WO2009152953A1 - Method for determining the fuel-to-air ratio of an internal combustion engine - Google Patents

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WO2009152953A1 PCT/EP2009/003954 EP2009003954W WO2009152953A1 WO 2009152953 A1 WO2009152953 A1 WO 2009152953A1 EP 2009003954 W EP2009003954 W EP 2009003954W WO 2009152953 A1 WO2009152953 A1 WO 2009152953A1
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combustion engine
internal combustion
air
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Martin Schewik
Volker Lilienthal
Bernd Becker
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Definitions

  • the present invention relates to a method for determining the fuel-air ratio of an internal combustion engine according to the features of patent claim 1.
  • the invention is based on the idea of assigning different proportions of fuel to successive work cycles of an internal combustion engine, so that the course of the rotational speed of the crankshaft or camshaft of the internal combustion engine is excited and a characteristic pattern is impressed on the course of the rotational speed, an absolute value being derived from this pattern Value of the air-fuel ratio is determined.
  • the individual work cycles and thus the course of the speed targeted disturbances are switched.
  • further characteristics of this characteristic pattern are formed and set in relation to the torque of the internal combustion engine.
  • One possible characteristic of the characteristic pattern is the rough running of the internal combustion engine.
  • the relationship is used that in an internal combustion engine, a change in the proportion of fuel of a power stroke with a change in torque and a change in torque is in turn associated with a change in speed.
  • the influence of the characteristic pattern or the parameter uneven running on the torque is further set according to the invention in relation to the fuel-air ratio.
  • the invention utilizes the relationship that a change in the air-fuel ratio is associated with a change in the torque of an internal combustion engine.
  • an absolute value of the air-fuel ratio is advantageously also available when a lambda probe is not ready for operation. Furthermore, in comparison to the prior art, it is not necessary to approach safety-related limits, but an absolute value of the fuel-air ratio can be accessed directly. In this way, a correct adjustment of the air-fuel ratio is possible immediately after the start of an internal combustion engine. In the warm-up phase of an internal combustion engine, therefore, there are advantages in terms of economy and environmental compatibility.
  • the inventive method can also be advantageously carried out by means of an existing device for controlling and regulating the internal combustion engine as a computer program and is therefore easy to implement.
  • an internal combustion engine 1 with a plurality of cylinders 2 is shown.
  • the cylinders 2 fuel is supplied by means of injection valves 3.
  • the internal combustion engine 1 comprises an intake pipe 4 and an exhaust pipe 5.
  • a sensor 6 for determining the current crank angle and a sensor 7 for determining the filling of the internal combustion engine 1 are provided.
  • the internal combustion engine 1 preferably comprises a spark-ignition system, not shown.
  • the internal combustion engine 1 can also be operated in a so-called auto-ignition mode. According to the prior art, all the sensors and actuators mentioned are connected by a control and regulating device, not shown.
  • the second injection B shows an example of a possible parameterization of a cylinder-specific excitation or trim of the fuel-air ratio for a first operating point of an internal combustion engine 1 with a low load.
  • the dashed line shows the fuel injection amount without excitation.
  • the solid line shows the fuel injection amount with an excitation, that is, it takes place according to the invention for successive cycles the metering of different proportions of fuel to a cylinder 2 of the internal combustion engine 1, for example to cylinder 1.
  • the first injection A therefore has a larger share and then a smaller amount of fuel, so that the amount of fuel is taken without stimulation again.
  • the second injection B has only a smaller proportion and then a larger proportion of fuel, so that the amount of fuel is taken without an excitation again.
  • the third injection C and the fourth injection D have neither increased nor decreased proportions of fuel.
  • FIG. 3 shows an example of a further possible parameterization of a cylinder-specific excitation or clearing of the fuel-air ratio for a further operating point of an internal combustion engine 1 with a high load.
  • the amplitude of the excitation is smaller than at the low load operating point and the duration of the excitation is the same.
  • the dashed line shows the fuel injection amount without excitation.
  • the solid line shows the fuel injection amount with an excitation, that is, it is according to the invention for successive cycles the metering different proportions of fuel a cylinder 2 of the internal combustion engine 1, for example, to cylinder 1.
  • the first injection A therefore has a smaller proportion and then a larger amount of fuel, so that the amount of fuel is taken without stimulation again.
  • the second injection B has only a larger proportion and then a smaller proportion of fuel, so that the fuel quantity is taken up again without an excitation.
  • the third injection C and the fourth injection D have neither increased nor decreased proportions of fuel.
  • both according to FIG. 2 or FIG. 3 can be moved if the desired value for the stoichiometric air-fuel ratio has a value which is less than or greater than 1.0.
  • FIGS. 2 a and 2 b the suggestions of the speed curve of the crankshaft of the internal combustion engine 1 according to FIG. 2 over time are also shown.
  • FIG. 2 a it becomes clear that the first injection A with an increased proportion of fuel leads to an excitation of the course of the rotational speed in such a way that the rotational speed decreases. Since the stoichiometric fuel-air ratio setpoint for this example has a value less than 1.0, further enrichment of the air-fuel ratio is achieved by the first injection A, thus further destabilizing the combustion.
  • the second injection B with a reduced proportion of fuel leads to an increase in the rotational speed, since a leaning of the air-fuel ratio and thus a stabilization of the combustion takes place.
  • the first injection A with an increased proportion of fuel leads to an excitation of the course of the rotational speed in such a way that the rotational speed increases.
  • the stoichiometric fuel-air ratio setpoint for this example has a value greater than 1.0
  • initial enrichment A enriches the air-fuel ratio and thus stabilizes combustion.
  • the second injection B with a reduced proportion of fuel leads to a further leaning of the air-fuel ratio and thus to a further destabilization of the combustion and thus to reduce the speed.
  • the forced by the changes in the fuel injection quantity according to the invention stimulation of the course of the rotational speed of the crankshaft or camshaft of the internal combustion engine 1 can be described by the parameter uneven running.
  • the uneven running can, as is well known from the prior art, by reference of the current speed components of individual cycles of the cylinder of an internal combustion engine 1 on past speed components of individual cycles of these cylinders are related.
  • segment times of successive working cycles in relation to each other.
  • One segment corresponds to a crank angle range of 720 degrees divided by the number of cylinders. Consequently, for a four-cylinder internal combustion engine, one segment is 180 degrees.
  • the result is a so-called rough running value. It is now preferably a selection of the amplitude of the excitation within the limits of the signal resolution for the uneven running and a maximum permissible excitation, so that the amplitude is inversely proportional to the torque of the internal combustion engine 1.
  • Such selection takes place, for example, via load and speed-dependent maps.
  • the running noise of each cylinder is averaged over individual cycles, for example, a dragging average or an arithmetic averaging can be used after a lead time. Furthermore, it is advantageously possible to correct the rough running values measured during the excitation according to the invention of the rotational speed of the internal combustion engine by the rough running values which are present in the respective operating point without exciting the rotational speed or targeted cylinder-individual trimming of the air-fuel ratio. Moreover, it is provided according to the invention to make corrections to the rough running values with regard to changes in rotational speed, which are caused by a dynamic driving style. Errors that are caused by the sensor 6 for determining the current crank angle and the associated encoder wheel can also be taken into account.
  • the averaged uneven running is evaluated and standardized to the amplitude of the excitation and the expected torque of the internal combustion engine with completion of a pattern of targeted individual cylinder trim of the air-fuel ratio.
  • the normalization parameters can be specific to operating points in characteristic diagrams be recorded.
  • the now available standardized uneven running is converted for the underlying speed-load operating point via maps in the associated fuel-air ratio. It is still possible according to the invention to mittein this fuel-air ratio over different excitation or calibration pattern, in order to avoid interference effects.
  • FIG. 4 shows the change in the so-called internal engine efficiency of the fuel-air ratio and how it scales with the fuel-air ratio and the amplitude of the cylinder-individual excitation or the trimming of the fuel-air ratio.
