EP1730395A1 - Verfahren zum anpassen des erfassens eines messsignals einer abgassonde - Google Patents

Verfahren zum anpassen des erfassens eines messsignals einer abgassonde

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EP1730395A1
EP1730395A1 EP04804558A EP04804558A EP1730395A1 EP 1730395 A1 EP1730395 A1 EP 1730395A1 EP 04804558 A EP04804558 A EP 04804558A EP 04804558 A EP04804558 A EP 04804558A EP 1730395 A1 EP1730395 A1 EP 1730395A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
limit value
cylinders
controller
equal
cylinder
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04804558A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Reza Aliakbarzadeh
Tino Arlt
Gerd RÖSEL
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.)
Aumovio Germany GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP1730395A1 publication Critical patent/EP1730395A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/32—Controlling fuel injection of the low pressure type
    • F02D41/34—Controlling fuel injection of the low pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
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    • F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • F02D41/1456—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio with sensor output signal being linear or quasi-linear with the concentration of oxygen
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    • F02D41/32—Controlling fuel injection of the low pressure type
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/009—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating position or synchronisation signals

Definitions

  • the invention relates to a method for adapting the detection of a measurement signal of an exhaust gas probe which is arranged in an internal combustion engine with a plurality of cylinders and the injection valves assigned to the cylinders, which measure fuel.
  • the exhaust gas probe is arranged in an exhaust tract and its measurement signal is characteristic of the air / fuel ratio in the respective cylinder.
  • DE 199 03 721 C1 discloses a method for a multi-cylinder internal combustion engine for cylinder-selective control of an air / fuel mixture to be combusted, in which the lambda values for different cylinders or cylinder groups are sensed and controlled separately.
  • a probe evaluation unit is provided, in which a time-resolved evaluation of the exhaust probe signal is carried out and a cylinder-selective lambda value is thus determined for each cylinder of the internal combustion engine.
  • Each cylinder is assigned an individual controller, which is designed as a PI or PID controller, the controlled variable of which is a cylinder-specific lambda value and the reference variable of which is a cylinder-specific target value of the lambda.
  • the manipulated variable of the respective controller then influences the injection of the fuel in the respectively assigned cylinder.
  • the quality of the cylinder-specific lambda control depends largely on how precisely the measurement signal of the exhaust gas probe is assigned to the exhaust gas of the respective cylinder. During the operation of the exhaust gas probe, its response behavior can change and thus also the degree of precision in the assignment of the measurement signal of the exhaust gas probe to the exhaust gases of the respective cylinder.
  • the object of the invention is to create a method for adapting the detection of a measurement signal of an exhaust gas probe, which enables simple and precise control of an internal combustion engine over a long operating period, in which the exhaust gas probe can be arranged.
  • the object is achieved by the features of the independent claims.
  • Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.
  • the invention is characterized by a method and a corresponding device for adapting the detection of a measurement signal of an exhaust gas probe.
  • the exhaust gas probe is arranged in an internal combustion engine with a plurality of cylinders and with the injection valves assigned to the cylinders, which measure fuel.
  • the exhaust gas probe is arranged in an exhaust tract of the internal combustion engine and its measurement signal is characteristic of the air / fuel ratio in the respective cylinder.
  • the measurement signal is recorded and assigned to the respective cylinder.
  • a control variable for influencing the air / fuel ratio in the respective cylinder is generated by means of one controller depending on the measurement signal recorded for the respective cylinder.
  • the specified crankshaft angle is adjusted depending on an instability criterion of the controller.
  • the invention is based on the surprising finding that the control quality of the controller is only significantly influenced by the crankshaft angle at which the measurement signal is recorded if an instability criterion is met, that is if the controller is operating unstably.
  • the invention uses this knowledge by adapting the predetermined crankshaft angle depending on the instability criterion of the controller.
  • the customization can be very simple and at the same time take place very quickly and thus ensure a high control quality of the controller in a simple manner.
  • the instability criterion depends on the manipulated variable (s) of the controller assigned to the respective cylinder and / or further controllers assigned to other cylinders. In this way, the measurement signal can be adapted particularly easily and quickly.
  • the instability criterion is met if the manipulated variable or the manipulated variables is or are the same for a predetermined period of time to the maximum limit value to which it is or will be limited by the controller or controllers, or is or are the same Minimum limit value to which it is or will be limited by the controller (s).
  • a fault in the injection valve or an actuator recognizes that only the air supply to the respective cylinder is influenced if the manipulated variable of the respective cylinder is the same for a predetermined period of time to its maximum limit value, to which it is limited by the controller, or is equal to its minimum limit value, to which it is limited by the controller, and at least one manipulated variable that is assigned to another cylinder is not equal to the maximum limit value or the minimum limit value.
  • a fault in an injection valve can also be detected and the crankshaft angle of the detection of the measurement signal cannot then be incorrectly changed.
  • the instability criterion is met if at least the manipulated variable assigned to a cylinder has an amplitude swings that is greater than a predetermined threshold amplitude. In this way, the instability of the control can be reliably recognized, particularly when the number of cylinders is odd.
  • the controllers each include an observer who determines a state variable as a function of the detected measurement signals of the exhaust gas probe, wherein a quantity characterizing the state variable is fed back and in which the instability criterion depends on one or more of the state variables , As a result, the instability criterion can be particularly simple.
  • the predetermined crankshaft angle is adjusted with a step size that corresponds to a predetermined fraction of the expected stability range of the control.
  • the fraction is preferably chosen to be approximately 1/5 of the expected stability range of the control.
  • the adaptation of the detection of the measurement signal of the exhaust gas probe and the further exhaust gas probe is advantageously carried out separately and in each case based on the first part or the second part of all cylinders.
  • FIG. 1 shows an internal combustion engine with a control device
  • FIG. 2 shows a block diagram of the control device
  • FIG. 3 shows a first flow chart of a program for adapting the detection of a measurement signal of an exhaust gas probe
  • FIG. 4 shows another program for adapting the detection of the measurement signal of the exhaust gas probe
  • FIG. 5 shows yet another flowchart of a program for adapting the detection of the measurement signal of the exhaust gas probe.
  • An internal combustion engine (FIG. 1) comprises an intake tract 1, an engine block 2, a cylinder head 3 and an exhaust tract 4.
  • the intake tract 1 preferably comprises a throttle valve 11, further a collector 12 and an intake manifold 13, which leads to a cylinder ZI an inlet duct is led into the engine block 2.
  • the engine block 2 further comprises a crankshaft 21, which is coupled to the piston 24 of the cylinder ZI via a connecting rod 25.
  • the cylinder head 3 comprises a valve train with a gas inlet valve 30, a gas outlet valve 31 and valve drives. ben 32, 33.
  • the cylinder head 3 further comprises an injection valve 34 and a spark plug 35.
  • the injection valve can also be arranged in the intake duct.
  • the exhaust tract 4 comprises a catalytic converter 40, which is preferably designed as a three-way catalytic converter. An exhaust gas recirculation line can be led from the exhaust tract 4 to the intake tract 1, in particular to the collector 12.
  • control device 6 is provided, to which sensors are assigned, which detect different measured variables and each determine the measured value of the measured variable.
  • the control device 6 controls the actuators by means of corresponding actuators depending on at least one of the measured variables.
  • the sensors are a pedal position sensor 71 which detects the position of an accelerator pedal 7, an air mass meter 14 which detects an air mass flow upstream of the throttle valve 11, a temperature sensor 15 which detects the intake air temperature, a pressure sensor 16 which detects the intake manifold pressure, a crankshaft angle sensor 22, which detects a crankshaft angle, to which a speed N is then assigned, a further temperature sensor 23, which detects a coolant temperature, a camshaft angle sensor 36a, which detects the camshaft angle and an exhaust gas probe 41 which detects a residual oxygen content of the exhaust gas and whose measurement signal is characteristic of that Air / fuel ratio in the cylinder ZI.
  • the exhaust gas probe 41 is preferably designed as a linear lambda probe and thus generates a measurement signal proportional to this over a wide range of the air / fuel ratio.
