DE60009971T2

DE60009971T2 - SELBSTADAPTIERENDES Verfahren zur Steuerung des Kraftstoffsgemisches einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE60009971T2
Application number: DE60009971T
Authority: DE
Inventors: Marco Uberti Bona Blotto; Luca Poggio; Marco Secco; Giorgio Bombarda
Original assignee: Magneti Marelli Powertrain SpA
Current assignee: Marelli Europe SpA
Priority date: 1999-02-19
Filing date: 2000-02-17
Publication date: 2005-03-31
Anticipated expiration: 2020-02-18
Also published as: ITTO990128A1; EP1030045A1; IT1308379B1; ES2218013T3; EP1030045B1; US6360733B1; BR0001927A; DE60009971D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein selbstanpassendes Verfahren zur Steuerung des Gemischverhältnisses eines Einspritzsystems eines Verbrennungsmotors.
Bekanntlich weisen die Einspritzsysteme vieler Fahrzeuge, die aktuell auf dem Markt sind, ein Steuersystem für das Gemischverhältnis auf der Basis einer selbstanpassenden Strategie auf, die dazu ausgelegt ist, die Versorgung mit der Benzinmenge zu gewährleisten, die erforderlich ist, um ein Abgasverhältnis gleich einem objektiven Verhältnis zu erhalten, jegliche Produktionsstreuung auszugleichen, die bewirkt, daß der Motor und das Einspritzsystem von dem Nennwert abweichen, auf dem die Einstellungen basieren, jede Komponentendrift während der Lebensdauer und Alterung auszugleichen, welche das Steuersystem berühren könnten und nützliche Informationen bezüglich des Zustands der Komponenten zu liefern, um das Einspritzsystem zu diagnostizieren.
Aktuell verwendete selbstanpassende Algorithmen basieren auf der Annahme, daß jede Streuung oder Fehlfunktion, welche die korrekte Vorbereitung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses berühren könnte, auf einen Fehler in der Charakteristik der Einspritzdüsenbetätigung zurückgeführt werden kann, die durch die Beziehung zwischen Einspritzzeit und der eingespritzten Kraftstoffmenge definiert ist.
In der zentralen Einspritzungssteuereinheit nähert man sich an die obengenannte Charakteristik durch eine Linie an, die durch zwei Parameter definiert ist: Gewinn und Versatz, d.h. durch die Steigung und den Anfangswert bezüglich eines vorbestimmten Bezugssystems.
Nach den obengenannten selbstanpassenden Algorithmen können Fehler aufgrund von Produktionsstreuungen und Alterung auf Fehler beim Schätzen des eingestellten Gewinns und Versatzes zurückgeführt werden.
Die adaptiven Gewinn- und Versatzparameter werden in allen Motorbetriebsbedingungen mit Ausnahme des Starts angewandt und nur bei stetigen Betriebsbedingungen des Motors aktualisiert.
Die beiden adaptiven Parameter werden nicht gleichzeitig, sondern nach einer präzisen Betriebssequenz aktualisiert. D.h., bleibt der Gewinnwert festgelegt, dann wird die Versatzaktualisierung innerhalb eines speziellen Fensters bei stabilisiertem Motor nahe an der Leerlaufbedingung ermöglicht; ist der Versatz aktualisiert, dann wird der Gewinnwert in einem anderen Fenster bei stabilisiertem Motor korrigiert, das einer Hochgeschwindigkeits- und Lastsituation entspricht, und die Sequenz wird wiederholt, um einen realen Wert durch aufeinanderfolgende Sequenzen zu erhalten.
Obwohl die oben beschriebene Strategie in der Automobilindustrie häufig verwendet wird, hat sie den Hauptnachteil, daß sie bei der Anpassung im wesentlichen sehr langsam ist.
Die EP-A-451 295 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Lernen und zur Korrektur des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines Verbrennungsmotors, bei welchen mehrere Lernkarten vorgesehen sind, die gelernte Korrekturwerte zum Luft-Kraftstoff-Verhältnis für Gebiete unterschiedlicher Größen des Betriebsbereichs des Verbrennungsmotors speichern, und bei welchen Kraftstoff an den Motor nach einer Kraftstoffversorgungsmenge geliefert wird, die nach einer Basiskraftstoffversorgungsmenge, einem Rückkopplungskorrekturwert zum Luft-Kraftstoff Verhältnis und einem gelernten Korrekturwert zum Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines entsprechenden Gebiets der unterteilten Gebiete des Motorbetriebsbereichs eingestellt ist.
Die US-A-4 901 240 offenbari ein Verfahren für eine Steuerung ohne und mit Rückkopplung von charakteristischen Betriebsgrößen eines Verbrennungsmotors, bei welchem die vorwegnehmende oder Pilotsteuerungszone, die mittels Lernen variabel ist, derart verkörpert ist, daß in einem charakteristischen Faktorfeld, das einem charakteristischen Basisfeld zugeordnet ist, nicht nur der spezielle Unterstützungspunkt, sondern mit abnehmendem Einfluß nach außen auch die ihn umgebende Zone durch den Übertrag eines gemittelten Regelfaktorwerts geändert werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein selbstanpassendes Verfahren zur Steuerung des Gemischverhältnisses vorzusehen, das so ausgelegt ist, daß die Nachteile der bekannten Verfahren beseitigt sind.
Nach der vorliegenden Erfindung ist ein selbstanpassendes Verfahren zur Steuerung des Gemischverhältnisses eines Einspritzsystems eines Verbrennungssystems nach der Definition in Anspruch 1 vorgesehen.
Eine bevorzugte, nicht einschränkende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird beispielhaft unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben; darin zeigen:
1 schematisch ein Gemischverhältnis-Steuerungssystem nach der vorliegenden Erfindung;
2a, 2b und 3a, 3b Motorzustandsmatrices;
4 und 5 Betriebsblockdiagramme des Steuerungsverfahrens nach der vorliegenden Erfindung;
6 eine Aktualisierungsfortpflanzungsmatrix;
7 ein Zustandsdiagramm, das ein Kriterium zum Aktualisieren einer Aktualisierungszustandskarte definiert.
In 1 gibt die Ziffer 1 insgesamt ein System zur Steuerung des Gemischverhältnisses eines Einspritzsystems 2 eines Verbrennungsmotors 4 an.
Der Motor 4 weist einen Auspuffkrümmer 6 auf, entlang dessen ein Vorkatalysator 8, ein Katalysator 10, der stromabwärts von dem Vorkatalysator 8 angeordnet ist, und ein stöchiometrischer Abgaszusammensetzungssensor 12 eingepaßt sind, der stromaufwärts von dem Vorkatalysator 8 angeordnet ist und ein Zusammensetzungssignal V erzeugt, das mit der stöchiometrischen Zusammensetzung der Abgase in Zusammenhang steht.
Der stöchiometrische Zusammensetzungssensor 12 kann ein sogenannter EIN/AUS-Lambda-Sensor sein, wobei in diesem Fall ein digitales Zweipegel-Zusammensetzungssignal V erzeugt wird, das eine fette oder magere stöchiometrische Zusammensetzung der Abgase angibt; oder ein proportionaler UEGO-Sensor, wobei in diesem Fall ein analoges Zusammensetzungssignal V erzeugt wird, das die stöchiometrische Punktzusammensetzung der Abgase angibt.
Der Motor 4 weist auch ein Luftansaugrohr 14 und ein Abgasrückführungssystem 16 auf, das im folgenden als EGR-System bezeichnet wird und schematisch durch eine Leitung gezeigt ist, die den Auspuffkrümmer 6 und das Ansaugrohr 14 verbindet, um einen Teil der Abgase in dem Auspuffkrümmer 6 in das Ansaugrohr 14 zurückzuführen, um die Verbrennungstemperatur und die Bildung von Stickoxiden (Nox) zu reduzieren.
Bei dem gezeigten Beispiel ist das Einspritzsystem 2 vom Typ Direkteinspritzung und weist eine Anzahl von Einspritzdüsen 18 jeweils relativ zu einem entsprechenden Zylinder 19 des Motors 4 und jeweils zum Einspritzen einer entsprechenden Kraftstoffmenge in den relativen Zylinder 19 bei jedem Motortakt.
Was bezüglich des Einspritzsystems 2 gesagt wurde, gilt offensichtlich auch für ein indirektes Einspritzsystem, bei welchem die Einspritzdüsen 18 entlang des Ansaugrohrs 14 angeordnet sind.
