EP0142011A2 - Apparatus for mixture control in a combustion engine - Google Patents

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EP0142011A2
EP0142011A2 EP84111992A EP84111992A EP0142011A2 EP 0142011 A2 EP0142011 A2 EP 0142011A2 EP 84111992 A EP84111992 A EP 84111992A EP 84111992 A EP84111992 A EP 84111992A EP 0142011 A2 EP0142011 A2 EP 0142011A2
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EP
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combustion engine
internal combustion
fuel metering
influencing
speed
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Withdrawn
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EP84111992A
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Albrecht Dipl.-Ing. Clement
Dieter Dipl.-Ing. Mayer
Ernst Dipl.-Ing. Wild
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Publication of EP0142011A3 publication Critical patent/EP0142011A3/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425—Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2451—Methods of calibrating or learning characterised by what is learned or calibrated
    • F02D41/2454—Learning of the air-fuel ratio control

Definitions

  • the invention relates to a device for a fuel metering system in an internal combustion engine according to the preamble of the main claim.
  • These control systems for controlling the air ratio ⁇ have been known for a long time and have been described in detail in the literature.
  • DE-OS 30 36 107 discloses an adaptive ⁇ control device for a fuel metering system in an internal combustion engine, in which multiplicative and additive correction variables are formed in addition to the existing control and are stored in non-volatile memories.
  • the control device enables additive control of the A shift in the lower part-load range and in the idling range, in the upper part-load range and under full load conditions. Through this measure, the pilot control of the value is gradually adapted to changing operating parameters of the internal combustion engine.
  • This special type of adaptation is based on the knowledge that essentially additive errors occur when the internal combustion engine is only slightly loaded and multiplicative errors occur in the pilot control of the lambda value when the internal combustion engine is heavily loaded.
  • Additive errors can in particular be caused by so-called leakage air components, these are air components that are not registered by the load sensor, for example an air flow meter.
  • Multiplicative errors can, for example, be caused by temperature or pressure fluctuations which relate to the density of the fuel or the amount of air drawn in.
  • the device according to the invention for a fuel metering system in an internal combustion engine with the features of the main claim enables the pilot control of the lambda control to be optimally adapted. Because a further, speed-dependent correction of the pilot control values is carried out, errors can now also be compensated for, which are of an additive speed-dependent nature. Such additive speed-dependent errors can occur, for example, due to wear-dependent long-term drifts on the fuel metering elements.
  • the inventive step begins here, namely in the detection of these functional dependencies of the sources of error.
  • the object of the device according to the invention is therefore to improve the driving and exhaust gas behavior of lambda-controlled internal combustion engines.
  • FIG. 1 shows a rough block diagram of a lambda control device according to the prior art
  • FIG. 2 shows a characteristic diagram to explain the functioning of the device according to the invention
  • FIG. 3 shows a schematically illustrated exemplary embodiment of the device according to the invention.
  • FIG. 1 A block diagram of a lambda control device for an internal combustion engine according to the prior art is shown in FIG. 1.
  • a timing element denoted by 10 to which the essential operating parameters of the internal combustion engine are fed as an input variable, is connected on the output side to two multiplier stages 11, 12 which are connected in series.
  • the multiplier stage 12 is followed by an adder stage 13, which on the output side controls injection valves 14 of an internal combustion engine (not shown further).
  • An oxygen probe 15 attached in the exhaust pipe of the internal combustion engine, not shown, is connected to a controller 18 via a comparator 16 and a switch 17.
  • the output signals of the controller 18 are fed via a limiter 19 to the multiplier 11, via a switch 22 'and a control stage 20 to the multiplier 12, and via a correction stage 21 and a switch 22 to the adder 13.
  • a pulse length-modulated signal tp is formed in the timing element 10, which signal is corrected by the subsequent multiplier stages 11, 12 and by the adder stage 13 essentially as a function of the output signal of the oxygen probe 15.
  • the intervention in the fuel metering via the multiplier 11 allows the air / fuel mixture to be adjusted to a predetermined value in the stationary operation of the internal combustion engine.
