EP2089621A1 - Verfahren zum steuern einer brennkraftmaschine und brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum steuern einer brennkraftmaschine und brennkraftmaschine

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EP2089621A1
EP2089621A1 EP07822042A EP07822042A EP2089621A1 EP 2089621 A1 EP2089621 A1 EP 2089621A1 EP 07822042 A EP07822042 A EP 07822042A EP 07822042 A EP07822042 A EP 07822042A EP 2089621 A1 EP2089621 A1 EP 2089621A1
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EP
European Patent Office
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lambda
combustion engine
internal combustion
control mode
lambda controller
Prior art date
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EP07822042A
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English (en)
French (fr)
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EP2089621B1 (de
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Wolfgang Ludwig
Lukas Kluba
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Aumovio Germany GmbH
Original Assignee
Continental Automotive Technologies GmbH
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Publication date
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Application granted granted Critical
Publication of EP2089621B1 publication Critical patent/EP2089621B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F02D41/02—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
    • F02D41/1477—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation circuit or part of it,(e.g. comparator, PI regulator, output)
    • F02D41/1482—Integrator, i.e. variable slope
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/003—Adding fuel vapours, e.g. drawn from engine fuel reservoir
    • F02D41/0042—Controlling the combustible mixture as a function of the canister purging, e.g. control of injected fuel to compensate for deviation of air fuel ratio when purging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1413—Controller structures or design
    • F02D2041/1422—Variable gain or coefficients

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling an internal combustion engine with a tank ventilation device, by means of which fuel vapors are introduced into an intake tract of the internal combustion engine during a tank ventilation period, and an internal combustion engine with a control device which is designed such that it can perform the method.
  • Modern motor vehicles usually have a tank ventilation system.
  • the fuel vapors produced in a fuel tank are adsorbed in an activated charcoal canister.
  • a tank vent valve which is located in a connecting line between the activated charcoal filter and a suction pipe of the internal combustion engine, opened so that stored in the activated carbon container fuel vapors by a rinsing effect in the
  • Intake tract of the internal combustion engine are initiated and participate in the combustion. This results in a change in the composition of the fuel mixture, which can result in higher pollutant emissions.
  • the concentration of the additional hydrocarbons additionally supplied by the tank ventilation process is estimated by means of a lambda controller and a corresponding correction of the fuel quantity supplied by the injection valves of the internal combustion engine is carried out to limit the emission of pollutants. If the tank venting valve is opened, the concentration of the hydrocarbons supplied by the tank venting process is initially unknown. In known systems, a correction of the injected amount of fuel takes place only with considerable delay, which over a longer period there is an increased emission of pollutants. To an early Correcting the fuel mass to be injected would require an accurate determination of the opening timing and the opening degree of the tank venting valve, as well as a precise correlation between the degree of opening and the amount of hydrocarbons added.
  • the opening time of the tank vent valve is subject to tolerances. A pilot control of the correction of the injected fuel quantity is therefore not possible.
  • the opening behavior of the tank vent valve is not linear. For example, if a certain activation pulse width is exceeded, the tank ventilation valve may suddenly open. The amount of hydrocarbons supplied is subject to significant fluctuations depending on the degree of loading of the activated carbon container. A targeted dosage of the introduced fuel vapors is therefore not possible.
  • a control method relates to an internal combustion engine with a tank ventilation device, through which during a tank ventilation period force material vapors are introduced in an intake tract of the internal combustion engine.
  • a lambda controller of the internal combustion engine is offset from a normal control mode in a dynamic control mode, in which the lambda controller has a higher control dynamic than the normal control mode, such that the lambda controller at least during the tank ventilation period temporarily in the dynamic control mode.
  • the lambda controller is used to determine the fuel quantity additionally supplied by the tank ventilation and to compensate it by a corresponding correction of the injection quantity.
  • the output value of the lambda controller only represents a representative measure of the fuel concentration of the fuel vapors introduced into the intake tract when the disturbance is approximately corrected.
  • the interpretation of the lambda controller is usually a compromise between response and dynamics and stability, with a focus on the controller stability.
  • Known lambda controllers are therefore not calibrated arbitrarily fast, but have for stability reasons a significant attenuation.
  • the I component can be designed to be correspondingly slow, so that it takes a certain amount of time to cause the disruption caused by the tank ventilation
  • the lambda controller is thus offset from a normal control mode into a dynamic control mode, in which the lambda controller has a higher control dynamic than the normal control mode, that the lambda controller is at least temporarily during the tank ventilation period is in the dynamics control mode.
  • a more spontaneous or improved response of the lambda controller Due to the higher gradient of the controller output or the manipulated variable in the dynamic control mode, the controlled variable approaches the reference variable more quickly and also reaches it faster.
  • the higher control dynamics in the dynamic control mode can be realized, for example, by a corresponding change in the controller parameters of the lambda controller. This ensures a faster compensation of the fault due to the tank venting.
  • Fuel vapors which is additionally supplied by the tank ventilation, can thus be determined faster and injection quantity correction can be carried out more quickly.
  • the emission of pollutants of the internal combustion engine is significantly reduced.
  • the lambda controller is put into the dynamic control mode only if, before the tank ventilation period, an output value of the lambda controller is within a predetermined first range over a predetermined first time period and / or the change in the output value of the lambda controller is less than a predetermined first change threshold.
  • the lambda controller according to the embodiments of claims 4 and 5 is only put into the dynamic control mode, if an operating variable of the internal combustion engine over a predetermined second period within a predetermined second range of values is and / or the change of Operating size is smaller than a predetermined second change threshold.
  • the operating variable of the internal combustion engine may be, for example, the rotational speed or the supplied fresh air mass. This prevents that due to the higher control dynamics in dynamic control mode it comes to instabilities and vibrations in the control loop, which can have a negative effect on the ride comfort and the exhaust performance of the internal combustion engine.
  • the lambda controller is only placed in the dynamic control mode, if the internal combustion engine is in idle.
  • the switching of the lambda controller in the dynamic control mode is limited to the idling of the internal combustion engine.
  • the fresh air mass flow supplied to the internal combustion engine is extremely low, and at the same time the intake manifold pressure is very low, whereby a very strong rinsing effect is produced when the tank venting valve is opened and a large quantity of fuel vapors is thus introduced into the intake tract.
  • the concentration of the fuel vapors additionally supplied by the tank ventilation during idling is particularly high. Therefore, a rapid adjustment of the changed fuel gas composition is required. Outside idle, i. at partial or full load, this effect is much lower, so that waives the switching of the lambda controller in the dynamic control mode and can be maintained for stability reasons, the normal control mode.
  • the fuel vapors are stored in a storage tank of the tank ventilation device and the lambda controller only in the dynamic control mode offset, if a parameter, which is a measure of the loading of the storage container represents with fuel vapors exceeds a predetermined limit.
  • control dynamics of the lambda controller in dynamic control mode increases the further, the larger the parameter is.
  • the parameter may be the ambient temperature of the internal combustion engine or the period of time during which the
  • operation of the lambda controller in the dynamic control mode is limited to the cases in which a high loading of the storage container with fuel vapors is to be expected.
  • the lambda controller therefore remains in the normal control mode, which ensures a higher system stability.
  • the control parameters of the lambda controller can be changed in the dynamic control mode such that results in an ever higher or improved control dynamics.
  • the control dynamics are adapted to the loading of the storage container. Since at a higher loading of the storage tank and a larger amount of fuel vapors in the tank ventilation is supplied, simultaneously improved control dynamics causes a faster compensation of the disturbance.
  • the control dynamics of the lambda controller is changed in the dynamic control mode as a function of an operating variable of the internal combustion engine.
  • the control dynamics increases the further, the smaller the speed of the internal combustion engine and / or the smaller the load of the internal combustion engine.
  • the lambda controller is placed in the dynamic control mode immediately before or immediately after the introduction of the fuel vapors in the intake system.
  • the timing of the introduction of the fuel vapors can be determined, for example, by the output of a drive signal to the tank vent valve by the control device of the internal combustion engine.
  • a very timely changeover of the lambda controller is achieved in the dynamic mode. This ensures that the change in the fuel composition can be detected very early and quickly corrected.
  • the time span can correspond to the time required by the fuel vapors to reach from the point of introduction in the intake tract to a lambda sensor in the exhaust tract of the internal combustion engine.
  • the switching of the lambda controller is delayed as far as possible in the dynamic control mode. Switching into the dynamic control mode occurs only when the change in the exhaust gas composition due to the fuel vapors supplied by the tank ventilation is detectable by the lambda sensor. Also at In this embodiment, a rapid compensation of this disorder is possible, however, the lambda controller remains longer in the normal-control mode, which benefits the stability of the control loop.
  • the lambda controller is placed in the dynamic control mode after the lambda value of the exhaust gas of the internal combustion engine falls below a predetermined lambda limit value.
  • the lambda controller is placed in the dynamic control mode after an output value of the lambda controller exceeds a predetermined output limit.
  • the lambda controller is placed in the dynamic control mode only after detection of the enrichment of the fuel mixture caused by the tank ventilation.
  • Analogous to the embodiment of the method according to claim 17 is also in this embodiment of the
  • Lambda controller kept as long as possible in normal control mode. This ensures that the lambda controller is put into the dynamic control mode only in the case of correspondingly strong faults in the exhaust gas composition.
  • the lambda controller upon fulfillment of a condition, is set back from the dynamic control mode back to the normal control mode.
  • This embodiment of the method ensures that, after overcoming the disturbance caused by the tank venting, the lambda controller is returned to the normal control mode, in which a higher stability of the control system prevails. This serves both the ride comfort, as well as the stability of the entire control loop.
  • the condition may be met when the lambda value of the exhaust gas of the internal combustion engine exceeds a predetermined second lambda limit value or if the change of an output of the lambda controller is smaller than a predetermined one third change limit.
  • condition is met when an output variable of the lambda controller is within a predetermined third range of values over a predetermined third time period or when the lambda value of the exhaust gas falls within a predetermined fourth time period within a predetermined fourth Value range is located.
  • the condition is fulfilled when the internal combustion engine leaves the operating state of the idling.
  • the impairment of the mixture composition by the tank ventilation is particularly strong especially at idle.
  • the lambda controller is set back into the normal control mode again as soon as the internal combustion engine leaves the idle again.
  • An internal combustion engine according to claim 26 comprises a tank ventilation device, through which fuel vapors are introduced into an intake tract of the internal combustion engine during a tank ventilation period.