Das Steuersystem 1 weist auch eine zentrale Steuereinheit 20 zum Empfangen einer Anzahl von Motorparametern auf, die an dem Motor 4 mittels geeigneter (nicht gezeigter) Sensoren gemessen werden, und einer Anzahl von Betriebsparametern, sowie dazu, bei jedem Motortakt die Betriebsmenge QF an Kraftstoff zu erzeugen, die von jeder Einspritzdüse 18 in den relativen Zylinder 19 bei jedem Motortakt einzuspritzen ist.
Genauer empfängt die zentrale Steuereinheit 20: die Drehzahl N des Motors 4; die Last L des Motors 4; das stöchiometrische Verhältnis (A/F)_ST zur Einspritzung; die Nennluftströmung AN; die Lufttemperatur TA in dem Ansaugrohr 14; die Kühlwassertemperatur TH2O; den Atmosphärendruck PA; den Druck PC in dem Ansaugrohr 14; den Betriebszustand S1 des EGR-Systems 16 (ein aus) und den Betriebszustand S2 der Verhältnissteuerung, die von dem stöchiometrischen Zusammensetzungssensor 12 durchgeführt wird (Steuerung ohne Rückkopplung/mit Rückkopplung).
Der Betriebszustand S1 des EGR-Systems 16 und der Verhältnissteuerungszustand S2 können beispielsweise bestimmt werden, indem die logischen Zustände entsprechender, geeignet gespeicherter logischer Flags gelesen werden.
Die Betriebsmenge QF an Kraftstoff, die bei jedem Motortakt in jeden Zylinder des Motors 4 einzuspritzen ist, wird jedes Mal an das Einspritzsytem 2 geliefert, um die Einspritzung unter Verwendung einer Einspritzdüsen-Betätigungscharakteristik mit festgelegten Gewinn- und Versatzparametern durchzuführen.
Die zentrale Steuereinheit 20, von welcher nur die zu einem deutlichen Verständnis wesentlichen Teile gezeigt sind, weist einen Signalverarbeitungsblock 22 auf, der am Eingang mit dem stöchiometrischen Zusammensetzungssensor 12 verbunden ist und das Abgasverhältnis (A/F)_ST bei jedem Motortakt erzeugt.
Genauer ist in dem Signalverarbeitungsblock 22 die Charakteristik des stöchiometrischen Zusammensetzungssensors 12 (Lambda oder UEGO) gespeichert, wodurch die (A/F)_SC-Werte als eine Funktion der Amplitude des Zusammensetzungssignals V bestimmt werden.
Die zentrale Steuereinheit 20 weist auch einen proportional-integralen Steuerblock 24 auf, der bekannt ist und deshalb nicht im einzelnen beschrieben wird, um die von dem Signalverarbeitungsblock erzeugten (A/F)_ST-Werte zu empfangen und bei jedem Motoriakt den Wert eines Steuerparameters KO2 zu erzeugen, der zur Steuerung des Verhältnisses verwendet wird, wie dies später im einzelnen beschrieben wird.
Genauer variieren die Werte des von dem Steuerblock 24 gelieferten Steuerparameters KO2 als eine Funktion des von dem stöchiometrischen Zusammensetzungssensor 12 gelieferten Zusammensetzungssignals und oszillieren um einen Mittelwert von etwa eins, wenn der Motor 4 und das Einspritzsystem 2 keine Streuungen haben, und um einen anderen Mittelwert als eins, wenn der Motor 4 und das Einspritzsystem 2 Streuungen haben.
Die zentrale Steuereinheit 20 weist auch einen ersten Rechenblock 26 auf, der den atmosphärischen Druck PA, die Lufttemperatur TA in dem Ansaugrohr 14, die Kühlwassertemperatur TH2O, die Drehzahl N des Motors 4 und den Druck PC in dem Ansaugrohr 14 empfängt und bei jedem Motorzyklus einen Ansaugwirkungsgrad ηA erzeugt, der, wie bekannt, die potentielle Kapazität des Ansaugrohrs 14 angibt, die Verbrennungskammer jedes Zylinders mit einer frischen Ladung zu füllen.
Genauer ist in dem ersten Rechenblock 26 eine elektronische Karte gespeichert, die einen entsprechenden Wert ηA des Ansaugwirkungsgrads für jede Kombination von Werten PA, TA, TH2O, N und PC enthält.
Die zentrale Steuereinheit 20 weist auch einen zweiten Rechenblock 28 auf, der die Drehzahl N des Motors 4 und den Ansaugwirkungsgrad ηA empfängt und bei jedem Motorzyklus einen objektiven Wert λ_OB gleich dem Verhältnis zwischen dem objektiven Verhältnis (A/F)_OB, das für die Einspritzung erwünscht ist, und dem stöchiometrischen Verhältnis (A/F)_ST erzeugt, d.h.
Genauer ist in dem zweiten Rechenblock 28 eine elektronische Karte gespeichert, die einen entsprechenden objektiven Wert λ_OB für jede Kombination der Werte für die Drehzahl N und den Ansaugwirkungsgrad ηA enthält.
Die zentrale Steuereinheit 20 weist auch einen dritten Rechenblock 29 auf, der den Ansaugwirkungsgrad ηA, die Drehzahl N und die Nennluftströmung AN empfängt und bei jedem Motortakt einen entsprechenden Lufteinlaß AS erzeugt.
Die zentrale Steuereinheit 20 weist auch einen Multiplizierblock 30 auf, der den objektiven Wert λ_OB und ein stöchiometrisches Verhältnis (A/F)_ST, typischerweise gleich 14,56, empfängt und bei jedem Motortakt das objektive Verhältnis (A/F)_OB nach folgender Gleichung erzeugt:
Die zentrale Steuereinheit 20 weist auch einen Dividierblock 32 auf, der das objektive Verhältnis (A/F)_OB und den Lufteinlaß AS empfängt und bei jedem Motortakt eine Nennmenge QA an einzuspritzendem Kraftstoff nach folgender Gleichung erzeugt:
Die zentrale Steuereinheit 20 weist auch einen dritten Rechenblock 34 auf, der die Nennmenge QA an einzuspritzendem Kraftstoff, die Drehzahl N, die Last L und die Kühlwassertemperatur TH2O des Motors 4 empfängt und bei jedem Motortakt eine korrigierte Menge QB an einzuspritzendem Kraftstoff nach folgender Gleichung erzeugt:
worin KCO ein erster Korrekturkoeffizient ist, der im folgenden als aktueller heißer Korrekturkoeffizient bezeichnet ist und eine Funktion des Betriebszustands des Motors 4 ist, der durch die Drehzahl N und die Last L des Motors 4 definiert ist; und KFO ein zweiter Korrekturkoeffizient ist, der eine Funktion der Kühlwassertemperatur TH2O und des Drucks PC in dem Ansaugrohr 14 ist.
Genauer führt der dritte Rechenblock 34 eine doppelte Korrektur der Nennmenge QA an einzuspritzendem Kraftstoff unter Verwendung des aktuellen heißen Korrekturkoeffizienten KCO durch, der dafür sorgt, daß die heiße Korrektur der Nennkraftstoffmenge QA, d.h. mit dem Motor 4 bei normalen Betriebstemperaturen, die Wirkung auf die Injektion von Streuungen des Motors 4 und des Einspritzsystems 2 berücksichtigt wird, und unter Verwendung des aktuellen kalten Korrekturkoeffizienten KFO, der dafür sorgt, daß die kalte Korrektur der Nennkraftstoffmange QA, d.h. bevor der Motor 4 normale Betriebstemperaturen erreicht, die Wirkung auf die Injektion von niedrigen Temperaturen berücksichtigt, bei denen der Motor 4 schwer zu kalibrieren ist.
Genauer wirkt der dritte Rechenblock 34 mit einem Speicherblock 36 zusammen, in welchem fünf elektronische Karten gespeichert sind: zwei, welche die Werte der aktuellen heißen und kalten Korrekturkoeffizienten KCO und KFO enthalten, und drei, welche Informationen enthalten, die von der zentralen Steuereinheit 20 verwendet werden, um die Korrekturkoeffizienten KCO und KFO zu aktualisieren, was später im einzelnen erläutert wird.
Die zentrale Steuereinheit 20 weist auch einen vierten Rechenblock 38 auf, welcher die korrigierte Menge QB an einzuspritzendem Kraftstoff empfängt und bei jedem Motortakt eine Betriebsmenge QF an einzuspritzendem Kraftstoff QF nach folgender Gleichung erzeugt:
worin KO2 der von dem proportional-integralen Steuerblock 24 gelieferte Steuerparameter ist.
Genauer führt der vierte Rechenblock 38 eine weitere Korrektur der Nennmenge QA an einzuspritzendem Kraftstoff unter Verwendung des Steuerparameters KO2 durch, welche die von dem stöchiometrischen Zusammensetzungssensor 12 gelieferten Abgasverhältnisinformationen berücksichtigt.
