WO2007012542A1 - Verfahren und vorrichtung zum anpassen des erfassens eines messsignals einer abgassonde - Google Patents

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WO2007012542A1
WO2007012542A1 PCT/EP2006/063743 EP2006063743W WO2007012542A1 WO 2007012542 A1 WO2007012542 A1 WO 2007012542A1 EP 2006063743 W EP2006063743 W EP 2006063743W WO 2007012542 A1 WO2007012542 A1 WO 2007012542A1
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WO
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cylinder
cylinders
exhaust gas
measurement signal
internal combustion
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PCT/EP2006/063743
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Reza Aliakbarzadeh
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Siemens Vdo Automotive Ag
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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

Definitions

  • the invention relates to a method for adjusting 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 cylinders associated injectors, the fuel meter.
  • 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 regulated separately.
  • a probe evaluation unit is provided, in which a time-resolved evaluation of the exhaust gas probe signal takes place, and thus a cylinder-selective lambda value is determined for each cylinder of the internal combustion engine.
  • Each cylinder is associated with a single controller, which is designed as a PI or PID controller, whose controlled variable is a cylinder-specific lambda value and whose reference variable is a cylinder-specific desired 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 operation of the exhaust gas probe may be their response and thus also the degree of precision of 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 provide a method for adjusting the detection of a measurement signal of an exhaust gas probe, which enables a simple and precise control of an internal combustion engine over a long service life, in which the exhaust gas probe can be arranged.
  • the invention is characterized by a method and a corresponding device for adjusting 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 associated with the cylinders injectors that meter 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 detected and assigned to the respective cylinder.
  • a manipulated variable for influencing the air / fuel ratio in the respective cylinder is generated as a function of the measured signal detected for the respective cylinder.
  • the predetermined crankshaft angle is adjusted depending on a quality criterion, which depends on a rough running of an output shaft of the internal combustion engine.
  • the quality criterion comprises a suitable calculation rule which includes the uneven running.
  • the invention is based on the finding that the quality criterion, which depends on the uneven running of the output shaft of the internal combustion engine, can very quickly indicate a necessary adaptation of the predetermined crankshaft angle, that is, depending on the quality criterion very early such a necessary adjustment can be detected , And so unwanted pollutant emissions due to erroneous determination of the cylinder-individual air / fuel ratio can be very limited.
  • the rough running is often calculated for other functions to control the engine anyway, so that they can be used without much extra effort.
  • the quality criterion is determined as a function of cylinder-specific rough running values. This has the advantage that it is particularly characteristic of the quality of the choice of the respective predetermined crankshaft angle and its corresponding correlation to the respective cylinder-individual air / fuel ratio.
  • the quality criterion is determined as a function of a sum of the amounts of the cylinder-specific rough running values. This is particularly simple and characteristic of the goodness the determination of the respective cylinder-specific air / fuel ratio.
  • the quality criterion comprises a gradient formation of the sum of the amounts of the cylinder-specific running noise values. In this way, a drift from a stable control range to an unstable control range can very easily be detected very early.
  • the quality criterion is determined depending on manipulated variables of the controllers associated with the cylinders. In this way it can be ensured with high probability that an adjustment of the predetermined crankshaft angle is either necessary or not and so possible sources of error that can not be attributed to the predetermined crankshaft angle, can be excluded by determining the quality criterion both depending on the rough running Output shaft and the manipulated variables of the associated with the cylinders regulators. In this context, too, it is advantageous if sums of parameters for the manipulated variables of the regulators assigned to the cylinders are summed and, if appropriate, a gradient is formed for this sum.
  • the predetermined crankshaft angle is adjusted depending on an instability criterion of the controller.
  • the instability criterion is met if the respective controller is unstable. In this way, a particularly reliable adaptation can be ensured, and so ultimately a redundancy for detecting the necessary adjustment of the predetermined crankshaft angle can be provided.
  • the instability criterion depends on the one or more manipulated variables of the controller associated with the respective cylinder and / or further controllers which are assigned to other cylinders. This allows the measurement signal to be adapted particularly quickly and easily.
  • the instability criterion is met when the manipulated variable or the manipulated variables is the same for a given period of time or are their limit maximum value to which they are limited by the controller or are, or is equal to or their Limit minimum value to which it is or will be limited by the regulator (s). This makes it easy to detect whether the control is unstable and then carried out a corresponding adjustment of the predetermined crankshaft angle.
  • the instability of the control can be detected particularly reliably and, in particular, it can be prevented that a component error, for example that of an injection valve, is detected erroneously for an instability of the control.
  • a further advantageous embodiment of the invention is required to meet the instability criterion that in an even number of cylinders, one half of the manipulated variables is equal to the maximum limit value and the other half is equal to the limit minimum value and that with an odd number of cylinders a first number of manipulated variables is equal to the limit maximum value and a second number of manipulated variables is equal to the limit minimum value, wherein the first number differs from the second one and the sum of the first and second numbers is equal to the odd number of cylinders ,
  • This is based on the knowledge that this is characteristic of an unstable control with a straight number of cylinders and correspondingly with an odd number of cylinders.
  • an error of the injection valve or an actuator is detected, which influences exclusively the air supply to the respective cylinder when the manipulated variable of the respective cylinder for a predetermined period of time is equal to their limit maximum value to which they by the Or equal to its limit minimum value, to which it is limited by the regulator, and at least one manipulated variable, which is assigned to another cylinder, is not equal to the limit maximum value or the limit minimum value.
  • a fault of an injection valve can be detected and then not incorrectly the crankshaft angle of the detection of the measurement signal can be changed.
  • the instability criterion is fulfilled if at least the manipulated variable assigned to a cylinder oscillates with an amplitude that is greater than a predefined threshold value. Amplitude.
  • the controllers each comprise an observer, which determines a state variable as a function of the detected measurement signals of the exhaust gas probe, wherein a variable of the observer characterizing the state variable is fed back and in which the instability criterion depends on one or more of the Zu - stand sizes.
