EP1705356A2 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine - Google Patents

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EP1705356A2
EP1705356A2 EP06110379A EP06110379A EP1705356A2 EP 1705356 A2 EP1705356 A2 EP 1705356A2 EP 06110379 A EP06110379 A EP 06110379A EP 06110379 A EP06110379 A EP 06110379A EP 1705356 A2 EP1705356 A2 EP 1705356A2
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EP
European Patent Office
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value
correction
limiting
combustion engine
internal combustion
Prior art date
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Withdrawn
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EP06110379A
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English (en)
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Andreas Michalske
Sascha-Juan Moran Auth
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1705356A2 publication Critical patent/EP1705356A2/de
Publication of EP1705356A3 publication Critical patent/EP1705356A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • F02D41/187—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow using a hot wire flow sensor

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for controlling an internal combustion engine according to the preambles of the independent claims.
  • a method and a device for controlling an internal combustion engine in which the fuel quantity to be injected into the internal combustion engine is limited to a limiting value is known, for example, from US Pat DE 103 16 185 known.
  • a controller based on the deviation between a setpoint and an actual value of a lambda signal before a controller output signal. Based on operating parameters, a controller predetermines a precontrol value for the limiting value, which is linked to the controller output signal for forming the limiting value.
  • a controller can be used instead of the controller.
  • the precontrol value is adaptively corrected.
  • correction values are determined in a suitable manner, which compensate for these effects. These correction values are stored and then used to correct the precontrol. It is particularly advantageous that an additive and / or a multiplicative correction of the pilot control takes place. This procedure can also be used if control is provided instead of the control.
  • the controller determines the output signal based on the comparison between an expected lambda value and an actual lambda value.
  • the lambda values are a very accurate measure of the injected fuel quantity. If the fuel quantity deviates from the desired value in such a way that possibly more emissions occur, this can be detected even with small deviations. By using the controller, a very accurate determination of the limit value is possible.
  • correction value is superimposed additively and / or multiplicatively on the precontrol value.
  • Such an addition of the correction value with the pre-control value or a multiplication of the correction factor with the pre-control value is easy to implement and requires little resources in the control unit.
  • the correction is particularly flexible if both additive and multiplicative correction values are determined and used.
  • the correction value can be predetermined based on a lambda value.
  • an already present in the control unit accurate signal is used. An additional sensor is not required.
  • correction values that are used to correct other operating parameters are used to determine the correction values for the precontrol. That is, starting from a measured lambda value and an air quantity value, adaptation correction values for the correction of a desired quantity signal are predefined. On the basis of these adaptation correction values, the correction value K is determined. In this embodiment, the determination, based on the lambda value, takes place indirectly via the correction values of another correction.
  • the ratio between the desired lambda value and the actual lambda value is formed.
  • the time profile of the two lambda values is considered in certain operating states, and only the minimum values of the two variables are used. As the operating state, the full load operation is used.
  • the correction values are determined directly from the lambda value.
  • FIGS. 1a and 1b respectively show a block diagram of the device according to the invention
  • FIG. 2 shows a block diagram for clarifying the mode of operation of determining the correction values.
  • FIG. 1 shows the essential elements of a device for controlling an internal combustion engine as a block diagram.
  • a quantity controller is designated 100. This is acted upon by a minimum selection 110 with a drive signal A.
  • the minimum selection 110 is supplied, on the one hand, to the output signal Q of a quantity specification 120 and, on the other hand, to the output signal of a connection point 130.
  • the output QM of node 130 is the limiting value to which output Q of set amount 120 is limited by minimum selection 110.
  • the node 130, the output of a controller 140 and on the other hand, the output signal of a node 150 is supplied to the one.
  • the controller is the output of a comparison point 145 is fed. At one input there is a signal LI with a negative sign which is provided by a lambda sensor 160.
  • the output signal LS of a smoke limitation map 170 is present.
  • the output signal LS of the smoke limitation map also passes to a pilot control 180.
  • the smoke limitation map 170 are various signals from various sensors such as a speed signal N of a speed sensor 102 and other control variables such as a signal QL, the desired and / or the actual amount of air, that of the internal combustion engine is fed, characterized. This is provided in particular by an air control 104.
  • the signal QL with respect to the amount of air also passes to the feedforward control 180.
  • the feedforward control 180 again acts on the connection point 150.
  • the output signal K of the correction value input 190 is supplied, inter alia, the signal LI of the lambda sensor.
  • the node 150 preferably performs an additive and / or a multiplicative linkage of the signals.
  • the quantity specification 120 predetermines a desired quantity of fuel Q to be injected based on at least the driver's request, which is detected, for example, by means of an accelerator pedal. This is limited by the minimum selection 110 to the limiting value QM, which is also referred to below as the maximum permissible fuel quantity QM. This maximum permissible fuel quantity QM is usually predetermined such that no impermissible operating states and / or impermissible emissions of pollutants such as in particular smoke occur. The output signal of the minimum selection then serves to control the quantity controller.
  • the quantity adjuster is preferably designed as an injector of a common rail system.
  • This maximum permissible quantity QM is predefined in particular by a precontrol 180 based on the air quantity QL.
  • a precontrol 180 based on the air quantity QL.
  • the amount of air and other variables can be used, which characterize the environmental conditions of the internal combustion engine and / or the operating condition of the internal combustion engine.
  • the pilot control 180 calculates a pilot value V, which indicates the maximum permissible fuel quantity. Starting from this precontrol value V and the output signal of the lambda controller 140, the junction point 130 forms the limiting value QM.
