EP1646778A1 - Verfahren zum regeln einer brennkraftmaschine sowie eine vorrichtung zum regeln einer brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum regeln einer brennkraftmaschine sowie eine vorrichtung zum regeln einer brennkraftmaschine

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EP1646778A1
EP1646778A1 EP04741476A EP04741476A EP1646778A1 EP 1646778 A1 EP1646778 A1 EP 1646778A1 EP 04741476 A EP04741476 A EP 04741476A EP 04741476 A EP04741476 A EP 04741476A EP 1646778 A1 EP1646778 A1 EP 1646778A1
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EP
European Patent Office
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adaptation
value
size
determined
internal combustion
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04741476A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Henn
Martin Jehle
Hong Zhang
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1646778A1 publication Critical patent/EP1646778A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02D41/1402—Adaptive control

Definitions

  • the invention relates to a method for regulating an internal combustion engine according to one or more physical models, wherein measured values and manipulated values are made available as system variables on which the physical model is based.
  • the invention further relates to a device for controlling an internal combustion engine according to one or more physical models.
  • Engine controls for internal combustion engines usually use physical models that have parameters that can be used to describe the ideal condition of the internal combustion engine.
  • the underlying parameters of the physical model generally differ from the real parameters of the engine.
  • the parameters are adapted based on a comparison between the measured quantities and theoretically expected values.
  • the parameters are adapted by applying one or more adaptation values to them.
  • adaptations are carried out in such a way that adaptation parameters are applied to those parameters of the physical models that are actually the cause of the deviation between the physical models and the real conditions in the internal combustion engine.
  • those parameters corrected with the aid of adaptation values that are actually the cause of the deviation between model and reality the physical models deliver precise results even with rapid changes in the operating point of the internal combustion engine, without the need to adapt again.
  • a new adaptation is usually necessary when the operating point changes. Assigning deviations to the correct system sizes (parameters) can be difficult, however, because the number of sensors used to measure the sizes is often limited.
  • the intake manifold pressure depends primarily on the flow cross-section at a throttle valve and the engine's ability to swallow.
  • the swallowing capacity of the engine is essentially determined by the positions of the intake and exhaust valves or by the speed of the internal combustion engine. If the intake manifold pressure sensor detects an intake manifold pressure that is higher than the theoretically expected value, this can be caused by a larger flow cross-section at the throttle valve than specified by the corresponding parameter or by a lower swallowing capacity than specified by the corresponding parameter. If the flow cross-section of the throttle valve is adapted upwards in this state, the calculated air mass becomes too large and the injection quantity is incorrectly increased.
  • Document WO 97/35106 discloses such a physical model for determining the air mass flow, which is determined with the aid of the measured intake manifold pressure.
  • An adaptation is also provided in order to permanently correct the model parameters in a stationary and in a non-stationary operation in order to adapt the accuracy of the selected physical model.
  • a method for controlling an internal combustion engine according to one or more physical models is provided.
  • Measured values and manipulated values are made available as system sizes which are the basis of the physical model.
  • the system sizes can each be loaded with one or more adaptation values in order to adapt the physical model to the real conditions of the internal combustion engine.
  • Treasure sizes are determined on the basis of the system sizes, physical large measurement values on which the underlying are based are determined in a measurement of the treasure sizes.
  • the measured variables are evaluated with respect to the treasure variables and determined according to an adaptation method using the measured variable adaptation values for at least some of the system variables.
  • a first operating mode or a second operating mode is adopted.
  • the adaptation method is preferably carried out in the first operating mode and a further adaptation method is carried out in a second operating mode.
  • a first treasure size and a second treasure size are determined on the basis of a first system size and / or a second system size and / or a third system size.
  • a first measurement variable is determined and based on a measurement of the second treasure size lying physical size z. B. determined in a suction tract a second measurement.
  • the first measurement variable is evaluated with respect to the first treasure size and the second measurement variable with respect to the second treasure size, a first adaptation value of the first system variable being determined with the aid of the first measurement variable.
  • a second adaptation value for the second system size is determined using the second measurement variable and a third adaptation value for the third system size is left unchanged.
  • a change in the second adaptation value causes a change in the first system size due to the regulation.
  • a second operating mode is adopted if the determined first adaptation value deviates from a neutral value by a first absolute or relative deviation value and the second adaptation mode determined in the first operating mode by a second absolute or relative deviation value.
  • the second adaptation value for the second system size is reset and the third adaptation value for the third system size is determined with the aid of the second measurement quantity, the second adaptation value for the second system size being left unchanged after the reset.
  • the method according to the invention has the advantage that when the system sizes on which a physical model is based are adapted on the basis of measured values, those system sizes which are probably the cause of the deviation of the actual conditions and the theoretical model are adapted. Since, as a rule, only a limited number of sensors are provided which can be used to adapt system sizes of the physical model, it is often not possible to clearly determine which of the system sizes will be adapted due to a deviation of a measured value from a theoretically expected value got to. This is the case when the deviation from the theoretically expected value can be caused by two or more deviations from system variables.
  • the adaptation of the second system variable resulting in the regulation that the first system variable has to be adapted again it can be assumed with a certain probability that the third system variable instead of the second System size must be adapted if the determined adaptation value deviates from the neutral value by the first deviation value and the second adaptation value by the second deviation value.
  • the neutral value is determined by the value for which there is no deviation, i.e. no adaption had to or had to be made.
  • the second system variable has to be loaded with a second adaptation value that was changed by a certain deviation value during the adaptation and at the same time the first system variable has to be loaded with a first adaptation value, it may be obvious instead of the to adapt the second system size to the third system size and to bring the previous adaptation of the second system size back to the initial value.
  • the advantage of the method according to the invention is that it can be determined on the basis of already determined adaptation values whether the adaptation of one of the system variables corresponds to a deviation from a physical variable on which the system variable is based or whether there is a deviation from another system variable. If this is determined, the adaptation of the second system variable is ended according to the invention and instead carried out an adaptation of the third system size.
  • the system sizes of the physical model can be adapted in any way in order to provide suitable adapted system sizes for a defined operating point.
  • the adaptation of the system size that is responsible for the deviation between the treasure size and the measured value is advantageous, however, since when the engine operating point changes, a substantial change in the adaptation values is not necessary if the correct system sizes have been adapted. If the wrong system sizes have been adapted, a new adaptation is necessary at every new engine operating point.
  • the second adaptation value when the second adaptation value is reset, the second adaptation value can be converted into a corresponding change in the first adaptation value and / or a corresponding third adaptation value. In this way it is also possible to create a “smooth” transition between the first and second operating modes.
  • the second operating mode is preferably assumed when the determined first adaptation value is increased by the amount of the first deviation value compared to the neutral value and the second adaptation value determined in the first operating mode is reduced by the amount of the second deviation value compared to the neutral value or when the determined first adaptation value is reduced by the amount of the first deviation value compared to the neutral value and the second adaptation value determined in the first operating mode is increased by the amount of the second deviation value compared to the neutral value.
  • the first operating mode is assumed each time the internal combustion engine is started.
  • FIG. 1 shows a schematic model of an internal combustion engine
  • FIG. 2 shows a diagram of the swallowing behavior of the internal combustion engine
  • FIG. 3 shows two flow diagrams to illustrate the method according to the invention.
  • FIG. 1 an internal combustion engine with a cylinder 1 is shown schematically.
  • the cylinder 1 has a piston 2 and a combustion chamber 3.
  • a fuel-air mixture is provided in an intake pipe 4 and can be let into the combustion chamber 3 via an inlet valve 5.
  • an exhaust valve 6 is provided which is arranged on the combustion chamber 3 in order to discharge exhaust gas into an exhaust pipe 7.
  • the position (relative opening and closing times) of the inlet valve 5 and the outlet valve 6 are controlled by a control unit (not shown) and are adjusted with regard to the swallowing behavior of the overall system.
  • An injection valve 9 is also arranged on the intake pipe 4 in order to inject fuel.
  • the amount of fuel injected is determined by the opening time of the injection valve tils 9 determined.
  • the opening time of the injection valve 9 is controlled by the control unit (not shown).
