EP0826100A1 - Verfahren zur zylinderselektiven lambda-regelung einer mehrzylinder-brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zur zylinderselektiven lambda-regelung einer mehrzylinder-brennkraftmaschine

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EP0826100A1
EP0826100A1 EP96913453A EP96913453A EP0826100A1 EP 0826100 A1 EP0826100 A1 EP 0826100A1 EP 96913453 A EP96913453 A EP 96913453A EP 96913453 A EP96913453 A EP 96913453A EP 0826100 A1 EP0826100 A1 EP 0826100A1
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EP
European Patent Office
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lam
lambda
cylinder
controller
value
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Willibald SCHÜRZ
Florian Tisch
Erwin Achleitner
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Siemens AG
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Publication date
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    • 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 for cylinder-selective lambda control of a multi-cylinder internal combustion engine according to the preamble of patent claim 1.
  • the lambda control is the most effective exhaust gas purification method for internal combustion engines today.
  • lambda probes So-called jump probes are used as lambda probes, the output signal of which changes abruptly both in the transition from a rich to a lean exhaust gas state and in the transition from a lean to a rich exhaust gas state.
  • Such lambda probes based on zirconium oxide or titanium oxide have response times of approximately 100 ms and therefore only detect the oxygen content in the total exhaust gas, which is composed of the individual exhaust gas packs of the individual cylinders of the internal combustion engine.
  • variable suction systems switching suction pipes
  • variable valve timing makes it difficult to achieve a balanced cylinder charge in all operating points of the internal combustion engine using conventional means.
  • the oxygen sensors for cylinder-specific mixture control are also referred to as linear lambda probes and are constructed, for example, on the basis of strontium titanate (SrTi03) in thin-film technology (VDI reports 939, Düsseldorf 1992, “Comparison of the Response Speed of Vehicle Exhaust Gas Sensors for Fast Lambda Measurement on the Basis” of selected metal oxide thin films ").
  • the present invention is based on the object of specifying a method for the cylinder-selective lambda control of a multi-cylinder internal combustion engine of the type mentioned at the outset, so that at all operating points of the internal combustion engine The deviation of the individual cylinder air numbers from the target value seems to be limited to a minimum.
  • the single-cylinder lambda control consists of two control loops, an outer control loop for regulating the global mean lambda value and an inner control loop in which the air ratio is controlled in a cylinder-selective manner.
  • a linear proportional integral controller (PI controller) is used to regulate the mean air ratio.
  • the controlled system can be simulated with sufficient accuracy by a dead time element and two first-order delay elements.
  • a controller structure can be designed, the parameters of which depend on the dead time of the lambda control loop, the time constants of the delay elements and the speed. Since these system variables can be easily determined by measurements, the effort for the application of the lambda controller can be significantly reduced.
  • the slope of the oxygen probe signal is evaluated after the push-out cycle has elapsed.
  • a positive gradient means that the air ratio in the current exhaust cycle is leaner than the air ratio in the previous cycle, a negative gradient in the current exhaust cycle indicates a richer exhaust gas packet. Since this represents qualitative information about the state of the air ratio of the single-cylinder exhaust gas, the single-cylinder lambda controller can be implemented as a two-point controller.
  • a PI controller is also used as the controller for the single-cylinder air figures, in which the proportional and integral components are set as a function of the load and the speed.
  • the air ratio amplitude in the total exhaust gas is significantly reduced in comparison to that of a conventional two-point lambda regulator and the conversion rate for CO and NO x of an aged catalyst is significantly increased.
  • the detection and evaluation of the individual-cylinder air numbers enables the detection of defects in the injection valves, which are associated with a change in the dynamic properties of the flow rate, as a result of which the on-board diagnosis (OBD II) is supported.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a device for cylinder-selective lambda control of an internal combustion engine
  • FIG. 2 shows the relationship between probe voltage and air ratio of a linear lambda probe
  • FIG. 3 shows the position of the sampling points for the probe voltage in relation to the push-out cycles of the individual cylinders
  • FIG. 4 shows a graphical representation of a hysteresis for determining air gradient
  • FIG. 5 shows a flow chart for determining state variables which indicate whether the exhaust gas of a cylinder is too rich or too lean.
  • reference number 10 denotes an internal combustion engine BKM, shown only schematically, with 6 cylinders, 3 cylinders in each case being combined to form a cylinder bank.
  • the cylinders 1, 2, 3 are assigned to a first cylinder bank ZB1, the exhaust gas of which opens into a common exhaust line AST1.
  • the cylinders 4,5,6 are a second cylinder Linderbank ZB2 assigned to which an exhaust line AST2 is common.
  • a linear lambda sensor LSI is provided in the exhaust line AST1 of the internal combustion engine 10, and a linear lambda sensor LS2 is provided in the exhaust line AST2. Positioning the two lambda probes LSI, LS2 near the internal combustion engine 10 favors the detectability of individual cylinder air number deviations, since the distance between the installation location of the lambda probes LSI, LS2 and the
  • Internal combustion engine 10 increases the degree of mixing of the individual exhaust gas packets and thereby makes cylinder-selective detection difficult.
  • the signals of the two lambda probes LSI, LS2 are fed to a circuit block 11 which controls the signal detection and linearization of these signals.
  • a cylinder identification signal ZID and a time signal, namely the waiting time TEZ are present on circuit block 11 as further input variables.
  • the value for the waiting time TEZ is read out from a characteristic map KF depending on a variable that represents the engine load, for example the air mass LM and the rotational speed N.
  • FIG. 2 shows the dependence of the probe voltage of a linear lambda probe on the air ratio ⁇ .
  • the characteristic curve shows a saturation behavior in the rich and lean air ratio range.
  • the probe voltage is converted into an actual lambda value LAM_IST using a stored characteristic curve or a one-dimensional characteristic map.
  • a separate characteristic diagram can be provided for each of the two lambda probes, with the aid of which the values of the sensor voltages are converted into air ratio values.
  • the top dead center ignition (ZOT) of the individual cylinders is used as a reference for the timing of the samples.
  • reference marks e.g. Teeth evaluated on a sensor wheel assigned to the crankshaft or camshaft (e.g. tooth 15: ZOT cylinder 5, tooth 35: ZOT cylinder 3, tooth 55: ZOT cylinder 6, tooth 75: ZOT cylinder 2, tooth 95: ZOT cylinder 4, Tooth 115: ZOT Zylin ⁇ der 1).
  • FIG. 3 shows in the first two lines the position of the sampling points AP for the sensor signals of the two cylinder banks ZB1, ZB2 in relation to the push-out cycles AT of the individual cylinders.
