EP0170891B1 - Method and apparatus for specifically controlling each cylinder group in a multicylinder engine - Google Patents

Method and apparatus for specifically controlling each cylinder group in a multicylinder engine Download PDF

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EP0170891B1
EP0170891B1 EP85108335A EP85108335A EP0170891B1 EP 0170891 B1 EP0170891 B1 EP 0170891B1 EP 85108335 A EP85108335 A EP 85108335A EP 85108335 A EP85108335 A EP 85108335A EP 0170891 B1 EP0170891 B1 EP 0170891B1
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EP
European Patent Office
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cylinders
internal combustion
combustion engine
groups
injection
Prior art date
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Application number
EP85108335A
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German (de)
French (fr)
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EP0170891A3 (en
EP0170891A2 (en
Inventor
Ferdinand Dipl.-Ing. Grob
Josef Dipl.-Ing. Wahl
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OFFERTA DI LICENZA AL PUBBLICO;AL PUBBLICO
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Publication of EP0170891A2 publication Critical patent/EP0170891A2/en
Publication of EP0170891A3 publication Critical patent/EP0170891A3/en
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Publication of EP0170891B1 publication Critical patent/EP0170891B1/en
Expired legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/008Controlling each cylinder individually
    • F02D41/0082Controlling each cylinder individually per groups or banks
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D41/1408Dithering techniques

Definitions

  • the invention is based on a method and a device for controlling a multi-cylinder internal combustion engine and a device for carrying out the method according to the preamble of the main claim and the secondary claim.
  • a device has already been described in DE-A-2941 977 and in parallel application US-A-43 42 097.
  • a test signal generator for varying the metered fuel quantity and a sensor for detecting the size to be optimized are used and, based on a torque signal, the maximum power or the minimum specific fuel consumption is determined depending on the load area of the internal combustion engine.
  • the main advantage of the invention is a reduced fuel consumption of the internal combustion engine while maintaining good exhaust gas values despite larger permissible tolerances in the injection valves and in the filling of the individual cylinders. Furthermore, it proves to be advantageous that, according to the invention, that lambda is set for each cylinder at which the cylinder in question operates at its optimum efficiency. For a given engine design and for given operating conditions, the engine can thus be operated in the range of the theoretically minimal fuel consumption.
  • FIG. 1 and 2 show diagrams of an arbitrarily assumed torque curve of the cylinders of an internal combustion engine to explain the method according to the invention
  • FIG. 1 shows an embodiment of the device for carrying out the method
  • FIG. 4 shows a flow diagram to explain the mode of operation of the embodiment of FIG. 3.
  • FIG. 5 shows a time diagram
  • FIG. 6 shows a time diagram to explain the application of the method to a multi-cylinder internal combustion engine with only a single injection valve.
  • the total torque as the sum of the individual torques is not plotted in all the other figures, but rather the total torque divided by the number of cylinders.
  • the injection time is included in these curves as a parameter.
  • the cylinder-specific injection quantities are varied in opposite directions until the torque variations assume a minimum due to the wobbling of the injection times.
  • the essential boundary condition of this method is to keep the sum of the individual injection times constant so that the operating point of the internal combustion engine as well as the average exhaust gas composition are preserved.
  • the results of such a cylinder-specific optimization process are plotted in FIG. 1b.
  • FIG. 2a the single-cylinder torque curves and the cylinder-related total torque curve are plotted analogously to FIG. 1a. It was assumed that cylinders 1, 2 and 3 have the same filling and, accordingly, the same torque curves M 123 . By contrast, cylinder 4 works with a low degree of filling; so that the maximum torque is only reached with larger throttle valve positions a or air volumes.
  • the arbitrarily assumed single-cylinder torque curves should satisfy the following equations:
  • the optimization process now proceeds in such a way that the injection times or quantities (T, + T 2 ) for cylinders 1 and 2 are wobbled in opposite directions to the injection times (T 3 + T 4 ) for cylinders 3 and 4.
  • the boundary condition that the sum of all four injection times should remain unchanged must also be observed here.
  • the wobbling of the injection quantity in connection with a phase analysis of the output signal for the torque or the speed of the internal combustion engine serves to determine the direction of the required adjustment of the mean values of (T, + T 2 ) and (T 3 + T 4 ) such that there is a maximum torque, ie the torque modulation goes to zero.
  • the determined ratio values of the injection quantities T 1 , T 2 and T 3 , T 4 are first stored.
  • the process described is now repeated in the same way for two further cylinder groups or cylinders.
  • the absolute torque maximum or the absolute minimum specific fuel consumption is set for the relevant operating point of the internal combustion engine after a few steps.
  • the result can, for example, be recorded in a learning map. It is therefore necessary to change the cylinder groups or individual cylinders since only the ratio of two fuel injection quantities can be determined by each individual optimization process.
  • four unknowns, namely four injection times have to be determined. It is therefore necessary to repeat the optimization process three times, so that three different injection time ratios are obtained for different cylinders or groups of cylinders.
  • the fourth condition is that the sum of all injection times must have a constant value.
  • Such iterative methods for solving coupled systems of equations are well known per se, so that the person skilled in the art can also easily carry out the method according to the invention iteratively.
  • T constant implicitly included.
  • FIG. 3 shows the circuit structure of a device for carrying out the described optimization process.
  • a microcomputer 50 the components CPU 51, RAM 52, ROM 53, timer 54, first input / output unit 55 and second input / output unit 56 are connected to one another via an address and a data bus 57.
  • An oscillator 58 is used to time the program sequence in the microcomputer 50, which is connected on the one hand directly to the CPU 51 and on the other hand via a divider 59 to the timer 54.
  • the signals of an exhaust gas probe 63, a speed sensor 64 and a reference mark sensor 65 are fed to the first input / output unit 55 via conditioning circuits 60, 61 and 62, for example.
  • the battery voltage 66, the throttle valve position 67, the cooling water temperature 68 and the output signal of the torque transmitter 69 are provided as further input variables. If the torque of the internal combustion engine is obtained directly from the speed, the speed sensor 64 could also be used to detect the torque.
  • the input variables are connected to a series circuit comprising a multiplexer 74 and an analog-to-digital converter 75 via associated conditioning circuits 70, 71, 72 and 73.
  • the function of the multiplexer 74 and the analog-digital converter 75 can be implemented, for example, by the 0809 module from National Semiconductors.
  • the multiplexer 74 is controlled via a line 76 starting from the first input / output unit 55.
  • the second input / output unit 56 controls injection valves 78 of the internal combustion engine via power output stages 77.
  • the fuel is an injection system with one injection valve per cylinder or an injection system with a single injection valve arranged in the air intake duct of the internal combustion engine.
  • the cylinder-specific optimization of the fuel metering or the efficiency takes place by means of the subroutine T m .
  • the injection times T , 10 , T , 30, for example of cylinders 1 and 3 of the internal combustion engine are swept in opposite directions by the amount AT.
  • the individual cylinder injection times are changed in accordance with the result of the comparison under the boundary condition of a constant total injection time.
  • the cylinder-specific injection times are modified accordingly after a new phase comparison.
  • the sum of the injection times here for example T ,, and T, 3 takes on a constant value.
  • the wobble signals are plotted using the example of an optimization process for the injection times T-, T, 3 and the associated torque or speed signals.
  • the injection time T increased by the amount ⁇ T and the injection time T, 3 decreased by the amount AT.
  • the reaction of the internal combustion engine to these modified injection times can manifest itself in an increase or decrease in torque.
  • the injection time T. (T 3 ) is increased (decreased) or decreased (increased) under the boundary condition a constant total injection time (T ,. + T 3 ).
  • the optimization process continues in this manner. that the injection time T ..
  • phase of the torque change of the internal combustion engine also changes accordingly.
  • digital filters as described in the German application P 3 403 304.7, can advantageously be used.
  • the first injection pulse is sprayed off at a time selected in such a way that after the running time (injection valve - intake valve) it reaches the intake valve of the 4th cylinder exactly at the time of opening. Accordingly, the 2nd injection pulse appears in the second cylinder.
  • the injection quantity assigned to the individual cylinder can now be varied. Again, the injection pulses belonging to two cylinders or cylinder groups are swept in opposite directions and varied in opposite directions on average so that, as already described, a maximum torque results.
  • the lambda in which the cylinder in question can be set can now be set for each cylinder in his we efficiency degree works. Since, without optimization, the tolerances A Lambda in the lambda value from cylinder to cylinder can easily be A Lambda - 0.1, a significantly smaller fluctuation range can be expected after optimization. A smaller fluctuation range of the lambda value from cylinder to cylinder would also bring advantages in the dimensioning of the catalytic converter, since today's catalytic converters are constructed quite voluminously because of this fluctuation range in order to average over several combustion cycles of the internal combustion engine.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren bzw. einer Vorrichtung zur Regelung einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine und einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Gattung des Hauptanspruchs bzw. des Nebenanspruchs. Eine derartige Vorrichtung ist bereits in der DE-A-2941 977 bzw. der Parallelanmeldung US-A-43 42 097 beschrieben. Zur Optimierung des abgegebenen Moments einer Brennkraftmaschine bzw. des spezifischen Kraftstoffverbrauchs wird ein Testsignalgenerator zur Variation der zugemessenen Kraftstoffmenge und ein Sensor zur Erfassung der zu optimierenden Größe verwendet und ausgehend von einem Momentensignal das Leistungsmaximum bzw. der minimale spezifische Kraftstoffverbrauch je nach Lastgebiet der Brennkraftmaschine bestimmt. Aus US-A-43 66 793 ist weiter eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine bekannt, bei der jedoch zunächst eine Fehlzündung in einem Zylinder abgewartet wird, bevor die Kraftstoffzufuhr zu diesem Zylinder erhöht und die Kraftstoffzufuhr zu den regulär arbeitenden Zylindern erniedrigt wird.The invention is based on a method and a device for controlling a multi-cylinder internal combustion engine and a device for carrying out the method according to the preamble of the main claim and the secondary claim. Such a device has already been described in DE-A-2941 977 and in parallel application US-A-43 42 097. To optimize the delivered torque of an internal combustion engine or the specific fuel consumption, a test signal generator for varying the metered fuel quantity and a sensor for detecting the size to be optimized are used and, based on a torque signal, the maximum power or the minimum specific fuel consumption is determined depending on the load area of the internal combustion engine. From US-A-43 66 793 a multi-cylinder internal combustion engine is also known, in which, however, a misfire in a cylinder is first waited for before the fuel supply to this cylinder is increased and the fuel supply to the regularly operating cylinders is reduced.