  • the instability criterion can be particularly simple.
  • the adaptation of the predetermined crankshaft angle takes place with a step size which corresponds to a predetermined fraction of the expected stability range of the control.
  • the fraction is preferably selected in about 1/5 of the expected stability range of the control.
  • the measurement signal of the exhaust gas probe is characteristic for the air / fuel ratio in the respective cylinder of a first part of all cylinders and a further exhaust gas probe is provided, the measurement signal is characteristic of the air / fuel ratio in the respective cylinder of a second part of all cylinders, is advantageously carried out adjusting the detection of the measurement signal of the exhaust gas probe and the other exhaust gas probe separately and in each case based on the first part or the second part of all cylinders.
  • FIG. 2 shows a block diagram of the control device
  • FIG. 3 shows a first flow diagram of a program for adjusting the detection of a measurement signal of an exhaust gas probe
  • FIG. 4 shows a further program for adjusting the detection of the
  • Figure 5 is yet another flowchart of a program for adjusting the detection of the measurement signal of the exhaust gas probe
  • FIG. 6 shows yet another flow diagram of a program for adjusting 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, furthermore a collector 12 and an intake manifold 13 which leads to a cylinder Z1 via an intake passage is guided in the engine block 2.
  • the engine block 2 further includes a crankshaft 21, which is coupled via a connecting rod 25 with the piston 24 of the cylinder Zl.
  • the cylinder head 3 comprises a valve train with a gas inlet valve 30, a gas outlet valve 31 and valve drives 32, 33.
  • the cylinder head 3 further comprises an injection valve 34 and a spark plug 35. Alternatively, the injection valve may also be arranged in the intake passage.
  • the exhaust tract 4 comprises a catalyst 40, which is preferably designed as a three-way catalyst. From the exhaust tract 4, an exhaust gas recirculation line can be led to the intake tract 1, in particular to the collector 12.
  • control device 6 which is associated with sensors which detect different measured variables and in each case determine the measured value of the measured variable.
  • the control device 6 controls the actuators by means of appropriate 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 rotational speed N is then assigned, a further temperature sensor 23 which detects a coolant temperature, a camshaft angle sensor 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 for the air / fuel - Ratio in the cylinder Zl before the combustion of the fuel.
  • the exhaust gas probe 41 is preferably designed as a linear lambda probe and thus generates over a wide range of the air / fuel ratio a proportional to this measurement signal.
  • any subset of said sensors or additional sensors may be present.
  • a cylinder pressure sensor may be present, which detects a pressure in combustion chambers of the cylinder.
  • 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.
  • each exhaust bank on cylinders is preferably associated with an exhaust gas probe.
  • the internal combustion engine may comprise six cylinders, wherein in each case three cylinders are assigned to an exhaust gas bank and accordingly each one exhaust gas probe 41.
  • control device 6 which can also be referred to as a device for controlling the internal combustion engine, is shown with reference to FIG.
  • a block Bl corresponds to the internal combustion engine.
  • a block B2 is supplied with an air / fuel ratio LAM RAW detected by the exhaust gas probe 41.
  • an assignment of the respectively detected current air / fuel ratio which is derived from the measurement signal of the exhaust gas probe 41, then takes place in block B2 the respective air / fuel ratio of the respective cylinder Zl to Z4 and so the cylinder-individually detected air / fuel ratio LAM_I [Z1-Z4] is assigned.
  • the reference position of the respective piston 24 is preferably its upper tone point.
  • the predetermined crankshaft angle CRK SAMP is firmly applied, for example, for a first startup of the internal combustion engine and will be adapted in the following with reference to the programs described below.
  • a mean air / fuel ratio LAM MW is determined by averaging the cylinder-individually detected air / fuel ratios LAM_I [Z1-Z4]. Furthermore, in the block B2a an actual value D LAM I [Zl] of a cylinder-specific air / fuel ratio deviation is determined from the difference between the average air / fuel ratio LAM_MW and the cylinder-individually detected air / fuel ratio LAM I [Zl]. This is then fed to a controller, which is formed by the block B3a.
  • a summing point Sl for the difference of the actual value D_LAM_I [Zl] and an estimated value D_LAM_I_EST [Zl] the cylinder-individual air / fuel ratio deviation is determined and then assigned to a block B3, which is part of an observer and includes an integrator, which at its Input attached size integrated.
  • the I-element of the block B3 then provides at its output a first estimated value EST1 [Z1].
  • the first estimated value EST1 [Z1] is limited in the integrator of block B3 to a minimum limit value MINV1 and a maximum limit value MAXV1, which are preferably fixed.
  • the first estimated value EST1 [Z1] is then supplied on the one hand to a part of the observer forming delay element, which is formed in the block B4.
  • the delay element is preferably designed as a PTI element. If appropriate, the respective first estimated values EST1 [Z2-Z4] with respect to the further cylinders [Z2-Z4] are also supplied to the delay element.
  • the first estimated value EST1 [Z1] forms a state variable of the observer.
  • the first estimated value EST1 [Z1] is further supplied to a block B5, in which a further integrator element is formed, which integrates the first estimated value EST1 [Z1] and then generates a cylinder-specific lambda control factor LAM_FAC_I [Z1] at its output as a manipulated variable of the controller.
  • the cylinder-specific lambda control factor LAM_FAC_I [Z1] is limited to a maximum limit value MAXV2 and a minimum limit value MINV2.
  • a second estimated value EST2 [Z1] is determined as a function of the cylinder-specific lambda control factor LAM_FAC_I [Z1]. This is done especially simply by equating the second estimated value EST2 [Zl] with the cylinder-specific lambda control factor LAM FAC I [Z1].
  • a lambda controller is provided whose command variable is an air / fuel ratio predetermined for all cylinders of the internal combustion engine and whose controlled 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 thus has the task that, viewed over all cylinders Z1 to Z4 of the internal combustion engine, the predetermined air / fuel ratio is set.
