt ist aus der Spalte ablesbar, in der sich das jeweilige Matrixelement be­ findet, wobei der 1. Spalte eine flache (RF), der 2. Spalte eine mittlere (RM) und der 3. Spalte eine steile Lastrampe (RS) zugeord­ net wird. Die unscharfe Aussage für das Inkrement dFKorr ist aus dem jeweiligen Matrixelement selbst ablesbar. Außerdem enthält jedes Matrixelement als weitere Angabe in Klammern die Bezeichnung der Re­ gel, die durch das Matrixelement repräsentiert wird, wobei R1 Regel 1 bedeutet, R2 Regel 2 usw. Z. B. wird Regel 6 durch das Matrixele­ ment in der Zeile "Gemisch fett" (GF) und der Spalte "Lastrampe steil" (RS) repräsentiert. Die unscharfe Aussage dieses Matrixele­ ments lautet "Inkrement negativ klein" (INK). Regel 6 lautet somit:

"Wenn Gemisch fett und Lastrampe steil, dann Inkrement negativ klein" oder kurz: "IF GF AND RS THEN INK".

Fig. 6 zeigt das Ergebnis einer Anwendung der Fuzzy-Regeln für den Fall, daß der λ-Mittelwert λM 1.08 beträgt und die Lastrampe dL/dt 10 ms/s. Im folgenden wird erläutert, wie das in Fig. 6 dargestellte Ergebnis zustande kommt und was es bedeutet:

In einem ersten Schritt der Anwendung der Fuzzy-Regeln wird ermit­ telt, in welchem Maß jede einzelne der in den Diagrammen der Fig. 3 dargestellten unscharfen Aussagen für die obengenannten Zah­ lenwerte für λM und dL/dt zutrifft, mit anderen Worten, es werden für die obengenannten Zahlenwerte die Funktionswerte der in Fig. 3 abgebildeten charakteristischen Funktionen durch Auslesen aus den jeweiligen Wertetabellen ermittelt. Es ergeben sich folgende Funk­ tionswerte der charakteristischen Funktionen:

• 0.8 für die unscharfe Aussage "Gemisch mager"
• 0.0 für die unscharfe Aussage "Gemisch fett"
• 0.2 für die unscharfe Aussage "Gemisch korrekt"
• 0.5 für die unscharfe Aussage "Lastrampe flach"
• 1.0 für die unscharfe Aussage "Lastrampe mittel"
• 0.0 für die unscharfe Aussage "Lastrampe steil".

Im nächsten Schritt werden die logischen Verknüpfungen des Bedin­ gungsteils einer jeden Fuzzy-Regel ausgewertet. Bei allen 9 Fuzzy-Regeln handelt es sich um eine "und" -Verknüpfung zwischen ei­ ner unscharfen Aussage für den λ-Mittelwert λM und einer unschar­ fen Aussage für die Lastrampe dL/dt. Gemäß der Fuzzy-Arithmetik ist bei einer "und" -Verknüpfung zweier unscharfer Aussagen das Minimum der zugehörigen charakteristischen Funktionen zu bilden. Für die obengenannten Zahlenwerte für λM und dL/dt wurden die Funktionswer­ te der charakteristischen Funktionen weiter oben bereits ermittelt, so daß für jede Fuzzy-Regel nur noch das Minimum der zugehörigen Funktionswerte zu bilden ist. Die Minimum-Bildung führt bei den 9 Fuzzy-Regeln zu folgenden Werten, wobei in Klammern jeweils die aus­ geführte Minimum-Operation und die Verknüpfung der zugrundeliegenden unscharfen Aussagen angegeben ist:

• 0.5 bei Regel 1 (Min (0.8, 0.5); GM AND RF)
• 0.8 bei Regel 2 (Min (0.8, 1.0); GM AND RM)
• 0.0 bei Regel 3 (Min (0.8, 0.0); GM AND RS)
• 0.0 bei Regel 4 (Min (0.0, 0.5); GF AND RF)
• 0.0 bei Regel 5 (Min (0.0, 1.0); GF AND RM)
• 0.0 bei Regel 6 (Min (0.0, 0.0); GF AND RS)
• 0.2 bei Regel 7 (Min (0.2, 0.5); GK AND RF)
• 0.2 bei Regel 8 (Min (0.2, 1.0); GK AND RM)
• 0.0 bei Regel 9 (Min (0.2, 0.0); GK AND RS).

Bei den Fuzzy-Regeln 3, 4, 5, 6 und 9 ergibt die Auswertung des Be­ dingungsteils jeweils den Wert 0, d. h. die Bedingungen dieser Fuzzy-Regeln treffen bei einem λ-Mittelwert λM von 1.08 und einer Lastrampe dL/dt von 10 ms/s überhaupt nicht zu. Folglich brauchen diese Fuzzy-Regeln nicht weiter betrachtet zu werden. Geht man von anderen Werten für den λ-Mittelwert λM und die Lastrampe dL/dt aus, so können diese Fuzzy-Regeln durchaus zum Tragen kommen und möglicherweise andere Regeln keinen Beitrag liefern.