Obwohl sich derartige Einrichtungen im praktischen Betrieb recht gut bewährt haben, sind noch Weiterentwicklungen und Verbesserungen möglich, die insbesondere im Hinblick auf die verschärfte Abgasgesetzgebung und auf die Bestrebungen, den Benzinverbrauch der Brennkraftmaschinen zu senken, zum Tragen kommen.Although such devices have proven themselves very well in practical operation, further developments and improvements are still possible, which come into play in particular with regard to the stricter exhaust gas legislation and the efforts to reduce the gasoline consumption of the internal combustion engines.

So haben beispielsweise Untersuchungen gezeigt, daß die einzelnen Zylinder einer Brennkraftmaschine im Normalfall mit unterschiedlichem Luft-Kraftstoffverhältnis betrieben werden. Ursachen hierfür sind u. a. in einer unterschiedlichen Saugrohrführung sowie in nicht völlig identischen Einspritzventilen zu suchen.For example, studies have shown that the individual cylinders of an internal combustion engine are normally operated with different air-fuel ratios. The reasons for this are a. to look for in a different intake manifold guide and in not completely identical injection valves.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, jedem einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine genau die Steuergrößen zuzumessen, die er benötigt, um für den betreffenden Arbeitspunkt im Wirkungsgradoptimum zu arbeiten. Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrens- bzw. Vorrichtungsanspruchs.It is therefore an object of the invention to precisely measure the control variables that are required for each individual cylinder of the internal combustion engine in order to work at the optimum efficiency for the relevant operating point. This object is achieved with the features of the independent method or device claim.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Als wesentlicher Vorteil der Erfindung ergibt sich ein verringerter Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine unter Beibehaltung guter Abgaswerte trotz größerer zulässiger Toleranzen bei den Einspritzventilen sowie bei der Füllung der einzelnen Zylinder. Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, daß sich gemäß der Erfindung für jeden Zylinder dasjenige Lambda einstellt, bei dem der betreffende Zylinder in seinem Wirkungsgradoptimum arbeitet. Für eine gegebene Motorkonstruktion und für gegebene Betriebsbedingungen kann der Motor damit im Bereich des theoretisch minimalen Kraftstoffverbrauchs betrieben werden.The main advantage of the invention is a reduced fuel consumption of the internal combustion engine while maintaining good exhaust gas values despite larger permissible tolerances in the injection valves and in the filling of the individual cylinders. Furthermore, it proves to be advantageous that, according to the invention, that lambda is set for each cylinder at which the cylinder in question operates at its optimum efficiency. For a given engine design and for given operating conditions, the engine can thus be operated in the range of the theoretically minimal fuel consumption.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit den Ansprüchen, aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung.Further advantages of the invention result in connection with the claims, from the following description and the drawing.