  • the intake pipe 4 is also connected to an air supply 10 in order to supply air with a specific air mass flow to the intake pipe 4.
  • a throttle valve is arranged in the air supply 10 and can pivotally control the air mass flow into the intake pipe 4. Depending on the control, the throttle valve has a flow cross section.
  • the throttle valve 11 can be controlled via the control unit (not shown).
  • the internal combustion engine according to FIG. 1 is based on a physical model, according to which the mass flows into the intake pipe 4 and from the intake pipe 4 determine the pressure in the intake pipe 4.
  • the pressure in the intake pipe 4 is considerable for the control of the internal combustion engine, since the mass flow into the cylinder 1 is determined via the pressure and the swallowing characteristic of the cylinder 1. Since the positions of the intake and exhaust valves, i.e. whose phase position influences the swallowing behavior of the cylinder 1, precise knowledge of the swallowing behavior is necessary.
  • the pressure in the intake pipe is determined by:
  • T is the temperature in the intake pipe
  • V is the volume of the intake
  • Air-fuel mixture The slide shown chung represents a physical model by which the pressure in the intake pipe 4 can be determined.
  • Air mass flow m thr into the intake pipe 4 have a different value than is to be expected on the basis of the flow cross section of the throttle valve 11. Such a deviation can occur due to errors or other tolerances.
  • the amount of fuel injected by the injection valve 9 does not correspond to the amount that would be expected on the basis of the control signal given to the injection valve 9.
  • the amount of fuel injected is thus determined by the opening time of the injection valve 9, although deviations in the opening cross section of the injection valve 9 may occur due to component tolerances. Furthermore, deviations between the calculated exhaust gas flow into the intake pipe 4 and the real exhaust gas flow into the exhaust pipe 4 may also occur due to component fluctuations.
  • a lambda probe 13 can be used to determine whether the combustion in the cylinder 1 has occurred with an air-fuel mixture that is too rich or an air-fuel mixture that is too lean. Via a lambda control carried out in the control unit, the value for the air-fuel ratio is fed to a control with which the Opening time of the injection valve 9 and thus the amount of fuel to be injected is controlled.
  • a pressure sensor 14 is arranged in the intake pipe 4 in order to detect the pressure in the intake pipe.
  • the value of the pressure in the intake pipe 4 is made available to the control unit. If the measured pressure deviates from the pressure theoretically to be expected in the intake pipe 4, there must be a deviation in one of the system sizes mentioned above.
  • adaptation values are provided for each of the system sizes.
  • the adaptation values can be changed and adapt one or more of the system sizes so that the physical model for the operating point assumed in the internal combustion engine is suitable for describing the overall system, so that the control of the throttle valve, the injection valve 9 and the exhaust and exhaust valves 5 , 6 can be carried out optimized for the internal combustion engine.
  • the measured pressure in the intake manifold 4 deviates from the theoretically expected value, this can indicate an incorrectly determined air mass flow into the intake manifold 4 and a different swallowing behavior of the cylinder 1 compared to an expected swallowing behavior.
  • the increased pressure in the intake pipe 4 can however, also come about as a result of a different swallowing behavior, in which less of the air-fuel mixture is let into the combustion chamber 3 than is predefined on the basis of the swallowing characteristic. Since an adaptation based on the measured pressure can only be sensible at the same time either on the flow cross-section of the throttle valve or on the swallowing behavior, it may be that an adaptation is made to a system size that is not responsible for the deviation of the intake manifold pressure.
  • the system size of the flow cross section is adapted, although the increased pressure in the intake manifold 4 is caused by a different swallowing behavior of the cylinder 1, the calculated air mass becomes too large and the injection quantity is incorrectly increased.
  • the increased injection quantity leads to a too rich air-fuel ratio, which can be determined with the help of the lambda probe.
  • the lambda probe With the lambda probe, a further adaptation with regard to the injection quantity is then carried out, the fuel quantity being reduced in order to obtain the desired air-fuel ratio.
  • the model for an operating point of the internal combustion engine can be booked in this way in accordance with the measured values, the wrong system sizes are adapted, which are not likely to be adapted at another operating point. At another operating point, an adaptation must then be carried out again, which requires a certain time during which the internal combustion engine is not working optimally.
  • the cause of an increased intake manifold pressure is that the swallowing behavior of the cylinder 1 is less than the theoretically expected value, ie it becomes low for a certain valve opening duration and valve position If the amount of the air-fuel mixture is let into the combustion chamber 3, it would make sense to adapt the swallowing behavior of the cylinder 1 with the aid of one or more adaptation values. If the adaptation value of the flow cross-section is increased instead, a further adaptation of the injection quantity causes a change in the adaptation value for the injection quantity based on the measured lambda value.
  • the characteristic curve of the swallowing behavior of the cylinder 1 is shown in FIG.
  • the absorption curve represents a straight line with an offset value ⁇ 0 Fs ur > d of a slope ⁇ S L0P.
  • the absorption curve describes a relationship between the flow of the air-fuel mixture in the cylinder and the pressure in the intake manifold.
  • the offset value ⁇ oFS, the slope ⁇ s O P are variables which result from the respective valve positions of the intake and exhaust valves, the speed of the engine and possibly other variables.
  • the values ⁇ 0FS and / or ⁇ SL op as well as the values for the valve positions can be assigned adaptation values.
  • FIG. 3 shows two flow diagrams to illustrate the method according to the invention for adapting the system variables, flow cross section, swallowing behavior and injection quantity.
  • the adaptation is made using the measured intake manifold pressure and the lambda value from the combustion chamber 3 outflowing exhaust gas performed.
  • the adaptation process is carried out as soon as the internal combustion engine is started.
  • two adaptations namely the adaptation of the injection quantity and the adaptation of the flow cross section or the swallowing behavior, run in parallel.
  • the adaptations can also be carried out alternately one after the other.
  • FIG. 3 shows two flow diagrams.
  • the first flow chart shows the regularly occurring adaptation of the injection quantity according to the determined lambda value in the exhaust pipe 7.
  • a ratio of the air-fuel mixture is first calculated, for example, using the speed of the internal combustion engine and using the air mass flow to be let into the combustion chamber 3 in order to achieve the desired operating state of the internal combustion engine (step S2).
  • the air-fuel ratio is essentially balanced, so that the air-fuel mixture is neither too rich nor too lean.
  • an adaptation value for the injection quantity is reduced (step S5), so that the fuel quantity to be injected is reduced. This can be done gradually, i.e. according to a fixed increment or based on the size measured by the lambda probe 13.
  • step S6 If it is only determined in a step S4 that the air / fuel mixture is leaner than calculated, the injected fuel quantity must be increased by increasing the relevant adaptation value (step S6).
  • the adaptation process for adapting the injection quantity is carried out periodically, so that the adaptation value for the injection quantity converges to a value after several periods represents, in which the measured air-fuel ratio corresponds to the calculated air-fuel ratio.
  • the second flowchart in FIG. 3 shows the adaptation of the flow cross section or the swallowing behavior of the internal combustion engine according to the invention.
  • the sequence of the second flow diagram runs essentially parallel to the sequence of the first flow diagram.
  • the system sizes for regulating the internal combustion engine are measured or ascertained by computer in a step S11 and the theoretically expected intake manifold pressure in the intake manifold 4 is determined from the system sizes.
  • the pressure in the intake manifold is then measured in a step S12 using the pressure sensor 14 and compared with the calculated intake manifold pressure. If it is determined that the intake manifold pressure is greater than calculated, it is initially assumed that this is caused by a larger flow cross section at the throttle valve 11. In this case the flow cross-section is adapted upwards
  • Step S13 so that the calculated air mass flow becomes larger. If the cause of the intake manifold pressure being too high is that swallowing behavior is reduced compared to the expected value and therefore less air-fuel mixture gets into the combustion chamber than calculated, the air mass flow is calculated too large by the corresponding adaptation value. Due to the excessively calculated air mass flow, the injection quantity of the fuel has to be increased in a step S14 on the basis of the regulation that is intended to maintain a specific air-fuel ratio. The increase in the injection quantity then leads to an air / fuel mixture that is too rich, since the calculated air mass is greater than the air mass actually present in the intake manifold 4.
