EP0349811A1 - Feed-back control system for a combustion engine - Google Patents

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EP0349811A1
EP0349811A1 EP19890111045 EP89111045A EP0349811A1 EP 0349811 A1 EP0349811 A1 EP 0349811A1 EP 19890111045 EP19890111045 EP 19890111045 EP 89111045 A EP89111045 A EP 89111045A EP 0349811 A1 EP0349811 A1 EP 0349811A1
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EP
European Patent Office
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exhaust gas
gas temperature
control system
correction
adaptation
Prior art date
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Application number
EP19890111045
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German (de)
French (fr)
Other versions
EP0349811B1 (en
Inventor
Heinz Ing. Möller
Josef Dipl.-Ing. Wahl
Hermann Dipl.-Ing. Eisele (Fh)
Wolfgang Dipl.-Ing. Löwl (FH)
Bernhard Dipl.-Ing. Ebinger
Günter Dr. Dipl.-Phys. Bechtold
Rolf Dipl.-Ing. Niethammer (Fh)
Udo Dipl.-Ing. Diehl (Fh)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Publication of EP0349811B1 publication Critical patent/EP0349811B1/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
    • F02D41/1446—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 exhaust temperatures

Definitions

  • the invention relates to a control system for a self-igniting internal combustion engine.
  • a control system for a self-igniting internal combustion engine is known from SAE paper 800167 "Electronic Control of Diesel Passenger Cars.
  • a control system for a self-igniting internal combustion engine is described This contains sensors for operating parameters, an electronic control unit and an actuator for the fuel quantity to be metered to the internal combustion engine.
  • the control unit calculates the fuel quantity to be metered to the internal combustion engine depending on various operating parameters.
  • DE-OS 33 03 617 describes a control system for controlling Operating parameters of a self-igniting internal combustion engine are described, depending on the difference between a target value of the exhaust gas temperature and an actual value dependent on the operating state of the internal combustion engine ning-determining control.
  • the invention has for its object to correct harmful interference in a control system for a self-igniting internal combustion engine of the type mentioned.
  • the control system according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that the exhaust gas temperature is obtained from the measured exhaust gas temperature by means of a correction method.
  • Various operating parameters, which are influenced by interference, are included in the correction process. This makes it possible to correct external and internal interference.
  • FIG. 1 shows schematically the principle of the fuel mass control of a self-igniting internal combustion engine
  • FIG. 2 shows a diagram to illustrate the correction of the time behavior of the measured exhaust gas temperature
  • FIG. 3 shows a detailed representation of the stationary measurement value processing
  • FIG. 4 shows a detailed representation of the dynamic exhaust gas temperature correction
  • FIG. 5 shows possible implementations of controller 56.
  • the exemplary embodiment relates to an electronic control system for the fuel mass to be injected per stroke of a self-igniting fuel Internal combustion engine.
  • a fuel mass controller 12 known per se is supplied with signals depending on the accelerator pedal position FP and on various operating parameters y.
  • This fuel mass controller 12 generates a basic fuel mass value ME.
  • ME basic fuel mass value
  • the output signal MEA of the correction element is applied to a quantity-determining actuator 15 of the internal combustion engine 16, on which various external and internal interference influences 18 act.
  • Two output signals from the measurement data acquisition and standardization arrive at a characteristic diagram 50.
  • the output signals of the exhaust gas temperature correction element 30 and the characteristic diagram 50 are forwarded to the controller 56 via a comparator 54.
  • the controller 56 receives another signal directly from the measurement data acquisition and standardization 25.
  • the output signals from the controller 56 reach the correction element 14.
  • the control system shown in FIG. 1 now works as follows:
  • the fuel mass controller 12 calculates the basic fuel mass value ME as a function of the accelerator pedal position, which reflects the driver's desired travel speed and other operating parameters.
  • This signal ME is forwarded on the one hand to the measurement data acquisition and standardization 25 and on the other hand to the correction element 14.
  • the correction element calculates a signal MEA for controlling the actuator 15 by means of adaptation variables AF1 and AF2, which are supplied by the controller 56.
  • This signal is fed to the quantity-determining actuator 15 of the internal combustion engine.
  • the actuator measures the internal combustion engine 16 the fuel mass corresponding to the output signal of the correction element 14.
  • Various external and internal disturbances 18 such as air pressure, aging and other influences act on the engine.
  • Various operating parameters such as engine temperature, exhaust manifold temperature, measured exhaust gas temperature, engine speed and other variables are determined by sensors and recorded and processed by the measurement data acquisition and standardization 25.
  • the data recorded by measurement data acquisition and standardization 25 are processed in such a way that they can be processed further by an electronic system.
  • the standardized measurement data are forwarded to the exhaust gas temperature correction element 30.
  • This exhaust-gas temperature correction element 30 calculates the corrected exhaust-gas temperature TA "from the measured exhaust-gas temperature TA as a function of the other recorded operating parameters of the internal combustion engine.
  • This corrected exhaust-gas temperature serves as an actual variable and is compared with the target variable of the exhaust-gas temperature Contains target exhaust gas temperature and various operating parameters, in particular the fuel mass ME to be injected and the engine speed N.
  • target map can be defined using engine test bench tests representative of a particular engine type using defined environmental and operating conditions.
  • the control deviation which is obtained by comparing the actual and target exhaust gas temperatures, is fed to the controller 56.
  • the additive or multiplicative adjustment variables are generated by the controller 56.
  • An adaptation variable AF1 is determined in the lower load range and has an additive effect in the entire load range. It should preferably compensate for the influence of aging and drift phenomena in the injection system.
  • the other adaptation variable AF2 is determined in the upper load range and has a multiplicative effect in the entire load range. It is primarily intended to compensate for external influences such as air pressure and air temperature.
  • adaptation variables are not generated in every period and every operating state, the adaptation variables for controlling the fuel mass to be injected per stroke, which were determined before this period, are used.
  • the adaptation variables are preferably stored by the controller 56 such that they are available even after the vehicle has been switched off. In this way, the last adjustment values determined are immediately available again when the device is switched on again.
  • FIG. 2 is used to illustrate the exhaust gas correction method.
  • the diagram shows the temperature profile of various temperature sensors and the true exhaust gas temperature in the event of a sudden positive load change.
  • the installation locations of the exhaust gas temperature sensor 37 and the exhaust manifold temperature sensor 38 in the exhaust manifold 40 are shown in the sketch.
  • the exhaust gas temperature TA ' follows the change in load immediately.
  • the exhaust gas temperature TA measured in the exhaust gas flow follows the load change only with a delay.
  • the exhaust manifold temperature TAK is lower than the measured exhaust gas temperature after a positive load jump.
  • the exhaust gas temperature TA ' is calculated from the difference between the measured exhaust gas temperature TA and the exhaust manifold temperature TAK.
  • the correction factor F depends on the load and speed of the internal combustion engine. It is determined experimentally.
  • FIG. 3 shows a special embodiment of the exhaust gas temperature correction element 30.
  • the input signals such as measured exhaust gas temperature TA, speed n, basic fuel mass value ME, exhaust manifold temperature TAK and engine temperature TM go directly to averaging 33.
  • the speed signal and a signal about the fuel mass ME to be injected are fed to control range search 31 .
  • the output signal of the control range search, the measured exhaust gas temperature TA and possibly other variables such as time serve as an input signal for the measurement window search 32.
  • Their output signals go directly to the averaging 33.
  • a part of the output signals of the averaging reaches the first correction element 34. Its output signal and the remaining output signals averaging is fed to a second correction element 36. Its output signal serves as the output signal of the exhaust gas temperature correction element 30.
  • the exhaust gas temperature correction member 30 has the following function. All output signals of the measurement data acquisition and standardization 25 serve as input signals of the correction element.
  • the control range search 31 selects a control range predetermined by lower and upper speed and load limits. The upper speed limit and, or the upper load limit can also be omitted. The internal combustion engine is only controlled within these limit values (control range), it is controlled outside the control range, the controller manipulated variable is retained even when the controller is switched off.
  • the measurement window search 32 searches in the course of the measured exhaust gas temperature TA for a measurement window with a quasi-steady state in the range of seconds.
  • a measurement window is only formed when the engine temperature exceeds a certain threshold value and the speed and the load are within defined limits within the control range. This can prevent the activation of the exhaust gas temperature control in unfavorable operating conditions.