Die Betriebsmenge QF an einzuspritzendem Kraftstoff wird dann an das Einspritzsystem 2 geliefert, welches diesen Wert dazu verwendet, die Einspritzzeit der Einspritzdüsen als eine Funktion der Einspritzdüsen-Betätigungscharakteristik zu bestimmen und so die Betriebsmenge QF an Kraftstoff in jeden Zylinder einzuspritzen.
Anders als bei bekannten Steuersystemen, bei welchen die zentrale Steuereinheit 20 nur die Betriebsmenge QF an von jeder Einspritzdüse 18 einzuspritzendem Kraftstoff bei jedem Motortakt als eine Funktion der Nennmenge QA und des Betriebsparameters KO2 bestimmt, bestimmt deshalb nach einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung die zentrale Steuereinheit 20 auch die Betriebsmenge QF an einzuspritzendem Kraftstoff als eine Funktion des aktuellen heißen Korrekturkoeffizienten KCO und des aktuellen kalten Korrekturkoeffizienten KFO.
Wie festgestellt, speichert der Speicherblock 36 fünf elektronische Karten, nämlich:

– eine erste elektronische Karte, im folgenden als heiße Korrekturkarte 40 bezeichnet, die einen entsprechenden aktuellen, heißen Korrekturkoeffizienten KCO für jeden Betriebszustand des Motors 4 enthält, der durch ein entsprechendes Paar von Werten der Drehzahl N und der Last L definiert ist;
– eine zweite elektronische Karte, im folgenden als kalte Korrekturkarte 42 bezeichnet, die einen entsprechenden aktuellen, kalten Korrekturkoeffizienten KFO für jeden Betriebszustand des Motors 4 enthält, der durch ein entsprechendes Paar von Werten der Kühlwassertemperatur TH2O und des Drucks PC in dem Ansaugrohr 14 definiert ist;
– eine dritte elektronische Karte, im folgenden als Motorzustandskarte 44 bezeichnet, die ein entsprechendes Motorzustands-Flag IS für jeden Betriebszustand des Motors 4 enthält, das durch ein entsprechendes Paar von Werten der Drehzahl N und der Last L definiert ist;
– eine vierte elektronische Karte, im folgenden als heiße Aktualisierungszustandskarte 46 bezeichnet, die ein entsprechendes Aktualisierungszustands-Flag IA für jeden Betriebszustand des Motors 4 enthält, das durch ein entsprechendes Paar von Werten der Drehzahl N und der Last L definiert ist; und
– eine fünfte elektronische Karte, im folgenden als Übergangskarte 48 bezeichnet, die eine Anzahl von Übergangskoeffizienten KT als eine Funktion der Motorzustands-Flags IS enthält, was im folgenden im einzelnen beschrieben wird.

Genauer sind die obengenannten elektronischen Karten durch entsprechende zweidimensionale Matrices mit den gleichen Abmessungen (d.h. mit der gleichen Anzahl von Zeilen und Spalten und deshalb der gleichen Anzahl von Kästchen) definiert, und jedes Kästchen ist durch ein entsprechendes Paar von Eingangsparameterwerten (Drehzahl N und Last L für die erste, dritte und vierte Karte und Kühlwassertemperatur TH2O und Druck PC für die zweite) identifiziert und betrifft einen entsprechenden Wert des in ihm gespeicherten Parameters.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Werte, die Kästchen in der gleichen Position (d.h. in der gleichen Zeile und Spalte) in der heißen Korrekturkarte 40, der kalten Korrekturkarte 42, der Motorzustandskarte 44 und der Aktualisierungszustandskarte 46 betreffen, miteinander in Zusammenhang stehen, indem sie den gleichen Motorzustand betreffen.
Genauer werden in der heißen Korrekturkarte 40 alle aktuellen heißen Korrekturkoeffizienten KCO im Anfangskalibrierungsstadium des Motors 4 auf einen Einheitswert eingestellt, wenn gesehen wird, daß anfänglich keine Korrektur der Nennkraftstoff-Einspritzmenge QA relativ zu der Streuung der Parameter des Motor 4 und des Einspritzsystems 2 erforderlich ist.
Andererseits werden in der kalten Korrekturkarte 42 die aktuellen kalten Korrekturkoeffizienten KFO auf einen Einheitswert für die Werte der Kühlwassertemperatur TH2O über einem vorbestimmten Schwellenwert, z.B. 60° eingestellt, wenn gesehen wird, daß keine Korrektur relativ zu der Betriebstemperatur des Motors 4 erforderlich ist, wenn der Motor 4 erst normale Betriebstemperaturen erreicht hat.
In der Motorzustandskarte 44 kann jedes Motorzustands-Flag IS eine Anzahl von Werten annehmen, die jeweils einen entsprechenden Betriebsmodus des Motors 4 in dem relativen Motorzustand darstellen. Genauer kann jedes Zustands-Flag IS die folgenden Werte annehmen:

– IS = 0, wenn sich der Motor 4 in Betriebszuständen befindet, die nur in scharfen Stößen und mit abgeschaltetem AGR-System erreicht werden;
– IS = 1, wenn sich der Motor 4 in normalen Betriebszuständen mit abgeschaltetem AGR-System befindet.
– IS = 2, wenn sich der Motor im Leerlaufzustand mit abgeschaltetem AGR-System befindet;
– IS = 3, wenn sich der Motor 4 in Zuständen nach dem Autofahren mit abgeschaltetem AGR-System befindet;
– IS = 4, wenn sich der Motor 4 in Vollastbetriebszuständen mit abgeschaltetem AGR-System befindet;
– IS = 5, wenn sich der Motor 4 in Betriebszuständen mit einer Verhältnissteuerung ohne Rückkopplung befindet;
– IS = 10, wenn sich der Motor 4 in Betriebzuständen befindet, die nur in scharfen Stößen und mit eingeschaltetem AGR-System erreicht werden;
– IS = 11, wenn sich der Motor 4 in normalen Betriebszuständen mit eingeschaltetem AGR-System befindet;
– IS = 13, wenn sich der Motor 4 in Zuständen nach dem Autofahren mit eingeschaltetem AGR-System befindet;
– IS = 14, wenn sich der Motor in Vollastbetriebszuständen mit eingeschaltetem AGR-System befindet.

2a und 2b zeigen die Motorzustandskarten für einen UEGO-Sensor mit eingeschaltetem bzw. ausgeschaltetem AGR-System, und 3a und 3b zeigen die gleichen Motorzustandskarten für einen Lambda-Sensor.
Wie in den Karten gezeigt, nehmen die in einer gegebenen Motorzustandskarte gespeicherten Zustands-Flags IS nicht alle obengenannten Werte indifferent an, sondern nur gegebene Untergruppen von Werten in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des AGR-Systems 16 und dem Verhältnissteuerungszustand.
Wie in den obengenannten Figuren gezeigt, definieren die Gruppen von Motorzustands-Flags mit den gleichen Werten in den Matrices jeweils Zonen, die zwar geometrisch nahe beieinander, aber physikalisch sehr weit voneinander entfernt sind, was den Betrieb des Motors angeht, und von denen jede einen entsprechenden Betriebsmodus des Motors 4 angibt, der zur Aktualisierung der heißen und der kalten Korrekturkarten 40, 42 verwendet wird, was später im einzelnen erläutert wird.
Es ist auch zu sehen, daß der Wert IS = 5 nur in der Motorzustandskarte 44 vorliegt, die einen Lambda-Sensor betrifft.
Der Typ der Motorzustandskarte 44, die zur Aktualisierung der heißen und kalten Korrekturkarten 40, 42 verwendet wird, wird von der zentralen Steuereinheit 20 aus denjenigen in 2a und 2b oder denjenigen in 3a und 3b auf der Basis des logischen Werts des Flags S1 ausgewählt, das den Betriebszustand (ein aus) des AGR-Systems 16 angibt, der im Kalibrierungsstadium des Motors 4 definiert wird.
Der logische Wert des Flags S2, das den Betriebszustand der Verhältnissteuerung angibt (ohne/mit Rückkupplung), wird andererseits von der zentralen Steuereinheit dazu verwendet, die Zone IS = 5 in der Motorzustandskarte 44 des Lambda-Sensors zu identifizieren.