  • the relationship is used that the product of the change in the efficiency of the air-fuel ratio and the so-called internal torque of the internal combustion engine 1 is proportional to the forced rough running.
  • the internal torque describes the torque of the internal combustion engine 1 resulting from the combustion of the fuel.
  • the value of the internal torque is thus greater than the value of the effective torque that can be tapped on the crankshaft of the internal combustion engine 1, since the effective torque takes into account the torque component resulting from unavoidable losses of an internal combustion engine 1.
  • the uneven running of the internal combustion engine 1 increases with the resulting speed drop because the fuel-air ratio is shifted toward the running limit where the air-fuel ratio is too rich to burn correctly, as described in FIGS. 2 and 2a.
  • the normalized uneven running an absolute value of the air-fuel ratio can be assigned.
  • the fuel-air ratio of a second injection B is metered into a larger proportion of fuel than corresponds to a nominal value specification of the fuel-air ratio, then cylinder-specific leaning of the fuel-air ratio changes For example, when the engine-to-engine ratio is too low to properly burn, the engine 1 turbulence becomes values representing a speed increase because the air-fuel ratio is shifted against the direction of the running limit where the fuel-air ratio is too rich.
  • the fuel-air ratio is shifted in the direction of a larger moment of an internal combustion engine 1, namely in the direction of a value of the stoichiometric air-fuel ratio of 0.9, in the experience of a Internal combustion engine runs at the same operating parameters exceptionally stable and provides maximum torque.
  • the injection A can be regarded as a starting point and the injection B as an endpoint of a vector.
  • the direction of this vector includes the essential information as to whether the actual stoichiometric air-fuel ratio is in the range of less than 0.9 and thus in the increasing part of the functional relationship between the air-fuel ratio and the actual stoichiometric fuel Air ratio is in accordance with Figure 4 or in the range of greater than 0.9 and thus in the falling part of the functional relationship between the efficiency of the air-fuel ratio and the actual air-fuel ratio of Figure 4 is located.
  • the actual air-fuel ratio which is available as an absolute value of further processing.
  • a determination of the actual air-fuel ratio according to FIG. 5 can take place. If, for example, the first injection A is metered into a larger proportion of fuel than corresponds to a nominal value specification of the fuel-air ratio, that is to say enrichment of the air-fuel ratio takes place in a cylinder-specific manner, the uneven running of the internal combustion engine 1 changes to values that produce a Represent an increase in speed because the air-fuel ratio is shifted counter to the direction of the running limit where the air-fuel ratio is too lean to burn properly. By normalizing the uneven running to the amplitude of the excitation and the expected torque of the internal combustion engine 1, the normalized uneven running an absolute value of the air-fuel ratio can be assigned.
  • the injection A can also be regarded as the starting point and the injection B as the end point of a vector.
  • FIG. 6 also shows a block diagram for the method according to the invention.
  • the operating conditions for the inventive method for determining the air-fuel ratio of an internal combustion engine 1 are defined, that is, there is a determination of whether the inventive method should be activated or not. If the method according to the invention is to be activated, a suitable signal from block E is transmitted via the connection to block F. Further, block E is connected to block J for the purpose of transmitting signals relating to the request of the evaluation of the rough running and the determination of the absolute value of the air-fuel ratio. In block F, a calculation of the cylinder-specific mixture excitation takes place. The multiplication point G is supplied with the parameters of the cylinder-specific mixture excitation determined in block F.
  • the multiplication point G is supplied with the parameters of the regulation and / or adaptation of the precontrol or the specification of a desired value of the fuel-air ratio from block K.
  • the parameters from block F and K are related to each other, so that according to the invention there is a change in the injection quantity of successive working cycles.
  • a target value for a fuel injection amount at block H is output.
  • Block H represents the components of the injection system of the internal combustion engine 1, as the injection valves 3.
  • the answer or the reaction of the internal combustion engine 1 is indicated on the cylinder-individual trim of the fuel-air mixture.
  • block I there is an evaluation of the uneven running occurring due to the cylinder-specific trimming of the air-fuel ratio and in block J the conversion of the uneven running into an absolute value of the air-fuel ratio.
  • the block J is further connected to block K, so that the absolute Value of the fuel-air ratio of the control and / or adaptation of the pilot control for further processing is available.

Abstract

It is the object of the invention to create a possibility to provide an absolute value of the fuel-to-air ratio independently of the operational readiness of lambda probes. According to the invention, this object is achieved in that different amounts of fuel are metered to successive working strokes of an internal combustion engine such that the speed curve of the camshaft or crankshaft of the internal combustion engine is excited and the speed curve is impressed with a characteristic pattern, wherein an absolute value of the fuel-to-air ratio is determined from said pattern.

Description

Beschreibung description
Verfahren zur Bestimmung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses einer VerbrennungskraftmaschineMethod for determining the fuel-air ratio of an internal combustion engine
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Kraftstoff-Luft- Verhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1.The present invention relates to a method for determining the fuel-air ratio of an internal combustion engine according to the features of patent claim 1.
Es ist allgemein bekannt, dass die korrekte Einstellung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit und die Umweltverträglichkeit einer Verbrennungskraftmaschine von grosser Bedeutung ist. Zur korrekten Einstellung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses werden allgemein Verfahren und Vorrichtungen zur Steuerung und Regelung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses eingesetzt, welche auf den Einsatz von so genannten Lambdasonden aufbauen.It is well known that the correct adjustment of the air-fuel ratio in terms of economy and the environmental performance of an internal combustion engine is of great importance. For the correct adjustment of the air-fuel ratio, methods and devices for controlling and regulating the air-fuel ratio are generally used, which build on the use of so-called lambda probes.
Vorbekannt aus der DE 102 52 423 A1 ist ein Verfahren zur Korrektur des Kraftstoff-Luft- Verhältnisses in der Warmlaufphase einer Verbrennungskraftmaschine. Insbesondere wird das Problem dargestellt, dass während einer nach dem Start der Verbrennungskraftmaschine folgenden Phase, die Lambdasonden noch nicht betriebsbereit sind. Eine korrekte Einstellung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses ist jedoch gerade während dieser Phase hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit und der Umweltverträglichkeit einer Verbrennungskraftmaschine von grosser Bedeutung. Es wird daher vorgeschlagen, nach dem Start der Verbrennungskraftmaschine bis zur Betriebsbereitschaft der Lambdasonden, eine Adaption des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses auf der Grundlage eines Vergleiches zwischen einem Ist- und einem Soll-Laufunruhewert durchzuführen. Ergibt dieser Vergleich eine Abweichung, wird das Kraftstoff-Luft-Verhältniss korrigiert bis der Ist- und der Soll-Laufunruhewert übereinstimmen. Zur Vermeidung einer unzulässigen Korrektur des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses sind einstellbare obere und untere Grenzen vorgesehen.Previously known from DE 102 52 423 A1 is a method for correcting the fuel-air ratio in the warm-up phase of an internal combustion engine. In particular, the problem is shown that during a following phase after the start of the internal combustion engine, the lambda probes are not yet ready. However, a correct adjustment of the air-fuel ratio is just during this phase in terms of economy and the environmental performance of an internal combustion engine of great importance. It is therefore proposed, after the start of the internal combustion engine until the operational readiness of the lambda probes, to carry out an adaptation of the air / fuel ratio on the basis of a comparison between an actual and a desired running noise value. If this comparison yields a deviation, the air-fuel ratio is corrected until the actual and the desired uneven running values coincide. To avoid undue correction of the air-fuel ratio adjustable upper and lower limits are provided.