  • a range is selected in which the exhaust gas temperature has a quasi-steady state.
  • a certain period of time is specified for the measurement window search and a check is carried out to determine whether the exhaust gas temperature exceeds predetermined limits in this period. If the limits are not exceeded, one speaks of a measurement window with a quasi-steady state of the measurement signal.
  • the measuring window is defined by the specified period (length of the measuring window) and by the temperature range covered during this period (height of the measuring window).
  • the measurement window is defined by the temperature range and the period in which the temperature lies within the selected temperature range.
  • the classes are classified based on various criteria. These are the length, area or height of the measuring window the gradient of the exhaust gas temperature curve or the number of turning points occurring in the exhaust gas temperature curve. Measuring windows of the same classes can have the same length in time with different heights, the same height with different lengths or with the same area different lengths with correspondingly different heights.
  • the usability of the measurement window can also be made dependent on its history, for example the course of the exhaust gas temperature or other recorded operating parameters. If a usable measurement window is found, the signals required for the control, such as e.g. B. speed, basic fuel mass value exhaust gas manifold temperature, engine temperature and possibly other quantities, in the averaging 33 formed the arithmetic mean values. All measurement data recorded within the measurement window limits can be used for averaging, or only part of the data is used.
  • the first correction element 34 calculates the exhaust gas temperature TA 'from the averaged measured exhaust gas temperature TAM, the average speed nM, the average fuel mass basic value MEM and the average exhaust manifold temperature TAKM.
  • This correction element includes the correction of the time behavior of the measured exhaust gas temperature.
  • the correction factor F is dependent on the load and speed. It is determined empirically and, if necessary, adapted to long-term changes in the self-igniting internal combustion engine.
  • the correction element 42 in FIG. 4 has the same task as the correction element 34 in FIG. 3. From the measured exhaust gas temperature TA, speed n, basic fuel mass value ME and exhaust gas manifold temperature TAK, the correction element 42 calculates the exhaust gas temperature TA '. The calculation is carried out continuously via a model feedback, so that the control can also be carried out continuously. The measured variables are not averaged.
  • the adaptation to the current operating state of the engine is carried out by taking the average engine temperature TMM into account. Other variables such as the intake air temperature can also be taken into account.
  • the second correction element 36 supplies the corrected exhaust gas temperature TA ⁇ .
  • FIG. 4 shows a further possible embodiment of the exhaust gas temperature correction element 30.
  • All output signals of the measurement data acquisition and standardization 25 serve as input signals of the exhaust gas temperature correction element.
  • Four input signals are fed to the first correction element 42.
  • the second correction element 44 is loaded with the output signal of the first correction element and the other input signals hits. It fulfills the same function as the correction element 36 in FIG. 3.
  • the output signal of the second correction element 44 also serves as the output signal of the exhaust gas temperature correction element 30.
  • the correction takes place depending on the class of the measurement window found.
  • the control parameters are selected depending on the class of the measurement window.
  • the exhaust manifold exchanges thermal energy with the exhaust gas. On the other hand, it releases thermal energy into the environment.
  • the exhaust manifold changes its temperature with the time constant zkr, which depends on the speed and the load.
  • the exhaust gas temperature TABG at the installation site of the thermocouple is lower in the steady state than the exhaust gas temperature TA 'at the exhaust valve, since part of the heat energy flows through the exhaust manifold to the environment.
  • the factor kkr describes this proportion. Because the exhaust gas exchanges thermal energy with the exhaust manifold, the exhaust gas temperature at the installation location of the temperature sensor does not reach its steady-state value immediately after a load change, but rather a value which is determined by the factor x.
  • the factor (1 - x) denotes the exhaust gas temperature component that is missing from the stationary value. This value is reached when the heat energy inflow from the exhaust gas to the exhaust manifold is equal to the outflow from the manifold to the surroundings (see FIG. 2). When this flow equilibrium is reached, the exhaust manifold temperature also no longer changes.
  • the exhaust gas temperature TA measured by the temperature sensor is delayed by the inertia of the sensor.
  • the time constant for this temperature change in the sensor is designated zf.
  • the correction model can thus be described by the following equations in the Laplace area.
  • TA TABG / (1 + zf * s) (3)
  • TABG (1 - x) * TAK + x + TA ′ (4)
  • TAK kkr * TA ′ / (1 + zkr * s) (5)
  • the calculation of the exhaust gas temperature TA ' is carried out in two stages. First TABG is determined from TA, then TA ′ is calculated from TABG and TAK. In order to reduce excessive noise when evaluating the recursion formula for TABG, the measured exhaust gas temperature signal is filtered in the measurement data acquisition and standardization 25. The recursion formula for TABG is obtained by transforming equation 3 into the time domain and by introducing the backward difference quotient. This is how you get the recursion formula.
  • TABG (k) TA (k) * (1 + zf / t) - TA (k-1) * zf / t (6)
  • Equations 6 and 7 are evaluated in each calculation step.
  • the values of the previous calculation step k-1 are used for each calculation step k.
  • the model also contains the exhaust manifold temperature TAK as a state variable, the hardware expenditure can be reduced by dispensing with the measurement of TAK.
  • the exhaust manifold temperature TAK is calculated from the measured exhaust gas temperature TA.
  • the measurement of TAK can be dispensed with and TA 'can be determined from TA alone. Since two differentiations have to be made in the back calculation, an exact determination of the model parameters is kkr, x, zkr and zf and a smooth measurement signal of the thermocouple necessary.
  • TA ′ k (x * zkr / t * TA ′ k-1 + [(1 + (zkr + zf) / t + (zkr * zf) / t2)] * TA k + [(zkr + zf) / t + 2 * (zkr * zf) / t2] * TA k-1 + (zkr * zf) / t2) * TA k-2 ) / (kkr - x * kkr + x + x * zkr / t) (8)
  • the exhaust gas temperature TA ′ k is therefore a function of the last calculated exhaust gas temperature TA ′ k-1 and the three last measured exhaust gas temperatures TA k , TA k-1 and TA k-2 .
  • the model is adapted to the motor-vehicle combination using the four parameters zkr, zf, x and kkr.
  • the two time constants zkr and zf as well as the parameter x are determined from load jumps on the test bench, where x, as shown in FIG. 2, is determined directly from the initial jump height. All parameters vary depending on the speed and load.
  • the continuously calculated exhaust gas temperature TA ' is adapted in the second correction element 44 to the engine temperature TM. This gives the corrected exhaust gas temperature TA ⁇ .
  • FIG. 5 shows possible exemplary embodiments of the controller 56.
  • the output signal T of the comparator 54 (FIG. 1) is fed to either the controller 71 or the controller 72 depending on a load-dependent signal ME. These generate the adaptation variables AF1 or AF2 for the corresponding load range.
  • the controller 71 determines the adaptation variable AF1 as a function of T.
  • the controller 72 determines the adaptation variable AF2 as a function of T.
  • a separate controller is available for the upper and the lower load range, which calculates the adjustment variable which is most effective for this load range.
  • the adaptation variables are then used in all load ranges to calculate the fuel mass MEA to be injected.
  • a self-adjusting controller can also be used in each case.
  • Figure 5b shows such a self-adjusting controller. This can take the place of controller 71 or 72 of Figure 5a.
  • the controller 70 generates one of the adaptation variables which are supplied to the node 63 on the one hand and to the map 61 on the other.
  • the adaptation variable is stored weighted in the map 61 at the associated operating point.
  • the average speed nM and the average fuel mass value MEM define this operating point.
  • the evaluation circuit 60 processes the values of the map 61 according to a suitable strategy and stores the values in the map 62 and at the same time corrects the integral negotiation of the PI controller 70.
  • the evaluation circuit 60 can operate according to the following strategy, for example.
  • the evaluation circuit 60 is activated after a certain number of control windows found or a certain number of entries in the characteristic diagram 61.
  • the mean value is first formed from all the adjustment variables stored in the characteristic map 61, weighted.
  • This mean value forms the new integral value of the controller 70.
  • the difference between the mean value and all the adaptation variables stored in the map 61 at a specific operating point is stored in the map 62 at the same operating point. Map 61 is then deleted. An operating point in the map 62 is defined by the fuel mass ME and the speed n.
  • the map 62 supplies an output signal depending on the instantaneous speed n and the load ME, which is led to the node 63 and is superimposed there on the respective adaptation variable.
  • This evaluation of the exhaust gas temperature can be used for one as well as for several signals, e.g. also for one or more exhaust gas temperature signals per cylinder, or separately for each cylinder. Special correction methods, which are adapted to the conditions of the respective installation site, can be used.
  • control can also be extended to the sequential influencing of certain cylinders.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