  • the push-out strokes AT of the cylinders 4, 5 and 6 of the cylinder bank ZB 2 are shown
  • the push-out strokes AT of the cylinders 1, 2 and 3 of the cylinder bank ZB 1 are shown.
  • a cylinder identification signal ZID is shown in the last line of FIG. 3, on which the respective top dead center ignition (ZOT) of cylinders 1 to 6 are marked.
  • the value of the probe signal which contains the information about the air ratio of a cylinder, is only recorded after a certain waiting time TEZ has elapsed after the exhaust valve has closed (the exhaust stroke has ended).
  • This waiting time TEZ depends on the load and the speed of the internal combustion engine.
  • the waiting time TEZ is stored in a map which is spanned over the air mass LM and the speed N.
  • the time interval between the signal acquisition is therefore predefined in relation to a trigger mark (tooth number) fixed to the crankshaft, depending on the load and the speed.
  • a lambda voltage value per cylinder bank is determined for each segment.
  • a proportional integral controller (PI controller) with the proportional component LAM_P and the integration component LAM_I serves as the global lambda controller for controlling the total exhaust gas
  • circuit block 14 in FIG. 1 Depending on the lambda mean value LAMMW_IST and the target value LAM_SOLL, these controller components are calculated.
  • the setpoint LAM_SOLL is stored in a map as a function of the load, for example the air mass LM and the speed N of the internal combustion engine.
  • n number of the measured value
  • LAM_SUM_i (n) LAM_SUM_i (n-1) - LAM_IST_i (n-6) + LAM_IST_i (n)
  • LAMMW_i (n) LAM_SUM_i (n) / 6
  • the input variable for the global lambda controller is the control deviation LAM_DIF_i (n), which is defined as the difference between the setpoint value LAM_SOLL (n) taken from the map mentioned above and the average lambda value LAMMW_IST (n):
  • LAM_DIF_i (n) LAM_SOLL (n) - LAMMW_IST_i (n)
  • La bda controller components LAM_P_i and LAM_I_i of the global lambda controller are calculated as follows:
  • LAM_P_i (n) LAM_KPI_FAK (n) * P_FAK_LAM_GR * (T_LS + TN) * LAM_DIF_i (n)
  • LAM_I_i (n) LAM_I_i (n-l) + LAM_KPI_FAK (n) * I_FAK_LAM_GR * 2
  • LAM_KPI_FAK control gain factor (e.g..0-2)
  • P_FAK_LAM_GR applicable constant (e.g..0-2)
  • I_FAK_LAM_GR applicable constant (e.g..0-2)
  • T_LS applicable time constant (e.g..0- 0.043) [sec]
  • TN segment duration [sec]
  • the control gain factor LAM_KPI_FAK is selected as a function of a dead time LAM_TOTZ_GR in the lambda control loop, which is composed of the duration of the fuel storage, the duration of the intake, compression, work and push-out cycle as well as the gas running time for the respective lambda probe.
  • This dead time LAM_TOTZ_GR is taken from a map depending on the load and speed.
  • the influence of the global lambda controller results from the sum of the controller components LAM_P_i and LAM_I_i:
  • LAM_GR_i (n) LAM_P_i (n) + LAM_I_i (n)
  • This controller output of the global lambda controller is preferably limited to ⁇ 25% of the basic injection time, i.e. -0.25 ⁇ LAM_GR_i ⁇ 0.25.
  • the integral component can also be limited to ⁇ 25% of the basic injection time, i.e. -0.25 ⁇ LAM_I_i ⁇ 0.25.
  • a gradient method is used to identify the individual cylinder air numbers.
  • a qualitative assessment of the individual cylinder air numbers is carried out from the gradient behavior of the lambda probe signal after the push-out cycle has elapsed, i.e. it is determined whether the exhaust gas of the current cycle is richer or leaner than that exhaust gas of the previous cycle.
  • circuit block 13 (FIG. 1) in the following way:
  • the air ratio gradients are calculated segment-synchronously cylinder-selectively from the actual lambda values LAM_IST_i, only every second measured value per cylinder bank being taken into account for the gradient calculation.
  • LAM_GRD_ZYL_X LAM_IST_i (n) - LAM_IST_i (n-2) (1)
  • a hysteresis LAM_ZST_HYS the width of which can be applied, is introduced to suppress interference, which can lead to incorrect detections, particularly in the case of small air gradient.
  • step S5 If the query in step S1 yields a negative result, it is checked in step S5 whether the value of the air ratio gradient LAM_GRD_ZYL_x is less than the hysteresis value.
  • LAM_ZST_i are used to control the individual cylinder air numbers. They serve as input variables for a single-cylinder lambda controller (circuit block 15 in FIG. 1) which is designed as a proportional-integral controller (PI controller).
  • PI controller proportional-integral controller
  • circuit blocks 11-15 in FIG. 1 are preferably integrated in an electronic control device 16 known per se, as is used in modern motor vehicles for controlling and regulating a wide variety of operating parameters such as injection time calculation, ignition control, diagnosis, etc. in any case. Also those mentioned in the description Characteristic maps are stored in memories of the control device 16.
  • LAM_P_EZ_x (n) -LAM_P_EZ (n)
  • LAM_I_EZ_x (n) LAM__I_EZ_x (n-1) - LAM_I_EZ (n)
  • LAM_ZST_i 1 (exhaust gas from a cylinder is too lean)
  • LAM_P_EZ_x (n) LAM_P_EZ (n)
  • LAM_I_EZ_x (n) LAM_I_EZ_x (n-l) + LAM_I_EZ (n)
  • LAM_I_SUM_EZ_i (n + l) LAM_I_SUM_EZ_I (n) - LAM_I_EZ_i (n-2)
  • LAM_I_EZ_x (n) is entered in a memory LAM_I_EZ_i.
  • LAMMW_I_EZ_i (n + l) LAM_I_SUM_EZ_i (n + 1) / 3
  • LAM_P_EZ and LAM_I_EZ are each stored in a map, which are spanned over the load size LM and the speed N of the internal combustion engine.
  • the integration component LAM_I_EZ_x of the single-cylinder lambda controller is limited, for example, to ⁇ 10% of the basic injection time TI_B, i.e. -0.1 ⁇ LAM_I_EZ_x ⁇ 0.1.
  • TI_x TI_B * (1 + TI_LAM_x) with
  • the invention was explained on the basis of an exemplary embodiment in which the internal combustion engine has 6 cylinders and in each case 3 cylinders are combined to form a group (cylinder bank ZB1, ZB2). Each group or cylinder bank is assigned an exhaust line containing a linear lambda probe.
  • the number of exhaust gas lines and thus the number of linear lambda probes are then determined in accordance with the number of groups.

