EP0760056B1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung einer brennkraftmaschine - Google Patents

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EP0760056B1
EP0760056B1 EP95915778A EP95915778A EP0760056B1 EP 0760056 B1 EP0760056 B1 EP 0760056B1 EP 95915778 A EP95915778 A EP 95915778A EP 95915778 A EP95915778 A EP 95915778A EP 0760056 B1 EP0760056 B1 EP 0760056B1
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EP
European Patent Office
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actuating element
internal combustion
combustion engine
air
changeover
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EP95915778A
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EP0760056A1 (de
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Eckart Damson
Martin Klenk
Stefan Miller
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Publication of EP0760056B1 publication Critical patent/EP0760056B1/de
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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
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • 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
    • F02D41/1473—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation method
    • F02D41/1475—Regulating the air fuel ratio at a value other than stoichiometry
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D2250/18—Control of the engine output torque
    • F02D2250/21—Control of the engine output torque during a transition between engine operation modes or states
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • F02D41/1456—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio with sensor output signal being linear or quasi-linear with the concentration of oxygen

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for controlling an internal combustion engine according to the generic terms of the independent claims.
  • US-A 4 759 329 describes the correction of the setpoint for a throttle valve depending on the accelerator pedal position according to a given air / fuel ratio.
  • the specified air / fuel ratio is included depending on load and speed. It does not represent the torque Size provided so that experimental Determination of the correction with a view to the constant torque will be extremely difficult.
  • US-A 4 616 621 shows an actuator for the air supply (electrically operated bypass actuator) and a control of the fuel and the amount of air so that one for certain Throttle valve positions a lean air / fuel mixture or a stoichiometric mixture becomes. Switching takes place depending on the throttle valve position or a load signal. When changing the air / fuel mixture remains the torque and the Amount of fuel essentially constant, so that a Change the air / fuel mixture by appropriate Control of the bypass actuator is reached.
  • the aim of the procedure according to the invention is indicate the conditions under which a change of operating mode seems appropriate, i.e. e.g. in which operating states to select one or the other operating mode and based on which signals or waveforms the transition recognized becomes.
  • a control system for an internal combustion engine for one Lean operation in the first operating states and a stoichiometric one To provide operation in second operating states, which is less expensive and yet sufficient Influence on the air supply to the internal combustion engine for one satisfactory transition from lean to stoichiometric Area.
  • the procedure according to the invention makes a control system provided for an internal combustion engine, which a transition from an operating mode with a lean mixture composition in the first operating states for an operating mode with stoichiometric mixture composition in second Operating states without torque jump and increased pollutant emissions guaranteed.
  • the inventive Procedure an operation of the internal combustion engine with a lean Mixture composition possible in large load ranges with increased power requirements, e.g. in the acceleration phase, in transient operation or in the upper Load range of the internal combustion engine, a comfortable Fast switching to a stoichiometric mixture composition takes place while with reduced power requirements a corresponding transition to the operating mode with lean Mixing takes place.
  • Figure 1 is an overview block diagram of a controller for an internal combustion engine in which the invention Procedure is implemented.
  • Figure 2 shows an overview block diagram the control unit for realizing the invention Procedure while typical in Figure 3 Time profiles of suitable operating variables of the internal combustion engine or the motor vehicle are shown.
  • Figure 4 finally shows a flow chart as an example of a realization the procedure according to the invention as a computer program.
  • a preferred embodiment is one Control device for an internal combustion engine shown, in which the procedure according to the invention is implemented is.
  • the internal combustion engine 10 has one Air intake system 12 and an exhaust system 14.
  • a first throttle valve 16 is arranged, which via a mechanical connection 18 with a driver-operated Control element 20, an accelerator pedal, in connection stands.
  • the accelerator pedal 20 or the throttle valve itself is thereby in a known manner by means of a spring against his Prestressed rest position.
  • one is in the intake system attached second throttle valve 22, which via a mechanical Connection 24 connected to an electric motor 26 is.
  • the throttle valve 22 is in its via a spring 28 fully opened position.
  • one or several injection valves 30 are provided for the fuel metering.
  • a control unit 32 receives the air supply from one sensor 34 determining the internal combustion engine (Air quantity, mass, pressure or throttle position sensor) via a line 36 a measure of the air supply to Internal combustion engine.
  • the throttle valve 16 is via a mechanical connection 38 with a position sensor 40 for Detection of the position of the throttle valve 16 connected Output line 42 leads to the control unit 32.
  • the throttle valve 22 is via a mechanical connection 44 connected to a throttle position sensor 46, the Output line 48 leads to the control unit 32.
  • the position sensors are in the preferred embodiment Potentiometer.
  • the internal combustion engine also has a speed sensor 50, which via a line 52 with the Control unit 32 is connected.
  • At least one exhaust gas sensor 54 is provided, which is connected to the control unit 32 via a line 56 is.
  • the control unit 32 also has further input lines 58 to 60, which they with measuring devices 62 to 64 for other sizes of internal combustion engine and / or vehicle connects.
  • As an output line the control unit 32 has the line 66 which it with the at least one injection valve 30 for control the fuel metering connects.
  • Influencing the ignition angle and possibly regulating the Idle position of the throttle valve 16 is provided.
  • a so-called electronic accelerator pedal system provided, in which a only throttle valve electrically depending on the position of the accelerator pedal is set.
  • the throttle valve 16 via a mechanical connection with an electrical Servomotor connected, which via a control line from the control unit 32 is operated.
  • the control unit 32 receives a signal for the position of the throttle valve.
  • the Elements 68, 26, 24, 22, 28, 44, 46, 48 from FIG. 1 are omitted.
  • the control unit 32 forms depending on the Line 52 supplied engine speed and the line 36 supplied air mass from a map in a known Way a load signal, which, at least by an exhaust gas control corrected the injection pulse for the injection valve 30 represents.
  • the injection pulse is over the Line 66 issued.
  • the exhaust gas probe 54 preferably shows in the essential linear behavior.
  • the fuel metering system is set such that the internal combustion engine at least in stationary operation in the lower and middle Part load range is operated with excess air, at which ⁇ preferably has a value in the range of 1.5.
  • FIG. 2 shows a realization of the control unit 32 for Implementation of the procedure described.
  • the control unit time 32 comprises a first calculation unit or a first map 200, which the Lines 52 and 36 are supplied.
  • the output line 202 the unit 200 leads to a correction stage 204, the Output line represents line 66.
  • the correction level 204 is connected via a line 206 to a lambda controller ( ⁇ controller) 208 connected to which an actual signal via line 56, and a desired signal is supplied via line 210.
