EP1404959A1 - Verfahren zur bestimmung des kraftstoff/luftverhältnisses in einzelnen zylindern eines mehrzylindrigen verbrennungsmotors - Google Patents

Verfahren zur bestimmung des kraftstoff/luftverhältnisses in einzelnen zylindern eines mehrzylindrigen verbrennungsmotors

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EP1404959A1
EP1404959A1 EP02747194A EP02747194A EP1404959A1 EP 1404959 A1 EP1404959 A1 EP 1404959A1 EP 02747194 A EP02747194 A EP 02747194A EP 02747194 A EP02747194 A EP 02747194A EP 1404959 A1 EP1404959 A1 EP 1404959A1
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gas probe
reaction
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Robert Bosch GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a method for determining the fuel / air ratio in individual cylinders (single cylinder lambda) of an internal combustion engine with a plurality of cylinders, the exhaust gases of which are mixed in a common exhaust gas line system from the signal of an exhaust gas probe whose installation location is in the common exhaust gas line system with the aid of a invertible model for the mixing of the exhaust gases at the installation location of the exhaust gas probe.
  • a method is known from SAE Paper 940376.
  • test bench tests showed good agreement between the results of the model and the actual actual values of lambda in the individual cylinders.
  • the model applied to one engine with a reference probe was transferred to other engines of the same type, larger deviations between the modeled lambda values and the measured lambda values were shown. Incorrect assignments were also found. That said, the model seemed apt Delivering lambda values assigned them to the wrong cylinders.
  • the object of the invention is to provide an improved method for determining the single cylinder lambda values from the signal of an exhaust gas probe which is arranged behind a location in the exhaust gas system where the exhaust gases of the various cylinders flow together.
  • This object is achieved in a method of the type mentioned at the outset in that the angle of rotation position of the exhaust gas probe at its installation location is taken into account when determining the single cylinder lambda from the signal of one exhaust gas probe evaluated with the aid of the inverted model.
  • This measure advantageously enables the influence of unknown probe installation angles to be compensated for by a control unit function. An otherwise necessary determination of the probe installation angle by mechanical devices can thus be dispensed with. This allows the exhaust gas probes and the exhaust gas systems into which the exhaust gas probes are screwed to be manufactured more cost-effectively.
  • a further measure provides that at least one cylinder of the internal combustion engine is operated temporarily with a fuel / air mixture composition which differs from the fuel / air mixture composition of the other cylinders in a predetermined manner, that the reaction of the exhaust gas probe to this deviation is determined and with at least one stored Reaction is compared, which was recorded under the same conditions with an exhaust gas probe, the angular position of which was known at its installation location and that the further processing of the probe signal is influenced in such a way that the predetermined deviation is caused by the Estimates that are formed by the model are reproduced.
  • This measure provides the advantage of an easy-to-implement test function for determining the unknown probe angle.
  • Another measure provides that the reaction of the exhaust gas probe to the above-mentioned deviation is compared with several stored reactions that were recorded with different, known rotational angle positions of the exhaust gas probe under otherwise identical conditions, that the one of the stored reactions is selected that has the greatest similarity with the signal of the exhaust gas probe and that the further processing of the probe signal is influenced by the fact that the estimated values will in future be formed using a model that has been matched to the selected reaction.
  • This measure provides the advantage of a very precise adaptation of the model to the probe installation angle.
  • Another measure provides that the further processing of the probe signal is influenced by the fact that the input signal of the model signal corresponds to the phase-shifted signal of the exhaust gas probe and that the extent of the phase shift is changed until the response of the exhaust gas probe corresponds to a specific stored response.
  • This measure takes up particularly little storage space and computing capacity because it comes into effect in the signal processing chain before the more complex calculations of the model.
  • Another measure provides that the further processing of the probe signal is influenced by the fact that the signal of the exhaust gas probe is sampled in a speed-synchronous manner in such a way that a sampled value is available for each ignition TDC of each cylinder and that the position of the sampling time is relative to the ignition -OT is varied until the reaction of the exhaust gas probe corresponds to a specific stored reaction.
  • FIG. 1 shows the technical environment in which the invention is used.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of an exhaust gas probe 10, which is cut in the plane perpendicular to the screwing axis.
  • 3 illustrates the formation of input signals for the model for estimating the actual lambda values.