  • the output signal of the controller 18 is additionally used to control the controller intervention at a symmetrical distance from the limitation and for additive correction in the lower load range and in the idle case.
  • the regulation to a symmetrical distance between the controller intervention and the limitation corresponds to an average shift and is achieved by means of the control stage 20.
  • the additive correction in the lower load range of the internal combustion engine enables the correction stage 21 via, for example, the switch 22 and the adder stage 13.
  • the switch 22 is only used when the engine is idling or actuated in the lower load range.
  • the correction values for the multiplier stage 12 and the adder stage 13 are stored in memories (not shown) and also remain effective in other operating areas of the internal combustion engine.
  • Figure 2 shows a schematic representation of the adaptation areas of the device according to the invention as a function of the load M and the speed n of the internal combustion engine.
  • a load threshold MLS 2 the multiplicative correction value fm is adjusted until the correction factor of the multiplier 11 assumes the neutral value 1.
  • the additive, speed-independent factor ga is adjusted below a load threshold MLS1 and below a speed threshold NS1.
  • Such a procedure for adapting the feedforward control is known, for example, from the aforementioned publication. It has now been shown that with this two-parameter correction of the precontrol, optimal behavior of the internal combustion engine cannot always be achieved.
  • the essence of the invention is based on the knowledge of introducing a third correction value gn, which additionally influences the feedforward control in proportion to the speed.
  • the load speed range in which this value gn is corrected lies between the load thresholds MLS3 and MLS4 and above a speed NS2.
  • the MLS4 threshold which precludes an adjustment of the value gn in very low load ranges, was introduced for technical driving reasons - in this range there is a very poor combustion of the air-fuel mixture. No adjustment of these correction values is carried out in all other operating areas of the internal combustion engine. However, these correction values are effective in all operating areas of the internal combustion engine.
  • FIG. 3 an embodiment of the device according to the invention is shown in more detail.
  • 30 designates an internal combustion engine in which a lambda probe 31 is exposed to the exhaust gas.
  • the fuel metering signal of the internal combustion engine in the present special case it is a spark-ignited internal combustion engine with injection, is formed on the basis of the output signal of a load sensor, for example an air flow meter, and the speed in a multiplier 32.
  • This injection period t L is provided with the correction factor F R via the usual lambda control loop consisting of a comparator 34, a controller 35 and the multiplier 33.
  • the interventions in the injection period via a multiplier 36, an adder 37 and an adder 38 serve to adapt the pilot control.
  • the output signal of the controller 35 is smoothed via a low-pass filter 39, compared in a comparator 40 with a desired value and then fed to three controllers 44, 45 and 46 via switches 41, 42 and 43.
  • the controller 44 is connected to the adder 38 via a multiplier 47, to which speed information is supplied, and via a memory (not shown).
  • the controller 45 is connected to the adder 37 and the controller 46 to the multiplier 36 via a memory (not shown).
  • the power output of the internal combustion engine is at values which are characterized by an intake air quantity between the limits MLS3 and MLS4 and if the speed is above the threshold NS2, switch 3 is closed and switches 1 and 2 are opened.
  • This additive speed-proportional correction value gn is also adjusted until the averaged output variable of the controller 35 corresponds to the predetermined target value applied to the comparator 40.
  • the controllers 44, 45 and 46 are assigned a relatively large time constant, which can extend into the minute range. How to test the The device according to the invention has shown, the pilot control of the injection time can be tracked excellently to the changing parameters of the internal combustion engine.
  • the factor F R2 which characterizes the direct influence of the superimposed lambda control, generally takes on the value 1 and deviates from it only briefly, if at all.
  • This feedforward control is particularly important in those operating states of the internal combustion engine in which either the lambda probe is not ready for operation or the deceleration of the controlled system, particularly in transition areas of the internal combustion engine, plays a dominant role.
  • the exhaust gas quality and the operating behavior of the internal combustion engine are then determined solely by the pilot control.
  • the measures described here significantly improve the pilot control of the fuel metering.