In der Aktualisierungszustandskarte 46 kann jedes Aktualisierungszustands-Flag IA eine Anzahl von Werten annehmen, die jeweils den Aktualierungszustand eines entsprechenden heißen Korrekturkoeffizienten darstellen, d.h. des heißen Korrekturkoeffizienten, der den gleichen Motorzustand betrifft. Genauer kann jedes Aktualisierungszustands-Flag IA die Werte IA = 0, IA = 1, IA = 2, IA = 3 und IA = 4 auf der Basis des Aktualisierungskriteriums annehmen, das später unter Bezug auf das Zustandsdiagramm in 6 beschrieben wird.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Werte der Kästchen in der heißen Korrekturkarte 40, der Motorzustandskarte 44 und der Aktualisierungszustandskarte 46 derart in Zusammenhang stehen, daß jeder aktuelle heiße Korrekturkoeffizientenwert KCO mit einem entsprechenden Motorzustands-Flag IS und einem entsprechenden Aktualisierungszustands-Flag IA in Zusammenhang steht.
Die Übergangskarte 48 enthält andererseits eine Anzahl von Übergangskoeffizienten KT(i, j), von denen jeder, wie später im einzelnen beschrieben, dazu verwendet wird, eine Aktualisierung von einem ersten heißen Korrekturkoeffizienten mit einem ersten Zustands-Flag IS zu einem zweiten heißen Korrekturkoeffizienten mit einem zweiten Zustands-Flag IS fortzupflanzen. Aus diesem Grund wird jeder Übergangskoeffizient im folgenden durch die Buchstaben KT angegeben, gefolgt von zwei durch ein Komma getrennten Zahlen in Klammern, die das erste und das zweite Zustands-Flag IS angeben.
Beispielsweise pflanzt der Übergangskoeffizient KT(3, 2) die Aktualisierung eines heißen Korrekturkoeffizienten mit einem Zustands-Flag IS mit dem Wert 3 zu einem heißen Korrekturkoeffizienten mit einem Zustands-Flag IS mit dem Wert 2 fort.
Nach einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung implementiert die zentrale Steuereinheit 20 die im folgenden unter Bezug auf die Flußdiagramme von 4 und 5 beschriebenen Operationen, um kontinuierlich die heißen und kalten Korrekturkarten 40, 42 unter Verwendung der Maschinenzustandskarte 44, der Aktualisierungszustandskarte 46 und der Übergangskarte 48 zu aktualisieren, was unten im einzelnen beschrieben wird.
Wie in 4 gezeigt, bestimmt zunächst in einem Block 100 der dritte Rechenblock 34 das Vorhandensein von Betriebsbedingungen des Motors 4 und des Einspritzsystems 2, die eine Aktualisierung der heißen und kalten Korrekturkarten zulassen.
Genauer sind die Betriebsbedingungen des Motors 4 und des Einspritzsystems 2, die eine Aktualisierung der Karten zulassen, wie folgt: die Kartenaktualisierungsfunktion wurde im Kalibrierungsstadium freigegeben; der dritte Rechenblock 34 wird zur Aktualisierung freigegeben; es gibt keine Fehler in dem Steuersystem 1; der Start des Motors 4 ist abgeschlossen; Die Rückkopplungs-Einspritzsteuerung unter Verwendung des stöchiometrischen Zusammensetzungssensors 12 ist aktiv; und die folgenden Akualisierungs-Stabilisierungsbedingungen werden bestimmt: das System befindet sich in einem stabilisierten oder einem Leerlaufmotormodus, d.h. die Luftversorgung A ist konstant, und der Motor 4 befindet sich auf einer stetigen Drehzahl; und der stöchiometrische Zusammensetzungssensor 12 arbeitet, d.h. wenn ein Lambda-Sensor verwendet wird, fanden n (Kalibrierungs-)Schaltungen des Sensors statt, oder, wenn ein UEGO-Sensor verwendet wird, die Differenz zwischen dem vom Sensor erfaßten A/F-Wert und dem objektiven Wert (A/F)_OB liegt unter einem Kalibrierungsschwellenwert.
Das Vorliegen von Aktualisierungsfreigabebedingungen kann beispielsweise bestimmt werden, indem die logischen Zustände relevanter logischer Flags gelesen werden.
Wenn die Betriebsbedingungen des Motors 4 und des Einspritzsystems 2 die Aktualisierung der Karten zulassen (JA-Ausgang von Block 100), geht der Block 100 weiter zu einem Block 105. Wenn umgekehrt die Betriebsbedingungen des Motors 4 und des Einspritzsystems 2 nicht die Aktualisierung der Karten zulassen (NEIN-Ausgang von Block 100), geht der Block 100 bis zu solchen Bedingungen zurück zu seinem eigenen Eingang.
Der Block 105 bestimmt, ob die abgelaufene Zeit t seit dem Vorliegen von Betriebsbedingungen des Motors 4 und des Einspritzsystems 2, welche eine Aktualisierung der Karten zulassen, größer oder gleich einer vorbestimmten maximalen Zeit tMAX, z.B. sechs Sekunden ist.
Wenn die abgelaufene Zeit t größer oder gleich der maximalen Zeit tMAX ist (JA-Ausgang von Block 105), geht der Block 105 weiter zu einem Block 120. Wenn umgekehrt die abgelaufene Zeit t weniger als die maximale Zeit ist (NEIN-Ausgang von Block 105), geht der Block 105 weiter zu einem Block 110.
Im Block 110 bestimmt der dritte Rechenblock 34 einen Betriebswert VM gleich dem Mittelwert der Werte des Steuerparameters KO2, die von dem Steuerblock 24 erzeugt wurden, da die obengenannten Bedingungen bestimmt wurden, wobei ein bekanntes numerisches Tiefpaßfilter verwendet wird, das nicht im einzelnen beschrieben wird. Wenn der erste Zeitblock 110 erreicht ist, ist der Betriebswert VM offensichtlich gleich dem ersten berechneten Wert des Steuerparameters KO2.
Der Block 110 geht dann zurück zum Block 100, um das Vorliegen von Betriebsbedingungen des Motors 4 und des Einspritzsystems 2 zu bestimmen, die eine Aktualisierung der Karten zulassen.
Die zentrale Steuereinheit 20 berechnet deshalb wiederholt einen neuen Betriebswert VM als eine Funktion der Werte des Steuerparameters KO2, die von dem Steuerblock 24 innerhalb eines Zeitfensters mit einer Dauer TMAX von dem Augenblick an erzeugt werden, zu dem die obengenannten Betriebsbedingungen bestimmt werden.
Wenn innerhalb des Zeitfensters, in dem der Betriebswert VM berechnet wird, die Betriebsbedingungen des Motors 4 und des Einspritzsystems 2 nicht mehr vorliegen, die eine Aktualisierung der Karten zulassen, z.B. weil der Motor 4 nicht mehr auf stetiger Drehzahl ist (NEIN-Ausgang von Block 100) geht der Block 100, da der berechnete Betriebswert VM nicht zuverlässig ist, zurück zu seinem eigenen Eingang bis zu den obengenannten Betriebsbedingungen, um einen zuverlässigen Betriebswert VM zu berechnen.
In dem Block 120, der erreicht ist, wenn die obengenannten Betriebsbedingungen für wenigstens die maximale Zeit tMAX vorliegen und so die Berechnung eines zuverlässigen Betriebswerts VM zulassen, bestimmt der dritte Rechenblock 34, ob | 1 – VM | > R, worin R ein vorbestimmter Schwellenwert ist, d.h. bestimmt, ob der Motor 4 und das Einspritzsystem 2 Streuungen haben, die eine Aktualisierung der heißen oder kalten Korrekturkarte 40 bzw. 42 erfordern.
Wie festgestellt, oszillieren die Werte des Steuerparameters KO2 nämlich um einen Mittelwert von etwa 1, wenn der Motor 4 und das Einspritzsystem 2 keine Streuungen haben, und um einen anderen Mittelwert als 1, wenn der Motor 4 und das Einspritzsystem 2 Streuungen haben.
Wenn | 1 – VM | > R (JA-Ausgang von Block 120), bedeutet dies, daß die heiße oder kalte Korrekturkarte 40 bzw. 42 eine Aktualisierung benötigt, und der Block 120 geht weiter zu einem Block 130. Wenn umgekehrt | 1 – VM | < R (NEIN-Ausgang von Block 120), bedeutet dies, daß die heiße oder kalte Korrekturkarte 40 bzw. 42 keine Aktualisierung benötigt, und der Block 120 geht weiter zu einem Block 125, der den Betriebswert VM zurücksetzt, und geht dann zurück zum Block 100.
Im Block 130 bestimmt der dritte Rechenblock 34, ob die Kühlwassertemperatur TH2O größer oder gleich einem vorbestimmten Schwellenwert Tth ist, z.B. 60°.
Wenn die Kühlwassertemperatur TH2O höher als der Schwellenwert Tth ist (JA-Ausgang von Block 130), geht der Block 130 weiter zu einem Block 150. Wenn umgekehrt die Kühlwassertemperatur TH2O unter dem Schwellenwert Tth liegt (NEIN-Ausgang von Block 130), geht der Block 130 weiter zu einem Block 135.