Zeichnungdrawing

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden beschrieben und näher erläutert. Es zeigen : Figur 1 und Figur 2 Diagramme eines willkürlich angenommenen Drehmomentverlaufs der Zylinder einer Brennkraftmaschine zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Figur ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, Figur4 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels der Figur 3. Figur 5 ein Zeitdiagramm einiger wesentlichen Signalgrößen und Figur 6 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Anwendung des Verfahrens auf eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit nur einem einzigen Einspritzventil.Embodiments of the invention are shown in the drawing and are described and explained in more detail below. 1 and 2 show diagrams of an arbitrarily assumed torque curve of the cylinders of an internal combustion engine to explain the method according to the invention, FIG. 1 shows an embodiment of the device for carrying out the method, FIG. 4 shows a flow diagram to explain the mode of operation of the embodiment of FIG. 3. FIG. 5 shows a time diagram FIG. 6 shows a time diagram to explain the application of the method to a multi-cylinder internal combustion engine with only a single injection valve.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

Auf die Einrichtungen zum Optimieren von Betriebskenngrössen einer Brennkraftmaschine, die nicht zylinderspezifisch wirken, soll im weiteren nicht eingegangen werden, da deren Funktionsweise beispielsweise in der DE-OS 28 47 021 (UK-Patentanmeldung 20 34 930A), dem SAE-Paper 72 02 54 oder auch der US-PS 4064846 ausreichend erläutert ist. Im allgemeinen liegt diesen Methoden eine Extremwertregelung zugrunde, bei der eine Eingangsgröße der Brennkraftmaschine beispielsweise periodisch variiert wird. Die Reaktion der Brennkraftmaschine auf diese periodische Variation wird über eine Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine, beispielsweise das Drehmoment überwacht. Entsprechend diesem Überwachungsergebnis wird eine Eingangsgröße der Brennkraftmaschine so lange verstellt, bis die Variation der Ausgangsgröße auf ein Minimum gesunken ist. Bei allen bekannten Verfahren bleibt jedoch unberücksichtigt, daß in der Regel jedem einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine ein anderes Betriebsgemisch zur Verfügung gestellt wird. Die Variationen des Betriebsgemisches für die einzelnen Zylinder sind beispielsweise auf unterschiedliche Füllungen oder unterschiedliche Einspritzmengen zurückzuführen.The devices for optimizing the operating parameters of an internal combustion engine that do not have a cylinder-specific effect will not be discussed further below, since their mode of operation is described, for example, in DE-OS 28 47 021 (UK patent application 20 34 930A), SAE paper 72 02 54 or also the US-PS 4064846 is sufficiently explained. In general, these methods are based on extreme value control, in which an input variable of the internal combustion engine is varied, for example, periodically. The reaction of the internal combustion engine to this periodic variation is monitored via an output variable of the internal combustion engine, for example the torque. In accordance with this monitoring result, an input variable of the internal combustion engine is adjusted until the variation in the output variable has dropped to a minimum. In all known methods, however, it is not taken into account that a different operating mixture is generally made available to each individual cylinder of the internal combustion engine. The variations of the company mix for the individual For example, cylinders can be attributed to different fillings or different injection quantities.

Am Beispiel einer 2-Zylinderbrennkraftmaschine soll der Kern der Erfindung näher erläutert werden. In Figur 1a ist zu diesem Zweck der für die beiden Zylinder unterschiedlich angenommene Drehmomentverlauf M1 und M2 der Einzelzylinder in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung α und damit in Abhängigkeit von der angesaugten Luftmenge aufgetragen. Um die numerische Behandlung des Problems zu vereinfachen, wurde willkürlich ein parabelförmiger Verlauf des Drehmoments gemäß

Figure imgb0001
Figure imgb0002
mit

  • a gleich Drosselklappenstellung bzw. angesaugte Luftmenge und
  • T,, T2 gleich Einzelzylindereinspritzzeiten angesetzt.
The essence of the invention will be explained in more detail using the example of a 2-cylinder internal combustion engine. In Figure 1a, the torque curve different adopted for the two cylinders M1 and M 2 is for this purpose the individual cylinders in dependence upon the throttle position α and plotted as a function of the amount of intake air. In order to simplify the numerical treatment of the problem, a parabolic curve according to the torque was arbitrarily used
Figure imgb0001
Figure imgb0002
With
  • a equals throttle valve position or intake air quantity and
  • T ,, T 2 equal to single cylinder injection times.

Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in allen weiteren Abbildungen auch nicht das Gesamtsummendrehmoment als Summe der Einzeldrehmomente sondern das durch die Zylinderanzahl dividierte Summendrehmoment aufgetragen. Die Einspritzzeit geht in diese Kurven als Parameter ein. Durch die spezielle Wahl des Verlaufs der Einzelzylinder-Drehmomente wird simuliert, daß Zylinder 1 eine größere Füllung als Zylinder 2 aufweist. Dies geht daraus hervor, daß für gleiche Einspritzzeiten T1 = T2 = 7 [w. E.] der Drehmomentverlauf des ersten Zylinders schon bei einer Drosselklappenstellung α = 4 [w. E.] gegenüber a = 6 [w. E.] beim zweiten Zylinder sein Drehmomentmaximum erreicht. Aufgrund dieser unterschiedlichen Füllung der Einzelzylinder kann das auf die Zylinderzahl bezogene Summendrehmoment (1/2 ΣM) bei einer Drosselklappenstellung a = 5 [w. E.] nicht die Werte der Einzelzylindermomente erreichen. Um den Einzelzylinderdrehmomentverlauf bzw. den zylinderspezifischen Wirkungsgrad zu optimieren, wird nun erfindungsgemäß vorgeschlagen, bei konstanter Ansaugluftmenge die Einspritzmenge für die beiden Zylinder der Brennkraftmaschine in der Weise gegenläufig zu wobbeln, daß die Summeneinspritzzeit bzw. -menge aller Zylinder konstant gehalten wird. Ein Vergleich der Phasenlage des Wobbelsignals für die Einspritzzeiten mit dem Signal eines Gebers für das Drehmoment der Brennkraftmaschine liefert die zylinderspezifischn Einspritzzeiten zur Erzielung des maximalen Drehmoments der Brennkraftmaschine. Aufgrund der Ergebnisse des Phasenvergleiches werden die zylinderspezifischen Einspritzmengen gegenläufig so lange variiert, bis die Drehmomentvariationen aufgrund des Wobbelns der Einspritzzeiten ein Minimum annehmen. Die wesentliche Randbedingung dieses Verfahrens besteht darin, die Summe der einzelnen Einspritzzeiten konstant zu halten, damit der Betriebspunkt der Brennkraftmaschine ebenso wie die mittlere Abgaszusammensetzung erhalten bleiben. In Figur 1 b sind die Resultate eines solchen zylinderspezifischen Optimierungsvorganges aufgetragen. Dem Zylinder 1, der bei gleicher Drosselklappenstellung α einen höheren Füllungsgrad aufweist als Zylinder 2, wird nach dem Optimierungsverfahren eine höhere Kraftstoffmenge entsprechend einer Einspritzzeit T, = 8 [w. E.] zugeführt, während der Zylinder 2 mit Einspritzzeiten T2 = 6 [w. E.] bedient wird. Die Summe der Einspritzzeiten und damit die zugeführte Kraftstoffmenge blieb also unverändert, während das zylinderbezogene Gesamtdrehmoment (1/2 ΣM) um 25 % von 4 [w. E.] auf 5 [w. E.] angestiegen ist. Dies ist gleichbedeutend damit, daß der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine um 25 % erhöht würde. In Figur 1 ist zur Veranschaulichung der Zusammenhänge der Verlauf des zylindergewichteten Summenmoments als Funktion der Einspritzzeit T, aufgetragen. Als Parameter dient die Drosseklappenstellung α, wobei α im vorliegenden Fall 5 [w. E.] annimmt. Die Einspritzzeit T2 ist über die Bedingung, daß die Summe der Einspritzzeit T, und T2 eine Konstante (hier Konstante = 14) bilden soll, implizit in der Summendrehmomentfunktion enthalten. Aus dieser Figur 1c ist zu entnehmen, daß die zweizylindrige Brennkraftmaschine dann ein optimales Drehmoment abgibt und somit im Wirkungsgradmaximum betrieben wird, wenn die Einspritzzeit T, den Wert 8 [w. E.] bei einer Gesamteinspritzzeit T. und T2 von 14 [w. E.] bei einer Drosselklappenstellung α = 5 [w. E.] annimmt. Dieser Vorgang wird nun für jede Drosselklappenstellung wiederholt.For the sake of clarity, the total torque as the sum of the individual torques is not plotted in all the other figures, but rather the total torque divided by the number of cylinders. The injection time is included in these curves as a parameter. The special choice of the course of the single-cylinder torques simulates that cylinder 1 has a larger filling than cylinder 2. This follows from the fact that T 1 = T 2 = 7 [w. E.] the torque curve of the first cylinder already with a throttle valve position α = 4 [w. E.] compared to a = 6 [w. E.] reached its maximum torque in the second cylinder. Due to this different filling of the individual cylinders, the total torque based on the number of cylinders (1/2 ΣM) with a throttle valve position a = 5 [w. E.] do not reach the values of the single cylinder torques. In order to optimize the single-cylinder torque curve or the cylinder-specific efficiency, it is now proposed according to the invention to wobble the injection quantity for the two cylinders of the internal combustion engine in opposite directions with a constant intake air quantity in such a way that the total injection time or quantity of all cylinders is kept constant. A comparison of the phase position of the wobble signal for the injection times with the signal of a sensor for the torque of the internal combustion engine provides the cylinder-specific injection times to achieve the maximum torque of the internal combustion engine. On the basis of the results of the phase comparison, the cylinder-specific injection quantities are varied in opposite directions until the torque variations assume a minimum due to the wobbling of the injection times. The essential boundary condition of this method is to keep the sum of the individual injection times constant so that the operating point of the internal combustion engine as well as the average exhaust gas composition are preserved. The results of such a cylinder-specific optimization process are plotted in FIG. 1b. According to the optimization method, cylinder 1, which has a higher degree of filling than cylinder 2 with the same throttle valve position α, is given a higher fuel quantity corresponding to an injection time T = 8 [w. E.] supplied, while the cylinder 2 with injection times T 2 = 6 [w. E.] is operated. The sum of the injection times and thus the amount of fuel supplied thus remained unchanged, while the total cylinder-related torque (1/2 ΣM) increased by 25% from 4 [w. E.] to 5 [w. E.] has increased. This is equivalent to the fact that the efficiency of the internal combustion engine would be increased by 25%. To illustrate the relationships, the course of the cylinder-weighted total torque as a function of the injection time T is plotted in FIG. The throttle valve position α serves as a parameter, with α 5 [w. E.] assumes. The injection time T 2 is implicitly included in the total torque function on the condition that the sum of the injection time T and T 2 should form a constant (here constant = 14). From this Figure 1c it can be seen that the two-cylinder internal combustion engine then delivers an optimal torque and is thus operated at the maximum efficiency when the injection time T, the value 8 [w. E.] with a total injection time T. and T 2 of 14 [w. E.] with a throttle valve position α = 5 [w. E.] assumes. This process is now repeated for each throttle valve position.