Abstract

Es wird eine Einrichtung für ein Kraftstoffzumesssystem bei einer Brennkraftmaschine mit einer Recheneinheit zur Erzeugung eines Kraftstoffzumesssignals in Abhängigkeit von den Betriebsparametern der Brennkraftmaschine mit einer Sauerstoffsonde und einem mit dem Sondensignal beaufschlagten Filter und mit einer nachgeschalteten Auswerteschaltung zur zusätzlichen, vorzugsweise multiplikativen Beeinflussung des Kraftstoffzumesssignals vorgeschlagen, bei dem die Ausgangsgrösse des Filters zusammen mit bereitgestellten Drehzahlinformationen über wenigstens eine Regelfunktion zu einer zusätzlichen additiven drehzahlabhängigen und einer additiven drehzahlunabhängigen Beeinflussung des Kraftstoffzumesssignals verwendet wird. Durch diese Massnahme wird eine nahezu ideale Vorsteuerung des Kraftstoffzumesssignals erreicht, was sich insbesondere beim Übergangsverhalten der Brennkraftmaschine und bei ausgeschaltetem Lambda-Regelkreis positiv hinsichtlich des Fahrverhaltens und Abgasverhaltens der Brennkraftmaschine bemerkbar macht.A device for a fuel metering system in an internal combustion engine with a computing unit for generating a fuel metering signal as a function of the operating parameters of the internal combustion engine with an oxygen probe and a filter loaded with the probe signal and with a downstream evaluation circuit for additional, preferably multiplicative influencing of the fuel metering signal is proposed for which the output variable of the filter is used together with the speed information provided via at least one control function for an additional additive speed-dependent and an additive speed-independent influencing of the fuel metering signal. An almost ideal pilot control of the fuel metering signal is achieved by this measure, which is particularly noticeable with regard to the driving behavior and exhaust gas behavior of the internal combustion engine when the internal combustion engine is transitioning and the lambda control circuit is switched off.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung für ein Kraftstoffzumeßsystem bei einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs. Diese Regelsysteme zur Regelung der Luftzahl λ sind schon seit langem bekannt und wurden in der Literatur ausführlich beschrieben. Insbesondere ist aus der DE-OS 30 36 107 eine adaptive λ-Regeleinrichtung für ein Kraftstoffzumeßsystem bei einer Brennkraftmaschine bekannt, bei der zusätzlich zur bereits vorhandenen Regelung multiplikative und additive Korrekturgrößen gebildet und in nichtflüchtigen Speichern abgelegt werden. Die Regeleinrichtung ermöglicht im unteren Teillastbereich und im Leerlaufbereich eine additive, im oberen Teillastbereich und unter Vollastbedingungen eine multiplikative Ausregelung der A -Verschiebung. Durch diese Maßnahme wird die Vorsteuerung des -Wertes allmählich an sich verändernde-Betriebsparameter der Brennkraftmaschine adaptiert. Dieser speziellen, in der DE-OS 30 36 107 dargestellten Art der Adaption liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei einer geringen Belastung der Brennkraftmaschine im wesentlichen additive Fehler und bei großer Belastung der Brennkraftmaschine im wesentlichen multiplikative Fehler in der Vorsteuerung des Lambda-Wertes auftreten. Additive Fehler können insbesondere durch sogenannte Leckluftanteile, dies sind Luftanteile die nicht vom Lastsensor, beispielsweise einem Luftmengenmesser registriert werden, hervorgerufen werden. Multiplikative Fehler können beispielsweise aufgrund von Temperatur- bzw. Druckschwankungen, die sich auf die Dichte vom Kraftstoff bzw. angesaugter Luftmenge beziehen, hervorgerufen werden. So erspart eine derartige Adaption der Vorsteuerung einen Höhengeber, da höhenabhängige Dichtefehler automatisch kompensiert werden.The invention relates to a device for a fuel metering system in an internal combustion engine according to the preamble of the main claim. These control systems for controlling the air ratio λ have been known for a long time and have been described in detail in the literature. In particular, DE-OS 30 36 107 discloses an adaptive λ control device for a fuel metering system in an internal combustion engine, in which multiplicative and additive correction variables are formed in addition to the existing control and are stored in non-volatile memories. The control device enables additive control of the A shift in the lower part-load range and in the idling range, in the upper part-load range and under full load conditions. Through this measure, the pilot control of the value is gradually adapted to changing operating parameters of the internal combustion engine. This special type of adaptation, shown in DE-OS 30 36 107, is based on the knowledge that essentially additive errors occur when the internal combustion engine is only slightly loaded and multiplicative errors occur in the pilot control of the lambda value when the internal combustion engine is heavily loaded. Additive errors can in particular be caused by so-called leakage air components, these are air components that are not registered by the load sensor, for example an air flow meter. Multiplicative errors can, for example, be caused by temperature or pressure fluctuations which relate to the density of the fuel or the amount of air drawn in. Such an adaptation of the feedforward control saves a height transmitter, since height-dependent density errors are automatically compensated for.