  • this can also be achieved by the fact that in the block B2 the actual value D LAM I of the cylinder-individual air / fuel ratio deviation from the difference of the predetermined for all cylinders Zl to Z4 of the internal combustion engine air / fuel ratio and the cylinder-specific air / fuel Ratio LAM_I [Z1-Z4] is determined. In this case, then the third controller of the block B8 can 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 optionally the rotational speed N and a target value LAM_SP of the air / fuel ratio for all cylinders Z1-Z4.
  • a corrected fuel quantity 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 actuated.
  • corresponding control structures B Z2 to B Z4 for the respective further cylinders Z2 to Z4 are provided for each further cylinder Z1 to Z4.
  • the average air / fuel ratio LAM_MW is preferably determined separately for the cylinders of each exhaust bank.
  • a proportional element may also be formed in the block B5.
  • a program (FIG. 3) for adjusting the detection of the measurement signal of the exhaust gas probe 41 is started in a step S 1, preferably close to the start of the internal combustion engine. If necessary, variables are initialized in step S1.
  • a step S2 it is checked whether the cylinder-specific Lamdarel factor LAM_FAC_I [Zl], which is associated with the cylinder Zl is equal to the maximum limit value MAXV2 or a minimum limit value MINV2 and 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 considered not satisfied and the processing is continued in a step S4, in which the program is interrupted for a predetermined waiting time 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 satisfied, then the instability criterion is satisfied and the predetermined crankshaft angle CRK_SAMP with respect to 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 adjusted in step S6, preferably in that the predetermined crankshaft angle CRK SAMP by a predetermined change angle D either increased or decreased.
  • 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 and that for the new condition of the internal combustion engine. In a four-cylinder internal combustion engine, for example, it can amount to 180 ° crankshaft angle.
  • the change angle D is preferably based on the crankshaft angle range large angle and is for example 20% of the crankshaft angle range, for example, approximately 40 ° crankshaft angle.
  • the direction of adaptation of the predetermined crankshaft angle CRK SAMP is preferably determined by two or more consecutive passes of steps S2 and S6, taking into account the starting state, ie the instability criterion, with different signs of the change angle D.
  • the stable region 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 adjusting the detection of the measurement signal of the exhaust gas probe 41 is shown with reference to FIG.
  • the program is started in a step S10 in which variables are initialized, if necessary. the. It is described by way of example for an internal combustion engine in which three cylinders Z1-Z3 are assigned to an exhaust gas probe 41. This can be the case, for example, in an internal combustion engine with three cylinders Z1-Z3 or even in an internal combustion engine with six cylinders, in which in each case the exhaust ducts of three cylinders Z1-Z3 are guided to one exhaust probe 41 each. In such a six-cylinder internal combustion engine, the program is then executed once in parallel for every three cylinders in accordance with the following steps. However, the program is also suitable for carrying out, if the respective exhaust gas probe 41 are assigned a different number of cylinders, in which case the conditions are adapted according to this number.
  • step S12 the cylinder-specific lambda variable factors LAM_FAC_I [ZI], LAM_FAC_I [Z2], LAM_FAC_I [Z3], which are assigned to cylinders Z1 to Z3, are then checked as to whether they have exceeded limit maximum value MAXV2 for the given period of time Take limit minimum value MINV2 or their time 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 by detecting the maximum and minimum values of the time profile of the cylinder-specific lambda control factor LAM FAC I [Z1 to Z3] occurring during the predetermined period of time and setting their difference equal 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] detected at step S12 to be equal to the threshold maximum value MAXV2 or the threshold minimum value MINV2 greater than zero for the predetermined period of time, and at the same time the number thereof is less than three.
  • This component may be the respective injection valve 34 of the cylinder or cylinders Z1-Z3 whose cylinder-specific lambda control factor LAM FAC I [Z1 to Z3] has assumed the maximum limit value MAXV2 or the minimum limit value MINV2 for the predetermined period of time. This is based on the knowledge that if not all cylinder-specific lambda control factors LAM FAC I [Z1 to Z3] which are each assigned to an exhaust gas probe 41, but only a part of them occupies the maximum limit value MAXV2 or the minimum limit value MINV2, this does not occur an instability of the regulation is due, but on a mistake in a component.
  • the component may be the respective injection valve 34 or else an actuator which exclusively influences the air supply to the respective cylinder Z1-Z3. Such an actuator may 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 for rectifying the error of the components can be initiated.
  • step S18 the program is suspended for the predetermined waiting period TW before the processing is continued again in step S12. If, on the other hand, the condition of step S14 is not fulfilled, an instability criterion is checked in a step S20.
  • step S20 It is checked in step S20 whether the number ANZ of the cylinder-individual lambda control factors LAM_FAC_I [Z1 to Z3], which have taken the limit maximum value MAXV2 for the predetermined time period in step S12, is equal to two and the corresponding number of those who Minimum limit value MINV2 taken is equal to one or the number ANZ of those who have taken the limit maximum value MAXV2 equal to one and the number of those who have taken the minimum value MINV2 threshold is equal to two or the number of those cylinder-specific Lamdare- gel 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 in step S18 is continued.
  • step S20 is based on the knowledge that in the case of an instability of the control with an odd number of cylinders all cylinder-specific lambda control factors LAM FAC I [Z1 to Z3] occupy either the maximum limit value MAXV2 or the minimum limit value MINV2 and beyond one part takes the limit minimum value MINV2 and the other part the limit maximum value MAXV2, wherein the number of those taking the limit maximum value MAXV2 differs by only one from the number taking the limit minimum value MINV2.
  • step S20 If the condition of step S20 is met, then in a step S22 the predetermined crankshaft angle CRK SAMP is adjusted in accordance with step S6. Subsequent to step S22, the processing of the program is continued in step S18.
  • step S30 the processing of a step S32 takes place, which is analogous to the step S12.