  • the Line 210 starts from a switching element 212, which the Setpoint ⁇ 1 via line 214 and a setpoint ⁇ > 1 is fed to line 216.
  • the switching element 212 is switched via a line 218, which output line one Calculation unit or a map 220.
  • line 42 Driver request
  • the output line 218 also leads to one further calculation unit or a further characteristic diagram 222, which the lines 42 and 52.
  • the output line 224 of the Unit 222 leads to a calculation unit or a map 226 or alternatively to a correction level 228 Map 226 leads 42 and 52 are supplied
  • Output line 230 of the map 226 leads to a positioner 232, which also includes line 48 when in use of an electronic accelerator pedal system, the line 42 is supplied is.
  • the output line 234 of the positioner 232 possibly leads to the output line via the correction stage 228 68.
  • the control unit 32 forms depending on the Engine speed (line 52) and that supplied via line 36 Signal for the air mass, air volume, intake manifold pressure or the throttle valve position a base load signal TL, which Delivered to correction stage 204 via line 202 becomes.
  • the correction stage 204 serves to correct the Load signal or the basic injection signal TL depending on Output signal of the ⁇ controller 208.
  • This compares the actual value signal the exhaust gas probe 54, which in the preferred embodiment an essentially linear characteristic, in others Executions a evaluable over the desired range Relationship between the exhaust gas composition and has its output signal, with the preset Setpoint.
  • the controller 208 outputs according to a predetermined control strategy (e.g.
  • the ⁇ controller 208 via line 216 and 210 through the corresponding position of the switching element 212 is supplied with a setpoint which corresponds to a corresponds to lean air-fuel mixture.
  • This setpoint is 1.5 in the exemplary embodiment.
  • the switching is done by the calculation unit 220 triggered the accelerator pedal position and, if necessary in addition the throttle valve position, the load signal, evaluates the gearbox position and / or the engine speed, to recognize a driver's desired performance and hence the need to switch the ⁇ controller derives. In the simplest case, this is done by specifying a Threshold values for the accelerator pedal position near the Full load range (e.g. at 70 ° accelerator pedal position). If exceeded this threshold is set to stoichiometric Operation switched. Consideration is also advantageous of gear position and engine speed or the load signal in connection with the accelerator pedal or throttle valve position such that a requirement for a high Motor torque is recognized.
  • the calculation unit 220 to record the transient processes Determine and evaluate the derivation of the accelerator pedal position. If the time derivative exceeds a predefined one Limit value, that is the accelerator pedal in the direction of acceleration Actuated very quickly, this is a sign for switching to stoichiometric operation.
  • the calculation unit 220 recognizes a desired performance of the Driver, the switching element 212 is actuated.
  • the setpoint the ⁇ control is accordingly changed abruptly, while the injection quantity is initially unaffected.
  • the switch signal on the line 218 both the switching element 212 and the map 222 fed.
  • the map 222 is generated by the switchover signal activated and determined on the basis of the momentarily available Accelerator pedal position and the engine speed the direction of switching a throttle position. This is sent to the positioner via lines 224 and 230 output, which is based on the throttle valve position value adjusts the additional flap.
  • the Positioner 232 becomes the setpoint with the actual value of the Compared throttle valve position and generated an output signal, which means the position of the additional throttle valve adjustment of the setpoint.
  • this is an adjustment of the throttle valve from her fully open position to a certain throttle angle, while in the opposite case the throttle valve adjusted to its fully open position becomes.
  • the extent of the throttle valve adjustment is such determines that by adjusting the throttle valve Torque change of the internal combustion engine takes place in the essentially caused by switching the ⁇ controller Torque change compensated. This is done through the Map 222 reached, in the corresponding, experimental certain values for the extent of the throttle valve adjustment for each operating point (determined by accelerator pedal position and engine speed) are stored. This will be experimental for each operating point or for individual support points by a certain adjustment of the throttle valve generated change in torque determined. Will with the ⁇ control only a switch between two fixed default Setpoints used for the two operating modes it is sufficient to determine the necessary throttle valve adjustment to compensate for the change in torque due to the Switchover for every operating point.
  • the additional throttle valve depends on stoichiometric operation of accelerator pedal position and engine speed as well as, if applicable depending on the ⁇ value to be set in lean operation adjusted by the map 222 such that the Torque change one at any time Switching occurs by adjusting the throttle valve is compensated for in a further open position.
  • an electronic accelerator pedal system is used, which in the lean operation on the Basis of the accelerator pedal position and, if applicable, the engine speed a desired throttle valve position is determined. Of the Positioner 232 then controls over the entire operating range the throttle position such that the actual throttle position corresponds to the setpoint. At a Such an embodiment is used in stoichiometric operation on the map 222 for controlling the throttle valve switched, which compared to the map 226 such is determined that the differences in the read Throttle valve positions just because of the ⁇ switchover Torque change generated compensated.
  • the Map 226 is not controlled by map 222, but the Map values of the map 226 are determined by the from the Map 222 read out values additive, multiplicative or corrected in a different way.
  • the throttle valve via the Correction level 228 directly independent of the positioner in the Setting an open control.
  • the values read from the map 222 are either correction values for the controller output signal or replace it.
  • the above embodiment switches between two fixed setpoints for ⁇ um.
  • it may be advantageous to determine the setpoint in the lean range To change pollutant emission reasons.
  • FIG. 3 shows typical signal curves for an example Operating situation recorded. It is horizontal each time, in Figure 3a the vertical ⁇ value, in Figure 3b the accelerator pedal position ⁇ , in FIG. 3c the air supply QL, and in FIG. 3d the torque M of the internal combustion engine.
  • the engine runs in the lean range until time t1.
  • ⁇ 0 changes from lean to stoichiometric switched. According to FIG. 3a, this leads to a change of the ⁇ value and according to FIG. 3c to a step Reduction of air supply QL.
  • the torque contributions the ⁇ change and the change in air supply are chosen so that they essentially compensate each other. thats why no torque change at time t1 in FIG. 3d detect.
  • the accelerator pedal position drops below the threshold.
  • Step 300 the relevant operating variables accelerator position ⁇ , engine speed N, air supply QL, gear ratio Ü, Lambda value ⁇ and throttle valve position DK read in and in the following step 302 the basic injection time ti determined by forming the quotient from the air supply and engine speed.
  • step 304 it is determined whether a driver's performance request is present. This is done, for example, by comparison the accelerator pedal position with a predetermined threshold value, by evaluating the time derivative of the accelerator pedal position, through combined evaluation of accelerator pedal position, Engine speed, engine load and / or gear ratio to determine an increased torque demand on the motor.
  • step 306 checks whether this performance request occurred for the first time.