Anhand der Figur 2 soll das Verfahren für eine vierzylindrige Brennkraftmaschine erläutert werden. In Figur 2a sind analog zu der Figur 1a die Einzelzylinder-Drehmomentkurven sowie der zylinderbezogene Gesamtdrehmomentverlauf aufgetragen. Dabei wurde vorausgesetzt, daß die Zylinder 1, 2 und 3 die gleiche Füllung und dementsprechend auch die gleichen Drehmomentverläufe M123 aufweisen. Zylinder4 arbeitet dagegen mit einem geringen Füllgrad; so daß das Drehmomentmaximum erst bei größeren Drosselklappenstellungen a bzw. Luftmengen erreicht wird. Die willkürlich angenommenen Einzelzylinderdrehmomentverläufe sollen folgenden Gleichungen genügen :The method for a four-cylinder internal combustion engine will be explained with reference to FIG. In FIG. 2a, the single-cylinder torque curves and the cylinder-related total torque curve are plotted analogously to FIG. 1a. It was assumed that cylinders 1, 2 and 3 have the same filling and, accordingly, the same torque curves M 123 . By contrast, cylinder 4 works with a low degree of filling; so that the maximum torque is only reached with larger throttle valve positions a or air volumes. The arbitrarily assumed single-cylinder torque curves should satisfy the following equations:

Figure imgb0003
Figure imgb0004
Figure imgb0005
Anm. : w. E. = willkürliche Einheiten
Figure imgb0003
Figure imgb0004
Figure imgb0005
Note: w. E. = arbitrary units