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Abstract

Zur Einzelzylinder-Lambdaregelung sind zwei Regelkreise vorgesehen. Eine äußere Regelschleife dient zur Regelung der Luftzahl des Summenabgases mittels eines Proportional-Integralreglers und in einer inneren Regelschleife wird die Luftzahl zylinderselektiv geregelt. Zur Identifikation der Einzelzylinderluftzahlen wird ein Gradientenverfahren verwendet, mit dem aus dem Steigungsverhalten des Sauerstoffsensorsignals eine qualitative Aussage über Abweichungen der Einzelzylinderluftzahlen getroffen werden kann. Zur Ausregelung der Luftzahlunterschiede zwischen den einzelnen Zylindern wird ein 2-Punkt Proportional-Integralregler verwendet.

Description

Beschreibung
Verfahren zur zylinderselektiven Lambda-Regelung einer Mehr- zylinder-Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zylinderselektiven Lambda-Regelung einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Die Lambda-Regelung stellt in Verbindung mit dem Dreiwege-Ka¬ talysator heute das wirksamste Abgasreinigungsverfahren für Brennkraftmaschinen dar. Dabei liefert ein im Abgasrohr stromaufwärts des Katalysators angeordneter Sauerstoffsensor, in der Regel als Lambda-Sonde bezeichnet, ein vom Sauerstoff- gehalt im Abgas abhängiges Signal, das der Lambda-Regler der¬ art weiterverarbeitet, daß das mittels einer Zumeßeinrich- tung, wie Einspritzventile oder Vergaser den Zylindern der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoff-Luftgemisch eine nahezu vollständige Verbrennung (λ = 1,00) ermöglicht.
Als Lambda-Sonden werden dabei sogenannte Sprungsonden einge¬ setzt, deren Ausgangssignal sich sprunghaft sowohl beim Über¬ gang von einem fetten zu einem mageren, als auch beim Über¬ gang von einem mageren zu einem fetten Abgaszustand ändert. Solche Lambda-Sonden auf der Basis von Zirkonoxid oder Titan¬ oxid weisen Ansprechzeiten von etwa 100 ms auf und erfassen deshalb nur den Sauerstoffgehalt im Gesamtabgas, das sich aus den einzelnen Abgaspaketen der einzelnen Zylinder der Brenn¬ kraftmaschine zusammensetz .
Eine derartige Regelung der Luftzahl λ des Summenabgases einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, auch als globale Rege¬ lung bezeichnet, auf λ = 1,00 führt aufgrund der vorhandenen Durchflußstreuungen der Einspritzventile sowie der unter- schiedlichen Zylinderfüllungen zu nennenswerten Abweichungen der Einzelzylinderluftzahlen vom Sollwert. Daraus resultieren sowohl negative Einflüsse auf die Rohemis¬ sion der Brennkraftmaschine als auch auf die Konvertierungs- rate des Katalysators. Mit zunehmender Streuung der Einzelzy¬ linderluftzahlen steigt die Konzentration von CO und O2 im Summenabgas an. Der erhöhte O2-Gehalt im Abgas führt infolge der exothermen Konvertierungsreaktionen zu einer zusätzlichen thermischen Belastung des Katalysators, welche insbesondere bei einer Anordnung des Katalysators nahe der Brennkraftma¬ schine die Gefahr einer beschleunigten Alterung mit sich bringt.
Außerdem führen aufgrund der Querempfindlichkeit der herkömm¬ lichen Sprungsonden zu Wasserstoff erhöhte Abweichungen der Einzelzylinderluftzahlen zu einer Drift der Luftzahl des Sum- menabgases in den mageren Bereich, wodurch eine deutliche
Verschlechterung der NOx-Konvertierung des Katalysators ver¬ ursacht wird.
Darüber hinaus ist durch den zunehmenden Einsatz von variablen Sauganlagen (Schaltsaugrohre) bzw. variablen Ventilsteuerzeiten eine ausgeglichene Zylinderfüllung in allen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine mit den herkömmlichen Mitteln nur erschwert zu realisieren.
Um das Abgas aus den einzelnen Zylindern einer Mehrzylinder- Brennkraftmaschine auf dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Ver¬ hältnis zu halten, ist es aus der DE 40 40 527 AI bekannt, jedem einzelnen Zylinder eine eigene Lambdasonde mit Sprung¬ charakteristik in einer entsprechenden Abgasleitung zuzuord- nen. Je eine Lambdasonde erfaßt die Zusammensetzung des Abga¬ ses aus dem jeweiligen Zylinder und liefert ein Ausgangssi¬ gnal an eine elektronische Steuereinheit. Diese tastet die Ausgangssignale der beiden Lambdasonden ab, wenn die jeweili¬ gen in Frage stehenden Zylinder sich im Ausschiebetakt befin- den oder während einer Periode, die geringfügig später "liegt als diese und erhöht oder verringert die Kraftstoffzufüh¬ rungsmenge für die einzelnen Zylinder. Der Einsatz von entsprechend der Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine vorgesehenen Lambdasonden und deren Peri¬ pherie (z.B. für die Diagnose), insbesondere bei Brennkraft¬ maschinen mit sechs und mehr Zylindern führt aber zu einer Erhöhung der Komplexizitat und zur Verteuerung des Kraftfahr¬ zeugs insgesamt.
Zur zylinderindividuellen Gemischregelung in einer Brenn¬ kraftmaschine ist es ferner bekannt, einen einzigen Sauer- stoffsensor vorzusehen, der eine lineare Abhängigkeit seines Ausgangssignals von der Luftzahl λ und darüber hinaus eine geringe Ansprechzeit aufweist. (SAE Paper 940149 "Automatic Control of Cylinder by Cylinder Air-Fuel Mixture Using a Pro¬ portional Exhaust Gas Sensor" und SAE Paper 940376 "Individual Cylinder Air Fuel Ratio Feedback Control Using an Observer") .
Die dort vorgeschlagenen Lösungen zur Einzylinder-Lambdarege- lung einer Brennkraftmaschine erfordern aber aufgrund der da- bei notwendigen Matrizenoperationen sehr hohe Rechnerleistun¬ gen, so daß eine Implementierung in Serienmotorsteuersystemen für Kraftfahrzeuge mit vernünftigem Aufwand nur sehr schwer zu realisieren ist.
Die Säuerstoffsensoren für zylinderindividuelle Gemischrege¬ lung werden auch als lineare Lambdasonden bezeichnet und sind beispielsweise auf der Basis von Strontiumtitanat (SrTi03) in Dünnschichttechnologie aufgebaut (VDI Berichte 939, Düsseldorf 1992, "Vergleich der Ansprechgeschwindigkeit von KFZ Abgassensoren zur schnellen Lambdamessung auf der Grund¬ lage von ausgewählten Metalloxiddünnfilmen") .
