WO2012062402A1 - Verfahren zur korrektur eines luft-kraftstoff-gemisch-fehlers - Google Patents

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WO2012062402A1
WO2012062402A1 PCT/EP2011/005260 EP2011005260W WO2012062402A1 WO 2012062402 A1 WO2012062402 A1 WO 2012062402A1 EP 2011005260 W EP2011005260 W EP 2011005260W WO 2012062402 A1 WO2012062402 A1 WO 2012062402A1
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cylinder
lambda
error
torque
air
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PCT/EP2011/005260
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Patrick Deubler
Kay Dietzel
Thomas Kaiser
Peter Hohner
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Daimler Ag
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    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/008—Controlling each cylinder individually
    • F02D41/0085—Balancing of cylinder outputs, e.g. speed, torque or air-fuel ratio
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • 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
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the invention relates to a method for correcting an air-fuel mixture error of a cylinder of an internal combustion engine of a motor vehicle.
  • the generic DE 102004044808 A1 describes a method for detecting cylinder-individual fuel-air mixture errors of an internal combustion engine. In this case, in a first method step, a single cylinder lambda control
  • the said method does not take into account the different aspects which are put to such a correction method with regard to on the one hand comfort requirements and on the other hand exhaust quality requirements.
  • Object of the present invention is to improve the generic method in terms of its efficiency, with both comfort requirements as well
  • Internal combustion engine of a motor vehicle according to the invention is characterized in that an injection quantity of the cylinder is corrected, wherein
  • Air path error is essentially changed to a constant lambda size.
  • the air path error is meant an erroneous deviation of an actual air quantity supply from a target air quantity supply to the cylinder.
  • the lambda size of the cylinder means a lambda value of the cylinder or a value directly dependent on the lambda value.
  • the lambda value is known to mean a molar ratio of air to fuel.
  • An error in the air path of the cylinder has two effects: on the one hand, the lambda size of the cylinder changes, which leads to a deterioration in the quality of an exhaust gas of the cylinder
  • the lambda size When correcting the air path error of the cylinder via a fuel path of the cylinder, either the lambda size can be corrected in the direction of its original value or the torque contribution can be changed in the direction of its original value. Both, the correction of the lambda size in the direction of her
  • Such a first correction mode only makes sense as long as an exhaust gas limit value of the internal combustion engine or a limit value of the lambda size of the internal combustion engine is not exceeded.
  • a meaningful limit of the lambda size of the cylinder is a value at which the exhaust gas of the internal combustion engine has deteriorated to such an extent that there are noticeable effects on the environment or that a legal limit is exceeded.
  • the correction mode of the fuel supply to the cylinder changes to a second correction mode in which the injection quantity of the cylinder is changed such that, with a further increasing error of the air path of the cylinder
  • Exhaust quality remains constant at or just below an exhaust quality limit. That is, in the first correction mode, the lambda size of the cylinder moves away from the original value and remains substantially constant at a threshold in the second correction mode. During the first correction mode, the torque contribution of the cylinder does not change substantially during the second
  • An advantageous development of the method according to the invention provides that in the presence of an air path error which is so great that the limit value of the lambda size is reached, a comfort-relevant error of the air path of the cylinder is set.
  • a target value of the smoothness can no longer be maintained, so that setting an error in the form of storing an error entry in an error memory is advantageous.
  • Lambda size at the limit by changing the fuel supply to the Cylinder is no longer possible, so that an exceeding of the limit value of the lambda size occurs, so an exhaust gas relevant error of the air path of the cylinder is set. From such error information, which in a known manner in a
  • Error memory can be stored in a workshop information about the type, location and extent of the error can be taken and a cause of the error can be derived.
  • the method determines a type of air-fuel mixture error of a cylinder of the internal combustion engine of the motor vehicle. In this case, both a torque size of the cylinder and a lambda size of the
  • the moment size here means the moment contribution of the cylinder or a variable proportional to the moment contribution of the cylinder, such as, for example, a segment time related to the cylinder on a crankshaft of the cylinder
  • the lambda value means the lambda value of the cylinder, which is determined, for example, from a cylinder-specific measurement of an oxygen content by means of a broadband lambda probe, or by means of a transmission by the DE
  • a torque reference variable is determined.
  • the torque reference variable means, for example, a moment contribution of the cylinder in a new state, or in a non-defective state, under defined operating conditions of the internal combustion engine.
  • the torque reference variable may alternatively also include, for example, an average torque contribution of all cylinders of the internal combustion engine or an average torque contribution of a selection of cylinders of the engine
  • a lambda reference variable is determined.
  • the lambda reference variable means, for example, the lambda value of the cylinder in a new state or in a non-defective state under defined operating conditions of the internal combustion engine.
  • the lambda reference variable may alternatively also mean, for example, the average lambda value of all cylinders of the internal combustion engine or the average lambda value of a selection of cylinders of the internal combustion engine. According to the invention, both the determined torque size of the cylinder is compared with the torque reference value and the determined lambda size compared with the lambda reference value.
  • the torque reference variable and the lambda reference variable are each quantities that at least approximately represent a non-defective state of a cylinder
  • the moment size of the cylinder is derived from a measurement of a smooth running of the cylinder. It is particularly simple and thus advantageous to derive the moment size of the cylinder from a measurement of a segment time on a crankshaft of the internal combustion engine.
  • the torque reference value of the cylinder and the lambda reference value of the cylinder are in a particularly simple manner in each case by an average value of all cylinders of the internal combustion engine or by a selection of the cylinder
  • Combustion engine is the selection that consists of cylinders with similar values for averaging.
  • Air error in particular a reduced air error, is set, - At a lambda size of the cylinder, which is shifted in the direction of lean compared to the lambda reference size of the cylinder and at the same time a torque size of the cylinder, which is shifted compared to the torque reference of the cylinder in the direction of higher torque contribution, an air error, especially a multi-air error, is set,
  • a fuel error in particular a minor fuel error, is set,
  • a fuel error in particular a multi-fuel error, is set.