  • the ⁇ setpoint is set to 1 in step 308 and in the subsequent step 310 the target setting value the throttle valve according to a first map Accelerator pedal position and engine speed determined. This map is chosen such that when changing from a ⁇ value > 1 torque jump occurring to ⁇ value 1 exactly the corresponding adjustment of the throttle valve and reduction the air supply is compensated.
  • the throttle setpoint determined after step 310, so in step 312 the throttle valve control signal by the positioner based on the difference between the target and actual values determined.
  • the injection time ti based on the basic injection time tl and of the output of the ⁇ controller determined.
  • step 306 It was recognized in step 306 that the desired performance already recognized in a previous program run the throttle setpoint is raised in step 316 based on accelerator pedal position and engine speed according to determined first map and continued with steps 312 and 314.
  • step 318 checked whether this was the first time. Is this the If so, in step 320 the ⁇ setpoint becomes> 1 set and in the subsequent step 322 the throttle valve setpoint according to a second map based on Accelerator pedal position and engine speed determined. Here too the one to be expected from the setpoint change of the ⁇ controller Torque change by appropriate design of the second map compensated in step 322.
  • step 322 follows step 324 and the calculation of the throttle drive signal through the positioner.
  • step 318 recognized that "no performance request" at least in the previous Program run was recognized, go directly to step 322 continued.
  • the program part is ended after step 314 and repeated in due course.
  • FIG. 3 and 4 was based on a so-called E-gas system shown. If an additional flap according to FIG. 1 is used, so falls in the right branch of the flow chart of Figure 4 second map away. Instead of this map, the control switched off for the additional flap, causing this under the action of the return spring in the fully open Position is adjusted. A corresponding procedure becomes for single throttle or throttle Channel shutdown performed.

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Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen, bei welchem in wenigstens einem ersten Betriebsbereich ein mageres Luft-Kraftstoffgemisch vorgegeben wird, bei Leistungswunsch durch den Fahrer, z.B. bei instationären Betriebszuständen oder in der Nähe des Vollastbereichs, eine Umschaltung auf ein stöchiometrisches Gemisch erfolgt, wobei während des Übergangs die durch die Änderung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses Drehmomentenänderung durch entsprechende Beeinflussung der Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine im wesentlichen kompensiert wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine ist aus der DE-OS 38 08 696 (US-Patent 5 014 668) bekannt. Dort wird die Brennkraftmaschine im unteren und mittleren Lastbereich mit Luftüberschuß, das heißt mit einem mageren Luft-/Kraftstoffgemisch (λ > 1), betrieben. Überschreitet das Fahrpedalstellungssignal einen vorgegebenen Stellungsschwellwert im oberen Lastbereich, wird eine Drosselklappe, das heißt die Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine, derart verstellt, daß im wesentlichen ein stöchiometrisches Gemisch (λ = 1) erhalten wird. Durch diese Maßnahmen können im Teillastbereich die Vorteile eines mit mageren Gemisch betriebenen Motors genutzt werden, ohne daß im oberen Lastbereich Leistungseinbußen hingenommen werden müssen. Damit wird insgesamt eine geringere Schadstoffemission und ein geringerer Kraftstoffverbrauch erreicht. Die Verstellung der Drosselklappe, um vom Betrieb mit mageren in einen Betrieb mit stöchiometrischem Gemisch oder umgekehrt zu gelangen, wird allmählich innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne vorgenommen, um Drehmomentensprünge auszuschließen. Durch den allmählichen Übergang können hohe Schadstoffbelastungen im Abgas entstehen, so daß eine allmähliche Verstellung der Drosselklappe in einigen Betriebszuständen ungünstige Folgen haben kann.
Die US-A 4 759 329 beschreibt die Korrektur des Sollwertes für eine Drosselklappe abhängig von der Fahrpedalstellung nach Maßgabe eines vorgegebenen Luft-/Kraftstoffverhältnisses. Das vorgegebene Luft-/Kraftstoffverhältnis ist dabei last- und drehzahlabhängig. Es wird keine das Drehmoment repräsentierende Größe zur Verfügung gestellt, so daß experimentelle Bestimmung der Korrektur mit Blick auf die Drehmomentenkonstanz äußerst schwierig sein wird.
Die US-A 4 616 621 zeigt ein Stellelement für die Luftzufuhr (elektrisch betätigbarer Bypass-Steller) und eine Steuerung des Kraftstoffs und der Luftmenge derart, daß ein für bestimmte Drosselklappenstellungen ein mageres Luft-/Kraftstoffgemisch oder ein stöchiometrisches Gemisch eingestellt wird. Die Umschaltung erfolgt abhängig von der Drosselklappenstellung oder einem Lastsignal. Bei Veränderung des Luft/Kraftstoffgemisches bleibt das Drehmoment und die Kraftstoffmenge im wesentlichen konstant, so daß eine Änderung des Luft-/Kraftstoffgemisches durch entsprechende Steuerung des Bypass-Stellers erreicht wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen anzugeben, nach denen der Übergang vom mageren zum stöchiometrischen Betrieb und umgekehrt unter Verringerung der Schadstoffemission und unter Vermeidung von Drehmomentsprüngen erfolgt, wobei geeignete Kriterien zur Umstellung der Betriebsart vorzugeben sind und die Steuerung des Stellelements auf der Basis von Fahrpedalstellung und Drehzahl in diesen Betrieben beibehalten wird.
Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche erreicht.
Ergänzend ist es Ziel der erfindungsgemäßen Vorgehensweise, anzugeben, unter welchen Bedingungen ein Wechsel der Betriebsart geeignet erscheint, d.h. z.B. in welchen Betriebszustände die eine oder andere Betriebsart zu wählen und aufgrund welcher Signale bzw. Signalverläufe der Übergang erkannt wird.
Ferner wird beim bekannten Stand der Technik die Steuerung der Drosselklappe in allen Betriebsbereichen auf elektrischem Wege vorgenommen, das heißt es wird ein sogenanntes elektronisches Gaspedalsystem eingesetzt. Ein derartiges Steuersystem ist sehr umfangreich, so daß der Aufwand und die Kosten zur Realisierung der Steuerung der Brennkraftmaschine aufwendig sein kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist daher vorgesehen, ein Steuersystem für eine Brennkraftmaschine für einen Magerbetrieb in ersten Betriebszuständen und einem stöchiometrischen Betrieb in zweiten Betriebszuständen vorzusehen, welches weniger aufwendig ist und dennoch einen genügenden Einfluß auf die Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine für einen befriedigenden Übergang vom Magerbereich in den stöchiometrischen Bereich aufweist.
Durch den Gegenstand der Patentansprüche wird ein Steuerverfahren bzw. eine Steuervorrichtung bereitgestellt, welche die obengenannten Forderungen erfüllt.