Im großen und ganzen hat sich diese Anordnung als zufriedenstellend erwiesen, obwohl in einigen Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine noch nicht optimale Verhältnisse vorliegen. Wie die Untersuchungen zeigten, darf eine weitere Driftmöglichkeit nicht vernachlässigt werden, die durch die beiden bisher beschriebenen Korrekturmöglichkeiten nicht erfaßt wird. Dies deshalb, da die bekannte Regeleinrichtung nur additive drehzahlunabhängige Fehler berücksichtigt. Tritt ein additiver drehzahlabhängiger Fehler auf, dann kann die Regelung zwar den Fehler für eine bestimmte vorgegebene Drehzahl korrigieren, bei Anfahren eines neuen Drehzahlbereiches ist jedoch der gerade ermittelte Korrekturwert nicht mehr richtig, so daß der Korrekturvorgang von neuem beginnt. Im allgemeinen ändert sich die Drehzahl jedoch derartig rasch, daß die adaptive Anpassung mit ihrer relativ großen Regelzeitkonstanten sozusagen aus "dem Tritt kommt". Anhand von Abgastests konnte gezeigt werden, daß ein solcher Fehler die adaptive Regelung in die Irre führen kann, so daß das Abgas unter derartigen, oben beschriebenen Bedingungen schlechtere Werte annimmt als ohne adaptive Regelung.Overall, this arrangement has proven to be satisfactory, although in some operating areas of the internal combustion engine conditions are not yet optimal. As the investigations showed, another drift possibility must not be neglected, which is not covered by the two correction options described so far. This is because the known control device only takes into account additive speed-independent errors. If an additive speed-dependent error occurs, the control system can correct the error for a certain predetermined speed, but when a new speed range is approached, the correction value just determined is no longer correct, so that the correction process starts again. In general, however, the speed changes so fast that the adaptive adaptation with its relatively large control time constant "comes out of step", so to speak. On the basis of exhaust gas tests, it could be shown that such an error can mislead the adaptive control, so that the exhaust gas assumes worse values under such conditions as described above than without adaptive control.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Einrichtung für ein Kraftstoffzumeßsystem bei einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Hauptanspruchs ermöglicht eine optimale Anpassung der Vorsteuerung der Lambda-Regelung. Dadurch, daß eine weitere, drehzahlabhängige Korrektur der Vorsteuerwerte vorgenommen wird, können nun auch Fehler kompensiert werden, die additiver drehzahlabhängiger Natur sind. Derartige additive drehzahlabhängige Fehler können beispielsweise durch verschleißabhängige Langzeitdriften an den Kraftstoffzumeßorganen auftreten. Die Erfindungsleistung setzt schon hier, nämlich in der Erkennung dieser funktionalen Abhängigkeiten der Fehlerquellen ein.The device according to the invention for a fuel metering system in an internal combustion engine with the features of the main claim enables the pilot control of the lambda control to be optimally adapted. Because a further, speed-dependent correction of the pilot control values is carried out, errors can now also be compensated for, which are of an additive speed-dependent nature. Such additive speed-dependent errors can occur, for example, due to wear-dependent long-term drifts on the fuel metering elements. The inventive step begins here, namely in the detection of these functional dependencies of the sources of error.

Insbesondere für Brennkraftmaschinen mit elektrischen Einspritzventilen können Ablagerungen und Auswaschungen an den Einspritzventilen, die Anzugsverfälschungen zur Folge haben, Ursache für derartige Fehler sein. Des weiteren kann auch eine falsche Spannungskorrektur an den Einspritzventilen, die aufgrund der unterschiedlichen Anzugs- bzw. Abfallzeiten der Ventile notwendig ist, Anlaß für derartige Fehler geben. Der erfindungsgemäßen Einrichtung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das Fahr- und Abgasverhalten von Lambda-geregelten Brennkraftmaschinen zu verbessern.In particular for internal combustion engines with electrical injectors, deposits and washouts on the injectors, which can lead to adulteration, can be the cause of such errors. Furthermore, an incorrect voltage correction on the injection valves, which is necessary due to the different pull-in and drop-out times of the valves, can give rise to such errors. The object of the device according to the invention is therefore to improve the driving and exhaust gas behavior of lambda-controlled internal combustion engines.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein grobes Blockschaltbild einer LamddaRegeleinrichtung gemäß dem Stand der Technik, Figur 2 ein Kennfeld zur Erläuterung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung und Figur 3 ein schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung.An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. FIG. 1 shows a rough block diagram of a lambda control device according to the prior art, FIG. 2 shows a characteristic diagram to explain the functioning of the device according to the invention, and FIG. 3 shows a schematically illustrated exemplary embodiment of the device according to the invention.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

Ein Blockschaltbild einer Lambda-Regeleinrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Stand der Technik ist in Figur 1 dargestellt. Ein mit 10 bezeichnetes Zeitglied, dem als Eingangsgröße die wesentlichen Betriebsparameter der Brennkraftmaschine zugeführt werden, ist ausgangsseitig an zwei Multiplizierstufen 11, 12, die in Serie geschaltet sind, angeschlossen. Der Multiplizierstufe 12 folgt eine Addierstufe 13, die ausgangsseitig Einspritzventile 14 einer nicht weiter dargestellten Brennkraftmaschine ansteuert. Eine im nicht dargestellten Abgasrohr der Brennkraftmaschine angebrachte Sauerstoffsonde 15 ist über einen Vergleicher 16 und einen Schalter 17 an einen Regler 18 angeschlossen. Die Ausgangssignale des Reglers 18 werden über einen Begrenzer 19 der Multiplizierstufe 11, über einen Schalter 22' und eine Steuerstufe 20 der Multiplizierstufe 12 sowie über eine Korrekturstufe 21 und einen Schalter 22 der Addierstufe 13 zugeführt.A block diagram of a lambda control device for an internal combustion engine according to the prior art is shown in FIG. 1. A timing element denoted by 10, to which the essential operating parameters of the internal combustion engine are fed as an input variable, is connected on the output side to two multiplier stages 11, 12 which are connected in series. The multiplier stage 12 is followed by an adder stage 13, which on the output side controls injection valves 14 of an internal combustion engine (not shown further). An oxygen probe 15 attached in the exhaust pipe of the internal combustion engine, not shown, is connected to a controller 18 via a comparator 16 and a switch 17. The output signals of the controller 18 are fed via a limiter 19 to the multiplier 11, via a switch 22 'and a control stage 20 to the multiplier 12, and via a correction stage 21 and a switch 22 to the adder 13.