  • a measuring cycle may extend over one or more driving cycles, depending on whether the sequence of operating conditions necessary for the measurement has taken place in one or more driving cycles.
  • a driving cycle means a vehicle operation between turning on the engine and turning off the
  • variables and reference variables mentioned can be determined under variable operating conditions, with comparisons preferably being carried out using variables and reference variables which, given the same operating conditions of the
  • the method is based on limit values which are determined system-specifically, wherein the limit values for different operating conditions can be stored in the memory of the control unit in the form of characteristic diagrams.
  • a fat deviation of the lambda size of the cylinder is only determined if a fat limit value for the lambda size of the cylinder is assigned
  • a second injection quantity correction is determined as a function of a comparison of the lambda variable with the lambda reference variable in accordance with a lambda equalization method
  • the type of the air-fuel mixture error is equal to or equal to a fuel path error of the cylinder
  • Air path error of the cylinder is set.
  • Cylinder and the air path error of the cylinder The distinction is possible if, in the underlying torque and lambda equalization method, a mixture correction of a cylinder to be corrected is determined exclusively with respect to its fuel path, namely with respect to a correction of the injection quantity of the cylinder or a correction of the injection time of the cylinder.
  • Lambda that is, the same air / fuel ratio as the remaining cylinders, but also the same amount of fuel and the same amount of air.
  • fuel path correction simultaneously results in lambda equalization and torque equalization since correction corrects both the air-fuel ratio and the absolute amount of the fuel.
  • a correction based on the fuel path of the cylinder can not simultaneously be a lambda equalization and a correction
  • Torque equalization method a fuel path correction in the sense of
  • Injection quantity correction of the cylinder to a lambda approximation and / or a lambda balance and by comparing the first injection amount correction with the second injection amount correction, a decision between an air path and a fuel path error are made. If that through the
  • Momentum equalization method determined injection quantity correction of the cylinder substantially equal to that determined by the lambda equalization method
  • Injection amount correction is, so there is a fuel path error. If the injection quantity correction of the cylinder determined by the torque equalization method is substantially equal to that determined by the lambda equalization method
  • Injection amount correction is, so there is an air path error.
  • a development of the method allows a further differentiation with regard to a cause of error. In this case, if the first injection quantity correction in
  • the type of the air-fuel mixture error is set equal to a low-air error.
  • the kind of the air-fuel mixture error is set equal to a multi-air error.
  • a fuel quantity correction in the sense of torque equalization causes an increase in the fuel quantity and a fuel quantity correction in the sense of a lambda equalization, a reduction in the fuel quantity.
  • correction quantities result, each with the opposite sign.
  • 1 is a schematic representation of an internal combustion engine
  • 2 shows a description of effects of a fuel path error on the basis of a diagram for illustrating a dependency of a torque contribution of a cylinder from a lambda value of the cylinder
  • Fig. 3 is a description of effects of an air path error based on a
  • Fig. 6 is a description of effects of a fuel path error below
  • FIG. 7 shows a description of effects of an air path error using the alternative embodiment of the method according to the invention with reference to a diagram for illustrating a dependency of a torque contribution of a cylinder from a lambda value of the cylinder,
  • FIG. 8 is a flow chart for describing the alternative embodiment of FIG.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an internal combustion engine 5 of a vehicle, not shown, which has four cylinders 1 to 4, wherein with the cylinders 1, 2, 3, 4 each have an injection valve 11, 13, 15, 17 for the injection of fuel in the respective cylinder 1, 2, 3, 4 and in each case an air path 12, 14, 16, 18 is connected for supplying air into the respective cylinder.
  • the injection valves 11, 13, 15, 17 are connected to a fuel delivery system 19.
  • Fuel supply system 19 and an injection valve 11 or 3 or 15 or 17 of a cylinder 1 or 2 or 3 or 4 is referred to as the fuel path of the respective cylinder 1 or 2 or 3 or 4.
  • An amount of fuel supplied to the cylinders 1, 2, 3, 4 can be influenced in each case via control of an opening time of the respective injection valve 11, 13, 15, 17.
  • the opening time of an injector is also referred to as injection time.
  • the control of the injection times of the injection valves 11, 13, 15, 17 via an engine control unit 10, which is connected via control lines 20 to the injection valves 11, 13, 15, 17.
  • the internal combustion engine 5 also has a crankshaft 6, which has a transmitter 7 for measuring segment times.
  • the encoder 7 is connected via a signal line 21 with connected to the engine control unit 10. The measurement of segment times is used to evaluate a time course of a rotational movement of the crankshaft 6 of the
  • Segment times are the times when the crankshaft or camshaft sweeps over a predetermined range of angles associated with a particular cylinder. From the measurement of the segment times are in the
  • Engine control unit 10 cylinder-specific running smoothness values and cylinder-specific
  • the internal combustion engine 5 further has an exhaust pipe 8 which is connected to each of the cylinders 1, 2, 3, 4 for receiving and discharging a combustion exhaust gas.
  • the exhaust pipe 8 has a broadband lambda probe 9, which is connected via a further signal line 22 to the engine control unit 10.
  • Wide-band lambda probe 9 can both a cylinder 1, 2, 3, 4 averaged lambda value of the combustion exhaust gas and for each cylinder 1, 2, 3, 4 a cylinder-specific lambda value can be determined.
  • Fig. 2 shows a diagram for describing a dependence of a torque magnitude M of a cylinder 1, 2, 3, 4 of a lambda value ⁇ of a cylinder 1, 2, 3, 4.
  • Trajectory 33 describes the dependence of the torque magnitude M of the exemplary selected cylinder 1 from the lambda ⁇ of the cylinder 1 at a constant air supply and a change in the lambda value via a change in the amount of fuel.