  • the internal combustion engine also has an injection system, which has a
  • the internal combustion engine supplies a predetermined amount of fuel.
  • the internal combustion engine further comprises a Lambda control device, which is coupled to the injection system and corrects the fuel quantity to be supplied in dependence on the exhaust gas composition, wherein the lambda control device is designed such that a lambda controller of such a normal control mode in a dynamic control mode, in which Lambda controller compared to the normal control mode has a higher control dynamics, is offset, that the lambda controller during the tank ventilation period is at least temporarily in the dynamic control mode.
  • Figure 1 is a schematic representation of an internal combustion engine with a Tankentlwestungsvorraum
  • FIG. 2 shows a general representation of a lambda control loop
  • FIG. 3 shows a schematic diagram for illustrating the controller behavior in the normal control mode and in the dynamic control mode
  • FIG. 4 shows the basic principle of a method according to the invention in the form of a flowchart
  • the internal combustion engine 1 has at least one cylinder 2 and a piston 3 movable up and down in the cylinder 2.
  • the fresh air required for combustion is introduced via an intake tract 4 into a combustion space 5 bounded by the cylinder 2 and the piston 3.
  • Downstream of a suction opening 6 are located in the suction Graft 4 an air mass sensor 7 for detecting the air flow rate in the intake tract 4, which can be regarded as a measure of the load of the internal combustion engine 1, a throttle valve 8 for controlling the air flow, a suction pipe 9 and an intake valve 10, by means of which the combustion chamber 5 with the intake 4 is selectively connected or disconnected.
  • the ignition of the combustion takes place by means of a spark plug 11.
  • the drive energy generated by the combustion is transmitted via a crankshaft 12 to the drive train of the motor vehicle (not shown).
  • a rotational speed sensor 13 detects the rotational speed of the internal combustion engine 1.
  • the combustion exhaust gases are discharged via an exhaust tract 14 of the internal combustion engine 1.
  • the combustion chamber 5 is selectively connected to the exhaust tract 14 by means of an exhaust valve 15 or separated from it.
  • the exhaust gases are purified in an exhaust gas purification catalyst 16.
  • an exhaust gas purification catalyst 16 In the exhaust gas tract 14 there is also a so-called lambda sensor 17 for measuring the oxygen content in the exhaust gas.
  • the lambda sensor 17 may be both a binary lambda sensor 17 and a linear lambda sensor 17.
  • the internal combustion engine 1 further comprises a fuel supply device with a fuel tank 18, a fuel pump 19, a high-pressure pump 20, a pressure accumulator 21 and at least one controllable injection valve 22.
  • the fuel tank 18 has a closable filler neck 23 for filling fuel.
  • the fuel is supplied to the injection valve 22 by means of the fuel pump 19 via a fuel supply line 24.
  • the high pressure pump 20 and the pressure accumulator 21 are arranged.
  • the high-pressure pump 20 has the task to supply the pressure accumulator 21, the fuel at high pressure.
  • the pressure accumulator 21 is designed as a common pressure accumulator 21 for all injectors 22. From there, all injection valves 22 are pressurized. supplied fuel.
  • the exemplary embodiment is an internal combustion engine 1 with direct fuel injection, in which the fuel is injected directly into the combustion chamber 5 by means of an injection valve 22 protruding into the combustion chamber 5. It should be noted, however, that the present invention is not limited to this type of fuel injection, but is applicable to other types of fuel injection such as port injection.
  • the internal combustion engine 1 also has a tank ventilation device.
  • a fuel damper 25 which is for example designed as an activated carbon container and is connected via a connecting line 26 to the fuel tank 18.
  • the resulting in the fuel tank 18 fuel vapors are passed into the fuel vapor storage 25 and there adsorbed by the activated carbon.
  • the fuel damper 25 is connected via a vent line 27 with the suction pipe 9 of the internal combustion engine 1.
  • the vent line 27 is a controllable tank vent valve 28.
  • the fuel vapor reservoir 25 via a vent line 29 and an optionally disposed therein controllable vent valve 30 fresh air can be supplied.
  • the internal combustion engine 1 is assigned a control device 31, in which code-based engine control functions (KF1 to KF5) are implemented by software.
  • the control device 31 is connected to all actuators and sensors of the internal combustion engine 1 via signal and data lines.
  • control device 31 with the controllable vent valve 30, the controllable tank vent valve 28, the air mass sensor 7, the controllable throttle valve 8, the controllable injection valve 22, the spark plug 11, the lambda sensor 17, the speed sensor 13 and an ambient temperature sensor 32 for measuring the Ambient temperature connected.
  • the regulator device comprises the lambda sensor 17, a lambda controller 33 implemented in software in the control device 31, and the injection valves 22 and their control mechanism with which the opening times of the injection valves 22 are controlled.
  • the lambda control device forms a closed lambda control loop and is designed in such a way that a deviation of the exhaust gas composition detected by the lambda sensor 17 is corrected from a predetermined desired lambda value by means of an injection quantity correction. If the tank venting valve 28 is opened during the tank venting period, fuel vapors from the fuel vapor accumulator 25 flow into the intake tract 4 or the intake manifold 9 of the internal combustion engine 1 due to the pressure gradient.
  • Lambda 1.
  • a control deviation occurs, which is registered by the lambda controller 33 and emitted by a corresponding change in the controller 33 output variable is compensated. This is done by specifying a corresponding control variable to the injectors 22, whereby the injected fuel quantity is changed accordingly until the fault is corrected. This process is referred to below as injection quantity correction.
  • such a lambda control circuit is shown schematically. This schematic representation is to be transferred to the lambda control circuit of the embodiment.
  • the lambda value of the exhaust gas which represents the controlled variable x
  • the controlled variable x is supplied to the control device 31 via the data and signal lines.
  • the control difference e is supplied to the lambda controller 33 as a controller input.
  • the lambda controller 33 may, for example, be a PI controller 33. In this case, the transmission behavior of the P component of the lambda controller 33 can be described by the following functional relationship:
  • K x represents the amplification factor of the I element and K P represents the amplification factor of the P element.
  • the controller output variable y R is supplied to the driving mechanism of the injection valves and the actuator F S ⁇ , Doing so increases by a specified valve opening time, that the
  • Manipulated variable Y represents results. From the injected force amount of substance, which is fed to the controlled system F s (the combustion chamber 5) and the disturbance z, which are to be regarded as the fuel vapors supplied by the tank vent, combustion again results in a specific exhaust gas composition, which represents the controlled variable x.
  • the lambda controller 33 is designed such that it can be operated either in a normal control mode or in a dynamic control mode. In the dynamic control mode, the lambda controller 33 differs from the normal control mode by a more spontaneous response or by a higher control dynamics.
  • the controller behavior in the dynamic control mode and in the normal control mode in Figure 3 is shown schematically.
  • the diagram shows the controller output variable Y R and the control deviation e over time. At time ti, the control deviation e increases (shown in dashed lines in FIG. 3) and remains at a specific value. Such a deviation can result, for example, in the internal combustion engine 1 by the initiation of the tank ventilation process.
  • the controller output variable Y R is shown once in the state of the normal control mode (dot-dash line) and in the state of the dynamic control mode (solid line) in FIG.
  • the response of the lambda controller 33 is much more dynamic in the dynamic control mode, ie, the controller output Y R (DM) in the dynamic control mode increases significantly more in the normal control mode compared to the controller output Y R (NM) at. Due to this increased control dynamics results in the case of the embodiment of the internal combustion engine 1, a significantly increased dynamics of injection quantity correction.
  • the controlled variable x ie the lambda value of the exhaust gas
  • the dynamic control mode compared to the normal control mode
  • the desired lambda value or the reference variable w is approached and adjusted much more quickly to the desired lambda value or the reference variable w.
  • This improved controller dynamics can be achieved, for example, by increasing the amplification factors K 1 and K P of the I component and the P component of the lambda controller 33.
  • step 301 for example when starting the internal combustion engine 1.
  • step 302 the lambda controller 33 is set in the standard control mode by default in order to ensure the greatest possible stability of the control loop due to the lower control dynamics of the lambda controller 33 in the normal control mode.
  • Step 303 it is first checked whether a condition 1 is fulfilled. Step 303 is repeated until Condition 1 is satisfied. By checking the condition 1, it is to be ensured that a switching of the lambda controller 33 from the normal control mode into the dynamic control mode takes place at a suitable time with respect to a tank venting process or the tank venting period.
  • condition 1 may be satisfied when the introduction of the fuel vapors in the intake tract 4 is imminent. This can be realized by monitoring a corresponding control signal from the control device 31 to the tank ventilation valve 28.
  • condition 1 may also occur immediately after
  • the emission of a first control signal to the tank venting valve 28 by the control device 31 can be used for this purpose.
  • the condition 1 can also after expiration of a certain predetermined period of time after initiation of the fuel vapors be considered fulfilled in the intake 4.
  • the time span thereby corresponds to the gas running time which the fuel vapors require in order to reach the position of the lambda sensor 17s in the exhaust gas tract 14 from the position in the intake tract 4 at which the fuel vapors are introduced into the intake tract 4.
  • this gas running time can be measured and stored in a map of the control device 31.
  • condition 1 can also be considered fulfilled if, after the start of the tank ventilation period, the gradient of the output value y R of the lambda controller 33 rises above a predetermined threshold value.
  • condition 1 can also be linked together, as appropriate.
  • step 304 After fulfilling condition 1, the method in the flowchart of FIG. 4 proceeds to step 304, in which it is checked whether a condition 2 is fulfilled. Step 304 is repeated until Condition 2 is satisfied. With the condition 2, criteria are connected, which ensure that the lambda controller 33 is put into the dynamic control mode only in meaningful operating states of the internal combustion engine 1 in order largely to avoid instabilities in the lambda control loop.
  • condition 2 may then be met if, prior to the tank ventilation period or before opening the tank ventilation valve, the controller output value y R of the lambda controller 33 was within a predetermined first range over a predetermined first period of time or if before the tank ventilation period Change or the gradient of the controller output value y R was less than a predetermined first change limit.
  • the first value range and the first change limit value are to be specified in this way if condition 2 is met, it can be assumed that the controller state is stable before the start of the tank ventilation period.
  • An excessively high gradient of the controller output value or a controller output value which is outside of the first value range indicates a momentary strong dynamic of the lambda controller 33, so that in this state switching to the dynamic control mode serves as stability reasons should be prevented.
  • condition 2 may also be satisfied if an operating variable of the internal combustion engine 1 is within a predetermined second value range over a predetermined second time period and / or the change of the operating variable is smaller than a predetermined second change limit value.
