EP0856099B1 - System und verfahren mit einem doppelten regelungskreis für brennkraftmaschine - Google Patents

System und verfahren mit einem doppelten regelungskreis für brennkraftmaschine Download PDF

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EP0856099B1
EP0856099B1 EP96934935A EP96934935A EP0856099B1 EP 0856099 B1 EP0856099 B1 EP 0856099B1 EP 96934935 A EP96934935 A EP 96934935A EP 96934935 A EP96934935 A EP 96934935A EP 0856099 B1 EP0856099 B1 EP 0856099B1
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signal
correcting
krich
circuit
kcl
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Bernard Givois
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Renault SAS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • 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
    • F02D41/1439—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the position of the sensor
    • F02D41/1441—Plural sensors

Definitions

  • the invention relates to internal combustion engines injection type and having an exhaust pipe catalytic and, more particularly in such motors, a system and a method for controlling the fuel / air ratio by a double feedback loop operating in real time.
  • the signal from this second probe is used to slowly adjust the ratio fuel / air of the first loop by changing its operating point or by changing its function of transfer.
  • This slow adjustment compensates for aging of the first probe following an average but does not not real-time regulation of the report fuel / air, called wealth control, for whether maintained at stoichiometry or at a value close and thus ensure proper functioning of the pot catalytic, which leads to less pollution.
  • An object of the present invention is therefore to operates a double loop system and method of control for internal combustion engine which allow real-time regulation of the report fuel / air.
  • the regulation of wealth is for example obtained by an injection computer thanks to the voltage of the signal provided by the nonlinear probe, by modifying injection time via a term corrector.
  • This corrective term is a function of the sign of the difference between the probe voltage and a threshold voltage. For example, when the voltage of probe is below the threshold voltage, this means that the oxygen content is too high and the correction consists in increasing the duration of injection to increase the amount of fuel, i.e. the wealth. Otherwise, the correction is to decrease the injection time to decrease the wealth.
  • the characteristics probe physics such as response time during the poor-rich or rich-poor transitions and the dependence on the voltage characteristic as a function of the richness according to the composition of the exhaust gases can lead to an average wealth of regulation different from stoichiometry.
  • Another object of the present invention is therefore to implement a double system and method control loop for internal combustion engine which allow to modify the average wealth and enslave it to a predetermined value.
  • an internal combustion engine 10 is controlled, in a known manner, by a computer electronic 12.
  • the exhaust gases from this engine are filtered by a type 14 exhaust catalytic, from which they escape towards the open air.
  • a first probe 16 is disposed at the entrance of the pot exhaust and measures the content of one of main exhaust components, this component usually being oxygen.
  • This probe is of the non-linear type and is often called, like indicated above, "lambda" probe or EGO probe.
  • This probe provides on its output terminal an upstream electrical signal V ( Figure 2-A) which is applied to a comparator circuit 18 in which V upstream is compared with a threshold voltage VS upstream to determine the sign of V upstream with respect to this threshold.
  • the value of the upstream VS threshold depends on the characteristics of the probe and corresponds to the tilting voltage of the probe when the stoichiometric conditions are met.
  • the corrector circuit 20 supplies a signal KCL which has the form represented by the diagram of FIG. 2-B. It is this signal KCL which is supplied to the computer 12 to control the quantity of fuel to be injected.
  • V upstream is less than VS upstream , this means that the mixture is poor in fuel and that the quantity of fuel must be increased.
  • the correction value KCL, supplied by the corrector circuit 20, is modified by a second corrector circuit 22, which introduces a corrector term KRICH, before being applied to the computer 12.
  • This corrector term KRICH is determined by a circuit 24 from an output signal V downstream of a second lambda probe 26 which is disposed at the outlet of the catalytic converter 14.
  • This circuit 24 essentially consists of a comparator 28 to which the signal V downstream are applied and a so-called downstream VC setpoint signal and a third corrector circuit 30 to which the signal (V downstream - VC downstream ) supplied by the comparator circuit 28 is applied.