  • the curve 33 has the shape of a downwardly open parabola whose maximum is at a lambda value ⁇ of about 0.92.
  • the torque magnitude M of the cylinder 1 hardly changes in the range of lambda values ⁇ between approximately 0.75 and 1.05, and increasingly at lambda values ⁇ which are greater than 1, 1 or smaller than 0.7.
  • Fig. 2 describes how a fuel path error on the
  • Lambda ⁇ in error-free case under the specific operating conditions are represented in the diagram by the filled circle 31.
  • the empty circle 30 is represented in the diagram by the filled circle 31.
  • the coordinates of the empty circle 30 along the curve 33 to the left that is in the direction of the lower lambda value ⁇ 1 ⁇ and in the direction of a richer mixture of the cylinder first
  • the torque magnitude M changes only insignificantly in the direction of the torque magnitude M1 K. Due to a lambda control which continues to set an averaged lambda value of 1 after measuring the averaged lambda value at the lambda probe 9, to compensate for
  • FIG. 3 shows a diagram with the application of the same parameters as in FIG. 2, but in the case of an air path error of the cylinder 1.
  • each cylinder-specific lambda value in all cylinders 1, 2, 3, 4 which differs from the desired lambda value, resulting in a deterioration of the exhaust gas values of internal combustion engine 5, -
  • a different moment size M1 of the cylinder 1 in comparison to the torque contributions Mref of the cylinder 2, 3, 4, resulting in a deterioration of the smoothness of the engine 5 results.
  • Fuel pathfinder and an air path error on the torque contributions M and lambda values ⁇ of the cylinders 1 to 4 can be evaluated according to the invention for distinguishing an air path error and a fuel path error.
  • FIG. 4 shows a flow chart for illustrating the method according to the invention. It is checked in a start step 41, whether operating conditions of
  • a determination step 42 is carried out for determining the torque quantities M1, M2, M3, M4 and the lambda variables ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3, ⁇ 4 of the cylinders 1 to 4. In the determination step 42, the determination is made
  • Torque reference value Mref or the lambda reference value Xrei determined is particularly simple and therefore advantageous to use the reference values Mref and rei, respectively.
  • each cylinder-specific value of the torque quantities M1, M2, M3, M4 is advantageously determined with the reference value Mref and the lambda variables ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3, ⁇ 4 compared with the reference value ref.
  • the values of the lambda variables ⁇ 2, ⁇ 3, ⁇ 4 of the remaining cylinders will be close to one another and the values of the torque variables M2, M3, M4 of the remaining cylinders will be close to one another.
  • Error case 2 there is a higher value of the lambda quantity ⁇ 1 (leaner) and a higher value of the torque size M1 of the defective cylinder 1 in comparison to the lambda reference value ref and the torque reference value Mref; the error case 2, the cause is assigned "multiple air error of the cylinder 1", since the simultaneous presence of an excess of air and an increase in torque contribution to close an overdose of air;
  • Error case 3 there is a higher value of the lambda quantity ⁇ 1 (leaner) and a lower or approximately equal value of the torque size M1 of the defective cylinder 1 compared to the lambda reference value ref and the torque reference value Mref; Error 3 becomes the cause
  • Error case 4 there is a lower value of the lambda quantity ⁇ 1 (fatter) and an approximately equal or somewhat higher value of the momentary magnitude M1 of the defective cylinder 1 compared to the lambda reference value ⁇ and the torque reference value Mref; Error case 4 becomes the cause
  • the moment size here means a moment contribution of the cylinder or a variable proportional to the moment contribution of the cylinder, such as, for example, a segment time related to the cylinder on a crankshaft of the internal combustion engine.
  • the lambda value means a lambda value of the cylinder which, for example, is determined from a cylinder-specific measurement of an oxygen content by means of a broadband lambda probe or by means of a method described in DE 102007043734 A1
  • Lambda size are determined under defined operating conditions of the internal combustion engine.
  • the torque reference variable Mref can mean, for example, a moment contribution of the cylinder 1 in a new state, or in a non-defective state, under defined operating conditions of the internal combustion engine 5.
  • Moments reference Mref may alternatively be an average
  • Internal combustion engine 5 mean.
  • the lambda reference variable ⁇ can, for example, a lambda value of the
  • Cylinder 1 in a new state or in a non-defective state mean under defined operating conditions of the internal combustion engine 5.
  • the lambda reference variable ref may alternatively mean an average lambda value of all cylinders 1, 2, 3, 4 of the internal combustion engine 5 or an average lambda value of a selection of cylinders of the internal combustion engine 5.
  • the determination step 43 has a display 430, by means of which, according to the criteria mentioned above, at least one air path error 44 or a fuel path error 45 of the cylinder 1 of the internal combustion engine 5 is displayed. Ideally, the determinations made in determining step 43 are processed into an indication of a differentiated nature of the air-fuel mixture error, the display corresponding to FIG.
  • Status information meant, which is present in a control system of the internal combustion engine and can be processed in other functions.
  • a correction and diagnosis step 46 takes place. If the result of the determination step 43 is an air path error 44, then the correction and diagnosis steps start Diagnostic step 46, a first correction function 47, namely a correction of a
  • a measure of the air path error z. B. a deviation of an actual lambda value of the cylinder 1 is used by a desired lambda value or a rough running value. If the extent of the air path error 44 increases, the correction of the injection time ti1 follows up to a limit lambda value ⁇ 1 ⁇ of the cylinder 1, which is ensured by a comparison step 48. If the limit lambda value AX ' ⁇ G is reached, a comfort-relevant air path error 49 is entered in the error memory of the engine control unit 10, the first correction function 47 is ended, and a second value is set
  • Correction function 50 is started, namely a correction of the injection time ti1 of the cylinder 1 and optionally the injection times of the remaining cylinders 2, 3, 4 to a
  • the second correction function 50 is accompanied by a second comparison function 51, in which a reaching of a limit injection time ti1 G is monitored. If the limit injection time ti1 G is reached, then a further increasing
  • Air path error 44 of the cylinder 1 can not be corrected further, so that from reaching the limit injection time ti G, the exhaust gas quality of the cylinder via a
  • a third correction function 53 namely an injection amount correction, starts for a lambda equalization.