  • step S32 the time profiles of the respective first estimated value EST1 [Z1 to Z3] of the controller assigned to the respective cylinder Z1 to Z4 are examined here to determine whether they have exceeded the limit maximum value MAXV1 or the minimum limit value MINV1 for the predefined time period or whether their time course oscillates with an amplitude AMP that is greater than the threshold amplitude AMP_THR.
  • step S32 instead of the respective first estimated value EST1, the first estimated value EST1 filtered by means of the block B4 can also be examined.
  • the steps S34 and S40 corresponding to the steps S14 and S20 with the proviso that here the conditions instead of the cylinder individual Lambdaregelfakto- ren LAM FAC I [Zl to Z3] on the respective first estimates ESTl [Zl to Z3] are related.
  • Steps S36, S38 and S42 correspond to steps S16, S18 and S22.
  • a further program for adjusting the detection of the measuring signal of the exhaust gas probe 41 is started in a step S50, preferably in time for the start of the internal combustion engine (FIG. 6). If necessary, variables are initialized in step S50.
  • the program according to FIG. 6 is executed in the control device 6 independently of whether one or more of the programs according to FIGS. 3 to 5 are also executed. However, at least one of the embodiments of the programs according to FIGS. 3 to 5 is preferably processed in the control device 6 during operation of the internal combustion engine quasi parallel to the execution of the program according to FIG.
  • a running noise of an output shaft of the internal combustion engine is determined.
  • the output shaft of the internal combustion engine is preferably the crankshaft 21.
  • the uneven running is preferably determined as a function of the measurement signal of the crankshaft angle sensor 22. However, it can also be determined, for example, depending on a measurement signal of the cylinder pressure sensor.
  • the uneven running is characteristic of a round that is uniform rotational movement of the crankshaft 21 or a different rotational movement.
  • cylinder-specific rough running values LU [Z1], LU [Z2], LU [Z3] are preferably generated. averages.
  • the cylinder-specific rough running values LU [ZI], LU [Z2], LU [Z3] are preferably determined by forming the gradient of the rotational speeds N in two consecutive cylinder segments. Under gradient is understood in this context, the change in speed over time. As a cylinder segment of that crankshaft angle range is designated within a working cycle of the internal combustion engine, during which the torque generated in each case is assigned to a cylinder Z1-Z4.
  • the crankshaft angle range occupied by a cylinder segment is 720 degrees crankshaft angle divided by the number of cylinders in a four-stroke engine.
  • the rough running value can be determined so easily. It is a characteristic measure of the deviation of the individual torque contributions generated by the respective cylinders due to the combustion of the air / fuel mixture.
  • a running trouble LU T is determined by forming a sum of the amounts of the cylinder individual running noise values.
  • the cylinder-individual rough running values are preferably based on an average rough running value for all cylinders or those cylinders which are each assigned to an exhaust bank. They are thus representative of the deviations of the rough running of the respective cylinders Z1-Z3.
  • the Laufunruheterm LU_T thus assumes correspondingly larger values when the deviations of the cylinder-individual rough running values LU [Zl-Z3] increase.
  • a gradient LU_T_GRD of the Lau funruheterme LU T is then determined. For this purpose, it is preferred to use appropriately determined running rest terms LU T in past runs of steps S52 and S54.
  • the cylinder-specific lambda control factors LAM_FAC_I [Z1-Z3] are determined. They are in particular queried by the block B3a according to FIG.
  • the cylinder-specific lambda control factors LAM_FAC_I [Z1-Z3] are determined quasi-parallel to the cylinder-individual running noise values LU [Z1-Z3], ie preferably within one operating cycle.
  • a lambda term LAM_FAC_T is formed by forming the sum of the cylinder-specific lambda control factors LAM_FAC_I [Z1-Z3], specifically the amounts of their deviations from a neutral value, which is preferably one.
  • a gradient LAM_FAC_T_GRD of the lambda term LAM_FAC_T is formed, specifically preferably as a function of the currently determined lambda term LAM_FAC_T and at least one lambda term LAM_FAC_T determined in a preceding pass of step S62.
  • a step S66 it is then checked whether the gradient LU_T_GRD of the Laufunruheterms LU_T is greater than a predetermined low-rolling threshold LU T THD, which is determined by suitable experiments or simulations and preferably stored in a data memory of the control device.
  • step S66 If the condition of step S66 is not satisfied, the processing is continued in a step S60, in which the program remains for a predetermined waiting time T_W or an optionally predetermined crankshaft angle, before the processing is continued again in step S52. However, if the condition of step S66 is fulfilled, it is checked in a step S68 whether the gradient LAM_FAC_T_GRD of the lambda term LAM FAC T is greater than a predefined lambda threshold value LAM_FAC_T_THD.
  • the lambda threshold value is preferably also determined in advance by tests or simulations and stored in a data memory of the control device 6. If the condition of the step S68 is not satisfied, the processing in the step S60 is continued.
  • step S70 corresponds to the step S6.
  • step S70 an adaptation of the predetermined crankshaft angle CRK_SAMP takes place.
  • step S70 can also be executed if at least the condition of step S58 is met.
  • condition of step S68 must additionally be fulfilled for the execution of step S70, it can be prevented with greater certainty that exceeding the gradient LU T GRD of the running rest limit LU T is due to a cause other than an incorrect correct crankshaft angle and nevertheless the given crankshaft angle CRK SAMP is adjusted.
  • step S66 or in step S68 instead of the gradient LU_T_GRD or LAM_FAC_T_GRD also the respective Laufunruheterm LU T or the corresponding Lambdaterm LAM FAC T be compared with a suitable threshold.
  • a necessary adaptation of the predefined crankshaft angle CRK_SAMP is recognized and carried out particularly early in comparison with the programs according to FIGS. 3 to 5.
  • the recognition reliability of a necessary performance of the adaptation of the predetermined crankshaft angle CRK_SAMP can be further improved and thus low emissions of the internal combustion engine can be assured even more reliably.