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur zylinderselektiven Lambda-Regelung einer Mehr- zylinder-Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art anzu¬ geben, so daß bei allen Betriebspunkten der Brennkraftma- schine die Abweichung der Einzelzylinderluftzahlen vom Soll¬ wert auf ein Minimum begrenzt ist.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den Un- teransprüchen.
Die Einzylinder-Lambdaregelung besteht erfindungsgemäß aus zwei Regelkreisen, einer äußeren Regelschleife zur Regelung des globalen Lambdamittelwertes und einer inneren Regel- schleife, in der die Luftzahl zylinderselektiv geregelt wird. Zur Regelung des Luftzahlmittelwertes wird ein linearer Pro¬ portional-Integralregler (PI-Regler) verwendet. Die Regel¬ strecke läßt sich mit ausreichender Genauigkeit durch ein Totzeitglied und zwei Verzögerungsglieder erster Ordnung nachbilden. Mit Hilfe dieses Streckenmodells läßt sich eine Reglerstruktur entwerfen, deren Parameter von der Totzeit des Lambdaregelkreises, den Zeitkonstanten der Verzögerungsglie¬ der und der Drehzahl abhängig sind. Da diese Systemgrößen durch Messungen einfach zu ermitteln sind, läßt sich der Auf- wand für die Applikation des Lambdareglers wesentlich redu¬ zieren.
Zur Identifizierung des Luftzahlzustandes der einzelnen Zy¬ linder der Brennkraftmaschine wird die Steigung des Sauer- stoffsondensignales nach Ablauf der Ausschiebetakte ausgewer¬ tet. Ein positiver Gradient bedeutet, daß die Luftzahl im ak¬ tuellen Aussschiebetakt magerer ist als die Luftzahl im vor¬ angegangenen Arbeitstakt, ein negativer Gradient im aktuellen Ausschiebetakt weist auf ein fetteres Abgaspaket hin. Da dies eine qualitative Information über den Zustand der Luftzahl des Einzelzylinder-Abgases darstellt, läßt sich der Einzylin- der-Lambdaregler alsZweipunktregler realisieren. Als Regler für die Einzelzylinder-Luftzahlen wird ebenfalls ein PI-Reg¬ ler verwendet, bei dem der Proportional- und Integralanteil in Abhängigkeit von der Last und der Drehzahl eingestellt werden. Durch Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich Abweichungen der Einzelzylinder-Luftzahlen vom Sollwert auf weniger als 1% reduzieren.
Außerdem ist die Luftzahlamplitude im Summenabgas im Ver¬ gleich zu jener eines konventionellen Zweipunkt-Lamabdareg- lers deutlich reduziert und die Konvertierungsrate für CO und NOx eines gealterten Katalysators deutlich erhöht. Darüber hinaus ist durch die Erfassung und Auswertung der Einzelzy- linder-Luftzahlen die Detektion von Defekten an den Ein- spritzventilen möglich, die mit einer Veränderung der dynami¬ schen Eigenschaften der Durchlfußrate verbunden sind, wodurch die On-Board-Diagnose (OBD II) unterstützt wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Blockdiagramm einer Einrichtung zur zylinderse- lektiven Lambdaregelung einer Brennkraftmaschine,
Figur 2 den Zusammenhang zwischen Sondenspannung und Luftzahl einer linearen Lambdasonde, Figur 3 die Lage der Abtastpunkte für die Sondenspannung in Bezug auf die Ausschiebetakte der einzelnen Zy- linder,
Figur 4 eine graphische Darstellung einer Hysterese zur Be¬ stimmung von Luftzahlgradienten und Figur 5 ein Ablaufdiagramm zur Bestimmung von Zustandsgrößen, die angeben, ob das Abgas eines Zylinders zu fett oder zu mager ist.
In Figur 1 ist mit dem Bezugszeichen 10 eine nur schematisch dargestellte Brennkraftmaschine BKM mit 6 Zylindern bezeich¬ net, wobei jeweils 3 Zylinder zu einer Zylinderbank zusammen- gefaßt sind. Einer ersten Zylinderbank ZBl sind die Zylinder 1,2,3 zugeordnet, deren Abgas in einen gemeinsamen Abgas- sträng AST1 mündet. Die Zylinder 4,5,6 sind einer zweiten Zy- linderbank ZB2 zugeordnet, denen ein Abgasstrang AST2 gemein¬ sam ist.
Zur Emittlung der Luftzahl λ ist im Abgasstrang AST1 der Brennkraftmaschine 10 eine lineare Lambdasonde LSI, im Abgas¬ strang AST2 eine lineare Lambdasonde LS2 vorgesehen. Eine Po¬ sitionierung der beiden Lambdasonden LSI, LS2 nahe der Brenn¬ kraftmaschine 10 begünstigt die Detektierbarkeit von Ein¬ zelzylinderluftZahlabweichungen, da sich mit steigender Ent- fernung des Einbauortes der Lambasonden LSI, LS2 von der
Brennkraftmaschine 10 der Grad der Vermischung der einzelnen Abgaspakete erhöht und dadurch eine zylinderselektive Detek- tion erschwert ist.
Die Signale der beiden Lambdasonden LSI, LS2 werden einem Schaltungsblock 11 zugeführt, der die Signalerfassung und eine Linearisierung dieser Signale steuert. Hierzu liegen am Schaltungsblock 11 als weitere Eingangsgrößen ein Zylinder¬ identifikationssignal ZID und ein Zeitsignal, nämlich die Wartezeit TEZ an. Der Wert für die Wartezeit TEZ wird aus einem Kennfeld KF abhängig von einer, die Motorlast repräsen¬ tierenden Größe, beispielsweise der Luftmasse LM und der Drehzahl N ausgelesen.
In Figur 2 ist die Abhängigkeit der Sondenspannung einer li¬ nearen Lambdasonde von der Luftzahl λ dargestellt. In einem schmalen Bereich von 0,97 < λ < 1,03 ergibt sich ein nahezu linearer Zusammenhang zwischen Sondenspannung ULS und Luft- zahl λ. Im fetten und im mageren Luftzahlbereich zeigt die Sondenkennlinie ein Sättigungsverhalten. Die Sondenspannung wird mittels einer abgespeicherten Kennlinie bzw. eines ein¬ dimensionalen Kennfeldes in einen Lambda-Istwert LAM_IST um¬ gerechnet.