  • the third correction function 53 is accompanied by a third comparison function 54 in which the currently set injection time ti1 of the cylinder 1 is compared with the limit injection time ti1 G. Exceeds the injection time ti of the first cylinder. 1
  • the limits are limit lambda value A G and limit injection time tiG
  • Fig. 5 shows diagrams 70, 71, 72, 73 for describing progressions of selected parameters as they result in the execution of the method according to the invention.
  • Diagram 70 shows a course of a deviation AL1 of an actual air quantity from a target air quantity of the cylinder 1 over a time t in the presence of a reduced air error, the extent of which increases over time t.
  • the corresponding curve 74 has a negative slope. Until a time t1 is a lower
  • Air path error whose effects on the exhaust gas of the internal combustion engine is low. From a point in time t2, an air path error of such magnitude exists that a required exhaust gas quality can no longer be maintained by the inventive correction method.
  • Diagram 71 shows a course of an injection time change Ati1 over time t.
  • the injection time change Ati1 is generated by the inventive method to an extent that the torque contribution of the cylinder 1 is equalized to that of the remaining cylinders. Until time t1 has a curve 75 of the
  • Injection time change Ati1 of the cylinder 1 due to the method according to the invention a positive slope because a torque loss is compensated by the Mider Kunststoffschreib by increasing the injection quantity of the cylinder 1.
  • Diagram 72 shows a course of a deviation .DELTA. ⁇ 1 of the torque magnitude of the cylinder 1. Until the time t1 has a curve 76 of the change .DELTA. ⁇ 1 of the torque contribution a value 0, because due to the inventive method until the time t1, the torque contribution of the cylinder 1 not from the moment contributions of other cylinder 2, 3, 4 deviates.
  • Diagram 73 shows a curve of a deviation ⁇ 1 of the lambda size of the cylinder 1. Due to an air shortage in the cylinder 1 described in the diagram 70 and an injection time increase in the cylinder 1 described in the diagram 71 results in a strong enrichment of the fuel-air mixture in cylinder 1, so that a trajectory 77 of the deviation ⁇ 1 the lambda size of the cylinder 1 until the time t1 has a negative slope.
  • a limit lambda value ⁇ 1 ⁇ of the cylinder 1 is reached. Due to the method according to the invention is after time t1 on the basis of the Diagram 74 to be taken further decreasing amount of air in the cylinder 1, the second correction function 50 started.
  • an injection time decreases or the course curve 75 of the injection time change Ati1 of the cylinder 1 receives a negative gradient from time t1.
  • the moment contribution of the cylinder 1 decreases, which is reflected in the
  • Graph 72 shows on a negative slope of the curve 76 of the change ⁇ 1 of the torque contribution of the cylinder 1 from the time t1.
  • the curve 77 of the deviation ⁇ 1 the lambda size of the cylinder 1 has a slope of 0 from the time t1, since according to the invention from the time t1, the exhaust gas quality of the cylinder 1 is no longer deteriorated.
  • the trajectory 75 of the injection time change Ati1 of the cylinder 1 therefore has a slope of 0 from the time t2, the trajectory 76 of the change ⁇ 1 of the torque contribution of the cylinder 1 continues to decrease after the time t2, but with a smaller amount of the negative slope.
  • the curve 77 of the deviation ⁇ 1 of the lambda value of the cylinder 1 has a negative slope after the time t2.
  • Embodiment the fact is used that in the case of an air path error of a cylinder 1, by a correction of the amount of fuel alone either equality of the torque contributions M1, M2, M3, M4 all cylinders 1 to 4 can be achieved or equality of the lambda contributions ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3, ⁇ 4 all cylinders 1 to 4. It is not possible in the case of an air path error by a correction of the amount of fuel alone equal to both the torque contributions M1, M2, M3, M4 and the lambda values ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3, ⁇ 4.
  • FIG. 6 shows the same diagram as FIG. 2, that is, a fuel path error of the cylinder 1 is shown.
  • the arrows 61 describe the movement of the Diagram points in the course of an injection time change for Lambda Eisen Bengal and the arrows 62, the movement of the diagram points in the course of an injection time change for torque equalization.
  • Lambda equalization and torque equalization have the same result if the injection time of cylinders 1 to 4 is used as the correction variable.
  • the cylinder 1 empty circuit 30
  • all cylinders 1 to 4 essentially again have the moment contribution and lambda values represented by the filled circle 31.
  • Fig. 7 shows a diagram of the same kind, but an air path error in the cylinder 1 is shown.
  • the empty circle 64 indicates the torque quantity M and the lambda value ⁇ of the defective cylinder 1. Compared with the error-free state, characterized by the closed circuit 31, the cylinder 1 due to an increased
  • Air mass in the cylinder 1 has a higher lambda ⁇ and an increased
  • the remaining cylinders 2 to 4 characterized by the empty triangle 63, have a slightly rich mixture due to the above-described effect of the lambda control.
  • the curves 33 and 67 show the dependence of the torque magnitude of the lambda value ⁇ at a constant air mass.
  • the curve 67 of the cylinder 1 is higher than the curve 33 of the cylinder 2 to 4, since the cylinder 1 has a higher momentum contribution M due to its increased air mass.
  • a Lambda Eisenwolf is achieved by an enrichment of the cylinder 1, ie by increasing the injection time of the cylinder 1 and at the same time an emaciation of the cylinders 2 to 4, ie by a reduction in the injection time of the cylinders 2 to 4.