  • the third corrector circuit 30 is for example of the proportional and integral type and provides the KRICH signal which is applied to the second correction circuit 22.
  • the second correction circuit 22 can introduce the KRICH correction in different ways or strategies which will be explained in relation to the time diagrams of FIGS. 3-A to 3-J.
  • the diagrams of FIGS. 3-A to 3-J are plots of the signal KCL as modified by the second correcting circuit 22 in different ways, the modified KCL signal being called KCL m .
  • the KRICH signal is applied during the lean-to-rich transitions which are detected by the first probe, which corresponds to the falling edge of the KCL signal.
  • KRICH> 0 enrichment
  • the course of KCL m is that of figure 3-A
  • the course of KCL m is that of figure 3-C .
  • the KRICH signal is applied during the rich-lean transitions which are detected by the first probe, which corresponds to the rising edge of the KCL signal.
  • KRICH> 0 enrichment
  • the course of KCL m is that of figure 3-C
  • KRICH ⁇ 0 depletion
  • the course of KCL m is that of figure 3-D .
  • KRICH is applied during poor-rich transitions (flank descending) when positive (enrichment) as shown in Figure 3-G and during transitions rich-poor (rising edge) when negative (depletion) along the line in Figure 3-H.
  • KRICH is applied during rich-poor transitions (flank amount) when it is positive (enrichment) according to the plot of Figure 3-I and during transitions poor-rich (falling edge) when negative (depletion) according to the plot of figure 3-J.
  • Figure 4-A represents, in correspondence with Figure 4-B, the variation of the upstream voltage V compared to upstream VS and defines the lean-rich and rich-lean transitions.
  • circuits 18, 20, 22, 28 and 30 have been separated from each other to show the characteristics of the invention. In reality, these circuits are an integral part of computer 12 this last encompassing all the circuits inside the rectangle in broken line 12 '.
  • the KRICH signal is filtered in a first order filter 54 to obtain a KRICH moy signal whose value is stored in a memory 56.
  • the signal read is applied to an adder circuit 58 which also receives the KRICH signal.
  • the signal is applied to the correction circuit 22 either through the adder circuit 40, or directly in the absence of the adder circuit 40.
  • the memory 56 may contain many values each corresponding to an engine operating point which is defined by an engine speed and manifold pressure.
  • the memory 56 is addressed by the computer 12 just like the memories 42 and 44.
  • the proportional term has a zero average value so than I KRICH is a filtered value of KRICH int.
  • the system object of the present invention may have variations.
  • the output signal KRICH of the corrector circuit 24 is applied to the corrector circuit 22 via an adder circuit 40.
  • This adder circuit 40 comprises a first terminal d input to which the KRICH signal is applied and a second input terminal to which a KRICH signal or information C applied by a cartographic table or memory 42 is applied as a function of the engine operating point.
  • downstream signal V is filtered by a low-pass filter 46 before being applied to the correction circuit 24.
  • a low-pass filter 46 makes it possible to eliminate the frequencies corresponding to the beats of the richness regulation which have not been completely absorbed by the catalytic converter.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Claims (19)

  1. System mit einem doppelten Gemisch-Regelungskreis für eine Brennkraftmaschine (10), bei der die Einspritzung durch einen elektronischen Rechner gesteuert wird und die mit einem Katalysator ausgerüstet ist, wobei das System aufweist:
    einen ersten Regelungskreis mit einer ersten nicht linearen Sonde (16), um ein erstes elektrisches Signal (Vamont) zu liefern, das das Verhältnis eines der Komponenten der Auspuffgase des Motors (10) am Eingang des Katalysators (14) darstellt, und eine erste Korrekturschaltung (18, 20), um dieses erste elektrische Signal so zu behandeln, dass an den Rechner ein erstes Korrektursignal (KCL) für die Menge des eingespritzten Kraftstoffes geliefert wird;
    einen zweiten Regelungskreis mit einer zweiten nicht linearen Sonde (26), um ein zweites elektrisches Signal (Vaval) zu liefern, das das Verhältnis einer der Komponenten der Auspuffgase aus dem Katalysator (14) repräsentiert, und mit einer zweiten Korrekturschaltung (24), um dieses zweite Signal (Vaval) so zu behandeln, dass an den Rechner (12) ein zweites Korrektursignal (KRICH) für die Menge des eingespritzten Bremsstoffes geliefert wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass es darüber hinaus in dem zweiten Regelungskreis eine Filterschaltung (54) für das Ausgangssignal der zweiten Korrekturschaltung (24) und eine Additionsschaltung (58) aufweist, der das Ausgangssignal der zweiten Korrekturschaltung (24) und das Ausgangssignal der Filterschaltung (54) zugeführt werden.