Für jede der beiden Lambdasonden kann ein eigenes Kennfeld vorgesehen werden, mit Hilfe derer die Werte der Sensorspan¬ nungen in Luftzahlwerte umgewandelt werden. Um aus den erfaßten Sondenspannungswerten ULS der beiden Lambdasonden Informationen über die Luftzahlen der einzelnen Zylinder zu erhalten, ist es erforderlich, die Sondenspannun¬ gen ULS zu einer in Bezug auf den Kurbelwinkel definierten Stellung abzutasten. Als Bezugsgröße für die zeitliche Lage der Abtastungen werden die oberen Totpunkte Zündung (ZOT) der einzelnen Zylinder verwendet. Hierzu werden Referenzmarken, zB. Zähne auf einem der Kurbelwelle oder der Nockenwelle zu¬ geordnetem Geberrad ausgewertet (z.B. Zahn 15: ZOT Zylinder 5, Zahn 35: ZOT Zylinder 3, Zahn 55: ZOT Zylinder 6, Zahn 75: ZOT Zylinder 2, Zahn 95: ZOT Zylinder 4, Zahn 115: ZOT Zylin¬ der 1) .
Figur 3 zeigt in den beiden ersten Zeilen die Lage der Ab- tastpunkte AP für die Sensorsignale der beiden Zylinderbänke ZBl, ZB2 in Bezug auf die Ausschiebetakte AT der einzelnen Zylinder. In der 3. Zeile der Fig.3 sind die Ausschiebetakte AT der Zylinder 4, 5 und 6 der Zylinderbank ZB 2, in der 4. Zeile sind die Ausschiebetakte AT der Zylinder 1, 2, und 3 der Zylinderbank ZB 1 dargestellt. Zusätzlich ist in der letzten Zeile der Figur 3 ein Zylinderidentifikationssignal ZID eingezeichnet, an dem die jeweiligen oberen Totpunkte- Zündung (ZOT) der Zylinder 1 bis 6 markiert sind.
Zur Berücksichtigung der Abgaslaufzeit von den Auslaßventilen bis zur jeweiligen Lambdasonde wird der Wert des Sondensi¬ gnals, der die Information über die Luftzahl eines Zylinders enthält, erst nach Ablauf einer bestimmten Wartezeit TEZ nach Schließen des Auslaßventils (Beendigung des Ausschiebetakts) erfaßt. Diese Wartezeit TEZ ist von der Last und der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängig. Im Falle einer luftmassenge- führten Steuerung der Brennkraftmaschine ist die Wartezeit TEZ in einem Kennfeld abgelegt, das über der Luftmasse LM und der Drehzahl N aufgespannt ist. Nach Ablauf dieser Wartezeit TEZ (Zeit zwischen Referenzmarke und AbtastZeitpunkt) nach Überschreiten eines Zünd-OT werden die Werte der Sensorsi- gnale der den beiden Zylinderbänken ZBl, ZB2 zugeordneten Lambdasonden abgefragt.
Der zeitliche Abstand der Signalerfassung ist also in Bezug zu einer kurbelwellenfesten Triggermarke (Zahn-Nummer) last- und drehzahlabhängig vorgegeben. Es wird pro Segment ein Lambdaspannungswert je Zylinderbank ermittelt.
Um die Genauigkeit der nachfolgenden Berechnung des Lambda- Mittelwertes aller Zylinder zu erhöhen, wird jeweils ein zu¬ sätzlicher Abtastwert AP zwischen zwei Ausschiebetakten AT aufgezeichnet.
Als Global-Lambdaregler zur Regelung des Summenabgases dient ein Proportional-Integralregler (PI-Regler) mit dem Propor- tionalanteil LAM_P und dem Integrationsanteil LAM_I
(Schaltungsblock 14 in Fig. l) .Es werden in Abhängigkeit vom Lambdamittelwert LAMMW_IST und dem Sollwert LAM_SOLL diese Regleranteile berechnet. Der Sollwert LAM_SOLL ist einem Kennfeld abhängig von der Last, beispielsweise von der Luft- masse LM und der Drehzahl N der Brennkraftmaschine abgelegt.
Zur Berechnung des Lambdamittelwertes LAMMW_IST_i (i=l,2 für die beiden Lambasonden) werden für jeden Abgasstrang 6 Lambda-Meßwerte LAM_IST_i je Arbeitsspiel, entsprechend 2 Kurbelwellenumdrehungen erfaßt und abgespeichert:
LAM IST i
n-6 n-5 n-4 n-3 n-2 n-1
n = Nummer des Meßwertes
Die Berechnung des Lambdamittelwertes LAMMW_i erfolgt seg¬ mentsynchron für jede Lambdasonde nach folgenden Formeln: LAM_SUM_i (n) = LAM_SUM_i (n-1) - LAM_IST_i (n-6 ) + LAM_IST_i (n)
LAMMW_i (n) = LAM_SUM_i (n) /6
Diese Berechnung wird im Schaltungsblock 12 (Fig. 1) durchge¬ führt.
Die Eingangsgröße für den Global-Lambdaregler ist die Regel¬ abweichung LAM_DIF_i(n) , die als Differenz zwischen dem lastabhängig aus dem vorhin genannten Kennfeld entnommenen Sollwert LAM_SOLL(n) und dem Lambdamittelwert LAMMW_IST(n) definiert ist:
LAM_DIF_i(n) = LAM_SOLL(n) - LAMMW_IST_i(n)
Die La bdaregleranteile LAM_P_i und LAM_I_i des Global- Lambdareglers werden wie folgt berechnet:
LAM_P_i(n) = LAM_KPI_FAK(n)*P_FAK_LAM_GR*(T_LS + TN) *LAM_DIF_i(n)
LAM_I_i(n) = LAM_I_i(n-l) + LAM_KPI_FAK(n) * I_FAK_LAM_GR * 2
* TN * LAM_DIF_i(n) mit: LAM_KPI_FAK = Regelverstärkungsfaktor (zB.0-2) P_FAK_LAM_GR = Applizierbare Konstante (zB.0-2) I_FAK_LAM_GR = Applizierbare Konstante (zB.0-2) T_LS = Applizierbare Zeitkonstante (zB.0-0.043)[sec] TN = Segmentdauer [sec]
Die Auswahl des Regelverstärkungsfaktors LAM_KPI_FAK erfolgt in Abhängigkeit einer Totzeit LAM_TOTZ_GR im Lambdaregel- kreis, welche sich aus der KraftStoffvorlagerungsdauer, der Dauer des Ansaug-, Verdichtungs-,Arbeits- und Ausschiebetak- tes sowie der Gaslaufzeit zur jeweiligen Lambdasonde zusam¬ mensetzt. Diese Totzeit LAM_TOTZ_GR wird einem Kennfeld last- und drehzahlabhängig entnommen. Der Einfluß des Global-Lambdareglers ergibt sich als Summe der Regleranteile LAM_P_i und LAM_I_i:
LAM_GR_i(n) = LAM_P_i(n) + LAM_I_i(n)
Dieser Reglerausgang des Global-Lambdareglers wird vorzugs¬ weise auf ± 25% der Basiseinspritzzeit begrenzt, d.h. -0.25 < LAM_GR_i < 0.25. Der Integralanteil kann zusätzlich auf ±25% der Basiseinspritzzeit begrenzt werden, d.h. -0.25 < LAM_I_i < 0.25.