  • any subset of the sensors mentioned or additional sensors can be present.
  • the actuators are, for example, the throttle valve 11, the gas inlet and gas outlet valves 30, 31, the injection valve 34 or the spark plug 35.
  • cylinders Z2-Z4 are also provided, to which corresponding actuators are then assigned.
  • An exhaust gas probe is preferably assigned to each exhaust bank on cylinders.
  • the internal combustion engine can comprise six cylinders, three cylinders being assigned to one exhaust gas bank and, accordingly, one exhaust gas probe 41 each.
  • FIG. 2 A block diagram of parts of the control device 6, which can also be referred to as a device for controlling the internal combustion engine, is shown in FIG. 2.
  • a block B1 corresponds to the internal combustion engine.
  • An air / fuel ratio LAM_RAW detected by the exhaust gas probe 41 is fed to a block B2.
  • the predetermined air / fuel ratio which is derived from the measurement signal of the exhaust gas probe 41, is then assigned in block B2 to the respectively predetermined crankshaft angles CRK_SAMP based on a reference position of the respective piston of the respective cylinder ZI to Z4 the respective air / fuel ratio of the respective cylinder ZI to Z4 and so the individually determined air / fuel ratio LAM_I [Z1-Z4] is assigned.
  • the reference position of the respective piston 24 is preferably its top dead center.
  • the predefined crankshaft angle CRK_SAMP is, for example, permanently applied for the initial start-up of the internal combustion engine and is adapted in the following, if necessary, using the programs described below.
  • an average air / fuel ratio LAM_MW is determined by averaging the air / fuel ratios LAM_I [Z1-Z4] recorded individually for the cylinder. Furthermore, an actual value D_LAM_I [ZI] of a cylinder-specific air / fuel ratio deviation is determined in block B2a from the difference between the mean air / fuel ratio LAM_MW and the cylinder-individually determined air / fuel ratio LAM_I [ZI]. This is then fed to a controller which is formed by block B3a.
  • the cylinder-specific air / fuel ratio deviation is determined and then assigned to a block B3, which is part of an observer and comprises an integrating element that includes the integrated size at its entrance.
  • the I element of block B3 then provides a first estimate EST1 [ZI] at its output.
  • the first estimated value EST1 [ZI] is limited in the integration element of block B3 to a minimum and minimum value MINV1 and a maximum and maximum value MAXV1, which are preferably fixed.
  • the first estimated value EST1 [ZI] is then supplied to a delay element which also forms part of the observer and is formed in block B4.
  • the delay element is preferably designed as a PTI element. Possibly the respective first estimates EST1 [Z2-Z4] based on the further cylinders [Z2-Z4] are also fed to the delay element.
  • the first estimate EST1 [ZI] forms a state variable of the observer.
  • the first estimated value EST1 [ZI] is also fed to a block B5, in which a further integrator element is formed, which integrates the first estimated value ESTl [ZI] and then generates a cylinder-individual lambda control factor LAM_FAC_I [ZI] at its output as the manipulated variable of the controller ,
  • the cylinder-specific lambda control factor LAM_FAC_I [ZI] is limited to a maximum limit value MAXV2 and a minimum limit value MINV2.
  • a second estimated value EST2 [ZI] is determined depending on the cylinder-specific lambda control factor LAM_FAC_I [Zl].
  • a lambda controller is provided, the reference variable of which is an air / fuel ratio specified for all cylinders of the internal combustion engine and the control variable is the average air / fuel ratio LAM_MW.
  • the manipulated variable of the lambda controller is a lambda control factor LAM_FAC_ALL.
  • the lambda controller therefore has the task that, when viewed across all cylinders Z1 to Z4 of the internal combustion engine, the predetermined air / fuel ratio is set.
  • the third controller of block B8 can then be omitted.
  • a fuel mass MFF to be metered is determined as a function of an air mass flow MAF in the respective cylinders Z1 to Z4 and, if appropriate, the speed N and a setpoint value LAM_SP of the air / fuel ratio for all cylinders Z1-Z4.
  • a corrected fuel mass MFF_COR to be metered is determined by multiplying the fuel mass MFF to be metered, the lambda control factor LAM_FAC_ALL and the cylinder-specific lambda control factor LAM_FAC_I [Z1].
  • an actuating signal is then generated with which the respective injection valve 34 is activated.
  • controller structures B_Z2 to B_Z4 are provided for the respective further cylinders Z2 to Z4 for each additional cylinder Z1 to Z4.
  • a proportional element can also be formed in block B5.
  • a program for adapting the detection of the measurement signal of the exhaust gas probe 41 is started in a step S1, preferably shortly after the start of the internal combustion engine. Variables are initialized in step S1 if necessary (FIG. 3).
  • a step S2 it is checked whether the cylinder-specific lama control factor LAM_FAC_I [Zl], which is assigned to the cylinder Zl, is equal to the limit maximum value MAXV2 or a limit minimum value MINV2, specifically for a predetermined period of time, for example five to ten seconds , or whether the amplitude AMP of the cylinder-specific lambda control factor
  • LAM_FAC_I [Zl] which is assigned to the cylinder Zl, exceeds a predetermined threshold amplitude AMP_THR. If this is not the case, then an instability criterion is not met and processing is continued in a step S4, in which the program is interrupted for a predetermined waiting period T_W before the condition of step S2 is checked again.
  • step S2 If, on the other hand, the condition of step S2 is met, the instability criterion is met and the predetermined crankshaft angle CRK_SAMP based on the reference position of the piston 24 of the respective cylinder Z1 to Z4, at which the measurement signal of the exhaust gas probe 41 is detected and assigned to the respective cylinder, is adapted in step S6, preferably in that the predetermined crankshaft angle CRK_SAMP is either increased or decreased by a predetermined change angle D.
  • the change angle D is preferably a predetermined fraction of the expected Crankshaft angle range within which the control is stable. This expected crankshaft angle range is preferably determined by tests, specifically for the new state of the internal combustion engine.
  • the change angle D is preferably large angles with respect to the crankshaft angle range and is, for example, 20% of the crankshaft angle range, for example approximately 40 ° crankshaft angle.
  • the direction of the adaptation of the predefined crankshaft angle CRK_SAMP is preferably determined by two or more successive runs of steps S2 and S6, including the starting state, that is to say the instability criterion, with different signs of the change angle D.
  • the stable range of the control can be found within very few passes of steps S2 and S6, which is characterized in that the instability criterion of step S2 is not met ,
  • a second embodiment of a program for adapting the detection of the measurement signal of the exhaust gas probe 41 is shown with reference to FIG. 4.
  • the program is started in a step S10, in which variables are initialized if necessary. It is used as an example for an internal combustion engine. wrote, in which three cylinders Z1-Z3 are assigned to an exhaust gas probe 41. This can be the case, for example, in the case of an internal combustion engine with three cylinders Z1-Z3 or also in the case of an internal combustion engine with six cylinders, in which the exhaust gas ducts are led from three cylinders Z1-Z3 to an exhaust gas probe 41. In such an internal combustion engine with six cylinders, the program is then processed in parallel once for every three cylinders in accordance with the following steps. However, the program is also suitable for implementation if a different number of cylinders are assigned to the respective exhaust gas probe 41, the conditions then being adapted in accordance with this number.
  • step S12 the cylinder-specific lambda control factors LAM_FAC_I [Zl], LAM_FAC_I [Z2], LAM_FAC_I [Z3], which are assigned to the cylinders Zl to Z3, are checked to determine whether they are the maximum limit value MAXV2 or the for the specified period Minimum limit value MINV2 assume or their temporal course oscillates with an amplitude AMP that is greater than the predetermined threshold amplitude AMP THR.
  • the amplitude AMP can also be determined in each case in that the maximum and minimum values of the time profile of the cylinder-specific lambda control factor LAM_FAC_I [Zl to Z3] occurring during the predetermined time period are recorded and their difference is equated with the amplitude AMP.
  • a step S14 it is then checked whether the number of cylinder-specific lambda control factors LAM_FAC_I [Zl to Z3], which were recorded in step S12, in such a way that they were the same for the predetermined period of time Limit maximum value MAXV2 or the minimum limit value MINV2 is greater than zero and at the same time their number is less than three.