Es ist jedoch bei diesem Verfahren von Nachteil, dass ohne eine betriebsbereite Lambdasonde nicht ohne weiteres festgestellt werden kann, woraus sich eine Abweichung zwischen dem Ist- und dem Soll-Laufunruhewert ergibt, also ob das Kraftstoff-Luft-Verhältnisses nicht schon zuviel oder vielleicht noch zu wenig angereichert ist. Dass heißt, es ist nicht eindeutig, ob dieHowever, it is disadvantageous in this method that without an operational lambda probe can not be readily determined, resulting in a deviation between the actual and the desired Laufunruhewert results, so whether the air-fuel ratio is not already too much or maybe too little is enriched. That means it is not clear if the
PP5TÄTIGI)HÖ8KO«E Verbrennungskraftmaschine im Bereich einer Laufgrenze betrieben wird, bei der eine zu starke Anreicherung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses zu erhöhten Ist-Laufunruhewerten führt oder ob die Verbrennungskraftmaschine im Bereich einer Laufgrenze betrieben wird, bei der eine zu geringe Anreicherung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses zu erhöhten Ist-Laufunruhewerten führt. Eine Aussage darüber ist nur durch das Anfahren der oberen beziehungsweise unteren einstellbaren Grenzen möglich. Mit anderen Worten sind mittels dieses Verfahrens in den genannten Grenzen bestenfalls relative Aussagen möglich. Es ist weiterhin von Nachteil, dass die genannten Grenzen Sicherheiten aufweisen müssen, da während der Entwicklung einer Verbrennungskraftmaschine das Verhalten einzelner Entwicklungsexemplare auf eine gesamte Serie übertragen werden muss.PP5TÄTIGI) HÖ8KO "E Internal combustion engine is operated in the range of a running limit, in which an excessive enrichment of the air-fuel ratio leads to increased actual rough running values or whether the internal combustion engine is operated in the range of a running limit, in which an insufficient enrichment of the air-fuel ratio increased actual running noise results. A statement about this is only possible by approaching the upper or lower adjustable limits. In other words, relative statements are possible at best by means of this method within the limits mentioned. It is also disadvantageous that the said limits must have collateral, because during the development of an internal combustion engine, the behavior of individual development copies must be transferred to an entire series.
Aufgabetask
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zu schaffen, unabhängig von der Betriebsbereitschaft von Lambdasonden, einen absoluten Wert des Kraftstoff-Luft- Verhältnisses bereitzustellen.It is therefore an object of the present invention to provide a possibility, regardless of the operational readiness of lambda probes, to provide an absolute value of the fuel-air ratio.
Lösungsolution
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.This object is achieved by the features of claim 1.
Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, aufeinanderfolgenden Arbeitstakten einer Verbrennungskraftmaschine unterschiedliche Anteile an Kraftstoff zuzumessen, so dass der Verlauf der Drehzahl der Kurbel- oder Nockenwelle der Verbrennungskraftmaschine angeregt wird und dem Verlauf der Drehzahl ein charakteristisches Muster aufgeprägt wird, wobei aus diesem Muster ein absoluter Wert des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses bestimmt wird. Mit anderen Worten werden den einzelnen Arbeitstakten und somit dem Verlauf der Drehzahl gezielt Störgrößen aufgeschaltet. Erfindungsgemäß werden weiterhin Kenngrößen dieses charakteristischen Musters gebildet und in Relation zu dem Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine gesetzt. Eine mögliche Kenngröße des charakteristischen Musters ist die Laufunruhe der Verbrennungskraftmaschine. Insbesondere wird erfindungsgemäß der Zusammenhang genutzt, dass bei einer Verbrennungskraftmaschine eine Änderung des Anteils an Kraftstoff eines Arbeitstaktes mit einer Änderung des Drehmomentes und eine Änderung des Drehmomentes wiederum mit einer Änderung der Drehzahl verbunden ist. Der Einfluss des charakteristischen Musters beziehungsweise der Kenngröße Laufunruhe auf das Drehmoment wird weiterhin erfindungsgemäß in Relation zu dem Kraftstoff-Luft-Verhältnis gesetzt. Mit anderen Worten wird erfindungsgemäß der Zusammenhang genutzt, dass eine Änderung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses mit einer Änderung des Drehmomentes einer Verbrennungskraftmaschine verbunden ist.The invention is based on the idea of assigning different proportions of fuel to successive work cycles of an internal combustion engine, so that the course of the rotational speed of the crankshaft or camshaft of the internal combustion engine is excited and a characteristic pattern is impressed on the course of the rotational speed, an absolute value being derived from this pattern Value of the air-fuel ratio is determined. In other words, the individual work cycles and thus the course of the speed targeted disturbances are switched. In accordance with the invention, further characteristics of this characteristic pattern are formed and set in relation to the torque of the internal combustion engine. One possible characteristic of the characteristic pattern is the rough running of the internal combustion engine. In particular, according to the invention, the relationship is used that in an internal combustion engine, a change in the proportion of fuel of a power stroke with a change in torque and a change in torque is in turn associated with a change in speed. The influence of the characteristic pattern or the parameter uneven running on the torque is further set according to the invention in relation to the fuel-air ratio. With In other words, the invention utilizes the relationship that a change in the air-fuel ratio is associated with a change in the torque of an internal combustion engine.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren steht vorteilhaft auch dann ein absoluter Wert des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses bereit, wenn eine Lambdasonde nicht betriebsbereit ist. Im Vergleich zum Stand der Technik ist es des Weiteren nicht erforderlich, sicherheitsbehaftete Grenzen anzufahren, sondern es kann unmittelbar auf einen absoluten Wert des Kraftstoff-Luft- Verhältnisses zugegriffen werden. Auf diese Weise ist unmittelbar nach dem Start einer Verbrennungskraftmaschine eine korrekte Einstellung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses möglich. In der Warmlaufphase einer Verbrennungskraftmaschine ergeben sich daher hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit und der Umweltverträglichkeit Vorteile. Insbesondere ist es möglich, nach der Neubetankung eines Fahrzeuges mit einem Kraftstoff, der im Vergleich zu dem vorherigen Kraftstoff abweichende Eigenschaften aufweist, beispielsweise die Neubetankung mit einem ethanolhaltigen Kraftstoff, nach einer Betankung mit herkömmlichen Ottokraftstoff, eine unzulässige Abweichung zwischen dem Soll- und dem Ist-Kraftstoff-Luft-Verhältnis zu vermeiden, da mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens, auch ohne Bereitschaft der Lambdasonde, schnell, einfach und prozesssicher das Ist-Kraftstoff-Luft-Verhältnis bestimmt werden kann und eine Ausregelung auf ein Soll-Kraftstoff-Luft-Verhältnis möglich ist.By the method according to the invention, an absolute value of the air-fuel ratio is advantageously also available when a lambda probe is not ready for operation. Furthermore, in comparison to the prior art, it is not necessary to approach safety-related limits, but an absolute value of the fuel-air ratio can be accessed directly. In this way, a correct adjustment of the air-fuel ratio is possible immediately after the start of an internal combustion engine. In the warm-up phase of an internal combustion engine, therefore, there are advantages in terms of economy and environmental compatibility. In particular, it is possible, after the refueling of a vehicle with a fuel that has different properties compared to the previous fuel, such as refueling with an ethanol-containing fuel, after refueling with conventional gasoline, an impermissible deviation between the target and the actual To avoid fuel-air ratio, since by means of the method according to the invention, even without readiness of the lambda probe, the actual air-fuel ratio can be determined quickly, easily and reliably and a compensation to a desired fuel-air ratio possible is.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner vorteilhaft mittels einer vorhandenen Vorrichtung zur Steuerung und Regelung der Verbrennungskraftmaschine als Computerprogramm ausgeführt werden und ist daher leicht umsetzbar.The inventive method can also be advantageously carried out by means of an existing device for controlling and regulating the internal combustion engine as a computer program and is therefore easy to implement.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel sowie den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.Further advantageous embodiments of the present invention will become apparent from the following embodiment and the dependent claims.