A feed-back control system for a combustion engine having spontaneous ignition is described. The feed-back control system comprises sensors for detecting operating variables, an electronic control device and an actuator for influencing the mass of fuel to be fed to the internal combustion engine. In a first step, a fundamental value (ME) for the fuel mass is calculated as a function at least of the engine speed and position of the accelerator pedal. This fundamental value for the quantity of fuel is corrected in a second step, the correction being effected as a function of the exhaust gas temperature signal. The exhaust gas temperature signal used for the correction is calculated from the measured exhaust gas temperature signal and further operating variables. <IMAGE>

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Regelsystem für eine selbstzündende Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches System zur Regelung von Betriebsparametern einer Brenn­kraftmaschine ist aus dem SAE-Paper 800167 "Electronic Control of Diesel Passenger Cars bekannt. Dort wird ein Regelsystem für eine selbstzündende Brennkraftmaschine beschrieben. Dieses enthält Sen­soren für Betriebskenngrößen, ein elektronisches Steuergerät und ein Stellglied für die der Brennkraftmaschine zuzumessende Kraftstoff­menge. Dabei berechnet das Steuergerät abhängig von verschiedenen Betriebskenngrößen die der Brennkraftmaschine zuzumessende Kraft­stoffmenge. Des weiteren ist aus der DE-OS 33 03 617 ein Regel­system zur Regelung von Betriebsparametern einer selbstzündenden Brennkraftmaschine beschrieben. Dabei wird abhängig von der Diffe­renz zwischen einem Sollwert der Abgastemperatur und einem vom Be­triebszustand der Brennkraftmaschine abhängigen Istwert ein mengen­bestimmendes Einstellorgan angesteuert.The invention relates to a control system for a self-igniting internal combustion engine. Such a system for controlling operating parameters of an internal combustion engine is known from SAE paper 800167 "Electronic Control of Diesel Passenger Cars. There, a control system for a self-igniting internal combustion engine is described This contains sensors for operating parameters, an electronic control unit and an actuator for the fuel quantity to be metered to the internal combustion engine. The control unit calculates the fuel quantity to be metered to the internal combustion engine depending on various operating parameters. Furthermore, DE-OS 33 03 617 describes a control system for controlling Operating parameters of a self-igniting internal combustion engine are described, depending on the difference between a target value of the exhaust gas temperature and an actual value dependent on the operating state of the internal combustion engine ning-determining control.

Bei diesen Verfahren können keinerlei Störeinflüsse, die die Be­triebskenngrößen der Brennkraftmaschine beeinflussen, korrigiert werden.With these methods, no interference influences that influence the operating parameters of the internal combustion engine can be corrected.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Regelsystem für eine selbstzündende Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art, schädliche Störeinflüsse zu korrigieren.The invention has for its object to correct harmful interference in a control system for a self-igniting internal combustion engine of the type mentioned.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.This object is achieved by the features characterized in claim 1.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße Regelsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß mittels eines Korrekturverfahrens die Abgas­temperatur aus der gemessenen Abgastemperatur gewonnen wird. In das Korrekturverfahren gehen dabei verschiedene Betriebskenngrößen ein, die durch Störeinflüsse beeinflußt werden. Dadurch ist es möglich, äußere und innere Störeinflüsse auszuregeln.The control system according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that the exhaust gas temperature is obtained from the measured exhaust gas temperature by means of a correction method. Various operating parameters, which are influenced by interference, are included in the correction process. This makes it possible to correct external and internal interference.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous refinements and developments of the invention are characterized in the subclaims.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in den Zeichnungen darge­stellt und im Beschreibungsteil näher erläutert. Es zeigen Figur 1 schematisch das Prinzip der Kraftstoffmassenregelung einer selbst­zündenden Brennkraftmaschine, Figur 2 ein Schaubild zur Verdeutli­chung der Korrektur des Zeitverhaltens der gemessenen Abgastempera­tur, Figur 3 eine detaillierte Darstellung der stationären Meßwert­verarbeitung, Figur 4 eine detallierte Darstellung der dynamischen Abgastemperaturkorrektur, Figur 5 zeigt mögliche Realisierungen des Reglers 56.An embodiment of the invention is illustrated in the drawings and explained in more detail in the description part. FIG. 1 shows schematically the principle of the fuel mass control of a self-igniting internal combustion engine, FIG. 2 shows a diagram to illustrate the correction of the time behavior of the measured exhaust gas temperature, FIG. 3 shows a detailed representation of the stationary measurement value processing, FIG. 4 shows a detailed representation of the dynamic exhaust gas temperature correction, FIG. 5 shows possible implementations of controller 56.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

Das Ausführungsbeispiel betrifft ein elektronisches Regelsystem für die pro Hub einzuspritzende Kraftstoffmasse einer selbstzündenden Brennkraftmaschine. Einem an sich bekannten Kraftstoffmassenregler 12 werden Signale abhängig von der Fahrpedalstellung FP und von ver­schiedenen Betriebskenngrößen y zugeführt. Dieser Kraftstoffmassen­regler 12 erzeugt einen Kraftstoffmassengrundwert ME. Dieser wird zum einen der Meßdatenerfassung und Normierung 25 und zum anderen dem Korrekturglied 14 zugeführt. Mit dem Ausgangssignal MEA des Kor­rekturglieds wird ein mengenbestimmendes Stellglied 15 der Brenn­kraftmaschine 16, auf die verschiedene äußere und innere Störein­flüsse 18 einwirken, beaufschlagt. Von Sensoren erzeugte Signale von Betriebskenngrößen wie Motortemperatur TM, Abgaskrümmertemperatur TAK, Drehzahl n, gemessene Abgastemperatur TA und weitere Betriebs­kenngrößen x, wie z.B. die Ansauglufttemperatur, gelangen zur Meß­datenerfassung und Normierung 25, von wo sie zu einem Abgastempera­turkorrekturglied 30 weitergeleitet werden. Zwei Ausgangssignale der Meßdatenerfassung und Normierung gelangen zu einem Kennfeld 50. Die Ausgangssignale des Abgastemperaturkorrekturglieds 30 und des Kenn­feldes 50 werden über einen Vergleicher 54 zum Regler 56 weiterge­leitet. Der Regler 56 erhält ein weiteres Signal direkt von der Meß­datenerfassung und Normierung 25. Die Ausgangssignale des Reglers 56 gelangen zum Korrekturglied 14.The exemplary embodiment relates to an electronic control system for the fuel mass to be injected per stroke of a self-igniting fuel Internal combustion engine. A fuel mass controller 12 known per se is supplied with signals depending on the accelerator pedal position FP and on various operating parameters y. This fuel mass controller 12 generates a basic fuel mass value ME. This is supplied on the one hand to the measurement data acquisition and standardization 25 and on the other hand to the correction element 14. The output signal MEA of the correction element is applied to a quantity-determining actuator 15 of the internal combustion engine 16, on which various external and internal interference influences 18 act. Signals generated by sensors of operating parameters such as engine temperature TM, exhaust manifold temperature TAK, speed n, measured exhaust gas temperature TA and other operating parameters x, such as the intake air temperature, arrive at the measurement data acquisition and standardization 25, from where they are forwarded to an exhaust gas temperature correction element 30. Two output signals from the measurement data acquisition and standardization arrive at a characteristic diagram 50. The output signals of the exhaust gas temperature correction element 30 and the characteristic diagram 50 are forwarded to the controller 56 via a comparator 54. The controller 56 receives another signal directly from the measurement data acquisition and standardization 25. The output signals from the controller 56 reach the correction element 14.