  • 4 shows a flow chart as an exemplary embodiment of a method according to the invention.
  • the number 1 in FIG. 1 represents an internal combustion engine with four cylinders 2, 3, 4 and 5.
  • the cylinders are supplied with air or a fuel / air mixture from an intake manifold 6.
  • the amount of air drawn in by the cylinders is determined by a
  • Air quantity actuator 7 for example a throttle valve, controlled.
  • the amount of air flowing into the cylinders can also be controlled by a variable valve control.
  • An air flow meter 8 measures the amount of Air sucked in by the internal combustion engine.
  • the speed n of the internal combustion engine is detected by a speed sensor 9.
  • a control unit calculates a measure of the filling of the individual cylinders with air from measured operating parameters of the internal combustion engine, at least from the measured amount of air and the rotational speed, and forms injection pulse widths ti for controlling cylinder-specific injection valves 13, 14, 15 and 16.
  • the injection valves can use the fuel for example, in front of the intake valves of the cylinders or also directly in the combustion chambers of the cylinders.
  • the fuel metering can be checked by the signal of the exhaust gas sensor and, if necessary, corrected by the control unit 12.
  • the composition of the exhaust gas at the location of the probe therefore depends on the lambda values of the individual cylinders.
  • the lambda values of the individual cylinders can be constructed in the following way.
  • the signal from the exhaust gas probe is sampled synchronously with the times of ignition in the individual cylinders.
  • the exhaust gas composition at the probe installation location is determined, for example, to a large extent by the composition of the exhaust gas from the last combustion and in each case to a smaller extent by the exhaust gas composition of the previous combustion.
  • Each cylinder thus influences the exhaust gas composition at a time t with a certain weight c.
  • the lambda value measured at the probe installation location can be represented as the sum of the actual lambda values of the individual cylinders provided with weight factors c.
  • N-measured lambda values with ignition-synchronous scanning which can be assigned to the N actual lambda values via a weight factor matrix cij with N rows and N columns.
  • the weight factors can be determined by test bench measurements.
  • the weight factors determined thus represent, as it were, parameters of a model from which lambda estimates for the single-cylinder lambda values can be determined in the opposite direction from N sample values of the probe signal.
  • the reverse direction corresponds to the inverted model.
  • Exhaust probes are usually screwed into the exhaust system and thus mechanically braced against the exhaust system. If several pairs of identical exhaust gas probes and identical exhaust systems are screwed together, the angle of rotation position, at which a sufficiently high tension occurs, differs from pair to pair.
  • the inventors have recognized that scatter in the lambda estimated values determined in the manner specified above correlate with the rotational angle position of the exhaust gas probe. This may be due to breaks in the rotational symmetry in the exhaust probe structure. So can for example, the gas-sensitive part of an exhaust gas sensor be plate-shaped and therefore not rotationally symmetrical.
  • the gas-sensitive area of an exhaust gas probe is usually surrounded by a protective tube which has openings for the gas passage. Depending on the rotational position of the openings and the gas-sensitive part, there may be delays in the time that elapses between the expulsion of the exhaust gas from the cylinder and the arrival at the gas-sensitive part of the exhaust gas probe.
  • Fig. 2 illustrates these relationships by a schematic representation of an exhaust gas probe 10, which is cut in the plane perpendicular to the screw axis.
  • the number 20 denotes a carrier structure which carries a gas-sensitive part 21.
  • the number 22 denotes a protective tube which surrounds the gas-sensitive part and has openings 23 to the exhaust system.
  • the arrow 24 illustrates the flow direction of the exhaust gas and the arrow 25 denotes the angle alpha by which the gas-sensitive part is rotated relative to the flow direction of the exhaust gas.
  • the signal 3 illustrates the formation of input signals for the model for estimating the actual lambda values.
  • the signal 3.1 represents a counter reading, which is increased, for example, at the top dead center of a cylinder after the compression stroke (ignition TDC) and each time after one cycle of the internal combustion engine, that is, when the internal combustion engine once the ignition TDC of all cylinders has gone through, is set to zero.
  • the signal 3.2 represents an exhaust gas probe signal which oscillates synchronously with this. This special profile results, for example, when one of the cylinders with a
  • Fuel / air mixture composition is operated, which differs from the fuel / air mixture composition of the other cylinders.