Ausführungsbeispielembodiment
Gemäß Figur 1 ist eine Verbrennungskraftmaschine 1 mit mehreren Zylindern 2 dargestellt. Den Zylindern 2 wird mittels Einspritzventilen 3 Kraftstoff zugeführt. Ferner umfasst die Verbrennungskraftmaschine 1 eine Ansaugleitung 4 sowie eine Abgasleitung 5. Darüber hinaus ist ein Sensor 6 zur Bestimmung des aktuellen Kurbelwinkels und ein Sensor 7 zur Bestimmung der Füllung der Verbrennungskraftmaschine 1 vorgesehen. Die Verbrennungskraftmaschine 1 umfasst bevorzugt eine nicht gezeigte Fremdzündungsanlage. Die Verbrennungskraftmaschine 1 kann jedoch genauso in einem so genannten Selbstzündungsmodus betrieben werden. Gemäß dem Stand der Technik sind alle genannten Sensoren und Aktoren von einer nicht dargestellten Vorrichtung zur Steuerung und Regelung verbunden.According to FIG. 1, an internal combustion engine 1 with a plurality of cylinders 2 is shown. The cylinders 2 fuel is supplied by means of injection valves 3. Furthermore, the internal combustion engine 1 comprises an intake pipe 4 and an exhaust pipe 5. In addition, a sensor 6 for determining the current crank angle and a sensor 7 for determining the filling of the internal combustion engine 1 are provided. The internal combustion engine 1 preferably comprises a spark-ignition system, not shown. However, the internal combustion engine 1 can also be operated in a so-called auto-ignition mode. According to the prior art, all the sensors and actuators mentioned are connected by a control and regulating device, not shown.
In Figur 2 ist ein Beispiel für eine mögliche Parametrierung einer zylinderindividuellen Anregung beziehungsweise Vertrimmung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses für einen ersten Betriebspunkt einer Verbrennungskraftmaschine 1 mit einer niedrigen Last dargestellt. Die gestrichelte Linie zeigt die Kraftstoffeinspritzmenge ohne eine Anregung. Die durchgezogene Linie zeigt hingegen die Kraftstoffeinspritzmenge mit einer Anregung, dass heißt, es erfolgt erfindungsgemäß für aufeinanderfolgende Arbeitsspiele die Zumessung unterschiedlicher Anteile an Kraftstoff zu einem Zylinder 2 der Verbrennungskraftmaschine 1 , beispielsweise zu Zylinder 1. Die erste Einspritzung A weist demzufolge zunächst einen größeren Anteil und dann einen kleineren Anteil an Kraftstoff auf, so dass die Kraftstoffmenge ohne eine Anregung wieder eingenommen wird. Die zweite Einspritzung B weist dem hingegen erst einen kleineren Anteil und dann einen größeren Anteil an Kraftstoff auf, so dass die Kraftstoffmenge ohne eine Anregung wieder eingenommen wird. Die dritte Einspritzung C und die vierte Einspritzung D weisen weder erhöhte noch erniedrigte Anteile an Kraftstoff auf. Diese verschiedenen Anregungen dienen vorteilhaft der Mittelung und Vermeidung von Störeffekten. Parametrierbar ist neben der Amplitude auch die Dauer der jeweiligen Anregung.2 shows an example of a possible parameterization of a cylinder-specific excitation or trim of the fuel-air ratio for a first operating point of an internal combustion engine 1 with a low load. The dashed line shows the fuel injection amount without excitation. The solid line, however, shows the fuel injection amount with an excitation, that is, it takes place according to the invention for successive cycles the metering of different proportions of fuel to a cylinder 2 of the internal combustion engine 1, for example to cylinder 1. The first injection A therefore has a larger share and then a smaller amount of fuel, so that the amount of fuel is taken without stimulation again. The second injection B, however, has only a smaller proportion and then a larger proportion of fuel, so that the amount of fuel is taken without an excitation again. The third injection C and the fourth injection D have neither increased nor decreased proportions of fuel. These various suggestions are advantageous for averaging and avoiding disturbing effects. In addition to the amplitude, the duration of the respective excitation can also be parameterized.
In Figur 3 ist ein Beispiel für eine weitere mögliche Parametrierung einer zylinderindividuellen Anregung beziehungsweise Vertrimmung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses für einen weiteren Betriebspunkt einer Verbrennungskraftmaschine 1 mit einer hohen Last dargestellt. Die Amplitude der Anregung ist kleiner als bei dem Betriebspunkt mit niedriger Last und die Dauer der Anregung ist gleich. Die gestrichelte Linie zeigt die Kraftstoffeinspritzmenge ohne eine Anregung. Die durchgezogene Linie zeigt hingegen die Kraftstoffeinspritzmenge mit einer Anregung, dass heißt, es erfolgt erfindungsgemäß für aufeinanderfolgende Arbeitsspiele die Zumessung unterschiedlicher Anteile an Kraftstoff einem Zylinder 2 der Verbrennunkungskraftmaschine 1 , beispielsweise zu Zylinder 1. Die erste Einspritzung A weist demzufolge zunächst einen kleineren Anteil und dann einen größeren Anteil an Kraftstoff auf, so dass die Kraftstoffmenge ohne eine Anregung wieder eingenommen wird. Die zweite Einspritzung B weist dem hingegen erst einen größeren Anteil und dann einen kleineren Anteil an Kraftstoff auf, so dass die Kraftstoffmenge ohne eine Anregung wieder eingenommen wird. Die dritte Einspritzung C und die vierte Einspritzung D weisen weder erhöhte noch erniedrigte Anteile an Kraftstoff auf.FIG. 3 shows an example of a further possible parameterization of a cylinder-specific excitation or clearing of the fuel-air ratio for a further operating point of an internal combustion engine 1 with a high load. The amplitude of the excitation is smaller than at the low load operating point and the duration of the excitation is the same. The dashed line shows the fuel injection amount without excitation. The solid line, however, shows the fuel injection amount with an excitation, that is, it is according to the invention for successive cycles the metering different proportions of fuel a cylinder 2 of the internal combustion engine 1, for example, to cylinder 1. The first injection A therefore has a smaller proportion and then a larger amount of fuel, so that the amount of fuel is taken without stimulation again. The second injection B, on the other hand, has only a larger proportion and then a smaller proportion of fuel, so that the fuel quantity is taken up again without an excitation. The third injection C and the fourth injection D have neither increased nor decreased proportions of fuel.
- A - Gemäß Figur 2 und 3 wird ferner deutlich, dass es zweckmäßig sein kann, bei geringer Last der Verbrennungskraftmaschine größere und bei größerer Last der Verbrennungskraftmaschine kleinere Amplituden der Anregung vorzusehen.- A - Furthermore, according to FIGS. 2 and 3, it becomes clear that it may be expedient to provide larger amplitudes of the excitation at a lower load of the internal combustion engine and smaller amplitudes of the internal combustion engine when the load of the internal combustion engine is greater.
Ausserdem wird gemäß Figur 2 und 3 deutlich, dass erfindungsgemäß unterschiedlich parametrierbare Folgen von Änderungen der Kraftstoffeinspritzmenge, die das Kraftstoff- Luftgemisch in vorgegebener Weise anreichern oder abmagern vorgesehen werden können. Gemäß Figur 2 erfolgt bei der ersten Einspritzung A zuerst eine Erhöhung des Anteils an Kraftstoff und bei der zweiten Einspritzung B eine Erniedrigung des Anteils an Kraftstoff und gemäß Figur 3 zuerst eine Erniedrigung des Anteils an Kraftstoff und bei der zweiten Einspritzung B eine Erhöhung des Anteils an Kraftstoff.In addition, it becomes clear according to FIGS. 2 and 3 that, according to the invention, differently parameterizable sequences of changes in the fuel injection quantity which can enrich or reduce the fuel-air mixture in a predefined manner can be provided. According to FIG. 2, in the first injection A, an increase in the proportion of fuel and in the second injection B a decrease in the proportion of fuel and, according to FIG. 3, first a decrease in the proportion of fuel and, in the second injection B, an increase in the proportion Fuel.