  • the two signals are combined additively. However, it is also possible to provide a different combination of the two signals, in particular a multiplicative link.
  • this lambda controller 140 Based on the comparison between the desired value LS and the actual value LI for the lambda signal, this lambda controller 140 outputs a value which serves to limit the fuel quantity.
  • the precontrol value V is corrected correspondingly starting from the controller output signal.
  • the feedforward control has the advantage that at least the pre-control value is available in operating states in which no control is possible or expedient. This is especially the case when starting the internal combustion engine of the case when the lambda probe has not yet reached its operating temperature.
  • the smoke limitation map 170 predetermines a desired value LS for the lambda signal as a function of various operating parameters, such as the amount of air and the rotational speed. Based on the comparison with the actual lambda signal, the controller 140 then calculates an output signal. The minimal selection 110 then limits the fuel quantity Q to be injected to the limit value thus formed. The quantity selector 100 is then acted upon by the output signal of the minimum selection.
  • the precontrol value V is corrected in the connection point 150 by means of a correction value K provided by the correction value specification 190.
  • a correction value K provided by the correction value specification 190.
  • an additive connection takes place in the connection point. That is, the correction value K is added to the pre-control value V.
  • the correction value is designed as a multiplicative factor with which the precontrol value V is multiplied.
  • an additive and a multiplicative correction takes place.
  • the correction value specification 190 determines and stores the correction value in the presence of certain operating states in which this is possible. The correction value can then be used for correction in all operating states. A correction is thus also possible in operating states in which no correction value can be determined.
  • FIG. 1b A corresponding embodiment is shown in FIG. 1b. Already described in Figure 1a elements are designated by corresponding reference numerals. Essentially, this embodiment differs from FIG. 1a in that the comparison point 145, the control 140 and the connection point 130 are omitted.
  • the smoke limitation map 170 and the feedforward control 180 are replaced by a default 175.
  • This specification 175 predetermines a control variable S, which is then corrected with the correction value K, depending on various operating parameters such as the air quantity and the rotational speed.
  • the default 175 specifies a base value for the control variable designed for a tolerance-free internal combustion engine.
  • the correction input 190 supplies the correction value K, which compensates tolerances of the real internal combustion engine.
  • the limit value QM At the output of the node 150 is the limit value QM, which is used by the minimum selection 110 for limiting the amount of fuel to be injected.
  • a raw value V for the limiting value QM is predefined on the basis of a control based on a lambda signal and a pilot control.
  • the raw value S for the limiting value QM is only specified by a controller. This raw value is then corrected by means of a correction value K. The corrected raw value serves as limit value QM.
  • a first embodiment for determining the correction value K using the example of a correction factor will be described below.
  • the procedure is not limited to a correction factor with which a multiplicative correction takes place in the node 150.
  • the minimum values of the desired lambda value LS and the actual lambda value LI are determined. If the minimum actual value LIM is smaller than the minimum setpoint LSM, the internal combustion engine is operated too rich. In this case, the limit value QM for future full-load accelerations is corrected by a correction factor K to smaller values.
  • a correction factor multiplied by the pre-control value at node 150 is used, which is less than one. For reasons of statistical relevance and driving comfort, the deviation is not completely compensated from one full-load acceleration to the next, but only gradually.
  • the procedure is as follows.
  • the correction factor K is set to 1. If a full-load acceleration is detected, the minimum values LIM and LSM of the actual lambda value and the lambda nominal value are determined during full-load acceleration. That is, over a certain period of time, the two lambda values are detected and in each case the smallest value occurring in the period is used as the minimum value LIM or LSM.
  • the value R can be used directly as a correction factor K.
  • the value R corresponds to the ratio between the maximums of the desired injection quantity and the actual injected fuel quantity.
  • the injection quantity error is preferably attributed to a positive injector drift.
  • the method also works with an air mass error that can be interpreted as an equivalent fuel quantity error. In both cases, the amount of fuel for the existing fresh air mass is too large. With the value R, the pre-control value V and thus the smoke limitation amount is reduced.
  • the change in the correction factor K is limited by the fact that this is limited to the value 1 - E. Accordingly, the correction factor K is reduced by at most E * 100% after each full-load acceleration.
  • the limited correction factor KB1 K * MAX ( ( 1 - e ) . MIN ( R . 1 ) ) That is, it is checked if the value R is smaller than 1. If this is the case, then it is checked whether R is greater than 1-E. If this is the case, then the value R is used. This means that R assumes values between 1-E and 1. E is greater than zero and significantly smaller than 1. Because E is significantly less than 1, the change in the correction value is limited to a maximum possible value.
  • K B 2 MAX ( ( 1 - L ) .
  • K B 1
  • Limiting to the maximum value of 1 ensures that the smoke limitation quantity is not raised if the actual value is greater than the setpoint.
  • the correction factor K is increased at certain intervals.
  • the distances can be selected as time intervals or depending on the driving performance, in particular driven distance.
  • X assumes values between 0 and 1. Preferably, the values are significantly smaller than 1.
  • the correction value K is determined on the basis of values of a quantitative average value adaptation.
  • a quantitative average value adaptation learns injection quantity errors in certain operating points. For this purpose, starting from the lambda signal and the measured air quantity, a fuel quantity QI is calculated and compared with the desired fuel quantity Q. Based on this comparison, adaptation values are determined and stored in an adaptation map depending on the operating point BP.
  • the correction value K is determined on the basis of the adaptation values, in particular of the adaptation values in specific operating points.