  • the second value range and the second change limit value are to be specified in such a way that, when these criteria are satisfied, it is ensured that the internal combustion engine 1 is in an approximately stationary operating point. This is intended to prevent the lambda controller 33 from being switched into the dynamic control mode during a highly dynamic operation of the internal combustion engine 1, which could lead to instabilities in the lambda control circuit and to an uncomfortable driving behavior.
  • the condition 2 is fulfilled if the internal combustion engine 1 is idling. Idle, d. H. with substantially closed throttle valve 8, maximum intake manifold vacuum and minimum supply of fresh air in the intake tract 4, the influence of the fuel vapors additionally supplied by the tank ventilation on the combustion and thus on the exhaust gas composition is particularly great.
  • the lambda controller 33 can only be put into the dynamic control mode when the internal combustion engine 1 is idling. The dynamic control mode is thus at idle
  • the condition 2 is considered to be satisfied if a parameter which represents a measure of the loading of the fuel vapor storage 25 with fuel vapors exceeds a predetermined limit value.
  • the parameter may be, for example, the ambient temperature of the internal combustion engine 1 or the period of time during which the internal combustion engine 1 was switched off before the last start. As the ambient temperature rises, the tendency of the fuel in the fuel tank 18 to degas and thus the loading of the fuel vapor storage 25 increases. The same applies to the duration of the stoppage phase of the internal combustion engine 1. The longer the internal combustion engine 1 was switched off before the last start, the more fuel vapors are adsorbed in the fuel vapor storage 25.
  • the switching of the lambda controller 33 in the dynamic control mode is limited to the case of a high load of the fuel vapor storage 25.
  • the lambda controller 33 remains in the normal control mode, since the disturbances in the exhaust behavior are classified as low and therefore a more stable controller behavior of the lambda controller 33 in the normal control mode is preferred.
  • condition 2 is fulfilled if, after the start of the tank ventilation period or after opening the tank ventilation valve, the lambda value of the exhaust gas of the internal combustion engine 1 falls below a predetermined lambda limit value. This is possible when using a linear Lambda probe.
  • condition 2 can also be regarded as fulfilled if, after the beginning of the tank-venting period, raums the output value y R of the lambda controller 33 exceeds a predetermined output limit.
  • switching the lambda controller 33 into the dynamic control mode is limited to the case where the fuel gases are very heavily enriched by the tank ventilation process, ie, the lambda value of the exhaust gas is significantly lower one lies. With only a slightly enriched mixture, the lambda controller 33 remains in the normal control mode.
  • Condition 2 can also be linked together, as appropriate.
  • step 305 the lambda controller 33 is changed over from the normal control mode to the dynamic control mode.
  • the controller parameters of the lambda controller 33 are changed in such a way that the lambda controller 33 reacts to the disturbances due to the tank ventilation with a higher control dynamic. This results in a faster compensation of the changed exhaust gas composition by means of the injection quantity correction.
  • the deterioration of the exhaust gas due to the tank ventilation only has a significantly shorter duration, which significantly improves the overall exhaust gas behavior of the internal combustion engine 1.
  • control dynamics of the lambda controller 33 can be further increased, the greater the load of the fuel vapor storage 25.
  • the characteristic described above can again be used.
  • the control dynamics can also be changed depending on an operating variable of the internal combustion engine 1.
  • the control dynamics can be further increased the smaller the speed of the internal combustion engine 1 or the smaller the load of the internal combustion engine 1 is. This is due to the fact that the introduction of the additional fuel vapors through the tank venting influence the exhaust behavior of the internal combustion engine 1 all the more, the lower the rotational speed and the lower the load.
  • the dynamic adaptation of the controller parameters can be realized so that in the case of the dynamic control mode, the controller parameters of the lambda controller 33 are stored as maps depending on the parameter, the load and / or the speed in the control device 31.
  • the control dynamics can be better adapted to the individual requirements.
  • step 306 in which it is checked whether a condition 3 is met. Step 306 is repeated until Condition 3 is satisfied.
  • Condition 3 serves to determine the point in time at which the lambda controller 33 is to be returned from the dynamic control mode to the normal control mode.
  • condition 3 can then be regarded as fulfilled if the lambda value of the exhaust gas of internal combustion engine 1 exceeds a predetermined lambda limit value.
  • the lambda limit value is preferably less than one, ie still within the range of an exhaust gas composition with an excess of hydrocarbons.
  • This alternative relates to linear lambda sensor systems.
  • condition 3 may also be satisfied if the change or the gradient of the controller output variable of lambda controller 33 is smaller than a predefined third change limit value or if the controller output variable y R is within a predefined third value range over a predetermined third time period.
  • the third change limit value and the third value range are to be predefined in such a way that, when the condition 3 is met, it can be assumed that the lambda controller 33 is in an at least almost stable control state and the fault due to the tank ventilation is almost completely compensated.
  • condition 3 is satisfied when the lambda value of the exhaust gas is within a predetermined fourth range over a predetermined fourth period of time.
  • the fourth range of values and the fourth period are to be specified such that, when condition 3 is met, the exhaust gas composition disturbance caused by the tank ventilation has been largely compensated by the lambda control device.
  • This alternative relates to linear lambda sensor systems.
  • condition 3 ensures that the lambda controller 33 is returned as quickly as possible from the dynamic control mode to the normal control mode in order to prevent instabilities, such as, for example, an oscillation of the lambda control loop and thus an impairment of the lambda control loop Ride comfort and overall system stability.
  • instabilities such as, for example, an oscillation of the lambda control loop and thus an impairment of the lambda control loop Ride comfort and overall system stability.
  • step 308 the method is either terminated or restarted.

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  • Supplying Secondary Fuel Or The Like To Fuel, Air Or Fuel-Air Mixtures (AREA)

Abstract

Zur Verbesserung des Abgasverhaltens während der Tankentlüftung wird ein Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine (1) bereitgestellt, bei welchem ein Lambda-Regler (33) der Brennkraftmaschine (1) derart von einem Normal-Regelmodus in einen Dynamik-Regelmodus, in dem der Lambda-Regler (33) gegenüber dem Normal-Regelmodus eine höhere Regeldynamik aufweist, versetzt wird, dass sich der Lambda-Regler (33) während des Tankentlüftungszeitraums zumindest zeitweise in dem Dynamik-Regelmodus befindet.

Description

Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Brenn- kraftmaschine mit einer Tankentlüftungsvorrichtung, mittels der während eines Tankentlüftungszeitraumes Kraftstoffdämpfe in einen Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine eingeleitet werden, sowie eine Brennkraftmaschine mit einer Steuereinrichtung, welche derart ausgebildet ist, dass sie das Verfahren ausführen kann.
Moderne Kraftfahrzeuge verfügen meist über ein Tankentlüftungssystem. Dabei werden die in einem Kraftstofftank entstehenden Kraftstoffdämpfe in einem Aktivkohlebehälter adsor- biert. Zur Regenerierung des Aktivkohlebehälters wird während des Betriebs der Brennkraftmaschine ein Tankentlüftungsventil, welches sich in einer Verbindungsleitung zwischen dem Aktivkohlebehälter und einem Saugrohr der Brennkraftmaschine befindet, geöffnet, so dass die in dem Aktivkohlebehälter ge- speicherten Kraftstoffdämpfe durch einen Spüleffekt in den
Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine eingeleitet werden und an der Verbrennung teilnehmen. Dabei kommt es zu einer Veränderung der Zusammensetzung des Brenngemisches, was einen höheren Schadstoffausstoß zur Folge haben kann.
Gemäß einem bekannten Verfahren wird zur Begrenzung des Schadstoffausstoßes die Konzentration der durch den Tankentlüftungsvorgang zusätzlich zugeführten Kohlenwasserstoffe mittels eines Lambdareglers abgeschätzt und eine entsprechen- de Korrektur der durch die Einspritzventile der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffmenge durchgeführt. Wird das Tankentlüftungsventil geöffnet, so ist die Konzentration der durch den Tankentlüftungsvorgang zugeführten Kohlenwasserstoffe zunächst nicht bekannt. Bei bekannten Systemen erfolgt eine Korrektur der eingespritzten Kraftstoffmenge erst mit erheblicher Verzögerung, wodurch über einen längeren Zeitraum ein erhöhter Schadstoffausstoß vorliegt. Um eine frühzeitige Korrektur der einzuspritzenden Kraftstoffmasse vornehmen zu können, wäre eine genaue Bestimmung des Öffnungszeitpunktes und des Öffnungsgrades des Tankentlüftungsventils, sowie eine genaue Korrelation zwischen dem Öffnungsgrad und der zuge- führten Menge an Kohlenwasserstoffen erforderlich. Der Öffnungszeitpunkt des Tankentlüftungsventils unterliegt jedoch Toleranzen. Eine Vorsteuerung der Korrektur der eingespritzten Kraftstoffmenge ist daher nicht möglich. Ferner kommt hinzu, dass das Öffnungsverhalten des Tankentlüftungsventils nicht linear ist. So kann es beispielsweise bei Überschreiten einer bestimmten Ansteuerungspulsweite zu einem schlagartigen Öffnen des Tankentlüftungsventils kommen. Die Menge der zugeführten Kohlenwasserstoffe unterliegt je nach Beladungsgrad des Aktivkohlebehälters deutlichen Schwankungen. Eine geziel- te Dosierung der eingeleiteten Kraftstoffdämpfe ist daher auch nicht möglich.
Zusammengefasst lässt sich sagen, dass insbesondere im Leerlauf und in Betriebspunkten mit geringer Last ein signifikan- tes Anfetten des Brenngemisches beim Öffnen des Tankentlüftungsventils nur bedingt und mit deutlicher Verzögerung korrigiert werden kann.
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, welche sich durch eine schnellere Kompensation der durch die Tankentlüftung zusätzlich zugeführten Kraftstoffmengen auszeichnet .
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren und die Brennkraftmaschine gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche .
Ein Steuerungsverfahren gemäß dem Anspruch 1 bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit einer Tankentlüftungsvorrichtung, durch welche während eines Tankentlüftungszeitraumes Kraft- stoffdämpfe in einem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine eingeleitet werden. Gemäß dem Verfahren wird ein Lambda-Regler der Brennkraftmaschine derart von einem Normal-Regelmodus in einem Dynamik-Regelmodus, in dem der Lambda-Regler gegenüber dem Normal-Regelmodus eine höhere Regeldynamik aufweist, versetzt, dass sich der Lambda-Regler während des Tankentlüftungszeitraumes zumindest zeitweise in dem Dynamik-Regelmodus befindet .