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    dass die Filterschaltung (54) für das Ausgangssignal der zweiten Korrekturschaltung (24) ein gemitteltes Signal (KRICHmoy) liefert,
    dass zumindest ein Wert dieses gemittelten Signals (KRICHmoy) in einem Speicher (56) abgelegt wird, sodass es vom Rechner (12) gesteuert gelesen werden kann, um es der Additionsschaltung (58) zuzuführen.
  3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Regelungskreis zusätzlich eine dritte Korrekturschaltung (22) aufweist, der das erste Korrektursignal (KCL) und das zweite Korrektursignal (KRICH) zugeführt werden und die an den Rechner (12) ein drittes Korrektursignal (KCLm) für die Menge des eingespritzten Kraftstoffes liefert.
  4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Korrekturschaltung (22) eine Additionsschaltung ist.
  5. System nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Korrekturschaltung (24) folgende Merkmale aufweist:
    eine Vergleichsschaltung (28), um die Amplitude des zweiten elektrischen Signales (Vaval) mit einem Referenzwert (Vaval) zu vergleichen, um ein Signal entsprechend deren Differenz (Vaval - VCaval) zu liefern, und
    eine Bearbeitungsschaltung (30) für das Differenzsignal (Vaval - VCaval), um das zweite Korrektursignal so abzugeben, dass das zweite elektrische Signal (Vaval) auf den Referenzwert (VCaval) geregelt wird.
  6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsschaltung (30) auf das Differenzsignal eine Übertragungsfunktion vom Typ Proportional-Integral anwendet.
  7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich eine vierte Korrekturschaltung (50) aufweist, um das zweite Korrektursignal (KRICH) für zumindest einen Arbeitspunkt des Motors (10) mit einem Wert (KRICHC) zu modifizieren, der einem Wert des zweiten Korrektursignales entspricht.
  8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Korrekturschaltung (50) einen ersten Speicher (42) aufweist, in dem zumindest ein Wert (KRICHC) entsprechend einem Wert des zweiten Korrektursignales (KRICH) für einen Arbeitspunkt des Motors abgelegt ist, und eine Additionsschaltung (40) aufweist, um den in diesem Speicher (42) ausgelesenen Wert zu dem zweiten Korrektursignal (KRICH) zu addieren, wobei das Auslesen in diesem Speicher (42) von dem Rechner (12) so gesteuert wird, dass der ausgelesene Wert dem Arbeitspunkt des Motors entspricht.
  9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich einen zweiten Speicher (44) aufweist, um mehrere Werte der Referenzspannung (VCaval) zu speichern, wobei jeder Wert einem Arbeitspunkt des Motors (10) entspricht und das Auslesen dieses Speichers von dem Rechner (12) so gesteuert wird, dass der ausgelesene Wert dem Arbeitspunkt des Motors (10) entspricht.
  10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Speicher (52) vorgesehen ist, um mehrere Werte des gemittelten Signals (KRICHmoy) zu speichern, wobei jeder Wert einem Arbeitspunkt des Motors entspricht und für das Auslesen durch den Rechner (12) als Funktion der Charakteristiken des Arbeitspunktes des Motors ausgewählt ist.
  11. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich einen Tiefpassfilter aufweist, dem das Ausgangssignal (Vaval) der zweiten Sonde (26) zugeführt wird und der ein gefiltertes Signal an den Eingang der zweiten Korrekturschaltung (24) liefert.