  • This component can be the respective injection valve 34 of the cylinder or cylinders Z1-Z3, the cylinder-specific lambda control factor LAM_FAC_I [Zl to Z3] of which has assumed the maximum limit value MAXV2 or the minimum limit value MINV2 for the specified period of time. This is based on the knowledge that if not all cylinder-specific lambda control factors LAM_FAC_I [Zl to Z3] which are each assigned to an exhaust gas probe 41, but only a part of them takes the maximum limit value MAXV2 or the minimum limit value MINV2, this does not apply to an instance - is due to the stability of the regulation, but to one
  • the component can be the respective injection valve 34 or also an actuator which only influences the air supply to the respective cylinder Z1-Z3.
  • Such an actuator can be, for example, the inlet valve 30 or a so-called impulse charging valve.
  • step S16 for example, an emergency operation of the internal combustion engine can then be controlled or, if appropriate, measures can also be initiated to correct the fault in the components.
  • step S18 the processing is continued in step S18, in which the program is interrupted for the predetermined waiting period T_W before the processing is continued again in step S12.
  • step S20 If, on the other hand, the condition of step S14 is not met, an instability criterion is checked in step S20. It is checked in step S20 whether the number ANZ of the cylinder-specific lambda control factors LAM_FAC_I [Zl to Z3], which have taken the maximum limit value MAXV2 for the predetermined time in step S12, is two and the corresponding number of those who have taken the minimum limit value MINV2 is one or the number ANZ of those who have taken the maximum limit value MAXV2 is equal to one and the number of those who have taken the minimum value limit MINV2 is two or the number of those cylinder-specific lambda control factors LAM_FAC_I [Zl to Z3] whose amplitude AMP is greater than the threshold amplitude AMP_THR is greater than zero.
  • step S20 If the condition of step S20 and therefore of the instability criterion is not met, the processing is continued in step S18.
  • step S20 is based on the knowledge that in the event of instability in the control with an odd number of cylinders, all cylinder-specific lambda control factors LAM_FAC_I [Zl to Z3] either take the maximum limit value MAXV2 or the minimum limit value MINV2 and beyond one part occupies the minimum limit value MINV2 and the other part occupies the maximum limit value MAXV2.
  • the number of those who take the maximum limit value MAXV2 differs only by one from the number that the
  • step S20 If the condition of step S20 is met, then the predetermined crankshaft angle CRK_SAMP is adapted in a step S22 in accordance with step S6. Following step S22, the processing of the program is continued in step S18.
  • step S30 A further embodiment of the program for adapting the detection of the measurement signal of the exhaust gas probe 41 is described below with reference to FIG. 5, only the differences from the embodiment according to FIG. 4 being explained.
  • the program is started in a step S30.
  • step S32 is processed, which is analogous to step S12.
  • step S12 the time profiles of the respective first estimated value EST1 [Zl to Z3] of the controller assigned to the respective cylinder Zl to Z4 are examined to determine whether they are the maximum limit value MAXV1 or the minimum limit value MINVl for the specified period of time or whether their temporal course oscillates with an amplitude AMP that is greater than threshold amplitude AMP_THR.
  • the first estimate EST1 filtered by block B4 can also be examined in step S32.
  • Steps S34 and S40 correspond to steps S14 and S20, with the proviso that the conditions Instead of referring to the cylinder-specific lambda control factors LAM_FAC_I [Zl to Z3], the respective first estimated values ESTl [Zl to Z3] are related.
  • Steps S36, S38 and S42 correspond to steps S16, S18 and S22.

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Abstract

Eine Abgassonde ist in einer Brennkraftmaschine angeordnet mit mehreren Zylindern und den Zylindern zugeordneten Ein­spritzventilen, die Kraftstoff zumessen, wobei die Abgassonde in einem Abgastrakt angeordnet ist und ihr Messsignal charakteristisch ist für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem jeweiligen Zylinder. Zu einem vorgegebenen Kurbelwellenwinkel (CRK_SAMP) wird bezogen auf eine Bezugsposition des Kolbens des jeweiligen Zylinders das Messsignal erfasst und dem je­weiligen Zylinder zugeordnet. Mittels jeweils eines Reglers wird eine Steilgröße zum Beeinflussen des Luft/Kraftstoff­-Verhältnisses in dem jeweiligen Zylinder abhängig von dem für den jeweiligen Zylinder erfassten Messsignal erzeugt. Der vorgegebene Kurbelwellenwinkel (CRK_SAMP) wird abhängig von einem Instabilitätskriterium des Reglers angepasst.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Anpassen des Erfassens eines Messsignals einer Abgassonde
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anpassen des Erfassens eines Messsignals einer Abgassonde, die in einer Brennkraftmaschine angeordnet ist mit mehreren Zylindern und den Zylindern zugeordneten Einspritzventilen, die Kraftstoff zu- messen. Die Abgassonde ist in einem Abgastrakt angeordnet und ihr Messsignal ist charakteristisch für das Luft/Kraftstoff- Verhältnis in dem jeweiligen Zylinder.
Immer strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich zulässiger Schadstoffemissionen von Kraftfahrzeugen, in denen Brennkraftmaschinen angeordnet sind, machen es erforderlich, die Schadstoffemissionen beim Betrieb der Brennkraftmaschine so gering wie möglich zu halten. Dies kann zum einen erfolgen, indem die Schadstoffemissionen verringert werden, die während der Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine entstehen. Zum andern sind in Brennkraftmaschinen Abgasnachbehandlungssysteme im Einsatz, die die Schadstoffemissionen, die während des Verbrennungsprozesses des Luft/Kraftstoff-Gemisches in den jeweiligen Zylindern erzeugt werden, in unschädliche Stoffe umwandeln. Zu diesem Zweck werden Katalysatoren eingesetzt, die Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe und Stickoxide in unschädliche Stoffe umwandeln. Sowohl das gezielte Beeinflussen des Erzeugens der Schadstoffemissionen während der Verbren- nung als auch das Umwandeln der Schadstoffkomponenten mit einem hohen Wirkungsgrad durch einen Abgaskatalysator setzen ein sehr präzise eingestelltes Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem jeweiligen Zylinder voraus. Aus der DE 199 03 721 Cl ist ein Verfahren für eine mehrzy- lindrige Brennkraftmaschine zur zylinderselektiven Regelung eines zu verbrennenden Luft/Kraftstoff-Gemisches bekannt, bei dem die Lambdawerte für verschiedene Zylinder oder Zylindergruppen getrennt sensiert und geregelt werden. Dazu ist eine Sonden-Auswerteeinheit vorgesehen, in der eine zeitaufgelöste Auswertung des Abassondensignals erfolgt und so ein zylinderselektiver Lambdawert für jeden Zylinder der Brennkraftma- schine ermittelt wird. Jedem Zylinder ist ein einzelner Regler zugeordnet, der als PI- oder PID-Regler ausgebildet ist, dessen Regelgröße ein zylinderindividueller Lambdawert ist und dessen Führungsgröße ein zylinderindividueller Sollwert des Lambdas ist. Die Stellgröße des jeweiligen Reglers beein- flusst dann die Einspritzung des Kraftstoffs in dem jeweils zugeordneten Zylinder.
Die Güte der zylinderindividuellen Lambdaregelung hängt maßgeblich davon ab, wie präzise das Messsignal der Abgassonde dem Abgas des jeweiligen Zylinders zugeordnet ist. Während des Betriebs der Abgassonde kann sich deren Ansprechverhalten ändern und somit auch der Grad der Präzision der Zuordnung des Messsignals der Abgassonde zu den Abgasen des jeweiligen Zylinders .