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 Stellgröße 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 Gütekriterium angepasst, das abhängt von einer Laufunruhe einer Abtriebswelle der Brennkraftmaschine.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung 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 zumessen. 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 Verbrennung als auch das Umwandeln der Schadstoffkomponenten mit einem hohen Wirkungsgrad durch einen Abgaskatalysator setzen ein sehr präzise eingestelltes Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem jeweiligen Zylinder voraus. Um aktuelle oder auch zukünftige gesetzliche Anforderungen bezüglich von Abgasemissionen Rechnung tragen zu können, werden verstärkt motornahe Abgaskatalysatoren eingesetzt. Diese erfordern aufgrund der geringen Mischstrecke von Auslassventilen der Brennkraftmaschine bis zum Abgaskatalysator gegebenenfalls sehr geringe Toleranzen in dem Luft/Kraftstoff- Verhältnis in den jeweiligen Zylindern der Brennkraftmaschine und zwar im Verhältnis zueinander bezogen auf eine Abgasbank im Vergleich zu einer motorfernen Anordnung des Abgaskatalysators, wie zum Beispiel bei einer in Unterflurmontage des Abgaskatalysators .
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 Abgassondensignals erfolgt und so ein zylinderselektiver Lambdawert für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine 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 Abgassonde 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 erfass- ten Messsignal erzeugt. - A -
Der vorgegebene Kurbelwellenwinkel wird abhängig von einem Gütekriterium angepasst, das abhängt von einer Laufunruhe einer Abtriebswelle der Brennkraftmaschine. Das Gütekriterium umfasst eine geeignete Rechenvorschrift, die die Laufunruhe umfasst .
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das Gütekriterium, das abhängt von der Laufunruhe der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine, einfach sehr schnell eine notwendige Anpassung des vorgegebenen Kurbelwellenwinkels indizieren kann, das heißt, dass abhängig von dem Gütekriterium sehr frühzeitig eine derartig notwendige Anpassung erkannt werden kann, und so unerwünschte Schadstoffemission aufgrund fehlerbehafteter Ermittlungen des zylinderindividuellen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses sehr stark begrenzt werden könne. Darüber hinaus wird die Laufunruhe häufig für andere Funktionen zum Steuern der Brennkraftmaschine ohnehin berechnet, sodass auf sie ohne großen Mehraufwand zurückgegriffen werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Gütekriterium abhängig von zylinderindividuellen Laufunruhewerten ermittelt. Dies hat den Vorteil, dass es besonders charakteristisch ist für die Güte der Wahl des jeweiligen vorgegebenen Kurbelwellenwinkels und seiner entsprechenden Korrelation zu dem jeweiligen zylinderindividuellen Luft/Kraftstoff-Verhältnis .
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Gütekriterium abhängig von einer Summe der Beträge der zylinderindividuellen Laufunruhewerte ermittelt. Dies ist besonders einfach und charakteristisch für die Güte der Ermittlung des jeweiligen zylinderindividuellen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses .
In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn das Gütekriterium eine Gradientenbildung der Summe der Beträge der zylinderindividuellen Laufunruhewerte umfasst. Auf diese Weise kann sehr einfach ein Wegdriften von einem stabilen Regelbereich hin zu einer instabilen Regelbereich sehr frühzeitig erkannt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Gütekriterium abhängig von Stellgrößen der den Zylindern zugeordneten Reglern ermittelt. Auf diese Weise kann mit hoher Wahrscheinlichkeit sichergestellt werden, dass ein Anpassen der vorgegebenen Kurbelwellenwinkel entweder notwendig ist oder auch nicht und so mögliche Fehlquellen, die nicht auf den vorgegebenen Kurbelwellenwinkel zurückzuführen sind, ausgeschlossen werden können durch das Ermitteln des Gütekriteriums sowohl abhängig von der Laufunruhe der Abtriebswelle als auch von den Stellgrößen der den Zylindern zugeordneten Reglern. Auch in diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn Beträge von Kenngrößen für die Stellgrößen der den Zylindern zugeordneten Reglern summiert werden und gegebenenfalls eine Gradientenbildung dieser Summe erfolgt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der vorgegebene Kurbelwellenwinkel abhängig von einem Instabilitätskriterium des Reglers angepasst. Das Instabilitätskriterium ist erfüllt, wenn der jeweilige Regler instabil arbeitet. Auf diese Weise kann eine besonders zuverlässige Anpassung gewährleistet werden und so kann letztlich eine Redundanz zum Erkennen des notwendigen Anpassen des vorgegebenen Kurbelwellenwinkels vorgesehen sein. Gemäß einer weiteren 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 Stabilitätskriteriums 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 zuverlässig 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, das ausschließlich die Luftzufuhr zu dem jeweiligen 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 Stellgröße, 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 Zustands- größe ermittelt abhängig von den erfassten Messsignalen der Abgassonde, wobei eine die Zustandsgröße charakterisierende Größe des Beobachters rückgekoppelt wird und bei dem das Instabilitätskriterium abhängt von einer oder mehreren der Zu- standsgrößen. 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 ist 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 notwendig ist, dass im Ergebnis 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,
Figur 5 noch ein weiteres Ablaufdiagramm eines Programms zum Anpassen des Erfassens des Messsignals der Abgassonde und
Figur 6 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 Abgastrakt 4. Der Ansaugtrakt 1 umfasst vorzugsweise eine Drosselklappe 11, ferner einen Sammler 12 und ein Saugrohr 13, das hin zu einem Zylinder Zl über einen Einlasskanal in den Motorblock 2 geführt ist. Der Motorblock 2 umfasst ferner eine Kurbelwelle 21, welche über eine Pleuelstange 25 mit dem Kolben 24 des Zylinders Zl gekoppelt ist. Der Zylinderkopf 3 umfasst einen Ventiltrieb mit einem Gaseinlassventil 30, einem Gasauslassventil 31 und Ventilantrieben 32, 33. Der Zylinderkopf 3 umfasst ferner ein Einspritzventil 34 und eine Zündkerze 35. Alternativ kann das Einspritzventil auch in dem Ansaugkanal angeordnet sein.