  • a fat pulse per cycle is shown in the exhaust probe signal, as in signal 3.2.
  • the signal of the exhaust gas probe is sampled at predetermined intervals from the individual ignition TDC of the cylinders, so that N sampling values result per work cycle of the internal combustion engine, N representing the number of cylinders. It has been shown that twisting the probe leads to changes in the exhaust gas probe signal, for example to phase shifts.
  • the line 3.3 represents such a phase-shifted exhaust gas probe signal.
  • step 4.1 differences are generated between the actual lambda values of the individual cylinders. For this purpose, for example in the context of a temporary test function operation, one cylinder can be operated rich and the other cylinders can be operated lean.
  • This detection of the exhaust gas probe reaction is represented by step 4.2.
  • step 4.3 the recorded probe reaction is compared with various stored probe reactions, each of which was recorded at a known probe installation angle.
  • the comparison criterion can be, for example, the sum of the amounts of the distances between samples corresponding to the sum of the length of the arrows d1, d2, d3, d4 in FIG. 3.
  • the stored probe reaction is identified that is most similar to the detected probe reaction. This can be, for example, the stored probe reaction with the smallest value of the sum mentioned above. Since this stored probe reaction belongs to a certain known probe installation angle, the information about the probe installation angle flows in at this point in the method. The similarity of the sample values is interpreted in such a way that the previously unknown probe installation angle corresponds to the stored probe installation angle identified in the manner described.
  • different models or sets of model parameters are stored in the control unit 8.
  • the model belonging to the identified probe installation angle is selected. Step 4.6 represents the further processing of the sampled probe signal values with the selected model.
  • a comparison of the detected probe reaction with a single stored probe reaction can also take place.
  • the further processing of the probe signal can be influenced by the fact that the phase shift is formed between the stored reaction and the detected reaction, and that the input signal of the Model signal corresponds to the phase-shifted signal of the exhaust gas probe.
  • the extent of the phase shift can be determined, for example, by changing an initially arbitrarily assumed phase shift of the input signal of the model until the reaction of the exhaust gas probe corresponds to a specific stored reaction.
  • the further processing of the probe signal can be influenced in that the signal of the exhaust gas probe is sampled in a speed-synchronized manner in such a way that a sampled value is present for each ignition TDC of each cylinder and that the position of the sampling time relative to the ignition TDC is as long as this is varied until the reaction of the exhaust gas probe corresponds to a specific stored reaction.
  • the angular resolution of this method is limited in terms of application effort and storage space requirements. As an example, it is assumed that the models were applied for four different probe installation angles, for example 90 °, 180 °, 270 ° and 360 °. Then, in a first step, the stored angle closest to the real probe installation angle can be assigned. A residual deviation can then be compensated for using the phase shift method or the method of varying the sampling times.

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Abstract

Vorgestellt wird ein Verfahren zur Bestimmung des Krafstoff/Luftverhältnisses in einzelnen Zylindern (Einzelzylinder-Lambda) eines Verbrennungsmotors mit mehreren Zylindern, deren Abgase sich in einem gemeinsamen Abgasleitungssystem vermischen, aus dem Signal einer Abgassonde, deren Einbauort in dem gemeinsamen Abgasleitungssystem liegt, mit Hilfe eines invertierbaren Modells für die Durchmischung der Abgase an dem Einbauort der Abgassonde. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass bei der Bestimmung der Einzelzylinder-Lambda aus dem mit Hilfe des invertierten Modells ausgeweteten Signal der einen Abgassonde die Drehwinkelposition der Abgassonde an ihrem Einbauort berücksichtigt wird.

Description

Verfahren zur Bestimmung des Kraftstoff/Luftverhältnisse in einzelnen Zylindern eines mehrzylindrigen Verbrennungsmotors
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Kraftstoff/Luftverhältnisse in einzelnen Zylindern (Einzelzylinder-Lambda) eines Verbrennungsmotors mit mehreren Zylindern, deren Abgase sich in einem gemeinsamen Abgasleitungssystem vermischen aus dem Signal einer Abgassonde, deren Einbauort in dem gemeinsamen Abgasleitungssystem liegt, mit Hilfe eines invertierbaren Modells für die Durchmischung der Abgase an dem Einbauort der Abgassonde. Ein solches Verfahren ist aus dem SAE Paper 940376 bekannt.