Aus der DE-41 11 078 A1 ist zur Traktionskontrolle neben der vom Fahrer auf mechanischem Wege betätigbaren Hauptdrosselklappe im Ansaugsystem der Brennkraftmaschine eine zweite, elektrisch von ihrer voll geöffneten bis zu ihrer geschlossenen Stellung betätigbare Drosselklappe vorgesehen. Diese ist in der Regel in voll geöffneter Stellung und wird bei Schlupf an den Antriebsrädern des Fahrzeugs zur Reduzierung der Leistung der Brennkraftmaschine in Richtung Schließen betätigt.
Vorteile der Erfindung
Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise wird ein Steuersystem für eine Brennkraftmaschine bereitgestellt, welches einen Übergang von einer Betriebsart mit magerer Gemischzusammensetzung in ersten Betriebszuständen zu einer Betriebsart mit stöchiometrische Gemischzusammensetzung in zweiten Betriebszuständen ohne Drehmomentensprung und erhöhte Schadstoffemission gewährleistet.
Besonders vorteilhaft ist, daß durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise ein Betrieb der Brennkraftmaschine mit magerer Gemischzusammensetzung in großen Lastbereichen ermöglicht wird, bei erhöhtem Leistungsbedarf, z.B. in der Beschleunigungsphase, beim instationären Betrieb oder im oberen Lastbereich der Brennkraftmaschine, eine komfortable schnelle Umschaltung auf einen stöchiometrische Gemischzusammensetzung erfolgt, während bei verringertem Leistungsbedarf ein entsprechender Übergang in die Betriebsart mit magerem Gemisch erfolgt.
Ferner wird in vorteilhafter Weise eine Möglichkeit zum Eingriff in die Luftzufuhr zur Realisierung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise angegeben, welche ohne großen Aufwand bereitgestellt werden kann und zur Realisierung des Übergangs die Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine in ausreichendem Ausmaß beeinflußt.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Ansprüchen.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Dabei zeigt Figur 1 ein Übersichtsblockschaltbild einer Steuerung für eine Brennkraftmaschine, bei welcher die erfindungsgemäße Vorgehensweise realisiert ist. Figur 2 zeigt ein Übersichtsblockschaltbild der Steuereinheit zur Realisierung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise, während in Figur 3 typische Zeitverläufe geeigneter Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine bzw. des Kraftfahrzeugs dargestellt sind. Figur 4 schließlich zeigt ein Flußdiagramm als Beispiel einer Realisierung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise als Rechnerprogramm.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
In Figur 1 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine dargestellt, bei welcher die erfindungsgemäße Vorgehensweise realisiert ist. Die Brennkraftmaschine 10 verfügt dabei über ein Luftansaugsystem 12 und ein Abgassystem 14. Im Luftansaugsystem 12 ist eine erste Drosselklappe 16 angeordnet, welche über eine mechanische Verbindung 18 mit einem vom Fahrer betätigbaren Bedienelement 20, einem Fahrpedal, in Verbindung steht. Das Fahrpedal 20 bzw. die Drosselklappe selbst ist dabei in bekannter Weise mittels einer Feder gegen seine Ruheposition vorgespannt. Ferner ist im Ansaugsystem eine zweite Drosselklappe 22 angebracht, welche über eine mechanische Verbindung 24 mit einem elektrischen Motor 26 verbunden ist. Über eine Feder 28 ist die Drosselklappe 22 in ihre voll geöffnete Stellung vorgespannt. Ferner sind ein oder mehrere Einspritzventile 30 für die Kraftstoffzumessung vorgesehen. Eine Steuereinheit 32 empfängt von einem die Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine bestimmenden Sensor 34 (Luftmengen-, -massen-, Druck- oder Drosselklappenstellungssensor) über eine Leitung 36 ein Maß für die Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine. Die Drosselklappe 16 ist über eine mechanische Verbindung 38 mit einem Stellungssensor 40 zur Erfassung der Stellung der Drosselklappe 16 verbunden, dessen Ausgangsleitung 42 auf die Steuereinheit 32 führt. Auch die Drosselklappe 22 ist über eine mechanische Verbindung 44 mit einem Drosselklappenstellungssensor 46 verbunden, dessen Ausgangsleitung 48 auf die Steuereinheit 32 führt. Die Stellungssenoren sind dabei im bevorzugten Ausführungsbeispiel Potentiometer. Ferner verfügt die Brennkraftmaschine über einen Drehzahlsensor 50, der über eine Leitung 52 mit der Steuereinheit 32 verbunden ist. Im Abgassystem 14 der Brennkraftmaschine ist wenigstens ein Abgassensor 54 vorgesehen, welcher über eine Leitung 56 mit der Steuereinheit 32 verbunden ist. Ferner weist die Steuereinheit 32 weitere Eingangsleitungen 58 bis 60 auf, welche sie mit Meßeinrichtungen 62 bis 64 für weitere Betriebsgrößen von Brennkraftmaschine und/oder Fahrzeug verbindet. Als Ausgangsleitung weist die Steuereinheit 32 die Leitung 66 auf, welche sie mit dem wenigstens einen Einspritzventil 30 zur Steuerung der Kraftstoffzumessung verbindet. Ferner ist eine Ausgangsleitung 68 vorgesehen, welche auf den elektrischen Motor 26 zur Betätigung der Drosselklappe 22 führt. Neben der Beeinflussung der Kraftstoffzumessung und der Drosselklappe 22 ist eine aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellte Beeinflussung des Zündwinkels sowie ggf. eine Regelung der Leerlaufstellung der Drosselklappe 16 vorgesehen.
Neben der oben dargestellten elektrisch betätigbaren Zusatzklappe zur mechanisch betätigbaren Hauptdrosselklappe ist in einem anderen vorteilhaften, aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestelltes Ausführungsbeispiel ein sogenanntes elektronisches Gaspedalsystem vorgesehen, bei welchen eine einzige Drosselklappe elektrisch abhängig von der Stellung des Fahrpedals eingestellt wird. Dabei die Drosselklappe 16 über eine mechanische Verbindung mit einem elektrischen Stellmotor verbunden, welcher über eine Ansteuerleitung von der Steuereinheit 32 betätigt wird. Über den Stellungsgeber 40 und die Leitung 42 wird der Steuereinheit 32 ein Signal für die Stellung der Drosselklappe zugeführt. Die Elemente 68, 26, 24, 22, 28, 44, 46, 48 aus Figur 1 entfallen.
