EP1404959B1 - Verfahren zur bestimmung des kraftstoff/luftverhältnisses in einzelnen zylindern eines mehrzylindrigen verbrennungsmotors - Google Patents

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EP1404959B1
EP1404959B1 EP02747194A EP02747194A EP1404959B1 EP 1404959 B1 EP1404959 B1 EP 1404959B1 EP 02747194 A EP02747194 A EP 02747194A EP 02747194 A EP02747194 A EP 02747194A EP 1404959 B1 EP1404959 B1 EP 1404959B1
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probe
signal
gas probe
reaction
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Johannes Kanters
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Definitions

  • the invention relates to a method for determining the fuel / air ratios in individual cylinders (single cylinder lambda) of an internal combustion engine having a plurality of cylinders whose exhaust gases mix in a common exhaust pipe system from the signal of an exhaust gas probe whose location is in the common exhaust pipe 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 for determining the fuel / air ratios in individual cylinders (single cylinder lambda) of an internal combustion engine having a plurality of cylinders whose exhaust gases mix in a common exhaust pipe system from the signal of an exhaust gas probe whose location is in the common exhaust pipe system with the aid of a invertible model for the mixing of the exhaust gases at the installation location of the exhaust gas probe.
  • SAE Paper 940376 Such a method is known from SAE Paper 940376.
  • the object of the invention is to specify an improved method for determining the individual cylinder lambda values from the signal of an exhaust gas probe, which is arranged behind a location in the exhaust system, at which the exhaust gases of the various cylinders converge.
  • This object is achieved in a method of the type mentioned above in that in the determination of the single-cylinder lambda from the evaluated using the inverted model signal of an exhaust gas probe, the rotational angular position of the exhaust gas probe is taken into account at their installation.
  • This measure advantageously makes it possible to compensate the influence of unknown probe mounting angles by means of a control unit function. An otherwise necessary determination of the probe installation angle by mechanical devices can be dispensed with. This allows a more cost-effective production of the exhaust probes and the exhaust systems in which the exhaust gas probes are screwed.
  • Another measure provides that at least one cylinder of the internal combustion engine is temporarily operated with a fuel / air mixture composition that deviates from the fuel / air mixture composition of the remaining cylinders in a predetermined manner that the reaction of the exhaust gas probe is determined to this deviation and at least one stored Reaction is compared, which was recorded at the same conditions with an exhaust gas probe whose rotational angular position was known at its installation location and that the further processing of the probe signal is influenced so that the predetermined deviation by the Estimates 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 is compared to said deviation with a plurality of stored reactions, which were recorded with each other, known rotational angle position of the exhaust gas probe under otherwise identical conditions that the one of the stored reactions is selected, the most similar with the signal of the exhaust gas probe and that the further processing of the probe signal is influenced by the fact that the estimates are formed in the future with a model that was tuned 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 reaction of the exhaust gas probe corresponds to a specific stored reaction.
  • 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 scanned in synchronism so that for each ignition TDC of each cylinder in each case a sampled value is present and that the position of the sampling time relative to the Zünd -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 representation of an exhaust gas probe 10 which is cut in the plane perpendicular to the screw-in axis.
  • Fig. 3 illustrates the formation of input signals for the model for estimating the lambda actual values.
  • 4 shows a flow chart as an exemplary embodiment of a method according to the invention.
  • the numeral 1 in Fig. 1 represents an internal combustion engine with four cylinders 2, 3, 4 and 5.
  • the cylinders are supplied from a suction pipe 6 with air or fuel / air mixture.
  • the amount of air taken in by the cylinders is controlled by an air quantity actuator 7, for example, a throttle valve.
  • the amount of air flowing into the cylinders may also be controlled by variable valve timing.
  • An air flow meter 8 measures the amount of from the internal combustion engine sucked air.
  • the rotational speed n of the internal combustion engine is detected by a rotational speed sensor 9.
  • an exhaust gas sensor 10 For detecting the ratio of fuel and air is an exhaust gas sensor 10 which is disposed in an exhaust system 11 at an installation location, which is viewed in the direction of the exhaust gas flow behind a confluence of the exhaust gases of the individual cylinders to a total exhaust gas flow.
  • a control unit calculates from measured operating parameters of the internal combustion engine, at least from the measured air quantity and the speed a measure of the filling of the individual cylinders with air and forms injection pulse widths ti for controlling cylinder-specific injection valves 13, 14, 15 and 16.
  • the injection valves can fuel For example, before the intake valves of the cylinder or inject directly into the combustion chambers of the cylinder.
  • the fuel metering can be checked and optionally corrected by the control unit 12.
  • the composition of the exhaust gas at the probe installation location 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 of the exhaust gas probe is scanned synchronously with the times of ignition in the individual cylinders.