  • the lambda adaptation according to the first flowchart in FIG. 3 then reduces the injection quantity in order to obtain the desired air-fuel ratio.
  • Step S15 the adaptation value for the flow cross section is reduced, so that the calculated air mass is reduced, and the injection quantity is reduced in accordance with the regulation of the internal combustion engine. This leads to a thinning of the air-fuel ratio, the injection quantity being increased if the air-fuel ratio is too lean.
  • the adaptation for the flow cross section After the adaptation for the flow cross section has been run through, it is checked whether, based on the adaptation values for the injection quantity and the flow cross section, it can be concluded that there is a considerable deviation of the real swallowing behavior from ideally expected swallowing behavior. This is most likely the case if the adaptation value for the flow cross section is increased and the adaptation value for the injection quantity is reduced, or vice versa. For a deviation of the adaptation value from a neutral value, certain threshold values for the percentage or absolute deviation are preferably assumed. For example, it is possible to switch from adapting the flow cross section to adapting the swallowing behavior of the internal combustion engine if the adaptation value for the flow cross section is increased by at least a first percentage, e.g. B.
  • a first percentage e.g. B.
  • step S18 the adaptation value for the Flow cross section is reduced by the first percentage compared to the neutral value, and the adaptation value for the injection quantity is increased by the second percentage compared to the corresponding neutral value (step S18). If this is not the case, the system jumps back to step S11 and the flow cross section is adapted again. However, if these deviations are determined, the adaptation value for the flow cross section is reset in a subsequent step S19 and the adaptation for the swallowing behavior of the motor begins.
  • the swallowing behavior is adjusted accordingly by applying the appropriate values ⁇ SIj0 p, ⁇ oFs (step S21).
  • the adaptation values can also be applied to the corresponding values for the valve positions. The adaptation values are chosen so that the calculated swallowing behavior is reduced. If the measured intake manifold pressure is lower than expected (step S22), the adaptation value or the adaptation values for the swallowing behavior of the internal combustion engine are increased accordingly (step S23). Essentially, the adaptation of the injection quantity is continued at the same time, at which a changed adaptation value is determined with which the injection quantity is applied.
  • the adaptation value for the flow cross section it is possible for the adaptation value for the flow cross section to be reset step-by-step and, for example, for each passage of the adaptation method for the swallowing behavior of the internal combustion engine to be reset by a specific value in the direction of the neutral value.
  • step S24 conditions can be defined (step S24) which make it possible for the flow cross section to be adapted again.
  • a condition can be, for example, after a certain period of time has passed, so that it is possible to adapt the flow cross-section again after the absorption curve has been adapted. This makes sense, as it can happen that both the swallowing characteristic and the flow cross-section have deviations and must therefore be corrected.
  • the swallowing behavior of the internal combustion engine can be adapted in that parameters of the valve control are corrected, for example by an additive correction of the valve overlap or the outlet or exhaust valve position.
  • the method described is merely an example of a possibility of optimizing the adaptation of system sizes in an overall system, which is most likely the cause of the difference between the calculated values and the measured values.
  • the invention consists in evaluating a number of deviations between the measured variables and expected values or a plurality of adaptation values with regard to their size and their sign when regulating an internal combustion engine and the corresponding system variables for the adaptation are selected in such a way that those responsible for the deviation between model and reality are most likely to be adapted.
  • the criterion that can generally be used here is that the weighted sum of all corrections that are required for a comparison of modeled quantities and measured values is minimal.
  • several different operating points of the internal combustion engine are preferably also considered. It can also be used as a criterion that the adaptation values for a comparison of modeled quantities and measured values vary as little as possible over the operating points under consideration.
  • a system variable is selected for a correction if several deviations between measured variables and expected values or several adaptation values indicate a deviation of this system variable in the same direction. It is not absolutely necessary to adapt the system sizes that are most likely to cause the model deviation using an adaptation process, it is also possible to directly calculate suitable correction values with which the corresponding system size is applied. It is important to ensure that the adaptation values of the other system sizes are reduced accordingly in order to prevent the control system from oscillating.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln einer Brennkraftmaschine gemäß einem oder mehrerer physikalischer Modelle, wobei Messwerte und Stellwerte als dem physikalischen Modell zugrundeliegende Systemgrößen zur Verfügung gestellt werden, um die Brennkraftmaschine gemäß einer Regelung zu betreiben, wobei die Systemgrößen jeweils mit einem oder mehreren Adaptionswerten beaufschlagbar sind, um das physikalische Modell an reale Zustände der Brennkraftmaschine anzupassen, wobei anhand der Systemgrößen Schätzgrößen ermittelt werden, wobei in einer Messung der Schätzgrößen zugrundeliegenden physikalischen Größen Messgrößen ermittelt werden, wobei die Messgrößen bezüglich der Schätzgrößen bewertet werden, wobei gemäß einem Adaptionsverfahren mit Hilfe der Messgrößen Adaptionswerte für zumindest einen Teil der Systemgrößen ermittelt werden, wobei abhängig von den Adaptionswerten ein erster Betriebsmodus oder ein zweiter Betriebsmodus eingenommen wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Regeln einer Brennkraftmaschine sowie eine Vorrichtung zum Regeln einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln einer Brennkraftmaschine gemäß eines oder mehrerer physikalischer Modelle, wobei Messwerte und Stellwerte als dem physikalischen Modell zugrunde liegende Systemgrößen zur Verfügung gestellt werden. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum regeln einer Brennkraftmaschine gemäß einem oder mehrerer physikalischer Modelle.
Motorsteuerungen für Brennkraftmaschinen verwenden üblicher- weise physikalische Modelle, die Parameter aufweisen, über die der ideale Zustand der Brennkraftmaschine beschrieben werden kann. In der Realität weichen die zugrundeliegenden Parameter des physikalischen Modells im allgemeinen von den realen Parametern des Motors ab. Um die physikalischen Model- le mit den tatsächlichen Verhältnissen in der Brennkraftmaschine abzugleichen, werden Adaptionen der Parameter durchgeführt, die auf einem Vergleich zwischen gemessenen Größen und theoretisch zu erwartenden Werten basieren. Die Parameter werden adaptiert, indem diese mit einem oder mehreren Adapti- onswerten beaufschlagt werden.
Es ist wünschenswert, dass die Adaptionen so ausgeführt werden, dass diejenigen Parameter der physikalischen Modelle mit Adaptionswerten beaufschlagt werden, die tatsächlich die Ur- sache für die Abweichung zwischen den physikalischen Modellen und den realen Verhältnissen in der Brennkraftmaschine sind. Werden diejenigen Parameter mit Hilfe von Adaptionswerten korrigiert, die tatsächlich die Ursache für die Abweichung zwischen Modell und Realität sind, liefern die physikalischen Modelle auch bei schnellen Änderungen des Betriebspunktes der Brennkraftmaschine genaue Ergebnisse, ohne dass ein erneutes Adaptieren erforderlich ist. Werden andere Parameter adap- tiert, die nicht die Ursache für die Abweichung zwischen Modell und den realen Verhältnissen sind, so ist bei einer Änderung des Betriebspunktes in der Regel eine erneute Adaption erforderlich. Die Zuordnung von Abweichungen zu den- richtigen Systemgrößen (Parametern) kann jedoch schwierig sein, da häu- fig die Anzahl der Sensoren, um die Größen zu messen, begrenzt ist.