  • the correction values depend only indirectly on the lambda signal LI since the lambda signal is used for the averaging adaptation and thus indirectly determines the correction values via the adaptation values of the averaging adaptation. This is illustrated in FIG. 1b by the fact that the signal LI arrives at the correction specification 190 via the quantity mean value adaptation 165.
  • injection quantity errors are preferably stored in a characteristic field dependent on the operating point.
  • the operating point is preferably defined by the rotational speed and / or the injection quantity. According to the invention, it is therefore provided that the correction quantity K is determined from the adaptation correction values at specific support points.
  • operating points operating points for high fuel quantities are preferably used.
  • a mean relative quantity error X is determined at a plurality of operating points.
  • the mean quantity error X is determined by averaging over a plurality of adaptation correction values AK at selected operating points.
  • operating points are selected in which similar injection quantity errors are to be expected as in full load. These are, in particular, operating points in which the fuel quantity assumes values which differ only insignificantly from the limiting values.
  • a mean absolute error is calculated.
  • the precontrol value is then reduced by this value.
  • FIG. 2 shows the essential elements of a quantitative mean value adaptation. Already described in Figure 1 elements are designated by corresponding reference numerals.
  • the output signal N of the speed sensor 102 arrives at a setpoint input 245, at the second input of which the output signal QK of a connection point 210 lies.
  • the output signal Q of the setpoint 120 arrives at the inputs of the node 210 is on the one hand, the output signal Q of the setpoint 120 and on the other hand, the output of an adaptation 215.
  • the set quantity 120 is the fuel quantity depending on the driver's preference.
  • the output signal Q of the quantity specification also arrives at a connection point 255, at whose second input the output signal QI of a quantity calculation 250 is present. With the output signal of the node 255, the adaptation 215 is applied.
  • the adaptation is further supplied to one or more signals BP, which characterize the operating point. These are provided for example by sensors.
  • the quantity calculation 250 is supplied, on the one hand, with the output signal LI of the lambda sensor 160 and, on the other hand, with the output signal QLI of an air flow meter 233.
  • the output signal QLI of the air flow meter 233 is further supplied to a node 260.
  • the output QLS the setpoint input 245.
  • the output of the node 260 passes through an air flow regulator 270 to an actuator 280 to influence the amount of fresh air.
  • the air quantity controller 270 determines a drive signal for acting on the controller 280.
  • the setpoint input 245 calculates this set value on the basis of various operating parameters, such as the speed N and / or the injected fuel quantity QK.
  • the injected fuel quantity QK comes from the node 210 described above.
  • the quantity calculation 250 calculates an actually injected fuel quantity. This size is linked to the desired quantity Q in the node 255.
  • different adaptation correction values AK are stored in the adaptation 215 as a function of the operating point BP.
  • the fuel quantity Q in the connection point 210 is correspondingly corrected as a function of the operating point. Ie.
  • an adaptation correction value AK for correcting the fuel quantity to be injected is stored in the adaptation characteristic map 215. The operation of such a device is in the DE 195 28 696 described in more detail.
  • the adaptation map 215 the quantity errors are stored as a function of the operating point.
  • correction values AK are limited according to the first exemplary embodiment.
  • the correction values K determined according to the described procedures are used for an additive and / or a multiplicative correction.
  • the limit must be adjusted accordingly.

Abstract

Es werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine beschrieben, bei dem die in die Brennkraftmaschine einzuspritzende Kraftstoffmenge auf einen Begrenzungswert begrenzt wird. Der Begrenzungswert wird ausgehend von dem Ausgangssignal eines Reglers oder einer Steuerung und einem Vorsteuerwert vorgegeben. Ferner wird der Vorsteuerwert korrigiert.

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
  • Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, bei dem die in die Brennkraftmaschine einzuspritzende Kraftstoffmenge auf einen Begrenzungswert begrenzt wird, ist beispielsweise aus der DE 103 16 185 bekannt. Dort gibt ein Regler ausgehend von der Abweichung zwischen einem Sollwert und einem Istwert eines Lambdasignals ein Reglerausgangssignal vor. Eine Steuerung gibt ausgehend von Betriebskenngrößen einen Vorsteuerwert für den Begrenzungswert vor, der mit dem Reglerausgangssignal zur Bildung des Begrenzungswerts verknüpft wird. Alternativ kann an Stelle des Reglers auch eine Steuerung eingesetzt werden.
  • Insbesondere beim Beschleunigen bzw. beim Anfahren treten bei einer solchen Einrichtung noch Rauchemissionen auf. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass diese darauf beruhen, dass die Injektoren, die üblicherweise zur Kraftstoffeinspritzung eingesetzt werden, im Laufe ihrer Lebensdauer ihre Eigenschaften verändern. Insbesondere nimmt die Kraftstoffmenge über der Lebensdauer bei konstantem Ansteuersignal zu. Des weiteren wurde erfindungsgemäß erkannt, dass die Einregelzeit des Reglers zumindestens bei kleinen Gängen zu groß ist, d. h. der Regler kann den Rauchemissionen beim Anfahren nicht ausreichend entgegenwirken. Eine schnellere Auslegung des Reglers ist aufgrund der Gastransportzeit und der dadurch verursachten Trägheiten im Regelkreis nicht möglich.
  • Erfindungsgemäß ist deshalb vorgesehen, dass der Vorsteuerwert adaptiv korrigiert wird. Hierzu werden in geeigneter Weise Korrekturwerte ermittelt, die diese Effekte ausgleichen. Diese Korrekturwerte werden abgespeichert und dann zur Korrektur der Vorsteuerung verwendet. Besonders vorteilhaft ist es dabei, dass eine additive und/oder eine multiplikative Korrektur der Vorsteuerung erfolgt. Diese Vorgehensweise ist auch einsetzbar, wenn an Stelle der Regelung eine Steuerung vorgesehen ist.