Die Anordnung funktioniert wie folgt: Im Zeitglied 10 wird ausgehend von den Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine ein pulslängenmoduliertes Signal tp gebildet, das über die nachfolgenden Multiplizierstufen 11, 12 sowie über die Addierstufe 13 im wesentlichen in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal der Sauerstoffsonde 15 korrigiert wird. Der Eingriff in die Kraftstoffzumessung über die Multiplizierstufe 11 erlaubt im stationären Betrieb der Brennkraftmaschine eine Einregelung des Luft-Kraftstoff-Gemisches auf einen vorgegebenen Wert. Das Ausgangssignal des Reglers 18 wird jedoch zusätzlich zur Regelung des Reglereingriffs auf symmetrischen Abstand zur Begrenzung sowie zur additiven Korrektur im unteren Lastbereich sowie im Leerlauffall herangezogen. Die Regelung auf symmetrischen Abstand des Reglereingriffs zur Begrenzung entspricht einer Mittelwertverschiebung und wird mittels der Steuerstufe 20 erreicht. Diese arbeitet nur bei eingeschalteter Lambda-Regelung und beeinflußt ausgangsseitig die Multiplizierstufe 12. Die additive Korrektur im unteren Lastbereich der Brennkraftmaschine ermöglicht die Korrekturstufe 21 über beispielsweise den Schalter 22 und die Addierstufe 13. Dabei wird im vorliegenden Spezialfall der Schalter 22 nur im Leerlauffall bzw. im unteren Lastbereich betätigt. Die Korrekturwerte für die Multiplizierstufe 12 und die Addierstufe 13 werden in nicht dargestellten Speichern gespeichert und bleiben auch in anderen Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine wirksam.The arrangement works as follows: Based on the operating parameters of the internal combustion engine, a pulse length-modulated signal tp is formed in the timing element 10, which signal is corrected by the subsequent multiplier stages 11, 12 and by the adder stage 13 essentially as a function of the output signal of the oxygen probe 15. The intervention in the fuel metering via the multiplier 11 allows the air / fuel mixture to be adjusted to a predetermined value in the stationary operation of the internal combustion engine. However, the output signal of the controller 18 is additionally used to control the controller intervention at a symmetrical distance from the limitation and for additive correction in the lower load range and in the idle case. The regulation to a symmetrical distance between the controller intervention and the limitation corresponds to an average shift and is achieved by means of the control stage 20. This only works when the lambda control is switched on and influences the multiplier stage 12 on the output side. The additive correction in the lower load range of the internal combustion engine enables the correction stage 21 via, for example, the switch 22 and the adder stage 13. In the present special case, the switch 22 is only used when the engine is idling or actuated in the lower load range. The correction values for the multiplier stage 12 and the adder stage 13 are stored in memories (not shown) and also remain effective in other operating areas of the internal combustion engine.

Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung der Adaptionsbereiche der erfindungsgemäßen Einrichtung in Abhängigkeit von der Last M und der Drehzahl n der Brennkraftmaschine. Oberhalb einer Lastschwelle MLS 2 wird der multiplikative Korrekturwert fm solange verstellt, bis der Korrekturfaktor der Multiplizierstufe 11 den neutralen Wert 1 annimmt. Unterhalb einer Lastschwelle MLS1 und unterhalb einer Drehzahlschwelle NS1 wird der additive, drehzahlunabhängige Faktor ga angepaßt. Eine derartige Vorgehensweise zur Anpassung der Vorsteuerung ist beispielsweise aus der eingangs erwähnten Offenlegungsschrift bekannt. Es hat sich nun gezeigt, daß mit dieser zweiparametrigen Korrektur der Vorsteuerung nicht immer ein optimales Verhalten der Brennkraftmaschine erreichen läßt. Der Kern der Erfindung basiert auf der Erkenntnis, einen dritten Korrekturwert gn einzuführen, der die Vorsteuerung additiv drehzahlproportional beeinflußt. Der Last-Drehzahlbereich, in dem dieser Wert gn korrigiert wird, liegt zwischen den Lastschwellen MLS3 und MLS4 sowie oberhalb einer Drehzahl NS2. Die Schwelle MLS4, die eine Anpassung des Wertes gn in sehr niedrigen Lastbereichen ausschließt, wurde aus fahrtechnischen Gründen - in diesem Bereich liegt eine sehr schlechte Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches vor - eingeführt. In allen anderen Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine wird keine Anpassung dieser Korrekturwerte durchgeführt. Allerdings sind diese Korrekturwerte in allen Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine wirksam.Figure 2 shows a schematic representation of the adaptation areas of the device according to the invention as a function of the load M and the speed n of the internal combustion engine. Above a load threshold MLS 2, the multiplicative correction value fm is adjusted until the correction factor of the multiplier 11 assumes the neutral value 1. The additive, speed-independent factor ga is adjusted below a load threshold MLS1 and below a speed threshold NS1. Such a procedure for adapting the feedforward control is known, for example, from the aforementioned publication. It has now been shown that with this two-parameter correction of the precontrol, optimal behavior of the internal combustion engine cannot always be achieved. The essence of the invention is based on the knowledge of introducing a third correction value gn, which additionally influences the feedforward control in proportion to the speed. The load speed range in which this value gn is corrected lies between the load thresholds MLS3 and MLS4 and above a speed NS2. The MLS4 threshold, which precludes an adjustment of the value gn in very low load ranges, was introduced for technical driving reasons - in this range there is a very poor combustion of the air-fuel mixture. No adjustment of these correction values is carried out in all other operating areas of the internal combustion engine. However, these correction values are effective in all operating areas of the internal combustion engine.

Zur Klarlegung der Begriffe additiv drehzahlunabhängig und additiv drehzahlabhängig sei an dieser Stelle festgestellt, daß sich diese Begriffe auf die zugemessene Kraftstoffmenge pro Zeiteinheit und nicht auf die Kraftsto°fmenge pro Einspritzung beziehen.To clarify the terms additive independent of speed and additive dependent on speed, it should be stated at this point that these terms refer to the metered amount of fuel per unit of time and not to the amount of fuel per injection.

In Figur 3 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung näher dargestellt. Mit 30 ist eine Brennkraftmaschine bezeichnet, bei der eine Lambda-Sonde 31 dem Abgas ausgesetzt ist. Das Kraftstoffzumeßsignal der Brennkraftmaschine, im vorliegenden Spezialfall handelt es sich um eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit Einspritzung, wird ausgehend von dem Ausgangssignal eines Lastsensors, beispielsweise einem Luftmengenmesser, und der Drehzahl in einer Multiplizierstufe 32 gebildet. Diese Einspritzzeitdauer tL wird über den üblichen Lambda-Regelkreis bestehend aus einem Vergleicher 34, einem Regler 35 und der Multiplizierstufe 33 mit dem Korrekturfaktor FR versehen. Die Eingriffe in die Einspritzzeitdauer über eine Multiplizierstufe 36, eine Addierstufe 37 und eine Addierstufe 38 dienen zur Anpassung der Vorsteuerung. Hierzu wird das Ausgangssignal des Reglers 35 über einen Tiefpaß 39 geglättet, in einem Vergleicher 40 mit einem Sollwert verglichen und dann über Schalter 41, 42 und 43 drei Reglern 44, 45 und 46 zugeführt. Dabei ist der Regler 44 über eine Multiplizierstufe 47, der Drehzahlinformationen zugeführt werden, und über nicht dargestellte Speicher an die Addierstufe 38 angeschlossen. In der gleichen Weise ist über nicht dargestellte Speicher der Regler 45 mit der Addierstufe 37 und der Regler 46 mit der Multiplizierstufe 36 verbunden.In Figure 3, an embodiment of the device according to the invention is shown in more detail. 30 designates an internal combustion engine in which a lambda probe 31 is exposed to the exhaust gas. The fuel metering signal of the internal combustion engine, in the present special case it is a spark-ignited internal combustion engine with injection, is formed on the basis of the output signal of a load sensor, for example an air flow meter, and the speed in a multiplier 32. This injection period t L is provided with the correction factor F R via the usual lambda control loop consisting of a comparator 34, a controller 35 and the multiplier 33. The interventions in the injection period via a multiplier 36, an adder 37 and an adder 38 serve to adapt the pilot control. For this purpose, the output signal of the controller 35 is smoothed via a low-pass filter 39, compared in a comparator 40 with a desired value and then fed to three controllers 44, 45 and 46 via switches 41, 42 and 43. The controller 44 is connected to the adder 38 via a multiplier 47, to which speed information is supplied, and via a memory (not shown). In the same way, the controller 45 is connected to the adder 37 and the controller 46 to the multiplier 36 via a memory (not shown).