Der Optimierungsvorgang läuft nun in der Weise ab, daß zunächst die Einspritzzeiten bzw. -mengen (T, + T2) für Zylinder 1 und 2 geganläufig zu den Einspritzzeiten (T3 + T4) für Zylinder 3 und 4 gewobbelt werden. Auch hier ist die Randbedingung, daß die Summe aller vier Einspritzzeiten unverändert bleiben soll, einzuhalten. Das Wobbeln der Einspritzmenge in Verbindung mit einer Phasenbetrachtung des Ausgangssignals für das Drehmoment bzw. die Drehzahl der Brennkraftmaschine dient dazu, die Richtung der erforderlichen Verstellung der Mittelwerte von (T, + T2) sowie (T3 + T4) so festzulegen, daß sich ein maximales Drehmoment ergibt, d. h. daß die Drehmomentmodulation gegen Null geht. Die ermittelten Verhältniswerte der Einspritzmengen T,, T2 und T3, T4 werden zunächst abgespeichert. Der beschriebene Vorgang wird nun in gleicher Weise für zwei weitere Zylindergruppen oder Zylinder wiederholt. Durch wechselweises Kombinieren der Zylinder bzw. Zylindergruppen und Wiederholung des Optimierungsvorganges wird für den betreffenden Betriebspunkt der Brennkraftmaschine nach einigen Schritten das absolute Drehmomentmaximum bzw. der absolute minimale spezifische Kraftstoffverbrauch eingestellt. Das Ergebnis kann beispielsweise in einem lernenden Kennfeld festgehalten werden. Ein Wechsel der Zylindergruppen bzw. Einzelzylinder ist deshalb erforderlich, da durch jeden einzelnen Optimierungsvorgang nur das Verhältnis zweier Kraftstoffeinspritzmengen festgelegt werden kann. Im Falle einer vierzylindrigen Brennkraftmaschine sind vier Unbekannte, nämlich vier Einspritzzeiten zu ermitteln. Es ist daher erforderlich, den Optimierungsvorgang dreimal zu wiederholen, so daß drei verschiedene Einspritzzeitenverhältnisse für verschiedene Zylinder bzw. Zylindergruppen gewonnen werden. Als vierte Bedingung wird herangezogen, daß die Summe aller Einspritzzeiten einen konstanten Wert annehmen muß. Zur Bestimmung der vier Unbekannten, den vier Einspritzzeiten für jeden Einzelzylinder, stehen somit vier Gleichungen (drei Einspritzzeitenverhältnisse, Summe T = konstant) zur Verfügung, so daß die Berechnung der Einzelzylindereinspritzzeiten problemlos erfolgen kann. Sollte sich im jeweiligen Spezialfall herausstellen, daß eine Kopplung zwischen den Variablen vorliegt, es sich also nicht um vier voneinander unabhängige Variable handelt, so ist eine alternative Ermittlung der zylinderspezifischen Einspritzzeiten angebracht. Ein mehrmaliges Wiederholen des beschriebenen Optimierungsvorganges liefert dann nach einigen Durchgängen das gleiche Ergebnis. Derartige iterative Methoden zur Lösung von gekoppelten Gleichungssystemen sind an sich wohl bekannt, so daß der betreffende Fachmann das erfindungsgemäße Verfahren ohne weiteres auch iterativ durchführen kann.The optimization process now proceeds in such a way that the injection times or quantities (T, + T 2 ) for cylinders 1 and 2 are wobbled in opposite directions to the injection times (T 3 + T 4 ) for cylinders 3 and 4. The boundary condition that the sum of all four injection times should remain unchanged must also be observed here. The wobbling of the injection quantity in connection with a phase analysis of the output signal for the torque or the speed of the internal combustion engine serves to determine the direction of the required adjustment of the mean values of (T, + T 2 ) and (T 3 + T 4 ) such that there is a maximum torque, ie the torque modulation goes to zero. The determined ratio values of the injection quantities T 1 , T 2 and T 3 , T 4 are first stored. The process described is now repeated in the same way for two further cylinder groups or cylinders. By alternately combining the cylinders or cylinder groups and repeating the optimization process, the absolute torque maximum or the absolute minimum specific fuel consumption is set for the relevant operating point of the internal combustion engine after a few steps. The result can, for example, be recorded in a learning map. It is therefore necessary to change the cylinder groups or individual cylinders since only the ratio of two fuel injection quantities can be determined by each individual optimization process. In the case of a four-cylinder internal combustion engine, four unknowns, namely four injection times, have to be determined. It is therefore necessary to repeat the optimization process three times, so that three different injection time ratios are obtained for different cylinders or groups of cylinders. The fourth condition is that the sum of all injection times must have a constant value. To determine the four unknowns, the four injection times for each individual cylinder, four equations (three injection time ratios, total T = constant) are available so that the calculation of the single cylinder injection times can be carried out without any problems. If it turns out in the respective special case that there is a coupling between the variables, i.e. there are not four independent variables, an alternative determination of the cylinder-specific injection times is appropriate. Repeating the described optimization process several times then delivers the same result after a few passes. Such iterative methods for solving coupled systems of equations are well known per se, so that the person skilled in the art can also easily carry out the method according to the invention iteratively.

In Figur 2b ist das Ergebnis des Optimierungsvorgangs dargestellt, nämlich Einspritzzeiten T, = T2 = T3 = 7,5 [w. E.] und T4 = 5,5 [w. E.] für eine Drosselklappenstellung a = 4,5 [w. E.] Auch in diesem Beispiel ergibt sich eine ca. 20 %ige Erhöhung des mittleren Gesamtdrehmoments pro Zylinder. In Figur 2c ist analog zur Figur 1c die Abhängigkeit des mittleren Gesamtdrehmoments pro Zylinder von der Einspritzzeit T, für eine bestimmte Drosselklappenstellung a = 4,5 [w. E.] aufgetragen. Die Einspritzzeiten Tz, T3 und T4 sind über die Bedingungen T, = T2 = T3 undFIG. 2b shows the result of the optimization process, namely injection times T, = T 2 = T 3 = 7.5 [w. E.] and T 4 = 5.5 [w. E.] for a throttle valve position a = 4.5 [w. E.] Also in this example there is an approximately 20% increase in the average total torque per cylinder. In FIG. 2c, the dependence of the mean total torque per cylinder on the injection time T, for a specific throttle valve position a = 4.5 [w. E.] applied. The injection times T z , T 3 and T 4 are over the conditions T, = T 2 = T 3 and

Figure imgb0006
Figure imgb0006

T = konstant implizit enthalten. Der Extremwert dieser Kurve liegt bei einer Einspritzzeit T. = 7,5 [w. E.], so daß die optimalen Einspritzzeitwerte der Figur 2b, wie nicht anders zu erwarten, bestätigt werden.T = constant implicitly included. The extreme value of this curve is an injection time T. = 7.5 [w. E.], so that the optimal injection time values of FIG. 2b, as is to be expected, are confirmed.

Für eine Brennkraftmaschine mit einer hier nicht betrachteten Zylinderzahl sind die einzelnen Verfahrensschritte analog anzuwenden, wobei sich einzig und allein die Anzahl der Schritte und der Wechsel von gegenläufig gewobbelten Zylindern bzw. Zylindergruppen ändert.For an internal combustion engine with a number of cylinders not considered here, the individual method steps are to be applied analogously, the only change being the number of steps and the change of oppositely wobbled cylinders or cylinder groups.

Figur 3 zeigt den Schaltungsaufbau einer Einrichtung zur Durchführung des geschilderten Optimierungsverfahrens. In einem Mikrocomputer 50 sind die Komponenten CPU 51, RAM 52, ROM 53, Timer 54, erste Ein/Ausgabe-Einheit 55 und zweite Ein/Ausgabe-Einheit 56 über ein Adress- und einen Datenbus 57 miteinander verbunden. Zur Zeitsteuerung des Programmablaufes im Mikrocomputer 50 dient ein Oszillator 58, der einerseits direkt an die CPU 51 und andererseits über einen Teiler 59 an den Timer 54 angeschlossen ist. Der ersten Ein/Ausgabe-Einheit 55 werden über Aufbereitungsschaltungen 60, 61 und 62 beispielsweise die Signale einer Abgassonde 63, eines Drehzahlgebers 64 sowie eines Bezugsmarkengebers 65 zugeführt. Als weitere Eingangsgrößen sind die Batteriespannung 66, die Drosselklappenstellung 67, die Kühlwassertemperatur 68 sowie das Ausgangssignal des Drehmomentgebers 69 vorgesehen. Falls das Drehmoment der Brennkraftmaschine direkt aus der Drehzahl gewonnen wird, könnte auch der Drehzahlgeber 64 zur Erfassung des Drehmomentes eingesetzt werden.FIG. 3 shows the circuit structure of a device for carrying out the described optimization process. In a microcomputer 50, the components CPU 51, RAM 52, ROM 53, timer 54, first input / output unit 55 and second input / output unit 56 are connected to one another via an address and a data bus 57. An oscillator 58 is used to time the program sequence in the microcomputer 50, which is connected on the one hand directly to the CPU 51 and on the other hand via a divider 59 to the timer 54. The signals of an exhaust gas probe 63, a speed sensor 64 and a reference mark sensor 65 are fed to the first input / output unit 55 via conditioning circuits 60, 61 and 62, for example. The battery voltage 66, the throttle valve position 67, the cooling water temperature 68 and the output signal of the torque transmitter 69 are provided as further input variables. If the torque of the internal combustion engine is obtained directly from the speed, the speed sensor 64 could also be used to detect the torque.