Ein solches Problem liegt bei Brennkraftmaschinen vor, die über einen Saugrohrdrucksensor in einem Ansaugtrakt jedoch über keinen Luftmassensensor verfügen, insbesondere bei
Brennkraftmaschinen mit variabler Ventilsteuerung. Der Saugrohrdruck hängt in solchen Systemen vor allem vom Strömungsquerschnitt an einer Drosselklappe, und vom Schluckvermögen des Motors ab. Das Schluckvermögen des Motors ist im wesent- liehen durch die Stellungen der Einlass- und Auslassventile bzw. durch die Drehzahl der Brennkraftmaschine bestimmt. Stellt der Saugrohrdrucksensor einen Saugrohrdruck fest, der höher ist als der theoretisch zu erwartende Wert, so kann dies durch einen größeren Strömungsquerschnitt an der Dros- seiklappe als von dem entsprechenden Parameter angegeben oder durch ein geringeres Schluckvermögen als durch den entsprechenden Parameter angegeben, verursacht werden. Wird in diesem Zustand der Strömungsquerschnitt der Drosselklappe nach oben adaptiert, so wird die berechnete Luftmasse zu groß und die Einspritzmenge fälschlicherweise erhöht. Dies resultiert in einem zu fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Verbrennungsraum des Brennkraftmotors. Das zu fette Luft-Kraftstoff- Verhältnis kann mit der Lambda-Sonde erkannt werden. Das ge messene Luft-Kraftstoff-Verhaltnis führt zu einer Adaption der eingespritzten KraftStof menge, die dadurch reduziert wird, d.h. der entsprechende Adaptionswert f r die Kraft- stoffmenge wird verringert. Damit kann das gewünschte Luft- Kraftstoff-Verhältnis erhalten werden. Obwohl auf diese Weise das Modell für einen bestimmten Betriebspunkt des Brennkraftmotors in Einklang mit den Messwerten gebracht werden kann, werden dennoch falsche Parameter adaptiert, die bei einem anderen Betriebspunkt fehlerhafte Modellparameter bestimmen, so dass eine erneute Adaption durchgeführt werden muss. Dies wurde dazu fuhren, dass das zugrunde liegende physikalische Modell bei sich ändernden Betriebszustanden standig an den veränderten Betriebszustand angepasst werden muss. Dadurch kann eine Anpassung des physikalischen Modells nur bei einem statischen Betriebszustand durchgeführt werden.
Aus der Druckschrift WO 97/35106 ist solches physikalisches Modell zur Ermittlung des Luftmassenstroms bekannt, der mit Hilfe des gemessenen Saugrohrdrucks ermittelt wird. Es ist weiterhin eine Adaption vorgesehen, um die Modellparameter in einem stationären und in einem instationaren Betrieb permanent zu korrigieren, um die Genauigkeit des gewählten physikalischen Modells anzupassen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine gemäß eines oder mehrerer physikalischer Modelle vorzusehen, bei dem die Parameter des physikalischen Modells in verbesserter Weise adaptiert werden können. Weiterhin ist eine Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine vorgesehen, die eine Steuerung auf Grundlage eines oder mehrerer physikalischer Modelle aufweist, wobei die Parameter des oder der physikalischen Modelle in verbesserter Weise adaptiert werden. Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelost.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhangigen Ansprüchen angegeben .
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine gemäß eines oder mehrerer physikalischer Modelle vorgesehen. Messwerte und Stellwerte werden als Systemgroßen zur Verfugung gestellt, die dem physikalischen Modell zugrunde liegen. Die Systemgroßen sind jeweils mit einem oder mehreren Adaptionswerten beaufschlagbar, um das physikalische Modell an reale Zustande der Brennkraftmaschine anzupassen. Anhand der Systemgroßen werden Schatzgroßen ermittelt, wobei in einer Messung der Schatzgroßen zugrunde liegenden physikalischen Großen Messgroßen ermittelt werden. Die Messgroßen werden bezuglich der Schatzgroßen bewertet und gemäß einem Adaptionsver- fahren mithilfe der Messgroßenadaptionswerte für zumindest einen Teil der Systemgroßen ermittelt. Abhangig von den Adaptionswerten wir ein erster Betriebsmodus oder ein zweiter Betriebsmodus eingenommen. Vorzugsweise wird im ersten Betriebsmodus das Adaptionsverfahren und in einem zweiten Be- triebsmodus ein weiteres Adaptionsverfahren durchgeführt.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform wird anhand einer ersten Systemgroße und / oder einer zweiten Systemgroße und / oder einer dritten Systemgroße eine erste Schatzgroße und eine zweite Schatzgroße ermittelt. In einer Messung einer der ersten Schatzgroßen zugrunde liegenden physikalischen Große z. B. in einem Abgastrakt wird eine erste Messgroße ermittelt und in einer Messung einer der zweiten Schatzgroße zugrunde liegenden physikalischen Große z. B. in einem Ansaugtrakt eine zweite Messgroße ermittelt. Die erste Messgroße wird bezüglich der ersten Schatzgroße und die zweite Messgroße bezuglich der zweiten Schatzgroße bewertet, wobei mit Hilfe der ersten Messgroße ein erster Adaptionswert der ersten Systemgroße ermittelt wird. In einem ersten Betriebsmodus wird mit Hilfe der zweiten Messgroße ein zweiter Adaptionswert für die zweite Systemgroße ermittelt und ein dritter Adaptionswert für die dritte Systemgroße unverändert belassen. Eine Ande- rung des zweiten Adaptionswertes bewirkt aufgrund der Regelung eine Änderung der ersten Systemgroße. Es wird ein zweiter Betriebsmodus eingenommen, wenn der ermittelte erste A- daptionswert um einen ersten absoluten oder relativen Abweichungswert und der im ersten Betriebsmodus ermittelte zweite Adaptionsmodus um einen zweiten absoluten oder relativen Abweichungswert von einem neutralen Wert abweichen. Im zweiten Betriebsmodus wird der zweite Adaptionswert für die zweite Systemgroße zurückgesetzt und mit Hilfe der zweiten Messgroße der dritte Adaptionswert für die dritte Systemgroße ermit- telt, wobei der zweite Adaptionswert für die zweite Systemgroße nach dem Rucksetzen unverändert belassen wird.
Das erfindungsgemaße Verfahren hat den Vorteil, dass bei einer Adaption der einem physikalischen Modell zugrunde liegen- den Systemgroßen anhand von Messwerten diejenigen Systemgroßen adaptiert werden, die wahrscheinlich die Ursache für die Abweichung der tatsachlichen Verhaltnisse und dem theoretischen Modell sind. Da in der Regel nur eine begrenzte Anzahl von Sensoren vorgesehen sind, die zur Adaption von Systemgro- ßen des physikalischen Modells genutzt werden können, ist häufig nicht eindeutig bestimmbar, welche der Systemgroßen aufgrund einer Abweichung eines gemessenen Wertes von einem theoretisch zu erwartenden Wert adaptiert werden muss. Dies ist dann der Fall, wenn die Abweichung von dem theoretisch zu erwartenden Wert durch zwei oder mehrere Abweichungen von Systemgrößen hervorgerufen werden kann.
Werden bei der Adaption des physikalischen Modells zwei Messgrößen ermittelt, wobei die Adaption der zweiten Systemgröße aufgrund der Regelung dazu führt, dass die erste Systemgröße erneut adaptiert werden muss, so kann mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit angenommen werden, dass anstelle der zwei- ten Systemgröße die dritte Systemgröße adaptiert werden muss, wenn der ermittelte Adaptionswert um den ersten Abweichungswert und der zweite Adaptionswert um den zweiten Abweichungs- wert von dem neutralen Wert abweichen. Der neutrale Wert ist durch den Wert bestimmt, bei dem keine Abweichung vorhanden ist, d.h. keine Adaption vorgenommen werden musste oder werden muss.
Wenn also festgestellt wird, dass die zweite Systemgröße mit einem zweiten Adaptionswert beaufschlagt werden muss, der im Laufe der Adaption um einen bestimmten Abweichungswert geändert wurde, und gleichzeitig die erste Systemgröße mit einem ersten Adaptionswert beaufschlagt werden muss, so kann es naheliegend sein, anstelle der zweiten Systemgröße die dritte Systemgröße zu adaptieren und die bisherige Adaption der zweiten Systemgröße auf den Ausgangswert zurück zu führen.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass anhand bereits ermittelter Adaptionswerte festgestellt werden kann, ob die Adaption einer der Systemgrößen einer Ab- weichung einer der Systemgröße zugrunde liegenden physikalische Größe entspricht oder ob eine Abweichung einer anderen Systemgröße vorliegt. Wenn dies festgestellt wird, wird erfindungsgemäß die Adaption der zweiten Systemgröße beendet und stattdessen eine Adaption der dritten Systemgroße durchgeführt .