Neben der Zusatzdrosselklappe oder der elektrischen Hauptdrosselklappe sind in anderen vorteilhaften Ausführungen Einzeldrosselklappen vorgesehen, welche die Luftzufuhr zu einzelnen Zylindern beeinflussen oder es können Drosselklappen zur sogenannten Kanalabschaltung vorgesehen sein, welche die Luftzufuhr zu einer vorgegebenen Anzahl von Zylindern beeinflussen. Neben der elektrischen Betätigung der Drosselklappe hat es sich in anderen Ausführungsbeispielen als vorteilhaft erwiesen, die Drosselklappe auf hydraulischem oder pneumatischem Wege zu betätigen.
Die Steuereinheit 32 bildet in Abhängigkeit der über die Leitung 52 zugeführten Motordrehzahl und der über die Leitung 36 zugeführten Luftmasse aus einem Kennfeld in bekannter Weise ein Lastsignal, welches, zumindest durch eine Abgasregelung korrigiert, den Einspritzimpuls für das Einspritzventil 30 darstellt. Der Einspritzimpuls wird über die Leitung 66 ausgegeben. Bei der Abgasregelung handelt es sich dabei um eine λ-Regelung, wobei eine Abgassonde 54 Verwendung findet, welche nicht nur im stöchiometrischen Bereich sondern auch im mageren Bereich bis zu λ = 1,6 ein auswertbares Signal abgibt. Vorzugsweise zeigt die Abgassonde 54 im wesentlichen lineares Verhalten. Das Kraftstoffzumeßsystem ist dabei derart eingestellt, daß die Brennkraftmaschine zumindest im stationären Betrieb im unteren und mittleren Teillastbereich mit Luftüberschuß betrieben wird, bei dem λ vorzugsweise einen Wert im Bereich von 1,5 aufweist. Im instationären Betrieb, wenn der Fahrer beschleunigt bzw. im oberen Teillast- oder Vollastbereich, wenn die Leistungsanforderung an die Brennkraftmaschine hoch ist, wird vom Magerbetrieb auf einen Betrieb mit stöchiometrischem Gemisch ( λ = 1) umgeschaltet. Der Wechsel der Betriebsart erfolgt gemäß der erfindungsgemäßen Vorgehensweise dadurch, daß die Kraftstoffeinspritzmenge konstant gehalten wird, die Abgasregelung vom Sollwert λm im Magerbereich auf den Sollwert λ1 oder umgekehrt umgeschaltet wird und die daraus resultierende Drehmomentenänderung durch eine sprungförmige Beeinflussung der Luftzufuhr, durch eine sprungförmige Verstellung der Drosselklappe 16 oder 22 je nach Ausführung kompensiert wird.
In Figur 2 ist eine Realisierung der Steuereinheit 32 zur Durchführung der beschriebenen Vorgehensweise dargestellt. Dabei sind die anhand von Figur 1 beschriebenen Bezugszeichen verwendet. Die Steuereinhzeit 32 umfaßt eine erste Berechnungseinheit bzw. ein erstes Kennfeld 200, welchem die Leitungen 52 und 36 zugeführt sind. Die Ausgangsleitung 202 der Einheit 200 führt auf eine Korrekturstufe 204, deren Ausgangsleitung die Leitung 66 darstellt. Die Korrekturstufe 204 ist über eine Leitung 206 mit einem Lambdaregler (λ-Regler) 208 verbunden, dem ein Istsignal über die Leitung 56, und ein Sollsignal über die Leitung 210 zugeführt ist. Die Leitung 210 geht von einem Schaltelement 212 aus, dem der Sollwert λ1 über die Leitung 214 und ein Sollwert λ > 1 auf der Leitung 216 zugeführt wird. Das Schaltelement 212 wird über eine Leitung 218 geschaltet, welche Ausgangsleitung einer Berechnungseinheit oder eines Kennfeldes 220 ist. Diesem werden im bevorzugten Ausführungsbeispiel die Leitung 42 (Fahrerwunsch) sowie die Leitungen 52, 36 sowie 58 bis 60 zugeführt. Die Ausgangsleitung 218 führt ferner auf eine weitere Berechungseinheit bzw. ein weiteres Kennfeld 222, dem die Leitungen 42 und 52. Die Ausgangsleitung 224 der Einheit 222 führt auf eine Berechnungseinheit bzw. ein Kennfeld 226 oder alternativ auf eine Korrekturstufe 228. Dem Kennfeld 226 werden die Leitungen 42 und 52 zugeführt.Die Ausgangsleitung 230 des Kennfeldes 226 führt auf einen Stellungsregler 232, dem ferner die Leitung 48, bei Verwendung eines elektronischen Gaspedalsystems die Leitung 42, zugeführt ist. Die Ausgangsleitung 234 des Stellungsreglers 232 führt gegebenenfalls über die Korrekturstufe 228 zur Ausgangsleitung 68.
Im Kennfeld 200 bildet die Steuereinheit 32 abhängig von der Motordrehzahl (Leitung 52) und dem über die Leitung 36 zugeführten Signal für die Luftmasse, Luftmenge, Saugrohrdruck oder die Drosselklappenstellung ein Grundlastsignal TL, welches über die Leitung 202 an die Korrekturstufe 204 abgegeben wird. Die Korrekturstufe 204 dient zur Korrektur des Lastsignals bzw. des Grundeinspritzsignals TL abhängig vom Ausgangssignal des λ-Reglers 208. Dieser vergleicht das Istwertsignal der Abgassonde 54, die im bevorzugten Ausführungsbeispiel eine im wesentlichen lineare Kennlinie, in anderen Ausführungen einen über den gewünschten Bereich auswertbaren Zusammenhang zwischen der Abgaszusammensetzung und ihrem Ausgangssignal aufweist, mit dem voreingestellten Sollwert. Der Regler 208 gibt gemäß einer vorgegebenen Regelstrategie (z.B. Proportional-Integral) und zusammen mit einer beispielsweise vom Sollwert abhängigen Vorsteuerung ein Ausgangssignal auf der Leitung 206 ab, welches das Grundeinspritzsignal TL im Sinne einer Annäherung des Istwerts an den Sollwert korrigiert. Das korrigierte Signal bildet das Einspritzsignal ti und wird über die Leitung 66 an das oder die Einspritzventile abgegeben.