Wie weiter oben schon erläutert wurde, wird der Lambda-Regler dazu verwendet, die durch die Tankentlüftung zusätzlich zugeführte Kraftstoffmenge zu bestimmen und durch eine entsprechende Korrektur der Einspritzmenge zu kompensieren. Jedoch stellt der Ausgangswert des Lambda-Reglers erst dann ein re- präsentatives Maß für die Kraftstoffkonzentration der in den Ansaugtrakt eingeleiteten Kraftstoffdämpfe dar, wenn die Störung näherungsweise ausgeregelt ist. Die Auslegung des Lambda-Reglers stellt im Normalfall einen Kompromiss aus Ansprechverhalten bzw. Dynamik und Stabilität dar, wobei der Schwerpunkt eher auf der Regler-Stabilität liegt. Bekannte Lambda-Regler sind daher nicht beliebig schnell kalibriert, sondern weisen aus Stabilitätsgründen eine deutliche Dämpfung auf. Dazu kann beispielsweise der I-Anteil entsprechend langsam ausgelegt werden, so dass es eine bestimmte Zeit dauert, um die durch die Tankentlüftung verursachte Störung des
Brenngemisches auszuregeln. Folglich dauert es bei einem herkömmlich kalibrierten Lambda-Regler entsprechend lang, bis eine Einspritzmengenkorrektur vorgenommen werden kann. Dadurch kommt es jedoch auch zu einer entsprechend lang anhal- tenden Verschlechterung des Abgases.
Gemäß der Erfindung wird daher der Lambda-Regler derart von einem Normal-Regelmodus in einen Dynamik-Regelmodus, in dem der Lambda-Regler gegenüber dem Normal-Regelmodus eine höhere Regeldynamik aufweist, versetzt, dass sich der Lambda-Regler während des Tankentlüftungszeitraumes zumindest zeitweise in dem Dynamik-Regelmodus befindet. Unter der höheren Regeldyna- mik wird erfindungsgemäß ein spontaneres bzw. verbessertes Ansprechverhalten des Lambda-Reglers verstanden. Aufgrund des höheren Gradienten des Reglerausgangs bzw. der Stellgröße im Dynamik-Regelmodus nähert sich die Regelgröße schneller der Führungsgröße an und erreicht diese auch schneller. Die höhere Regeldynamik im Dynamik-Regelmodus kann beispielsweise durch entsprechende Veränderung der Reglerparameter des Lambda-Reglers realisiert werden. Dadurch ist eine schnellere Ausregelung der Störung aufgrund der Tankentlüftung gewähr- leistet. Die Kraftstoffmenge bzw. die Konzentration der
Kraftstoffdämpfe, welche durch die Tankentlüftung zusätzlich zugeführt wird, kann so schneller ermittelt und eine Einspritzmengenkorrektur schneller vorgenommen werden. Somit wird der Schadstoffausstoß der Brennkraftmaschine deutlich reduziert.
In Ausgestaltungen des Verfahrens nach den Ansprüchen 2 und 3 wird der Lambda-Regler nur dann in den Dynamik-Regelmodus versetzt, falls vor dem Tankentlüftungszeitraum sich ein Aus- gangswert des Lambda-Reglers über einen vorgegebenen ersten Zeitraum innerhalb eines vorgegebenen ersten Wertebereiches befindet und/oder die Änderung des Ausgangswertes des Lambda- Reglers kleiner ist als ein vorgegebener erster Änderungsgrenzwert .
In ähnlicher Weise wird der Lambda-Regler gemäß den Ausgestaltungen der Ansprüche 4 und 5 nur dann in den Dynamik- Regelmodus versetzt, falls sich eine Betriebsgröße der Brennkraftmaschine über einen vorgegebenen zweiten Zeitraum inner- halb eines vorgegebenen zweiten Wertebereichs befindet und/oder die Änderung der Betriebsgröße kleiner ist als ein vorgegebener zweiter Änderungsgrenzwert.
Durch diese Ausgestaltungen wird sichergestellt, dass der Lambda-Regler nur dann in den Dynamik-Regelmodus versetzt wird, wenn sowohl der Lambda-Regler selbst als auch die Brennkraftmaschine einen ausreichend stabilen Zustand einge- nommen haben. Bei der Betriebsgröße der Brennkraftmaschine kann es sich beispielsweise um die Drehzahl oder die zugeführte Frischluftmasse handeln. Dadurch wird verhindert, dass aufgrund der höheren Regeldynamik in Dynamik-Regelmodus es zu Instabilitäten und Schwingungen im Regelkreis kommt, was sich negativ auf den Fahrkomfort und das Abgasverhalten der Brennkraftmaschine auswirken kann.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 6 wird der Lambda-Regler nur dann in den Dynamik-Regelmodus versetzt, falls sich die Brennkraftmaschine im Leerlauf befindet.
Durch diese Ausgestaltung der Erfindung wird das Umschalten des Lambda-Reglers in den Dynamik-Regelmodus auf den Leerlauf der Brennkraftmaschine beschränkt. Im Betriebszustand des Leerlaufs ist der der Brennkraftmaschine zugeführte Frisch- luftmassenstrom äußerst gering, und gleichzeitig der Saugrohrdruck sehr niedrig, wodurch bei Öffnen des Tankentlüf- tungsventils ein sehr starker Spüleffekt entsteht und dadurch eine große Menge an Kraftstoffdämpfen in den Ansaugtrakt gelangen. Dadurch ist die Konzentration der durch die Tankentlüftung zusätzlich zugeführten Kraftstoffdämpfe im Leerlauf besonders hoch. Deshalb ist eine schnelle Ausregelung der veränderten Brenngaszusammensetzung erforderlich. Außerhalb des Leerlaufs, d.h. bei Teil- oder Volllast ist dieser Effekt wesentlich geringer, so dass hier auf das Umschalten des Lambda-Reglers in den Dynamik-Regelmodus verzichtet und aus Stabilitätsgründen der Normal-Regelmodus beibehalten werden kann.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 7 werden die Kraftstoffdämpfe in einem Speicherbehälter der Tankentlüftungsvorrichtung gespeichert und der Lambda-Regler nur dann in dem Dynamik-Regelmodus versetzt, falls eine Kenngröße, welcher ein Maß für die Beladung des Speicherbehälters mit Kraftstoffdämpfen darstellt, einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet .
In der Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 8 wird die Regeldynamik des Lambda-Reglers in Dynamik-Regelmodus umso weiter erhöht, je größer die Kenngröße ist.
Bei der Kenngröße kann es sich gemäß den Ausgestaltungen der Ansprüche 9 und 10 um die Umgebungstemperatur der Brennkraft- maschine oder um die Zeitspanne handeln, während der die
Brennkraftmaschine vor dem letzten Start ausgeschaltet war.
Bei diesen Ausgestaltungen des Verfahrens wird ein Betrieb des Lambda-Reglers im Dynamik-Regelmodus auf die Fälle be- schränkt, in denen mit einer hohen Beladung des Speicherbehälters mit Kraftstoffdämpfen zu rechnen ist. Bei geringer Beladung verbleibt der Lambda-Regler deshalb im Normal- Regelmodus, was eine höhere Systemstabilität gewährleistet. Mit zunehmender Beladung, beispielsweise aufgrund hoher Umge- bungstemperatur oder sehr langen Stillstandsphasen der Brennkraftmaschine, können die Regelparameter des Lambda-Reglers im Dynamik-Regelmodus derart verändert werden, dass sich eine immer höhere bzw. verbesserte Regeldynamik ergibt. Dadurch wird die Regeldynamik an die Beladung des Speicherbehälters angepasst. Da bei einer höheren Beladung des Speicherbehälters auch eine größere Menge an Kraftstoffdämpfen bei der Tankentlüftung zugeführt wird, bewirkt eine gleichzeitig verbesserte Regeldynamik ein schnelleres Ausregeln der Störung.
Gemäß den Ausgestaltungen des Verfahrens nach den Ansprüchen 11, 12 und 13 wird die Regeldynamik des Lambda-Reglers im Dynamik-Regelmodus in Abhängigkeit einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine verändert. So wird die Regeldynamik umso weiter erhöht, je kleiner die Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder je kleiner die Last der Brennkraftmaschine ist. Diese Ausgestaltungen des Verfahrens werden der Tatsache gerecht, dass sich die durch die Tankentlüftung zugeführten zusätzlichen Kraftstoffdämpfe auf das Abgasverhalten umso stärker auswirken, je geringer die Drehzahl und die Last bzw. der Frischluftdurchsatz in die Brennkraftmaschine ist. Durch die Erhöhung der Regeldynamik mit kleiner werdender Drehzahl und kleiner werdender Last kann diese Störung noch schneller ausgeregelt werden.
In den Ausgestaltungen des Verfahrens nach den Ansprüchen 14 und 15 wird der Lambda-Regler unmittelbar vor oder unmittelbar nach der Einleitung der Kraftstoffdämpfe in den Ansaugtrakt in den Dynamik-Regelmodus versetzt.
Der Zeitpunkt der Einleitung der Kraftstoffdämpfe kann beispielsweise durch die Ausgabe eines Ansteuerungssignals an das Tankentlüftungsventil durch die Steuereinrichtung der Brennkraftmaschine bestimmt werden. In beiden Ausgestaltungen des Verfahrens wird eine sehr zeitnahe Umschaltung des Lamb- da-Reglers in den Dynamik-Modus erreicht. Dadurch wird sichergestellt, dass die Änderung der KraftstoffZusammensetzung sehr zeitig erkannt und schnell ausgeregelt werden kann.
In Ausgestaltungen des Verfahrens nach den Ansprüchen 16 und 17 wird der Lambda-Regler eine vorgegebene Zeitspanne nach
Einleitung der Kraftstoffdämpfe in den Ansaugtrakt in den Dynamik-Regelmodus versetzt. Die Zeitspanne kann dabei der Zeit entsprechen, die die Kraftstoffdämpfe benötigen, um vom Einleitpunkt im Ansaugtrakt bis zu einem Lambdasensor im Abgas- trakt der Brennkraftmaschine zu gelangen.