Zur Identifikation der Einzelzylinderluftzahlen wird ein Gra¬ dientenverfahren verwendet. Dabei wird aus dem Steigungsver¬ halten des Lambdasondensignals nach Ablauf des Ausschiebetak- tes eine qualitative Beurteilung der Einzelzylinderluftzahlen durchgeführt, d.h. es wird festgestellt, ob das Abgas des ak¬ tuellen Zyklus fetter oder magerer ist, als jenes Abgas des vorangegangenen Zyklus.
Diese Identifikation der Einzelzylinderluftzahlen wird im Schaltungsblock 13 (Fig. 1) in folgender Weise durchgeführt:
Die Berechnung der Luftzahlgradienten erfolgt segmentsynchron zylinderselektiv aus den vorliegenden Lambda-Istwerten LAM_IST_i, wobei nur jeder zweite Meßwert je Zylinderbank für die Gradientenberechnung berücksichtigt wird.
Die allgemeine Berechnungsformel lautet:
LAM_GRD_ZYL_X = LAM_IST_i(n) - LAM_IST_i (n-2) (1)
mit x: Zylindernummer 1...6 i: Sondennummer 1,2
Abhängig von der Kurbelwellenzahnnummer, mit welchem die Ab¬ tastung der Sondensignale getriggert wird, ergeben sich fol¬ gende Werte für x und i: Abtastpunkt nach Gradient für Sonde Zahn Nr. : Zylinder Nr.x Nr.i
15 2 1
35 4 2
55 1 1
75 5 2
95 3 1
115 6 2
Aus dieser Tabelle entnimmt man, daß z.B. der Meßwert von Lambdasonde Nr. 1, dessen Abtastung durch Kurbellenwellenzahn Nr. 15 getriggert wurde, zur Berechnung des Luftzahlgradien¬ ten von Zylinder Nr. 2 verwendet wird.
Die Auswertung der Luftzahlgradienten liefert als Ergebnis sogenannte Zustandsgrößen:
LAM ZST ZYL i mit i = 1,2
Wird das Abgas eines Zylinders als zu fett detektiert, wird die Zustandsgröße LAM_ZST_ZYL_i = 0 gesetzt, ist das Abgas eines Zylinders zu mager, wird die Zustandsgröße LAM_ZST_ZYL_i = 1 gesetzt.
Zur Unterdrückung von Störungen, die insbesondere bei kleinen Luftzahlgradienten zu Fehldetektionen führen können, wird eine Hysterese LAM_ZST_HYS eingeführt, deren Weite applizier- bar ist.
In Figur 4 ist diese Hysterese graphisch dargestellt. Liegt der anhand der Formel (1) berechnete Luftzahlgradient LAM_GRD_ZYL_x innerhalb des Bereiches ± LAM_ZST_HYS, so ist das Ergebnis der Gradientenauswertung vom vorangegangenen Zu¬ stand im betreffenden Abgasstrang abhängig. Um das Verfahren einfacher zu gestalten, werden zwei weitere Zustandsgrößen VOR_ZST 1, VOR ZST 2 eingeführt. Die Zustandsgröße VOR_ZST 1 speichert dabei den vorangegange¬ nen Zustand im Abgasstrang der ersten Zylinderbank mit der Sonde 1, die Zustandsgröße VOR_ZST 2 den vorangegangenen Zu¬ stand im Abgasstrang der zweiten Zylinderbank mit der Sonde 2. Abhängig von den Werten dieser Zustandsgrößen VOR_ZST 1,2 ergibt sich ein Ablauf zur Festlegung der Werte (1 oder 0) für LAM_ZST_1,2, wie er in Figur 5 dargestellt ist.
In einem ersten Schritt Sl wird abgefragt, ob die Zustands- große VOR_ZST_i = 0 ist. Ist das Ergebnis dieser Abfrage po¬ sitiv, so wird im Schritt S2 geprüft, ob der mit Hilfe der Formel (1) berechnete Wert des Luftzahlgradienten LAM_GRD_ZYL_x kleiner ist als der Hysteresewert +LAM_ZST_HYS. Ist dies der Fall, so wird die Zustandsgröße LAM_ZST_i = 0 gesetzt (Schritt S3) , andernfalls wird LAM_ZST_i = 1 gesetzt (Schritt S4) .
Ergibt die Abfrage in Schritt Sl ein negatives Ergebnis, so wird im Schritt S5 geprüft, ob der Wert des Luftzahlgradien- ten LAM_GRD_ZYL_x kleiner ist als der Hysteresewert -
LAM_ZST_HYS. Ist dies der Fall, so wird die Zustandsgröße LAM_ZST_i = 0 gesetzt (Schritt S6) , andernfalls wird LAM_ZST_i = 1 gesetzt (Schritt S7) .
Diese Zustandsgrößen LAM_ZST_i werden zur Regelung der Ein¬ zelzylinderluftzahlen herangezogen. Sie dienen als Eingangs¬ größen für einen Einzelzylinder-Lambdaregler (Schaltungsblock 15 in Fig.l), der als Proportional-Integralregler (PI-Regler) ausgebildet ist.
Die Schaltungsblöcke 11-15 in Fig. 1 sind vorzugsweise in eine an sich bekannte elektronische Steuerungseinrichtung 16 inte¬ griert, wie sie in modernen Kraftfahrzeugen ohnehin zur Steue¬ rung und Regelung der verschiedensten Betriebsparameter wie z.B. Einspritzzeitberechnung, Zündungsregelung, Diagnose usw. eingesetzt wird. Auch die im Rahmen der Beschreibung erwähnten Kennfelder sind in Speichern der Steuerungseinrichtung 16 ab¬ gelegt.
