EP1608861A1 - Vorrichtung zum steuern einer brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zum steuern einer brennkraftmaschine

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EP1608861A1
EP1608861A1 EP04820452A EP04820452A EP1608861A1 EP 1608861 A1 EP1608861 A1 EP 1608861A1 EP 04820452 A EP04820452 A EP 04820452A EP 04820452 A EP04820452 A EP 04820452A EP 1608861 A1 EP1608861 A1 EP 1608861A1
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EP
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lam
cylinder
air
fuel ratio
estimated value
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Siemens Corp
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    • F02D2041/1418—Several control loops, either as alternatives or simultaneous
    • F02D2041/1419—Several control loops, either as alternatives or simultaneous the control loops being cascaded, i.e. being placed in series or nested

Definitions

  • a method for controlling an internal combustion engine is also known from EP 0 802 316 B1, with a controller designed as a PID controller, the control variable of which is an estimated value of a cylinder-specific air / fuel ratio determined by an observer and the control variable of which is a correspondingly converted mean lambda control factor is rated with a target air / fuel ratio.
  • the average lambda control factor is determined by averaging all cylinder-specific lambda control factors.
  • Each cylinder-specific lambda control factor is the manipulated variable of the respective PID controller assigned to the cylinder.
  • a corrected injection time is determined by multiplying an injection time period specified for all cylinders of the internal combustion engine by the respective cylinder-individual lambda control factor.
  • a third controller is provided, the reference variable of which is a predetermined air / fuel ratio for all cylinders of the internal combustion engine, the controlled variable of which is the mean air / fuel ratio of all cylinder-specific air / fuel ratios and the manipulated variable Lambda control factor is.
  • the specified air / fuel ratio can be set simply and precisely in all cylinders.
  • a further advantageous development of the invention provides that the proportional control parameter or the further integral control parameter of the second controller is predetermined as a function of the load. The control quality can then simply be increased, since the different mixing of the exhaust gas packets which result from the individual combustions of the air / fuel mixture in the respective cylinders Z1-Z4 can easily be taken into account.
  • the actuators are, for example, the throttle valve 11, the gas inlet and gas outlet valves 30, 31, the injection valve 34, the spark plug 35 and the pulse charging valve 18.
  • a fuel mass MFF to be metered is determined as a function of an air mass flow MAF in the respective cylinders ZI to Z4 and, if appropriate, the rotational speed N and a setpoint LAM_SP of the air / fuel ratio for all cylinders Z1-Z4.
  • the second estimated value EST2 compensates for the controlled system dynamics, that is, the dynamics of the internal combustion engine, in such a way that the actuating actions of the first and second controllers are included in the determination of the estimated value D_LAM_I_EST of the cylinder-specific air / fuel ratio deviation.
  • the controller structure and a suitable parameterization of the first and second controllers can ensure that the remaining control deviation between the fuel masses actually metered into the individual cylinders ZI to Z4 approaches zero. Because the second controller, the controlled variable of which is the first estimated value EST1, has no further I component, an increase in the possible control speed and an increase in the robustness of the control structure is achieved compared to the case in which the second controller also has an I- Share.
  • the weighting factors of the blocks B4 and / or B ⁇ are also preferably dependent on the load size, which is preferably the air mass flow MAF in the respective cylinder Z1-Z4 and / or the rotational speed N.