Der Abgastrakt 4 umfasst einen Katalysator 40, der bevorzugt als Dreiwegekatalysator ausgebildet ist. Von dem Abgastrakt 4 kann eine Abgasrückführleitung hin zum Ansaugtrakt 1, insbesondere hin zum Sammler 12 geführt sein.
Ferner ist eine Steuereinrichtung 6 vorgesehen, der Sensoren zugeordnet sind, die verschiedene Messgrößen erfassen und jeweils den Messwert der Messgröße ermitteln. Die Steuereinrichtung 6 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 Ansauglufttemperatur 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 Nockenwellenwinkelsensor, 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 Zl vor der Verbrennung des Kraftstoffs. Die Abgassonde 41 ist bevorzugt als lineare Lambda- sonde ausgebildet und erzeugt so über einen weiten Bereich des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses ein zu diesem proportionales Messsignal.
Je nach Ausführungsform der Erfindung kann eine beliebige Untermenge der genannten Sensoren oder auch zusätzliche Sensoren vorhanden sein. So kann beispielsweise auch ein Zylinderdrucksensor vorhanden sein, der einen Druck in Brennräumen der Zylinder erfasst.
Die Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 11, die Gaseinlass- und Gasauslassventile 30, 31, das Einspritzventil 34 oder die Zündkerze 35.
Neben dem Zylinder Zl sind auch noch weitere Zylinder Z2-Z4 vorgesehen, denen dann auch entsprechende Stellglieder zugeordnet sind. Bevorzugt ist jeder Abgasbank an Zylindern eine Abgassonde zugeordnet. So kann die Brennkraftmaschine beispielsweise sechs Zylinder umfassen, wobei jeweils drei Zylinder einer Abgasbank und dementsprechend je einer Abgassonde 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 Zl 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 Zylinders Zl 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 Tonpunkt. Der vorgegebene Kurbelwellenwinkel CRK SAMP ist beispielsweise für eine erste Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine fest appliziert und wird im folgenden anhand 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 [Zl] 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 [Zl] 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 [Zl] und eines Schätzwertes D_LAM_I_EST [Zl] der zylinderindividuellen 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 Schätzwert ESTl [Zl] zur Verfügung. Der erste Schätzwert ESTl [Zl] wird in dem Integrationsglied des Block B3 auf einen Grenz- Minimalwert MINVl und einen Grenz-Maximalwert MAXVl begrenzt, die bevorzugt fest vorgegeben sind. Der erste Schätzwert ESTl[Zl] 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 ESTl[Z2-Z4] bezogen auf die weiteren Zylinder [Z2-Z4] zugeführt. Der erste Schätzwert ESTl[Zl] bildet eine Zustandsgröße des Beobachters .
Der erste Schätzwert ESTl[Zl] wird ferner einem Block B5 zugeführt, in dem ein weiteres Integratorglied ausgebildet ist, das den ersten Schätzwert ESTl[Zl] integriert und als Stellgröße des Reglers dann an seinem Ausgang einen zylinderindividuellen Lambdaregelfaktor LAM_FAC_I [Zl] erzeugt. In dem I- Glied des Blockes B5 wird der zylinderindividuelle Lambdaregelfaktor LAM_FAC_I [Zl] 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 [Zl] ermittelt. Dies erfolgt besonderes einfach durch Gleichsetzen des zweiten Schätzwertes EST2 [Zl] mit dem zylinderindividuellen Lambdaregelfaktor LAM FAC I [Zl] . In der Summierstelle 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 zurückgeführt 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 vorgegebenen 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 COR wird dann ein Stellsignal erzeugt, mit dem das jeweilige Einspritzventil 34 angesteuert wird. Neben der in dem Blockschaltbild der Figur 2 dargestellten Reglerstruktur sind für jeden weiteren Zylinder Zl bis Z4 entsprechende Reglerstrukturen B Z2 bis B Z4 für die jeweiligen weiteren Zylinder Z2 bis Z4 vorgesehen.
Das mittlere Luft/Kraftstoff-Verhältnis LAM_MW wird bevorzugt für die Zylinder jeder Abgasbank separat ermittelt.
Alternativ kann in dem Block B5 auch ein Proportionalglied ausgebildet sein.
Ein Programm (Fig. 3) 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.
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 Brennkraftmaschine 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 Anpassung 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 gefunden werden, der dadurch gekennzeichnet ist, dass das Instabilitätskriterium des Schrittes S2 nicht erfüllt ist.
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 SlO gestartet, in dem gegebenenfalls Variablen initialisiert wer- den. Es wird beispielhaft für eine Brennkraftmaschine beschrieben, 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 Durchführung, 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 gleich gesetzt 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 eingenommen 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 Instabilität 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 so genanntes Impulsladeventil 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 Lambdaregelfaktoren 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 einnehmen, 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 ge- zeigt, dass insbesondere bei einer ungeraden Zylinderanzahl auch dann eine Instabilität der Regelung vorliegt, wenn die Amplitude AMP der Schwingung des Verlaufs der jeweiligen zylinderindividuellen 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 entspricht .
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 MAXVl oder den Grenz-Minimalwert MINVl einnehmen oder ob ihr zeitlicher Verlauf 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 Bedingungen statt auf die zylinderindividuellen Lambdaregelfakto- ren 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.