Die Berechnung der Regleranteile - Proportionalanteil LAM_P_EZ_x und Integralanteil LAM_I_EZ_x - des Einzelzylinder- Lambdareglers erfolgt abhängig vom Wert (1 oder 0) , den die die Zustandsgröße LAM_ZST_i aufweist:
1. Fall: LAM_ZST_i = 0 (Abgas eines Zylinders ist zu fett)
LAM_P_EZ_x(n) = -LAM_P_EZ(n)
LAM_I_EZ_x(n) = LAM__I_EZ_x(n-1) - LAM_I_EZ(n)
- LAMMW_I_EZ_i(n)
2. Fall:
LAM_ZST_i = 1 (Abgas eines Zylinders ist zu mager)
LAM_P_EZ_x(n) = LAM_P_EZ(n) LAM_I_EZ_x(n) = LAM_I_EZ_x(n-l) + LAM_I_EZ(n)
- LAMMW_I_EZ_i(n)
Die Berechnung des Mittelwertes der I-Anteile der Zylinder einer Zylinderbank LAMMW_I_EZ_i erfolgt segmentsynchron ab- wechselnd mit i=l bzw i=2 wie folgt:
LAM_I_SUM_EZ_i(n+l) = LAM_I_SUM_EZ_I(n) - LAM_I_EZ_i(n-2)
+ LAM_I_EZ_x(n)
Der Wert LAM_I_EZ_x(n) wird in einen Speicher LAM_I_EZ_i ein¬ getragen.
LAM I EZ i n-2 n-1 n
LAMMW_I_EZ_i(n+l) = LAM_I_SUM_EZ_i(n+1)/3 Die Werte LAM_P_EZ und LAM_I_EZ sind jeweils in einem Kennfeld abgelegt, die über der Lastgröße LM und der Drehzahl N der Brennkraftmaschine aufgespannt sind.
Der Integrations-Anteil LAM_I_EZ_x des Einzelzylinder-Lambda- reglers wird beispielsweise auf ±10% der Basiseinspritzzeit TI_B begrenzt, d.h. -0.1 < LAM_I_EZ_x < 0.1.
Bei der Berechnung der zylinderindividuellen Einspritzzeit TI_x wird die Ausgangsgröße des Global-Lambdareglers und die Ausgangsgröße des Einzelzylinder-Lambdareglers berücksichtigt:
TI_x = TI_B * (1 + TI_LAM_x) mit
TI_LAM_x - LAM_GR_i + LAM_P_EZ_x + LAM_I_EZ_x
für x = 1,2,3: i = l für x = 4,5,6: i = 2
Die Erfindung wurde anhand eines Ausführungsbeispiels erläu¬ tert, bei dem die Brennkraftmaschine 6 Zylinder aufweist und jeweils 3 Zylinder zu einer Gruppe (Zylinderbank ZBl, ZB2) zusammengefaßt sind. Jeder Gruppe oder Zylinderbank ist dabei ein, eine lineare Lambdasonde enthaltender Abgasstrang zuge- ordnet.
Ebenso ist es im Rahmen der Erfindung möglich, beispielsweise bei einer 4-Zylinder-Brennkraftmaschine einen einzigen Abgas¬ strang vorzusehen, in dem eine einzige lineare Lambdasonde angeordnet ist oder bei einer 8-Zylinder-Brennkraftmaschine 2 Gruppen zu je 4 Zylinder zu bilden oder bei einer 12 Zylinder- Brennkraftmaschine 3 Gruppen zu je 4 Zylinder bzw. 4 Gruppen zu je 3 Zylinder zu bilden. Entsprechend der Anzahl der Grup¬ pen sind dann die Anzahl der Abgasstränge und damit die Anzahl der linearen Lambdasonden bestimmt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur zylinderselektiven Regelung des Kraftstoff- Luftverhältnisses einer mehrere Zylinder (x) aufweisenden Brennkraftmaschine (10)
- mit einer Steuerungseinrichtung (16) , die auf der Basis einer die Last der Brennkraftmaschine (10) repräsentierenden Größe (LM) und der Drehzahl (N) der Brennkraftmaschine (10) ein Grundeinspritzsignal (TI_B) berechnet und
- mit einer Lambda-Regelungseinrichtung mit mindestens einem Abgasstrang (AST1, AST2) , wobei jedem Abgasstrang (AST1, AST2) ein Sauerstoffsensor (LSI, LS2) zugeordnet ist, der ein entsprechend dem Sauerstoffgehalt des aus den einzelnen Abgaspaketen der einzelnen Zylinder (x) resultierenden
Summenabgases repräsentierendes Sensorsignal (ULS1, ULS2) abgibt und
- dieses Signal für einen globalen Lambdaregler (14) der Lambda-Regelungseinrichtung zur Korrektur des Grundeinspritzsignales (TI_B) herangezogen wird, so daß ein theoretisches Kraftstoff-Luftverhältnis (λ = 1) eingestellt werden kann und
- die Lambda-Regelungseinrichtung ferner einen Einzelzylin- der-Lambdaregler (15) aufweist zur Regelung des individuellen Kraftstoff-Luftverhältnisses der einzelnen Zylinder (x) und
- die zylinderselektive Ausgangsgröße (LAM_P_EZ_x, LAM_I_EZ_x) dieses Einzelzylinder-Lambdareglers (15) der Ausgangsgröße (LAM_GR_i) des globalen Lambdareglers (14) überlagert wird und
- mit dem daraus erhaltenen Wert (TI_LAM_x) das Grundein¬ spritzsignal (TI_B) zylinderindividuell korrigiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß - die Zylinder (x) zu mindestens einer Gruppe (ZBl, ZB2) zusammengefaßt werden, jeder Gruppe (ZBl, ZB2) von Zylindern (x) ein Abgasstrang (AST1, AST2) zugeordnet wird, in jedem Abgasstrang (AST1, AST2) ein linearer Sauer- stoffsensor (LSI, LS2) angeordnet wird, der ein dem Sauer¬ stoffgehalt der Abgase der einzelnen Zylinder (x) entspre¬ chendes Signal (ULS1, ULS2) abgibt und , die Signale (ULS1, ULS2) der Sensoren (LSI, LS2) zu be¬ stimmten, in Bezug auf den Kurbelwinkel definierten Stel¬ lung (AP) abgetastet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß als Bezugspunkt für die zeitliche Lage der Abtastpunkte (AP) die oberen Totpunkte bei Zündung (ZOT) herangezogen werden und die Sensorsignale (ULS1, ULS2) nach Ablauf einer Wartezeit (TEZ) nach Überschreiten der oberen Totpunkte bei Zündung (ZOT) abgetastet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,daß die Wartezeit (TEZ) abhängig von einem die Last der Brenn- kraftmaschine (10) repräsentierenden Parameter (LM) und der Drehzahl (N) der Brennkraftmaschine (10) gewählt ist.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß
- pro Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine (10) das Sensorsi- gnal (TJLS1, ULS2) jeder Gruppe (ZBl, ZB2) von Zylindern (x) mehrfach abgetastet wird,