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Abstract

Eine Vorrichtung zum Steuern der Brennkraftmaschine umfasst einen ersten Regler, dessen Regeldifferenz eine Differenz eines Istwertes (D_LAM_I) und eines Schätzwertes (D_LAM_I_EST) einer zylinderindividuellen Abweichung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses ist von einem vorgebbaren Luft/Kraftstoff-Verhätnis. Der erste Regler hat ferner einen Integral-Regelparameter. Seine Stellgrösse ist ein erster Schätzwert (EST1). Ferner ist ein zweiter Regler vorgesehen, dessen Regeldifferenz der erste Schätzwert (EST1) ist und der einen Proportional-Regel-parameter hat und dessen Stellgrösse ein zylinderindividueller Lambdaregelfaktor (LAM_FAC_I) ist. Ferner ist ein PT1-Filter vorgesehen, mittels dessen ein zweiter Schätzwert ((EST2) durch PT1-Filterung des zylinderindividuellen Lambdaregelfaktors (LAM_FAC_I) ermittelt wird. Ferner ist eine Einheit vorgesehen, die den Schätzwert (D_LAM_I_EST) der zylinderindividuellen Abweichung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses von dem vorgebbaren Luft/Kraftstoff-Verhältnis aus der Differenz des ersten und zweiten Schätzwerts (EST1, EST2) ermittelt. Abhängig von dem zylinderindividuellen Lambdaregelfaktor (LAM_FAC_I) wird eine zuzumessende Kraftstoffmasse (MFF) korrigiert und die so korrigierte zuzumessende Kraftstoffmasse (MFF_COR) zum Ermitteln eines Stellsignals für das jeweilige Einspritzventil herangezogen.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern und den Zylindern zugeordneten Einspritzventilen, die Kraftstoff zumessen, mit einer Abgassonde, die in einem Abgastrakt angeordnet ist und deren Messsignal charakteristisch ist für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem jeweiligen Zylinder.
Immer strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich zulässiger Schadstoffemissionen von Kraftfahrzeugen, in denen Brennkraftmaschinen angeordnet sind, machen es erforderlich, die Schadstoffemissionen beim Betrieb der Brennkraftmaschine so gering wie möglich zu halten. Dies kann zum einen erfolgen, in dem die Schadstoffemissionen, die während der Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine entstehen, verringert werden. Zum andern sind in Brennkraftmaschine AbgasnachbehandlungsSysteme im Einsatz, die die Schadstoffemissionen, die während des Verbrennungsprozesses des Luft/Kraftstoff-Gemisches in den jeweiligen Zylindern erzeugt werden, in unschädliche Stoffe umwandeln. Zu diesem Zweck werden Katalysatoren eingesetzt, die Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe und Stickoxide in unschädliche Stoffe umwandeln. Sowohl das gezielte Beeinflussen des Erzeugens der Schadstoffemissionen während der Verbrennung als auch das Umwandeln der Schadstoffkomponenten mit einem hohen Wirkungsgrad durch einen Abgaskatalysator setzen ein sehr präzise eingestelltes Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem jeweiligen Zylinder voraus.
Aus der DE 199 03 721 Cl ist ein Verfahren für eine mehrzy- lindrige Brennkraftmaschine zur zylinderselektiven Regelung eines zu verbrennenden Luft/Kraftstoff-Gemisches bekannt, bei dem die La bdawerte für verschiedene Zylinder oder Zylindergruppen getrennt sensiert und geregelt werden. Jedem Zylinder ist ein einzelner Regler zugeordnet, der als PI- oder PID- Regler ausgebildet ist, dessen Regelgröße ein zylinderindividueller Lambdawert ist und dessen Führungsgröße ein zylinderindividueller Sollwert des Lambdas ist. Die Stellgröße des jeweiligen Reglers beeinflusst dann die Einspritzung des Kraftstoffs in dem jeweils zugeordneten Zylinder.