Grundsätzlich kann erfindungsgemäß sowohl gemäß Figur 2 oder Figur 3 verfahren werden, wenn der Sollwert für das stöchiometrische Kraftstoff-Luft-Verhältnis einen Wert aufweist, der kleiner oder größer als 1 ,0 ist.In principle, according to the invention, both according to FIG. 2 or FIG. 3 can be moved if the desired value for the stoichiometric air-fuel ratio has a value which is less than or greater than 1.0.
Gemäß den Figuren 2a und 2b sind weiterhin die Anregungen des Drehzahlverlaufes der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine 1 gemäß Figur 2 über der Zeit dargestellt. Gemäß Figur 2a wird deutlich, dass die erste Einspritzung A mit einem erhöhten Anteil an Kraftstoff derart zu einer Anregung des Verlaufes der Drehzahl führt, dass die Drehzahl sinkt. Da der Sollwert für das stöchiometrischen Kraftstoff-Luft-Verhältnis für dieses Beispiel einen Wert aufweist, der kleiner als 1 ,0 ist, erfolgt durch die erste Einspritzung A eine weitere Anfettung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses und somit eine weitere Destabilisierung der Verbrennung. Dem hingegen führt die zweite Einspritzung B mit einem erniedrigten Anteil an Kraftstoff zu einer Steigerung der Drehzahl, da eine Abmagerung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses und somit eine Stabilisierung der Verbrennung erfolgt. Gemäß Figur 2b wird deutlich, dass die erste Einspritzung A mit einem erhöhten Anteil an Kraftstoff derart zu einer Anregung des Verlaufes der Drehzahl führt, dass die Drehzahl steigt. Da der Sollwert für das stöchiometrische Kraftstoff- Luft-Verhältnis für dieses Beispiel einen Wert aufweist, der größer als 1 ,0 ist, erfolgt durch die erste Einspritzung A eine Anfettung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses und somit eine Stabilisierung der Verbrennung. Dem hingegen führt die zweite Einspritzung B mit einem erniedrigten Anteil an Kraftstoff zu einer weiteren Abmagerung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses und somit zu einer weiteren Destabilisierung der Verbrennung und somit zur Senkung der Drehzahl. Die durch die Änderungen der Kraftstoffeinspritzmenge erfindungsgemäß erzwungene Anregung des Verlaufes der Drehzahl der Kurbel- oder Nockenwelle der Verbrennungskraftmaschine 1 kann durch die Kenngröße Laufunruhe beschrieben werden. Die Laufunruhe kann, wie aus dem Stand der Technik allgemein bekannt, durch einen Bezug der aktuellen Drehzahlanteile einzelner Arbeitsspiele der Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine 1 auf vergangene Drehzahlanteile einzelner Arbeitsspiele dieser Zylinder bezogen werden. Insbesondere ist es bekannt, so genannte Segmentzeiten aufeinanderfolgender Arbeitsspiele zueinander in das Verhältnis zu setzen. Ein Segment entspricht dabei einem Kurbelwinkelbereich von 720 Grad geteilt durch die Anzahl der Zylinder. Für eine Vierzylinder- Verbrennungskraftmaschine beträgt ein Segment folglich 180 Grad. Resultat ist dabei ein so genannter Laufunruhewert. Es erfolgt nun bevorzugt eine Auswahl der Amplitude der Anregung innerhalb der Grenzen der Signalauflösung für die Laufunruhe und einer zulässigen maximalen Anregung, so dass die Amplitude umgekehrt proportional zum Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine 1 ist. Eine solche Auswahl erfolgt beispielsweise über last- und drehzahlabhängige Kennfelder. Ausserdem ist es erfindungsgemäß vorgesehen, die Auswahl der Amplitude der Änderungen der Kraftstoffeinspritzmenge in Abhängigkeit des zu erwartenden Drehmomentes, beispielsweise repräsentiert durch die Last oder Füllung, die Drehzahl, Stellparameter wie Nockenwellenverstellung und Sollwerten für das Kraftstoff-Luft- Gemisch und dem Zündzeitpunkt, durchzuführen.According to FIGS. 2 a and 2 b, the suggestions of the speed curve of the crankshaft of the internal combustion engine 1 according to FIG. 2 over time are also shown. According to FIG. 2 a, it becomes clear that the first injection A with an increased proportion of fuel leads to an excitation of the course of the rotational speed in such a way that the rotational speed decreases. Since the stoichiometric fuel-air ratio setpoint for this example has a value less than 1.0, further enrichment of the air-fuel ratio is achieved by the first injection A, thus further destabilizing the combustion. By contrast, the second injection B with a reduced proportion of fuel leads to an increase in the rotational speed, since a leaning of the air-fuel ratio and thus a stabilization of the combustion takes place. According to FIG. 2b, it becomes clear that the first injection A with an increased proportion of fuel leads to an excitation of the course of the rotational speed in such a way that the rotational speed increases. Since the stoichiometric fuel-air ratio setpoint for this example has a value greater than 1.0, initial enrichment A enriches the air-fuel ratio and thus stabilizes combustion. In contrast, the second injection B with a reduced proportion of fuel leads to a further leaning of the air-fuel ratio and thus to a further destabilization of the combustion and thus to reduce the speed. The forced by the changes in the fuel injection quantity according to the invention stimulation of the course of the rotational speed of the crankshaft or camshaft of the internal combustion engine 1 can be described by the parameter uneven running. The uneven running can, as is well known from the prior art, by reference of the current speed components of individual cycles of the cylinder of an internal combustion engine 1 on past speed components of individual cycles of these cylinders are related. In particular, it is known to set so-called segment times of successive working cycles in relation to each other. One segment corresponds to a crank angle range of 720 degrees divided by the number of cylinders. Consequently, for a four-cylinder internal combustion engine, one segment is 180 degrees. The result is a so-called rough running value. It is now preferably a selection of the amplitude of the excitation within the limits of the signal resolution for the uneven running and a maximum permissible excitation, so that the amplitude is inversely proportional to the torque of the internal combustion engine 1. Such selection takes place, for example, via load and speed-dependent maps. In addition, it is provided according to the invention to carry out the selection of the amplitude of the changes in the fuel injection quantity as a function of the expected torque, for example represented by the load or charge, the speed, setting parameters such as camshaft adjustment and setpoints for the fuel-air mixture and the ignition timing.
Die Laufunruhe jedes Zylinders wird über einzelne Arbeitsspiele gemittelt, beispielsweise kann ein schleppendes Mittel oder eine arithmetische Mittelung nach einer Vorlaufzeit verwendet werden. Weiterhin ist es vorteilhaft möglich, die während der erfindungsgemäßen Anregung der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 1 gemessenen Laufunruhewerte um die Laufunruhewerte zu korrigieren, die in dem jeweiligen Betriebspunkt ohne Anregung der Drehzahl beziehungsweise gezielte zylinderindividuelle Vertrimmung des Kraftstoff-Luft- Verhältnisses vorliegen. Ausserdem ist es erfindungsgemäß vorgesehen, Korrekturen der Laufunruhewerte hinsichtlich Drehzahländerungen vorzunehmen, die durch eine dynamische Fahrweise bedingt sind. Auch Fehler, die durch den Sensor 6 zur Bestimmung des aktuellen Kurbelwinkels und das damit zusammenwirkende Geberrad bedingt sind, können mit berücksichtigt werden.The running noise of each cylinder is averaged over individual cycles, for example, a dragging average or an arithmetic averaging can be used after a lead time. Furthermore, it is advantageously possible to correct the rough running values measured during the excitation according to the invention of the rotational speed of the internal combustion engine by the rough running values which are present in the respective operating point without exciting the rotational speed or targeted cylinder-individual trimming of the air-fuel ratio. Moreover, it is provided according to the invention to make corrections to the rough running values with regard to changes in rotational speed, which are caused by a dynamic driving style. Errors that are caused by the sensor 6 for determining the current crank angle and the associated encoder wheel can also be taken into account.