  • Der Regler ermittelt das Ausgangssignal ausgehend von dem Vergleich zwischen einem erwarteten Lambdawert und einem tatsächlichen Lambdawert. Die Lambdawerte sind ein sehr genaues Maß für die eingespritzte Kraftstoffmenge. Weicht die Kraftstoffmenge von dem gewünschten Wert derart ab, dass möglicherweise vermehrt Emissionen auftreten, so kann dies schon bei kleinen Abweichungen erkannt werden. Durch die Verwendung des Reglers ist eine sehr genaue Ermittlung des Begrenzungswerts möglich.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Korrekturwert dem Vorsteuerwert additiv und/oder multiplikativ überlagert wird. Eine solche Addition des Korrekturwerts mit dem Vorsteuerwert bzw. eine Multiplikation des Korrekturfaktors mit dem Vorsteuerwert ist leicht zu realisieren und erfordert geringe Ressourcen im Steuergerät. Besonders flexibel ist die Korrektur, wenn sowohl additive als auch multiplikative Korrekturwerte ermittelt und verwendet werden.
  • Vorteilhaft ist es, wenn der Korrekturwert ausgehend von einem Lambdawert vorgebbar ist. Zur Ermittlung des Korrekturwerts wird ein bereits im Steuergerät vorliegendes genaues Signal verwendet. Ein zusätzlicher Sensor ist nicht erforderlich.
  • Bei einer besonders vorteilhaften ersten Ausführungsform werden Korrekturwerte, die zur Korrektur anderer Betriebskenngrößen verwendet werden, zur Ermittlung der Korrekturwerte für die Vorsteuerung eingesetzt. Das heißt ausgehend von einem gemessenen Lambdawert und einem Luftmengenwert werden Adaptionskorrekturwerte zur Korrektur eines Mengenwunschsignals vorgegeben. Ausgehend von diesen Adaptionskorrekturwerten wird der Korrekturwert K ermittelt Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Ermittlung ausgehend von dem Lambdawert indirekt über die Korrekturwerte einer anderen Korrektur.
  • Bei einer anderen besonders vorteilhaften Ausführungsform wird das Verhältnis zwischen dem gewünschten Lambdawert und dem tatsächlichen Lambdawert gebildet. Dabei wird in bestimmten Betriebszuständen der zeitliche Verlauf der beiden Lambdawerte betrachtet, und es werden lediglich die Minimalwerte der beiden Größen verwendet. Als Betriebszustand wird der Volllastbetrieb verwendet. Bei dieser Ausführungsform werden die Korrekturwerte direkt aus dem Lambdawert ermittelt.
    • Zeichnung
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert. Figuren 1a und 1b zeigen jeweils ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung und die Figur 2 ein Blockdiagramm zur Verdeutlichung der Funktionsweise der Ermittlung der Korrekturwerte.
  • In Figur 1 sind die wesentlichen Elemente einer Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine als Blockdiagramm dargestellt. Ein Mengensteller ist mit 100 bezeichnet. Dieser wird von einer Minimalauswahl 110 mit einem Ansteuersignal A beaufschlagt. Der Minimalauswahl 110 wird zum einen das Ausgangssignal Q einer Mengenvorgabe 120 und zum anderen das Ausgangssignal eines Verknüpfungspunktes 130 zugeführt. Bei dem Ausgangssignal QM des Verknüpfungspunktes 130 handelt es sich um den Begrenzungswert auf den das Ausgangssignal Q der Mengenvorgabe 120 durch die Minimalauswahl 110 begrenzt wird. Dem Verknüpfungspunkt 130 wird zum einen das Ausgangssignal eines Reglers 140 und zum anderen das Ausgangssignal eines Verknüpfungspunktes 150 zugeleitet. Dem Regler wird das Ausgangssignal eines Vergleichspunktes 145 zugeleitet. An dessen einem Eingang liegt mit negativem Vorzeichen ein Signal LI an, das von einem Lambdasensor 160 bereitgestellt wird. Am zweiten Eingang des Vergleichspunktes 145 liegt das Ausgangssignal LS eines Rauchbegrenzungskennfeldes 170 an. Das Ausgangssignal LS des Rauchbegrenzungskennfeldes gelangt ferner zu einer Vorsteuerung 180. Dem Rauchbegrenzungskennfeld 170 werden verschiedene Signale verschiedener Sensoren wie beispielsweise ein Drehzahlsignal N eines Drehzahlsensors 102 und andere Steuergrößen wie beispielsweise ein Signal QL, das die gewünschte und/oder die tatsächliche Luftmenge, die der Brennkraftmaschine zugeführt wird, charakterisiert. Dies wird insbesondere von einer Luftsteuerung 104 bereitgestellt. Das Signal QL bezüglich der Luftmenge gelangt ferner zu der Vorsteuerung 180. Die Vorsteuerung 180 beaufschlagt wiederum den Verknüpfungspunkt 150. Am zweiten Eingang des Verknüpfungspunktes 150 liegt das Ausgangssignal K der Korrekturwertvorgabe 190. Der Korrekturwertvorgabe 190 wird unter anderem das Signal LI des Lambdasensors zugeführt. Der Verknüpfungspunkt 150 führt vorzugsweise eine additive und/oder eine multiplikative Verknüpfung der Signale durch.