  • the exhaust gas composition at the probe installation site is determined to a greater degree by the composition of the exhaust gas of the last combustion and smaller parts by the exhaust gas composition of the previous combustions.
  • Each cylinder thus affects 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 lambda actual values of the individual cylinders provided with weighting factors c.
  • the weight factors can be determined by test bench measurements.
  • the ascertained weighting factors thus effectively represent parameters of a model from which lambda estimates for the individual cylinder lambda values can be determined in the opposite direction from in each case N samples of the probe signal.
  • the reverse direction thus corresponds to the inverted model.
  • Exhaust probes are usually screwed into the exhaust system and thus clamped mechanically against the exhaust system. If several pairs of identically constructed exhaust gas probes and identically constructed exhaust gas systems are screwed together, then the rotational angle position at which a sufficiently high tension occurs differs from mating to mating.
  • the inventors have recognized that scatters in the lambda estimates determined in the above manner correlate with the rotational angle position of the exhaust gas probe. It may be due to fractures of rotational symmetry in the exhaust gas probe structure. So can for example, the gas-sensitive part of an exhaust gas sensor be plate-shaped and thus not rotationally symmetric.
  • the gas-sensitive region of an exhaust gas probe is usually surrounded by a protective tube having openings for the passage of gas. Depending on the rotational position of the openings and the gas-sensitive part, there may be delays in the time that elapses between the discharge 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 probe 10, which is cut in the plane perpendicular to the screw-in.
  • Numeral 20 designates a support structure supporting a gas-sensitive member 21.
  • Numeral 22 designates 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 indicates the angle alpha, by which the gas-sensitive part is rotated relative to the flow direction of the exhaust gas.
  • Fig. 3 illustrates the formation of input signals for the model for estimating the lambda actual values.
  • the signal 3.1 represents a count that is increased, for example, each at the top dead center of a cylinder after the compression stroke (ignition TDC) and each after a cycle of the internal combustion engine, ie, when the engine once the ignition TDC of all cylinders has gone through, is set to zero.
  • the signal 3.2 represents a synchronously oscillating exhaust gas probe signal. This special course is obtained, for example, when one of the cylinders is operated with a fuel / air mixture composition which deviates from the fuel / air mixture composition of the other cylinders.
  • a fat pulse per cycle in the signal of the exhaust gas probe as in the signal 3.2.
  • the signal of the exhaust gas probe is scanned at predetermined intervals to the individual ignition TDC of the cylinder, so that N per cycle of the internal combustion engine N samples, where N represents the number of cylinders. It has been found that a rotation of the probe lead to changes in the exhaust gas probe signal, for example to phase shifts.
  • the line 3.3 represents such a phase-shifted Abgassondensignal. From the drawing it can be seen that the sampled at a certain time values of the signals 3.2 and 3.3 are very different. The differences are represented by the arrows d1 to d4.
  • step 4.1 differences between the lambda actual values of the individual cylinders are generated.
  • one cylinder can be operated fat and the other cylinders can be operated lean.
  • the exhaust gas signal in the in Scanned connection with Fig.3 described manner.
  • This detection of the exhaust gas probe reaction is represented by step 4.2.
  • step 4.3 a comparison of the detected probe reaction with different stored probe reactions, each of which was recorded at a known probe installation angle. For example, the sum of the amounts of the distances between samples corresponding to the sum of the lengths of the arrows d1, d2, d3, d4 in FIG. 3 can serve as the comparison criterion.
  • step 4.4 the stored probe reaction which is most similar to the detected probe reaction is identified.
  • This can be, for example, the stored probe reaction with the smallest value of the above-mentioned sum. Since this stored probe reaction belongs to a certain known probe mounting angle, the information about the probe mounting angle flows into this point of the method. The similarity of the samples is interpreted to mean that the previously unknown probe mounting angle corresponds to the stored probe mounting angles identified in the manner described.
  • 8 different models, or sets of model parameters are stored in the control unit.
  • step 4.5 the model associated with the identified probe mounting angle is selected.
  • Step 4.6 represents the further processing of the sampled probe signal values with the selected model.
  • the further processing of the probe signal can be influenced by forming the phase shift between the stored reaction and the detected response, 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 by the fact that the signal of the exhaust probe is scanned in synchronism so that each sampled value is present for each ignition TDC of each cylinder and that the position of the sampling time relative to the ignition TDC as long is varied until the reaction of the exhaust gas probe corresponds to a specific stored reaction.

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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

  • 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 Gesamtabgasstrom 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 d1 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 d1, 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 (5)

  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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