Zumindest im stationären oder quasistationären Betrieb im unteren und mittlere Teillastbereich wird dem λ-Regler 208 über die Leitung 216 und 210 durch entsprechende Stellung des Schaltelements 212 ein Sollwert zugeführt, welcher einem mageren Luft-Kraftstoffgemisch entspricht. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist dieser Sollwert 1,5. Bei instationären Betriebszuständen wie z.B. Beschleunigungen oder Verzögerungen, bei bedeutenden Leistungsanforderungen z.B. im oder in der Nähe des Vollastbereichs, wird zur Verbesserung des Fahrverhaltens der Sollwert des λ-Reglers auf 1 durch Umschalten des Schaltlements 212 gesetzt. Dadurch ergibt sich ein stöchiometrisches Verhältnis zwischen Luft- und Kraftstoffmasse. Die Umschaltung wird durch die Berechnungseinheit 220 ausgelöst, welche die Fahrpedalstellung und gegebenenfalls ergänzend die Drosselklappenstellung, das Lastsignal, die Getriebeposition und/oder die Motordrehzahl auswertet, um einen Leistungswunsch des Fahrers zu erkennen und daraus die Notwendigkeit für ein Umschalten des λ-Reglers ableitet. Dies erfolgt im einfachsten Fall durch Vorgabe eines Schwellwertes für die Fahrpedalstellung in der Nähe des Vollastbereichs (z.B. bei 70° Fahrpedalstellung). Bei Überschreiten dieses Schwellwertes wird auf stöchiometrischen Betrieb umgeschaltet. Ebenso vorteilhaft ist die Berücksichtigung von Getriebeposition und Motordrehzahl oder des Lastsignals in Verbindung mit der Fahrpedal- oder Drosselklappenstellung dergestalt, daß eine Anforderung für ein hohes Motordrehmoment erkannt wird. Ferner kann die Berechnungseinheit 220 zur Erfassung instationärer Vorgänge die zeitliche Ableitung der Fahrpedalposition ermitteln und auswerten. Überschreitet die zeitliche Ableitung einen vorgegebenen Grenzwert, das heißt wird das Fahrpedal in Richtung Beschleunigung sehr schnell betätigt, so ist dies ein Zeichen zur Umschaltung auf stöchiometrischen Betrieb.
Die Umschaltung vom stöchiometrischen Betrieb in den Magerbetrieb erfolgt bei umgekehrten Vorzeichen. Sinkt die Fahrpedalstellung beispielsweise unterhalb des vorgegebenen Schwellwertes, so wird auf Magerbetrieb zurückgeschaltet, ebenso wenn anhand der obengenannten Parameter erkannt wurde, daß der Brennkraftmaschine nur ein geringes Drehmoment abverlangt wird, oder wenn die zeitliche Ableitung der Fahrpedalstellung nach einer gewissen Zeit nach Überschreiten des Schwellwertes diesen unterschreitet.
Erkennt die Berechnungseinheit 220 einen Leistungswunsch des Fahrers, so wird das Schaltelement 212 betätigt. Der Sollwert der λ-Regelung wird demnach sprungförmig verändert, während die Einspritzmenge zunächst unbeeinflußt ist. Bei herkömmlichen Systemen würde eine solche Änderung des λ-Sollwertes durch entsprechende Korrektur der Einspritzzeit zu einer Drehmomentenänderung des Motors führen, die nicht erwünscht ist. Daher wird das Umschaltsignal auf der Leitung 218 sowohl dem Schaltelement 212 als auch dem Kennfeld 222 zugeführt. Durch das Umschaltsignal wird das Kennfeld 222 aktiviert und ermittelt auf der Basis der momantan vorliegenden Fahrpedalstellung und der Motordrehzahl entsprechend der Richtung der Umschaltung eine Drosselklappenstellung. Diese wird über die Leitungen 224 und 230 an den Stellungsregler abgegeben, welcher aufgrund des Drosselklappenstellungswert eine Verstellung der Zusatzklappe vornimmt. Im Stellungsregler 232 wird der Sollwert mit dem Istwert der Drosselklappenstellung verglichen und ein Ausgangssignal erzeugt, welches die Stellung der Zusatzdrosselklappe im Sinne einer Einregelung des Sollwerts betätigt. Bei einer Umschaltung vom Magerbetrieb in den stöchiometrischen Betrieb bedeutet dies eine Verstellung der Drosselklappe von ihrer vollständig geöffneten Stellung auf einen bestimmten Drosselklappenwinkel, während im umgekehrten Fall die Drosselklappe in ihre vollständig geöffnete Stellung verstellt wird.
Das Ausmaß der Verstellung der Drosselklappe ist dabei derart bestimmt, daß durch die Drosselklappenverstellung eine Drehmomentenänderung der Brennkraftmaschine erfolgt, die im wesentlichen die durch die Umschaltung des λ-Regler verursachte Drehmomentenänderung kompensiert. Dies wird durch das Kennfeld 222 erreicht, in dem entsprechende, experimentell bestimmte Werte für das Ausmaß der Verstellung der Drosselklappe für jeden Betriebspunkt (bestimmt durch Fahrpedalstellung und Motordrehzahl) abgelegt sind. Dazu wird experimentell für jeden Betriebspunkt bzw. für einzelne Stützstellen die durch eine bestimmte Verstellung der Drosselklappe erzeugte Änderung des Drehmoments ermittelt. Wird bei der λ-Regelung lediglich eine Umschaltung zwischen zwei fest vorgegebenen Sollwerten für die beiden Betriebsarten eingesetzt genügt die Ermittlung der notwendigen Drosselklappenverstellung zur Kompensation der Drehmomentenänderung infolge der Umschaltung für jeden Betriebspunkt. Bei veränderlichen Sollwerten ist die Ermittlung für jeden möglichen Sollwertsprung bzw. für einzelne Stützstellen von Sollwertsprüngen durchzuführen. Die Ergebnis werden dann in das Kennfeld 222 eingetragen, in dem die Beträge für die Drosselklappenverstellung über Fahrpedalstellung und Motordrehzahl, gegebenenfalls ergänzend über der λ-Änderung aufgetragen sind.
Um eine Drehmomentenkompensation beim Umschalten vom stöchiometrischen in den mageren Betrieb vorzunehmen, wird die Zusatzdrosselklappe im stöchiometrischen Betrieb abhängig von Fahrpedalstellung und Motordrehzahl sowie gegebenenfalls abhängig von dem im Magerbetrieb einzustellenden λ-Wert durch das Kennfeld 222 derart verstellt, daß die Drehmomentenänderung einer zu jedem beliebigen Zeitpunkt auftretende Umschaltung durch Verstellen der Drosselklappe in eine weiter geöffnete Stellung kompensiert wird.
Wird ein elektronisches Gaspedalsystem verwendet, ist ein Kennfeld 226 vorgesehen, welches im magerem Betrieb auf der Basis der Fahrpedalstellung und gegebenenfalls der Motordrehzahl eine Drosselklappensollstellung ermittelt. Der Stellungsregler 232 regelt dann über den gesamten Betriebsbereich die Drosselklappenstellung derart ein, daß die Ist-drosselklappenstellung dem Sollwert entspricht. Bei einem derartigen Ausführungsbeispiel wird im stöchiometrischen Betrieb auf das Kennfeld 222 zur Steuerung der Drosselklappe umgeschaltet, welches gegenüber dem Kennfeld 226 derart festegelegt ist, daß die Differenzen in den ausgelesenen Drosselklappenstellungen gerade die durch die λ-Umschaltung erzeugte Drehmomentenänderung kompensiert.