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Anpassen des Erfassens eines Messsignals einer Abgassonde zu schaffen, das über eine lange Betriebsdauer ein einfaches und präzises Steuern einer Brennkraftmaschine ermöglicht, in der die Ab- gassonde anordenbar ist. Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Anpassen des Erfassens eines Messsignals einer Abgassonde. Die Abgassonde ist in einer Brennkraftmaschine angeordnet mit mehreren Zylindern und mit den Zylindern zugeordneten Einspritzventilen, die Kraftstoff zumessen. Die Abgassonde ist in einem Abgastrakt der Brennkraftmaschine angeordnet und ihr Messsignal ist charakteristisch für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem jeweiligen Zylinder.
Zu einem vorgegebenen Kurbelwellenwinkel bezogen auf eine Bezugsposition des Kolbens des jeweiligen Zylinders wird das Messsignal erfasst und dem jeweiligen Zylinder zugeordnet. Mittels jeweils eines Reglers wird eine Stellgröße zum Beeinflussen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in dem jeweiligen Zylinder abhängig von dem für den jeweiligen Zylinder erfassten Messsignal erzeugt. Der vorgegebene Kurbelwellenwinkel wird abhängig von einen Instabilitätskriterium des Reglers angepasst .
Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass die Regelgüte des Reglers nur dann maßgeblich durch den Kurbelwellenwinkel, bei dem das Messsignal erfasst wird, be- einflusst wird, wenn ein Instabilitätskriterium erfüllt ist, wenn also der Regler instabil arbeitet. Die Erfindung nutzt diese Erkenntnis, indem der vorgegebene Kurbelwellenwinkel abhängig von dem Instabilitätskriterium des Regler angepasst wird. Die Anpassung kann sehr einfach sein und gleichzeitig sehr schnell erfolgen und so auf einfache Weise eine hohe Regelgüte des Reglers gewährleisten.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung hängt das Instabilitätskriterium ab von der oder den Stellgrößen des dem jeweiligen Zylinder zugeordneten Reglers und/oder weiteren Reglern, die anderen Zylindern zugeordnet sind. So kann das Messsignal besonders einfach und schnell angepasst werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Instabilitätskriterium erfüllt, wenn die Stellgröße beziehungsweise die Stellgrößen für eine vorgegebene Zeitdauer gleich ist beziehungsweise sind ihrem Grenz-Maximalwert, auf den sie durch den beziehungsweise die Regler begrenzt wird beziehungsweise werden, oder gleich ist beziehungsweise sind ihrem Grenz-Minimalwert, auf den sie durch den beziehungsweise die Regler begrenzt wird beziehungsweise werden. Dadurch kann einfach erkannt werden, ob die Regelung instabil ist und dann eine entsprechende Anpassung des vorgegebenen Kurbelwellenwinkels erfolgen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zum Erfüllen des Instabilitätskriteriums erforderlich, dass alle Stellgrößen für die vorgegebene Zeitdauer gleich sind ihrem Grenz-Maximalwert, auf den sie durch die Regler begrenzt werden oder gleich sind ihrem Grenz-Minimalwert, auf den sie durch die Regler begrenzt werden und dies für die Stellgrößen aller Zylinder gilt. So kann besonders zuverläs- sig die Instabilität der Regelung erkannt werden und insbesondere verhindert werden, dass ein Komponentenfehler, zum Beispiel der eines Einspritzventils, fehlerhaft auf eine Instabilität der Regelung erkannt wird. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zum Erfüllen des Instabilitätskriteriums erforderlich, dass bei einer geraden Anzahl an Zylindern die eine Hälfte der Stellgrößen gleich ist dem Grenz-Maximalwert und die andere Hälfte gleich ist dem Grenz-Minimalwert und dass bei einer ungeraden Anzahl an Zylindern eine erste Anzahl an Stellgrößen gleich ist dem Grenz-Maximalwert und eine zweite Anzahl an Stellgrößen gleich ist dem Grenz-Minimalwert, wobei die erste Anzahl sich von der zweiten um eins unterscheidet und die Summe der ersten und zweiten Anzahl gleich ist der ungeraden Anzahl an Zylindern. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass dies charakteristisch ist für eine instabile Regelung bei einer geraden Zylinderanzahl und entsprechend bei einer ungeraden Zylinderanzahl.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird auf einen Fehler des Einspritzventils oder eines Stellglieds erkannt, dass ausschließlich die Luftzufuhr zu dem je- weiligen Zylinder beeinflusst, wenn die Stellgröße des jeweiligen Zylinders für eine vorgegebene Zeitdauer gleich ist ihrem Grenz-Maximalwert, auf den sie durch den Regler begrenzt wird, oder gleich ist ihrem Grenz-Minimalwert, auf den sie durch den Regler begrenzt wird, und mindestens eine Stellgrö- ße, die einem anderen Zylinder zugeordnet ist, ungleich ist dem Grenz-Maximalwert oder dem Grenz-Minimalwert. So kann zusätzlich ein Fehler eines Einspritzventils erkannt werden und dann nicht fälschlicherweise der Kurbelwellenwinkel der Erfassung des Messsignals verändert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Instabilitätskriterium erfüllt, wenn mindestens die einem Zylinder zugeordnete Stellgröße mit einer Amplitude schwingt, die größer ist als eine vorgegebene Schwellenwert- Amplitude. So kann insbesondere bei einer ungeraden Zylinderanzahl die Instabilität der Regelung sicher erkannt werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Regler je einen Beobachter, der eine Zustandsgröße ermittelt abhängig von den erfassten Messsignalen der Abgassonde, wobei eine die Zustandsgröße charakterisierende Größe des Beobachters rückgekoppelt wird und bei dem das In- Stabilitätskriterium abhängt von einer oder mehreren der Zustandsgrößen. Dadurch kann das Instabilitätskriterium besonderes einfach sein.
Weitere vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung im Hinblick auf die Zustandsgröße oder die Zustandsgrößen entsprechen denen bezogen auf die Stellgröße oder die Stellgrößen und weisen entsprechende Vorteile auf.
Vorteilhaft ist es ferner, wenn das Anpassen des vorgegebenen Kurbelwellenwinkels mit einer Schrittweite erfolgt, die einem vorgegebenen Bruchteil des erwarteten Stabilitätsbereichs der Regelung entspricht. Der Bruchteil wird bevorzugt in etwa 1/5 des erwarteten Stabilitätsbereichs der Regelung gewählt. So kann das Anpassen des vorgegebenen Kurbelwellenwinkels sehr schnell erfolgen und zwar je nach Wahl der Schrittweite und gleichzeitig ist dann ein geringer Rechenaufwand notwendig, da es nur wesentlich ist, dass der Stabilitätsbereich erreicht wird.
Wenn das Messsignal der Abgassonde charakteristisch ist für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem jeweiligen Zylinder eines ersten Teils aller Zylinder und eine weitere Abgassonde vorgesehen ist, deren Messsignal charakteristisch ist für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem jeweiligen Zylinder eines zweiten Teils aller Zylinder, erfolgt vorteilhaft das Anpassen des Erfassens des Messsignals der Abgassonde und der weiteren Abgassonde getrennt und jeweils bezogen auf den ersten Teil beziehungsweise- den zweiten Teil aller Zylinder.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Brennkraftmaschine mit einer Steuereinrichtung, Figur 2 ein Blockschaltbild der Steuereinrichtung, Figur 3 ein erstes Ablaufdiagramm eines Programms zum Anpassen des Erfassens eines Messsignals einer Abgassonde, Figur 4 ein weiteres Programm zum Anpassen des Erfassens des Messsignals der Abgassonde und
Figur 5 noch ein weiteres Ablaufdiagramm eines Programms zum Anpassen des Erfassens des Messsignals der Abgassonde.
Elemente gleicher Konstruktion und Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Eine Brennkraftmaschine (Figur 1) umfasst einen Ansaugtrakt 1, einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3 und einen Abgas- trakt 4. Der Ansaugtrakt 1 umfasst vorzugsweise eine Drosselklappe 11, ferner einen Sammler 12 und ein Saugrohr 13, das hin zu einem Zylinder ZI über einen Einlasskanal in den Motorblock 2 geführt ist. Der Motorblock 2 umfasst ferner eine Kurbelwelle 21, welche über eine Pleuelstange 25 mit dem Kol- ben 24 des Zylinders ZI gekoppelt ist.