Im Block 135 bestimmt der dritte Rechenblock 34 das Vorliegen der folgenden Bedingungen:

– der Motor befindet sich im Leerlauf; oder
– der Motor befindet sich auf stetiger Drehzahl, und das Aktualisierungszustands-Flag IA relativ zu dem aktuellen Motorzustand ist IA = 1.

Wenn die obengenannten Bedingungen vorliegen (JA-Ausgang von Block 135), kann die kalte Korrekturkarte 42 aktualisiert werden, so geht der Block 135 weiter zu einem Block 140. Wenn umgekehrt die obengenannten Bedingungen nicht vorliegen (NEIN-Ausgang von Block 135), ist die Aktualisierung der kalten Korrekturkarte 42 nicht ratsam, so geht der Block 135 zurück zum Block 125, er wiederum zum Block 100 zurückgeht.
Im Block 140 aktualisiert der dritte Rechenblock 34 die kalte Korrekturkarte 42 und speichert sie in dem Speicherblock 36, indem in der Karte der aktuelle Wert des kalten Korrekturkoeffizient KFO relativ zu der Kühlwassertemperatur TH2O und dem Druck PC im Ansaugrohr 14 im aktuellen Motorzustand ausgewählt wird und mit einem aktualisierten kalten Korrekturkoeffizienten KFN gleich dem aktuellen kalten Korrekturkoeffizienten KFO, der in der kalten Korrekturkarte 42 gespeichert ist, multipliziert mit dem Mittelwert VM des Betriebsparameters KO2 ersetzt wird, der im Block 110 berechnet wurde, d.h.: KFN = KFO · VM
Der aktualisierte kalte Korrekturkoeffizient KFN wird deshalb der aktuelle kalte Korrekturkoeffizient KFO, der in nachfolgenden Motortakten dazu verwendet wird, die Betriebsmenge QF an einzuspritzendem Kraftstoff zu berechnen.
Der Block 140 geht dann zurück zum Block 125, der wiederum zurück zum Block 100 geht.
Im Block 150 aktualisiert der dritte Rechenblock 34 die heiße Korrekturkarte 40 und speichert sie in dem Speicherblock 36, indem der heiße Korrekturkoeffzient KCO relativ zu der Drehzahl N und der Last L des Motors 4 im aktuellen Motortakt ausgewählt wird und mit einem aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten KCN gleich dem aktuellen heißen Korrekturkoeffizienten KCO, der in der heißen Korrekturkarte 40 gespeichert ist, multipliziert mit dem Mittelwert VM des Betriebsparameters KO2 ersetzt wird, der im Block 110 berechnet wurde, d.h.: KCN = KCO · VM
Der aktualisierte heiße Korrekturkoeffizient KCN wird deshalb der aktuelle heiße Korrekturkoeffizient KCO, der in nachfolgenden Motortakten dazu verwendet wird, die Betriebsmenge QF an einzuspritzendem Kraftstoff zu berechnen.
Der Block 150 geht dann weiter zu einem Block 160, in welchem der dritte Rechenblock 34 die Aktualisierung von Block 150 zu anderen aktuellen heißen Korrekturkoeffizienten KCO mit einer vorbestimmten Beziehung zu dem aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten KCN fortpflanzt, was im folgenden unter Bezug auf das Floßdiagramm von 5 im einzelnen beschrieben wird.
Der Block 160 geht dann weiter zu einem Block 170, der den Wert VM zurücksetzt, und geht dann zurück zum Block 100.
Bei der folgenden Beschreibung der Operationen zur Aktualisierungsfortpflanzung in 5 wird zur Verdeutlichung die folgende Terminologie verwendet: der Begriff "möglicherweise zu aktualisierende heiße Korrekturkoffizienten" und das Symbol KCP betreffen aktuelle heiße Korrekturkoeffizienten KCO, die anfänglich für eine mögliche Aktualisierungsfortpflanzung in Erwägung gezogen wurden, und der Begriff "tatsächlich zu aktualisierende heiße Korrekturkoeffizienten" und das Symbol KCE betreffen möglicherweise zu aktualisierende heiße Korrekturkoeffizienten KCP, die tatsächlich zu aktualisieren sind.
Wie in 5 gezeigt, wählt der dritte Rechenblock 34 zur Fortpflanzung der Aktualisierung in einem ersten Block 200 aus den aktuellen heißen Korrekturkoeffizienten KCO, die in der heißen Korrekturkarte 40 gespeichert sind, erste möglicherweise zu aktualisierende heiße Korrekturkoeffizienten KCP1 angrenzend an den aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten KCN aus, d.h. aktuelle heiße Korrekturkoeffizienten KCO in einem Abstand von eins von dem aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten KCN, die einen ersten Rahmen von aktuellen heißen Korrekturkoeffizienten KCO um den aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten KCN definieren.
Im Block 200 wählt der dritte Rechenblock 34 aus den aktuellen heißen Korrekturkoeffizienten KCO, die in der heißen Korrekturkarte 40 gespeichert sind, zweite möglicherweise zu aktualisierende heiße Korrekturkoeffizienten KCP2 angrenzend an die ersten möglicherweise zu aktualisierenden Korrekturkoeffizienten KCP1 aus, d.h. aktuelle heiße Korrekturkoeffizienten KCO in einem Abstand von zwei von dem aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten KCN, die einen zweiten Rahmen von aktuellen heißen Korrekturkoeffizienten KCO um den ersten Rahmen definieren.
6 zeigt mit unterschiedlichen Schraffierungen und den entsprechenden, oben angegebenen Symbolen einen aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten KCN; den ersten Rahmen um den aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten KCN, der von den angrenzenden ersten, möglicherweise zu aktualisierenden heißen Korrekturkoeffizienten KCP1 definiert ist; und den zweiten Rahmen um den aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten KCN, der von den zweiten, möglicherweise zu aktualisierenden heißen Korrekturkoeffizienten KCP2 angrenzend an die ersten, möglicherweise zu aktualisierenden heißen Korrekturkoeffizienten KCP1 definiert ist.
Der Block 200 geht dann weiter zu einem Block 210, in welchem der dritte Rechenblock 34 für den aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten KCN und für jeden der möglicherweise zu aktualisierenden heißen Korrekturkoeffizienten KCP1, KCP2 ein entsprechendes Motorzustands-Flag IS in der Motorzustandskarte 44 und ein entsprechendes Aktualisierungszustand-Flag IA in der Aktualisierungszustandskarte 46 bestimmt.
Im Block 210 bestimmt der dritte Rechenblock 34 auch in der Übergangskarte 48 die Übergangskoeffizienten KT zur Verwendung zum Fortpflanzen der Aktualisierung des aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten KCN zu den möglicherweise zu aktualisierenden heißen Korrekturkoeffizienten KCP1, KCP2, d.h. die Übergangskoeffizienten KT, die jeweils als Motorzustands-Flags IS das Motorzustands-Flag relativ zu dem aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten KCN und das Motorzustands-Flag relativ zu dem entsprechenden möglicherweise zu aktualisierenden heißen Korrekturkoeffizienten KCP1, KCP2 haben.
Der Block 210 geht dann weiter zu einem Block 220, in welchem der dritte Rechenblock 34 für jeden der möglicherweise zu aktualisierenden heißen Korrekturkoeffizienten KCP1, KCP2 mit Werten des Motorzustands-Flags IS von weniger als fünf drei Fortpflanzungskoeffizienten KPN, KPL, KPO berechnet, um jeweils die Aktualisierung zu möglicherweise zu aktualisierenden heißen Korrekturkoeffizienten KCP1, KCP2 in der gleichen Zeile wie der aktualisierte heiße Korrekturkoeffizient KCN, zu möglicherweise zu aktualisierenden heißen Korrektur Koeffizienten KCP1, KCP2 in der gleichen Spalte wie der aktualisierte heiße Korrekturkoeffizient KCN und zu möglicherweise zu aktualisierenden heißen Korrekturkoeffizienten KCP1, KCP2 fortzupflanzen, die bezüglich des aktualisierten heißen Korrekurkoeffizienten KCN schräg angeordnet sind.