  • Die Mengenvorgabe 120 gibt ausgehend von wenigstens dem Fahrerwunsch, der beispielsweise mittels eines Fahrpedals erfasst wird, eine gewünschte einzuspritzende Kraftstoffmenge Q vor. Diese wird von der Minimalauswahl 110 auf den Begrenzungswert QM, der im folgenden auch als höchst zulässige Kraftstoffmenge QM bezeichnet wird, begrenzt. Diese höchst zulässige Kraftstoffmenge QM ist üblicherweise derart vorgegeben, dass keine unzulässigen Betriebszustände und/oder unzulässige Emissionen von Schadstoffen wie insbesondere Rauch auftreten. Das Ausgangssignal der Minimalauswahl dient dann zur Ansteuerung des Mengenstellers. Der Mengensteller ist vorzugsweise als Injektor eines Common-Rail-Systems ausgebildet.
  • Diese höchst zulässige Menge QM wird insbesondere von einer Vorsteuerung 180 ausgehend von der Luftmenge QL vorgegeben. Neben der Luftmenge können auch noch weitere Größen verwendet werden, die die Umgebungsbedingungen der Brennkraftmaschine und/oder den Betriebszustand der Brennkraftmaschine charakterisieren.
  • Ausgehend von der Luftmenge QL und weiteren Größen wie beispielsweise dem Sollwert LS für das Lambdasignal berechnet die Vorsteuerung 180 einen Vorsteuerwert V, der die höchstzulässige Kraftstoffmenge angibt. Ausgehend von diesem Vorsteuerwert V und dem Ausgangssignal des Lambdareglers 140 bildet der Verknüpfungspunkt 130 den Begrenzungswert QM. Vorzugsweise werden die beiden Signale additiv verknüpft. Es kann aber auch eine andere Verknüpfung der beiden Signale, insbesondere eine multiplikative Verknüpfung, vorgesehen sein.
  • Dieser Lambdaregler 140 gibt ausgehend von dem Vergleich zwischen dem Sollwert LS und dem Istwert LI für das Lambdasignal einen Wert aus, der zur Begrenzung der Kraftstoffmenge dient. Vorzugsweise wird ausgehend von dem Reglerausgangssignal der Vorsteuerwert V entsprechend korrigiert. Die Vorsteuerung hat den Vorteil, dass in Betriebszuständen, in denen keine Regelung möglich oder sinnvoll ist, zumindestens der Vorsteuerwert zur Verfügung steht. Dies ist insbesondere beim Start der Brennkraftmaschine der Fall, wenn die Lambdasonde noch nicht ihre Betriebstemperatur erreicht hat.
  • Dabei gibt das Rauchbegrenzungskennfeld 170 abhängig von verschiedenen Betriebskenngrößen wie der Luftmenge und der Drehzahl einen Sollwert LS für das Lambdasignal vor. Ausgehend von dem Vergleich mit dem tatsächlichen Lambdasignal berechnet der Regler 140 dann ein Ausgangssignal. Auf den so gebildeten Begrenzungswert begrenzt dann die Minimalauswahl 110 die einzuspritzende Kraftstoffmenge Q. Mit dem Ausgangssignal der Minimalauswahl wird dann der Mengensteller 100 beaufschlagt.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Vorsteuerwert V in dem Verknüpfungspunkt 150 mittels eines Korrekturwerts K, der von der Korrekturwertvorgabe 190 bereitgestellt wird, korrigiert wird. In einer einfachen Ausgestaltung erfolgt im Verknüpfungspunkt eine additive Verknüpfung. Das heißt der Korrekturwert K wird zu dem Vorsteuerwert V hinzuaddiert. Bei einer zweiten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Korrekturwert als multiplikativer Faktor ausgebildet ist, mit dem der Vorsteuerwert V multipliziert wird. Ferner kann vorgesehen sein, dass eine additive und eine multiplikative Korrektur erfolgt. Dies bedeutet, dass die Korrekturwertvorgabe 190 den Korrekturwert bei Vorliegen bestimmter Betriebszustände, in denen dies möglich ist, bestimmt und abspeichert. Der Korrekturwert kann dann in allen Betriebszuständen zur Korrektur verwendet werden. Eine Korrektur ist damit auch in Betriebszuständen möglich, in denen keine Korrekturwert ermittelt werden können.
  • Durch diese Vorgehensweise ergeben sich insbesondere in niederen Gängen Dynamikvorteile, d. h. beim Beschleunigen treten geringere Abgasemissionen auf. Ferner kann die Korrektur bereits in Betriebszuständen erfolgen, in denen die Lambdasonde noch nicht betriebsbereit ist.
  • Bei einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ist vorgesehen, dass an Stelle der Regelung 140 lediglich eine Steuerung vorgesehen ist. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel ist in Figur 1b dargestellt. Bereits in Figur 1a beschriebene Elemente sind mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet. Im wesentlichen unterscheidet sich diese Ausführungsform von der Figur1a darin, dass der Vergleichspunkt 145, die Regelung 140 und der Verknüpfungspunkt 130 entfallen. Das Rauchbegrenzungskennfeld 170 und die Vorsteuerung 180 werden durch eine Vorgabe 175 ersetzt. Diese Vorgabe 175 gibt abhängig von verschiedenen Betriebskenngrößen wie der Luftmenge und der Drehzahl eine Steuergröße S vor, die dann mit dem Korrekturwert K korrigiert wird. Die Vorgabe 175 gibt einen Basiswert für die Steuergröße vor, der für eine toleranzfreie Brennkraftmaschine ausgelegt ist. Die Korrekturvorgabe 190 liefert den Korrekturwert K, der Toleranzen der realen Brennkraftmaschine kompensiert. Am Ausgang des Verknüpfungspunktes 150 liegt der Begrenzungswert QM an, der von der Minimalauswahl 110 zur Begrenzung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge verwendet wird.