Bei diesen Ausgestaltungen des Verfahrens wird das Umschalten des Lambda-Reglers in den Dynamik-Regelmodus soweit wie möglich verzögert. Ein Umschalten in den Dynamik-Regelmodus ge- schieht erst dann, wenn die Veränderung der Abgaszusammensetzung aufgrund der durch die Tankentlüftung zugeführten Kraftstoffdämpfe durch den Lambdasensor erfassbar ist. Auch bei dieser Ausgestaltung wird eine schnelle Ausregelung dieser Störung ermöglicht, jedoch verbleibt der Lambda-Regler länger im Normal-Regel-Modus, was der Stabilität des Regelkreises zugute kommt .
In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 18 wird der Lambda-Regler in den Dynamik-Regelmodus versetzt, nachdem der Lambdawert des Abgases der Brennkraftmaschine einen vorgegebenen Lambdagrenzwert unterschreitet.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 19 wird der Lambda-Regler in den Dynamik-Regelmodus versetzt, nachdem ein Ausgangswert des Lambda-Reglers einen vorgegebenen Ausgangsgrenzwert überschreitet.
Bei diesen Ausgestaltungen des Verfahrens wird der Lambda- Regler erst nach Erkennung der durch die Tankentlüftung verursachten Anfettung des Brenngemisches in den Dynamik- Regelmodus versetzt. Analog der Ausgestaltung des Verfahrens gemäß Anspruch 17 wird auch bei dieser Ausgestaltung der
Lambda-Regler möglichst lange im Normal-Regelmodus gehalten. Dadurch wird sichergestellt, dass der Lambda-Regler nur bei entsprechend starken Störungen der Abgaszusammensetzung in den Dynamik-Regelmodus versetzt wird.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 20 wird bei Erfüllung einer Bedingung der Lambda-Regler von dem Dynamik-Regelmodus wieder in den Normal-Regelmodus zurückversetzt .
Durch diese Ausgestaltung des Verfahrens wird sichergestellt, dass nach Überwindung der Störung durch die Tankentlüftung der Lambda-Regler wieder in den Normal-Regelmodus zurückversetzt wird, in dem eine höhere Stabilität des Regelsystems vorherrscht. Dies dient sowohl dem Fahrkomfort, als auch der Stabilität des gesamten Regelkreises. Gemäß den Ausgestaltungen des Verfahrens der Ansprüche 21, 22, 23 und 24 kann die Bedingung dann erfüllt sein, wenn der Lambdawert des Abgases der Brennkraftmaschine einen vorgegebenen zweiten Lambdagrenzwert überschreitet oder wenn die Än- derung einer Ausgangsgröße des Lambda-Reglers kleiner ist als ein vorgegebener dritter Änderungsgrenzwert. Ferner ist es auch möglich, dass die Bedingung dann erfüllt ist, wenn sich eine Ausgangsgröße des Lambda-Reglers über einen vorgegebenen dritten Zeitraum innerhalb eines vorgegebenen dritten Werte- bereichs befindet oder wenn sich der Lambdawert des Abgases über einen vorgegebenen vierten Zeitraum innerhalb eines vorgegebenen vierten Wertebereichs befindet.
Diese Kriterien stellen sicher, dass der Lambda-Regler wieder in den stabileren Normal-Regelmodus zurückversetzt wird, sobald die Störung durch die Tankentlüftung bis zu einem bestimmten Maße behoben ist.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 25 ist die Bedingung dann erfüllt, wenn die Brennkraftmaschine den Betriebszustand des Leerlaufs verlässt.
Wie schon bezüglich des Anspruchs 6 erwähnt wurde, ist die Beeinträchtigung der Gemischzusammensetzung durch die Tank- entlüftung besonders beim Leerlauf besonders stark. Dieser
Erkenntnis folgend wird gemäß der Ausgestaltung nach Anspruch 25 der Lambda-Regler wieder in den Normal-Regelmodus zurückversetzt, sobald die Brennkraftmaschine den Leerlauf wieder verlässt .
Eine Brennkraftmaschine gemäß dem Anspruch 26 umfasst eine Tankentlüftungsvorrichtung, durch welche während eines Tankentlüftungszeitraums Kraftstoffdämpfe in einen Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine eingeleitet werden. Die Brennkraftma- schine weist ferner eine Einspritzanlage auf, welche einem
Brennraum der Brennkraftmaschine eine vorgegebene Kraftstoffmenge zuführt. Die Brennkraftmaschine umfasst ferner eine Lambda-Reglereinrichtung, welche mit der Einspritzanlage gekoppelt ist und die zuzuführende Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von der Abgaszusammensetzung korrigiert, wobei die Lambda-Reglereinrichtung derart ausgebildet ist, dass ein Lambda- Regler derart von einem Normal-Regelmodus in einem Dynamik- Regelmodus, in dem der Lambda-Regler gegenüber dem Normal- Regelmodus eine höhere Regeldynamik aufweist, versetzt wird, dass sich der Lambda-Regler während des Tankentlüftungszeitraums zumindest zeitweise in dem Dynamik-Regelmodus befindet.
Bezüglich der Vorteile der Brennkraftmaschine wird auf die Ausführungen zum Anspruch 1 verwiesen.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen :
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einer Tankentlüftungsvorrichtung;
Figur 2 eine allgemeine Darstellung eines Lambda- Regelkreises;
Figur 3 eine schematisches Diagramm zur Darstellung des Reglerverhaltens im Normal-Regelmodus und im Dynamik-Regelmodus
Figur 4 das Grundprinzip eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Ablaufdiagramms;
In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine 1 dargestellt. Die Brennkraftmaschine 1 weist mindestens einen Zylinder 2 und einen in dem Zylinder 2 auf und ab beweglichen Kolben 3 auf. Die zur Verbrennung nötige Frisch- luft wird über einen Ansaugtrakt 4 in einen von dem Zylinder 2 und dem Kolben 3 begrenzten Brennraum 5 eingeleitet. Stromabwärts einer Ansaugöffnung 6 befinden sich in dem Ansaug- trakt 4 ein Luftmassensensor 7 zur Erfassung des Luftdurchsatzes im Ansaugtrakt 4, welcher als Maß für die Last der Brennkraftmaschine 1 angesehen werden kann, eine Drosselklappe 8 zur Steuerung des Luftdurchsatzes, ein Saugrohr 9 und ein Einlassventil 10, mittels dem der Brennraum 5 mit dem Ansaugtrakt 4 wahlweise verbunden oder getrennt wird.
Die Zündung der Verbrennung geschieht mittels einer Zündkerze 11. Die durch die Verbrennung erzeugte Antriebsenergie wird über eine Kurbelwelle 12 an den Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges (nicht dargestellt) übertragen. Ein Drehzahlsensor 13 erfasst die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1.
Die Verbrennungsabgase werden über einen Abgastrakt 14 der Brennkraftmaschine 1 abgeführt. Der Brennraum 5 wird mittels eines Auslassventils 15 mit dem Abgastrakt 14 wahlweise verbunden oder von diesem getrennt. Die Abgase werden in einem Abgasreinigungskatalysator 16 gereinigt. Im Abgastrakt 14 befindet sich ferner ein so genannter Lambda-Sensor 17 zur Mes- sung des Sauerstoffgehalts im Abgas. Bei dem Lambda-Sensor 17 kann es sich dabei sowohl um einen binären Lambda-Sensor 17 als auch um einen linearen Lambda-Sensor 17 handeln.
Die Brennkraftmaschine 1 umfasst ferner eine Kraftstoffver- sorgungseinrichtung mit einem Kraftstofftank 18, einer Kraftstoffpumpe 19, einer Hochdruckpumpe 20, einem Druckspeicher 21 und zumindest einem steuerbaren Einspritzventil 22. Der Kraftstofftank 18 weist einen verschließbaren Einfüllstutzen 23 zum Einfüllen von Kraftstoff auf. Der Kraftstoff wird mit- tels der Kraftstoffpumpe 19 über eine Kraftstoffversorgungsleitung 24 dem Einspritzventil 22 zugeführt. In der Kraft- stoffversorgungsleitung 24 sind die Hochdruckpumpe 20 und der Druckspeicher 21 angeordnet. Die Hochdruckpumpe 20 hat die Aufgabe, dem Druckspeicher 21 den Kraftstoff mit hohem Druck zuzuführen. Der Druckspeicher 21 ist dabei als gemeinsamer Druckspeicher 21 für alle Einspritzventile 22 ausgebildet. Von ihm aus werden alle Einspritzventile 22 mit druckbeauf- schlagtem Kraftstoff versorgt. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Brennkraftmaschine 1 mit Kraftstoffdirekteinspritzung, bei der der Kraftstoff mittels eines in den Brennraum 5 ragenden Einspritzventils 22 direkt in den Brenn- räum 5 eingespritzt wird. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Art der Kraftstoffeinspritzung beschränkt ist, sondern auch auf andere Arten der Kraftstoffeinspritzung, wie beispielsweise Saugrohreinspritzung, anwendbar ist.
Die Brennkraftmaschine 1 weist ferner eine Tankentlüftungsvorrichtung auf. Zu der Tankentlüftungsvorrichtung gehört ein Kraftstoffdämpfespeicher 25, welcher beispielsweise als Aktivkohlebehälter ausgebildet ist und über eine Verbindungs- leitung 26 mit dem Kraftstofftank 18 verbunden ist. Die in dem Kraftstofftank 18 entstehenden Kraftstoffdämpfe werden in den Kraftstoffdämpfespeicher 25 geleitet und dort von der Aktivkohle adsorbiert. Der Kraftstoffdämpfespeicher 25 ist über eine Entlüftungsleitung 27 mit dem Saugrohr 9 der Brennkraft- maschine 1 verbunden. In der Entlüftungsleitung 27 befindet sich ein steuerbares Tankentlüftungsventil 28. Ferner kann dem Kraftstoffdämpfespeicher 25 über eine Belüftungsleitung 29 und ein optional darin angeordnetes steuerbares Belüftungsventil 30 Frischluft zugeführt werden. In bestimmten Be- triebsbereichen der Brennkraftmaschine 1, insbesondere im Leerlauf oder bei Teillast, herrscht aufgrund des starken Drosseleffekts durch die Drosselklappe 8 ein großes Druckgefälle zwischen der Umgebung und dem Saugrohr 9. Durch Öffnen des Tankentlüftungsventils und des Belüftungsventils 30 wäh- rend eines Tankentlüftungszeitraums kommt es daher zu einem Spüleffekt, bei dem die in dem Kraftstoffdämpfespeicher 25 gespeicherten Kraftstoffdämpfe in das Saugrohr 9 geleitet werden und an der Verbrennung teilnehmen. Die Kraftstoffdämpfe verursachen somit eine Veränderung der Zusammensetzung der Brenngase und der Abgase. Der Brennkraftmaschine 1 ist eine Steuervorrichtung 31 zugeordnet, in welcher kennfeidbasierte Motorsteuerungsfunktionen (KFl bis KF5) softwaremäßig implementiert sind. Die Steuervorrichtung 31 ist mit sämtlichen Aktuatoren und Sensoren der Brennkraftmaschine 1 über Signal- und Datenleitungen verbunden. Insbesondere ist die Steuervorrichtung 31 mit dem steuerbaren Belüftungsventil 30, dem steuerbaren Tankentlüftungsventil 28, dem Luftmassensensor 7, der steuerbaren Drosselklappe 8, dem steuerbaren Einspritzventil 22, der Zündkerze 11, dem Lambda-Sensor 17, dem Drehzahlsensor 13 und einem Umgebungstemperatursensor 32 zur Messung der Umgebungstemperatur verbunden.