Die in Figur 1 dargestellte Regelung funktioniert nun wie folgt: Der Kraftstoffmassenregler 12 berechnet in Abhängigkeit von der Fahrpedalstellung, die den Fahrgeschwindigkeitswunsch des Fahrers wiederspiegelt und weiteren Betriebskenngrößen den Kraftstoffmassen­grundwert ME. Dieses Signal ME wird zum einen zu der Meßdatenerfas­sung und Normierung 25 und zum anderen zu dem Korrekturglied 14 wei­tergeleitet. Das Korrekturglied berechnet mittels Anpaßgrößen AF1 und AF2, die von dem Regler 56 geliefert werden, ein Signal MEA zur Ansteuerung des Stellglieds 15. Dieses Signal wird dem mengenbestim­menden Stellglied 15 der Brennkraftmaschine zugeführt. Das Stell­glied mißt der Brennkraftmaschine 16 die dem Ausgangssignal des Kor­rekturglieds 14 entsprechende Kraftstoffmasse zu. Auf die Brenn­ kraftmaschine wirken verschiedene äußere und innere Störeinflüsse 18 wie Luftdruck, Alterung und weitere Einflüsse ein. Verschiedene Be­triebskenngrößen wie Motortemperatur, Abgaskrümmertemperatur, gemes­sene Abgastemperatur, Motordrehzahl und weitere Größen werden durch Sensoren ermittelt und von der Meßdatenerfassung und Normierung 25 erfaßt und aufgearbeitet. Die von Meßdatenerfassung und Normierung 25 erfaßten Daten werden so aufgearbeitet, daß sie von einem elek­tronischen System weiterverarbeitet werden können. Die normierten Meßdaten werden zu dem Abgastemperaturkorrekturglied 30 weitergelei­tet. Dieses Abgastemperaturkorrekturglied 30 berechnet aus der ge­messenen Abgastemperatur TA die korrigierte Abgastemperatur TA" in Abhängigkeit der übrigen erfaßten Betriebskenngrößen der Brennkraft­maschine. Diese korrigierte Abgastemperatur dient als Istgröße und wird mit der Sollgröße der Abgastemperatur verglichen. Die Sollgröße wird einem Kennfeld 50 entnommen, das den Sollzusammenhang zwischen Sollabgastemperatur und verschiedenen Betriebskenngrößen, insbeson­dere der einzuspritzenden Kraftstoffmasse ME und der Motordrehzahl n, enthält. Ein solches Sollkennfeld kann, unter Verwendung defi­nierter Umgebungs- und Betriebsbedingungen, durch Motor-Prüfstands­versuche repräsentativ für einen bestimmten Motortyp festgelegt wer­den.The control system shown in FIG. 1 now works as follows: The fuel mass controller 12 calculates the basic fuel mass value ME as a function of the accelerator pedal position, which reflects the driver's desired travel speed and other operating parameters. This signal ME is forwarded on the one hand to the measurement data acquisition and standardization 25 and on the other hand to the correction element 14. The correction element calculates a signal MEA for controlling the actuator 15 by means of adaptation variables AF1 and AF2, which are supplied by the controller 56. This signal is fed to the quantity-determining actuator 15 of the internal combustion engine. The actuator measures the internal combustion engine 16 the fuel mass corresponding to the output signal of the correction element 14. On the focal Various external and internal disturbances 18 such as air pressure, aging and other influences act on the engine. Various operating parameters such as engine temperature, exhaust manifold temperature, measured exhaust gas temperature, engine speed and other variables are determined by sensors and recorded and processed by the measurement data acquisition and standardization 25. The data recorded by measurement data acquisition and standardization 25 are processed in such a way that they can be processed further by an electronic system. The standardized measurement data are forwarded to the exhaust gas temperature correction element 30. This exhaust-gas temperature correction element 30 calculates the corrected exhaust-gas temperature TA "from the measured exhaust-gas temperature TA as a function of the other recorded operating parameters of the internal combustion engine. This corrected exhaust-gas temperature serves as an actual variable and is compared with the target variable of the exhaust-gas temperature Contains target exhaust gas temperature and various operating parameters, in particular the fuel mass ME to be injected and the engine speed N. Such a target map can be defined using engine test bench tests representative of a particular engine type using defined environmental and operating conditions.

Die Regelabweichung, die man durch den Vergleich von Ist- und Soll­abgastemperatur erhält, wird dem Regler 56 zugeführt. Abhängig von der Regelabweichung und dem aktuellen Lastbereich, werden durch den Regler 56 additiv bzw. multiplikativ wirkende Anpaßgrößen erzeugt. In diesem Ausführungsbeispiel wirken zwei Größen. Eine Anpassungs­größe AF1 wird im unteren Lastbereich ermittelt und wirkt im ge­samten Lastbereich additiv. Sie soll vorzugsweise den Einfluß von Alterungs- und Drifterscheinungen des Einspritzsystems ausgleichen. Die andere Anpaßgröße AF2 wird im oberen Lastbereich ermittelt und wirkt im gesamten Lastbereich multiplikativ. Sie soll vorwiegend äußere Einflüsse, wie Luftdruck und Lufttemperatur, ausgleichen. Das Korrekturglied 14 bestimmt in Abhängigkeit von dem vom Regler 12 be­rechneten Kraftstoffmassengrundwert ME und den Anpaßgrößen die ange­paßte einzuspritzende Kraftstoffmasse MEA, nach folgender Formel:
MEA = AF2 * ME + AF1      (1)The control deviation, which is obtained by comparing the actual and target exhaust gas temperatures, is fed to the controller 56. Depending on the control deviation and the current load range, the additive or multiplicative adjustment variables are generated by the controller 56. In this embodiment, two sizes work. An adaptation variable AF1 is determined in the lower load range and has an additive effect in the entire load range. It should preferably compensate for the influence of aging and drift phenomena in the injection system. The other adaptation variable AF2 is determined in the upper load range and has a multiplicative effect in the entire load range. It is primarily intended to compensate for external influences such as air pressure and air temperature. The Correction element 14 determines the adjusted fuel mass MEA to be injected, depending on the fuel mass value ME calculated by the controller 12 and the adaptation variables, according to the following formula:
MEA = AF2 * ME + AF1 (1)

Werden nicht in jedem Zeitraum und jedem Betriebszustand Anpassungs­größen erzeugt, so werden die Anpaßgrößen zur Steuerung der einzu­spritzenden Kraftstoffmasse pro Hub verwendet, die vor diesem Zeit­raum ermittelt wurden. Die Anpassungsgrößen werden vorzugsweise so von dem Regler 56 gespeichert, daß sie auch nach dem Ausschalten des Fahrzeuges zur Verfügung stehen. Auf diese Weise stehen die zuletzt ermittelten Anpassungsgrößen bei erneutem Einschalten sofort wieder zur Verfügung.If adaptation variables are not generated in every period and every operating state, the adaptation variables for controlling the fuel mass to be injected per stroke, which were determined before this period, are used. The adaptation variables are preferably stored by the controller 56 such that they are available even after the vehicle has been switched off. In this way, the last adjustment values determined are immediately available again when the device is switched on again.

Figur 2 dient zur Verdeutlichung des Abgaskorrekturverfahrens. Das Diagramm zeigt den Temperaturverlauf verschiedener Temperatursenso­ren und der wahren Abgastemperatur bei plötzlicher positiver Lastän­derung. In der Skizze sind die Einbauorte des Abgastemperatursensors 37 und des Abgaskrümmertemperatursensors 38 im Abgaskrümmer 40 ein­gezeichnet. Die Abgastemperatur TA′ folgt der Laständerung unverzüg­lich. Die im Abgasstrom gemessene Abgastemperatur TA folgt der Last­änderung nur mit einer Verzögerung. Die Abgaskrümmertemperatur TAK ist nach positivem Lastsprung kleiner als die gemessene Abgastempe­ratur. Aus der Differenz zwischen gemessener Abgastemperatur TA und der Abgaskrümmertemperatur TAK wird die Abgastemperatur TA′ berech­net. Der Korrekturfaktor F ist abhängig von Last und Drehzahl der Brennkraftmaschine. Er wird experimentiell ermittelt. Die Berechnung der Abgastemperatur TA′ erfolgt mit folgender Formel:
TA′ = TA + F * (TA - TAK)      (2)Figure 2 is used to illustrate the exhaust gas correction method. The diagram shows the temperature profile of various temperature sensors and the true exhaust gas temperature in the event of a sudden positive load change. The installation locations of the exhaust gas temperature sensor 37 and the exhaust manifold temperature sensor 38 in the exhaust manifold 40 are shown in the sketch. The exhaust gas temperature TA 'follows the change in load immediately. The exhaust gas temperature TA measured in the exhaust gas flow follows the load change only with a delay. The exhaust manifold temperature TAK is lower than the measured exhaust gas temperature after a positive load jump. The exhaust gas temperature TA 'is calculated from the difference between the measured exhaust gas temperature TA and the exhaust manifold temperature TAK. The correction factor F depends on the load and speed of the internal combustion engine. It is determined experimentally. The exhaust gas temperature TA ′ is calculated using the following formula:
TA ′ = TA + F * (TA - TAK) (2)

Diese Formel gilt sowohl für die gemessenen Größen als auch die gemittelten Größen (TAM, TAKM)This formula applies to both the measured sizes and the averaged sizes (TAM, TAKM)