Aus der EP 0 802 316 Bl ist ebenfalls ein Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine bekannt, mit einem als PID- Regler ausgebildeten Regler, dessen Regelgröße ein mittels eines Beobachters ermittelter Schätzwert eines zylinderindividuellen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses ist und dessen Führungsgröße ein entsprechend umgewandelter mittlerer Lambdaregelfaktor ist, bewertet mit einem Soll-Luft/Kraftstoff- Verhältnis . Der mittlere Lambdaregelfaktor wird durch Mittelung aller zylinderindividuellen Lambdaregelfaktoren ermittelt. Jeder zylinderindividuelle Lambdaregelfaktor ist die Stellgröße des jeweiligen dem Zylinder zugeordneten PID- Reglers. Eine korrigierte Einspritzzeit wird durch Multiplizieren einer für alle Zylinder der Brennkraftmaschine vorgegebenen Einspritzzeitdauer mit dem jeweiligen κylinderindivi- duellen Lambdaregelfaktor ermittelt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es eine Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine zu schaffen, die ein präzises Steuern der Brennkraftmaschine gewährleistet.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch eine Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern und den Zylindern zugeordneten Einspritzventilen, die Kraftstoff zumessen, mit einer Abgassonde, die in einem Abgastrakt angeordnet ist und deren Messsignal charakteristisch ist für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem jeweiligen Zylinder. Ein erster Regler ist vorgesehen, dessen Regeldifferenz eine Differenz eines Istwertes und eines Schätzwertes einer zylinderindividuellen Abweichung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses ist von einem vorgebbaren Luft/Kraftstoff-Verhältnis. Der erste Regler hat ferner einen Integral-Regelparameter. Die Stellgröße des ersten Reglers ist ein erster Schätzwert. Ferner ist ein zweiter Regler vorgesehen, dessen Regeldifferenz der erste Schätzwert ist und der einen Proportional- Regelparameter hat und dessen Stellgröße ein zylinderindividueller Lambdaregelfaktor ist. Ferner ist ein PTl-Filter vorgesehen, mittels dessen ein zweiter Schätzwert durch PTl- Filterung des zylinderindividuellen Lambdaregelfaktors ermittelt wird. Eine Einheit ist vorgesehen, die den Schätzwert der zylinderindividuellen Abweichung des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses von dem vorgebbaren Luft/Kraftstoff-Verhältnis aus der Differenz des ersten und des zweiten Schätzwerts ermittelt.
Ein Block ist vorgesehen, der eine zuzuführende Kraftstoffmasse ermittelt, die dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine zugeführt werden soll, abhängig von einer Lastgröße und in dem dann die zuzuführende Kraftstoffmasse korrigiert wird abhängig von dem zylinderindividuellen Lambdaregelfaktor. Ferner wird in dem Block ein Stellsignal zum Steuern des Einspritzventils erzeugt abhängig von der korrigierten zuzuführenden Kraftstoffmasse.
Durch den zweiten Regler mit einem P-Anteil kann die mögliche Regelgeschwindigkeit erhöht werden im Vergleich dazu, wenn der zweite Regler als weiterer I-Regler ausgebildet ist, der dem ersten Regler nachgeschaltet ist. Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine hohe Robustheit bei einer sehr hohen Regelgenauigkeit auf. Dies ist unter anderem darauf zurückzuführen, dass mittels des zweiten Schätzwertes die tatsächliche Stellgröße berücksichtigt wird, mittels der das Einspritzventil angesteuert wird. Der Applikationsaufwand ±st bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung gering.
Die Erfindung zeichnet sich ferner durch eine Vorrichtung zum Steuern der Brennkraftmaschine aus, bei der der zweite dem Regler als Regeldifferenz eine Differenz eines Istwertes und eines Schätzwertes der zylinderindividuellen Abweichung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses von einem vorgebbaren -Luft/Kraftstoff-Verhältnis zugeführt ist. Der zweite Regler liat einen weiteren Integral-Regelparameter. Seine Stellgröße ist der zylinderindividuelle Lambdaregelfaktor. Auch bei dieser Vorrichtung ist gewährleistet, dass der zweite Regler mit einer hohen Regelgeschwindigkeit betrieben werden kann und die Vorrichtung eine hohe Robustheit bei einer hohen Regelgenauigkeit hat . Der Applikationsaufwand ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung gering.