Bei der Bestimmung der Einzelzylinder-Lambda aus dem mit Hilfe eines invertierten Modells ausgewerteten Signals der einen Abgassonde hat sich bei PrüfStandsversuchen eine gute Übereinstimmung zwischen den Ergebnissen des Modells und den tatsächlichen Istwerten von Lambda in den einzelnen Zylindern gezeigt. Bei der Übertragung des an einem Motor mit einer Referenzsonde applizierten Modells auf andere Motoren gleichen Typs haben sich jedoch größere Abweichungen zwischen den modellierten Lambdawerten und gemessenen Lambdawerten gezeigt. Dabei wurden auch FehlZuordnungen festgestellt. Das heißt, das Modell schien zwar treffende Lambdawerte zu liefern, ordnete diese aber den falschen Zylindern zu.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe eines verbesserten Verfahrens zur Bestimmung der Einzelzylinder-Lambdawerte aus dem Signal einer Abgassonde, die hinter einem Ort im Abgassystem angeordnet ist, an dem die Abgase der verschiedenen Zylinder zusammenströmen.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß bei der Bestimmung der Einzelzylinder-Lambda aus dem mit Hilfe des invertierten Modells ausgewerteten Signal der einen Abgassonde die Drehwinkelposition der Abgassonde an ihrem Einbauort berücksichtigt wird.
Diese Maßnahme ermöglicht vorteilhafterweise eine Kompensation des Einflusses unbekannter Sondeneinbauwinkel durch eine Steuergerätefunktion. Auf eine sonst notwendige Festlegung des Sondeneinbauwinkels durch mechanische Vorrichtungen kann dadurch verzichtet werden. Dies erlaubt eine kostengünstigere Fertigung der Abgassonden als auch der Abgassysteme, in die die Abgassonden eingeschraubt werden.
Eine weitere Maßnahme sieht vor, daß wenigstens ein Zylinder des Verbrennungsmotors vorübergehend mit einer Kraftstoff/Luftgemischzusammensetzung betrieben wird, die von der Kraftstoff/Luftgemischzusammensetzung der übrigen Zylinder in vorbestimmter Weise abweicht, daß die Reaktion der Abgassonde auf diese Abweichung ermittelt wird und mit wenigstens einer gespeicherten Reaktion verglichen wird, die bei gleichen Verhältnissen mit einer Abgassonde aufgenommen wurde, deren Drehwinkelposition an ihrem Einbauort bekannt war und daß das die Weiterverarbeitung des Sondensignals so beeinflußt wird, daß die vorbestimmte Abweichung durch die Schätzwerte, die durch das Modell gebildet werden, widergegeben wird.
Diese Maßnahme liefert den Vorteil einer einfach zu realisierenden Testfunktion zur Ermittlung des unbekannten Sondenwinkels .
Eine weitere Maßnahme sieht vor, daß die Reaktion der Abgassonde auf die genannte Abweichung mit mehreren gespeicherten Reaktionen verglichen wird, die mit jeweils anderer, bekannter Drehwinkelposition der Abgassonde bei sonst gleichen Verhältnissen aufgenommen wurden, daß diejenige der gespeicherten Reaktionen ausgewählt wird, die die größte Ähnlichkeit mit dem Signal der Abgassonde aufweist und daß die Weiterverarbeitung des Sondensignals dadurch beeinflußt wird, daß die Schätzwerte künftig mit einem Modell gebildet werden, das auf die ausgewählte Reaktion abgestimmt wurde .
Diese Maßnahme liefert den Vorteil einer sehr genauen Anpassung des Modells an den Sondeneinbauwinkel.
Eine weitere Maßnahme sieht vor, daß die Weiterverarbeitung des Sondensignals dadurch beeinflußt wird, daß das Eingangssignal des Modells Signal dem phasenverschobenen Signal der Abgassonde entspricht und daß das Ausmaß der Phasenverschiebung solange verändert wird, bis die Reaktion der Abgassonde einer bestimmten gespeicherten Reaktion entspricht .