Figur 3 zeigt eine spezielle Ausführung des Abgastemperaturkorrek­turgliedes 30. Die Eingangssignale wie gemessene Abgastemperatur TA, Drehzahl n, Kraftstoffmassengrundwert ME, Abgaskrümmertemperatur TAK und der Motortemperatur TM gelangen direkt zur Mittelwertbildung 33. Das Drehzahlsignal und ein Signal über die einzuspritzende Kraft­stoffmasse ME werden der Regelbereichsuche 31 zugeführt. Das Aus­gangssignal der Regelbereichsuche, die gemessene Abgastemperatur TA und eventuel weitere Größen wie die Zeit dienen als Eingangssignal für die Meßfenstersuche 32. Deren Ausgangssignale gelangen direkt zur Mittelwertbildung 33. Ein Teil der Ausgangssignale der Mittel­wertbildung gelangt zum ersten Korrekturglied 34. Dessen Ausgangs­signal und die restlichen Ausgangssignale der Mittelwertbildung werden einem zweiten Korrekturglied 36 zugeführt. Dessen Ausgangs­signal dient als Ausgangssignal des Abgastemperaturkorrekturgliedes 30.FIG. 3 shows a special embodiment of the exhaust gas temperature correction element 30. The input signals such as measured exhaust gas temperature TA, speed n, basic fuel mass value ME, exhaust manifold temperature TAK and engine temperature TM go directly to averaging 33. The speed signal and a signal about the fuel mass ME to be injected are fed to control range search 31 . The output signal of the control range search, the measured exhaust gas temperature TA and possibly other variables such as time serve as an input signal for the measurement window search 32. Their output signals go directly to the averaging 33. A part of the output signals of the averaging reaches the first correction element 34. Its output signal and the remaining output signals averaging is fed to a second correction element 36. Its output signal serves as the output signal of the exhaust gas temperature correction element 30.

Das Abgastemperaturkorrekturglied 30 hat folgende Funktion. Als Ein­gangssignale des Korrekturgliedes dienen alle Ausgangssignale der Meßdatenerfassung und Normierung 25. Die Regelbereichsuche 31 wählt einen durch untere und obere Drehzahl- und Lastgrenzen vorgegebenen Regelbereich aus. Die obere Drehzahlgrenze und, oder die obere Last­grenze kann auch entfallen. Nur innerhalb dieser Grenzwerte (Regel­bereich) wird die Brennkraftmaschine geregelt, außerhalb des Regel­bereichs wird sie gesteuert, die Reglerstellgröße bleibt auch bei ausgeschaltetem Regler erhalten.The exhaust gas temperature correction member 30 has the following function. All output signals of the measurement data acquisition and standardization 25 serve as input signals of the correction element. The control range search 31 selects a control range predetermined by lower and upper speed and load limits. The upper speed limit and, or the upper load limit can also be omitted. The internal combustion engine is only controlled within these limit values (control range), it is controlled outside the control range, the controller manipulated variable is retained even when the controller is switched off.

Die Meßfenstersuche 32 sucht im Verlauf der gemessenen Abgastempera­tur TA nach einem Meßfenster mit quasistationärem Zustand im Sekun­denbereich. Die Bildung eines Meßfensters erfolgt erst, wenn die Motortemperatur einen bestimmten Schwellwert übersteigt, und die Drehzahl und die Last innerhalb festgelegter Grenzwerte dem Regelbe­reich liegen. Dadurch kann die Aktivierung der Abgastemperaturregel­ung bei ungünstigen Betriebsbedingungen verhindert werden. Es wird ein Bereich ausgewählt in dem die Abgastemperatur einen quasistatio­nären Zustand besitzt.The measurement window search 32 searches in the course of the measured exhaust gas temperature TA for a measurement window with a quasi-steady state in the range of seconds. A measurement window is only formed when the engine temperature exceeds a certain threshold value and the speed and the load are within defined limits within the control range. This can prevent the activation of the exhaust gas temperature control in unfavorable operating conditions. A range is selected in which the exhaust gas temperature has a quasi-steady state.

Zur Meßfenstersuche wird ein bestimmter Zeitraum vorgegeben und überprüft ob in diesem Zeitraum die Abgastemperatur vorgegebene Grenzen überschreited. Werden die Grenzen nicht überschritten, so spricht man von einem Meßfenster mit quasistationärem Zustand des Meßsignals. Das Meßfenster ist durch den vorgegebenen Zeitraum ( Länge des Meßfensters ) und durch den in diesem Zeitraum über­strichenen Temperaturbereich ( Höhe des Meßfensters ) definiert.A certain period of time is specified for the measurement window search and a check is carried out to determine whether the exhaust gas temperature exceeds predetermined limits in this period. If the limits are not exceeded, one speaks of a measurement window with a quasi-steady state of the measurement signal. The measuring window is defined by the specified period (length of the measuring window) and by the temperature range covered during this period (height of the measuring window).

Es ist aber auch möglich einen bestimmten Temperaturbereich für die Bildung des Meßfensters vorzugeben und die Zeit zu erfassen, während der die Abgastemperatur in dem bestimmten Bereich liegt. Auch in diesem Fall ist das Meßfenster durch den Temperaturbereich und den Zeitraum, in dem die Temperatur innerhalb des gewählten Temperatur­bereichs liegt, definiert.However, it is also possible to specify a specific temperature range for the formation of the measuring window and to record the time during which the exhaust gas temperature lies in the specific range. In this case too, the measurement window is defined by the temperature range and the period in which the temperature lies within the selected temperature range.

Besonders vorteilhaft ist es, die Meßfenster in verschiedene Klassen einzuteilen. Die Einteilung der Klassen erfolgt anhand verschiedener Kriterien. Dies sind die Länge, Fläche oder die Höhe des Meßfensters b.z.w. die Steigung des Abgastemperaturverlaufs oder die Anzahl der im Abgastemperaturverlauf auftretenden Wendepunkte. Meßfenster der gleichen Klassen können die gleiche zeitliche Länge bei unterschied­licher Höhe, die gleiche Höhe bei unterschiedlicher Länge oder bei gleicher Fläche unterschiedliche Längen bei entsprechend unter­schiedlichen Höhen haben.It is particularly advantageous to divide the measurement windows into different classes. The classes are classified based on various criteria. These are the length, area or height of the measuring window the gradient of the exhaust gas temperature curve or the number of turning points occurring in the exhaust gas temperature curve. Measuring windows of the same classes can have the same length in time with different heights, the same height with different lengths or with the same area different lengths with correspondingly different heights.

Die Verwendbarkeit des Meßfensters kann zusätzlich von dessen Vor­geschichte, z.B. dem Verlauf der Abgastemperatur oder weiterer er­faßter Betriebskenngrößen, abhängig gemacht werden. Ist ein verwend­bares Meßfenster gefunden, werden von den für die Regelung benötig­ten Signalen, wie z. B. Drehzahl, Kraftstoffmassengrundwert Abgas­krümmertemperatur,der Motortemperatur und eventuel weiterer Größen, in der Mittelwertbildung 33 die arithmetischen Mittelwerte gebildet. Zur Mittelwertbildung können alle innerhalb der Meßfenstergrenzen erfaßten Meßdaten verwendet werden, oder es findet nur ein Teil der Daten Verwendung.The usability of the measurement window can also be made dependent on its history, for example the course of the exhaust gas temperature or other recorded operating parameters. If a usable measurement window is found, the signals required for the control, such as e.g. B. speed, basic fuel mass value exhaust gas manifold temperature, engine temperature and possibly other quantities, in the averaging 33 formed the arithmetic mean values. All measurement data recorded within the measurement window limits can be used for averaging, or only part of the data is used.

Aus der gemittelten gemessenen Abgastemperatur TAM, der mittleren Drehzahl nM, dem mittleren Kraftstoffmassengrundwerts MEM und der mittleren Abgaskrümmertempertur TAKM errechnet das erste Korrektur­glied 34 die Abgastemperatur TA′. Dieses Korrekturglied beinhaltet die Korrektur des Zeitverhaltens der gemessenen Abgastemperatur. Mit Hilfe des Korrekturfaktors F und der Temperaturdifferenz zwischen mittlerer Abgastemperatur TAM und der mittleren Abgaskrümmertempera­tur TAKM wird mittels der Formel 2 die Abgastemperatur TA′ errech­net. Der Korrekturfaktor F ist last- und drehzahlabhängig. Er wird empirisch ermittelt und bei Bedarf an Langzeitänderungen der selbst­zündenden Brennkraftmaschine angeglichen.The first correction element 34 calculates the exhaust gas temperature TA 'from the averaged measured exhaust gas temperature TAM, the average speed nM, the average fuel mass basic value MEM and the average exhaust manifold temperature TAKM. This correction element includes the correction of the time behavior of the measured exhaust gas temperature. With the aid of the correction factor F and the temperature difference between the average exhaust gas temperature TAM and the average exhaust manifold temperature TAKM, the exhaust gas temperature TA 'is calculated using Formula 2. The correction factor F is dependent on the load and speed. It is determined empirically and, if necessary, adapted to long-term changes in the self-igniting internal combustion engine.