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist ein Block vorgesehen, der den ersten Schätzwert mittels eines Wichtungsfaktors anpasst, bevor er der Einheit zugeleitet wird. Ferner ist ein weiterer Block vorgesehen, der den zylinderindividuellen Lambdaregelfaktor mittels eines weiteren Wichtungsfaktors anpasst bevor er dem PTl-Filter zugeleitet wird. Auf diese Weise kann das zylinderindividuelle Luft/Kraftstoff-Verhältnis noch präziser bei der Ermittlung des Schätzwertes der zylinderindividuellen Abweichung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses ermittelt werden und zwar insbesondere im Hinblick auf unterschiedliche Längen der Auslässe der Zylinder hin zu der allen Zylindern zugeordneten oder zumindest allen Zylindern einer Zylinderbank zugeordneten Abgassonde und im Hinblick auf eine Vermischung der in den je- weiligen Zylindern erzeugten Abgaspakete im Bereich der Abgassonde.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das vorgebbare Luft/Kraftstoff-Verhältnis ein mittleres Luft/Kraftstoff-Verhältnis aller zylinderindividuellen Luft/Kraftstoff-Verhältnisse. So kann durch die Vorrichtung sehr präzise ein Gleichstellen der Luft/Kraftstoff- Verhältnisse in allen Zylindern der Brennkraftmaschine gewährleistet werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein dritter Regler vorgesehen, dessen Führungsgröße ein für alle Zylinder der Brennkraftmaschine vorgegebenes Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist, dessen Regelgröße das mittlere Luft/Kraftstoff-Verhältnis aller zylinderindividuellen Luft/Kraftstoff-Verhältnisse ist und dessen Stellgröße ein Lambdaregelfaktor ist. So kann auch einfach und präzise in allen Zylindern das vorgegebene Luft/Kraftstoff-Verhältnis eingestellt werden.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Proportional-Regelparameter bzw. der weitere Integral-Regelparameter des zweiten Reglers lastabhängig vorgegeben ist. Dadurch kann dann die Regelgüte einfach erhöht werden, da die unterschiedliche Vermischung der Abgaspakete die aus den einzelnen Verbrennungen des Luft/Kraftstoff- Gemisches in den jeweiligen Zylindern Z1-Z4 resultieren, einfach berücksichtigt werden können.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Brennkraftmaschine mit einer Steuereinrichtung, Figur 2 ein Blockschaltbild der Steuereinrichtung, Figur 3 ein weiteres Blockschaltbild der Steuereinrichtung.
Elemente gleicher Konstruktion und Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Eine Brennkraftmaschine (Figur 1) umfasst einen Ansaugtrakt 1, einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3 und einen Abgas- trakt 4. Der Ansaugtrakt umfasst vorzugsweise eine Drosselklappe 11, ferner einen Sammler 12 und ein Saugrohr 13, das hin zu einem Zylinder ZI über einen Einlasskanal in den Mo- tortolock geführt ist. Der Motorblock umfasst ferner eine Kurbelwelle 21, welche über eine Pleuelstange 25 mit dem Kolben 24 des Zylinders ZI gekoppelt ist.
Der Zylinderkopf umfasst einen Ventiltrieb mit einem Gasein- lassventil 30, einem Gasauslassventil 31 und Ventilantrieben 32, 33. Der Zylinderkopf 3 umfasst ferner ein Einspritzventil 34 und eine Zündkerze 35. Alternativ kann das Einspritzventil auch in dem Ansaugkanal angeordnet sein.
Der Abgastrakt 4 umfasst einen Katalysator 40, der bevorzugt als Dreiwegekatalysator ausgebildet ist. Von dem Abgastrakt 4 kann eine Abgasrückführleitung hin zum Ansaugtrakt 1, insbesondere hin zum Sammler 12 geführt sein.
Ferner ist eine Steuereinrichtung 6 vorgesehen, der Sensoren zugeordnet sind, die verschiedene Messgrößen erfassen und jeweils den Messwert der Messgröße ermitteln. Die Steuereinrichtung 6 ermittelt abhängig von mindestens einer der Messgrößen Stellgrößen, die dann in ein oder mehrere Stellsignale zum. Steuern der Stellglieder mittels entsprechender Stellantriebe umgesetzt werden.
Die Sensoren sind ein Pedalstellungsgeber 71, welcher die Stellung eines Fahrpedals 7 erfasst, ein Luftmassenmesser 14, welcher einen Luftmassenstrom stromaufwärts der Drosselklappe 11 erfasst, ein Temperatursensor 15, welcher die Ansauglufttemperatur erfasst, ein Drucksensor 16, welcher den Saugrohrdruck erfasst, ein Kurbelwellenwinkelsensor 22, welcher einen Kurbelwellenwinkel erfasst, ein weiterer Temperatursensor 23, welcher eine Kühlmitteltemperatur erfasst, ein Nockenwellen- winkelsensor 36, welcher den Nockenwellenwinkel erfasst und eine Abgassonde 41 welche einen Restsauerstoffgehalt des Abgases erfasst und deren Messsignal charakteristisch ist für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem Zylinder ZI. Die Abgassonde 41 ist bevorzugt als lineare Lambdasonde ausgebildet und erzeugt so über einen weiten Bereich des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses ein zu diesem proportionales Messsignal.