Die im betrachteten Beispiel verbleibenden Fuzzy-Regeln 1, 2, 7 und 8 werden folgendermaßen weiter ausgewertet:

Die charakteristischen Funktionen der unscharfen Aussagen für das Inkrement dFKorr in den Folgerungsteilen dieser Fuzzy-Regeln werden auf Höhe der mit der Minimum-Operation ermittelten Funktionswerte abgeschnitten. Die abgeschnittenen charakteristischen Funktionen sind in Fig. 6 dargestellt, wobei R1 Regel 1 bedeutet, R2 Regel 2 usw. Aus den abgeschnittenen charakteristischen Funktionen für das Inkrement dFKorr wird ein Zahlenwert für das Inkrement dFKorr ermit­ telt. Für diese Ermittlung stehen in der Fuzzy-Arithmetik verschie­ dene Verfahren zur Verfügung. Beispielsweise wählt man zunächst aus den in Fig. 6 dargestellten charakteristischen Funktionen diejenige aus, die am wenigsten abgeschnitten wurde, d. h. die höchste, und liest als Inkrement dFKorr den Wert ab, bei dem diese Zugehörig­ keitsfunktion vor dem Abschneiden ihr Maximum einnahm. Diese Vorge­ hensweise führt im vorliegenden Beispiel zur charakteristischen Funktion, die mit Regel 2 ermittelt wurde und zu einem Zahlenwert für das Inkrement dFKorr von 0.2. Andere Methoden zur Ermittlung ei­ nes Zahlenwertes aus Zugehörigkeitsfunktionen sind die Schwerpunkts­ methode und die Höhenmethode, bei denen verschiedene Arten von Mit­ telwertbildungen angewendet werden. Der so ermittelte Wert für dFKorr wird, wie weiter oben bereits beschrieben, zur Änderung des adaptiven Korrekturfaktors FKorr herangezogen und die Korrektur des Kompensationssignals tUK wird mit dem geänderten Wert für FKorr durchgeführt.

Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel setzt sich das Kompensa­ tionssignal tUK aus mehreren Anteilen zusammen, die in verschiedenen Zeitbereichen nach einer Laständerung wirksam werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann für jeden Anteil ein adaptiver Korrektur­ faktor FKorr bereitgestellt werden.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird für den Fall der Be­ schleunigung und für den Fall der Verzögerung der Brennkraftmaschine 100 je ein eigener adaptiver Korrekturfaktor FKorr bereitgestellt. Darüberhinaus kann es vorteilhaft sein, für verschiedene Bereiche der Temperatur TMot der Brennkraftmaschine 100 je einen eigenen adaptiven Korrekturfaktor FKorr bereitzustellen. Auf diese Weise kann berücksichtigt werden, daß der Kraftstoff bei warmer Brenn­ kraftmaschine 100 schneller verdunstet als bei kalter.

Statt der bisher genannten oder zusätzlich zu den bisher genannten können auch folgende Kenngrößen eingesetzt werden:

Die mittlere Abweichung der Luftzahl λ vom Sollwert bietet sich als Kenngröße insbesondere dann an, wenn auf einen von 1 abweichenden Sollwert für die Luftzahl λ geregelt werden soll. Dies wäre bei­ spielsweise bei einem Magermotor der Fall. Berechnet wird die mitt­ lere Abweichung der Luftzahl ¬ durch zeitliche Mittelung der Differenz aus der tatsächlich vorliegenden Luftzahl λ und dem Soll­ wert für die Luftzahl λ. Der Sollwert für die Luftzahl λ kann aus Kennfeldern in Abhängigkeit von der Last L, der Drehzahl n und der Motortemperatur TMot entnommen werden.

Statt einer Mittelwertbildung über die Abweichung der Luftzahl λ kann auch eine Integration der Abweichung über die Zeit erfolgen. Vor der Integration wird die Abweichung mit der Last L multipli­ ziert. Bei der Ermittlung der Last L ist die Abgaslaufzeit zu be­ rücksichtigen, das heißt, die Abweichung der Luftzahl wird mit einer zeitlich vorher erfaßten Last L multipliziert.

Bei einer weiteren Variante wird als Kenngröße das Maximum der Ab­ weichung der Luftzahl λ herangezogen. Bei dieser Variante empfiehlt es sich, zuvor eine Tiefpaß-Filterung durchzuführen, um den Signal­ verlauf zu glätten.

Weiterhin besteht die Möglichkeit, die Ausgangsspannung der Sauer­ stoffsonde 116 direkt, ohne vorherige Umrechnung in die Luftzahl λ, für die Kenngrößenbildung heranzuziehen. Dadurch könnten auch her­ kömmliche Nernst-Sonden eingesetzt werden, deren Ausgangssignal sich nur schwer linearisieren läßt.