Grundsatzlich können die Systemgroßen des physikalischen Mo- dells in beliebiger Weise adaptiert werden, um f r einen festgelegten Betriebspunkt geeignete adaptierte Systemgroßen bereitzustellen. Die Adaption derjenigen Systemgroße, die für die Abweichung zwischen der Schatzgroße und dem gemessenen Wert verantwortlich ist, ist jedoch vorteilhaft, da bei einer Änderung des Motorbetriebspunktes eine wesentliche Änderung der Adaptionswerte nicht notwendig ist, wenn die richtigen Systemgroßen adaptiert worden sind. Sind die falschen Systemgroßen adaptiert worden, so ist eine erneute Adaption bei jedem neuen Motorbetriebspunkt notwendig.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass das Zurücksetzen des zweiten Adaptionswertes schrittweise erfolgt, so dass keine sprunghafte Änderung der Modellparameter zu einer sprunghaften Änderung der dritten Adaptionswertes fuhrt. Dies konnte zu einem Schwingen der physikalischen Modellparameter fuhren, da eine Änderung einer Systemgroße häufig erst nach einer bestimmten Zykluszeit zu einer Änderung einer weiteren Systemgroße fuhrt, so dass die Adaptionen der Systemgroßen zeitlich zueinander versetzt erfolgen wurde.
Alternativ kann beim Zurücksetzen des zweiten Adaptionswerts der zweite Adaptionswert in eine entsprechende Änderung des ersten Adaptionswerts und / oder einen entsprechenden dritten Adaptionswert umgewandelt werden. Auf diese Weise ist es e- benfalls möglich, einen „sanften" Übergang zwischen dem ersten und zweiten Betriebsmodus zu schaffen. Vorzugsweise wird der zweite Betriebsmodus eingenommen, wenn der ermittelte erste Adaptionswert um den Betrag des ersten Abweichungswertes gegenüber dem neutralen Wert erhöht ist und der im ersten Betriebsmodus ermittelte zweite Adaptionswert um den Betrag des zweiten Abweichungswertes gegenüber dem neutralen Wert vermindert ist oder wenn der ermittelte erste Adaptionswert gegenüber dem neutralen Wert um den Betrag des ersten Abweichungswertes vermindert ist und der im ersten Betriebsmodus ermittelte zweite Adaptionswert gegenüber dem neutralen Wert um den Betrag des zweiten Abweichungswertes erhöht ist.
Es kann vorgesehen sein, dass bei jedem Starten der Brennkraftmaschine der erste Betriebsmodus eingenommen wird.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass nach einer bestimmten Zeitdauer, nachdem der zweite Betriebsmodus eingenommen worden ist, von dem zweiten Betriebsmodus in den ersten Betriebsmodus übergegangen wird, ohne dass der dritte Adapti- onswert zurückgesetzt wird. Auf diese Weise ist es möglich, dass nach der Adaption des dritten Adaptionswerts in dem ersten Betriebsmodus auch der zweite Adaptionswert wieder geändert werden kann, dass eine Adaption des dritten und des zweiten Adaptionswerts möglich ist.
Vorzugsweise wird als erste Systemgröße eine Größe, welche die Öffnungszeit eines Kraftstoffeinspritzventils beein- flusst, und / oder als zweite Systemgröße ein Strömungsquerschnitt des in den Ansaugtrakt eingelassenen Luftstroms und / oder als dritte Systemgröße eine Schluckkennlinie der Brennkraftmaschine oder eine Ventilstellung eines Einlass und / oder Auslassventils zur Verfügung gestellt. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass als erster Messwert das Luft-Kraftstoff-Verhaltnis in einem Abgastrakt der Brennkraftmaschine und / oder als zweiter Messwert der Saugrohrdruck in einem Saugrohr der Brennkraftmaschine ermittelt wird.
Eine bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung wird im folgenden anhand der beigefugten Zeichnungen naher erläutert. Es zeigen: Figur 1 ein schematisches Modell einer Brennkraftmaschine;
Figur 2 ein Diagramm des Schluckverhaltens der Brennkraftmaschine; und
Figur 3 zwei Flussdiagramme zur Veranschaulichung des erfin- dungsgemaßen Verfahrens .
In Figur 1 ist schematisch eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinder 1 dargestellt. Der Zylinder 1 weist einen Kolben 2 und einen Verbrennungsraum 3 auf. Ein Kraftstoff-Luft-Gemisch wird in einem Ansaugrohr 4 bereit gestellt und kann über ein Einlassventil 5 in den Verbrennungsraum 3 eingelassen werden.
Ferner ist ein Auslassventil 6 vorgesehen, das an dem Verbrennungsraum 3 angeordnet ist, um Abgas in ein Abgasrohr 7 abzulassen. Die Stellung (relative Offnungs- und Schließzeitpunkte) des Einlassventils 5 und des Auslassventils 6 sind von einer Regelungseinheit (nicht gezeigt) gesteuert, und werden bezüglich des Schluckverhaltens des Gesamtsystems eingestellt.
Ebenso ist an dem Ansaugrohr 4 ein Einspritzventil 9 angeordnet, um Kraftstoff einzuspritzen. Die Menge des eingespritzten Kraftstoffs wird durch die Öffnungszeit des Einspritzven tils 9 bestimmt. Die Öffnungszeit des Einspritzventils 9 wird durch die (nicht gezeigte) Regelungseinheit angesteuert. Das Ansaugrohr 4 ist weiterhin mit einer Luftzuführung 10 verbunden, um Luft mit einem bestimmten Luftmassenstrom dem Ansaugrohr 4 zuzuführen. In der Luftzuführung 10 ist eine Drosselklappe angeordnet, die verschwenkbar den Luftmassenstrom ins Ansaugrohr 4 steuern kann. Die Drosselklappe weist je nach Ansteuerung einen Strömungsquerschnitt auf. Die Drosselklappe 11 ist über die Regelungseinheit (nicht gezeigt) ansteuerbar.
Der Brennkraftmaschine nach Figur 1 liegt ein physikalisches Modell zugrunde, wonach die Massenströme in das Ansaugrohr 4 und aus dem Ansaugrohr 4 den Druck in dem Ansaugrohr 4 bestimmen. Der Druck in dem Ansaugrohr 4 ist für die Steuerung der Brennkraftmaschine erheblich, da sich über den Druck und über die Schluckkennlinie des Zylinders 1 der Massestrom in den Zylinder 1 bestimmt. Da die Stellungen der Einlassund Auslassventile, d.h. deren Phasenlage, das Schluckverhal- ten des Zylinders 1 beeinflussen, ist die genaue Kenntnis des Schluckverhaltens notwendig. Gemäß einem dem der Brennkraftmaschine zugrunde liegenden physikalischen Modell ist der Druck in dem Ansaugrohr bestimmt durch:
R T i m Ihr m cvl '
wobei T der Temperatur im Ansaugrohr, Vim dem Volumen des An-
saugrohrs, m thr dem Luftmassenstrom in das Ansaugrohr, m c ι im Wesentlichen der Einlassmenge des dem Zylinder 1 zugeführ- ten Luft-Kraftstoff-Gemisches und Rg der Gaskonstanten des
Luft-Kraftstoff-Gemisches entsprechen. Die dargestellte Glei chung stellt ein physikalisches Modell dar, durch das der Druck in dem Ansaugrohr 4 bestimmt werden kann.
Um die Brennkraftmaschine 1 betreiben zu können, ist die Kenntnis des Luftmassenstroms in das Ansaugrohr erforderlich. Aufgrund von Bauteiltoleranzen oder sonstigen Einflüssen auf die Brennkraftmaschine können sich Abweichungen von dem theoretisch zu erwartenden Wert und den realen Werten von Großen in der Brennkraftmaschine ergeben. Beispielsweise kann der
Luftmassenstrom m thr in das Ansaugrohr 4 einen anderen Wert aufweisen, als aufgrund des Stromungsquerschnittes der Drosselklappe 11 zu erwarten ist. Eine solche Abweichung kann aufgrund von Fehlern oder sonstigen Toleranzen auftreten.