Je nach Ausführungsform der Erfindung kann eine beliebige Untermenge der genannten Sensoren oder auch zusätzliche Sensoren vorhanden sein.
Die Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 11, die Gaseinlass- und Gasauslassventile 30, 31, das Einspritzventil 34, die Zündkerze 35 und das Impulsladeventil 18.
Neben dem Zylinder ZI sind auch noch weitere Zylinder Z2-Z4 vorgesehen, denen dann auch entsprechende Stellglieder zugeordnet sind. Bevorzugt ist jeder Bank an Zylindern eine Abgassonde zugeordnet.
Ein Blockschaltbild der Steuereinrichtung 6, die auch als Vorrichtung zum Steuern der Brennkraftmaschine bezeichnet werden kann, ist anhand der Figur 2 dargestellt. In dem Blockschaltbild sind die im Zusammenhang mit der Erfindung relevanten Blöcke der Steuereinrichtung 6 dargestellt. Ein Block Bl entspricht der Brennkraftmaschine. Einem Block B2 wird ein zylinderindividuell erfasstes Luft/Kraftstoff-Verhältnis LAM_I als Eingangsgröße zugeleitet. Das zylinderindividuell erfasste Luft/Kraftstoff- Verhältnis LAM_I wird aus dem Messsignal der Abgassonde 41 innerhalb eines vorgebbaren Zeit- beziehungsweise Kurbelwel- lenwinkelfensters abgeleitet, das dem in dem jeweiligen Zylinder erzeugten Abgaspaket zugeordnet wird.
In dem Block B2 wird ein mittleres Luft/Kraftstoff-Verhältnis LAM_MW durch Mittelung der zylinderindividuell erfassten Luft/Kraftstoff-Verhältnisse LAM_I aller Zylinder ZI bis Z4 der Brennkraftmaschine ermittelt. Ferner wird in dem Block B2 ein Istwert D_LAM_I einer zylinderindividuellen Luft/Kraftstoff-Verhältnis Abweichung aus der Differenz des mittleren Luft/Kraftstoff-Verhältnisses LAM_MW und des zylinderindividuell erfassten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses LAM_I ermittelt.
In einer Summierstelle Sl wird die Differenz des Istwertes D_LAM_I und eines Schätzwertes D_LAM_I_EST der zylinderindividuellen Luft/Kraftstoff-Verhältnis Abweichung ermittelt und dann einem Block B3 zugeordnet, der einen ersten Regler umfasst und dessen Eingangsgröße dann die Regeldifferenz des ersten Reglers ist. Der erste Regler ist als Integral-Regler ausgebildet, das heißt er hat einen Integral-Regelparameter. Die Stellgröße des ersten Reglers ist ein erster Schätzwert ESTl.
Der erste Schätzwert ESTl wird bevorzugt in einem Block B4 mit einem Wichtungsfaktor multipliziert, der berücksichtigt, dass die Regeldifferenz am Eingang des ersten Reglers auch beeinflusst ist durch Abgaspakete anderer Zylinder ZI bis Z4 aufgrund der unterschiedlichen Länge der Auslässe der Zylinder ZI bis Z4 hin zu der Abgassonde 41 und einer Vermischung der Abgaspakete der einzelnen Zylinder ZI bis Z4 im Bereich der Abgassonde 41. Anschließend wird der so korrigierte erste Schätzwert ESTl einer Summierstelle S2 zugeführt. Alternativ kann der erste Schätzwert ESTl jedoch auch direkt von dem Block B3 der Summierstelle S2 zugeführt sein.