  • Bei der in Figur 1a beschriebenen Ausgestaltung wird ein Rohwert V für den Begrenzungswert QM ausgehend von einer Regelung, die auf einem Lambdasignal basiert, und einer Vorsteuerung vorgegeben. Bei der in Figur 1b beschriebenen Ausgestaltung wird der Rohwert S für den Begrenzungswert QM lediglich von einer Steuerung vorgegeben. Dieser Rohwert wird dann mittels eines Korrekturwert K korrigiert. Der korrigierte Rohwert dient als Begrenzungswert QM.
  • Im Folgenden wird eine erste Ausführungsform zur Ermittlung des Korrekturwerts K am Beispiel eines Korrekturfaktors beschrieben. Die Vorgehensweise ist dabei nicht auf einen Korrekturfaktor, mit dem eine multiplikative Korrektur im Verknüpfungspunkt 150 erfolgt, beschränkt. In entsprechender Vorgehensweise kann auch bei einem additiven Korrekturwert vorgegangen werden. Während einer Volllastbeschleunigung werden die Minimalwerte des gewünschten Lambdawerts LS und des tatsächlichen Lambdawerts LI ermittelt. Wenn der minimale Istwert LIM kleiner ist als der minimale Sollwert LSM, wird die Brennkraftmaschine zu fett betrieben. In diesem Fall wird der Grenzwert QM für zukünftige Volllastbeschleunigungen durch einen Korrekturfaktor K zu kleineren Werten hin korrigiert. Vorzugsweise wird ein Korrekturfaktor, mit dem der Vorsteuerwert im Verknüpfungspunkt 150 multipliziert wird, verwendet, der kleiner als eins ist. Aus Gründen der statistischen Relevanz und des Fahrkomforts wird die Abweichung nicht von einer Volllastbeschleunigung zur nächsten vollständig kompensiert, sondern nur allmählich.
  • Zur Ermittlung des Korrekturfaktors K wird wie folgt vorgegangen. Bei der ersten Inbetriebnahme des Fahrzeugs wird der Korrekturfaktor K auf 1 gesetzt. Wird eine Volllastbeschleunigung erkannt, werden während der Volllastbeschleunigung die Minimumwerte LIM und LSM des Lambdaistwerts und des Lambdasollwerts bestimmt. Das heißt über einen bestimmten Zeitraum werden die beiden Lambdawerte erfasst und jeweils der in dem Zeitraum auftretende kleinste Wert wird als minimaler Wert LIM oder LSM verwendet. Ausgehend von dem minimalen Wert LIM des Lambdaistwerts und dem minimalen Wert LSM des Lambdasollwert wird das Verhältnis R zwischen dem Minimalwert LIM des Istwerts und dem Minimalwert LSM des Sollwerts gemäß der Formel: R = L I M / L S M
    Figure imgb0001
    berechnet. Ausgehend von diesem Verhältnis R wird der Korrekturfaktor K berechnet. Bei einer einfachen Ausgestaltung kann der Wert R unmittelbar als Korrekturfaktor K verwendet werden.
  • Der Wert R entspricht dem Verhältnis zwischen den Maxima der gewünschten Einspritzmenge und der tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmenge. Der Einspritzmengenfehler wird vorzugsweise einer positiven Injektordrift zugeschrieben. Das Verfahren wirkt aber auch bei einem Luftmassenfehler, der als äquivalenter Kraftstoffmengenfehler interpretiert werden kann. In beiden Fällen ist die Kraftstoffmenge für die vorhandene Frischluftmasse zu groß. Mit dem Wert R wird der Vorsteuerwert V und damit die Rauchbegrenzungsmenge verkleinert.
  • Die Änderung des Korrekturfaktors K wird dadurch begrenzt, dass diese auf den Wert 1 - E begrenzt wird. Der Korrekturfaktor K wird dementsprechend nach jeder Volllastbeschleunigung um höchstens E * 100 % verkleinert. Zur Berechnung des begrenzten Korrekturfaktors KB1 kann beispielsweise die folgende Formel verwendet werden: KB 1 = K * MAX ( ( 1 - E ) , MIN ( R , 1 ) )
    Figure imgb0002
    Das heißt, es wird überprüft, ob der Wert R kleiner als 1 ist. Ist dies der Fall, so wird überprüft ob R größer als 1-E ist. Ist dies der Fall, so wird der Wert R verwendet. Dies bedeutet, R nimmt Werte zwischen 1-E und 1 an. E ist dabei größer als null und deutlich kleiner als 1. Dadurch, dass E deutlich kleiner als 1 ist, wird die Änderung des Korrekturwerts auf einen maximal möglichen Wert begrenzt.
  • Der Absolutwert wird dann noch auf den Maximalwert 1 und den Minimalwert 1 - L limitiert. Dies erfolgt durch die Formel: K B 2 = MAX ( ( 1 − L ) , K B 1 )
    Figure imgb0003
  • Durch die Begrenzung auf den Maximalwert 1 wird sichergestellt, dass die Rauchbegrenzungsmenge nicht angehoben wird, wenn der Istwert größer als der Sollwert ist.