Erfindungsgemäß wird mit Abschluss eines Musters der gezielten zylinderindividuellen Vertrimmung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses die gemittelt Laufunruhe ausgewertet und auf die Amplitude der Anregung und das erwartete Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine normiert. Alternativ können die Normierungsparameter betriebspunktspezifisch in Kennfeldern erfasst werden. Die nunmehr bereitstehende normierte Laufunruhe wird für den zu Grunde liegenden Drehzahl-Last-Betriebspunkt über Kennfelder in das zugehörige Kraftstoff-Luft- Verhältnis umgerechnet. Es ist erfindungsgemäß weiterhin möglich, dieses Kraftstoff-Luft- Verhältnis über verschiedene Anregungs- oder Vertrimmungsmuster zu mittein, um Störeffekte zu vermeiden.According to the invention, the averaged uneven running is evaluated and standardized to the amplitude of the excitation and the expected torque of the internal combustion engine with completion of a pattern of targeted individual cylinder trim of the air-fuel ratio. Alternatively, the normalization parameters can be specific to operating points in characteristic diagrams be recorded. The now available standardized uneven running is converted for the underlying speed-load operating point via maps in the associated fuel-air ratio. It is still possible according to the invention to mittein this fuel-air ratio over different excitation or calibration pattern, in order to avoid interference effects.
In Figur 4 ist die Änderung des sogenannten inneren motorischen Wirkungsgrades des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses gezeigt und wie diese mit dem Kraftstoff-Luft- Verhältnis und der Amplitude der zylinderindividuellen Anregung beziehungsweise der Vertrimmung des Kraftstoff- Luft-Verhältnisses skaliert. Erfindungsgemäß wird der Zusammenhang genutzt, dass das Produkt aus der Änderung des Wirkungsgrads des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses und dem so genannten inneren Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine 1 proportional zu der erzwungenen Laufunruhe ist. Das innere Drehmoment beschreibt dabei das Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine 1 , das aus der Verbrennung des Kraftstoffes resultiert. Der Wert des inneren Drehmomentes ist folglich größer als der Wert des effektiven Drehmomentes, dass an der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine 1 abgegriffen werden kann, da das effektive Drehmoment den Drehmomentanteil berücksichtigt, der sich aus unvermeidbaren Verlusten einer Verbrennungskraftmaschine 1 ergibt. Wird beispielsweise der ersten Einspritzung A ein größerer Anteil an Kraftstoff zugemessen, als es einer Sollwertvorgabe des Kraftstoff-Luft- Verhältnisses entspricht, also erfolgt gezielt zylinderindividuell eine Anfettung des Kraftstoff- Luft-Verhältnisses, vergrößert sich die Laufunruhe der Verbrennungskraftmaschine 1 mit dem sich ergebenden Drehzahlabfall, da das Kraftstoff-Luft-Verhältnis in Richtung der Laufgrenze verschoben wird, bei der das Kraftstoff-Luft-Verhältnis zu fett ist, um korrekt zu verbrennen, wie in den Figuren 2 und 2a beschrieben. Durch die Normierung der Laufunruhe auf die Amplitude der Anregung und das erwartete Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine 1 kann der normierten Laufunruhe ein absoluter Wert des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses zugeordnet werden. Wird im weiteren Verlauf der erfindungsgemäßen Bestimmung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses einer zweiten Einspritzung B ein größerer Anteil an Kraftstoff zugemessen, als es einer Sollwertvorgabe des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses entspricht, also erfolgt gezielt zylinderindividuell eine Abmagerung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses, verändert sich die Laufunruhe der Verbrennungskraftmaschine 1 zu Werten, die einen Drehzahlanstieg repräsentieren, da das Kraftstoff-Luft- Verhältnis entgegen der Richtung der Laufgrenze verschoben wird, bei der das Kraftstoff-Luft- Verhältnis zu fett ist, um korrekt zu verbrennen. Vielmehr wird das Kraftstoff-Luft-Verhältnis in Richtung eines größeren Moments einer Verbrennungskraftmaschine 1 verschoben, nämlich in Richtung eines Wertes des stöchiometrischen Kraftstoff-Luft-Verhältnisses von 0,9, bei dem erfahrungsgemäß eine Verbrennungskraftmaschine bei sonst gleichen Betriebsparametern besonders stabil läuft und ein Maximum an Drehmoment bereitstellt. Mit anderen Worten ist es dadurch, dass bei der ersten Einspritzung A mehr und bei der zweiten Einspritzung B weniger Kraftstoff einem oder mehreren Zylindern der Verbrennungskraftmaschine 1 zugemessen wird, erfindungsgemäß vorteilhaft möglich zu bestimmen, in welchem Bereich das tatsächliche Kraftstoff-Luft-Verhältnis der Verbrennungskraftmaschine 1 liegt. Gemäß Figur 4 kann quasi die Einspritzung A als Startpunkt und die Einspritzung B als Endpunkt eines Vektors aufgefasst werden. Insbesondere beinhaltet die Richtung dieses Vektors die wesentliche Information, ob sich das tatsächliche stöchiometrische Kraftstoff-Luft-Verhältnis im Bereich von kleiner 0,9 und somit im steigenden Teil des funktionalen Zusammenhanges zwischen dem Wirkungsgrad des Kraftstoff-Luft- Verhältnisses und dem tatsächlichen, stöchiometrischen Kraftstoff-Luft-Verhältnis gemäß Figur 4 befindet oder im Bereich von größer 0,9 und somit im fallenden Teil des funktionalen Zusammenhanges zwischen dem Wirkungsgrad des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses und dem tatsächlich Kraftstoff-Luft-Verhältnis gemäß Figur 4 befindet. Erfolgen nun weiterhin eine oder mehrere Einspritzungen C und D ohne eine Änderung eines Vorgabewertes des Kraftstoff-Luft- Verhältnisses, also ohne dass eine Anregung der Drehzahl zu erwarten ist, dann ergeben sich quasi Stützpunkte auf dem Vektor. Zwischen der Einspritzung A als Startpunkt und der Einspritzung B als Endpunkt liegt nun das tatsächliche Kraftstoff-Luft-Verhältnis, welches als absoluter Wert einer weiteren Verarbeitung zur Verfügung steht.FIG. 4 shows the change in the so-called internal engine efficiency of the fuel-air ratio and how it scales with the fuel-air ratio and the amplitude of the cylinder-individual excitation or the trimming of the fuel-air ratio. According to the invention, the relationship is used that the product of the change in the efficiency of the air-fuel ratio and the so-called internal torque of the internal combustion engine 1 is proportional to the forced rough running. The internal torque describes the torque of the internal combustion engine 1 resulting from the combustion of the fuel. The value of the internal torque is thus greater than the value of the effective torque that can be tapped on the crankshaft of the internal combustion engine 1, since the effective torque takes into account the torque component resulting from unavoidable losses of an internal combustion engine 1. If, for example, the first injection A is metered with a greater proportion of fuel than corresponds to a setpoint specification of the fuel-air ratio, then cylinder-specific enrichment of the fuel-air ratio takes place, the uneven running of the internal combustion engine 1 increases with the resulting speed drop because the fuel-air ratio is shifted toward the running limit where the air-fuel ratio is too rich to burn correctly, as described in FIGS. 2 and 2a. By normalizing the uneven running to the amplitude of the excitation and the expected torque of the internal combustion engine 1, the normalized uneven running an absolute value of the air-fuel ratio can be assigned. If, in the further course of the determination according to the invention, the fuel-air ratio of a second injection B is metered into a larger proportion of fuel than corresponds to a nominal value specification of the fuel-air ratio, then cylinder-specific leaning of the fuel-air ratio changes For example, when the engine-to-engine ratio is too low to properly burn, the engine 1 turbulence becomes values representing a speed increase because the air-fuel ratio is shifted against the direction of the running limit where the fuel-air ratio is too rich. Rather, the fuel-air ratio is shifted in the direction of a larger moment of an internal combustion engine 1, namely in the direction of a value of the stoichiometric air-fuel ratio of 0.9, in the experience of a Internal combustion engine runs at the same operating parameters exceptionally stable and provides maximum torque. In other words, it is characterized in that in the first injection A more and in the second injection B less fuel is assigned to one or more cylinders of the internal combustion engine 1, according to the invention advantageously possible to determine in which area the actual fuel-air ratio of the internal combustion engine 1 lies. According to FIG. 4, the injection A can be regarded as a starting point and the injection B as an endpoint of a vector. In particular, the direction of this vector includes the essential information as to whether the actual stoichiometric air-fuel ratio is in the range of less than 0.9 and thus in the increasing part of the functional relationship between the air-fuel ratio and the actual stoichiometric fuel Air ratio is in accordance with Figure 4 or in the range of greater than 0.9 and thus in the falling part of the functional relationship between the efficiency of the air-fuel ratio and the actual air-fuel ratio of Figure 4 is located. Now continue to one or more injections C and D without a change in a preset value of the air-fuel ratio, ie without an excitation of the speed is expected, then there are virtually bases on the vector. Between the injection A as the starting point and the injection B as the end point is now the actual air-fuel ratio, which is available as an absolute value of further processing.