Das Korrekturglied 42 in Figur 4 hat diesselbe Aufgabe wie das Kor­rekturglied 34 in Figur 3. Aus gemessener Abgastemperatur TA, Dreh­zahl n, Kraftstoffmassengrundwert ME und Abgaskrümmertemperatur TAK berechnet das Korrekturglied 42 die Abgastemperatur TA′. Die Berech­nung erfolgt kontinuierlich über eine Modellrückführung, so daß auch die Regelung kontinuierlich erfolgen kann. Es folgt keine Mittel­wertbildung der Meßgrößen.The correction element 42 in FIG. 4 has the same task as the correction element 34 in FIG. 3. From the measured exhaust gas temperature TA, speed n, basic fuel mass value ME and exhaust gas manifold temperature TAK, the correction element 42 calculates the exhaust gas temperature TA '. The calculation is carried out continuously via a model feedback, so that the control can also be carried out continuously. The measured variables are not averaged.

Im zweiten Korrekturglied 36 wird durch Berücksichtigung der mitt­leren Motortemperatur TMM die Anpassung an den aktuellen Betriebszu­stand des Motors vorgenommen. Es können auch weitere Größen wie die Ansauglufttemperatur berücksichtigt werden. Das zweite Korrektur­glied 36 liefert die korrigierte Abgastemperatur TA˝.In the second correction element 36, the adaptation to the current operating state of the engine is carried out by taking the average engine temperature TMM into account. Other variables such as the intake air temperature can also be taken into account. The second correction element 36 supplies the corrected exhaust gas temperature TA˝.

Figur 4 zeigt eine weitere mögliche Ausgestaltung des Abgastempera­turkorrekturgliedes 30. Alle Ausgangssignale der Meßdatenerfassung und Normierung 25 dienen als Eingangssignale des Abgastemperaturkor­rekturgliedes. Vier Eingangssignale werden dem ersten Korrekturglied 42 zugeleitet. Das zweite Korrekturglied 44 wird mit dem Ausgangssi­gnal des ersten Korrekturglieds und den übrigen Eingangssignalen be­ aufschlagt. Es erfüllt die gleiche Funktion wie das Korrekturglied 36 der Figur 3. Das Ausgangssignal des zweiten Korrekturgliedes 44 dient gleichzeitig auch als Ausgangssignal des Abgastemperaturkor­rekturgliedes 30. Die Korrektur erfolgt abhängig von der Klasse des gefundenen Meßfensters. Die Regelparameter werden abhängig von der Klasse des Meßfensters gewählt.FIG. 4 shows a further possible embodiment of the exhaust gas temperature correction element 30. All output signals of the measurement data acquisition and standardization 25 serve as input signals of the exhaust gas temperature correction element. Four input signals are fed to the first correction element 42. The second correction element 44 is loaded with the output signal of the first correction element and the other input signals hits. It fulfills the same function as the correction element 36 in FIG. 3. The output signal of the second correction element 44 also serves as the output signal of the exhaust gas temperature correction element 30. The correction takes place depending on the class of the measurement window found. The control parameters are selected depending on the class of the measurement window.

Den Gleichungen liegt folgendes Modell zugrunde:The equations are based on the following model:

Der Abgaskrümmer tauscht mit dem Abgas Wärmeenergie us. Auf der an­deren Seite gibt er Wärmeenergie an die Umgebung ab. Der Abgaskrüm­mer ändert seine Temperatur mit der Zeitkonstanten zkr, die von der Drehzahl und der Last abhängt. Die Abgastemperatur TABG am Einbau­ort des Thermoelements ist im eingeschwungenen Zustand niedriger als die Abgastemperatur TA′ am Auslaßventil, da ein Teil der Wärmeener­gie über den Abgaskrümmer an die Umgebung abfließt. Diesen Anteil beschreibt der Faktor kkr. Dadurch, daß das Abgas mit dem Abgaskrüm­mer Wärmeenergie austauscht, erreicht die Abgastemperatur am Einbau­ort des Temperaturssensors nicht sofort nach einer Laständerung ihren Stationärwert, sondern einen Wert, der durch den Faktor x be­stimmt wird. Der Faktor (1 - x) bezeichnet den Abgastemperaturan­teil, der zum stationären Wert fehlt. Dieser Wert ist dann erreicht, wenn der Wärmeenergiezufluß vom Abgas zum Abgaskrümmer gleich dem Abfluß vom Krümmer zur Umgebung ist (siehe Figur 2). Wenn dieses Fließgleichgewicht erreicht ist, ändert sich auch die Abgaskrümmer­temperatur nicht mehr. Die vom Temperatursensor gemessene Abgastem­peratur TA wird durch die Trägheit des Sensors verzögert. Die Zeit­konstante für diese Temperaturänderung des Sensors wird mit zf be­zeichnet. Das Korrekturmodell läßt sich damit durch folgende Gleichungen im Laplace-Bereich beschreiben.
TA = TABG/(1 + zf * s)      (3)
TABG = (1 - x) * TAK + x + TA′      (4)
TAK = kkr * TA′/(1 + zkr * s)      (5)The exhaust manifold exchanges thermal energy with the exhaust gas. On the other hand, it releases thermal energy into the environment. The exhaust manifold changes its temperature with the time constant zkr, which depends on the speed and the load. The exhaust gas temperature TABG at the installation site of the thermocouple is lower in the steady state than the exhaust gas temperature TA 'at the exhaust valve, since part of the heat energy flows through the exhaust manifold to the environment. The factor kkr describes this proportion. Because the exhaust gas exchanges thermal energy with the exhaust manifold, the exhaust gas temperature at the installation location of the temperature sensor does not reach its steady-state value immediately after a load change, but rather a value which is determined by the factor x. The factor (1 - x) denotes the exhaust gas temperature component that is missing from the stationary value. This value is reached when the heat energy inflow from the exhaust gas to the exhaust manifold is equal to the outflow from the manifold to the surroundings (see FIG. 2). When this flow equilibrium is reached, the exhaust manifold temperature also no longer changes. The exhaust gas temperature TA measured by the temperature sensor is delayed by the inertia of the sensor. The time constant for this temperature change in the sensor is designated zf. The correction model can thus be described by the following equations in the Laplace area.
TA = TABG / (1 + zf * s) (3)
TABG = (1 - x) * TAK + x + TA ′ (4)
TAK = kkr * TA ′ / (1 + zkr * s) (5)

Die Berechnung der Abgastemperatur TA′ wird in zwei Stufen durchge­führt. Zunächst wird TABG aus TA bestimmt, danach erfolgt die Be­rechnung von TA′ aus TABG und TAK. Um ein zu großes Rauschen bei der Auswertung der Rekursionsformel für TABG zu verringern, wird das ge­messene Abgastemperatursignal in der Meßdatenerfassung und Normie­rung 25 gefiltert. Die Rekursionsformel für TABG erhält man durch Transformation der Gleichung 3 in den Zeitbereich, und durch Einfüh­ren des rückwärtigen Differenzenquotienten. So erhält man die Rekur­sionsformel.
TABG(k) = TA(k) * (1 + zf/ t) - TA(k-1) * zf/ t      (6)The calculation of the exhaust gas temperature TA 'is carried out in two stages. First TABG is determined from TA, then TA ′ is calculated from TABG and TAK. In order to reduce excessive noise when evaluating the recursion formula for TABG, the measured exhaust gas temperature signal is filtered in the measurement data acquisition and standardization 25. The recursion formula for TABG is obtained by transforming equation 3 into the time domain and by introducing the backward difference quotient. This is how you get the recursion formula.
TABG (k) = TA (k) * (1 + zf / t) - TA (k-1) * zf / t (6)

Aus Gleichung 4 ergibt sich:
TA′ = (TABG - (1 - x) * TAK) / x      (7)From equation 4 we get:
TA ′ = (TABG - (1 - x) * TAK) / x (7)

In jedem Rechenschritt werden die Gleichungen 6 und 7 ausgewertet. Dabei werden für jeden Rechenschritt k die Werte des vorhergehenden Rechenschritts k-1 verwendet.Equations 6 and 7 are evaluated in each calculation step. The values of the previous calculation step k-1 are used for each calculation step k.