Teile der Brennkraftmaschine 1 und der Steuervorrichtung 31 bilden eine Lambda-Reglereinrichtung. Die Lambda-
Reglereinrichtung umfasst insbesondere den Lambda-Sensor 17, einen in der Steuervorrichtung 31 softwaremäßig implementierten Lambda-Regler 33, sowie die Einspritzventile 22 und deren Ansteuermechanismus, mit dem die Öffnungszeiten der Ein- spritzventile 22 gesteuert werden. Die Lambda- Reglereinrichtung bildet einen geschlossenen Lambda- Regelkreis und ist derart ausgestaltet, dass eine von dem Lambda-Sensor 17 erfasste Abweichung der Abgaszusammensetzung von einem vorgegebenen Lambda-Sollwert mittels einer Ein- spritzmengenkorrektur korrigiert wird. Wird während des Tankentlüftungszeitraumes das Tankentlüftungsventil 28 geöffnet, so strömen aufgrund des Druckgefälles Kraftstoffdämpfe von dem Kraftstoffdämpfespeicher 25 in den Ansaugtrakt 4 bzw. das Saugrohr 9 der Brennkraftmaschine 1. Diese Kraftstoffdämpfe, deren Konzentration in der Ansaugluft zunächst unbekannt ist, führen zu einer Anfettung des Brenngemisches, d.h. zu einem Überschuss an Kohlenwasserstoffen im Brenngas, und nach der Verbrennung zu einer entsprechenden Veränderung der Abgaszusammensetzung. Der von dem Lambda-Sensor 17 gemessene Lambda- Wert sinkt dadurch unter den Sollwert von beispielsweise
Lambda=l ab. Es kommt also zu einer Regelabweichung, welche durch den Lambda-Regler 33 registriert und durch eine ent- sprechende Veränderung der Regler 33-Ausgangsgröße ausgeregelt wird. Dies geschieht durch Vorgabe einer entsprechenden Stellgröße an die Einspritzventile 22, wodurch die eingespritzte Kraftstoffmenge entsprechend so lange verändert wird, bis die Störung ausgeregelt ist. Dieser Vorgang wird im Folgenden als Einspritzmengenkorrektur bezeichnet.
In Figur 2 ist schematisch ein derartiger Lambda-Regelkreis dargestellt. Diese schematische Darstellung soll auf den Lambda-Regelkreis des Ausführungsbeispiels übertragen werden. Der Lambda-Wert des Abgases, welcher die Regelgröße x darstellt, wird von dem Lambda-Sensor 17, in Figur 2 das Messglied Fm, erfasst. Die Regelgröße x wird der Steuervorrichtung 31 über die Daten- und Signalleitungen zugeführt. Dort wird aus dem Lambda-Sollwert bzw. aus der Führungsgröße w, welche beispielsweise als Lambda=l angenommen wird, und der Regelgröße x durch Subtraktion die Regeldifferenz e bestimmt. Die Regeldifferenz e wird dem Lambda-Regler 33 als Reglereingangsgröße zugeführt. Bei dem Lambda-Regler 33 kann es sich beispielsweise um einen PI-Regler 33 handeln. Dabei kann das Übertragungsverhalten des P-Anteils des Lambda-Reglers 33 durch folgenden funktionalen Zusammenhang beschrieben werden:
yp(t) = Kpxe(t) (Gleichung 1)
Das I-Glied folgt dem funktionalen Zusammenhang:
V • I1=KIx^e(t)dt (Gleichung 2) o
Dabei stellt Kx den Verstärkungsfaktor des I-Gliedes und KP den Verstärkungsfaktor des P-Gliedes dar.
Die Reglerausgangsgröße yR wird dem Ansteuerungsmechanismus der Einspritzventile bzw. dem Stellglied FSτ zugeführt, wo- durch sich eine bestimmte Ventilöffnungszeit, welche die
Stellgröße Y darstellt, ergibt. Aus der eingespritzten Kraft- stoffmenge, welche der Regelstrecke Fs (dem Brennraum 5) zugeführt wird und der Störgröße z, als welche die durch die Tankentlüftung zugeführten Kraftstoffdämpfe anzusehen sind, ergibt sich durch die Verbrennung wieder eine bestimmte Ab- gaszusammensetzung, welche die Regelgröße x darstellt.
Der Lambda-Regler 33 ist dabei derart ausgestaltet, dass er wahlweise in einem Normal-Regelmodus als auch in einem Dynamik-Regelmodus betrieben werden kann. Im Dynamik-Regelmodus unterscheidet sich der Lambda-Regler 33 gegenüber dem Normal- Regelmodus durch ein spontaneres Ansprechverhalten bzw. durch eine höhere Regeldynamik. Zur weiteren Veranschaulichung ist das Reglerverhalten im Dynamik-Regelmodus und im Normal- Regelmodus in Figur 3 schematisch dargestellt. Im Diagramm sind die Reglerausgangsgröße YR und die Regelabweichung e ü- ber der Zeit dargestellt. Zum Zeitpunkt ti steigt die Regelabweichung e (in Figur 3 gestrichelt dargestellt) an und verbleibt auf einem bestimmten Wert. Eine derartige Regelabweichung kann sich beispielsweise bei der Brennkraftmaschine 1 durch das Einleiten des Tankentlüftungsvorganges ergeben. Zur Darstellung der Reaktion des Lambda-Reglers 33 auf die Veränderung der Regeldifferenz e ist in Figur 3 die Reglerausgangsgröße YR einmal im Zustand des Normal-Regelmodus (strichpunktierte Linie) und im Zustand des Dynamik- Regelmodus (durchgezogene Linie) dargestellt. Wie deutlich zu erkennen ist, ist die Reaktion des Lambda-Reglers 33 im Dynamik-Regelmodus wesentlich dynamischer, d.h., die Reglerausgangsgröße YR(DM) im Dynamik-Regelmodus steigt im Vergleich zur Reglerausgangsgröße YR (NM) im Normal-Regelmodus deutlich stärker an. Aufgrund dieser erhöhten Reglerdynamik ergibt sich im Falle des Ausführungsbeispiels der Brennkraftmaschine 1 auch eine deutlich gesteigerte Dynamik der Einspritzmengenkorrektur. Dadurch wird die Regelgröße x, d. h. der Lambda- Wert des Abgases, im Dynamik-Regelmodus gegenüber dem Normal- Regelmodus deutlich schneller auf den Lambda-Sollwert bzw. die Führungsgröße w angenähert und eingeregelt. Diese verbesserte Reglerdynamik kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass die Verstärkungsfaktoren K1 und KP des I-Anteils und des P-Anteils des Lambda-Reglers 33 erhöht werden .
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Steuern der Brennkraftmaschine 1 anhand des Ablaufdiagramms der Figur 4 näher erläutert. Das Verfahren wird in Schritt 301, beispielsweise beim Start der Brennkraftmaschine 1, gestartet. In Schritt 302 wird der Lambda-Regler 33 standardmäßig in den Normal-Regelmodus versetzt, um aufgrund der geringeren Regeldynamik des Lambda-Reglers 33 im Normal- Regelmodus eine größtmögliche Stabilität des Regelkreises zu gewährleisten .
In einem Schritt 303 wird zunächst geprüft, ob eine Bedingung 1 erfüllt ist. Schritt 303 wird solange wiederholt bis Bedingung 1 erfüllt ist. Durch das Abprüfen der Bedingung 1 soll sichergestellt werden, dass ein Umschalten des Lambda-Reglers 33 vom Normal-Regelmodus in den Dynamik-Regelmodus zu einem bezüglich eines Tankentlüftungsvorganges bzw. des Tankentlüftungszeitraums geeigneten Zeitpunkt erfolgt.
Beispielsweise kann die Bedingung 1 dann erfüllt sein, wenn das Einleiten der Kraftstoffdämpfe in den Ansaugtrakt 4 unmittelbar bevorsteht. Dies kann durch die Überwachung eines entsprechenden Steuersignals von der Steuervorrichtung 31 an das Tankentlüftungsventil 28 realisiert werden.
Alternativ kann die Bedingung 1 auch unmittelbar nach dem
Einleiten der Kraftstoffdämpfe in den Ansaugtrakt 4 erfüllt sein. Als Kriterium kann hierfür das Aussenden eines ersten Steuersignals an das Tankentlüftungsventil 28 durch die Steuervorrichtung 31 verwendet werden.
Die Bedingung 1 kann ferner auch nach Ablauf einer bestimmten vorgegebenen Zeitspanne nach Einleitung der Kraftstoffdämpfe in den Ansaugtrakt 4 als erfüllt angesehen werden. Vorteilhafterweise entspricht die Zeitspanne dabei der Gaslaufzeit, die die Kraftstoffdämpfe benötigen, um von der Position im Ansaugtrakt 4, an der die Kraftstoffdämpfe in den Ansaugtrakt 4 eingeleitet werden, bis zur Position des Lambda-Sensor 17s im Abgastrakt 14 zu gelangen. Je nach Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 1 kann diese Gaslaufzeit gemessen und in einem Kennfeld der Steuervorrichtung 31 abgelegt werden.
Alternativ kann Bedingung 1 auch dann als erfüllt betrachtet werden, falls nach Beginn des Tankentlüftungszeitraums der Gradient des Ausgangswerts yR des Lambda-Reglers 33 über einen vorgegebenen Schwellwert ansteigt.
Es wird darauf hingewiesen, dass die alternativen Kriterien für Bedingung 1 auch miteinander verknüpft werden können, soweit dies sinnvoll ist.