  • a moment equalization, indicated by the arrows 65, is replaced by a
  • a determination step 82 is initiated after which, among other things, it was checked in a start step 81 whether suitable operating conditions of the internal combustion engine 5 exist for performing the determination step 82.
  • the determining step 82 includes a first sub-step 83 and a second sub-step 84.
  • the first sub-step 83 has a
  • the second substep 84 has a
  • a comparison step 85 the first injection time correction ftiM1 and the second injection time correction ⁇ 1 are compared and processed in the manner described below:
  • Injection timing correction ⁇ 1 a presence of a reduced air error is determined
  • Injection time correction ⁇ 1 is, so a presence of a multi-air error is determined.
  • Equalization of the lambda values and / or the moment contribution values of the cylinders 1 to 4 results.

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Abstract

Verfahren zur Korrektur eines Luftpfadfehlers eines Zylinders eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeuges, wobei, bei einer steigenden Abweichung (delta LI) einer Luftmenge des Zylinders eine Einspritzmenge des Zylinders korrigiert wird, wobei bei einem Luftpfadfehler mit einer geringen Abweichung (delta lambda 1) einer Lambdagrösse (lambda 1) des Zylinders bis zu einer Grenzabweichung (delta lambda IG) der Lambdagrösse (lambda 1) die Einspritzmenge des Zylinders einer Momentengleichstellung (delta M1=0) unter Erhöhung der Abweichung (delta lambda 1) der Lambdagrösse (lambda 1) verändert wird, bei einem Luftpfadfehler mit der Grenzabweichung (delta lambda IG) der Lambdagrösse (lambda 1) des Zylinders die Einspritzmenge des Zylinders zur Konstanthaltung der Lambdagrösse (delta lambda 1 = delta lambda IG) verändert wird.

Description

Verfahren zur Korrektur eines Luft-Kraftstoff-Gemisch-Fehlers
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur eines Luft-Kraftstoff-Gemisch-Fehlers eines Zylinders eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeuges.
Die gattungsgemäße DE 102004044808 A1 beschreibt ein Verfahren zum Erkennen von zylinderindividuellen Kraftstoff-Luft-Gemischfehlern eines Verbrennungsmotors. Dabei wird in einem ersten Verfahrensschritt eine Einzelzylinder-Lambdaregelung
vorgenommen und in einem weiteren Verfahrensschritt Korrekturen an
zylinderindividuellen Zündwinkeln vorgenommen.
Das genannte Verfahren berücksichtigt jedoch nicht die unterschiedlichen Aspekte, die an ein solches Korrekturverfahren im Hinblick auf einerseits Komfortanforderungen und andererseits Abgasqualitätsanforderungen gestellt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das gattungsgemäße Verfahren hinsichtlich seiner Effizienz zu verbessern, wobei sowohl Komfortanforderungen als auch
Abgasqualitätsanforderungen mit einem möglichst geringen Aufwand erfüllt werden sollen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Das Verfahren zur Korrektur eines Luftpfadfehlers eines Zylinders eines
Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeuges zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass eine Einspritzmenge des Zylinders korrigiert wird, wobei
bei einem Luftpfadfehler mit einer geringen Abweichung einer Lambdagröße des Zylinders bis zu einer Grenzabweichung der Lambdagröße die Einspritzmenge des Zylinders in Abhängigkeit von dem Luftpfadfehler zu einer Annäherung und/oder einer Gleichstellung eines Momentenbeitrages des Zylinders in Bezug auf Momentenbeiträge der anderen Zylinder des Verbrennungsmotors unter einer Erhöhung der Abweichung der Lambdagroße des Zylinders in Bezug auf Lambdagrößen von anderen Zylindern des Verbrennungsmotors verändert wird,
- bei einem Luftpfadfehler mit der Grenzabweichung der Lambdagroße des Zylinders die Einspritzmenge des Zylinders in Abhängigkeit von dem
Luftpfadfehler im Wesentlichen zu einer Konstanthaltung der Lambdagroße verändert wird.
Mit dem Luftpfadfehler ist eine fehlerhafte Abweichung einer Ist-Luftmengenzufuhr von einer Soll-Luftmengenzufuhr zu dem Zylinder gemeint.
Mit der Lambdagroße des Zylinders ist ein Lambdawert des Zylinders oder ein von dem Lambdawert direkt abhängiger Wert gemeint. Mit dem Lambdawert ist bekanntermaßen ein Stoffmengen-Verhältnis von Luft zu Kraftstoff gemeint. Ein Fehler in dem Luftpfad des Zylinders wirkt sich in zweierlei Hinsicht aus: zum einen ändert sich die Lambdagroße des Zylinders, was zu einer Verschlechterung einer Qualität eines Abgases des
Verbrennungsmotors führt, zum anderen ändert sich ein Momentenbeitrag des Zylinders, was zu einer Verschlechterung der Laufruhe des Verbrennungsmotors führt.
Bei einer Korrektur des Luftpfadfehlers des Zylinders über einen Kraftstoffpfad des Zylinders kann entweder die Lambdagroße in Richtung ihres ursprünglichen Wertes korrigiert werden oder der Momentenbeitrag in Richtung seines ursprünglichen Wertes geändert werden. Beides, die Korrektur der Lambdagroße in Richtung ihres
ursprünglichen Wertes und die Korrektur des Momentenbeitrages in Richtung seines ursprünglichen Wertes, ist, im Falle des Luftpfadfehlers und der Korrektur über eine Anpassung der Kraftstoffmenge, gleichzeitig nicht möglich.