Genauer wie folgt für jeden möglicherweise zu aktualisierenden heißen Korrekturkoeffizient KCP1, KCP2 in der gleichen Zeile wie der aktualisierte heiße Korrekturkoeffizient KCN:
wo KPN (i, j) den Fortpflanzungskoeffizienten zwischen dem aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten KCN mit einem Motorzustands-Flag IS mit dem Wert "i" und dem möglicherweise zu aktualisierenden heißen Korrekturkoeffizienten KCP1, KCP2 mit einem Motorzustands-Flag IS mit dem Wert " j" darstellt; KT(i, j) der Übergangskoeffizient zwischen dem aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten KCN und dem möglicherweise zu aktualisierendem heißen Korrekturkoeffizienten KCP1, KCP2 ist; K1 ein erster Proportionskoeffizient ist, der in dem drittten Rechenblock 34 gespeichert ist; n die Anzahl von Zeilen und Spalten in der Matrix ist, welche die heiße Korrekturkarte 40 definiert; Nmax die maximale Motordrehzahl in der heißen Korrekturkarte 40 ist; Nmin die minimale Motordrehzahl in der heißen Korrekturkarte 40 ist; Nc die Motordrehzahl relativ zu dem aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten KCN ist; Np die Motordrehzahl relativ zu dem möglicherweise zu aktualisierenden heißen Korrekturkoeffizienten KCP1, KCP2 ist; Nd der tatsächliche Abstand in der Motordrehzahl zwischen dem aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten KCN und dem möglicherweise zu aktualisierenden heißen Korrekturkoeffizienten KCP1, KCP2 ist; und Nm der mittlere Abstand in der Motordrehzahl zwischen den aktuellen heißen Korrekturkoeffizienten KCO ist, die in der heißen Korrekturkarte 40 gespeichert sind.
Für jeden möglicherweise zu aktualisierenden heißen Korrekturkoeffizient KCP1, KCP2 in der gleichen Spalte wie der aktualisierte heiße Korrekturkoeffizient KCN:
wo KPL (i, j) den Fortpflanzungskoeffizienten zwischen dem aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten KCN mit einem Motorzustands-Flag IS mit dem Wert "i" und dem möglicherweise zu aktualisierenden heißen Korrekturkoeffizienten KCP1, KCP2 mit einem Motorzustands-Flag IS mit dem Wert " j" darstellt; KT(i, j) der Übergangskoeffizient zwischen dem aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten KCN und dem möglicherweise zu aktualisierenden heißen Korrekturkoeffizienten KCP1, KCP2 ist; K2 ein zweiter Proportionskoeffizient ist, der in dem drittten Rechenblock 34 gespeichert ist; n die Anzahl von Zeilen und Spalten in der Matrix ist, welche die heiße Korrekturkarte 40 definiert; Lmax die maximale Last in der heißen Korrekturkarte 40 ist; Lmin die minimale Last in der heißen Korrekturkarte 40 ist; Lc die Last relativ zu dem aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten KCN ist; Lp die Last relativ zu dem möglicherweise zu aktualisierenden heißen Korrekturkoeffizienten KCP1, KCP2 ist; Ld der tatsächliche Abstand in den Lastwerten des Motors 4 zwischen dem aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten KCN und dem möglicherweise zu aktualisierenden heißen Korrekturkoeffizienten KCP1, KCP2 ist; und Lm der mittlere Abstand in den Lastwerten des Motors 4 zwischen den aktuellen heißen Korrekturkoeffizienten KCO ist, die in der heißen Korrekturkarte 40 gespeichert sind.
Für jeden der möglicherweise zu aktualisierenden heißen Korrekturkoeffizienten KCP1, KCP2, die schräg bezüglich des aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten KCN angeordnet sind:
wo KPO (i, j) den Fortpflanzungskoeffizienten zwischen dem aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten KCN mit einem Motorzustands-Flag IS mit dem Wert "i" und dem möglicherweise zu aktualisierenden heißen Korrekturkoeffizienten KCP1, KCP2 mit einem Motorzustands-Flag IS mit dem Wert " j" darstellt; KT(i, j) der Übergangskoeffizient zwischen dem aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten KCN und dem möglicherweise zu aktualisierenden KCP1, KCP2 ist; K3 ein dritter Proportionskoeffizient ist, der in dem drittten Rechenblock 34 gespeichert ist; n die Anzahl von Zeilen und Spalten in der Matrix ist, welche die heiße Korrekturkarte 40 definiert; Nc die Motordrehzahl relativ zu dem aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten KCN ist; Np die Motordrehzahl relativ zu dem möglicherweise zu aktualisierenden heißen Korrekturkoeffizienten KCP1, KCP2 ist; Lc die Last relativ zu dem aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten KCN ist; Lp die Last relativ zu dem möglicherweise zu aktualisierenden heißen Korrekturkoeffizienten KCP1, KCP2 ist; Nd der tatsächliche Abstand in der Motordrehzahl zwischen dem aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten KCN und dem möglicherweise zu aktualisierenden heißen Korrekturkoeffizienten KCP1, KCP2 ist; Ld der tatsächliche Abstand in der Lastwerten des Motors 4 zwischen dem aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten KCN und dem möglicherweise zu aktualisierenden heißen Korrekturkoeffizienten KCP1, KCP2 ist; und Dm der mittlere Abstand zwischen den aktuellen heißen Korrekturkoeffizienten KCO ist, die in der heißen Korrekturkarte 40 gespeichert sind, in den Motordrehzahlwerten, wenn Nd größer als Ld ist, und in den Lastwerten des Motors 4, wenn Ld größer als Nd ist.
Aus Gleichung 3) ist nämlich zu ersehen, daß Dd zu dem tatsächlichen Abstand zwischen dem aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten KCN und dem möglicherweise zu aktualisierenden heißen Korrekturkoeffizienten KCPI, KCP2 ist, ausgedrückt in Werten der Motordrehzahl oder der Last des Motors 4, je nachdem, welcher der beiden Abstände größer ist, so daß Dm konsequent den entsprechenden mittleren Abstand zwischen den aktuellen heißen Korrekturkoeffizienten KCO darstellen muß, die in der heißen Korrekturkarte 40 gespeichert sind.
Der Block 220 geht dann weiter zu einem Block 230, in welchem der dritte Rechenblock 34 neue heiße Korrekturkoeffizienten als Ersatz für möglicherweise zu aktualisierende heiße Korrektukoeffizienten KCP1, KCP2 mit anderen Werten IS als fünf für das Motorzustands-Flag berechnet, im folgenden als "heiße Ersatzkorrekturkoeffizienten" KCM1 und KCM2 bezeichnet, indem die möglicherweise zu aktualisierenden heißen Korrekturkoeffizienten KCP1, KCP2, die in der heißen Korrekturkarte 40 gespeichert sind, mit den entsprechenden, im Block 220 berechneten Korrekturkoeffizienten multipliziert werden.
Der Block 230 geht dann weiter zu einem Block 240, in welchem der dritte Rechenblock 34 neue heiße Ersatzkorrekturkoeffizienten für möglicherweise zu aktualisierende heiße Korrekturkoeffizienten KCP1, KCP2 berechnet, die Werte IS von fünf für das Motorzustands-Flag haben.
Genauer wird jeder der möglicherweise zu aktualisierenden heißen Korrekturkoeffizienten KCPI, KCP2 in der gleichen Zeile wie der aktualisierte heiße Korrekturkoeffizient KCN und mit dem Wert von fünf für das Motorzustands-Flag IS mit dem vorhergehenden aktuellen heißen Korrekturkoeffizienten KCO (vorhergehend in der erhöhten Motordrehzahlrichtung), der in der gleichen Zeile angeordnet ist und einen anderen Wert als fünf für das Motorzustands-Flag IS hat.
Das gleiche gilt auch für möglicherweise zu aktualisierende heiße Korrekturkoeffizienten KCP1, KCP2, die bezüglich des aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten KCN schräg angeordnet sind und Werte von 5 für das Motorzustands-Flag IS haben, und für möglicherweise zu aktualisierende heiße Korrekturkoeffizienten KCP1, KCP2, die sich in der gleichen Spalte wie der aktualisierte heiße Korrekturkoeffizient KCN befinden und Werte von 5 für das Motorzustands-Flag IS haben.
Alternativ könnte auch jeder der möglicherweise zu aktualisierenden heißen Korrekturkoeffizienten KCP1, KCP2, der sich in der gleichen Spalte wie der aktualisierte heiße Korrekturkoeffizient KCN befindet und Werte von fünf für das Motorzustands-Flag IS hat, bestimmt werden, indem eine lineare Interpolation der beiden vorhergehenden aktuellen heißen Korrekturkoeffizienten KCO (vorhergehend in der erhöhten Lastwertrichtung), die sich in der gleichen Spalte befinden und anderen Werte als fünf für das Motorzustands-Flag IS haben.