Die Anordnung weist folgende Funktionsweise auf:

  • Für den Fall einer großen Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine, bei der die angesaugte Luftmenge die Schwelle MLS2 überschreitet, wird Schalter 2 geschlossen und Schalter 1 und 3 verbleiben im geöffneten Zustand. Der Regler 46 für den multiplikativen Faktor fm verstellt sich solange, bis der Mittelwert der Ausgangsgröße des Reglers 35 mit dem an dem Vergleicher 40 anliegenden Sollwert, der vorzugsweise den neutralen Wert 1 annimmt, übereinstimmt.
The arrangement works as follows:
  • In the event of a large power output of the internal combustion engine, in which the amount of air sucked in exceeds the threshold MLS2, switch 2 is closed and switches 1 and 3 remain open Status. The controller 46 for the multiplicative factor fm adjusts itself until the mean value of the output variable of the controller 35 agrees with the target value applied to the comparator 40, which preferably assumes the neutral value 1.

Liegt hingegen die Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine bei Werten, die durch eine angesaugte Luftmenge zwischen den Grenzen MLS3 und MLS4 charakterisiert wird und liegt gleichzeitig die Drehzahl oberhalb der Schwelle NS2, so wird Schalter 3 geschlossen und Schalter 1 und 2 geöffnet. Auch dieser additive drehzahlproportionale Korrekturwert gn wird solange verstellt, bis die gemittelte Ausgangsgröße des Reglers 35 mit dem vorgegebenen am Vergleicher 40 anliegenden Sollwert übereinstimmt.If, on the other hand, the power output of the internal combustion engine is at values which are characterized by an intake air quantity between the limits MLS3 and MLS4 and if the speed is above the threshold NS2, switch 3 is closed and switches 1 and 2 are opened. This additive speed-proportional correction value gn is also adjusted until the averaged output variable of the controller 35 corresponds to the predetermined target value applied to the comparator 40.

Für den Fall einer geringen Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine, die unterhalb der Schwelle MLS1 liegt und für kleine Drehzahlen unterhalb der Schwelle NS1 befindet sich alleine der Schalter 1 im geschlossenen Zustand. In diesem Fall wird der additive drehzahlunabhängige Korrekturwert ga verstellt. Da dieser Korrekturwert einer konstanten Kraftstoffmenge pro Zeiteinheit entsprechen soll, hier jedoch die Einspritzzeit pro Einspritzung beeinflußt, wird der Wert ga noch durch eine Multiplizierstufe 47 mit einer zur Drehzahl umgekehrten proportionalen Größe beaufschlagt.In the case of a low power output of the internal combustion engine, which is below the threshold MLS1 and for low speeds below the threshold NS1, switch 1 alone is in the closed state. In this case, the additive speed-independent correction value ga is adjusted. Since this correction value is intended to correspond to a constant fuel quantity per unit of time, but here influences the injection time per injection, the value ga is also acted upon by a multiplier 47 with a proportional quantity that is reversed to the speed.

Da es sich bei den hier zu kompensierenden Vorgängen in der Regel um zeitlich langsam veränderliche Abläufe handelt, ist den Reglern 44, 45 und 46 eine relativ große Zeitkonstante, die bis in den Minutenbereich reichen kann, zugeordnet. Wie sich bei der Erprobung der erfindungsgemäßen Einrichtung zeigte, ist es gelungen, die Vorsteuerung der Einspritzzeit hervorragend den sich ändernden Parametern der Brennkraftmaschine nachzuführen. Der Faktor FR2 der den direkten Einfluß der überlagerten Lambda-Regelung charakterisiert, nimmt in der Regel den Wert 1 an und weicht, wenn überhaupt, nur kurzzeitig von diesem ab. Dieser Vorsteuerung kommt vor allem in solchen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine, in denen entweder die Lambda-Sonde nicht funktionsbereit ist oder aber die Verzögerung der Regelstrecke, insbesondere in Übergangsbereichen der Brennkraftmaschine, eine dominante Rolle spielt, eine große Bedeutung zu. Dann wird die Abgasqualität und das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine allein von der Vorsteuerung bestimmt. Durch die hier beschriebenen Maßnahmen wird eine erhebliche Verbesserung der Vorsteuerung der Kraftstoffzumessung erreicht.Since the processes to be compensated for are generally slowly changing processes, the controllers 44, 45 and 46 are assigned a relatively large time constant, which can extend into the minute range. How to test the The device according to the invention has shown, the pilot control of the injection time can be tracked excellently to the changing parameters of the internal combustion engine. The factor F R2, which characterizes the direct influence of the superimposed lambda control, generally takes on the value 1 and deviates from it only briefly, if at all. This feedforward control is particularly important in those operating states of the internal combustion engine in which either the lambda probe is not ready for operation or the deceleration of the controlled system, particularly in transition areas of the internal combustion engine, plays a dominant role. The exhaust gas quality and the operating behavior of the internal combustion engine are then determined solely by the pilot control. The measures described here significantly improve the pilot control of the fuel metering.