Diese Eingangsgrößen sind über zugeordnete Aufbereitungsschaltungen 70, 71, 72 und 73 mit einer Serienschaltung aus einem Multiplexer 74 und einem Analog-Digital-Wandler 75 verbunden. Die Funktion des Multiplexers 74 und des Analog-Digital-Wandlers 75 kann beispielsweise durch den Baustein 0809 von National Semiconductors realisiert werden. Die Steuerung des Multiplexers 74 erfolgt über eine Leitung 76 ausgehend von der ersten Ein/Ausgabe-Einheit 55. Die zweite Ein/Ausgabe-Einheit 56 steuert über Leistungsendstufen 77 Einspritzventile 78 der Brennkraftmaschine an. Für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es unerheblich, ob der Kraftstoff über eine Einspritzanlage mit einem Einspritzventil pro Zylinder oder um eine Einspritzanlage mit einem einzigen im Luftansaugkanal der Brennkraftmaschine angeordneten Einspritzventil handelt.These input variables are connected to a series circuit comprising a multiplexer 74 and an analog-to-digital converter 75 via associated conditioning circuits 70, 71, 72 and 73. The function of the multiplexer 74 and the analog-digital converter 75 can be implemented, for example, by the 0809 module from National Semiconductors. The multiplexer 74 is controlled via a line 76 starting from the first input / output unit 55. The second input / output unit 56 controls injection valves 78 of the internal combustion engine via power output stages 77. For the application of the method according to the invention, it is immaterial whether the fuel is an injection system with one injection valve per cylinder or an injection system with a single injection valve arranged in the air intake duct of the internal combustion engine.

Die Funktionsweise der beschriebenen Einrichtung hängt natürlich ganz erheblich von der Programmierung des Microcomputers ab. In der deutschen Patentanmeldung P 34 03 394.7 ist schon recht ausführlich der Programmablauf für die Kraftstoffzumessung bei einer Brennkraftmaschine mit Vorsteuerung, Extremwertregelung und Kennfeldlernverfahren beschrieben. Deshalb sollen im weiteren anhand der Figur4 nur diegenigen Verfahrensschritte blockschaltmäßig erläutert werden, die typisch für eine zylinderspezifische Optimierung sind. Nach dem Einschalten der Zündung werden im Hauptprogramm die betriebsparameterabhängigen Einspritzmengen bzw. -zeiten berechnet bzw. aus einem Kennfeld ausgelesen, wobei zunächst gleiche Einspritzzeiten Tm0 für jeden Zylinder n der Brennkraftmaschine vorausgesetzt werden. Weiterhin werden im Hauptprogramm Zündzeitpunkte und andere Größen berechnet. Die zylinderspezifische Optimierung der Kraftstoffzumessung bzw. des Wirkungsgrades geschieht mittels des Unterprogramms Tm. Zunächst werden die Einspritzzeiten T,10, T,30 beispielsweise der Zylinder 1 und 3 der Brennkraftmaschine gegenläufig um den Betrag AT gewobbelt. Nach einem Phasenvergleich zwischen Drehmomentänderung bzw. Drehzahländerung und Wobbelsignal beispielsweise des Zylinders 1 werden die Einzelzylindereinspritzzeiten entsprechend dem Ergebnis des Vergleichs unter der Randbedingung einer konstanten Summeneinspritzzeit verändert. Anschließend erfolgt die Abfrage ob die durch das Wobbeln der Einspritzzeit hervorgerufene Drehmoment- bzw. Drehzahländerung näherungsweise den Wert Null annimmt bzw. einen bestimmten unteren Schwellwert unterschritten hat. Ist dies der Fall, so wird das Verhältnis der Einspritzzeiten für den ersten und dritten Zylinder gespeichert. Liegt die Drehmomentänderung noch über einem vorgegebenen Schwellwert, so werden die zylinderspezifischen Einspritzzeiten nach einem erneuten Phasenvergleich entsprechend modifiziert. Als Randbedingung bei der Variation der zylinderspezifischen Einspritzzeiten ist immer zu berücksichtigen, daß die Summe der Einspritzzeiten, hier beispielsweise T,, und T,3 einen konstanten Wert annimmt.The functioning of the device described naturally depends very considerably on the programming of the microcomputer. In the German patent application P 34 03 394.7, the program sequence for the fuel metering in an internal combustion engine with pilot control, extreme value control and map learning method is described quite extensively. For this reason, only the narrow procedural steps that are typical of a cylinder-specific optimization are to be explained in the block diagram below with reference to FIG. After the ignition is switched on, the injection quantity or times dependent on the operating parameters are calculated in the main program or read out from a characteristic diagram , the same injection times T m0 being initially assumed for each cylinder n of the internal combustion engine. Ignition times and other variables are also calculated in the main program. The cylinder-specific optimization of the fuel metering or the efficiency takes place by means of the subroutine T m . First, the injection times T , 10 , T , 30, for example of cylinders 1 and 3 of the internal combustion engine, are swept in opposite directions by the amount AT. After a phase comparison between torque change or speed change and wobble signal of, for example, cylinder 1, the individual cylinder injection times are changed in accordance with the result of the comparison under the boundary condition of a constant total injection time. Subsequently, there is a query as to whether the torque or speed change caused by the wobbling of the injection time approximately assumes the value zero or has fallen below a certain lower threshold value. If this is the case, the ratio of the injection times for the first and third cylinders is stored. If the change in torque is still above a predetermined threshold value, the cylinder-specific injection times are modified accordingly after a new phase comparison. As a boundary condition when varying the cylinder-specific injection times, it must always be taken into account that the sum of the injection times, here for example T ,, and T, 3 takes on a constant value.

Im nächsten Schritt werden beispielsweise die Einspritzzeiten der Zylinder 2 und 4 gemäß dem Unterprogramm Tm optimiert und die einspritzzeiten als Verhältnis in einem Speicher abgelegt. Nach einer weiteren Optimierung einer dritten Kombination von Einzelzylindern bzw. Einzelzylindergruppen im vorliegenden Ausführungsbeispiel entweder Zylinder 1 und 4 oder 2 und 3 liegen ausreichende Informationen vor, um die zylinderspezifischen Einspritzzeiten zu berechnen. Durch die gepunktete mit « Iterationsschritte gekennzeichnete Verbindungslinie soll angedeutet werden, daß die Optimierung häufiger als hier angedeutet zur iterativen Annäherung der zylinderspezifischen Einspritzzeiten durchgeführt werden kann. Im Idealfall sind für eine n-zylindrige Brennkraftmaschine (n-1)-Optimierungsvorgän- ge für verschiedene Zylinder bzw. Zylindergruppen erforderlich. Dies geht anhand eines kurzen Beispiels für eine vierzylindrige Brennkraftmaschine aus der folgenden Aufstellung hervor :