Auch aus dem Regelfaktor der Lambda-Regelung kann durch Integration eine Kenngröße ermittelt werden.

Der Zeitraum für die Kenngrößenbildung kann nach verschiedenen Ver­ fahren festgelegt werden:

Bereits erwähnt wurde die Auswahl des Zeitraums, für den das Signal tUK zur Übergangskompensation bei nichtstationären Betriebsbedingun­ gen von seinem Neutralwert um mindestens einen Schwellwert abweicht.

Eine weitere Möglichkeit besteht in der Auswahl des Zeitraums zwi­ schen aufeinanderfolgenden stationären Betriebsbedingungen.

Besonders einfach läßt sich der Zeitraum für die Kenngrößenbildung in Form eines vorgebbaren Zeitintervalls ab Beginn bzw. Ende der Be­ schleunigungsphase oder der Verzögerungsphase realisieren.

Claims (10)

1. Elektronisches Steuersystem für die Kraftstoffzumessung bei einer Brennkraftmaschine (100), wobei

• - ein Signal (te) für eine Grundeinspritzmenge und ein Signal (tUK) zur Übergangskompensation bereitgestellt werden,
• - das Signal (tUK) zur Übergangskompensation mittels eines adaptiven Korrekturfaktors (FKorr) korrigiert wird,
• - das korrigierte Signal (tUK′) zur Übergangskompensation mit dem Grundeinspritzsignal (te) zu einem Signal (ti) für die einzu­ spritzende Kraftstoffmenge verknüpft wird und
• - der adaptive Korrekturfaktor (FKorr) von einer Fuzzy-Logik (202) in Abhängigkeit von Kenngrößen für die Güte der Übergangskompensa­ tion beeinflußbar ist.

2. Elektronisches Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der adaptive Korrekturfaktor (FKorr) von der Fuzzy-Logik (212) mittels eines Inkrements (dFKorr) beeinflußbar ist, das durch Anwendung von Fuzzy-Regeln auf die Kenngrößen ermittelt wird.

3. Elektronisches Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall der Beschleunigung und für den Fall der Verzögerung und/oder für unterschiedliche Bereiche der Temperatur (TMot) der Brennkraftmaschine (100) je ein eigener adaptiver Korrekturfaktor (FKorr) bereitgestellt wird.

4. Elektronisches Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Kenngrößen während eines fest vorgebbaren Zeitraums ermittelt werden oder während eines Zeitraums, in dem die Last (L) kontinuierlich zunimmt oder während eines Zeit­ raums, in dem die Last (L) kontinuierlich abnimmt oder während eines Zeitraums zwischen aufeinanderfolgenden stationären Betriebsbedin­ gungen.

5. Elektronisches Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Kenngrößen nur dann ermittelt werden, wenn das Signal (tUK) zur Übergangskompensation bei nicht­ stationären Betriebsbedingungen von seinem Neutralwert um mindestens einen Schwellwert abweicht.

6. Elektronisches Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der Kenngrößen abge­ brochen oder unterbrochen wird, wenn eine Schubabschaltung oder eine Vollast-Anreicherung aktiviert wird oder die Lambda-Regelung nicht aktiv ist.

7. Elektronisches Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Steigung (dL/dt) des Lastsignals (L) während einer Laständerung und wenigstens eine der Größen mittlere Luftzahl (λM), Mittelwert der Ausgangsspannung der Sauerstoffsonde (116), Mittelwert der Differenz zwischen einem Soll­ wert und einem tatsächlichen Wert für die Luftzahl (λ), Integral der mit der Last (L) multiplizierten Differenz zwischen einem Soll­ wert und einem tatsächlichen Wert für die Luftzahl (λ), Maximum der Differenz zwischen einem Sollwert und einem tatsächlichen Wert für die Luftzahl (λ) oder Integral eines Regelfaktors der Lambda-Rege­ lung als Kenngrößen dienen.

8. Elektronisches Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal (te) für die Grundein­ spritzmenge mit dem korrigierten Signal (tUK′) zur Übergangskompen­ sation additiv oder multiplikativ verknüpft wird.

9. Elektronisches Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Signal (tUK) zur Über­ gangskompensation aus mehreren Anteilen zusammensetzt, die in ver­ schiedenen Zeitbereichen nach einer Laständerung wirksam werden, und daß für die Anteile entweder ein gemeinsamer oder je ein eigener adaptiver Korrekturfaktor (FKorr) bereitgestellt wird.

10. Elektronisches Steuersystem nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Lastsignal (L) der Saug­ rohrdruck (p) oder eine Kombination aus der von der Brennkraftma­ schine (100) angesaugten Luftmasse oder Luftmenge (m) und der Dreh­ zahl (n) oder eine Kombination aus dem Öffnungswinkel (α) der Dros­ selklappe (110) und der Drehzahl (n) dienen können.