Obwohl die Erfindung zum besseren Verständnis anhand eines Blockschaltbildes unter Verwendung von Einzelkomponenten erläutert wurde, läßt sich eine softwaremäßige Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung mittels einesjUC ohne weiteres durchführen. Eine derartige Ausführungsform stellt für den Fachmann auf dem Gebiet der Kraftstoffzumessung bei Brennkraftmaschinen kein Problem dar, da er hier zum einen jederzeit einen Fachmann auf dem Gebiet der Datenverarbeitungstechnik heranziehen kann und andererseits beispielsweise in der DE-OS 30 36 107 eine derartige Ausführungsform offenbart ist.Although the invention has been explained for better understanding on the basis of a block diagram using individual components, a software implementation of the device according to the invention can be carried out easily using a jUC. Such an embodiment is not a problem for the person skilled in the field of fuel metering in internal combustion engines, since on the one hand he can consult a person in the field of data processing technology at any time and on the other hand such an embodiment is disclosed, for example, in DE-OS 30 36 107.

Claims (7)

1. Einrichtung für ein Kraftstoffzumeßsystem bei einer Brennkraftmaschine mit einer Recheneinheit zur Erzeugung eines Kraftstoffzumeßsignals in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, insbesondere von der Luftmenge, dem Ansaugdruck oder allgemein der Last, der Drehzahl oder auch der Temperatur, mit einer Sauerstoffsonde und einer nachgeschalteten Ausverteschaltung zur zusätzlichen, vorzugsweise multiplikativen direkten oder indirekten Beeinflussung des Kraftstoffzumeßsignals und einem mit dem Sondensignal beaufschlagten Filter, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsgröße des Filters zusammen mit bereitgestellten Drehzahlinformationen über wenigstens eine Regelung zu einer zusätzlichen additiven drehzahlabhängigen und einer additiven drehzahlunabhängigen Beeinflussung des Kraftstoffzumeßsignals verwendet wird.1. Device for a fuel metering system in an internal combustion engine with an arithmetic unit for generating a fuel metering signal as a function of operating parameters of the internal combustion engine, in particular on the amount of air, the intake pressure or generally the load, the speed or the temperature, with an oxygen probe and a downstream switching circuit for additional, preferably multiplicative, direct or indirect influencing of the fuel metering signal and a filter loaded with the probe signal, characterized in that the output variable of the filter is used together with provided speed information via at least one control for an additional additive speed-dependent and an additive speed-independent influencing of the fuel metering signal. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größen zur additiven Beeinflussung des Kraftstoffzumeßsignals in Abhängigkeit vom jeweiligen Betriebsbereich der Brennkraftmaschine hinsichtlich der vorzugsweise multiplikativen Beeinflussung optimiert werden.2. Device according to claim 1, characterized in that the quantities for additively influencing the fuel metering signal are optimized as a function of the respective operating range of the internal combustion engine with regard to the preferably multiplicative influencing. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Größen zur additiven Beeinflussung der Kraftstoffzumessung im Leerlauf- bzw. im Teillastbereich der Brennkraftmaschine optimiert werden.3. Device according to claim 2, characterized in that the sizes for additively influencing the fuel metering in the idle or in the partial load range of the internal combustion engine are optimized. 4. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe zur additiven drehzahlunabhängigen Beeinflussung der Kraftstoffzumessung für Drehzahlen der Brennkraftmaschine unterhalb einer Schwelle NS1 optimiert wird.4. Device according to at least one of claims 2 and 3, characterized in that the size for the additive speed-independent influencing of the fuel metering for speeds of the internal combustion engine is optimized below a threshold NS1. 5. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe zur additiven drehzahlproportionalen Beeinflussung der Kraftstoffzumessung für eine Drehzahl der Brennkraftmaschine oberhalb einer Schwelle NS2 optimiert wird.5. Device according to at least one of claims 2 to 4, characterized in that the size for the additive speed-proportional influencing of the fuel metering is optimized for a speed of the internal combustion engine above a threshold NS2. 6. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Größen zur additiven Beeinflussung hinsichtlich der vorzugsweise multiplikativen Beeinflussung in der Weise optimiert werden, daß die direkte multiplikative Beeinflussung im wesentlichen neutralisiert wird.6. Device according to at least one of claims 2 to 5, characterized in that the quantities for additive influencing with respect to the preferably multiplicative influencing are optimized in such a way that the direct multiplicative influencing is essentially neutralized. 7. Einrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die additive Beeinflussung der Kraftstoffzumessung über den gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine wirksam ist.7. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the additive influencing of the fuel metering is effective over the entire operating range of the internal combustion engine.
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