Weiterhin ist es möglich, dass die eingespritzte Kraftstoffmenge durch das Einspritzventil 9 nicht der Menge entspricht, die aufgrund des dem Einspritzventil 9 vorgegebenen Ansteuersignais zu erwarten wäre. So wird die eingespritzte Kraftstoffmenge durch die Öffnungszeit des Einspritzventils 9 be- stimmt, wobei es jedoch aufgrund von Bauteiltoleranzen zu Abweichungen beim Öffnungsquerschnitt des Einspritzventils 9 kommen kann. Weiterhin kann es ebenfalls aufgrund von Bauteilschwankungen zu Abweichungen zwischen dem errechneten Abgasstrom in das Ansaugrohr 4 und dem realen Abgasstrom in das Absaugroh 4 kommen.
Über eine Lambda-Sonde 13 kann festgestellt werden, ob die Verbrennung in dem Zylinder 1 mit einem zu fetten Luft- Kraftstoff-Gemisch oder einem zu mageren Luft-Kraftstoff- Gemisch erfolgt ist. Über eine in der Regelungseinheit durchgeführte Lambda-Regelung wird der Wert für das Luft- Kraftstoff-Verhältnis einer Regelung zugeführt, mit der die Öffnungszeit des Einspritzventils 9 und somit die einzuspritzende Kraftstoffmenge gesteuert wird.
Um festzustellen, ob Abweichungen zwischen den theoretisch zu erwartenden Werten und den realen Werten vorliegen, ist in dem Ansaugrohr 4 ein Drucksensor 14 angeordnet, um den Druck im Ansaugrohr zu erfassen. Der Wert des Drucks in dem Ansaugrohr 4 wird der Regelungseinheit zur Verfugung gestellt. Weicht der gemessene Druck vom theoretisch im Ansaugrohr 4 zu erwartenden Druck ab, so muss eine Abweichung bei einer der zuvor genannten Systemgroßen vorliegen.
Um das zugrunde liegende physikalische Modell der Realität anzupassen, werden Adaptionswerte für jede der Systemgroßen vorgesehen. Die Adaptionswerte sind veränderbar und passen eine oder mehrere der Systemgroßen so an, dass das physikalische Modell für den eingenommenen Betriebspunkt in der Brennkraftmaschine geeignet ist, das Gesamtsystem zu beschreiben, so dass die Ansteuerung der Drosselklappe, des Einspritzventils 9 und der Emlass- und Auslassventile 5, 6 für die Brennkraftmaschine optimiert durchgeführt werden kann .
Weicht der gemessene Druck im Ansaugrohr 4 von dem theore- tisch zu erwartende Wert ab, so kann dies zum einen auf einen fehlerhaft bestimmten Luftmassenstrom in das Ansaugrohr 4 und zum anderen auf ein abweichendes Schluckverhalten des Zylinders 1 gegenüber einem zu erwartenden Schluckverhalten hindeuten. Bei einem gemessenen Druck, der großer ist als der theoretisch zu erwartende Wert, bedeutet dies, dass der Luftmassenstrom der angesaugten Luft in das Ansaugrohr 4 großer ist als aufgrund des Stromungsquerschnitts der Drosselklappe 11 zu erwarten ist. Der erhöhte Druck im Ansaugrohr 4 kann jedoch auch durch ein abweichendes Schluckverhalten zustande kommen, bei dem weniger des Luft-Kraftstoff-Gemisches in den Verbrennungsraum 3 eingelassen wird als aufgrund der Schluckkennlinie vorgegeben ist. Da eine Adaption aufgrund des gemessenen Drucks gleichzeitig nur entweder am Strömungsquerschnitt der Drosselklappe oder an dem Schluckverhalten sinnvoll vorgenommen werden kann, kann es sein, dass eine Adaption an einer Systemgröße vorgenommen wird, die nicht für die Abweichung des Saugrohrdrucks verantwortlich ist.
Wird die Systemgröße des Strömungsquerschnitts adaptiert, obwohl der vergrößerte Druck im Ansaugrohr 4 durch ein abweichendes Schluckverhalten des Zylinders 1 hervorgerufen wird, so wird die berechnete Luftmasse zu groß und die Einspritz- menge fälschlicherweise erhöht. Die erhöhte Einspritzmenge führt zu einem zu fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, was mit Hilfe der Lambda-Sonde festgestellt werden kann. Mit der Lambda-Sonde wird dann eine weitere Adaption bezüglich der Einspritzmenge durchgeführt, wobei die Kraftstoffmenge redu- ziert wird, um das gewünschte Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu erhalten. Obwohl auf diese Weise das Modell für einen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine in Einklang mit den Messwerten gerbacht werden kann, werden die falschen Systemgrößen adaptiert, die voraussichtlich bei einem anderen Betriebs- punkt nicht angepasst sind. Bei einem anderen Betriebspunkt muss dann erneut eine Adaption durchgeführt werden, die eine bestimmte Zeit benötigt, während der die Brennkraftmaschine nicht optimal arbeitet.
Besteht die Ursache eines erhöhten Saugrohrdrucks darin, dass das Schluckverhalten des Zylinders 1 geringer ist als der theoretisch zu erwartende Wert, d.h. es wird bei einer bestimmten Ventilöffnungsdauer und Ventilstellung eine geringe re Menge des Luft-Kraftstoff-Gemisches in den Verbrennungsraum 3 eingelassen, so wäre es sinnvoll, mit Hilfe von einem oder mehreren Adaptionswerten das Schluckverhalten des Zylinders 1 anzupassen. Wird stattdessen der Adaptionswert des Strömungsquerschnitts erhöht, so bewirkt eine weitere Adaption der Einspritzmenge aufgrund des gemessenen Lambda-Wertes eine Änderung des Adaptionswerts für die Einspritzmenge. Da sowohl das Beaufschlagen des Strömungsquerschnitts mit einem Adaptionswert als auch das Beaufschlagen der Einspritzmenge mit einem Adaptionswert nicht die reale Ursache der Abweichung des Saugrohrdrucks beschreiben, ist es wahrscheinlich, dass bei einem veränderten Betriebspunkt der Brennkraftmaschine eine erneute Adaption aller Systemgrößen durchgeführt werden muss.
In Figur 2 ist die Kennlinie des Schluckverhaltens des Zylinders 1 dargestellt. Die Schluckkennlinie stellt eine Gerade mit einem Offsetwert η0Fs ur>d einer Steigung ηSL0P dar. Die Schluckkennlinie beschreibt eine Abhängigkeit zwischen dem Fluss des Luft-Kraftstoff-Gemisches in dem Zylinder und dem Druck in dem Saugrohr. Der Offsetwert ηoFS, die Steigung ηsOP sind Größen, die sich aus den jeweiligen Ventilstellungen der Einlass- und Auslassventile, der Drehzahl des Motors und e- ventuell anderen Größen ergeben. Bei einer Adaption des Schluckverhaltens können sowohl die Größen η0FS und / oder ηSLop als auch die Größen für die Ventilstellungen mit Adaptionswerten beaufschlagt werden.
In Figur 3 sind zwei Flussdiagramme zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Adaption der Systemgrößen, Strömungsquerschnitt, Schluckverhalten und Einspritzmenge dargestellt. Die Adaption wird mit Hilfe des gemessenen Saugrohrdrucks und des Lambda-Werts des aus dem Verbrennungsraum 3 ausströmenden Abgases durchgeführt. Das Adaptionsverfahren wird ausgeführt, sobald die Brennkraftmaschine gestartet ist. Im wesentlichen laufen zwei Adaptionen, nämlich der Adaption der Einspritzmenge und die Adaption des Strömungsquerschnit- tes bzw. des Schluckverhaltens parallel. Die Adaptionen können auch nacheinander im Wechsel durchgeführt werden.