In einem anderen vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird das Kennfeld 226 nicht durch Kennfeld 222 gesteuert, sondern die Kennfeldwerte des Kennfelds 226 werden durch die aus dem Kennfeld 222 ausgelesenen Werte additiv, multiplikativ oder auf eine andere Weise korrigiert.
Ferner wird in einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ausgehend vom Kennfeld 222 die Drosselklappe über die Korrekturstufe 228 direkt unabhängig vom Stellungsregler im Rahmen einer offenen Steuerung eingestellt. Dabei bilden die aus dem Kennfeld 222 ausgelesenen Werte entweder Korrekturwerte für das Reglersausgangssignal oder ersetzen dieses.
Das vorstehende Ausführungsbeispiel schaltet zwischen zwei festen Sollwerten für λ um. In anderen Ausführungsbeispielen kann es vorteilhaft sein, im Magerbereich den Sollwert aus Schadstoffemissionsgründen zu ändern. In diesem Fall geht in das Kennfeld 222 ebenfalls der aktuelle λ-Sollwert vor und nach der Umschaltung ein, so daß dort aufgrund von Fahrpedalstellung und Motordrehzahl ein Maß für die Drosselklappenstellungsänderung und damit ein Maß für die Drehmomentenkompensation gewonnen werden kann.
In Figur 3 sind typische Signalverläufe für eine beispielhafte Betriebssituation aufgezeichnet. Dabei ist waagrecht jeweils die Zeit, in Figur 3a senkrecht der λ-Wert, in Figur 3b die Fahrpedalstellung α, in Figur 3c die Luftzufuhr QL, und in Figur 3d das Drehmoment M der Brennkraftmaschine.
Bis zum Zeitpunkt t1 fahre die Brennkraftmaschine im Magerbereich. Bei Überschreiten einer vorgegebenen Fahrpedalschwelle α0 wird von der Magereinstellung auf die stöchiometrische umgeschaltet. Dies führt gemäß Figur 3a zu einer Änderung des λ-Wertes und gemäß Figur 3c zu einer sprungförmigen Reduzierung der Luftzufuhr QL. Die Drehmomentenbeiträge der λ-Änderung und der Änderung der Luftzufuhr sind so gewählt, daß sie sich im wesentlichen kompensieren. Daher ist in Figur 3d zum Zeitpunkt t1 keine Drehmomentenänderung zu erkennen. Zum Zeitpunkt t2 sinkt die Fahrpedalstellung unter den Schwellwert. Dies führt zu einer Umschaltung von der stöchiometrischen in die Magereinstellung, was zu einer sprungförmigen Änderung des λ-Sollwertes zum Zeitpunkt t2 und zu einer sprungförmigen Erhöhung der Luftzufuhr QL zum Zeitpunkt t2 gemäß Figur 3a und 3c führt. Auch hier kompensieren sich die Momentenbeiträge der beiden Veränderungen, so daß beim Momentenverlauf gemäß Figur 3d keine oder nur ganz geringe Drehmomentenänderungen zu erkennen sind. Die Einspritzzeit ti bleibt während den Übergängen unverändert, da infolge der Zeitkonstante der λ-Regelung die Anpassung der Abgaszusammensetzung an die Veränderung des Sollwertes durch Veränderung der Luftzufuhr, das heißt durch den Sprung der Drosselklappe, vorgenommen wird. Die λ-Regelung regelt so beim Wechseln des Sollwertes lediglich kleine Änderungen aus.
In Figur 4 ist ein Flußdiagramm als eine Realisierung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise als Rechenprogramm skizziert. Nach Start des Programmteils werden im ersten Schritt 300 die relevanten Betriebsgrößen Fahrpedalstellung α, Motordrehzahl N, Luftzufuhr QL, Getriebeübersetzung Ü, Lambdawert λ sowie Drosselklappenstellung DK eingelesen und im darauffolgenden Schritt 302 die Grundeinspritzzeit ti durch Quotientenbildung aus Luftzufuhr und Motordrehzahl bestimmt. Darauf folgt der Abfrageschritt 304. In diesem Abfrageschritt wird ermittelt, ob ein Leistungswunsch des Fahrers vorliegt. Dies geschieht beispielsweise durch Vergleich der Fahrpedalstellung mit einem vorgegebenen Schwellwert, durch Auswertung der zeitlichen Ableitung der Fahrpedalstellung, durch kombinierte Auswertung von Fahrpedalstellung, Motordrehzahl, Motorlast und/oder Getriebeübersetzung, um einen erhöhte Drehmomentenanforderung an den Motor festzustellen. Wurde ein Leistungswunsch erkannt, so wird im folgenden Abfrageschritt 306 überprüft, ob dieser Leistungswunsch erstmalig auftrat. Wurde der Leistungswunsch erstmalig erkannt, so wird im Schritt 308 der λ-Sollwert auf 1 gesetzt und im darauffolgenden Schritt 310 der Solleinstellwert der Drosselklappe gemäß einem ersten Kennfeld aus Fahrapedalstellung und Motordrehzahl ermittelt. Dieses Kennfeld ist derart gewählt, daß beim Übergang von einem λ-Wert > 1 zum λ-Wert 1 auftretende Drehmomentensprung genau durch die entsprechende Verstellung der Drosselklappe und Reduzierung der Luftzufuhr kompensiert wird. Wurde der Drosselklappensollwert nach Schritt 310 ermittelt, so wird im Schritt 312 das Drosselklappenansteuersignal durch den Stellungsregler auf der Basis der Differenz zwischen Soll- und Istwert ermittelt. Im darauffolgenden Schritt 314 wird die Einspritzzeit ti auf der Basis der Grundeinspritzzeit tl und des Ausgangs des λ-Reglers ermittelt.
Wurde im Schritt 306 erkannt, daß der Leistungswunsch bereits in einem vorhergehenden Programmdurchlauf erkannt wurde, wird im Schritt 316 der Drosselklappensollwert auf der Basis von Fahrpedalstellung und Motordrehzahl gemäß dem ersten Kennfeld bestimmt und mit Schritt 312 und 314 fortgefahren.