  12. Verfahren zum Regeln der Menge eines eingespritzten Kraftstoffes in eine Brennkraftmaschine (10) mit Einspritzung, die durch einen elektronischen Rechner (12) gesteuert wird und die einen Katalysator aufweist wobei der elektronische Rechner
    ein erstes Korrektursignal (KCL) für die Menge des eingespritzten Kraftstoffes von einer ersten Rückkopplungsschleife (16, 18, 20) empfängt, die eine erste nicht lineare Sonde (16) enthält, um ein erstes elektrisches Signal (Vamont) zu liefern, das das Verhältnis einer der Komponenten der Auspuffgase des Motors (10) am Eingang des Katalysators (14) repräsentiert, und
    ein zweites Korrektursignal (KRICH) für die Menge des eingespritzten Kraftstoffes von einer zweiten Rückkopplungsschleife (26, 24) empfängt, die eine zweite nicht lineare Sonde (26) enthält, um ein zweites elektrisches Signal (Vaval) zu liefern, das das Verhältnis eines der Komponenten der Auspuffgase am Ausgang des Katalysators (14) repräsentiert, wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist:
    (a) Filtern (54) des zweiten Korrektursignales (KRICH),
    (b) Eingeben zumindest eines Wertes des gefilterten Signales in einen Speicher (56),
    (c) Auswählen eines in dem Speicher abgelegten Wertes durch den Rechner (12),
    (d) Addition des aus dem Speicher (56) ausgewählten Wertes zu dem zweiten Korrektursignal (KRICH), um ein zweites modifiziertes Korrektursignal zu erhalten,
    (e) Modifizieren des ersten Korrektursignales (KCL) durch das zweite modifizierte Korrektursignal entsprechend den Schritten (a), (b), (c) und (d).
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (e) daraus besteht,
    das zweite modifizierte Korrektursignal während der Mager-Fett-Übergänge des ersten Korrektursignales (KCL) anzuwenden.
  14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (e) daraus besteht,
    das zweite modifizierte Korrektursignal während der Fett-Mager-Übergänge des ersten Korrektursignals (KCL) anzuwenden.
  15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (e) darin besteht,
    den halben Wert des zweiten modifizierten Korrektursignales bei jedem Mager-Fett-Übergang und jedem Fett-Mager-Übergang des ersten Korrektursignales (KCL) anzuwenden.
  16. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (e) darin besteht,
    das zweite modifizierte Korrektursignal während der Mager-Fett-Übergänge des ersten Korrektursignales (KCL) anzuwenden, wenn das zweite modifizierte Korrektursignal positiv ist, und während der Fett-Mager-Übergänge des ersten Korrektursignales anzuwenden, wenn das zweite modifizierte Korrektursignal negativ ist.
  17. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (e) darin besteht,
    das zweite modifizierte Korrektursignal während der Fett-Mager-Übergänge des ersten Korrektursignales (KCL) anzuwenden, wenn das zweite Korrektursignal positiv ist, und während der Mager-Fett-Übergänge des ersten Korrektursignales (KCL) anzuwenden, wenn das zweite modifzierte Korrektursignal negativ ist.
  18. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (e) darin besteht,
    das zweite modifizierte Korrektursignal während einer vorbestimmten Dauer (T) unter der Form einer kontinuierlichen Variierung des ersten Korrektursignales (KCL) anzuwenden.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die kontinuierliche Variierung des ersten Korrektursignales (KCL) dari Speichern (56) n besteht, die Steigung des Integrales eines modifizierten Wertes des inversen Wertes von KRICH proportional zu der Dauer T während der bestimmten Dauer T zu modifizieren.
EP96934935A 1995-10-18 1996-10-18 System und verfahren mit einem doppelten regelungskreis für brennkraftmaschine Expired - Lifetime EP0856099B1 (de)

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EP0856099A1 EP0856099A1 (de) 1998-08-05
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