Analog kann eine Bestimmung des tatsächlichen Kraftstoff-Luft-Verhältnisses gemäß Figur 5 erfolgen. Wird beispielsweise der ersten Einspritzung A ein größerer Anteil an Kraftstoff zugemessen, als es einer Sollwertvorgabe des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses entspricht, also erfolgt gezielt zylinderindividuell eine Anfettung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses, verändert sich die Laufunruhe der Verbrennungskraftmaschine 1 zu Werten, die einen Drehzahlanstieg repräsentieren, da das Kraftstoff-Luft-Verhältnis entgegen der Richtung der Laufgrenze verschoben wird, bei der das Kraftstoff-Luft-Verhältnis zu mager ist, um korrekt zu verbrennen. Durch die Normierung der Laufunruhe auf die Amplitude der Anregung und das erwartete Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine 1 kann der normierten Laufunruhe ein absoluter Wert des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses zugeordnet werden. Wird im weiteren Verlauf der erfindungsgemäßen Bestimmung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses einer zweiten Einspritzung B ein kleinerer Anteil an Kraftstoff zugemessen, als es einer Sollwertvorgabe des Kraftstoff-Luft- Verhältnisses entspricht, also erfolgt gezielt zylinderindividuell eine Abmagerung des Kraftstoff- Luft- Verhältnisses, vergrößert sich die Laufunruhe der Verbrennungskraftmaschine 1 entsprechend des Drehzahlabfalls, da das Kraftstoff-Luft-Verhältnis in Richtung der Laufgrenze verschoben wird, bei der das Kraftstoff-Luft-Verhältnis zu mager ist, um korrekt zu verbrennen. Gemäß Figur 5 kann ebenfalls die Einspritzung A als Startpunkt und die Einspritzung B als Endpunkt eines Vektors aufgefasst werden. Wieder kann der Richtung dieses Vektors die wesentliche Information entnommen werden, wo sich das tatsächliche, stöchiometriesche Kraftstoff-Luft-Verhältnis befindet, nämlich im Bereich von größer 0,9 und somit im fallenden Teil des funktionalen Zusammenhanges zwischen dem Wirkungsgrad des Kraftstoff-Luft- Verhältnisses und dem tatsächlich Kraftstoff-Luft-Verhältnis. Erfolgen nun weiterhin eine oder mehrere Einspritzungen C und D ohne eine Änderung eines Vorgabewertes des Kraftstoff-Luft- Verhältnisses, also ohne dass eine Anregung der Drehzahl zu erwarten ist, dann ergeben sich wieder Stützpunkte auf dem Vektor. Zwischen der Einspritzung A als Startpunkt und der Einspritzung B als Endpunkt liegt nun das tatsächliche Kraftstoff-Luft-Verhältnis, welches gemäß Figur 5 einfach abgelesen werden kann, beziehungsweise einer weiteren Verarbeitung als absoluter Wert zur Verfügung steht.Analogously, a determination of the actual air-fuel ratio according to FIG. 5 can take place. If, for example, the first injection A is metered into a larger proportion of fuel than corresponds to a nominal value specification of the fuel-air ratio, that is to say enrichment of the air-fuel ratio takes place in a cylinder-specific manner, the uneven running of the internal combustion engine 1 changes to values that produce a Represent an increase in speed because the air-fuel ratio is shifted counter to the direction of the running limit where the air-fuel ratio is too lean to burn properly. By normalizing the uneven running to the amplitude of the excitation and the expected torque of the internal combustion engine 1, the normalized uneven running an absolute value of the air-fuel ratio can be assigned. If, in the course of determining the fuel-air ratio of a second injection B according to the invention, a smaller proportion of fuel is metered than corresponds to a nominal value specification of the fuel-air ratio, cylinder-specific reduction of the fuel-air ratio, specifically, takes place the running noise of the internal combustion engine 1 corresponding to the speed drop, as the air-fuel ratio is shifted toward the running limit, in which the fuel-air ratio is too lean to burn correctly. According to FIG. 5, the injection A can also be regarded as the starting point and the injection B as the end point of a vector. Again, the direction of this vector can be deduced from the essential information where the actual stoichiometric fuel-air ratio is, namely in the range of greater than 0.9 and thus in the falling part of the functional relationship between the fuel-air ratio and the actual fuel-air ratio. Now continue to one or more injections C and D without a change in a preset value of the air-fuel ratio, ie without an excitation of the speed is to be expected, then arise again points on the vector. Between the injection A as the starting point and the injection B as the end point is now the actual air-fuel ratio, which can be easily read in accordance with Figure 5, or is available for further processing as an absolute value.