Nach Erfüllung der Bedingung 1 fährt das Verfahren im Ablauf- diagramm der Figur 4 mit Schritt 304 fort, in dem geprüft wird, ob eine Bedingung 2 erfüllt ist. Schritt 304 wird solange wiederholt bis Bedingung 2 erfüllt ist. Mit der Bedingung 2 sind Kriterien verbunden, welche sicherstellen, dass der Lambda-Regler 33 nur in sinnvollen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine 1 in den Dynamik-Regelmodus versetzt wird, um Instabilitäten im Lambda-Regelkreis weitgehend zu vermeiden .
So kann beispielsweise die Bedingung 2 dann erfüllt sein, falls vor dem Tankentlüftungszeitraum bzw. vor dem Öffnen des Tankentlüftungsventils sich der Regler-Ausgangswert yR des Lambda-Reglers 33 über einen vorgegebenen ersten Zeitraum innerhalb eines vorgegebenen ersten Wertebereichs befand oder falls vor dem Tankentlüftungszeitraum die Änderung bzw. der Gradient des Regler-Ausgangswerts yR kleiner war als ein vorgegebener erster Änderungsgrenzwert. Der erste Wertebereich und der erste Änderungsgrenzwert sind dabei so vorzugeben, dass bei Erfüllung der Bedingung 2 von einem stabilen Reglerzustand vor Beginn des Tankentlüftungszeitraums ausgegangen werden kann. Ein zu starker Gradient des Reglerausgangswerts bzw. ein Regler-Ausgangswert, welcher sich außerhalb des ers- ten Wertebereichs befindet, weist auf eine momentane starke Dynamik des Lambda-Reglers 33 hin, so dass in diesem Zustand ein Umschalten in den Dynamik-Regelmodus als Stabilitätsgründen verhindert werden soll.
Alternativ kann die Bedingung 2 auch dann erfüllt sein, falls sich eine Betriebsgröße der Brennkraftmaschine 1 über einen vorgegebenen zweiten Zeitraum innerhalb eines vorgegebenen zweiten Wertebereichs befindet und/oder die Änderung der Betriebsgröße kleiner ist als ein vorgegebener zweiter Ände- rungsgrenzwert . Der zweite Wertebereich und der zweite Änderungsgrenzwert sind dabei so vorzugeben, dass bei Erfüllung dieser Kriterien sichergestellt ist, dass sich die Brennkraftmaschine 1 in einem näherungsweise stationären Betriebspunkt befindet. Dadurch soll verhindert werden, dass der Lambda-Regler 33 bei einem hochdynamischen Betrieb der Brennkraftmaschine 1 in den Dynamik-Regelmodus geschaltet wird, wodurch es zu Instabilitäten im Lambda-Regelkreis und zu einem unkomfortablen Fahrverhalten kommen könnte.
Bei einer weiteren Alternative ist die Bedingung 2 dann erfüllt, falls sich die Brennkraftmaschine 1 im Leerlauf befindet. Im Leerlauf, d. h. bei im Wesentlichen geschlossener Drosselklappe 8, maximalen Saugrohrunterdruck und minimaler Frischluftzufuhr im Ansaugtrakt 4, ist der Einfluss der durch die Tankentlüftung zusätzlich zugeführten Kraftstoffdämpfe auf die Verbrennung und damit auf die Abgaszusammensetzung besonders groß. In dieser Ausgestaltung kann der Lambda- Regler 33 daher nur dann in den Dynamik-Regelmodus versetzt werden, wenn sich die Brennkraftmaschine 1 im Leerlauf befin- det. Der Dynamik-Regelmodus ist somit auf den Leerlauf der
Brennkraftmaschine 1 beschränkt. Dadurch wird einerseits sichergestellt, dass eine Verschlechterung der Abgaswerte zügig ausgeregelt wird und gleichzeitig aber außerhalb des Leerlaufs, d.h. im Teillast- oder Volllastbetrieb, der Lambda- Regler 33 im Normal-Regelmodus betrieben wird und der Lambda- Regelkreis eine höhere Stabilität aufweist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Bedingung 2 dann als erfüllt anzusehen, falls eine Kenngröße, welcher ein Maß für die Beladung des Kraftstoffdämpfespeichers 25 mit Kraftstoffdämpfen darstellt, einen vorgegebenen Grenz- wert überschreitet. Bei der Kenngröße kann es sich dabei beispielsweise um die Umgebungstemperatur der Brennkraftmaschine 1 oder um die Zeitspanne handeln, während der die Brennkraftmaschine 1 vor dem letzten Start ausgeschaltet war. Mit steigender Umgebungstemperatur nimmt auch die Neigung des Kraft- Stoffes im Kraftstofftank 18 zur Ausgasung und somit die Beladung des Kraftstoffdämpfespeichers 25 zu. Gleiches gilt für die Dauer der Stillstandsphase der Brennkraftmaschine 1. Je länger die Brennkraftmaschine 1 vor dem letzten Start ausgeschaltet war, umso mehr Kraftstoffdämpfe werden in dem Kraftstoffdämpfespeicher 25 adsorbiert. Bei dieser Ausgestaltung wird daher die Umschaltung des Lambda-Reglers 33 in den Dynamik-Regelmodus auf den Fall einer hohen Beladung des Kraftstoffdämpfespeichers 25 begrenzt. Bei kleinen Beladungen verbleibt der Lambda-Regler 33 im Normal-Regelmodus, da die Störungen des Abgasverhaltens als gering einzustufen sind und daher einem stabileren Reglerverhalten des Lambda-Reglers 33 im Normal-Regelmodus der Vorzug gegeben wird.
Als weitere Alternative ist die Bedingung 2 dann erfüllt, wenn nach Beginn des Tankentlüftungszeitraums bzw. nach Öffnen des Tankentlüftungsventils der Lambda-Wert des Abgases der Brennkraftmaschine 1 einen vorgegebenen Lambda-Grenzwert unterschreitet. Dies ist bei Verwendung einer linearen Lamb- da-Sonde möglich.
Vorteilhafterweise kann die Bedingung 2 auch dann als erfüllt angesehen werden, wenn nach Beginn des Tankentlüftungszeit- raums der Ausgangswert yR des Lambda-Reglers 33 einen vorgegebenen Ausgangsgrenzwert überschreitet.
Bei den zuletzt genannten beiden Ausgestaltungen ist das Um- schalten des Lambda-Regler 33 in den Dynamik-Regelmodus auf den Fall begrenzt, dass die Brenngase durch den Tankentlüftungsvorgang sehr stark angefettet sind, d.h., dass der Lamb- da-Wert des Abgases deutlich unter eins liegt. Bei nur gering angefettetem Gemisch verbleibt der Lambda-Regler 33 im Nor- mal-Regelmodus .
Es wird darauf hingewiesen, dass die alternativen Kriterien für Bedingung 2 auch miteinander verknüpft werden können, soweit dies sinnvoll ist.
Nach Erfüllung der Bedingung 2 erfolgt gemäß dem Ablaufdiagramm der Figur 4 im Schritt 305 ein Umschalten des Lambda- Reglers 33 vom Normal-Regelmodus in den Dynamik-Regelmodus. Wie schon anhand der Figur 3 erläutert wurde, werden dabei die Reglerparameter des Lambda-Reglers 33 derart verändert, dass der Lambda-Regler 33 mit einer höheren Regeldynamik auf die Störungen durch die Tankentlüftung reagiert. Dadurch erfolgt ein schnelleres Ausregeln der veränderten Abgaszusammensetzung mittels der Einspritzmengenkorrektur. Dadurch wirkt sich die Abgasverschlechterung durch die Tankentlüftung nur über einem wesentlich kürzeren Zeitraum aus, was das gesamte Abgasverhalten der Brennkraftmaschine 1 deutlich verbessert .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann dabei die Regeldynamik des Lambda-Reglers 33 umso weiter erhöht werden, je größer die Beladung des Kraftstoffdämpfespeichers 25 ist. Für die Abschätzung der Beladung des Kraftstoffdämpfespeichers 25 kann wiederum die oben beschriebene Kenngröße herangezogen werden. Alternativ kann die Regeldynamik auch in Abhängigkeit einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine 1 verändert werden. Beispielsweise kann die Regeldynamik umso weiter erhöht werden, je kleiner die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 oder je kleiner die Last der Brennkraftmaschine 1 ist. Dies hängt damit zusammen, dass sich die Einleitung der zusätzlichen Kraftstoffdämpfe durch die Tankentlüftung umso stärker auf das Abgasverhalten der Brennkraftmaschine 1 auswirken, je geringer die Drehzahl und je geringer die Last ist.
Konkret kann die dynamische Anpassung der Reglerparameter so realisiert werden, dass im Falle des Dynamik-Regelmodus die Reglerparameter des Lambda-Reglers 33 als Kennfelder in Abhängigkeit der Kenngröße, der Last und/oder der Drehzahl in der Steuervorrichtung 31 abgelegt sind. Durch diese dynamische Anpassung der Reglerparameter, beispielsweise der Verstärkungsfaktoren des I-Anteils oder des P-Anteils des Lambda-Reglers 33, kann die Regeldynamik besser an die individuellen Anforderungen angepasst werden.
Im Ablaufdiagramm der Figur 4 wird weiter mit Schritt 306 fortgefahren, in dem geprüft wird, ob eine Bedingung 3 erfüllt ist. Schritt 306 wird solange wiederholt bis Bedingung 3 erfüllt ist. Die Bedingung 3 dient dazu, den Zeitpunkt festzulegen, an dem der Lambda-Regler 33 vom Dynamik- Regelmodus wieder in den Normal-Regelmodus zurückversetzt werden soll.
Beispielsweise kann die Bedingung 3 dann als erfüllt angese- hen werden, wenn der Lambda-Wert des Abgases der Brennkraftmaschine 1 einen vorgegebenen Lambda-Grenzwert überschreitet. Der Lambda-Grenzwert ist dabei vorzugsweise kleiner als eins, also immer noch im Bereich einer Abgaszusammensetzung mit Kohlenwasserstoffüberschuss . Jedoch sollte der Lambda- Grenzwert dem Sollwert von Lambda=l so nahe sein, dass die Spitzen der Störung durch die Tankentlüftung bereits durch die Einspritzmengenkorrektur weitgehend kompensiert sind und ein Umschalten in den Normal-Regelmodus sinnvoll ist. Diese Alternative bezieht sich Systeme mit linearem Lambda-Sensor .