In Figur 3 sind zwei Flussdiagramme dargestellt. Das erste Flussdiagramm zeigt die regelmäßig ablaufende Adaption der Einspritzmenge gemäß dem ermittelten Lambdawert im Abgasrohr 7. Nach dem Starten der Brennkraftmaschine in einem Schritt Sl wird zunächst beispielsweise anhand der Drehzahl der Brennkraftmaschine und anhand des Luftmassenstroms ein Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches berechnet, das in den Verbrennungs aum 3 eingelassen werden soll, um den gewünschten Betriebszustand der Brennkraftmaschine zu erreichen (Schritt S2) . Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist im Idealfall im wesentlichen ausgeglichen, so dass das Luft-Kraftstoff- Gemisch weder zu fett noch zu mager ist. Stellt die Lambda- Sonde 13 in einem Schritt S3 fest, dass das Gemisch fetter ist als zuvor berechnet, so wird ein Adaptionswert für die Einspritzmenge vermindert (Schritt S5) , so dass die einzuspritzende Kraftstoffmenge reduziert wird. Dies kann schrittweise, d.h. gemäß einem festgelegten Inkrement oder anhand der durch die Lambda-Sonde 13 gemessenen Größe erfolgen.
Wird erst in einem Schritt S4 festgestellt, dass das Luft- Kraftstoff-Gemisch magerer ist als berechnet, so muss die eingespritzte Kraftstoffmenge erhöht werden, indem der betreffende Adaptionswert vergrößert wird (Schritt S6) . Das
Adaptionsverfahren zum Adaptieren der Einspritzmenge wird periodisch durchgeführt, so dass sich der Adaptionswert für die Einspritzmenge nach mehreren Perioden auf einen Wert ein stellt, bei dem das gemessene Luft-Kraftstoff-Verhaltnis dem berechneten Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht.
Das zweite Flussdiagramm der Figur 3 zeigt die Adaption des Stromungsquerschnitts bzw. des Schluckverhaltens der Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung. Der Ablauf des zweiten Flussdiagramms lauft im wesentlichen parallel zum Ablauf des ersten Flussdiagramms ab.
Nach dem Starten des Motors werden in einem Schritt Sll die Systemgroßen zur Regelung der Brennkraftmaschine gemessen o- der rechnerisch ermittelt und aus den Systemgroßen der theoretisch zu erwartende Saugrohrdruck im Ansaugrohr 4 bestimmt. Anschließend wird in einem Schritt S12 mithilfe des Drucksen- sors 14 der Druck in dem Saugrohr gemessen und mit dem berechneten Saugrohrdruck verglichen. Wird festgestellt, dass der Saugrohrdruck großer ist als berechnet, so wird zun chst angenommen, dass dies durch einen größeren Stromungsquerschnitt an der Drosselklappe 11 hervorgerufen ist. In diesem Fall wird der Stromungsquerschnitt nach oben adaptiert
(Schritt S13) , so dass der berechnete Luftmassenstrom großer wird. Besteht die Ursache des zu hohen Saugrohrdruckes darin, dass aufgrund eines gegenüber dem zu erwartenden Wert vermindertes Schluckverhalten vorliegt und somit weniger Luft- Kraftstoff-Gemisch in den Verbrennungsraum gelangt als berechnet, wird der Luftmassenstrom durch den entsprechenden Adaptionswert zu groß berechnet. Durch den zu groß berechneten Luftmassenstrom muss aufgrund der Regelung, die ein bestimmtes Luft-Kraftstoff-Verhaltnis beibehalten soll, die Einspritzmenge des Kraftstoffs in einem Schritt S14 erhöht werden. Das Erhohen der Einspritzmenge fuhrt dann zu einem zu fetten Luft-Kraftstoff-Gemisch, da die berechnete Luftmasse großer ist als die real vorhandene Luftmasse im Ansaugrohr 4. Die Lambda-Adaption gemäß dem ersten Flussdiagramm der Figur 3 verringert dann die Einspritzmenge, um das gewünschte Luft- Kraftstoff-Verhaltnis zu erhalten.
Ist der gemessene Saugrohrdruck geringer als berechnet
(Schritt S15) , so wird der Adaptionswert für den Strömungsquerschnitt verringert, so dass die berechnete Luftmasse verringert ist, und entsprechend der Regelung der Brennkraftmaschine die Einspritzmenge vermindert wird. Dies fuhrt zu ei- ner Abmagerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, wobei bei einem zu mageren Luft-Kraftstoff-Verhaltnis die Einspritzmenge erhöht wird.
Nach dem Durchlaufen der Adaption für den Stromungsquer- schnitt wird überprüft, ob aufgrund der Adaptionswerte für die Einspritzmenge und den Strömungsquerschnitt darauf geschlossen werden kann, dass eine erhebliche Abweichung des realen Schluckverhaltens von idealerweise zu erwartenden Schluckverhaltens vorliegt. Dies ist mit einiger Wahrschein- lichkeit der Fall, wenn der Adaptionswert für den Stromungsquerschnitt vergrößert ist und der Adaptionswert für die Einspritzmenge reduziert ist, oder umgekehrt. Vorzugsweise werden für eine Abweichung des Adaptionswertes von einem neutralen Wert bestimmte Schwellwerte für die prozentuale oder ab- solute Abweichung angenommen. So kann beispielsweise von der Adaption des Strόmungsquerschnitts zur Adaption des Schluckverhaltens der Brennkraftmaschine umgeschaltet werden, wenn der Adaptionswert für den Stromungsquerschnitt um mindestens einen ersten prozentualen Anteil, z. B. um mindestens 10%, gegenüber dem neutralen Wert erhöht ist und der Adaptionswert für die Einspritzmenge um mindestens einen zweiten prozentualen Anteil, beispielsweise ebenfalls um mindestens 10%, verringert ist. Dies gilt auch, wenn der Adaptionswert für den Strömungsquerschnitt um den ersten prozentualen Anteil gegenüber dem neutralen Wert, verringert ist und der Adaptionswert für die Einspritzmenge um den zweiten prozentualen Anteil gegenüber dem entsprechenden neutralen Wert, erhöht ist (Schritt S18) . Ist dies nicht der Fall, wird zu Schritt Sll zurückgesprungen und die Adaption des Strömungsquerschnitts erneut durchgeführt. Werden diese Abweichungen jedoch festgestellt, werden in einem folgenden Schritt S19 der Adaptionswert für den Strömungsquerschnitt zurückgesetzt und die Adap- tion für das Schluckverhalten des Motors beginnt. Ist der gemessene Saugrohrdruck höher als erwartet (Schritt S20) , so wird durch Beaufschlagen der geeigneten Werte ηSIj0p, ηoFs das Schluckverhalten entsprechend angepasst (Schritt S21). Alternativ können die Adaptionswerte auch auf die entsprechenden Größen für die Ventilstellungen angewendet werden. Die Adaptionswerte sind so gewählt, dass das berechnete Schluckverhalten verringert ist. Ist der gemessene Saugrohrdruck niedriger als erwartet (Schritt S22), so werden der Adaptionswert bzw. die Adaptionswerte für das Schluckverhalten der Brenn- kraftmaschine entsprechend erhöht (Schritt S23) . Im Wesentlichen wird gleichzeitig die Adaption der Einspritzmenge fortgeführt, bei der ein geänderter Adaptionswert ermittelt wird, mit dem die Einspritzmenge beaufschlagt wird.
Es ist gemäß einer Ausführungsform möglich, dass das Rücksetzten des Adaptionswertes für den Strömungsquerschnitt schrittweise erfolgt und beispielsweise mit jedem Durchlauf des Adaptionsverfahrens für das Schluckverhalten der Brennkraftmaschine um einen bestimmten Wert in Richtung des neut- ralen Wertes zurückgesetzt wird. Alternativ ist es auch möglich, den Adaptionswert für den Strömungsquerschnitt auf einmal auf den neutralen Wert zurückzusetzen und gleichzeitig gemäß einer vorbestimmten Berechnungsformel den Adaptionswert für das Schftuckverhalten der Brennkraftmaschine rechnerisch anzupassen. In beiden Fallen kann ein sprunghaftes Andern der Systemgroßen vermieden werden, so dass keine großen Soll-Ist- Abweichungen auftreten können und ein Schwingen der Regelung vermieden werden kann. Im allgemeinen wird von der Adaption der Schluckkennlinie nicht mehr abgewichen, so dass eine weitere Adaption des Stromungsquerschnitts nicht möglich ist. Es können jedoch Bedingungen definiert werden (Schritt S24) , die es ermöglichen, das eine Adaption des Stromungsquerschnitts erneut vorgenommen wird. Eine solche Bedingung kann beispielsweise nach Ablauf einer bestimmten Zeitdauer sein, so dass es nach der Adaption der Schluckkennlinie möglich ist, eine erneute Adaption des Stromungsquerschnitts durchzufuhren. Dies ist sinnvoll, da es vorkommen kann, dass sowohl Schluckkennlinie als auch Stromungsquerschnitt Abweichungen aufweisen und somit korrigiert werden müssen.