Der Zylinderkopf 3 umfasst einen Ventiltrieb mit einem Gaseinlassventil 30, einem Gasauslassventil 31 und Ventilantrie- ben 32, 33. Der Zylinderkopf 3 umfasst ferner ein Einspritzventil 34 und eine Zündkerze 35. Alternativ kann das Einspritzventil auch in dem Ansaugkanal angeordnet sein. Der Abgastrakt 4 umfasst einen Katalysator 40, der bevorzugt als Dreiwegekatalysator ausgebildet ist. Von dem Abgastrakt 4 kann eine Abgasrückführleitung hin zum Ansaugtrakt 1, insbesondere hin zum Sammler 12 geführt sein.
Ferner ist eine Steuereinrichtung 6 vorgesehen, der Sensoren zugeordnet sind, die verschiedene Messgrößen erfassen und jeweils den Messwert der Messgröße ermitteln. Die Steuereinrichtung 6 steuert abhängig von mindestens einer der Messgrößen die Stellglieder mittels entsprechender Stellantriebe an.
Die Sensoren sind ein Pedalstellungsgeber 71, welcher die Stellung eines Fahrpedals 7 erfasst, ein Luftmassenmesser 14, welcher einen Luftmassenstrom stromaufwärts der Drosselklappe 11 erfasst, ein Temperatursensor 15, welcher die Ansaugluft- temperatur erfasst, ein Drucksensor 16, welcher den Saugrohrdruck erfasst, ein Kurbelwellenwinkelsensor 22, welcher einen Kurbelwellenwinkel erfasst, dem dann eine Drehzahl N zugeordnet wird, ein weiterer Temperatursensor 23, welcher eine Kühlmitteltemperatur erfasst, ein Mockenwellenwinkelsensor 36a, welcher den Nockenwellenwinkel erfasst und eine Abgassonde 41 welche einen Restsauerstoffgehalt des Abgases erfasst und deren Messsignal charakteristisch ist für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem Zylinder ZI. Die Abgassonde 41 ist bevorzugt als lineare Lambdasonde ausgebildet und erzeugt so über einen weiten Bereich des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses ein zu diesem proportionales Messignal. Je nach Ausführungsform der Erfindung kann eine beliebige Untermenge der genannten Sensoren oder auch zusätzliche Sensoren vorhanden sein.
Die Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 11, die Gaseinlass- und Gasauslassventile 30, 31, das Einspritzventil 34 oder die Zündkerze 35.
Neben dem Zylinder ZI sind auch noch weitere Zylinder Z2-Z4 vorgesehen, denen dann auch entsprechende Stellglieder zugeordnet sind. Bevorzugt ist jeder Abgsbank an Zylindern eine Abgassonde zugeordnet. So kann die Brennkraftmaschine beispielsweise sechs Zylinder umfassen, wobei jeweils drei Zylinder einer Abgasbank und dementsprechend je einer Abgasson- de 41 zugeordnet sind.
Ein Blockschaltbild von Teilen der Steuereinrichtung 6, die auch als Vorrichtung zum Steuern der Brennkraftmaschine bezeichnet werden kann, ist anhand der Figur 2 dargestellt.
Ein Block Bl entspricht der Brennkraftmaschine. Einem Block B2 wird ein von der Abgassonde 41 erfasstes Luft/Kraftstoff- Verhältnis LAM_RAW zugeleitet. Zu jeweils vorgegebenen Kurbelwellenwinkeln CRK_SAMP bezogen auf eine Bezugsposition des jeweiligen Kolbens des jeweiligen Zylinders ZI bis Z4 erfolgt dann in dem Block B2 eine Zuordnung des in diesem Zeitpunkt jeweils aktuellen erfassten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, das aus dem Messsignal der Abgassonde 41 abgeleitet wird, zu dem jeweiligen Luft/KraftStoff-Verhältnis des jeweiligen Zy- linders ZI bis Z4 und so wird das zylinderindividuell erfass- te Luft/Kraftstoff-Verhältnis LAM_I [Z1-Z4] zugeordnet. Die Bezugsposition des jeweiligen Kolbens 24 ist bevorzugt sein oberer Totpunkt. Der vorgegebene Kurbelwellenwinkel CRK_SAMP ist beispielsweise für eine erste Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine fest appliziert und wird im folgenden an- hand der weiter unten beschriebenen Programme gegebenenfalls angepasst.
In einem Block B2a wird ein mittleres Luft/Kraftstoff- Verhältnis LAM_MW durch Mittelung der zylinderindividuell er- fassten Luft/Kraftstoff-Verhältnisse LAM_I [Z1-Z4] ermittelt. Ferner wird in dem Block B2a ein Istwert D_LAM_I [ZI] einer zylinderindividuellen Luft/Kraftstoff-Verhältnis Abweichung aus der Differenz des mittleren Luft/Kraftstoff-Verhältnisses LAM_MW und des zylinderindividuell erfassten Luft/Kraftstoff- Verhältnisses LAM_I [ZI] ermittelt. Diese wird dann einem Regler zugeführt, der durch den Block B3a gebildet ist.
In einer Summierstelle Sl für die Differenz des Istwertes D_LAM_I [ZI] und eines Schätzwertes D_LAM_I_EST [ZI] der zy- linderindividuellen Luft/Kraftstoff-Verhältnis Abweichung ermittelt und dann einem Block B3 zugeordnet, der Teil eines Beobachters ist und ein Integrierglied umfasst, das die an seinem Eingang anliegende Größe integriert. Das I-Glied des Blocks B3 stellt dann an seinem Ausgang einen ersten Schätz- wert ESTl [ZI] zur Verfügung. Der erste Schätzwert ESTl [ZI] wird in dem Integrationsglied des Block B3 auf einen Grenz- Minimalwert MINV1 und einen Grenz-Maximalwert MAXV1 begrenzt, die bevorzugt fest vorgegeben sind.
Der erste Schätzwert ESTl [ZI] wird dann zum einen einem auch Bestandteil des Beobachters bildenden Verzögerungsglied zugeführt, das in dem Block B4 ausgebildet ist. Das Verzögerungsglied ist bevorzugt als PTl-Glied ausgebildet. Gegebenenfalls werden dem Verzögerungsglied auch noch die jeweils ersten Schätzwerte EST1[Z2-Z4] bezogen auf die weiteren Zylinder [Z2-Z4] zugeführt. Der erste Schätzwert ESTl [ZI] bildet eine Zustandsgröße des Beobachters.
Der erste Schätzwert ESTl [ZI] wird ferner einem Block B5 zugeführt, in dem ein weiteres Integratorglied ausgebildet ist, das den ersten Schätzwert ESTl [ZI] integriert und als Stellgröße des Reglers dann an seinem Ausgang einen zylinderindi- viduellen Lambdaregelfaktor LAM_FAC_I [ZI] erzeugt. In dem I- Glied des Blockes B5 wird der zylinderindividuelle Lambdaregelfaktor LAM_FAC_I [ZI] auf ein Grenz-Maximalwert MAXV2 und eine Grenz-Minimalwert MINV2 begrenzt. In einem Block B6 wird abhängig von dem zylinderindividuellen Lambdaregelfaktor LAM_FAC_I [Zl] ein zweiter Schätzwert EST2 [ZI] ermittelt. Dies erfolgt besonderes einfach durch Gleichsetzen des zweiten Schätzwertes EST2 [ZI] mit dem zylinderindividuellen Lambdaregelfaktor LAM_FAC_I [Zl] . In der Summier- stelle S2 wird dann die Differenz des über das Verzögerungsglied des Blockes B4 gefilterten ersten Schätzwertes ESTl [Zl] und des zweiten Schätzwertes EST2 [Zl] gebildet und als Schätzwert D_LAM_I_EST [Zl] der zylinderindividuellen Luft/Kraftstoff-Verhältnisabweichung zur Summierstelle Sl zu- rückgeführt und hier von dem Istwert D_LAM_I [Zl] der jeweiligen zylinderindividuellen Luft/Kraftstoff- Verhältnisabweichung subtrahiert und so rückgekoppelt und dann wieder dem Block B3 eingespeist.