Da das Modell auch die Abgaskrümmertemperatur TAK als Zustandsgröße enthält, kann der Hardwareaufwand dadurch reduziert werden, daß man auf die Messung von TAK verzichtet. Dazu wird die Abgaskrümmertem­peratur TAK aus der gemessenen Abgastemperatur TA berechnet. Damit kann auf die Messung von TAK verzichtet und TA′ allein aus TA be­stimmt werden. Da bei der Rückrechnung zweimal differenziert werden muß, ist eine genaue Bestimmung der Modellparameter kkr, x, zkr und zf sowie ein möglichst glattes Meßsignal des Thermoelements notwen­dig. Dann kann aus den Gleichungen 3 bis 5 eine Bestimmungsgleichung 8 für TA′ abgeleitet werden:
TA′k = (x * zkr/ t * TA′k-1 + [(1 + (zkr + zf)/ t + (zkr * zf)/ t²)] * TAk + [(zkr + zf)/ t + 2 *
(zkr * zf)/ t²] * TAk-1 + (zkr * zf)/ t²) *
TAk-2)/(kkr - x * kkr + x + x * zkr/ t)      (8)Since the model also contains the exhaust manifold temperature TAK as a state variable, the hardware expenditure can be reduced by dispensing with the measurement of TAK. For this purpose, the exhaust manifold temperature TAK is calculated from the measured exhaust gas temperature TA. Thus, the measurement of TAK can be dispensed with and TA 'can be determined from TA alone. Since two differentiations have to be made in the back calculation, an exact determination of the model parameters is kkr, x, zkr and zf and a smooth measurement signal of the thermocouple necessary. Then an equation 8 for TA 'can be derived from equations 3 to 5:
TA ′ k = (x * zkr / t * TA ′ k-1 + [(1 + (zkr + zf) / t + (zkr * zf) / t²)] * TA k + [(zkr + zf) / t + 2 *
(zkr * zf) / t²] * TA k-1 + (zkr * zf) / t²) *
TA k-2 ) / (kkr - x * kkr + x + x * zkr / t) (8)

Die Abgastemperatur TA′k ist also eine Funktion der letzten be­rechnten Abgastemperatur TA′k-1 sowie der drei letzten gemessenen Abgastemperaturen TAk, TAk-1 und TAk-2.The exhaust gas temperature TA ′ k is therefore a function of the last calculated exhaust gas temperature TA ′ k-1 and the three last measured exhaust gas temperatures TA k , TA k-1 and TA k-2 .

Mit Hilfe der vier Parameter zkr, zf, x und kkr wird das Modell an die Motor-Fahrzeug-Kombination angepaßt. Die beiden Zeitkonstanten zkr und zf sowie der Parameter x werden aus Lastsprüngen am Prüf­stand bestimmt, wobei x, wie in Figur 2 gezeigt, direkt aus der An­fangssprunghöhe bestimmt wird. Alle Parameter variieren drehzahl- und lastabhängig. Der Faktor kkr in Formel 8 wird aus den Stationär­werten von Krümmertemperatur TAK und gemessener Abgastemperatur TA bestimmt. Im eingeschwungenen Zustand vereinfacht sich das Modell wie folgt:
TABG = TA = x * TA′ + (1 - x) * TAKThe model is adapted to the motor-vehicle combination using the four parameters zkr, zf, x and kkr. The two time constants zkr and zf as well as the parameter x are determined from load jumps on the test bench, where x, as shown in FIG. 2, is determined directly from the initial jump height. All parameters vary depending on the speed and load. The factor kkr in formula 8 is determined from the stationary values of manifold temperature TAK and measured exhaust gas temperature TA. In the steady state, the model is simplified as follows:
TABG = TA = x * TA ′ + (1 - x) * TAK

Daraus ergibt sich die Bestimmungsgleichung für den Parameter kkr:
TA = (x/kkr + 1 - x) * TAKThis results in the equation for the parameter kkr:
TA = (x / kkr + 1 - x) * TAK

Die kontinuierlich berechnete Abgastemperatur TA′ wird im zweiten Korrekturglied 44 an die Motortemperatur TM angepaßt. Dadurch erhält man die korrigierter Abgastemperatur TA˝.The continuously calculated exhaust gas temperature TA 'is adapted in the second correction element 44 to the engine temperature TM. This gives the corrected exhaust gas temperature TA˝.

Figur 5 zeigt mögliche Ausführungsbeispiele des Reglers 56. Das Aus­gangssignal T des Vergleichers 54 (Figur 1) wird abhängig von einem lastabhängigen Signal ME, entweder dem Regler 71 oder dem Regler 72 zugeführt. Diese erzeugen die Anpaßgrößen AF1 oder AF2 für den ent­sprechenden Lastbereich. Bei großer Last, der Mittelwert des Kraft­stoffmassengrundwertes MEM liegt über einer bestimmten Schwelle, be­stimmt der Regler 71 abhängig von T die Anpaßgröße AF1. Bei kleiner Last, der Mittelwert des Kraftstoffmassengrundwertes liegt unterhalb der Schwelle, bestimmt der Regler 72 abhängig von T die Anpaßgröße AF2. Für den oberen und den unteren Lastbereich ist ein separater Regler vorhanden, der die für diesen Lastbereich am stärksten wir­kende Anpaßgröße berechnet. Die Anpaßgrößen werden dann in allen Lastbereichen zur Berechnung der einzuspritzenden Kraftstoffmasse MEA verwendet.FIG. 5 shows possible exemplary embodiments of the controller 56. The output signal T of the comparator 54 (FIG. 1) is fed to either the controller 71 or the controller 72 depending on a load-dependent signal ME. These generate the adaptation variables AF1 or AF2 for the corresponding load range. At high load, the average value of the basic fuel mass value MEM is above a certain threshold, the controller 71 determines the adaptation variable AF1 as a function of T. At low load, the mean value of the basic fuel mass value lies below the threshold, the controller 72 determines the adaptation variable AF2 as a function of T. A separate controller is available for the upper and the lower load range, which calculates the adjustment variable which is most effective for this load range. The adaptation variables are then used in all load ranges to calculate the fuel mass MEA to be injected.

Statt der PI-Regler 71 und 72 kann auch jeweils ein selbstanpassen­der Regler verwendet werden. Figur 5b zeigt einen solchen selbstan­passenden Regler. Dieser kann an die Stelle der Regler 71 oder 72 von Figur 5a treten. Der Regler 70 erzeugt eine der Anpaßgrößen die zum einen dem Verknüpfungspunkt 63 und zum anderen dem Kennfeld 61 zugeführt werden. Die Anpaßgröße wird in dem Kennfeld 61 an dem zu­gehörigen Betriebspunkt gewichtet abgespeichert. Die mittlere Dreh­zahl nM und der mittlere Kraftstoffmassengrundwert MEM definieren diesen Betriebspunkt. Die Auswerteschaltung 60 arbeitet die Werte des Kennfeldes 61 nach einer geeigneten Strategie um und speichert die Werte ins Kennfeld 62 ab und korrigiert gleichzeitig das inte­grale Verhanden des PI-Reglers 70.Instead of the PI controllers 71 and 72, a self-adjusting controller can also be used in each case. Figure 5b shows such a self-adjusting controller. This can take the place of controller 71 or 72 of Figure 5a. The controller 70 generates one of the adaptation variables which are supplied to the node 63 on the one hand and to the map 61 on the other. The adaptation variable is stored weighted in the map 61 at the associated operating point. The average speed nM and the average fuel mass value MEM define this operating point. The evaluation circuit 60 processes the values of the map 61 according to a suitable strategy and stores the values in the map 62 and at the same time corrects the integral negotiation of the PI controller 70.

Die Auswerteschaltung 60 kann z.B. nach folgender Strategie arbei­ten. Die Auswerteschaltung 60 wird nach einer bestimmten Anzahl von gefundenen Regelfenstern, oder einer bestimmten Anzahl von Einträgen in das Kennfeld 61 aktiviert. Es wird zuerst von allen im Kennfeld 61 gewichtet abgespeicherten Anpaßgrößen der Mittelwert gebildet.The evaluation circuit 60 can operate according to the following strategy, for example. The evaluation circuit 60 is activated after a certain number of control windows found or a certain number of entries in the characteristic diagram 61. The mean value is first formed from all the adjustment variables stored in the characteristic map 61, weighted.

Dieser Mittelwert bildet den neuen Integralwert des Reglers 70. Die Differenz zwischen Mittelwert und allen im Kennfeld 61 an einem be­stimmten Betriebspunkt abgespeicherten Anpaßgrößen wird am gleichen Betriebspunkt im Kennfeld 62 gespeichert. Anschließend wird Kennfeld 61 gelöscht. Durch die Kraftstoffmasse ME und die Drehzahl n wird ein Betriebspunkt im Kennfeld 62 definiert. Das Kennfeld 62 liefert abhängig von Momentandrehzahl n und Last ME ein Ausgangssignal das zum Verknüpfungspunkt 63 geführt wird, und dort der jeweiligen An­paßgröße überlagert wird.This mean value forms the new integral value of the controller 70. The difference between the mean value and all the adaptation variables stored in the map 61 at a specific operating point is stored in the map 62 at the same operating point. Map 61 is then deleted. An operating point in the map 62 is defined by the fuel mass ME and the speed n. The map 62 supplies an output signal depending on the instantaneous speed n and the load ME, which is led to the node 63 and is superimposed there on the respective adaptation variable.