Die Adaption des Schluckverhaltens der Brennkraftmaschine kann dadurch erfolgen, dass Parameter der Ventilsteuerung korrigiert werden, beispielsweise durch eine additive Korrektur der Ventiluberschneidung oder der Emlass- oder Auslassventilposition .
Das beschriebene Verfahren steht lediglich beispielhaft für eine Möglichkeit die Adaption von Systemgroßen in einem Gesamtsystem zu optimieren, die am wahrscheinlichsten die Ursache für die Abweichung zwischen berechneten Werten und den gemessenen Werten ist.
Allgemein besteht die Erfindung darin, dass bei der Regelung einer Brennkraftmaschine mehrere Abweichungen zwischen Messgroßen und zu erwartenden Werten oder mehren Adaptionswerten hinsichtlich ihrer Große und ihres Vorzeichens bewertet wer den und die entsprechenden Systemgrößen für die Adaption so ausgewählt werden, dass die mit der größten Wahrscheinlichkeit für die Abweichung zwischen Modell und Realität Verantwortlichen adaptiert werden. Als Kriterium kann generell hierbei verwendet werden, dass die gewichtete Summe aller Korrekturen, die für einen Abgleich von modellierten Größen und Messwerten erforderlich sind, minimal wird. Hierbei werden vorzugsweise auch mehrere unterschiedliche Betriebspunkte der Brennkraftmaschine betrachtet. Als Kriterium kann auch verwendet werden, dass die Adaptionswerte für ein Abgleichen von modellierten Größen und Messwerten über die betrachteten Betriebspunkte möglichst wenig variieren.
Allgemein gesprochen wird eine Systemgröße für eine Korrektur ausgewählt, wenn mehrere Abweichungen zwischen Messgrößen und zu erwartenden Werten oder mehrere Adaptionswerte auf eine Abweichung dieser Systemgröße in die gleiche Richtung hindeuten. Es ist nicht unbedingt notwendig, die Systemgrößen, die mit der größten Wahrscheinlichkeit die Modellabweichung ver- Ursachen, über ein Adaptionsverfahren anzupassen, es können auch direkt passende Korrekturwerte errechnet werden, mit denen die entsprechende Systemgröße beaufschlagt wird. Es ist darauf zu achten, dass evtl. die Adaptionswerte der anderen Systemgrößen entsprechend reduziert werden, um ein Schwingen des Regelungssystems zu vermeiden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Regeln einer Brennkraftmaschine gemäß einem oder mehrerer physikalischer Modelle, wobei Messwerte und Stellwerte als dem physikalischen Modell zugrundeliegende Systemgroßen zur Verfugung gestellt werden, um die Brennkraftmaschine gemäß einer Regelung zu betreiben, wobei die Systemgroßen jeweils mit einem oder mehreren Adaptionswerten beaufschlagbar sind, um das physikalische Modell an reale Zustande der Brennkraftmaschine anzupassen, wobei anhand der Systemgroßen Schatzgroßen ermittelt werden, wobei in einer Messung der Schatzgroßen zugrundeliegenden physikalischen Großen Messgroßen ermittelt werden, wobei die Messgroßen bezuglich der Schatzgroßen bewertet werden, wobei gemäß einem Adaptionsverfahren mit Hilfe der Mess- großen Adaptionswerte für zumindest einen Teil der Systemgroßen ermittelt werden, wobei abhangig von den Adaptionswerten ein erster Betriebsmodus oder ein zweiter Betriebsmodus eingenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei im ersten Betriebsmodus das Adaptionsverfahren und im zweiten Betriebsmodus ein weiteres Adaptionsverfahren durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei anhand einer ersten Systemgröße und/oder einer zweiten Systemgröße und/oder einer dritten Systemgroße eine erste Schätzgroße ermittelt wird, wobei anhand der ersten Systemgroße und/oder zweiten Systemgroße und/oder dritten Systemgroße eine zweite Schatzgroße ermittelt wird, wobei in einer Messung einer der ersten Schatzgroße zugrundeliegenden physikalischen Große, insbesondere in einem Abgastrakt, eine erste Messgroße ermittelt wird und in einer Messung einer der zweiten Schatzgroße zugrundeliegenden physikalischen Große, insbesondere in einem Ansaugtrakt, eine zweite Messgroße ermittelt wird, wobei die erste Messgroße bezuglich der ersten Schatzgroße und die zweite Messgroße bez glich der zweiten Schatzgroße bewertet wird, wobei mit Hilfe der ersten Messgroße ein erster Adapti- onswert der ersten Systemgroße ermittelt wird, wobei in dem ersten Betriebsmodus mit Hilfe der zweiten Messgroße ein zweiter Adaptionswert für die zweite Systemgroße ermittelt und ein dritter Adaptionswert für die dritte Systemgroße unverändert belassen wird, wobei eine Änderung des zweiten Adaptionswertes aufgrund der Regelung eine Änderung der ersten Systemgroße bewirkt, wobei der zweite Betriebsmodus eingenommen wird, wenn der ermittelte erste Adaptionswert um einen ersten abso- luten oder relativen Abweichungswert und der im ersten Betriebsmodus ermittelte zweite Adaptionswert um einen zweiten absoluten oder relativen Abweichungswert von einem neutralen Wert abweichen, wobei im zweiten Betriebsmodus der zweite Adaptionswert für die zweite Systemgro- ße zurückgesetzt wird, und mit Hilfe der zweiten Messgroße der dritte Adaptionswert für die dritte Systemgroße ermittelt wird und der zweite Adaptionswert für die zweite Systemgroße nach dem Rücksetzen unverändert be lassen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Zurücksetzen des zweiten Adaptionswertes schrittweise erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei beim Zurücksetzen des zweiten Adaptionswertes der zweite Adaptionswert in eine entsprechenden Änderung des ersten Adaptionswertes und/oder einen entsprechenden dritten Adaptionswert umgewandelt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der zweite Betriebsmodus eingenommen wird, wenn der ermittelte erste Adaptionswert um den Betrag des ersten Ab- weichungswertes gegenüber dem neutralen Wert erhöht ist und der im ersten Betriebsmodus ermittelte zweite Adaptionswert um den Betrag des zweiten Abweichungswertes gegenüber dem neutralen Wert vermindert ist, oder wenn der ermittelte erste Adaptionswert um den Betrag des ersten Abweichungswertes gegenüber dem neutralen Wert vermindert ist und der im ersten Betriebsmodus ermittelte zweite Adaptionswert um den Betrag des zweiten Abweichungswertes gegenüber dem neutralen Wert erhöht ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei bei jedem Starten der Brennkraftmaschine der erste Betriebsmodus eingenommen wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei nach einer bestimmten Zeitdauer von dem zweiten Betriebsmodus in den ersten Betriebsmodus übergegangen wird, ohne dass der dritte Adaptionswert zurückgesetzt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei als erste Systemgröße eine Größe, welche die Öffnungszeit eines Kraftstoffeinspritzventils beeinflusst, und/oder als zweite Systemgröße der Strömungsquerschnitt des in den Ansaugtrakt eingelassenen Luftstromes und/oder als dritte Systemgröße eine Schluckkennlinie der Brennkraftmaschine oder eine Ventilstellung eines Einlaß- und/oder Auslaßventiles zur Verfügung gestellt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, wobei als erster Messwert das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einem Abgastrakt der Brennkraftmaschine und/oder als zweiten Messwert der Saugrohrdruck in einem Saugrohr der Brennkraftmaschine ermittelt wird.
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