In einem Block B8 ist ein Lambdaregler vorgesehen, dessen Führungsgröße ein für alle Zylinder der Brennkraftmaschine vorgegebenes Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist und dessen Regelgröße das mittlere Luft/Kraftstoff-Verhältnis LAM_MW ist. Die Stellgröße des Lambdareglers ist ein Lambdaregelfaktor LAM_FAC_ALL. Der Lambdaregler hat somit die Aufgabe, dass betrachtet über alle Zylinder Zl bis Z4 der Brennkraftmaschine das vorgegebene Luft/Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wird.
Alternativ kann dies auch dadurch erreicht werden, dass in dem Block B2 der Istwert D_LAM_I der zylinderindividuellen Luft/Kraftstoff-Verhältnis Abweichung aus der Differenz des für alle Zylinder Zl bis Z4 der Brennkraftmaschine vorgegebe- nen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und des zylinderindividuellen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses LAM_I[Z1-Z4] ermittelt wird. In diesem Fall kann dann der dritte Regler des Blocks B8 entfallen.
In einem Block B9 wird eine zuzumessende Kraftstoffmasse MFF abhängig von einem Luftmassenstrom MAF in den jeweiligen Zylinder Zl bis Z4 und gegebenenfalls der Drehzahl N und einem Sollwert LAM_SP des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses für alle Zylinder Z1-Z4 ermittelt.
In der Multiplizierstelle Ml wird eine korrigierte zuzumessende Kraftstoffmasse MFF_COR durch Multiplizieren der zuzumessenden Kraftstoffmasse MFF, des Lambdaregelfaktors LAM_FAC_ALL und des zylinderindividuellen Lambdaregelfaktors LAM_FAC_I [Z1] ermittelt. Abhängig von der korrigierten zuzumessenden Kraftstoffmasse MFF_C0R wird dann ein Stellsignal erzeugt, mit dem das jeweilige Einspritzventil 34 angesteuert wird.
Neben der in dem Blockschaltbild der Figur 2 dargestellten Reglerstruktur sind für jeden weiteren Zylinder Zl bis Z4 entsprechende Reglerstrukturen B_Z2 bis B_Z4 für die jeweiligen weiteren Zylinder Z2 bis Z4 vorgesehen. Alternativ kann in dem Block B5 auch ein Proportionalglied ausgebildet sein. Ein Programm zum Anpassen des Erfassens des Messsignals der Abgassonde 41 wird in einem Schritt Sl, bevorzugt zeitnah zum Start der Brennkraftmaschine, gestartet. In dem Schritt Sl werden gegebenenfalls Variablen initialisiert (Fig. 3) . In einem Schritt S2 wird geprüft, ob der zylinderindividuelle Lamdaregelfaktor LAM_FAC_I [Zl] , der dem Zylinder Zl zugeordnet ist, gleich ist dem Grenz-Maximalwert MAXV2 oder einem Grenz-Minimalwert MINV2 und zwar für eine vorgegebene Zeitdauer, so zum Beispiel fünf bis zehn Sekunden, oder ob die Amplitude AMP des zylinderindividuellen Lambdaregelfaktors
LAM_FAC_I [Zl] , der dem Zylinder Zl zugeordnet ist, eine vorgegebene Schwellenwert-Amplitude AMP_THR überschreitet. Ist dies nicht der Fall, so gilt ein Instabilitätskriterium als nicht erfüllt und die Bearbeitung wird in einem Schritt S4 fortgesetzt, in dem das Programm für eine vorgegebene Wartezeitdauer T_W unterbrochen wird, bevor die Bedingung des Schrittes S2 erneut geprüft wird.
Ist die Bedingung des Schrittes S2 hingegen erfüllt, so gilt das Instabilitätskriterium als erfüllt und der vorgegebene Kurbelwellenwinkel CRK_SAMP bezogen auf die Bezugsposition des Kolbens 24 des jeweiligen Zylinders Zl bis Z4, bei dem das Messsignal der Abgassonde 41 erfasst wird und dem jeweiligen Zylinder zugeordnet wird, wird in dem Schritt S6 ange- passt, bevorzugt dadurch, dass der vorgegebene Kurbelwellenwinkel CRK_SAMP um einen vorgegebenen Veränderungswinkel D entweder erhöht oder erniedrigt wird. Der Veränderungswinkel D ist bevorzugt ein vorgegebener Bruchteil des erwarteten Kurbelwellenwinkelbereichs, innerhalb der die Regelung stabil ist. Dieser erwartete Kurbelwellenwinkelbereich ist bevorzugt durch Versuche ermittelt und zwar für den Neuzustand der Brennkraftmaschine. Er kann bei einer vierzylindrigen Brenn- kraftmaschine beispielsweise 180 ° Kurbelwellenwinkel betragen. Der Veränderungswinkel D ist bevorzugt bezogen auf den Kurbelwellenwinkelbereich großer Winkel und beträgt beispielsweise 20 % des Kurbelwellenwinkelbereichs also zum Beispiel in etwa 40 ° Kurbelwellenwinkel. Die Richtung der An- passung des vorgegebenen Kurbelwellenwinkels CRK_SAMP wird bevorzugt durch zwei oder mehrere aufeinanderfolgende Durchläufe der Schritte S2 und S6 unter Einbeziehung des Startzustandes, also des Instabilitätskriteriums, mit unterschiedlichen Vorzeichen des Veränderungswinkels D ermittelt.
Durch die bevorzugt große Schrittweite der Anpassung des vorgegebenen Kurbelwellenwinkels CRK_SAMP aufgrund des großen Veränderungswinkels D kann innerhalb sehr weniger Durchläufe der Schritte S2 und S6 der stabile Bereich der Regelung ge- funden werden, der dadurch gekennzeichnet ist, dass das Instabilitätskriterium des Schrittes S2 nicht erfüllt ist.
Aufgrund der Erkenntnis, dass die Güte der Regelung innerhalb des Stabilitätsbereichs annähernd gleich ist kann ein rechen- und zeitaufwendiges Suchen eines Optimums der Güte der Regelung verzichtet werden und so sehr schnell eine Regelung mit sehr hoher Güte eingestellt werden.
Eine zweite Ausführungsform eines Programms zum Anpassen des Erfassens des Messsignals der Abgassonde 41 ist anhand der Figur 4 dargestellt. Das Programm wird in einem Schritt S10 gestartet, in dem gegebenenfalls Variablen initialisiert werden. Es wird beispielhaft für eine Brennkraftmaschine be- schrieben, bei der drei Zylinder Z1-Z3 einer Abgassonde 41 zugeordnet sind. Dies kann zum Beispiel der Fall sein bei einer Brennkraftmaschine mit drei Zylindern Z1-Z3 oder auch bei einer Brennkraftmaschine mit sechs Zylindern, bei der jeweils die Abgaskanäle von drei Zylindern Z1-Z3 hin zu je einer Abgassonde 41 geführt sind. Bei einer derartigen Brennkraftmaschine mit sechs Zylindern wird dann für je drei Zylinder einmal parallel das Programm gemäß der folgenden Schritte abgearbeitet. Das Programm ist jedoch auch geeignet zur Durch- führung, wenn der jeweiligen Abgassonde 41 eine andere Anzahl an Zylindern zugeordnet sind, wobei dann die Bedingungen entsprechend dieser Anzahl angepasst sind.
In dem Schritt S12 werden die zylinderindividuellen Lambdare- gelfaktoren LAM_FAC_I [Zl], LAM_FAC_I [Z2], LAM_FAC_I [Z3] , die den Zylindern Zl bis Z3 zugeordnet sind, daraufhin geprüft, ob sie für die vorgegebene Zeitdauer den Grenz- Maximalwert MAXV2 oder den Grenz-Minimalwert MINV2 einnehmen oder ihr zeitlicher Verlauf mit einer Amplitude AMP schwingt, die größer ist als die vorgegebene Schwellenwert-Amplitude AMP THR.