- zu jedem Wert des Sensorsignals (ULS1, ULS2) der zugehörige Lambda-Istwert (LAM_IST_i(n) ) anhand einer Kennlinie ermit¬ telt wird, - aus diesen Werten (LAM_IST_i(n) ) für jeden Sauerstoffsensor (LSI, LS2) ein Lambda-Mittelwert (LAMMW_IST_i (n) ) gebildet wird und
- die Differenz (LAM_DIF_i(n) ) zwischen einem von der Last der Brennkraftmaschine (10) abhängig vorgegebenen Larnbda- Sollwert (LAM_SOLL_i(n) ) und dem Lambda-Mittelwert
(LAMMW_IST_i(n) ) als Eingangsgröße des Global-Lambdareglers (14) herangezogen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß als Global-Lambdaregler (14) ein Proportional-Integral-Regler dient mit einem Proportional-Regleranteil
LAM_P_i(n) = LAM_KPI_FAK(n) • P_FAK_LAM_GR • (T_LS + TN)
und einem Integral-Regleranteil
LAM_I_i(n) = LAM_I_i(n-l) + LAM_KPI_FAK(n) • I_FAK_LAM_GR • 2 • TN • LAM_DIF_i(n)
mit:
LAM_KPI_FAK = Regelverstärkungsfaktor P_FAK_LAM_GR = Applizierbare Konstante I_FAK_LAM_GR = Applizierbare Konstante T_LS = Applizierbare Zeitkonstante [sec] TN = Segmentdauer [sec]
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,daß der Regelverstärkungsfaktor (LAM_KPI_FAK) in Abhängigkeit einer Totzeit (LAM_TOTZ_GR) gewählt ist, der durch die Kraft- Stoffvorlagerungsdauer, der Dauer des Ansaug-, Verdichtungs-, Arbeits- und Ausschiebetaktes sowie der Gaslaufzeit zum je- weiligen Sauerstoffsensor bestimmt ist und einem Kennfeld last- und drehzahlabhängig entnommen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,daß der Wert der Regler-Ausgangsgröße (LAM_GR_i) des Global-Reg- lers (14) und der Integral-Regleranteil (LAM_I_i) des Global- Reglers (14) auf ± 25% des Grundeinspritzsignals (TI_B) be¬ grenzt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,daß daß aus den ermittelten Lambda-Istwerten (LAM_IST_i) zylin¬ derselektiv Luftzahlgradienten (LAM_GRD_ZYL_x) durch Diffe¬ renzbildung von Lambda-Istwerten (LAM IST i) berechnet wer- den, wobei nur jeder zweite Lambda-Istwert je Gruppe (ZBl, ZB2) für die Luftzahlgradientenberechnung herangezogen wird und bei positiven Luftzahlgradienten (LAM_GRD_ZYL_x) im aktu¬ ellen Zyklus auf ein bezogen auf den vorangegangenen Zyklus magereres Abgas, bei negativen Luftzahlgradienten
(LAM_GRD_ZYL_x) im aktuellen Zyklus auf ein bezogen auf den vorangegangenen Zyklus fetteres Abgas des jeweiligen Zylin¬ ders (x) geschlossen wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,daß abhängig vom Vorzeichen der einzelnen Luftzahlgradienten (LAM_GRD_ZYL_x) diesen Zustandsgrößen (LAM_ZST_ZYL_i) zuge¬ ordnet werden, die entweder den Wert I oder 0 annehmen.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,daß die Zuordnung der Zustandsgrößen (LAM_ZST_ZYL_i) über eine Hysterese (LAM_ZYST_HYS) erfolgt, deren Weite applizierbar ist und dann, wenn der berechnete Luftzahlgradient (LAM_GRD_ZYL_x) innerhalb der doppelten Weite der Hysterese (± LAM_ZST_HYS) liegt, festgestellt wird, daß das Ergebnis der Gradientenauswertung vom vorangegangen Zustand im betref¬ fenden Abgasstrang (AST1, AST2) abhängig ist und dieser Zu¬ stand bei der Zuordnung der Zustandsgröße (LAM_ZST_ZYL_i) berücksichtigt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,daß abhängig von dem Wert der Zustandsgröße (LAM_ZST_x) der Inte¬ gralregleranteil (LAM_I_EZ_x) und der Proportionalregleran¬ teil (LAM_P_EZ_x) des Einzelzylinder-Lambdareglers (15) ge- trennt berechnet werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,daß dann, wenn die Zustandsgröße (LAM_ZST_x) den Wert 0 aufweist, der Proportionalregleranteil (LAM_P_EZ_x) nach folgender Vorschrift
LAM P EZ x(n) = -LAM P EZ(n) und der Integralregleranteil (LAM_I_EZ_x) nach folgender Vor¬ schrift
LAM_I_EZ_x(n) = LAM_I_EZ_x(n-l) - LAM_I_EZ(n) - LAMMW_I_EZ_i (n) gebildet wird mit n = laufender Indize des Meßwertes LAMMW_I_EZ_i(n) = Lambdamittelwert
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,daß dann, wenn die Zustandsgröße (LAM_ZST_x) den Wert 1 aufweist, der Proportionalregleranteil (LAM_P_EZ_x) nach folgender Vorschrift
LAM_P_EZ_x(n) = LAM_P_EZ(n) und
der Integralregleranteil (LAM_I_EZ_x) nach folgender Vor¬ schrift
LAM_I_EZ_x(n) = LAM_I_EZ_x(n-1) + LAM_I_EZ(n) -
LAMMW_I_EZ_i(n) gebildet wird mit n = laufender Indize des Meßwertes
LAMMW_I_EZ_i(n) = Lambdamittelwert
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeich¬ net, daß der Lambdamittelwert (LAMMW_I_EZ_i) der Integral- anteile (LAM_I_EZ) einer Gruppe (ZB1,ZB2) nach folgender Vorschrift
LAMMW_I_EZ_i(n+l) = LAM_I_SUM_EZ_i(n+1)/3
mit LAM_I_SUM_EZ_i(n+l) = LAM_I_SUM EZ_i(n) - LAM_I_EZ_i (n-2)
+ LAM_I_EZ_x(n) gebildet wird mit
LAM_I_SUM_EZ_i (n+1) = neuer Summenwert LAM_I_SUM EZ_i (n) = alter Summenwert
16. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,daß der Integral-Regleranteil (LAM_I_EZ_x) des Einzylinder- Lambdareglers (15) auf ± 10% des Grundeinspritzsignal (TI_B) begrenzt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,daß der Integralanteil (LAM_I_EZ_x) und der Proportionalanteil (LAM_I_EZ_x) des Einzelzylinder-Lambdareglers (15) last- und drehzahlabhängig in Kennfeldern abgelegt sind.
EP96913453A 1995-05-03 1996-05-02 Verfahren zur zylinderselektiven lambda-regelung einer mehrzylinder-brennkraftmaschine Expired - Lifetime EP0826100B1 (de)

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