Alternativ kann die Bedingung 3 auch dann erfüllt sein, wenn die Änderung bzw. der Gradient der Reglerausgangsgröße des Lambda-Reglers 33 kleiner ist als ein vorgegebener dritter Änderungsgrenzwert oder wenn sich die Reglerausgangsgröße yR über einen vorgegebenen dritten Zeitraum innerhalb eines vorgegebenen dritten Wertebereichs befindet. Der dritte Ände- rungsgrenzwert und der dritte Wertebereich sind dabei so vorzugeben, dass bei Erfüllung der Bedingung 3 davon auszugehen ist, dass sich der Lambda-Regler 33 in einem zumindest nahezu stabilen Regelzustand befindet und die Störung aufgrund der Tankentlüftung nahezu ausgeregelt ist.
Gleiches gilt auch für eine weitere Alternative, bei der die Bedingung 3 dann erfüllt ist, wenn sich der Lambda-Wert des Abgases über einen vorgegebenen vierten Zeitraum innerhalb eines vorgegebenen vierten Wertebereichs befindet. Auch in diesem Fall sind der vierte Wertebereich und der vierte Zeitraum derart vorzugeben, dass bei Erfüllung der Bedingung 3 die durch die Tankentlüftung verursachte Störung der Abgaszusammensetzung weitgehend durch die Lambda-Regeleinrichtung ausgeglichen wurde. Diese Alternative bezieht sich Systeme mit linearem Lambda-Sensor.
Ferner ist es auch möglich, dass die Bedingung 3 dann als erfüllt gilt, wenn die Brennkraftmaschine 1 den Betriebszustand des Leerlaufs wieder verlässt. Wie weiter oben schon erwähnt wurde, ist der Einfluss der durch die Tankentlüftung zusätzlich zugeführten Kraftstoffdämpfe auf das Abgasverhalten im Leerlauf am größten. Außerhalb des Leerlaufs kann die Störung des Abgasverhaltens durch die Tankentlüftung unter Umständen auch im Normalregelmodus des Lambda-Reglers 33 ausreichend schnell ausgeglichen werden. Zusammengefasst lässt sich sagen, dass die Bedingung 3 sicherstellt, dass der Lambda-Regler 33 möglichst zügig wieder vom Dynamik-Regelmodus in den Normal-Regelmodus zurückversetzt wird, um Instabilitäten, wie beispielsweise ein Auf- schwingen des Lambda-Regelkreises und somit eine Beeinträchtigung des Fahrkomforts und der gesamten Systemstabilität vorzubeugen. Es wird darauf hingewiesen, dass die alternativen Kriterien für Bedingung 3 auch miteinander verknüpft werden können, soweit dies sinnvoll ist.
Gemäß dem Ablaufdiagramm der Figur 4 wird bei Erfüllung der Bedingung 3 der Lambda-Regler 33 in Schritt 307 wieder in den Normal-Regelmodus versetzt. In Schritt 308 wird das Verfahren entweder beendet oder von neuem gestartet.
1 Brennkraftmaschine
2 Zylinder
3 Kolben
4 Ansaugtrakt
5 Brennraum
6 Ansaugöffnung
7 Luftmassensensor
8 Drosselklappe
9 Saugrohr
10 Einlassventil
11 Zündkerze
12 Kurbelwelle
13 Drehzahlsensor
14 Abgastrakt
15 Auslassventil
16 Abgasreinigungskatalysator
17 Lambda-Sensor
18 Kraftstofftank
19 Kraftstoffpumpe
20 Hochdruckpumpe
21 Druckspeicher
22 Einspritzventil
23 Einfüllstutzen
24 KraftStoffVersorgungsleitung
25 Kraftstoffdämpfespeieher
26 Verbindungsleitung
27 Entlüftungsleitung
28 Tankentlüftungsventil
29 Belüftungsleitung
30 BelüftungsventilA
31 Steuervorrichtung
32 Umgebungstemperatursensor
33 Lambda-Regler

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine (1) mit einer Tankentlüftungsvorrichtung, durch welche während eines Tankentlüftungszeitraums Kraftstoffdämpfe in einen Ansaugtrakt (4) der Brennkraftmaschine (1) eingeleitet werden, wobei ein Lambda-Regler (33) der Brennkraftmaschine (1) derart von einem Normal-Regelmodus in einen Dynamik-Regelmodus, in dem der Lambda-Regler (33) gegen- über dem Normal-Regelmodus eine höhere Regeldynamik aufweist, versetzt wird, dass sich der Lambda-Regler (33) während des Tankentlüftungszeitraums zumindest zeitweise in dem Dynamik-Regelmodus befindet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Lambda-Regler (33) nur dann in den Dynamik-Regelmodus versetzt wird, falls vor dem Tankentlüftungszeitraum sich ein Ausgangswert des Lambda-Reglers (33) über einen vorgegebenen ersten Zeitraum innerhalb eines vorgegebenen ersten Wertebe- reichs befindet.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Lambda-Regler (33) nur dann in den Dynamik-Regelmodus versetzt wird, falls vor dem Tankentlüftungszeitraum die Änderung eines Aus- gangswerts des Lambda-Reglers (33) kleiner ist als ein vorgegebener erster Änderungsgrenzwert.
4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Lambda-Regler (33) nur dann in den Dynamik-Regelmodus versetzt wird, falls sich eine Betriebsgröße der Brennkraftmaschine (1) über einen vorgegebenen zweiten Zeitraum innerhalb eines vorgegebenen zweiten Wertebereichs befindet.
5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Lambda-Regler (33) nur dann in den Dynamik-Regelmodus versetzt wird, falls die Änderung einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine (1) kleiner ist als ein vorgegebener zweiter Änderungsgrenzwert .
6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Lambda-Regler (33) nur dann in den Dynamik-Modus versetzt wird, falls sich die Brennkraftmaschine (1) im Leerlauf befindet.
7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Kraftstoffdämpfe in einem Speicherbehälter der Tankentlüftungsvorrichtung gespeichert werden und der Lambda-Regler (33) nur dann in den Dynamik-Regelmodus versetzt wird, falls eine Kenngröße, welche ein Maß für die Beladung des Kraftstoffdämpfespeicher (25) mit Kraftstoffdämpfen darstellt, einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Regeldynamik des Lambda-Reglers (33) im Dynamikmodus umso weiter erhöht wird, je größer die Kenngröße ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 8, wobei es sich bei der Kenngröße um die Umgebungstemperatur der Brennkraftmaschine (1) handelt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 8, wobei es sich bei der Kenngröße um die Zeitspanne handelt, während der die Brennkraftmaschine (1) ausgeschaltet war .
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Regeldynamik des Lambda-Reglers (33) in dem Dynamik- Regelmodus in Abhängigkeit einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine (1) verändert wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Regeldynamik des Lambda-Reglers (33) im Dynamik-Regelmodus umso weiter erhöht wird, je kleiner die Drehzahl der Brennkraftmaschine (1) ist.
13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Regeldynamik des Lambda-Reglers (33) im Dynamik-Regelmodus umso weiter erhöht wird, je kleiner die Last der Brennkraftma- schine (1) ist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Lambda-Regler (33) unmittelbar vor der Einleitung der Kraftstoffdämpfe in den Ansaugtrakt (4) in den Dyna- mik-Modus versetzt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Lambda-Regler (33) unmittelbar nach der Einleitung der Kraftstoffdämpfe in den Ansaugtrakt (4) in den Dyna- mik-Modus versetzt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Lambda-Regler (33) eine vorgegebene Zeitspanne nach der Einleitung der Kraftstoffdämpfe in den Ansaugtrakt (4) in den Dynamik-Modus versetzt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Zeitspanne der Zeit entspricht, die die Kraftstoffdämpfe benötigen, um von der Einleitposition im Ansaugtrakt (4) bis zu ei- nem Lambda-Sensor (17) der Brennkraftmaschine (1) zu gelangen .
18. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Lambda-Regler (33) in den Dynamik-Modus versetzt wird, nachdem der Lambda-Wert des Abgases der Brennkraftmaschine (1) einen vorgegebenen ersten Lambda-Grenzwert unterschreitet.
19. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Lambda-Regler (33) in den Dynamik-Modus versetzt wird, nachdem ein Ausgangswert des Lambda-Reglers (33) einen vorgegebenen Ausgangsgrenzwert überschreitet.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei bei Erfüllung einer Bedingung der Lambda-Regler (33) von dem Dynamik-Regelmodus wieder in den Normal-Regelmodus versetzt wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Bedingung dann erfüllt ist, wenn der Lambda-Wert des Abgases der Brennkraftmaschine (1) einen vorgegebenen zweiten Lamb- da-Grenzwert überschreitet.
22. Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Bedingung dann erfüllt ist, wenn die Änderung einer Ausgangsgröße des Lambda-Reglers (33) kleiner ist als ein vorgegebener dritter Änderungsgrenzwert.
23. Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Bedingung dann erfüllt ist, wenn sich eine Ausgangsgröße des Lambda-Reglers (33) über einen vorgegebenen dritten Zeitraum innerhalb eines vorgegebenen dritten Wertebereichs befindet .
24. Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Bedingung dann erfüllt ist, wenn sich der Lambda-Wert des Abgases über einen vorgegebenen vierten Zeitraum innerhalb eines vorgegebenen vierten Wertebereichs befindet.
25. Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Bedingung dann erfüllt ist, wenn die Bennkraftmaschine den Be- triebszustand des Leerlaufs verlässt.
26. Brennkraftmaschine (1) mit einer Tankentlüftungsvorrichtung, durch welche während eines Tankentlüftungszeitraums Kraftstoffdämpfe in einen Ansaugtrakt (4) der Brennkraftmaschine 1 eingeleitet werden, einer Kraftstoffversorgungseinrichtung, welche einem Brennraum (5) der Brennkraftmaschine (1) eine vorgegebene Kraftstoffmenge zuführt, eine Lambda-Reglereinrichtung, welche mit der Kraft- Stoffversorgungseinrichtung gekoppelt ist und die zuzuführende Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von der Abgaszusammensetzung korrigiert, wobei die Lambda- Reglereinrichtung derart ausgebildet ist, dass ein Lamb- da-Regler (33) derart von einem Normal-Regelmodus in ei- nen Dynamik-Regelmodus, in dem der Lambda-Regler (33) gegenüber dem Normal-Regelmodus eine höhere Regeldynamik aufweist, versetzt wird, dass sich der Lambda-Regler (33) während des Tankentlüftungszeitraums zumindest zeitweise in dem Dynamik-Regelmodus befindet.
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