In einer einfachen Ausgestaltung des Schrittes S12 kann die Amplitude AMP jeweils auch dadurch bestimmt werden, dass die während der vorgegebenen Zeitdauer auftretenden maximalen und minimalen Werte des zeitlichen Verlaufs des zylinderindividuellen Lambdaregelfaktors LAM_FAC_I [Zl bis Z3] erfasst werden und deren Differenz gleichgesetzt wird mit der Amplitude AMP.
In einem Schritt S14 wird anschließend geprüft, ob die Anzahl der zylinderindividuellen Lambdaregelfaktoren LAM_FAC_I [Zl bis Z3] , die in dem Schritt S12 dahingehend erfasst wurden, dass sie für die vorgegebenen Zeitdauer gleich waren dem Grenz-Maximalwert MAXV2 oder dem Grenz-Minimalwert MINV2 größer null ist und gleichzeitig deren Anzahl kleiner drei ist.
Ist dies der Fall, so wird in einem Schritt S16 auf einen Fehler einer Komponente erkannt . Diese Komponente kann das jeweilige Einspritzventil 34 des oder der Zylinder Z1-Z3 sein, deren zylinderindividueller Lambdaregelfaktor LAM_FAC_I [Zl bis Z3] für die vorgegebene Zeitdauer den Grenz- Maximalwert MAXV2 oder den Grenz-Minimalwert MINV2 eingenom- men hat. Dies beruht auf der Erkenntnis, dass wenn nicht alle zylinderindividuellen Lambdaregelfaktoren LAM_FAC_I [Zl bis Z3] die je einer Abgassonde 41 zugeordnet sind, sondern nur ein Teil von ihnen den Grenz-Maximalwert MAXV2 oder den Grenz-Minimalwert MINV2 einnimmt, dies nicht auf eine Insta- bilität der Regelung zurückzuführen ist, sondern auf einen
Fehler in einer Komponente. Die Komponente kann das jeweilige Einspritzventil 34 sein oder auch ein Stellglied, das ausschließlich die Luftzufuhr zu dem jeweiligen Zylinder Z1-Z3 beeinflusst. Ein derartiges Stellglied kann beispielsweise das Einlassventil 30 oder auch ein sogenanntes Impulsladeven- til sein.
In dem Schritt S16 kann dann beispielsweise ein Notlauf der Brennkraftmaschine gesteuert werden oder gegebenenfalls auch Maßnahmen zum Beheben des Fehlers der Komponenten eingeleitet werden. Im Anschluss an den Schritt S16 wird die Bearbeitung in dem Schritt S18 fortgesetzt, in dem das Programm für die vorgegeben Wartezeitdauer T_W unterbrochen wird bevor die Bearbeitung erneut in dem Schritt S12 fortgesetzt wird.
Ist die Bedingung des Schrittes S14 hingegen nicht erfüllt, so wird in einem Schritt S20 ein Instabilitätskriterium geprüft. Es wird in dem Schritt S20 geprüft, ob die Anzahl ANZ der zylinderindividuellen Lambdaregelfaktoren LAM_FAC_I [Zl bis Z3], die für die vorgegebene Zeitdauer in dem Schritt S12 den Grenz-Maximalwert MAXV2 eingenommen haben, gleich zwei ist und die entsprechende Anzahl derjenigen, die den Grenz- Minimalwert MINV2 eingenommen haben gleich eins ist oder die Anzahl ANZ derjenigen, die den Grenz-Maximalwert MAXV2 eingenommen haben gleich eins ist und die Anzahl derjenigen, die den Grenzwert-Minimalwert MINV2 eingenommen haben gleich zwei ist oder die Anzahl derjenigen zylinderindividuellen Lamdare- gelfaktoren LAM_FAC_I [Zl bis Z3] , deren Amplitude AMP größer ist als die Schwellenwert-Amplitude AMP_THR, größer null ist.
Ist die Bedingung des Schrittes S20 und mithin des Instabilitätskriteriums nicht erfüllt, so wird die Bearbeitung in dem Schritt S18 fortgesetzt.
Der Bedingung des Schrittes S20 liegt die Erkenntnis zugrunde, dass im Falle einer Instabilität der Regelung bei einer ungeraden Zahl an Zylindern alle zylinderindividuellen Lamb- daregelfaktoren LAM_FAC_I [Zl bis Z3] entweder den Grenz- Maximalwert MAXV2 oder den Grenz-Minimalwert MINV2 einnehmen und darüber hinaus ein Teil den Grenz-Minimalwert MINV2 und der andere Teil den Grenz-Maximalwert MAXV2 einnehmen wobei sich die Anzahl derer, die den Grenz-Maximalwert MAXV2 ein- nehmen, nur um eins von der Anzahl unterscheidet, die den
Grenz-Minimalwert MINV2 einnehmen. Bei einer geraden Zylinderanzahl ist in diesem Fall genau die eine Hälfte der zylinderindividuellen Lambdaregelfaktoren LAM_FAC_I [Zl bis Z3] gleich dem Grenz-Maximalwert MAXV2 und die andere Hälfte gleich dem Grenz-Minimalwert MINV2. Untersuchungen haben gezeigt, dass insbesondere bei einer ungeraden Zylinderanzahl auch dann eine Instabilität der Regelung vorliegt, wenn die Amplitude AMP der Schwingung des Verlaufs der jeweiligen zy- linderindividuellen Lambdaregelfaktoren LAM_FAC_I [Zl bis Z3] größer ist als die vorgegebene Schwellwert-Amplitude AMP_THR, die bevorzugt in etwa zwei Drittel der Differenz des Grenz- Maximalwertes MAXV2 und des Grenz-Minimalwertes MINV2 ent- spricht.
Ist die Bedingung des Schrittes S20 erfüllt, so wird in einem Schritt S22 der vorgegebene Kurbelwellenwinkel CRK_SAMP entsprechend dem Schritt S6 angepasst. Im Anschluss an den Schritt S22 wird die Bearbeitung des Programms in dem Schritt S18 fortgesetzt.
Eine weitere Ausführungsform des Programms zum Anpassen des Erfassens des Messsignals der Abgassonde 41 wird im folgenden anhand der Figur 5 beschrieben, wobei nur die Unterschiede zu der Ausführungsform gemäß Figur 4 erläutert werden. Das Programm wird in einem Schritt S30 gestartet. Anschließend erfolgt die Bearbeitung eines Schrittes S32, der analog ist zu dem Schritt S12. Im Unterschied zu dem Schritt S12 werden hier die zeitlichen Verläufe des jeweiligen ersten Schätzwertes ESTl [Zl bis Z3] des dem jeweiligen Zylinder Zl bis Z4 zugeordneten Reglers dahingehend untersucht, ob sie für die vorgegebene Zeitdauer den Grenz-Maximalwert MAXV1 oder den Grenz-Minimalwert MINVl einnehmen oder ob ihr zeitlicher Ver- lauf mit einer Amplitude AMP schwingt, die größer ist als Schwellenwert-Amplitude AMP_THR.
Alternativ kann in dem Schritt S32 auch statt des jeweiligen ersten Schätzwertes ESTl der mittels des Blocks B4 gefilterte erste Schätzwert ESTl untersucht werden.