Ein weiteres Programm zum Anpassen des Erfassens des Messsignals der Abgassonde 41 wird in einem Schritt S50, bevorzugt zeitnah zum Start der Brennkraftmaschine, gestartet (Figur 6) . In dem Schritt S50 werden gegebenenfalls Variablen initialisiert. Das Programm gemäß der Figur 6 wird in der Steuervorrichtung 6 unabhängig davon abgearbeitet, ob auch eines oder mehrere der Programme gemäß der Figuren 3 bis 5 abgearbeitet werden. Bevorzugt wird jedoch in der Steuervorrichtung 6 während des Betriebs der Brennkraftmaschine mindestens eine der Ausführungsformen der Programme gemäß der Figuren 3 bis 5 quasi parallel zu der Abarbeitung des Programms gemäß der Figur 6 abgearbeitet.
In einem Schritt S52 wird eine Laufunruhe einer Abtriebswelle der Brennkraftmaschine ermittelt. Die Abtriebswelle der Brennkraftmaschine ist bevorzugt die Kurbelwelle 21. Die Laufunruhe wird bevorzugt abhängig von dem Messsignal des Kur- belwellenwinkelsensor 22 ermittelt. Sie kann jedoch auch beispielsweise abhängig von einem Messsignal des Zylinderdrucksensors ermittelt werden.
Die Laufunruhe ist charakteristisch für eine runde das heißt gleichmäßige Drehbewegung der Kurbelwelle 21 oder eine davon abweichende Drehbewegung. Bevorzugt werden in dem Schritt S52 zylinderindividuelle Laufunruhewerte LU[Zl], LU[Z2], LU[Z3] er- mittelt. Bevorzugt werden die zylinderindividuellen Laufunruhewerte LU[Zl], LU[Z2], LU[Z3] durch Bilden des Gradienten der Drehzahlen N in zwei aufeinander folgenden Zylindersegmenten ermittelt. Unter Gradient wird in diesem Zusammenhang die zeitliche Änderung der Drehzahl verstanden. Als Zylindersegment wird derjenige Kurbelwellenwinkelbereich innerhalb eines Arbeitsspiels der Brennkraftmaschine bezeichnet, währenddessen das jeweils erzeugte Drehmoment je einem Zylinder Z1-Z4 zuzuordnen ist. Der Kurbelwellenwinkelbereich, den ein Zylindersegment einnimmt, beträgt bei einer Viertaktbrennkraftma- schine 720 Grad Kurbelwellenwinkel geteilt durch die Anzahl der Zylinder. Der Laufunruhewert kann so besonders einfach ermittelt werden. Er ist ein charakteristisches Maß für die Abweichung der einzelnen Drehmomentbeiträge, die von den jeweiligen Zylindern durch die Verbrennung des Luft/Kraftstoff- Gemisches erzeugt werden.
In einem Schritt S54 wird ein Laufunruheterm LU T durch Bilden einer Summe der Beträge der zylinderindividuellen Laufunruhewerte ermittelt. Die zylinderindividuellen Laufunruhewerte sind bevorzugt bezogen auf einen mittleren Laufunruhewert für alle Zylinder oder diejenigen Zylinder, die je einer Abgasbank zugeordnet sind. Sie sind somit repräsentativ für die Abweichungen der Laufunruhe der jeweiligen Zylinder Z1-Z3. Der Laufunruheterm LU_T nimmt somit entsprechend größere Werte an, wenn die Abweichungen der zylinderindividuellen Laufunruhewerte LU[Zl-Z3] zunehmen.
In einem Schritt S56 wird dann ein Gradient LU_T_GRD der Lau- funruheterme LU T ermittelt. Dazu werden dann bevorzugt bei vergangenen Durchläufen der Schritte S52 und S54 entsprechend ermittelte Laufunruheterme LU T herangezogen. In einem Schritt S58 werden die zylinderindividuellen Lambda- regelfaktoren LAM_FAC_I[Zl-Z3] ermittelt. Sie werden insbesondere von dem Block B3a gemäß der Figur 2 abgefragt. Bevorzugt werden die zylinderindividuellen Lambdaregelfaktoren LAM_FAC_I[Zl-Z3] quasi parallel zu den zylinderindividuellen Laufunruhewerte LU[Zl-Z3] ermittelt, also bevorzugt innerhalb eines Arbeitsspiels.
In einem Schritt S62 wird ein Lambdaterm LAM_FAC_T durch Bilden der Summe der zylinderindividuellen Lambdaregelfaktoren LAM_FAC_I[Zl-Z3] und zwar der Beträge ihrer Abweichungen von einem neutralen Wert gebildet, der bevorzugt eins ist.
In einem Schritt S64 wird ein Gradient LAM_FAC_T_GRD des Lambdaterms LAM FAC T gebildet und zwar bevorzugt abhängig von dem aktuell ermittelten Lambdaterm LAM_FAC_T und mindestens einem bei einem vorangegangenen Durchlauf des Schrittes S62 ermittelten Lambdaterms LAM_FAC_T .
In einem Schritt S66 wird anschließend geprüft, ob der Gradient LU_T_GRD des Laufunruheterms LU_T größer ist als ein vorgegebener Laufunruhe-Schwellwert LU T THD, der durch geeignete Versuche oder Simulationen ermittelt ist und bevorzugt in einem Datenspeicher der Steuervorrichtung fest abgespeichert ist.
Ist die Bedingung des Schrittes S66 nicht erfüllt, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S60 fortgesetzt, in dem das Programm für eine vorgegebene Wartezeitdauer T_W oder einen gegebenenfalls vorgegebenen Kurbelwellenwinkel verharrt, bevor die Bearbeitung erneut in dem Schritt S52 fortgesetzt wird. Ist die Bedingung des Schrittes S66 jedoch erfüllt, so wird einem Schritt S68 geprüft, ob der Gradient LAM_FAC_T_GRD des Lambdaterms LAM FAC T größer ist als ein vorgegebener Lambda-Schwellenwert LAM_FAC_T_THD . Der Lambda-Schwellenwert ist bevorzugt ebenfalls durch Versuche oder Simulationen vorab ermittelt und in einem Datenspeicher der Steuervorrichtung 6 gespeichert. Ist die Bedingung des Schrittes S68 nicht erfüllt, so wird die Bearbeitung in dem Schritt S60 fortgesetzt. Ist die Bedingung des Schrittes S68 hingegen erfüllt, so wird die Bearbeitung in dem Schritt S70 fortgesetzt. Der Schritt S70 entspricht dem Schritt S6. Somit erfolgt in dem Schritt S70 dann ein Anpassen des vorgegebenen Kurbelwellenwinkels CRK_SAMP.