Diese Maßnahme beansprucht besonders wenig Speicherplatz und Rechenkapazität, weil sie in der Signalverarbeitungskette gewissermaßen vor den aufwendigeren Berechnungen des Modells zur Wirkung kommt . Eine weitere Maßnahme sieht vor, daß die Weiterverarbeitung des Sondensignals dadurch beeinflußt wird, daß das Signal der Abgassonde drehzahlsynchron so abgetastet wird, daß für jeden Zünd-OT von jedem Zylinder jeweils ein abgetasteter Wert vorhanden ist und daß die Lage des Abtastzeitpunktes relativ zu den Zünd-OT solange variiert wird, bis die Reaktion der Abgassonde einer bestimmten gespeicherten Reaktion entspricht.
Auch hier gilt, daß diese Maßnahme besonders wenig Speicherplatz und Rechenkapazität beansprucht, weil sie in der Signalverarbeitungskette gewissermaßen vor den aufwendigeren Berechnungen des Modells zur Wirkung kommt.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die Figuren erläutert .
Die Fig, 1 zeigt das technische Umfeld, in dem die Erfindung zur Anwendung kommt. Fig. 2 stellt eine schematische Darstellung einer Abgassonde 10 dar, die in der zur Einschraubachse senkrechten Ebene geschnitten ist. Fig. 3 verdeutlicht die Bildung von Eingangssignalen für das Modell zur Schätzung der Lambda-Istwerte . Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm als Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens .
Die Ziffer 1 in der Fig. 1 repräsentiert einen Verbrennungsmotor mit vier Zylindern 2, 3, 4 und 5. Die Zylinder werden aus einem Saugrohr 6 mit Luft oder Kraftstoff/Luftgemisch versorgt. Die Menge der von den Zylindern angesaugten Luft wird durch ein
Luftmengenstellglied 7, beispielsweise eine Drosselklappe, gesteuert. Alternativ kann die Menge der in die Zylinder strömenden Luft auch durch eine variable Ventilsteuerung gesteuert werden. Ein Luftmengenmesser 8 mißt die Menge der vom Verbrennungsmotor angesaugten Luft . Die Drehzahl n des Verbrennungsmotors wird durch einen Drehzahlsensor 9 erfaßt . Zur Erfassung des Verhältnisses von Kraftstoff und Luft dient ein Abgassensor 10, der in einem Abgassystem 11 an einem Einbauort angeordnet ist, der in Richtung der Abgasströmung betrachtet hinter einem Zusammenfluß der Abgase der einzelnen Zylinder zu einem Gesamtabgasström liegt. Ein Steuergerät berechnet aus gemessenen Betriebsparametern des Verbrennungsmotors, wenigstens aus der gemessenen Luftmenge und der Drehzahl ein Maß für die Füllung der einzelnen Zylinder mit Luft und bildet dazu Einspritzimpulsbreiten ti zur Ansteuerung von zylinderindividuellen Einspritzventilen 13, 14, 15 und 16. Die Einspritzventile können den Kraftstoff beispielsweise vor die Einlaßventile der Zylinder oder aber auch direkt in die Brennräume der Zylinder einspritzen. Durch das Signal des Abgassensors kann die Kraftstoffzumessung überprüft und gegebenenfalls vom Steuergerät 12 korrigiert werden.
Am Einbauort der Abgassonde ist bereits eine Durchmischung der Abgase der Zylinder eingetreten. Die Zusammensetzung des Abgases am Sondeneinbauort hängt daher von den Lambdawerten der einzelnen Zylinder ab. In vereinfachter Darstellung können die Lambdawerte der einzelnen Zylinder auf folgende Weise konstruiert werden. Das Signal der Abgassonde wird synchron mit den Zeitpunkten der Zündung in den einzelnen Zylindern abgetastet. Zu einem Zeitpunkt t ist die AbgasZusammensetzung am Sondeneinbauort beispielsweise zu einem größeren Teil durch die Zusammensetzung des Abgases der letzten Verbrennung und zu jeweils kleineren Teilen durch die AbgasZusammensetzung der vorhergehenden Verbrennungen bestimmt. Jeder Zylinder beeinflußt die AbgasZusammensetzung damit zu einem Zeitpunkt t mit einem bestimmten Gewicht c. Anders ausgedrückt: Der am Sondeneinbauort gemessene Lambdawert ist als Summe der mit Gewichtsfaktoren c versehenen Lambda-Istwerte der einzelnen Zylinder darstellbar.