  • Bei einer Ausgestaltung ist vorgesehen, das in bestimmten Abständen der Korrekturfaktor K erhöht wird. Die Abstände können dabei als zeitliche Abstände oder abhängig von der Fahrleistung, insbesondere gefahrene Wegstrecke, gewählt werden. Dabei wird der angehobene Wert KA für den Korrekturfaktor K gemäß der folgenden Formel aus dem aktuellen Wert K berechnet: K A = MIN ( 1 , K ∗ ( 1 + X ) )
    Figure imgb0004
  • Dabei nimmt X Werte zwischen 0 und 1 an. Vorzugsweise sind die Werte deutlich kleiner als 1.
  • Dadurch wird für den Fall, dass sich die Drift umkehrt, sichergestellt, dass der Korrekturfaktor K nicht auf dem kleinsten jemals angenommenen Wert verharrt. Dabei erfolgt eine Anhebung maximal auf den Wert 1. Eine nicht gerechtfertigte Anhebung wird durch den Algorithmus rückgängig gemacht.
  • Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform wird der Korrekturwert K ausgehend von Werten einer Mengenmittelwertadaption bestimmt. Eine solche Mengenmittelwertadaption lernt Einspritzmengenfehler in bestimmten Betriebspunkten. Hierzu wird ausgehend von dem Lambdasignal und der gemessenen Luftmenge eine Kraftstoffmenge QI berechnet und mit der gewünschten Kraftstoffmenge Q verglichen. Ausgehend von diesem Vergleich werden Adaptionswerte ermittelt und in einem Adaptionskennfeld abhängig vom Betriebspunkt BP abgespeichert. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass zwischen den Mengenfehlern an der Rauchgrenze und den Adaptionswerten in bestimmten Betriebspunkten eine gute Korrelation besteht. Erfindungsgemäß wird deshalb ausgehend von den Adaptionswerten, insbesondere von den Adaptionswerten in bestimmten Betriebspunkten, der Korrekturwert K ermittelt.
  • Bei dieser Ausführungsform hängen die Korrekturwerte lediglich indirekt von dem Lambdasignal LI ab, da das Lambdasignal zur Mengenmittelwertadaption verwendet wird und somit indirekt über die Adaptionswerte der Mengenmittelwertadaption die Korrekturwerte bestimmt. Dies ist in Figur 1b dadurch verdeutlicht, dass das Signal LI über die Mengenmittelwertadaption 165 zur Korrekturvorgabe 190 gelangt.
  • Bei der Mengenmittelwertadaption werden Einspritzmengenfehler vorzugsweise in einem Kennfeld abhängig vom Betriebspunkt abgelegt. Der Betriebspunkt ist vorzugsweise durch die Drehzahl und/oder die Einspritzmenge definiert. Erfindungsgemäß ist deshalb vorgesehen, dass aus den Adaptionskorrekturwerten an bestimmten Stützstellen die Korrekturgröße K ermittelt wird. Als Betriebspunkte werden vorzugsweise Betriebspunkte für hohe Kraftstoffmengen verwendet.
  • Bei einer ersten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass ausgehend von den Adaptionskorrekturwerten an mehreren Betriebspunkten ein mittlerer relativer Mengenfehler X ermittelt wird. Als Korrekturfaktor K wird dann der Wert K = 1 / 1 + X verwendet. Der mittlere Mengenfehler X wird dabei durch Mittelwertbildung über mehrere Adaptionskorrekturwerte AK an ausgewählten Betriebspunkten bestimmt. Bevorzugt werden Betriebspunkte ausgewählt, bei denen ähnliche Einspritzmengenfehler zu erwarten sind wie in der Volllast. Dies sind insbesondere Betriebspunkte, bei denen die Kraftstoffmenge Werte annimmt, die sich nur unwesentlich von den Begrenzungswerten unterscheiden.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass ein mittlerer absoluter Fehler berechnet wird. Um diesen Wert wird dann der Vorsteuerwert verringert.
  • In Figur 2 sind die wesentlichen Elemente einer Mengenmittelwertadaption dargestellt. Bereits in Figur 1 beschriebene Elemente sind mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet. Das Ausgangssignal N des Drehzahlsensors 102 gelangt zu einer Sollwertvorgabe 245, an deren zweitem Eingang das Ausgangssignal QK eines Verknüpfungspunktes 210 liegt. An den Eingängen des Verknüpfungspunktes 210 liegt zum einen das Ausgangssignal Q der Mengenvorgabe 120 und zum anderen das Ausgangssignal einer Adaption 215. Die Mengenvorgabe 120 gibt die Kraftstoffmenge abhängig vom Fahrerwunsch vor. Das Ausgangssignal Q der Mengenvorgabe gelangt ferner zu einem Verknüpfungspunkt 255, an dessen zweitem Eingang das Ausgangssignal QI einer Mengenberechnung 250 anliegt. Mit dem Ausgangssignal des Verknüpfungspunktes 255 wird die Adaption 215 beaufschlagt. Der Adaption werden ferner ein oder mehrere Signale BP, die den Betriebspunkt charakterisieren, zugeführt. Diese werden beispielsweise von Sensoren bereitgestellt.
  • Der Mengenberechnung 250 wird zum einen das Ausgangssignal LI des Lambdasensors 160 und zum anderen das Ausgangssignal QLI eines Luftmengenmessers 233 zugeführt.