Bei einem schleichend sich steigernden Luftpfadfehler sieht das Verfahren
erfindungsgemäß vor, bei geringen Luftpfadfehlern des Zylinders aus Gründen der Komfortverbesserung eine Änderung des Momentenbeitrags des Zylinders in Richtung seines ursprünglichen Wertes zu bewirken, und zwar durch eine entsprechende
Änderung einer Zufuhr der Kraftstoffmenge zu dem Zylinder. So wird bei einem
Minderluftfehler des Zylinders die Kraftstoffzufuhr beziehungsweise eine Einspritzmenge beziehungsweise eine Einspritzzeit des Zylinders erhöht, damit der durch den
Minderluftfehler erniedrigte Momentenbeitrag des Zylinders wieder in Richtung seines ursprünglichen Wertes geändert wird. Bei einem Mehrluftfehler des Zylinders wird die Kraftstoffzufuhr beziehungsweise die Einspritzmenge beziehungsweise die Einspritzzeit des Zylinders erniedrigt, damit der durch den Mehrluftfehler erhöhte Momentenbeitrag des Zylinders wieder in Richtung seines ursprünglichen Wertes geändert wird.
Sowohl bei dem Minderluftfehler als auch bei dem Mehrluftfehler führt diese Änderung der Kraftstoffmenge des Zylinders zur Momentenannäherung allerdings jeweils zu einem Wert der Lambdagroße des Zylinders, welche nach der Korrektur weiter von einem ursprünglichen Wert entfernt ist als vor der Korrektur. Das heißt: die Korrektur zur Verbesserung der Laufruhe führt im Falle eines Luftpfadfehlers zu einer
Abgasverschlechterung des Verbrennungsmotors.
Ein solcher erster Korrekturmodus ist nur sinnvoll so lange ein Abgasgrenzwert des Verbrennungsmotors bzw. ein Grenzwert der Lambdagroße des Verbrennungsmotors nicht überschritten wird. Ein sinnvoller Grenzwert der Lambdagroße des Zylinders ist ein Wert, bei welchem sich das Abgas des Verbrennungsmotors so weit verschlechtert hat, dass spürbare Auswirkungen auf die Umwelt bestehen oder dass ein gesetzlicher Grenzwert überschritten wird. Wenn der Grenzwert der Lambdagroße erreicht ist, ändert sich erfindungsgemäß der Korrekturmodus der Kraftstoffzufuhr zu dem Zylinder zu einem zweiten Korrekturmodus, bei dem die Einspritzmenge des Zylinders so geändert wird, dass bei einem sich weiter steigernden Fehler des Luftpfades des Zylinders die
Abgasqualität konstant bei oder knapp unterhalb eines Abgasqualitätsgrenzwertes bleibt. Das heißt, dass sich die Lambdagroße des Zylinders bei dem ersten Korrekturmodus von dem ursprünglichen Wert entfernt und bei dem zweiten Korrekturmodus im Wesentlichen konstant bei einem Grenzwert bleibt. Während des ersten Korrekturmodus ändert sich der Momentenbeitrag des Zylinders im Wesentlichen nicht, während des zweiten
Korrekturmodus entfernt sich der Momentenbeitrag des Zylinders von seinem
ursprünglichen Wert umso mehr, je größer im zweiten Korrekturmodus ein Ausmaß des Luftpfadfehlers wird.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass bei Vorliegen eines Luftpfadfehlers, der so groß ist, dass der Grenzwert der Lambdagroße erreicht ist, ein komfortrelevanter Fehler des Luftpfades des Zylinders gesetzt wird. Bei Erreichen des Grenzwertes der Lambdagroße kann ein Zielwert der Laufruhe nicht mehr eingehalten werden, so dass ein Setzen eines Fehlers in Form einer Speicherung eines Fehlereintrages in einem Fehlerspeicher vorteilhaft ist.
Wenn der Luftpfadfehler sich so weit erhöht, dass eine Konstanthaltung der
Lambdagroße bei dem Grenzwert durch die Änderung der Kraftstoffzufuhr zu dem Zylinder nicht mehr möglich ist, so dass eine Überschreitung des Grenzwertes der Lambdagröße erfolgt, so wird ein abgasrelevanter Fehler des Luftpfades des Zylinders gesetzt. Aus derartigen Fehlerinformationen, welche auf bekannte Weise in einem
Fehlerspeicher gespeichert werden, können in einer Werkstatt Informationen über Art, Ort und Ausmaß des jeweiligen Fehlers entnommen und eine Ursache des jeweiligen Fehlers abgeleitet werden.
In einer weiteren Weiterbildung bestimmt das Verfahren eine Art eines Luft-Kraftstoff- Gemisch-Fehlers eines Zylinders des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeuges. Dabei wird sowohl eine Momentengröße des Zylinders als auch eine Lambdagröße des
Zylinders ermittelt. Die Momentengröße bedeutet dabei den Momentenbeitrag des Zylinders oder eine dem Momentenbeitrag des Zylinders proportionale Größe wie zum Beispiel eine auf den Zylinder bezogene Segmentzeit an einer Kurbelwelle des
Verbrennungsmotors. Die Lambdagröße bedeutet dabei den Lambdawert des Zylinders, welcher zum Beispiel aus einer zylinderspezifischen Messung eines Sauerstoffgehaltes mittels einer Breitband-Lambdasonde ermittelt oder mittels einem durch die DE
102007043734 A1 beschriebenen Verfahren abgeschätzt werden kann.
Die Momentengröße und die Lambdagröße werden unter definierten
Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors ermittelt.
Außerdem wird eine Momenten-Referenzgröße ermittelt. Die Momenten-Referenzgröße bedeutet dabei zum Beispiel einen Momentenbeitrag des Zylinders in einem Neuzustand, beziehungsweise in einem nicht defekten Zustand, unter definierten Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors. Die Momenten-Referenzgröße kann alternativ zum Beispiel auch einen durchschnittlichen Momentenbeitrag aller Zylinder des Verbrennungsmotors oder einen durchschnittlichen Momentenbeitrag einer Auswahl an Zylindern des
Verbrennungsmotors bedeuten.