Der Block 240 geht dann weiter zu einem Block 250, in welchem der dritte Rechenblock 34 aus den möglicherweise zu aktualisierenden heißen Korrekturkoeffizienten KCP1, KCP2 tatsächlich zu aktualisierende heiße Korrekturkoeffizienten KCE auf der Basis einer Konditionierungsfunktion, welche die Entwicklung der heißen Korrekturkarte 40 nach einem vorbestimmten Kriterium gewährleistet.
Genauer verwendet die Konditionierungsfunktion die Aktualisierungszustands-Flags IA möglicherweise zu aktualisierender Koeffizienten KCP1, KCP2 und ist durch die folgenden Regeln definiert:

a) heiße Korrekturkoeffizienten, welche direkt aktualisiert wurden, im Gegensatz zu Aktualisierung über Fortpflanzung, d.h. heiße Korrekturkoeffizienten KC relativ zu den Aktualisierungszustands-Flags IA mit Werten von größer oder gleich eins, werden nur direkt weiter aktualisiert, und nicht durch Fortpflanzung von anderen Aktualisierungen; und
b) die Fortpflanzung einer Aktualisierung darf nicht die "Form" der heißen Korrekturkarte 40 um den aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten KCN ändern, der im Block 150 bestimmt wurde, d.h. die Fortpflanzung einer

Aktualisierung darf nicht die bestehende Beziehung zwischen dem aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten KCN und den möglicherweise zu aktualisierenden heißen Korrekturkoeffizienten KCP1, KCP2 ändern.
Genauer, was die Regel b) angeht, für jeden möglicherweise zu aktualisierenden heißen Korrekturkoeffizienten KCP1, KCP2:

– wenn der aktualisierte Korrekturkoeffizient KCN größer als der möglicherweise zu aktualisierende heiße Korrekturkoeffizient KCP1, KCP2 ist und die Fortpflanzung die Differenz zwischen den beiden sogar noch weiter erhöhen würde, dann wird die Fortpflanzung nicht zu den möglicherweise zu aktualisierenden heißen Korrekturkoeffizienten KCP1, KCP2 durchgeführt; und
– wenn die Fortpflanzung die bestehende Beziehung zwischen dem aktualisierten Korrekturkoeffizienten KCN und dem möglicherweise zu aktualisierenden Korrekturkoeffizienten KCP1, KCP2 umkehren sollte (d.h. wenn der aktualisierte Korrekturkoeffizient KCN größer als der möglicherweise zu aktualisierende heiße Korrekturkoeffizient KCP1, KCP2 ist und die Fortpflanzung zu einem aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten KCN führen würde, der kleiner als der möglicherweise aktualisierte Korrekturkoeffizient KCP1, KCP2 ist, oder umgekehrt), dann wird der möglicherweise zu aktualisierende Korrekturkoeffizient KCP1, KCP2 gleich dem aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten KCN gesetzt.

Der Block 250 geht dann weiter zu einem Block 260, in welchem der dritte Rechenblock 34 die heiße Korrekturkarte 40 aktualisiert und im Speicherblock 36 speichert, indem die gespeicherten, tatsächlich zu aktualisierenden heißen Korrekturkoeffizienten KCE mit den entsprechenden heißen Ersatzkorrekturkoeffizienten KCM1, KCM2, KCM3, KCM4 ersetzt werden, die in den Blöcken 230 und 240 bestimmt wurden.
Der Block 260 geht dann weiter zu einem Block 270, in welchem der dritte Rechenblock 34 die Aktualisierungszustandskarte 46 im Speicherblock 36 nach den im Block 260 gemachten Aktualisierungen und dem Aktualisierungskriterium aktualisiert und speichert, das unten unter Bezug auf das Zustandsdiagramm in 7 beschrieben wird.
Die Aktualisierung endet dann, wenn die Aktualisierungszustandskarte 46 aktualisiert wurde, und beginnt wieder, wenn die oben unter Bezug auf Block 100 beschriebenen Bedingungen noch einmal bestimmt werden.
Zur Vereinfachung wird die Aktualisierung der Aktualisierungszustandskarte 46 im folgenden nur unter Bezug auf ein Aktualisierungszustands-Flag beschrieben.
Zunächst nehmen alle Aktualisierungszustands-Flags IA der Aktualisierungszustandskarte 46 einen Nullwert an (IA = 0), womit angegeben ist, daß die relativen aktuellen heißen Korrekturkoeffizienten KCO niemals aktualisiert wurden, wie beispielsweise im anfänglichen Kalibrierungsstadium des Motors 4.
Wie in 7 gezeigt, nimmt IA vom Zustand IA = 0 (Block 300) einen Wert von 2 an (Block 310), wenn die erste Aktualisierung an dem relativen, aktuellen heißen Korrekturkoeffizienten KCO vorgenommen wird, und dieser Wert wird solange aufrechterhalten, wie der relative heiße Korrekturkoeffizient KCO in Anwesenheit der Bedingung | 1 – VM | > R aktualisiert wird.
Ab dem Zustand IA = 2 (Block 310) nimmt IA einen Wert von 4 an (Block 320), wenn der aktuelle heiße Korrekturkoeffizient KCO in Anwesenheit der Bedingung | 1 – VM | < R aktualisiert wird, oder einen Nullwert (Block 300), wenn der Motor 4 abgeschaltet wird.
Ab dem Zustand IA = 4 nimmt IA einen Wert von 1 an (Block 330), wenn der Motor abgeschaltet wird.
Ab dem Zustand IA = 1 (Block 330) nimmt IA einen Wert von 2 an (Block 310), wenn der aktuelle heiße Korrekturkoeffizient. KCO in Anwesenheit der Bedingung| 1 – VM | > R aktualisiert wird, oder einen Wert von 3 (Block 340), wenn der aktuelle heiße Korrekturkoeffizient KCO in Anwesenheit der Bedingung | 1 – VM | < R aktualisiert wird.
Ab dem Zustand IA = 3 (Block 340) nimmt IA einen Wert von 2 an (Block 310), wenn der aktuelle heiße Korrekturkoeffizient KCO in Anwesenheit der Bedingung | 1 – VM | > R aktualisiert wird, einen Wert von 4 (Block 320), wenn der aktuelle heiße Korrekturkoeffizient KCO in Anwesenheit der Bedingung | 1 – VM | < R aktualisiert wird, oder er nimmt einen Wert von 1 an (Block 330), wenn der Motor 4 abgeschaltet wird.
Die Vorteile des selbstanpassenden Steuerverfahrens nach der vorliegenden Erfindung werden aus der vorhergehenden Beschreibung deutlich.
Insbesondere ist durch die Aufnahme eines heißen Korrekturkoeffizienten KC und eines kalten Korrekturkoeffizienten KF in die Rechenkette für die Kraftstoffmenge unter Verwendung der Verhältnisinformationen, die von dem stöchiometrischen Zusammensetzungssensor 12 geliefert werden, dafür gesorgt, daß Produktionsstreuungen und Alterung des Motors 4 und des Einspritzsystems 2 ausgeglichen werden, indem die gesamte Korrektur der Menge an eingespritztem Kraftstoff und nicht der Betätigungscharakteristik der Einspritzdüsen zugeschrieben wird.
Als ein Ergebnis wird das Verhältnis im Vergleich zu bekannten Steuersystemen viel schneller angepaßt, da die oben beschriebene Prozedur der Aktualisierungsfortpflanzung eine Aktualisierung der heißen und kalten Korrekturkarten mit weit weniger direkten Aktualisierungen der heißen und kalten Korrekturkoeffizienten KC bzw. KF zuläßt als den bei bekannten Verhältnissteuersystemen erforderlichen, um den Gewinn und den Versatz der Betätigungscharakteristik der Einspritzdüsen zu schätzen.
Darüber hinaus sorgt das Verhältnissteuerverfahren nach der vorliegenden Erfindung dafür, daß nicht nur lineare Fehler aufgrund von Produktionsstreuungen und Alterung des Motors und des Einspritzsystems, sondern auch nichtlineare Fehler, womit also für eine wirksamere Verhältniskorrektur gesorgt ist.
Natürlich können an dem hier beschriebenen und veranschaulichten Steuerverfahren Änderungen vorgenommen, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung nach der Definition in den beigefügten Ansprüchen abzuweichen.