  • 1. Optimierung : Ti1/Ti3 = Konstante 1
  • 2. Optimierung : T,2/T,4 = Konstante 2
  • 3. Optimierung : Ti1/Ti4 = Konstante 3
  • (die 3. Optimierung könnte auch mit den Einspritzzeiten Ti2, T,3 alternativ durchgeführt werden).
    Figure imgb0007
In the next step, for example, the injection times of cylinders 2 and 4 are optimized in accordance with the subroutine T m and the injection times are stored as a ratio in a memory. After further optimization of a third combination of individual cylinders or individual cylinder groups in the present exemplary embodiment, either cylinders 1 and 4 or 2 and 3, sufficient information is available to calculate the cylinder-specific injection times. The dotted connection line marked "iteration steps" is intended to indicate that the optimization can be carried out more frequently than indicated here for the iterative approximation of the cylinder-specific injection times. Ideally, an n-cylinder internal combustion engine (n-1) optimization processes for different cylinders or cylinder groups are required. This can be seen from a short example of a four-cylinder internal combustion engine from the following list:
  • 1. Optimization: T i1 / T i3 = constant 1
  • 2. Optimization: T, 2 / T, 4 = constant 2
  • 3. Optimization: T i1 / T i4 = constant 3
  • (The third optimization could alternatively be carried out with the injection times T i2 , T, 3 ).
    Figure imgb0007

Somit stehen also für die vier unbekannten Einzelzylindereinspritzzeiten aufgrund von drei Optimierungsvorgängen und der Summenbedingung vier unabhängige Gleichungen zur Verfügung, die sich ohne weiteres lösen lassen.This means that four independent equations are available for the four unknown single-cylinder injection times based on three optimization processes and the sum condition, which can be easily solved.

Um zu gewährleisten, daß während des Optimierungsvorganges die Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine annähernd konstante Werte aufweisen, sind entsprechende, an sich bekannte Abfrageeinrichtungen vorgesehen, die bei zu großen Änderungen den Optimierungsvorgang unterbrechen bzw. neu starten.In order to ensure that the operating conditions of the internal combustion engine have approximately constant values during the optimization process, corresponding, known interrogation devices are provided which interrupt or restart the optimization process if the changes are too great.

In Figur 5 sind die Wobbelsignale am Beispiel eines Optimierungsvorganges der Einspritzzeiten T-, T,3 und die zugehörigen Drehmoment- bzw. Drehzahlsignale aufgetragen. Für eine vorgegebenene, beispielsweise betriebsparameterabhängige Zeitdauer τ wird die Einspritzzeit T,. um den Betrag ΔT erhöht und die Einspritzzeit T,3 um den Betrag AT erniedrigt. Die Reaktion der Brennkraftmaschine auf diese modifizierten Einspritzzeiten kann sich in einer Drehmomenterhöhung oder Drehmomentabsenkung äußern. Je nach dem, ob die Erhöhung der Einspritzzeit des Zylinders 1 zu einer Drehmomenterhöhung (in Phase) oder einer Drehmomentabsenkung (gegen Phase) führt, wird die Einspritzzeit T. (T3) erhöht (erniedrigt) bzw. erniedrigt (erhöht) unter der Randbedingung einer konstanten Summeneinspritzzeit (T,. + T3). Nach Ablauf der ersten Zeitdauer T läuft der Optimierungsvorgang in der Weise weiter. daß die Einspritzzeit T.. um den Betrag AT verringert und die Einspritzzeit T3 um ΔT vergrößert wird. Entsprechend ändert sich auch die Phase der Drehmomentänderung der Brennkraftmaschine. Zur Auswertung der Phasenlage zwischen dem Wobbelsignal der Einspritzzeit und der daraus resultierenden Drehmoment- bzw. Drehzahländerung lassen sich in vorteilhafter Weise digitale Filter, wie in der deutschen Anmeldung P 3 403 304.7 geschildert, einsetzen.In FIG. 5, the wobble signals are plotted using the example of an optimization process for the injection times T-, T, 3 and the associated torque or speed signals. The injection time T ,. increased by the amount ΔT and the injection time T, 3 decreased by the amount AT. The reaction of the internal combustion engine to these modified injection times can manifest itself in an increase or decrease in torque. Depending on whether the increase in the injection time of the cylinder 1 leads to an increase in torque (in phase) or a decrease in torque (against phase), the injection time T. (T 3 ) is increased (decreased) or decreased (increased) under the boundary condition a constant total injection time (T ,. + T 3 ). After the first time period T , the optimization process continues in this manner. that the injection time T .. is reduced by the amount AT and the injection time T 3 is increased by ΔT. The phase of the torque change of the internal combustion engine also changes accordingly. To evaluate the phase position between the wobble signal of the injection time and the resulting change in torque or speed, digital filters, as described in the German application P 3 403 304.7, can advantageously be used.

Während die bisher erläuterten Anwendungen immer eine Brennkraftmaschine mit Einzelzylindereinspritzung betrafen, soll anhand der Figur 6 kurz die Anwendung der Erfindung auf eine Brennkraftmaschine mit einem einzigen zentralen Einspritzventil erläutert werden. In dem Diagramm der Figur 6 sind die Zündzeitpunkte, die Öffnungszeiten der Einlaßventile und die Einspritzimpulse für das zentrale Einspritzventil über dem Kurbelwellenwinkel aufgetragen. Dabei wurde eine Zündfolge 1-3-4-2 für die Zylinder 1 bis 4 angenommen. Der Einspritzvorgang muß nun so synchronisiert werden.' daß jedem Zylinder ein Einspritzimpuls zugeordnet werden kann bzw. daß die pro Einspritzimpuls zugeführte Kraftstoffmenge zum größten Teil zu einem einzigen Zylinder gelangt.While the applications discussed so far are always single cylinder engines Concerning injection, the application of the invention to an internal combustion engine with a single central injection valve will be briefly explained with reference to FIG. In the diagram in FIG. 6, the ignition times, the opening times of the intake valves and the injection pulses for the central injection valve are plotted against the crankshaft angle. An ignition sequence 1-3-4-2 was assumed for cylinders 1 to 4. The injection process must now be synchronized in this way. ' That an injection pulse can be assigned to each cylinder or that the amount of fuel supplied per injection pulse for the most part reaches a single cylinder.

Im Beispiel wird der erste Einspritzimpuls zu einem derart gewählten Zeitpunkt abgespritzt, daß er nach Ablauf der Laufzeit (Einspritzventil - Einlaßventil) genau zum Öffnungszeitpunkt des Einlaßventiles des 4. Zylinders bei diesem ankommt. Entsprechend erscheint der 2. Einspritzimpuls beim zweiten Zylinder. In der Praxis kann es sich durchaus als notwendig erweisen, den Beginn der Einspritzzeitdauer betriebsparameterabhängig zu verschieben, um die Laufzeiten vom Einspritzventil zum Einlaßventil zu berücksichtigen. Bei gegebener Gesamteinspritzmenge pro zwei Umdrehungen kann nun die dem einzelnen Zylinder zugeordnete Einspritzmenge variiert werden. Wiederum werden die zu zwei Zylindern oder Zylindergruppen gehörigen Einspritzimpulse gegenläufig gewobbelt und im Mittel gegenläufig so variiert, daß sich, wie bereits beschrieben, ein maximales Drehmoment ergibt.In the example, the first injection pulse is sprayed off at a time selected in such a way that after the running time (injection valve - intake valve) it reaches the intake valve of the 4th cylinder exactly at the time of opening. Accordingly, the 2nd injection pulse appears in the second cylinder. In practice, it may prove necessary to shift the start of the injection period depending on the operating parameters in order to take into account the running times from the injection valve to the intake valve. Given the total injection quantity per two revolutions, the injection quantity assigned to the individual cylinder can now be varied. Again, the injection pulses belonging to two cylinders or cylinder groups are swept in opposite directions and varied in opposite directions on average so that, as already described, a maximum torque results.