Außerdem wird eine Lambda-Referenzgröße ermittelt. Die Lambda-Referenzgröße bedeutet dabei zum Beispiel den Lambdawert des Zylinders in einem Neuzustand beziehungsweise in einem nicht defekten Zustand, unter definierten Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors. Die Lambda-Referenzgröße kann alternativ zum Beispiel auch den durchschnittlichen Lambdawert aller Zylinder des Verbrennungsmotors oder den durchschnittlichen Lambdawert einer Auswahl an Zylindern des Verbrennungsmotors bedeuten. Erfindungsgemäß wird sowohl die ermittelte Momentengröße des Zylinders mit der Momenten-Referenzgröße verglichen als auch die ermittelte Lambdagröße mit der Lambda-Referenzgröße verglichen.
Die Momenten-Referenzgröße und die Lambda-Referenzgröße sind jeweils Größen, die einen nicht defekten Zustand eines Zylinders zumindest näherungsweise
charakterisieren. Wenn bekannt ist, ob sich die Lambdagröße eines Zylinders, unter definierten Betriebsbedingungen, ausgehend von einem nicht defekten Zustand des Verbrennungsmotors in Richtung fett oder in Richtung mager verschoben hat, und wenn gleichzeitig bekannt ist, ob sich die Momentengröße eines Zylinders, unter definierten Betriebsbedingungen, ausgehend von dem nicht defekten Zustand des
Verbrennungsmotors in Richtung eines höheren Momentenbeitrags oder eines geringeren Momentenbeitrags verschoben hat, so kann innerhalb gewisser Grenzen zwischen einem Luftpfadfehler und einem Kraftstoffpfadfehler des Zylinders
unterschieden und jeweils ein entsprechender Fehlereintrag in einem Speicher eines dem Verbrennungsmotor zugeordneten Steuergerätes abgelegt werden.
In einer weiteren Weiterbildung des Verfahrens wird die Momentengröße des Zylinders aus einer Messung einer Laufruhe des Zylinders abgeleitet. Besonders einfach und damit vorteilhaft ist es dabei, die Momentengröße des Zylinders aus einer Messung einer Segmentzeit an einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors abzuleiten.
Die Momenten-Referenzgröße des Zylinders und die Lambda-Referenzgröße des Zylinders werden auf besonders einfache Weise jeweils von einem Durchschnittswert aller Zylinder des Verbrennungsmotors oder von einer Auswahl der Zylinder des
Verbrennungsmotors abgeleitet. Eine sinnvolle Auswahl der Zylinder des
Verbrennungsmotors ist diejenige Auswahl, die aus Zylindern mit ähnlichen Werten zur Durchschnittswert-Bildung besteht.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass
- bei einer Lambdagröße des Zylinders, die im Vergleich zu der Lambda- Referenzgröße des Zylinders in Richtung fett verschoben ist und zugleich einer Momentengröße des Zylinders, die im Vergleich zu der Momenten-Referenzgröße des Zylinders in Richtung niedrigerer Momentenbeitrag verschoben ist, ein
Luftfehler, insbesondere ein Minderluftfehler, gesetzt wird, - bei einer Lambdagröße des Zylinders, die im Vergleich zu der Lambda- Referenzgröße des Zylinders in Richtung mager verschoben ist und zugleich einer Momentengröße des Zylinders, die im Vergleich zu der Momenten-Referenzgröße des Zylinders in Richtung höherem Momenten beitrag verschoben ist, ein Luftfehler, insbesondere ein Mehrluftfehler, gesetzt wird,
- bei einer Lambdagröße des Zylinders, die im Vergleich zu der Lambda- Referenzgröße des Zylinders in Richtung mager verschoben ist und zugleich einer Momentengröße des Zylinders, die im Vergleich zu der Momenten-Referenzgröße des Zylinders in Richtung niedrigerem oder gleichem Momentenbeitrag verschoben ist, ein Kraftstofffehler, insbesondere ein Minder-Kraftstofffehler, gesetzt wird,
- bei einer Lambdagröße des Zylinders, die im Vergleich zu der Lambda- Referenzgröße des Zylinders in Richtung fett verschoben ist und zugleich einer Momentengröße des Zylinders, die im Vergleich zu der Momenten-Referenzgröße des Zylinders in Richtung höherem oder gleichem Momentenbeitrag verschoben ist, ein Kraftstofffehler, insbesondere ein Mehr-Kraftstofffehler, gesetzt wird.
Die oben verwendeten Begriffe„gleichzeitig" und„zugleich" bedeuten dabei, dass die betreffenden Informationen im gleichen Messzyklus ermittelt wurden. Ein Messzyklus kann sich dabei über einen oder mehrere Fahrzyklen erstrecken, je nachdem, ob die für die Messung notwendige Abfolge von Betriebsbedingungen in einem oder mehreren Fahrzyklen erfolgt ist. Ein Fahrzyklus bedeutet dabei einen Fahrzeugbetrieb zwischen einem Einschalten des Verbrennungsmotors und einem Ausschalten des
Verbrennungsmotors.
Die genannten Größen und Referenzgrößen können bei variablen Betriebsbedingungen ermittelt werden, wobei Vergleiche vorzugsweise über solche Größen und Referenz- Größen durchgeführt werden, die bei gleichen Betriebsbedingungen des
Verbrennungsmotors ermittelt wurden.