Für einen Verbrennungsmotor mit N Zylindern ergeben sich damit bei zündungssynchroner Abtastung N gemessene Lambdawerte die über eine Gewichtsfaktoren-Matrix cij mit N Zeilen und N Spalten den N Lambda-Istwerten zugeordnet werden kann .
Durch Prüfstandsmessungen sind die Gewichtsfaktoren ermittelbar. Die ermittelten Gewichtsfaktoren stellen damit gewissermaßen Parameter eines Modells dar, aus dem sich in umgekehrter Richtung Lambda-Schätzwerte für die Einzelzylinder-Lambdawerte aus jeweils N Abtastwerten des Sondensignals ermitteln lassen. Die umgekehrte Richtung entspricht damit dem invertierten Modell.
Einzelheiten dazu sowie Einzelheiten einer darauf aufbauenden Einzelzylinder-Lambdaregelung sind dem oben genannten SAE Paper zu entnehmen.
Abgassonden werden üblicherweise in das Abgassystem eingeschraubt und damit mechanisch gegen das Abgassystem verspannt. Werden mehrere Paarungen baugleicher Abgassonden und baugleicher Abgassysteme miteinander verschraubt, so ist die Drehwinkelposition, bei der eine ausreichend hohe Verspannung eintritt, von Paarung zu Paarung unterschiedlich.
Die Erfinder haben erkannt, daß Streuungen in den auf die oben angegebene Art bestimmten Lambda-Schätzwerten mit der Drehwinkelposition der Abgassonde korrelieren. Möglicherweise sind dafür Brüche der Rotationssymmetrie in der Abgassondenstruktur verantwortlich. So kann beispielsweise das gassensitive Teil eines Abgassensors plättchenförmig und damit nicht rotationssymmetrisch sein. Außerdem ist der gassensitive Bereich einer Abgassonde üblicherweise von einem Schutzrohr umgeben, das Öffnungen für den Gasdurchtritt aufweist. Je nach Drehlage der Öffnungen und des gassensitiven Teils kommt es möglicherweise zu Verzögerungen in der Zeit, die zwischen dem Ausstoßen des Abgases aus dem Zylinder und dem Eintreffen am gassensitiven Teil der Abgassonde verstreicht. Auch Unsymmetrien in der Beheizung des Sensors können möglicherweise selbst bei einem rotationssymmetrischen gassensitiven Sondenteil dafür verantwortlich sein, daß eine unsymmetrische Temperaturverteilung die Funktion von Teilbereichen des gassensitiven Teils begünstigt, so daß deren Drehwinkelposition von Bauteilpaarung zu Bauteilpaarung schwanken kann.
Fig. 2 verdeutlicht diese Zusammenhänge durch eine schematische Darstellung einer Abgassonde 10, die in der zur Einschraubachse senkrechten Ebene geschnitten ist. Die Ziffer 20 bezeichnet eine Trägerstruktur, die ein gassensitives Teil 21 trägt. Die Ziffer 22 bezeichnet ein Schutzrohr, das den gassensitiven Teil umgibt und Öffnungen 23 zum Abgassystem aufweist. Der Pfeil 24 verdeutlicht die Strömungsrichtung des Abgases und der Pfeil 25 bezeichnet den Winkel alpha, um den das gassensitive Teil gegenüber der Strömungsrichtung des Abgases verdreht ist.