In einer einfacheren Ausgestaltung des Programms kann der Schritt S70 auch abgearbeitet werden, wenn zumindest die Bedingung des Schrittes S58 erfüllt ist. Wenn jedoch die Bedingung des Schrittes S68 zusätzlich für das Abarbeiten des Schrittes S70 erfüllt sein muss, so kann mit höherer Sicherheit verhindert werden, dass ein Überschreiten des Gradienten LU T GRD des Laufunruheterms LU T auf eine andere Ursache als einen nicht korrekten vorgegebenen Kurbelwellenwinkel zurückgeht und dennoch der vorgegebene Kurbelwellenwinkel CRK SAMP angepasst wird. Darüber hinaus kann alternativ in dem Schritt S66 oder auch in dem Schritt S68 statt dem Gradienten LU_T_GRD beziehungsweise LAM_FAC_T_GRD auch der jeweilige Laufunruheterm LU T oder der entsprechende Lambdaterm LAM FAC T mit einem geeigneten Schwellenwert verglichen werden.
Es hat sich gezeigt, dass durch das Programm der Figur 6 sehr frühzeitig eine notwendige Anpassung des vorgegebenen Kurbelwellenwinkels CRK SAMP erkannt werden kann und somit Schad- Stoffemissionen sehr gering gehalten werden können. Dieser Vorteil kommt besonders ausgeprägt zum Tragen, wenn die Einspritzventile und hier insbesondere ihre Antriebe, einen sehr großen Streuungsbereich haben. Dies hat sich insbesondere bei Piezoaktuatoren für Einspritzventile gezeigt. Aufgrund dieser hohen Streuungstoleranzen muss dann ein sehr großer Regelbereich der zylinderselektiven Lambdaregelung zugelassen werden, das heißt es muss zugelassen werden, dass die zylinderindividuellen Lambdaregelfaktoren LAM FAC I[Z1-Z4] innerhalb des Stabilitätsbereichs der Regelung beispielsweise bis zu fünfzehn oder zwanzig Prozent von einem neutralen Wert abweichen. In diesem Fall wird mittels des Programms der Figur 6 besonders frühzeitig im Vergleich zu den Programmen gemäß der Figuren 3 bis 5 ein notwendiges Anpassen der vorgegebenen Kurbelwellenwinkels CRK_SAMP erkannt und durchgeführt. Durch ein paralleles Durchführen mindestens eines der Programme gemäß der Figuren 3 bis 5 kann jedoch die Erkennungssicherheit eines notwendigen Durchführens der Anpassung des vorgegebenen Kurbelwellenwinkels CRK_SAMP weiter verbessert werden und somit geringe Emissionen der Brennkraftmaschine noch zuverlässiger sichergestellt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Anpassen des Erfassens eines Messsignals einer Abgassonde (41) , die in einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, wobei die Brennkraftmaschine mehrere Zylinder (Zl bis Z4) und den Zylindern (Zl bis Z4) zugeordneten Einspritzventile (34) hat, 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 Gütekriterium angepasst wird, das abhängt von einer Laufunruhe einer Abtriebswelle der Brennkraftmaschine.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Gütekriterium abhängig von zylinderindividuellen Laufunruhewerten (LU[Zl-Z3]) ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Gütekriterium abhängig von einer Summe der Beträge der zylinderindividuellen Laufunruhewerte (LU[Zl-Z3]) ermittelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Gütekriterium eine Gradientenbildung der Summe der Beträge der zylinderindividuellen Laufunruhewerte (LU[Zl-Z3]) umfasst.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Gütekriterium abhängig von Stellgrößen der den Zylindern (Z1-Z4) zugeordneten Reglern ermittelt wird.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der vorgegebene Kurbelwellenwinkel (CRK SAMP) abhängig von einem Instabilitätskriterium des Reglers angepasst wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Instabilitätskriterium abhängt von der oder den Stellgrößen des dem jeweiligen Zylinder (Z1-Z4) zugeordneten Reglers und/oder weiteren Reglern, die den anderen Zylindern (Z1-Z4) zugeordnet sind.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das Instabilitätskriterium erfüllt ist, wenn die Stellgröße beziehungsweise die Stellgrößen für eine vorgegebene Zeitdauer gleich ist beziehungsweise 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.
9. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem zum Erfüllen des Instabilitätskriteriums 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.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem zum Erfüllen des Instabilitätskriteriums erforderlich ist, dass bei einer gera- den Anzahl an Zylindern (Zl bis Z4) die eine Hälfte der Stellgrößen 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.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, 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) .
12. 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.
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem Bruchteil in etwa 1/5 des erwarteten Stabilitätsbereichs entspricht.
14. 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 Messsignals der Abgassonde (41) und der weiteren Abgassonde getrennt und jeweils bezogen auf den ersten Teil und den zweiten Teil aller Zylinder (Z1-Z4) erfolgt.
15. Vorrichtung zum Anpassen des Erfassens eines Messsignals einer Abgassonde (41) , die in einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, wobei die Brennkraftmaschine mehrere Zylinder (Zl bis Z4) und den Zylindern (Zl bis Z4) zugeordneten Einspritzventile (34) hat, 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, wobei die Vorrichtung derart ausgebildet ist,
- dass 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,
- dass 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
- dass der vorgegebene Kurbelwellenwinkel (CRK_SAMP) abhängig von einem Gütekriterium angepasst wird, das abhängt von einer Laufunruhe einer Abtriebswelle der Brennkraftmaschine.
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