Ein Block B5 umfasst einen zweiten Regler, dessen Regeldifferenz der erste Schätzwert ESTl ist und der als P-Regler ausgebildet ist, also einen Proportional-Regelparameter hat. Die Stellgröße des zweiten Reglers ist ein zylinderindividueller Lambdaregelfaktor LAM_FAC_I . Dieser zylinderindividuelle Lambdaregelfaktor LAM_FAC_I wird bevorzugt über einen Block B6, der dem Block B4 entspricht, mittels eines weiteren Wichtungsfaktors korrigiert, und dann einem Block B7 zugeführt, der ein PTl-Filter umfasst, das den zylinderindividuellen Lambdaregelfaktor LAM_FAC_I filtert und so an seinem Ausgang einen zweiten Schätzwert EST2 zur Verfügung stellt. In der Summierstelle S2 wird der Schätzwert D_LAM_I_EST der zylinderindividuellen Luft/Kraftstoff-Verhältnis Abweichung ermittelt aus der Differenz des ersten und zweiten Schätzwertes ESTlr EST2.
In einem Block B8 ist ein dritter Regler vorgesehen, dessen Führumgsgröße ein für alle Zylinder der Brennkraftmaschine vorgegebenes Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist und dessen Regelgröße das mittlere Luft/Kraftstoff-Verhältnis LAM_MW ist. Die Stellgröße des dritten Reglers ist ein Lambdaregelfaktor LAM_FAC_ALL. Der dritte Regler hat somit die Aufgabe, dass betrachtet über alle Zylinder ZI bis Z4 der Brennkraftmaschine das vorgegebene Luft/Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wird. Alternativ kann dies auch dadurch erreicht werden, dass in dem Block B2 der Istwert D__LAM_I der zylinderindividuellen Luft/Kraftstoff-Verhältnis Abweichung aus der Differenz des für alle Zylinder ZI bis Z4 der Brennkraftmaschine vorgegebenen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und des zylinderindividuellen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses LAM_I ermittelt wird. In diesem Fall kann dann der dritte Regler des Blocks B8 entfallen.
In einem Block B9 wird eine zuzumessende Kraftstoffmasse MFF abhängig von einem Luftmassenstrom MAF in den jeweiligen Zylinder ZI bis Z4 und gegebenenfalls der Drehzahl N und einem Sollwert LAM_SP des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses für alle Zylinder Z1-Z4 ermittelt.
In der Multiplizierstelle Ml wird eine korrigierte zuzumessende Kraftstoffmasse MFF_COR durch Multiplizieren der zuzumessenden Kraftstoffmasse MFF, des Lambdaregelfaktors LAM_FAC_ALL und des zylinderindividuellen Lambdaregelfaktors LÄM_FAC__I ermittelt. Abhängig von der korrigierten zuzumessenden Kraftstoffmasse MFF_COR wird dann ein Stellsignal erzeugt, mit dem das jeweilige Einspritzventil 34 angesteuert wird.
Neben der in dem Blockschaltbild der Figur 2 dargestellten Reglerstruktur sind für jeden weiteren Zylinder ZI bis Z4 entsprechende Reglerstrukturen B_Z2 bis B_Z4 für die jeweiligen weiteren Zylinder Z2 bis Z4 vorgesehen.
Durch den zweiten Schätzwert EST2 erfolgt eine Kompensation der Regelstreckendynamik, das heißt der Dynamik der Brennkraftmaschine in der Form, dass die Stelleingrif e des ersten und zweiten Reglers in die Ermittlung des Schätzwertes D_LAM_I_EST der zylinderindividuellen Luft/Kraftstoff- Verhältnis Abweichung mit einbezogen werden. Durch die Reglerstruktur und eine geeignete Parametrisierung der ersten und zweiten Regler kann sichergestellt werden, dass die bleibende Regelabweichung zwischen den tatsächlich in die einzelnen Zylinder ZI bis Z4 zugemessenen Kraftstoffmassen gegen null geht . Dadurch, dass der zweite Regler, dessen Regelgröße der erste Schätzwert ESTl ist, keinen weiteren I-Anteil hat wird eine Erhöhung der möglichen Regelgeschwindigkeit und eine Steigerung der Robustheit der RegelStruktur erreicht im Vergleich zu dem Fall, in dem der zweite Regler zusätzlich eine I- Anteil hat.