Fig. 3 verdeutlicht die Bildung von Eingangssignalen für das Modell zur Schätzung der Lambda-Istwerte . Das Signal 3.1 repräsentiert einen Zählerstand, der beispielsweise jeweils beim oberen Totpunkt eines Zylinders nach dem Verdichtungstakt (Zünd-OT) erhöht wird und der jeweils nach einem Arbeitsspiel des Verbrennungsmotors, d.h., wenn der Verbrennungsmotor einmal die Zünd-OT sämtlicher Zylinder durchlaufen hat, auf Null gesetzt wird. Das Signal 3.2 stellt ein dazu synchron schwingendes Abgassondensignal dar. Dieser spezielle Verlauf ergibt sich beispielsweise dann, wenn einer der Zylinder mit einer
Kraftstoff/Luftgemischzusammensetzung betrieben wird, die von der Kraftstoff/Luftgemischzusammensetzung der anderen Zylinder abweicht. Ist das Gemisch in diesem Zylinder beispielsweise fetter als das der anderen Zylinder, so zeigt sich ein Fettimpuls pro Arbeitsspiel im Signal der Abgassonde, wie im Signal 3.2. Das Signal der Abgassonde wird in vorbestimmten Abständen zu den einzelnen Zünd-OT der Zylinder abgetastet, so daß sich pro Arbeitsspiel des Verbrennungsmotors N Abtastwerte ergeben, wobei N die Zahl der Zylinder darstellt. Es hat sich gezeigt, daß eine Verdrehung der Sonde zu Veränderungen des Abgassondensignals führen, beispielsweise zu Phasenverschiebungen. Die Linie 3.3 stellt ein solches phasenverschobenes Abgassondensignal dar. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß sich die zu einem bestimmten Zeitpunkt abgetasteten Werte der Signale 3.2 und 3.3 stark unterscheiden. Die Unterschiede werden durch die Pfeile dl bis d4 repräsentiert. Dies verdeutlicht, daß eine Weiterverarbeitung dieser stark unterschiedlichen Abtastwerte ohne weitere Korrektur von dem gleichen Modell zu Schätzwerten für die Lanbda-Istwerte der einzelnen Zylinder führt, die in unerwünschter Weise vom Einbauwinkel der Abgassonde abhängig sind. Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm als Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens, das diese Abhängigkeit beseitigt oder zumindest verringert.
Im Schritt 4.1 werden dazu Differenzen zwischen den Lambda- Istwerten der einzelnen Zylinder erzeugt. Dazu kann beispielsweise im Rahmen eines vorübergehenden Testfunktionsbetriebes ein Zylinder fett und die anderen Zylinder mager betrieben werden. Parallel wird während des Testfunktionsbetriebes das Abgassondensignal in der in Verbindung mit Fig.3 beschriebenen Weise abgetastet. Diese Erfassung der Abgassondenreaktion wird durch den Schritt 4.2 repräsentiert. Im Schritt 4.3 erfolgt ein Vergleich der erfaßten Sondenreaktion mit verschiedenen abgespeicherten Sondenreaktionen, von denen jede bei einem bekannten Sondeneinbauwinkel aufgenommen wurde. Als Vergleichskriterium kann beispielsweise die Summe der Beträge der Abstände zwischen Abtastwerten entsprechend der Summe der Länge der Pfeile dl, d2 , d3 , d4 in Fig. 3 dienen. Im Schritt 4.4 wird diejenige gespeicherte Sondenreaktion identifiziert, die mit der erfaßten Sondenreaktion die größte Ähnlichkeit aufweist. Dies kann beispielsweise die gespeicherte Sondenreaktion mit dem kleinsten Wert der oben genannten Summe sein. Da diese gespeicherte Sondenreaktion zu einem bestimmten bekannten Sondeneinbauwinkel gehört, fließt an diese Stelle des Verfahrens die Information über den Sondeneinbauwinkel ein. Die Ähnlichkeit der Abtastwerte wird dahingehend interpretiert, daß der bislang unbekannte Sondeneinbauwinkel dem auf die beschriebene Weise identifizierten gespeicherten Sondeneinbauwinkel entspricht. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind in dem Steuergerät 8 verschiedene Modelle, beziehungsweise Sätze von Modellparametern (zum Beispiel Matrixelemente cij) gespeichert. Im Schritt 4.5 wird das zu dem identifizierten Sondeneinbauwinkel zugehörige Modell ausgewählt. Schritt 4.6 repräsentiert die im weiteren erfolgende Verarbeitung der abgetasteten Sondensignalwerte mit dem ausgewählten Modell.
Alternativ zu der beschriebenen Schrittfolge 4.3 bis 4.6 kann auch ein Vergleich der erfaßten Sondenreaktion mit einer einzigen gespeicherten Sondenreaktion erfolgen. In diesem Fall kann die Weiterverarbeitung des Sondensignals dadurch beeinflußt werden, daß die Phasenverschiebung zwischen der gespeicherten Reaktion und der erfaßten Reaktion gebildet wird, und daß das Eingangssignal des Modells Signal dem phasenverschobenen Signal der Abgassonde entspricht . Das Ausmaß der Phasenverschiebung kann beispielsweise dadurch ermittelt werden, daß eine zunächst willkürlich angenommene Phasenverschiebung des Eingangssignals des Modells solange verändert wird, bis die Reaktion der Abgassonde einer bestimmten gespeicherten Reaktion entspricht.