Die vorgeschlagene Zylinderoptimierung läßt sich in jedem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine, natürlich auch im ben", bzw. P max-Betriebspunkt anwenden. Es ist ebenso möglich, durch einen übergeordneten Regelkreis, beispielsweise unter Verwendung einer Lambda-Sonde die über alle Zylinder gemittelte Luftzahl Lambda auf einen bestimmten Wert, der unter Umständen betriebsparameterabhängig vorgebbar ist, einzuregeln. Anschließend wird dann, wie schon oben beschrieben, mit Hilfe der Einzelzylinderoptimierung für diesen Betriebspunkt das Wirkungsgradmaximum der Brennkraftmaschine gefunden. Besonders interessant sind im Hinblick auf die zukünftige Abgasgesetzgebung die Betriebspunkte bei Lambda = 1. Der übergeordnete Regelkreis hält dann in an sich bekannter Weise mittels einer (Lambda = 1)-Sonde die mittlere Luftzahl auf dem Wert Lambda = 1. Mittels einer Einzelzylinderoptimierung läßt sich nun für jeden Zylinder genau das Lambda einstellen, bei dem der betreffende Zylinder in seinem Wirkungsgradmaximum arbeitet. Da ohne Optimierung die Toleranzen A Lambda im Lambda-Wert von Zylinder zu Zylinder ohne weiteres bei A Lambda - 0,1 liegen können, ist nach einer Optimierung mit einer wesentlich geringeren Schwankungsbreite zu rechnen. Eine geringere Schwankungsbreite des Lambda-Wertes von Zylinder zu Zylinder würde darüber hinaus Vorteile bei der Katalysatordimensionierung bringen, da heutige Katalysatoren wegen dieser Schwankungsbreite recht voluminös aufgebaut sind, um über mehrere Verbrennungstakte der Brennkraftmaschine zu mitteln.The proposed cylinder optimization can be used in every operating point of the internal combustion engine, of course also in the be n " or P max operating point. It is also possible to use a higher-level control loop, for example using a lambda probe, to determine the air ratio lambda averaged over all cylinders Then, as already described above, the maximum efficiency of the internal combustion engine is found for this operating point with the aid of the single cylinder optimization. With regard to future exhaust gas legislation, the operating points at Lambda = are particularly interesting 1. The higher-order control circuit then maintains the mean air ratio at the value Lambda = 1 in a manner known per se by means of a (lambda = 1) probe. By means of a single-cylinder optimization, the lambda in which the cylinder in question can be set can now be set for each cylinder in his we efficiency degree works. Since, without optimization, the tolerances A Lambda in the lambda value from cylinder to cylinder can easily be A Lambda - 0.1, a significantly smaller fluctuation range can be expected after optimization. A smaller fluctuation range of the lambda value from cylinder to cylinder would also bring advantages in the dimensioning of the catalytic converter, since today's catalytic converters are constructed quite voluminously because of this fluctuation range in order to average over several combustion cycles of the internal combustion engine.

Claims (14)

1. Procedure for managing the operating characteristics of a multi-cylinder internal combustion engine in order to optimize its efficiency, in which the fuel-air ratio of groups of cylinders of the internal combustion engine is varied, characterized by the following procedural steps :
a) a first step, in which time-dependant signals for influencing the fuel-air ratio lambda of the operating mixture fed in each case to at least two arbitrary groups of cylinders, comprising in each case at least one cylinder of the internal combustion engine, are produced in such a way that the fuel-air ratio is modified in a fashion specific to the groups of cylinders, and the average fuel-air ratio of the operating mixture fed to all cylinders is kept at least approximately constant ;
b) a second step, with detection of the reaction of the internal combustion engine to the signals of the first step expressed in a variation of an output magnitude linked with the efficiency, the output magnitude being the torque or the speed of the internal combustion engine ; and
c) a third step, with influence being exerted on the efficiency of the individual groups of cylinders of the internal combustion engine in order to optimize the efficiency according to the results of the second step.
2. Procedure according to Claim 1, characterized in that the third step the fuel-air ratio specific to the groups of cylinders is varied for the groups of cylinders involved.
3. Procedure according to Claim 2, characterized in that the fuel-air ratio specific to the groups of cylinders is varied inversely.
4. Procedure according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the variation of an output magnitude as reaction of the internal combustion engine to the first step is compared with a threshold value.
5. Procedure according to one of Claims 1 to 4, characterized by repeated application to different groups of cylinders, the number of repetitions being determined at least by the number of cylinders.
6. Procedure according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the groups of cylinders are combined from different cylinders, the number of the combinations being determined by at least the number of the cylinders.
7. Procedure according to one of Claims 1 to 6, characterized in that in the first step the fuel-air ratio lambda is influenced in a fashion specific to the groups of cylinders by variation of the fuel quantity fed to the groups of cylinders, the air feed being approximately constant.
8. Procedure according to Claim 7, characterized in that the fuel feed is actuated by at least one injection valve, and varied over the time duration of injection, or over the time duration of injection and the point of injection.
9. Procedure according to one of Claims 4 to 8, characterized in that after the variation in output magnitude of the internal combustion engine has fallen below the threshold value, the amplitude of the time dependant signals, or the lambda values specific to the groups of cylinders, or the injection period are stored.
10. Procedure according to Claim 8, characterized in that the time durations of injection and the points of injection specific to the groups of cylinders are modified inversely, so that as the total of the individual injection periods of the individual cylinders the overall injection periods (sic) assumes a constant value.
11. Procedure according to one of Claims 1 to 10, characterized in that the fuel-air ratio lambda the (sic) operating mixture fed to the internal combustion engine is precontrolled by an identification field.
12. Procedure according to Claim 11, characterized in that the identification field values may be adapted in a fashion specific to the groups of cylinders.
13. Procedure according to one of Claims 1 to 12, characterized in that the average fuel-air ratio of the operating mixture fed to all cylinders is controlled to assume a value that may be set as a function of the operating parameters.
14. Apparatus for carrying out the procedure according to at least one of the preceding claims, having a micro-computer and peripheral devices for optimizing the efficiency of an internal combustion engine, characterized in that there is (sic) provided a first function for producing time-dependant signals for influencing the fuel-air ratio lambda of the operating mixture, fed in each case to at least two arbitrary groups of cylinders comprising in each case at least one cylinder of the internal combustion engine, in such a way that the fuel-air ratio is modified in a fashion specific to the groups of cylinders, and the average fuel-air ratio of the operating mixture fed to all cylinders is kept at least approximately constant, a second function for detection of the reaction of the internal combustion engine to the signals of the first function expressed in a variation of an output magnitude linked with the efficiency, the output magnitude being the speed or the torque of the internal combustion engine, and a third function influencing the efficiency of the individual groups of cylinders of the internal combustion engine according to the results of the second function in order to optimize the efficiency.
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