Der Wichtungsfaktor des Blocks B6 kann auch mit einem negativen Vorzeichen versehen sein. Dies hat dann zur Folge, dass der zweite Schätzwert EST2 in der Summierstelle S2 addiert wird.
Bevorzugt sind die Wichtungsfaktoren der Blöcke B4 und/oder Bβ auch abhängig von der Lastgröße, die bevorzugt der Luftmassenstrom MAF in den jeweiligen Zylinder Z1-Z4 ist und/oder die Drehzahl N ist.
Ferner kann auch der Regelparameter des zweiten Reglers, also hier der Proportional-Regelparameter, abhängig sein von der Lastgröße, die bevorzugt der Luftmassenstrom MAF in den jeweiligen Zylinder Z1-Z4 ist und/oder die Drehzahl N ist. Dadurch kann dann die Regelgüte einfach erhöht werden, da die unterschiedliche Vermischung der Abgaspakete die aus den einzelnen Verlorennungen des Luft/Kraftstoff-Gemisches in den jeweiligen Zylindern Z1-Z4 resultieren, berücksichtigt wird.
Eine alternative Ausführungsform der Steuereinrichtung 6 ist anhand des Blockschaltbildes der Figur 3 beschrieben, wobei nur auf die Unterschiede zu dem Blockschaltbild gemäß Figur 2 im folgenden eingegangen wird. Der zweite Regler in einem Block B5 ' hat im Unterschied zu dem zweiten Regler der Figur 2 als Regeldifferenz die Differenz des Istwertes D_LAM_I und des Schätzwertes LAM_I_EST der zylinderindividuellen Luft/KraftStoff-Verhältnis Abweichung. Der zweite Regler des Blocks B5 ' hat ferner einen weiteren Integral-Regelparameter, der bevorzugt so gewählt ist, dass er dem Produkt aus dem Integral—Regelparameter des ersten Reglers des Blocks B3 und dem Proportional-Regelparameter des zweiten Reglers des Blocks B5 in Figur 2 entspricht. Die Stellgröße des zweiten Reglers ist ebenfalls der zylinderindividuellen Lambdaregelfaktor LAM_FAC_I.
Sowohl der zylinderindividuelle Lambdaregelfaktor LAM_FAC_I als auch der Lambdaregelfaktor LAM_FAC_ALL können auch entsprechende additive Korrekturwerte für die zuzumessende Kraftstoffmasse MFF sein.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern (Zl...Z4)und den Zylindern zugeordneten Einspritzventilen (34), die Kraftstoff zumessen, mit einer Abgassonde (41) , die in einem Abgastrakt (4) angeordnet ist und deren Messsignal charakteristisch ist für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem jeweiligen Zylinder (ZI...Z4) , bei dem
- ein erster Regler vorgesehen ist, dessen Regeldifferenz eine Differenz eines Istwertes (D_LAM_I) und eines Schätzwertes (D_LAM__I_EST) einer zylinderindividuellen Abweichung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses ist von einem vorgebbaren Luft/Kraftsto f-Verhältnis, der einen Integral-Regelparameter hat und dessen Stellgröße ein erster Schätzwert (ESTl) ist,
- ein zweiter Regler vorgesehen ist, dessen Regeldifferenz der erste Schätzwert (ESTl) ist und der einen Proportional- Regelparameter hat und dessen Stellgröße ein zylinderindividueller Lambdaregelfaktor (LAM_FAC__I) ist,
- ein PTl-Filter vorgesehen ist, mittels dessen ein zweiter Schätzwert durch PTl-Filterung des zylinderindividuellen Lambdaregelfaktors (LAM_FAC_I) ermittelt wird,
- eine Einheit vorgesehen ist, die den Schätzwert (D_LAM_I_EST) der zylinderindividuellen Abweichung des Luft/Kraftstof -Verhältnisses aus der Differenz des ersten und zweiten Schätzwerts (ESTl, EST2) ermittelt,
- ein Block vorgesehen ist, der eine zuzuführende Kraftstoffmasse (MFF) ermittelt, die dem jeweiligen Zylinder (Z1-Z4) der Brennkraftmaschine zugeführt werden soll, abhängig von einer Lastgröße und in dem die zuzuführende Kraftstoffmasse (MFF) korrigiert wird abhängig von dem zylinderindividuellen
Lambdaregelfaktor (LAM_FAC_I) , und der ein Stellsignal zum Steuern des Einspritzventils (34) erzeugt abhängig von der korrigierten zuzuführenden Kraftstoffmasse (MFF_C0R) .
2. Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern (Zl...Z4)und den Zylindern zugeordneten Einspritzventilen (34) , die Kraftstoff zumessen, mit einer Abgassonde (41) , die in einem Abgastrakt angeordnet ist und deren Messsignal charakteristisch ist für das Luft/Kraftstoff- Verhältnis in dem jeweiligen Zylinder (Z1...Z4), bei dem
- ein erster Regler vorgesehen ist, dessen Regeldifferenz eine Differenz eines Istwertes (D_LAM_I) und eines Schätzwertes (D__LAM_I_EST) einer zylinderindividuellen Abweichung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses ist von einem vorgebbaren Luft/Kraftstoff-Verhältnis, der einen Integral-Regelparameter hat und dessen Stellgröße ein erster Schätzwert (ESTl) ist,
- ein zweiter Regler vorgesehen ist, dessen Regeldifferenz eine Differenz eines Istwertes (D_LAM_I) und eines Schätzwertes (D_LAM_I_ST) einer zylinderindividuellen Abweichung des Luft/Kraftsto f-Verhältnisses ist von einem vorgebbaren Luft/Kraftsto f-Verhältnis, der einen weiteren Integral- Regelparameter hat und dessen Stellgröße ein zylinderindividueller Lambdaregelfaktor (LAM_FAC_I) ist,
- ein PTl-Filter vorgesehen ist, mittels dessen ein zweiter Schätzwert durch PTl-Filterung des zylinderindividuellen Lambdaregelfaktors (LAM_FAC_I) ermittelt wird,
- eine Einheit vorgesehen ist, die den Schätzwert (D_LAM_I_EST) der zylinderindividuellen Abweichung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses aus der Differenz des ersten und zweiten Schätzwerts (ESTl, EST2) ermittelt,
- ein Block vorgesehen ist, der eine zuzuführende Kraftstoffmasse (MFF) ermittelt, die dem jeweiligen Zylinder (Z1-Z4) der Brennkraftmaschine zugeführt werden soll, abhängig von einer Lastgröße und in dem die zuzuführende Kraftstoffmasse (MFF) korrigiert wird abhängig von dem zylinderindividuellen Lambdaregelfaktor (LAM_FAC_I) , und der ein Stellsignal zum Steuern des Einspritzventils (34) erzeugt abhängig von der korrigierten zuzuführenden Kraftstoffmasse (MFF_C0R) .
3. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Block (B4) vorgesehen ist, der den ersten Schätzwert (ESTl) mittels eines Wichtungsfaktors anpasst bevor er der Einheit zugeleitet wird, und dass ein weiterer Block (B6) vorgesehen ist, der den zylinderindividuellen Lambdaregelfaktor (LAM_FAC_I) mittels eines weiteren Wichtungsfaktors anpasst, bevor er dem PTl-Filter zugeleitet wird.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das vorgebbare Luft/Kraftstoff- Verhältnis eine mittleres Luf /Kraftstoff-Verhältnis (LAM_MW) aller zylinderindividuellen Luft/Kraftstoff-Verhältnisse ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter Regler vorgesehen ist, dessen Führungsgröße ein für alle Zylinder der Brennkraftmaschine vorgegebenes Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist, dessen Regelgröße das mittlere Luft/Kraftstoff-Verhältnis aller zylinderindividuellen Luft/Kraftstoff-Verhältnisse ist und dessen Stellgröße ein Lambdaregelfaktor (LAM_FAC_ALL) ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Proportional-Regelparameter bzw. der weitere Integral-Regelparameter des zweiten Reglers lastabhängig vorgegeben ist.
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