Als weitere Alternative kann die Weiterverarbeitung des Sondensignals dadurch beeinflußt werden, daß das Signal der Abgassonde drehzahlsynchron so abgetastet wird, daß für jeden Zünd-OT von jedem Zylinder jeweils ein abgetasteter Wert vorhanden ist und daß die Lage des Abtastzeitpunktes relativ zu den Zünd-OT solange variiert wird, bis die Reaktion der Abgassonde einer bestimmten gespeicherten Reaktion entspricht.
Diese Alternative kann auch mit dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel kombiniert werden, bei dem verschiedene Sondenreaktionen, die zu verschiedenen Sondeneinbauwinkeln gehören, verwendet werden. Aus Gründen des
Applikationsaufwandes und des Speicherplatzbedarfs ist die Winkelauflösung dieses Verfahrens beschränkt. Als Beispiel sei angenommen, daß die Modelle für vier verschiedene Sondeneinbauwinkel, beispielsweise 90°, 180°, 270° und 360° appliziert wurden. Dann kann in einem ersten Schritt der dem realen Sondeneinbauwinkel nächstliegende gespeicherte Winkel zugeordnet werden Eine Restabweichung kann dann über das Verfahren der Phasenverschiebung oder das Verfahren der Variation der AbtastZeitpunkte kompensiert werden.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Bestimmung des Kraftstoff/Luftverhältnisse in einzelnen Zylindern (Einzelzylinder-Lambda) eines Verbrennungsmotors mit mehreren Zylindern, deren Abgase sich in einem gemeinsamen Abgasleitungssystem vermischen, aus dem Signal einer Abgassonde, deren Einbauort in dem gemeinsamen Abgasleitungssystem liegt, mit Hilfe eines invertierbaren Modells für die Durchmischung der Abgase an dem Einbauort der Abgassonde, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bestimmung der Einzelzylinder-Lambda-Werte aus dem mit Hilfe des invertierten Modells ausgewerteten Signal der einen Abgassonde die Drehwinkelposition der Abgassonde an ihrem Einbauort berücksichtigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Zylinder des Verbrennungsmotors vorübergehend mit einer Kraftstoff/Luftgemischzusammensetzung betrieben wird, die von der Kraftstoff/Luftgemischzusammensetzung der übrigen Zylinder in vorbestimmter Weise abweicht, daß die Reaktion der Abgassonde auf diese Abweichung ermittelt wird und mit wenigstens einer gespeicherten Reaktion verglichen wird, die bei gleichen Verhältnissen mit einer Abgassonde aufgenommen wurde, deren Drehwinkelposition an ihrem Einbauort bekannt war, und daß das die Weiterverarbeitung des Sondensignals so beeinflußt wird, daß die vorbestimmte Abweichung durch die Schätzwerte, die durch das Modell gebildet werden, widergegeben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion der Abgassonde auf die genannte Abweichung mit mehreren gespeicherten Reaktionen verglichen wird, die mit jeweils anderer, bekannter Drehwinkelposition der Abgassonde bei sonst gleichen Verhältnissen aufgenommen wurden, daß diejenige der gespeicherten Reaktionen ausgewählt wird, die die größte Ähnlichkeit mit dem Signal der Abgassonde aufweist, und daß die Weiterverarbeitung des Sondensignals dadurch beeinflußt wird, daß die Schätzwerte künftig mit einem Modell gebildet werden, das auf die ausgewählte Reaktion abgestimmt wurde.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die Weiterverarbeitung des Sondensignals dadurch beeinflußt wird, daß das Eingangssignal des Modells Signal dem phasenverschobenen Signal der Abgassonde entspricht, und daß das Ausmaß der Phasenverschiebung solange verändert wird, bis die Reaktion der Abgassonde einer bestimmten gespeicherten Reaktion entspricht.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Weiterverarbeitung des Sondensignals dadurch beeinflußt wird, daß das Signal der Abgassonde drehzahlsynchron so abgetastet wird, daß für jeden Zünd-OT von jedem Zylinder jeweils ein abgetasteter Wert vorhanden ist, und daß die Lage des Abtastzeitpunktes relativ zu den Zünd-OT solange variiert wird, bis die Reaktion der Abgassonde einer bestimmten gespeicherten Reaktion entspricht.
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