In Figur 6 ist weiterhin ein Blockdiagramm für das erfindungsgemäße Verfahren dargestellt. In dem Block E werden die Betriebsbedingungen für das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine 1 definiert, dass heißt, es erfolgt eine Bestimmung, ob das erfindungsgemäße Verfahren aktiviert werden soll oder nicht. Soll das erfindungsgemäße Verfahren aktiviert werden, wird ein geeignetes Signal von Block E über die Verbindung an Block F übermittelt. Ferner ist Block E mit Block J zum Zweck der Übertragung von Signalen, betreffend die Anforderung der Auswertung der Laufunruhe und der Bestimmung des absoluten Wertes des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses, verbunden. In Block F erfolgt eine Berechnung der zylinderindividuellen Gemischanregung. Der Multiplikationsstelle G werden die Parameter der in Block F bestimmten zylinderindividuellen Gemischanregung zugeführt. Ausserdem werden der Multiplikationsstelle G die Parameter der Regelung und/oder Adaption der Vorsteuerung beziehungsweise der Vorgabe eines Sollwertes des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses aus Block K zugeführt. Mittels der Multiplikationsstelle G werden die Parameter aus Block F und K miteinander in Beziehung gesetzt, so dass erfindungsgemäß eine Änderung der Einspritzmenge aufeinanderfolgender Arbeitsspiele erfolgt. Aus der Multiplikationsstelle G wird ein Sollwert für eine Kraftstoffeinspitzmenge an Block H ausgegeben. Block H stellt dabei die Komponenten der Einspritzanlage der Verbrennungskraftmaschine 1 dar, wie die Einspritzventile 3. Durch den Pfeil H' ist die Antwort beziehungsweise die Reaktion der Verbrennungskraftmaschine 1 auf die zylinderindividuelle Vertrimmung des Kraftstoff-Luftgemisches angedeutet. In Block I erfolgt eine Auswertung der durch die zylinderindividuelle Vertrimmung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses auftretende Laufunruhe und in Block J die Umrechnung der Laufunruhe in einen absoluten Wert des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses. Der Block J ist femer mit Block K verbunden, so dass der absolute Wert des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses der Regelung und/oder Adaption der Vorsteuerung zur Weiterverarbeitung zur Verfügung steht. FIG. 6 also shows a block diagram for the method according to the invention. In the block E, the operating conditions for the inventive method for determining the air-fuel ratio of an internal combustion engine 1 are defined, that is, there is a determination of whether the inventive method should be activated or not. If the method according to the invention is to be activated, a suitable signal from block E is transmitted via the connection to block F. Further, block E is connected to block J for the purpose of transmitting signals relating to the request of the evaluation of the rough running and the determination of the absolute value of the air-fuel ratio. In block F, a calculation of the cylinder-specific mixture excitation takes place. The multiplication point G is supplied with the parameters of the cylinder-specific mixture excitation determined in block F. In addition, the multiplication point G is supplied with the parameters of the regulation and / or adaptation of the precontrol or the specification of a desired value of the fuel-air ratio from block K. By means of the multiplication point G, the parameters from block F and K are related to each other, so that according to the invention there is a change in the injection quantity of successive working cycles. From the multiplication point G, a target value for a fuel injection amount at block H is output. Block H represents the components of the injection system of the internal combustion engine 1, as the injection valves 3. By the arrow H ' , the answer or the reaction of the internal combustion engine 1 is indicated on the cylinder-individual trim of the fuel-air mixture. In block I there is an evaluation of the uneven running occurring due to the cylinder-specific trimming of the air-fuel ratio and in block J the conversion of the uneven running into an absolute value of the air-fuel ratio. The block J is further connected to block K, so that the absolute Value of the fuel-air ratio of the control and / or adaptation of the pilot control for further processing is available.
Bezugszeichenreference numeral
1 Verbrennungskraftmaschine1 internal combustion engine
2 Zylinder2 cylinders
3 Einspritzventil3 injection valve
4 Ansaugleitung4 intake pipe
5 Abgasleitung5 exhaust pipe
6 Sensor zur Bestimmung des aktuellen Kurbelwinkels6 Sensor for determining the current crank angle
7 Sensor zur Bestimmung der Füllung A erste Einspritzung7 Sensor for determining the filling A first injection
B zweite EinspritzungB second injection
C dritte EinspritzungC third injection
D vierte EinspritzungD fourth injection
E Block zur Definition der BetriebsbedingungenE Block for defining the operating conditions
F Block zur Berechnung der zylinderindividuellen GemischanregungF Block for calculating the cylinder-specific mixture excitation
G MultiplikationsstelleG multiplication point
H BlockH block
H' Antwort, Reaktion der Verbrennungskraftmaschine 1H 'response, reaction of the internal combustion engine 1
I Block zur Auswertung der LaufunruheI block for evaluating the uneven running
J Block zur Umrechnung der LaufunruheJ block to convert the rough running
K Block mit Parametern der Vorsteuerung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses K Block with parameters of the pilot control of the air-fuel ratio

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Bestimmung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine (1 ) mit einem oder mehreren Zylindern (2), wobei den Zylindern (2) mittels Einspritzventilen (3) Kraftstoff zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass aufeinanderfolgenden Arbeitstakten der Verbrennungskraftmaschine (1 ) unterschiedliche Anteile an Kraftstoff zugemessen werden, so dass der Verlauf der Drehzahl der Kurbel- oder Nockenwelle der Verbrennungskraftmaschine (1 ) angeregt wird und dem Verlauf der Drehzahl ein charakteristisches Muster aufgeprägt wird, wobei aus diesem Muster ein absoluter Wert des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses bestimmt wird.1. A method for determining the air-fuel ratio of an internal combustion engine (1) with one or more cylinders (2), wherein the cylinders (2) by means of injection valves (3) fuel is supplied, characterized in that successive power strokes of the internal combustion engine (1 ) Different proportions of fuel are metered, so that the course of the rotational speed of the crankshaft or camshaft of the internal combustion engine (1) is excited and the course of the rotational speed a characteristic pattern is impressed, from this pattern an absolute value of the air-fuel ratio is determined.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei Kenngrößen des charakteristischen Musters des Verlaufes der Drehzahl gebildet und in Relation zu dem Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine (1 ) gesetzt werden.2. The method of claim 1, wherein characteristics of the characteristic pattern of the course of the speed are formed and set in relation to the torque of the internal combustion engine (1).
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Kenngröße des charakteristischen Musters die Laufunruhe der Verbrennungskraftmaschine (1 ) ist.3. The method of claim 2, wherein the characteristic of the characteristic pattern is the rough running of the internal combustion engine (1).
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, wobei der Einfluss des charakteristischen Musters oder der Kenngröße Laufunruhe auf das Drehmoment in Relation zu dem Kraftstoff-Luft- Verhältnis gesetzt wird.4. The method according to claim 1 or 3, wherein the influence of the characteristic pattern or the parameter uneven running on the torque is set in relation to the air-fuel ratio.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Kenngröße Laufunruhe auf die Amplitude der Anregung und das erwartete Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine (1 ) normiert wird und die normierte Laufunruhe über Kennfelder in das zugehöriger Kraftstoff-Luft- Verhältnis umgerechnet wird.5. The method of claim 3 or 4, wherein the characteristic uneven running is normalized to the amplitude of the excitation and the expected torque of the internal combustion engine (1) and the normalized running noise is converted via maps in the associated fuel-air ratio.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Laufunruhe über einzelne Arbeitsspiele gemittelt wird.6. The method according to any one of claims 3 to 5, wherein the uneven running is averaged over individual cycles.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Korrekturen der Laufunruhewerte hinsichtlich Drehzahländerungen vorgenommen werden, die durch eine dynamische Fahrweise bedingt sind und Fehler, die durch den Sensor (6) zur Bestimmung des aktuellen Kurbelwinkels und das damit zusammenwirkende Geberrad bedingt sind, berücksichtigt werden. 7. The method according to any one of claims 3 to 6, wherein the corrections of the rough running values are made in terms of speed changes, which are caused by a dynamic driving style and errors that are caused by the sensor (6) for determining the current crank angle and the cooperating encoder wheel , be taken into account.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Parametrierung einer zylinderindividuellen Anregung/Vertrimmung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses für verschiedene Betriebspunkte der Verbrennungskraftmaschine (1 ) in Abhängigkeit des Belastungszustandes der Verbrennungskraftmaschine (1 ) erfolgt.8. The method according to any one of claims 1 to 7, wherein a parameterization of an individual cylinder excitation / trim of the air-fuel ratio for different operating points of the internal combustion engine (1) in dependence on the load state of the internal combustion engine (1).
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei bei geringer Belastung der Verbrennungskraftmaschine (1) größere und bei größerer Belastung der Verbrennungskraftmaschine (1 ) kleinere Amplituden der Anregung vorgesehen sind.9. The method of claim 8, wherein at low load of the internal combustion engine (1) larger and larger load of the internal combustion engine (1) smaller amplitudes of the excitation are provided.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei unterschiedlich parametrierbare Folgen von Änderungen der Kraftstoffeinspritzmenge, die das Kraftstoff-Luft-Verhältnis in vorgegebener Weise anreichern oder abmagern, vorgesehen sind. 10. The method according to any one of claims 1 to 8, wherein differently parameterizable sequences of changes in the fuel injection amount, which enrich the fuel-air ratio in a predetermined manner or lean, are provided.
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