Diese Auswertung der Abgastemperatur kann sowohl für ein als auch für mehrere Signale angewendet werden, so z.B. auch für ein oder mehrere Abgastemperatursignale pro Zylinder, oder auch für jeden Zylinder separat. Dabei können spezielle Korrekturverfahren, die den Verhältnissen der jeweiligen Einbaustelle angepaßt sind, zur Verwen­dung kommen.This evaluation of the exhaust gas temperature can be used for one as well as for several signals, e.g. also for one or more exhaust gas temperature signals per cylinder, or separately for each cylinder. Special correction methods, which are adapted to the conditions of the respective installation site, can be used.

Die Realisierung des beschriebenen Regelsystems mit diskreten Bau­teilen oder mit einem Mikrocomputer stellt für den Fachmann kein Problem dar.The implementation of the control system described with discrete components or with a microcomputer is not a problem for the person skilled in the art.

Der Aufgabenbereich der Regelung kann auch auf die sequentielle Beeinflussung bestimmter Zylinder ausgedehnt werden.The scope of the control can also be extended to the sequential influencing of certain cylinders.

Claims (15)

1. Regelsystem für eine Brennkraftmaschine mit Selbstzündung, mit Sensoren für Betriebskenngrößen, einem elektronischen Steuergerät sowie einem nachgeschalteten Stellglied für die der Brennkraftma­schine zuzuführende Kraftstoffmasse, wobei im Steuergerät abhängig von wenigstens der Drehzahl und der Fahrpedalstellung ein Kraft­stoffmassengrundwert (ME) berechnet wird, der anschließend korrigiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektur abhängig von einem von Betriebskenngrößen beeinflußten Abgastemperatursignal erfolgt.1.Control system for an internal combustion engine with auto-ignition, with sensors for operating parameters, an electronic control unit and a downstream actuator for the fuel mass to be supplied to the internal combustion engine, a basic fuel mass value (ME) being calculated in the control unit depending on at least the speed and the accelerator pedal position, which is then corrected is characterized in that the correction takes place as a function of an exhaust gas temperature signal influenced by operating parameters. 2. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgastemperatursignal aus dem Vergleich eines korrigierten Abgas­temperatursignals mit einem Abgastemperatursollwert gewonnen wird, wobei der Sollwert einem Kennfeld (50) entnommen wird, das den Sollzusammenhang zwischen einzuspritzender Kraftstoffmasse, resul­tierender Abgastemperatur und wenigstens einer weiteren Betriebs­kenngröße enthält.2. Control system according to claim 1, characterized in that the exhaust gas temperature signal is obtained from the comparison of a corrected exhaust gas temperature signal with an exhaust gas temperature setpoint, the setpoint being taken from a map (50) which shows the setpoint relationship between the fuel mass to be injected, the resulting exhaust gas temperature and at least one further operating parameter contains. 3. Regelsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein wenigstens PI-Verhalten aufweisender Regler (56) aus der durch den Vergleich entstehenden Regelabweichung, abhängig von der aktuellen Last, wenigstens eine Anpassungsgröße, mit der die einzuspritzende Kraftstoffmasse pro Hub beeinflußt wird, erzeugt.3. Control system according to claim 2, characterized in that a controller having at least PI behavior (56) from the resulting control deviation, depending on the current load, generates at least one adaptation variable with which the fuel mass to be injected per stroke is generated . 4. Regelsystem nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine additive Anpaßgröße mit der vorzugsweise innere Einflüsse ausgeglichen werden, im unteren Lastbereich ermittelt wird und im gesamten Lastbereich additiv wirkt.4. Control system according to claim 2 and 3, characterized in that an additive adaptation variable with which preferably internal influences are compensated for, is determined in the lower load range and acts additively in the entire load range. 5. Regelsystem nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine multiplikative Anpaßgröße mit dem vorzugsweise äußere Ein­flüsse ausgeglichen werden, im oberen Lastbereich ermittelt wird und im gesamten Lastbereich multiplikativ wirkt.5. Control system according to claim 2 and 3, characterized in that a multiplicative adjustment variable with which preferably external influences are compensated for, is determined in the upper load range and acts multiplicatively in the entire load range. 6. Regelsystem nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpaßgrößen vorzugsweise so gespeichert werden, daß sie nach dem Ausschalten des Fahrzeuges oder dem Ausfall der Spannungsversorgung ihre Information behalten, und nach der Wie­derinbetriebnahme sofort wieder zur Verfügung stehen.6. Control system according to at least one of claims 2 to 5, characterized in that the adaptation variables are preferably stored in such a way that they retain their information after the vehicle has been switched off or the power supply has failed, and are immediately available again after restarting. 7. Regelsystem nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem stationären Korrekturverfahren nach ei­nem Regelbereich und einem Meßfenster, in dessen Verlauf die gemes­sene Abgastemperatur quasistationär ist, gesucht wird (Meßfenstersuche 32).7. Control system according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that in the stationary correction method for a control range and a measurement window, in the course of which the measured exhaust gas temperature is quasi-stationary, is searched (measurement window search 32). 8. Regelsystem nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßfenster abhängig von wenigstens einer der Größen gewünschtem Zeitraum, Größe der Abgastemperatur, Verlauf der Abgastemperatur oder der Vorgeschichte der Abgastemperatur gebildet wird.8. Control system according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the measuring window is formed depending on at least one of the sizes desired period, size of the exhaust gas temperature, course of the exhaust gas temperature or the history of the exhaust gas temperature. 9. Regelsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfenster in verschiedene Klassen eingeteilt werden , und die Korrektur abhängig von diesen Klassen erfolgt.9. Control system according to claim 8, characterized in that the measuring windows are divided into different classes, and the correction takes place depending on these classes. 10. Regelsystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß von den für die Regelung benötigten Betriebskenngrößen arithmetische Mittelwerte, unter Verwendung mindestens eines Teils der innerhalb des Meßfenster erfaßten Betriebskenngrößen, gebildet werden.10. Control system according to one of claims 7 to 9, characterized in that arithmetic mean values are formed from the operating parameters required for the control, using at least part of the operating parameters detected within the measuring window. 11. Regelsystem nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Schritt des Korrekturverfahrens, mittels mindestens einem Korrekturfaktor, der empirisch ermittelt werden kann, eine Abgastemperatur berechnet wird, die in einem zweiten Schritt an wenigstens eine weitere aktuelle Betriebs- kenngröße angepaßt wird.11. Control system according to at least one of claims 7 to 10, characterized in that in a first step of the correction method, by means of at least one correction factor that can be determined empirically, an exhaust gas temperature is calculated, which in a second step to at least one other current operation - parameter is adjusted. 12. Regelsystem nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem dynamischen Korrekturverfahren, die mo­mentane vom Abgastemperatursensor gemessene Abgastemperatur mittels eines thermodynamischen Modells laufend ausgewertet wird, und die korrigierte Abgastemperatur durch Anpassen an weitere Betriebskenn­größen gewonnen wird.12. Control system according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that in the dynamic correction method, the instantaneous exhaust gas temperature measured by the exhaust gas temperature sensor is continuously evaluated by means of a thermodynamic model, and the corrected exhaust gas temperature is obtained by adapting to further operating parameters. 13. Regelsystem nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, da­durch gekennzeichnet, daß die Anpaßgrößen in einem Kennfeld abge­speichert werden und damit an jedem Betriebspunkt zur Verfügung stehen.13. Control system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the adaptation variables are stored in a map and are thus available at every operating point. 14. Regelsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das integrale Verhalten des Reglers von den Anpaßgrößen abhängig ist.14. Control system according to claim 13, characterized in that the integral behavior of the controller is dependent on the adaptation variables. 15. Regelsystem nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektur der Abgastemperatur und die Bestimmung der Anpaßfaktoren sowohl für ein als auch für mehrere Signale angewendet werden können, dadurch kann die Regelung auch für eine sequentielle Zylinderbeeinflussung benutzt werden.15. Control system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the correction of the exhaust gas temperature and the determination of the adaptation factors can be used both for one and for several signals, thereby the control can also be used for a sequential cylinder influence.
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