Die Schritte S34 und S40 entsprechend analog den Schritten S14 beziehungsweise S20 mit der Maßgabe, dass hier die Bedin- gungen statt auf die zylinderindividuellen Lambdaregelfaktoren LAM_FAC_I [Zl bis Z3] auf die jeweiligen ersten Schätzwerte ESTl [Zl bis Z3] bezogen sind. Die Schritte S36, S38 und S42 entsprechen den Schritten S16, S18 und S22.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Anpassen des Erfassens eines Messsignals einer Abgassonde (41) , die in einer Brennkraftmaschine angeord- net ist mit mehreren Zylindern (Zl bis Z4) und den Zylindern (Zl bis Z4) zugeordneten Einspritzventilen (34), die Kraftstoff zumessen, wobei die Abgassonde (41) in einem Abgastrakt angeordnet ist und ihr Messsignal charakteristisch ist für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem jeweiligen Zylinder, bei dem
- zu einem vorgegebenen Kurbelwellenwinkel (CRK_SAMP) bezogen auf eine Bezugsposition des Kolbens (24) des jeweiligen Zylinders (Zl bis Z4) das Messsignal erfasst wird und dem jeweiligen Zylinder (Zl bis Z4) zugeordnet wird, - mittels jeweils eines Reglers eine Stellgröße zum Beeinflussen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in dem jeweiligen Zylinder (Zl bis Z4) abhängig von dem für den jeweiligen Zylinder (Zl bis Z4) erfassten Messsignal erzeugt wird und
- der vorgegebene Kurbelwellenwinkel (CRK_SAMP) abhängig von einem Instabilitätskriterium des Reglers angepasst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Instabilitätskriterium abhängt von der oder den Stellgrößen des dem jeweiligen Zylinder (Zl bis Z4) zugeordneten Reglers und/oder weiteren Reglern, die anderen Zylindern (Zl bis Z4) zugeordnet sind.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Instabilitätskriterium erfüllt ist, wenn die Stellgröße beziehungsweise die Stellgrößen für eine vorgegebene Zeitdauer gleich ist bezie- hungsweise sind ihrem Grenz-Maximalwert (MAXV2), auf den sie durch den beziehungsweise die Regler begrenzt wird beziehungsweise werden, oder gleich ist beziehungsweise sind ihrem Grenz-Minimalwert (MINV2) , auf den sie durch den beziehungsweise die Regler begrenzt wird beziehungsweise werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem zum Erfüllen des Insta- bilitätskriteriums erforderlich ist, dass alle Stellgrößen für die vorgegebene Zeitdauer gleich sind ihrem Grenz- Maximalwert (MAXV2), auf den sie durch die Regler begrenzt werden, oder gleich sind ihrem Grenz-Minimalwert (MINV2) , auf den sie durch die Regler begrenzt werden, und dies für die Stellgrößen aller Zylinder gilt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem zum Erfüllen des Instabilitätskriteriums erforderlich ist, dass bei einer geraden Anzahl an Zylindern (Zl bis Z4) die einen Hälfte der Stell- großen gleich ist dem Grenz-Maximalwert (MAXV2) und die andere Hälfte gleich ist dem Grenz-Minimalwert (MINV2) und dass bei einer ungeraden Anzahl an Zylindern (Zl bis Z4) eine erste Anzahl an Stellgrößen gleich ist dem Grenz-Maximalwert (MAXV2) und eine zweite Anzahl an Stellgrößen gleich ist dem Grenz-Minimalwert (MINV2) , wobei die erste Anzahl sich von der zweiten Anzahl um eins unterscheidet und die Summe der ersten und der zweiten Anzahl gleich ist der ungeraden Anzahl an Zylindern.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, bei dem auf einen Fehler (ERR) des Einspritzventils (34) oder eines Stellglieds erkannt wird, das ausschließlich die Luftzufuhr zu dem jeweiligen Zylinder (Zl bis Z4) beeinflusst, wenn die Stellgröße des jeweiligen Zylinders (Zl bis Z4) für eine vor- gegebene Zeitdauer gleich ist ihrem Grenz-Maximalwert
(MAXV2), auf den sie durch den Regler begrenzt wird oder gleich ist ihrem Grenz-Minimalwert (MINV2), auf den sie durch den Regler begrenzt wird und mindestens eine Stellgröße, die einem anderen Zylinder (Zl bis Z4) zugeordnet ist, ungleich ist dem Grenz-Maximalwert (MAXV2) oder dem Grenz-Minimalwert (MINV2) .
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei dem das Instabilitätskriterium erfüllt ist, wenn mindestens die einem Zylinder (Zl bis Z4) zugeordnete Stellgröße mit einer Amplitude (AMP) schwingt, die größer ist als eine vorgegebene Schwellenwert-Amplitude (AMP_THR) .
8. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Regler je einen Beobachter umfassen, der eine Zustandsgröße ermittelt abhängig von dem erfassten Messsignal der Abgassonde (41), wobei eine die Zustandsgröße charakterisierende Größe des Beobachters rückgekoppelt wird, und bei dem das Instabilitätskriterium abhängt von einer oder mehren der Zustandsgrößen.
9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das Instabilitätskriterium erfüllt ist, wenn die Zustandsgröße beziehungsweise die Zustandsgrößen für eine vorgegebene Zeitdauer gleich ist beziehungsweise sind ihrem Grenz-Maximalwert (MAXVl), auf den sie durch den beziehungsweise die Regler begrenzt wird beziehungsweise werden, oder gleich ist beziehungsweise sind ihrem Grenz-Minimalwert (MINV1) , auf den sie durch den beziehungs- weise die Regler begrenzt wird beziehungsweise werden.
10. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem zum Erfüllen des Instabilitätskriteriums erforderlich ist, dass alle Zustandsgrößen für die vorgegebene Zeitdauer gleich sind ihrem Grenz- Maximalwert (MAXVl), auf den sie durch die Regler begrenzt werden, oder gleich sind ihrem Grenz-Minimalwert (MINVl) , auf den sie durch die Regler begrenzt werden, und dies für die Zustandsgrößen aller Zylinder gilt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem zum Erfüllen des Instabilitätskriteriums erforderlich ist, dass bei einer geraden Anzahl an Zylindern (Zl bis Z4) die einen Hälfte der Zu- Standsgrößen gleich ist dem Grenz-Maximalwert (MAXVl) und die andere Hälfte gleich ist dem Grenz-Minimalwert (MINVl) und dass bei einer ungeraden Anzahl an Zylindern (Zl bis Z4) eine erste Anzahl an Zustandsgrößen gleich ist dem Grenz- Maximalwert (MAXVl) und eine zweite Anzahl an Zustandsgrößen gleich ist dem Grenz-Minimalwert (MINVl) , wobei die erste Anzahl sich von der zweiten Anzahl um eins unterscheidet und die Summe der ersten und der zweiten Anzahl gleich ist der ungeraden Anzahl an Zylindern.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, bei dem auf einen Fehler (ERR) des Einspritzventils (34) oder eines Stellglieds erkannt wird, das ausschließlich die Luftzufuhr zu dem jeweiligen Zylinder (Zl bis Z4) beeinflusst, wenn die Zustandsgröße des jeweiligen Zylinders (Zl bis Z4) für die vorgegebene Zeitdauer gleich ist ihrem Grenz-Maximalwert (MAXVl) , auf den sie durch den Regler begrenzt wird oder gleich ist ihrem Grenz-Minimalwert (MINVl) , auf den sie durch den Regler begrenzt wird und mindestens eine Zustandsgröße, die einem anderen Zylinder (Zl bis Z4) zugeordnet ist, un- gleich ist dem Grenz-Maximalwert (MAXVl) oder dem Grenz- Minimalwert (MINVl) .
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, bei dem das Instabilitätskriterium erfüllt ist, wenn mindestens die einem Zylinder (Zl bis Z4) zugeordnete Zustandsgröße mit einer Amplitude (AMP) schwingt, die größer ist als eine vorgegebene Schwellenwert-Amplitude (AMP_THR) .
14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Anpassen des vorgegebenen Kurbelwellenwinkels (CRK_SAMP) mit einer Schrittweite erfolgt, die einem vorgegebenen Bruchteil des erwarteten Stabilitätsbereichs entspricht.
15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem Bruchteil in etwa 1/5 des erwarteten Stabilitätsbereichs entspricht.
16. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Messsignal der Abgassonde (41) charakteristisch ist für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem jeweiligen Zylinder (Z1-Z4) eines ersten Teils aller Zylinder (Z1-Z4) und bei dem eine weitere Abgassonde vorgesehen ist, deren Messsignal charakteristisch ist für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem jeweiligen Zylinder (Z1-Z4) eines zweiten Teils aller Zylinder (Z1-Z4) und bei dem dann das Anpassen des Erfassens des Messignals der Abgassonde (41) und der weiteren Abgassonde getrennt und jeweils bezogen auf den ersten Teil und den zweiten Teil aller Zylinder (Z1-Z4) erfolgt.
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