  • Das Ausgangssignal QLI des Luftmengenmessers 233 wird ferner einem Verknüpfungspunkt 260 zugeführt. Am zweiten Eingang des Verknüpfungspunktes 260 liegt das Ausgangssignal QLS der Sollwertvorgabe 245. Das Ausgangssignal des Verknüpfungspunktes 260 gelangt über einen Luftmengenregler 270 zu einem Stellelement 280 zur Beeinflussung der Frischluftmenge.
  • Ausgehend von dem Vergleich zwischen dem Signal QLS und dem Signal QLI, das der Differenz zwischen der gewünschten Luftmenge und der tatsächlich zugeführten Luftmenge entspricht, bestimmt der Luftmengenregler 270 ein Ansteuersignal zur Beaufschlagung des Stellers 280. Die Sollwertvorgabe 245 berechnet diesen Sollwert ausgehend von verschiedenen Betriebskenngrößen, wie beispielsweise von der Drehzahl N und/oder der eingespritzten Kraftstoffmenge QK. Die eingespritzte Kraftstoffmenge QK entstammt dem oben beschriebenen Verknüpfungspunkt 210.
  • Ausgehend von der tatsächlich zugeführten Luftmenge QLI, die mittels des Luftmengenmessers 233 erfasst wird, und dem Lambdasignal des Abgases LI berechnet die Mengenberechnung 250 eine tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge. Diese Größe wird in dem Verknüpfungspunkt 255 mit der Wunschmenge Q verknüpft. Ausgehend von diesem Vergleich werden in der Adaption 215 abhängig vom Betriebspunkt BP verschiedene Adaptionskorrekturwerte AK abgelegt. Mittels dieser Adaptionskorrekturwerte AK wird abhängig vom Betriebspunkt die Kraftstoffmenge Q im Verknüpfungspunkt 210 entsprechend korrigiert. D. h. für jeden Betriebspunkt der vorzugsweise durch die Drehzahl und/oder die eingespritzte Kraftstoffmenge definiert ist, ist in dem Adaptionskennfeld 215 ein Adaptionskorrekturwert AK zur Korrektur der einzuspritzenden Kraftstoffmenge abgelegt. Die Funktionsweise einer solchen Einrichtung ist in der DE 195 28 696 detaillierter beschrieben. In dem Adaptionskennfeld 215 sind die Mengenfehler abhängig vom Betriebspunkt abgespeichert.
  • Vorteilhaft ist, wenn die Korrekturwerte AK entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel begrenzt werden.
  • Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass die gemäß den beschriebenen Vorgehensweisen ermittelten Korrekturwerte K zu einer additiven und/oder einer multiplikativen Korrektur verwendet werden. Bei einer additiven Korrektur ist die Begrenzung entsprechend anzupassen.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die einzelnen Ausführungsformen zur Ermittlung der Korrekturwerte miteinander kombiniert werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass für unterschiedliche Betriebspunkte unterschiedliche Korrekturverfahren verwendet werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass für die additiven Korrekturwerte andere Verfahren zur Ermittlung verwendet werden als für die multiplikativen Korrekturwerte.

Claims (11)

  1. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, wobei die in die Brennkraftmaschine einzuspritzende Kraftstoffmenge auf einen Begrenzungswert (QM) begrenzt wird, wobei der Begrenzungswert (QM) ausgehend von dem Ausgangssignal (R) eines Reglers (140) und einem Vorsteuerwert (V) vorgebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsteuerwert (V) korrigiert wird.
  2. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, wobei die in die Brennkraftmaschine einzuspritzende Kraftstoffmenge auf einen Begrenzungswert (QM) begrenzt wird, wobei der Begrenzungswert (QM) ausgehend von dem Ausgangssignal (S) einer Steuerung (175) vorgebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerwert (S) korrigiert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (140) das Ausgangssignal (R) ausgehend von dem Vergleich zwischen einem erwarteten Lambdawert (LS) und einem tatsächlichen Lambdawert (LI) ermittelt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Korrekturwert (K) dem Vorsteuerwert (V) oder dem Steuerwert (S) additiv und/oder multiplikativ überlagert wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturwert (K) ausgehend von einem Lambdawert (LI, LS) vorgebbar ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von einem tatsächlichem Lambdawert(LI) und einem Luftmengenwert (QLI) Adaptionskorrekturwerte (AK) zur Korrektur eines Mengenwunschsignals (QK) vorgebbar sind, wobei ausgehend von diesen Adaptionskorrekturwerten (AK) der Korrekturwert (K) ermittelt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturwert (K) ausgehend von dem Verhältnis zwischen den Minimalwerten der erwarteten Lambdawerte (LS) und der tatsächlichen Lambdawerte (LI) bestimmt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturwert (K) auf einen maximal möglichen Wert begrenzt ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung des Korrekturwerts (K) auf einen maximal möglichen Wert begrenzt wird.
  10. Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, mit Begrenzungsmitteln ((110), die die in die Brennkraftmaschine einzuspritzende Kraftstoffmenge auf einen Begrenzungswert (QM) begrenzen, wobei der Begrenzungswert (QM) ausgehend von dem Ausgangssignal (R) eines Reglers (170, 180) und einem Vorsteuerwert (V) vorgebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (190, 150) vorgesehen sind, die den Vorsteuerwert (V) korrigieren.
  11. Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, mit Begrenzungsmitteln (110), die die in die Brennkraftmaschine einzuspritzende Kraftstoffmenge auf einen Begrenzungswert (QM) begrenzen, wobei der Begrenzungswert (QM) ausgehend von dem Ausgangssignal (S) einer Steuerung (175) vorgebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (190, 150) vorgesehen sind, die den Steuerwert (SV) korrigieren.
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