Wird kein Leistungswunsch erkannt, so wird im Schritt 318 überprüft, ob dies erstmalig der Fall war. Ist dies der Fall, wird im Schritt 320 der λ-Sollwert auf ein Wert > 1 gesetzt und im darauffolgenden Schritt 322 der Drosselklappensollwert gemäß einem zweiten Kennfeld auf der Basis von Fahrpedalstellung und Motordrehzahl bestimmt. Auch hier wird die durch die Sollwertänderung des λ-Reglers zu erwartende Drehmomentenänderung durch entsprechende Ausgestaltung des zweiten Kennfeldes im Schritt 322 kompensiert. Nach Schritt 322 folgt Schritt 324 und die Berechnung des Drosselklappenansteuersignals durch den Stellungsregler. Wurde im Schritt 318 erkannt, daß "kein Leistungswunsch" wenigstens im vorigen Programmdurchlauf erkannt wurde, wird direkt mit Schritt 322 fortgefahren. Der Programmteil wird nach Schritt 314 beendet und zu gegebener Zeit wiederholt.
Figur 3 und 4 wurde anhand eines sogenannten E-Gasystems dargestellt. Wird eine Zusatzklappe gemäß Figur 1 verwendet, so fällt im rechten Zweig des Flußdiagramms nach Figur 4 das zweite Kennfeld weg. Anstelle dieses Kennfeld wird die Ansteuerung für die Zusatzklappe abgeschaltet, wodurch diese unter der Wirkung der Rückstellfeder in die vollgeöffnete Stellung verstellt wird. Eine entsprechende Vorgehensweise wird bei Einzeldrosselklappen oder bei Drosselklappen zur Kanalabschaltung durchgeführt.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine,
    wobei über wenigstens ein elektrisch betätigbares Stellelement die Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine beeinflußt wird,
    wobei die Kraftstoffzumessung zur Brennkraftmaschine gemäß den herrschenden Betriebszuständen gesteuert wird, derart, daß in wenigstens einem ersten Betriebsbereich ein mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis, in wenigstens einem zweiten Betriebsbereich ein im wesentlichen stöchiometrisches Verhältnis eingestellt wird,
    wobei zwischen den Betriebsbereichen abhängig von der zeitlichen Ableitung der Fahrpedalstellung und/oder aufgrund eines auf der Basis von Fahrpedalstellung und Drosselklappenstellung, Lastsignal, Getriebeposition und/oder Motordrehzahl ermittelten Leistungswunsches umgeschaltet wird und diese Umschaltung wenigstens durch Beeinflussung des Stellelements zur Steuerung der Luftzufuhr erfolgt,
    wobei das Stellelement gemäß einem wenigstens abhängig vom Fahrerwunsch und unter Berücksichtigung des vorgegebenen Luft/-Kraftstoff-Verhältnis abgeleiteten Vorgabewert eingestellt wird,
    wobei der Vorgabewert abhängig von Fahrpedalstellung und Motordrehzahl gebildet wird und bei Veränderung des vorgegebenen Luft-/Kraftstoff-Verhältnis diese Abhängigkeit verändert wird, so daß das von der Brennkraftmaschine abgegebene Drehmoment vor und nach der Umschaltung im wesentlichen gleich ist,
    wobei das Stellelement beim Umschalten sprungförmig, insbesondere durch einen einzigen Sprung verstellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Umschaltung vom Betriebsbereich mit magerem Luft-/Kraftstoff-Verhältnis auf den Betriebsbereich mit einem im wesentlichen stöchiometrischen Verhältnis der Sollwert einer das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis beeinflussenden Regelung (Lambda-Regelung) von einem eine magere Gemischzusammensetzung ergebenden Wert auf einen eine stöchiometrische Zusammensetzung ergebenden Wert verändert wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement eine Zusatzklappe im Hauptkanal des Luftansaugsystems ist oder einzelnen oder Gruppen von Zylinder zugeordnet ist und im Magerbetrieb in voll geöffneter Stellung steht, bei stöchiometrischem Betrieb in Richtung Schließen eingestellt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement im stöchiometrischen Betrieb gemäß einem ersten, im Magerbetrieb gemäß einem zweiten Kennfeld wenigstens abhängig von der Fahrpedalstellung eingestellt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement im Rahmen einer Lageregelung eingestellt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur λ-Regelung eine Abgassonde mit linearer Kennlinie verwendet wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die sprungförmige Verstellung des Sollwertes der λ-Regelung und des Stellelements zur Einstellung der Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine gleichzeitig erfolgen.
  8. Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine,
    mit wenigstens einem elektrisch betätigbaren Stellelement (16, 22) zur Beeinflussung der Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine,
    mit Mitteln (200, 204) zur Steuerung der Kraftstoffzumessung zur Brennkraftmaschine gemäß den herrschenden Betriebszuständen,
    wobei in wenigstens einem ersten Betriebsbereich ein mageres Luft-/Kraftstoffverhältnis, in wenigstens einem zweiten Betriebsbereich ein im wesentlichen stöchiometrisches Verhältnis eingestellt wird,
    wobei ferner Mittel (220) vorgesehen sind, die zwischen den Betriebsbereichen abhängig von der zeitlichen Ableitung der Fahrpedalstellung und/oder aufgrund eines auf der Basis von Fahrpedalstellung und Drosselklappenstellung, Lastsignal, Getriebeposition und/oder Motordrehzahl ermittelten Leistungswunsches umgeschaltet wird und diese Umschaltung wenigstens durch Beeinflussung des Stellelements zur Steuerung der Luftzufuhr erfolgt,
    diese Umschaltung wenigstens durch Beeinflussung des Stellelements zur Steuerung der Luftzufuhr erfolgt,
    mit Mitteln (226, 228, 232), die das Stellelement gemäß einem wenigstens abhängig vom Fahrerwunsch und unter Berücksichtigung des vorgegebenen Luft-/Kraftstoff-Verhältnis abgeleitetes Vorgabewert einstellen,
    die Mittel (222) zur Ableitung des Vorgabewerts für das Stellelement derart ausgebildet sind, daß der Vorgabewert abhängig von Fahrpedalstellung und Motordrehzahl ist und bei Veränderung des vorgegebenen Luft-/Kraftstoff-Verhältnis diese Abhängigkeit verändert wird, so daß das von der Brennkraftmaschine abgegebene Drehmoment vor und nach der Umschaltung im wesentlichen gleich ist, wobei das Stellelement beim Umschalten sprungförmig, insbesondere durch einen einzigen Sprung verstellt wird.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
    mit wenigstens einem elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigbaren und wenigstens einem mechanischen vom Fahrer betätigbaren Stellelement zur Beeinflussung der Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigbaren betätigbare Stellelement in Reihe zum mechanisch betätigbaren Stellelement im Ansaugsystem der Brennkraftmaschine angeordnet ist.
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