Claims

Selbstanpassendes Verfahren zur Steuerung des Gemischverhältnisses eines Einspritzsystems (2) eines Verbrennungsmotors (4), mit einer Anzahl von Einspritzdüsen (18) jeweils zum Einspritzen einer Betriebsmenge (QF) von Kraftstoff bei jedem Motortakt; einem stöchiometrischen Zusammensetzungssensor (12), der ein Zusammensetzungssignal (V) erzeugt, das mit der stöchiometrischen Zusammensetzung der von dem Motor (4) erzeugten Abgase in Zusammenhang steht; und einer zentralen Steuereinheit (20), die eine heiße Korrekturkarte (40) speichert, die einen aktuellen heißen Korrekturkoeffizienten (KCO) für jeden Betriebszustand des Motors (4) enthält, der jeweils durch ein Paar von Werten der Drehzahl (N) und der Last (L) des Motors (4) definiert ist, wobei jeder heiße Korrekturkoeffizient (KCO) eine Korrektur angibt, die an einer Nennmenge (QA) von Kraftstoff vorzunehmen ist, um die Wirkung auf die Injektion von Streuungen des Motors (4) und des Einspritzsystems (2) zu berücksichtigen, wenn der Motor (4) normale Betriebstemperaturen erreicht; wobei in jedem Betriebszustand des Motors (4) und für jede Einspritzvorrichtung (18) das Verfahren folgende Schritte umfaßt: a) es wird eine Nennmenge (QA) von einzuspritzendem Kraftstoff bestimmt; b) es wird ein Betriebsparameter (KO2) als eine Funktion des Zusammensetzungssignals (V) und einer proportional-integralen Regelfunktion bestimmt; c) es wird ein aktueller heißer Korrekturkoeffizient (KCO) bestimmt; d) es wird die Betriebsmenge (QF) von einzuspritzendem Kraftstoff als ein Funktion der Nennmenge (QA), des Betriebsparameters (KO2) und des heißen Korrekturkoeffizienten (KCO) bestimmt; und e) die heiße Korrekturkarte (40) wird aktualisiert; wobei der Schritt e) folgende Schritte umfaßt: e1) der aktuelle heiße Korrekturkoeffizient (KCO) wird relativ zu dem Betriebszustand des Motors (4) aktualisiert; und e2) die in Schritt e1) gemachte Aktualisierung wird zu weiteren heißen Korrekturkoeffizienten (KCO) fortgepflanzt, die in der heißen Korrekturkarte (40) gespeichert sind; wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß der Schritt e2) folgende Schritte aufweist: e21) es werden möglicherweise zu aktualisierende heiße Korrekturkoeffizienten (KCPl, KCP2) in der heißen Korrekturkarte (40) bestimmt; e22) es werden Fortpflanzungskoeffizienten (KPN, KPL, KPO) bestimmt, die das Ausmaß angeben, um das die Aktualisierung des aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten (KCN) zu den möglicherweise zu aktualisierenden heißen Korrekturoeffizienten (KCP1, KCP2) fortgepflanzt wird; e23) es wird ersatzweise ein heißer Korrekturkoeffizient (KCM3, KCM4) für jeden möglicherweise zu aktualisierenden heißen Korrekturkoeffizienten (KCP1, KCP2) bestimmt; und e24) die heiße Korrekturkarte (40) wird als eine Funktion der heißen Ersatz-Korrekturkoeffizienten (KCM3, KCM4) aktualisiert; und daß der Schritt e24) folgende Schritte umfaßt: e241) es werden aus den möglicherweise zu aktualisierenden heißen Korrekturkoeffizienten (KCP1, KCP2) tatsächlich zu aktualisierende heiße Korrekturkoeffizienten (KCE) auf der Basis einer Konditionierungsfunktion bestimmt, die die Entwicklung der heißen Korrekturkarte (40) nach einem vorbestimmten Entwicklungskriterium gewährleistet, das durch die folgenden Bedingungen definiert ist: – aktuelle heiße Korrekturkoeffizienten (KCO), die direkt aktualisiert wurden, dagegen nicht über Fortpflanzung; werden nur direkt weiter aktualisiert und nicht durch Fortpflanzung anderer Aktualisierungen; und – die Fortpflanzung einer Aktualisierung darf nicht die bestehende Beziehung zwischen dem aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten (KCN) und den möglicherweise zu aktualisierenden heißen Korrekturkoeffizienten (KCP1, KCP2) ändern.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt e1) den Schritt der Aktualisierung des aktuellen heißen Korrekturkoeffizienten (KCO) relativ zu dem Betriebszustand des Motors (4) als eine Funktion einer Anzahl von Werten umfaßt, die von dem Betriebsparameter (KO2) in vorhergehenden Motorzyklen angenommen wurden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt e1) den Schritt der Aktualisierung des aktuellen heißen Korrekturkoeffizienten (KCO) relativ zu dem Betriebszustand des Motors (4) als eine Funktion einer Menge in Verbindung mit dem Mittelwert der Anzahl von Werten umfaßt, die von dem Betriebsparameter (KO2) angenommen wurde.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt e1) folgende Schritte umfaßt: e11) es wird ein aktualisierter heißer Korrekturkoeffizient (KCN) als eine Funktion des aktuellen heißen Korrekturkoeffizienten (KCO) bestimmt, der in der heißen Korrekturkarte (40) gespeichert ist und relativ zu dem Betriebszustand des Motors (4) ist, und der Menge in Zusammenhang mit dem Mittelwert des Betriebsparameters (KO2); und e12) der aktualisierte heiße Korrekturkoeffizient (KCN) wird in der heißen Korrekturkarte (40) anstelle des aktuellen heißen Korrekturkoeffizienten (KCO) gespeichert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt e21) folgenden Schritt umfaßt: e211) es werden aus den aktuellen heißen Korrekturkoeffizienten (KCO), die in der heißen Korrekturkarte (40) gespeichert sind, erste möglicherweise zu aktualisierende heiße Korrekturkoeffizienten (KCP1) bestimmt, die sich in einem Abstand von eins von dem aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten (KCN) befinden und einen ersten Rahmen von heißen Korrekturkoeffizienten um den aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten definieren.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt e21) auch folgenden Schritt umfaßt: e212) es werden aus den aktuellen heißen Korrekturkoeffizienten (KCO), die in der heißen Korrekturkarte (40) gespeichert sind, zweite möglicherweise zu aktualisierende heiße Korrekturkoeffizienten (KCP2) bestimmt, die sich in einem Abstand von zwei von dem aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten (KCN) befinden und einen zweiten Rahmen von heißen Korrekturkoeffizienten um den aktualisierten heißen Korrekturkoeffizienten definieren.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es auch den Schritt umfaßt, daß der Schritt e) bei vorbestimmten Betriebsbedingungen des Motors (4) und des Einspritzsystems (2) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es auch folgenden Schritt umfaßt: f) es wird ein aktueller kalter Korrekturkoeffizient (KFO) bestimmt, der eine an der einzuspritzenden Nennmenge (QA) von Kraftstoff vorzunehmende Korrektur angibt, um die Wirkung niedriger Temperaturen auf die Einspritzung zu berücksichtigen; und daß in Schritt (c) die Betriebsmenge (QF) von Kraftstoff auch als eine Funktion des aktuellen kalten Korrekturkoeffizienten (KFO) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 8 für ein Einspritzsystem, bei welchem die zentrale Steuereinheit (20) auch eine kalte Korrekturkarte (42) speichert, die den aktuellen kalten Korrekturkoeffizienten (KFO) für jeden Betriebszustand des Motors (4) enthält, der jeweils durch ein Paar von Werten einer Kühlwassertemperatur (THO2) und des Drucks (PC) in einem Ansaugohr (14) des Motors (4) definiert ist; dadurch gekennzeichnet, daß es auch folgenden Schritt umfaßt: g) die kalte Korrekturkarte (42) wird aktualisiert.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt g) für einen Betriebszustand des Motors (4) folgenden Schritt umfaßt: g1) der aktuelle kalte Korrekturkoeffizient (KCO) wird relativ zu einem Betriebszustand des Motors (4) als eine Funktion einer Anzahl von Werten aktualisiert, die von dem Betriebsparameter (KO2) angenommen wurden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt g1) den Schritt umfaßt, daß der aktuelle kalte Korrekturkoeffizient (KFO) relativ zu dem Betriebszustand des Motors (4) als eine Funktion des Mittelwerts der Werte aktualisiert wird, die von dem Betriebsparameter (KO2) in einem vorbestimmten Zeitfenster angenommen wurden.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt g1) folgende Schritte umfaßt: g11) es wird ein aktualisierter kalter Korrekturkoeffizient (KFN) als eine Funktion des aktuellen kalten Korrekturkoeffizienten (KFO) bestimmt, der in der kalten Korrekturkarte (42) gespeichert ist und relativ zu dem Betriebszustand des Motors (4) ist, und der Menge in Zusammenhang mit dem Mittelwert des Betriebsparameters (KO2); und g12) der aktualisierte kalte Korrekturkoeffizient (KFN) wird in der kalten Korrekturkarte (42) anstelle des aktuellen kalten Korrekturkoeffizienten (KFO) gespeichert.