Vorteilhafter Weise liegen dem Verfahren Grenzwerte zugrunde, die systemspezifisch ermittelt werden, wobei die Grenzwerte für unterschiedliche Betriebsbedingungen in Form von Kennfeldern in dem Speicher des Steuergerätes abgelegt sein können. So wird zum Beispiel eine Fett-Abweichung der Lambdagröße des Zylinders erst dann festgelegt, wenn ein Fett-Grenzwert für die Lambdagröße des Zylinders bei zugeordneten
Betriebsbedingungen überschritten wird. Das gleiche Prinzip gilt vorteilhafter Weise auch für eine Mager-Abweichung der Lambdagröße sowie für die Abweichungen der
Momentengröße. Eine alternative Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass
in Abhängigkeit von einem Vergleich der Momentengröße mit der Momenten- Referenzgröße gemäß einem Momentengleichstellungsverfahren eine erste Einspritzmengen-Korrektur ermittelt wird und
in Abhängigkeit von einem Vergleich der Lambdagröße mit der Lambda- Referenzgröße gemäß einem Lambdagleichstellungsverfahren eine zweite Einspritzmengen-Korrektur ermittelt wird und
in Abhängigkeit von einem Vergleich der ersten Einspritzmengen-Korrektur mit der zweiten Einspritzmengen-Korrektur die Art des Luft-Kraftstoff-Gemisch- Fehlers gleich einem Kraftstoffpfadfehler des Zylinders oder gleich einem
Luftpfadfehler des Zylinders gesetzt wird.
Auf diese Art und Weise können zwei an sich bekannte Gleichstellungsverfahren in vorteilhafter Weise weiterentwickelt werden. Die erfindungsgemäße Weiterentwicklung erlaubt bei Vorliegen einer Gemischabweichung in einem Zylinder des
Verbrennungsmotors die Unterscheidung zwischen dem Kraftstoffpfadfehler des
Zylinders und dem Luftpfadfehler des Zylinders. Die Unterscheidung ist möglich, wenn bei den zugrundeliegenden Momenten- und Lambda-Gleichstellungsverfahren jeweils eine Gemisch-Korrektur eines zu korrigierenden Zylinders ausschließlich bezogen auf dessen Kraftstoffpfad ermittelt wird, nämlich bezogen auf eine Korrektur der Einspritzmenge des Zylinders beziehungsweise eine Korrektur der Einspritzzeit des Zylinders.
Bei einem Kraftstoffpfadfehler des Zylinders führt eine auf den Kraftstoffpfad bezogene Korrektur dazu, dass der Zylinder nach der Korrektur nicht nur wieder das gleiche
Lambda, das heißt das gleiche Luft/Kraftstoff-Verhältnis, wie die restlichen Zylinder aufweist, sondern auch die gleiche Kraftstoffmenge und die gleiche Luftmenge.
Daher führt bei einem Kraftstoffpfadfehler eine Kraftstoffpfad-Korrektur gleichzeitig zu einer Lambdagleichstellung und einer Momentengleichstellung, da bei der Korrektur sowohl das Kraftstoff-Luft/Verhältnis als auch die Absolutmenge des Kraftstoffes korrigiert wird.
Bei einem Luftpfadfehler des Zylinders kann eine auf den Kraftstoffpfad des Zylinders bezogene Korrektur nicht gleichzeitig eine Lambdagleichstellung und eine
Momentengleichstellung bewirken. Es zeigt sich, dass zum Beispiel bei einem Mehr- Luftfehler, d.h. bei einem Fehler des Luftpfades des Zylinders bei dem der Zylinder zu viel Luft erhält, ein Lambdagleichstellungsverfahren eine Kraftstoff pfad-Korrektur in Richtung einer Mehrlieferung an Kraftstoff bewirkt, um den ursprünglichen Lambdawert des Zylinders wieder herzustellen. Dem gegenüber wird in diesem Fall ein
Momentengleichstellungsverfahren eine Kraftstoffpfad-Korrektur im Sinne einer
Minderlieferung an Kraftstoff bewirken um den Momentenbeitrag, welcher durch den Luftüberschuss erhöht wurde, wieder auf den ursprünglichen Wert zu reduzieren.
Somit kann durch Ermittlung einer ersten Einspritzmengen-Korrektur des Zylinders zu einer Momentenannäherung und/oder Momentengleichstellung und einer zweiten
Einspritzmengen-Korrektur des Zylinders zu einer Lambdaannäherung und/oder einer Lambdagleichstellung und durch einen Vergleich von der ersten Einspritzmengen- Korrektur mit der zweiten Einspritzmengen-Korrektur eine Entscheidung zwischen einem Luftpfad- und einem Kraftstoffpfadfehler getroffen werden. Wenn die durch das
Momentengleichstellungsverfahren ermittelte Einspritzmengen-Korrektur des Zylinders im Wesentlichen gleich der durch das Lambdagleichstellungsverfahren ermittelte
Einspritzmengen-Korrektur ist, so liegt ein Kraftstoffpfadfehler vor. Wenn die durch das Momentengleichstellungsverfahren ermittelte Einspritzmengen-Korrektur des Zylinders im Wesentlichen ungleich der durch das Lambdagleichstellungsverfahren ermittelte
Einspritzmengen-Korrektur ist, so liegt ein Luftpfadfehler vor.
Eine Weiterbildung des Verfahrens ermöglicht eine weitere Differenzierung hinsichtlich einer Fehlerursache. Dabei wird, wenn die erste Einspritzmengen-Korrektur im
Wesentlichen größer als die zweite Einspritzmengen-Korrektur ist, die Art des Luft- Kraftstoff-Gemisch-Fehlers gleich einem Minderluft-Fehler gesetzt. Hingegen wenn die erste Einspritzmengen-Korrektur im Wesentlichen kleiner als die zweite Einspritzmengen- Korrektur ist, wird die Art des Luft-Kraftstoff-Gemisch-Fehlers gleich einem Mehrluft- Fehler gesetzt. Bei einem Minderluft-Fehler bewirkt eine Kraftstoffmengen-Korrektur im Sinne einer Momentengleichstellung eine Erhöhung der Kraftstoffmenge und eine Kraftstoffmengen-Korrektur im Sinne einer Lambdagleichstellung eine Erniedrigung der Kraftstoffmenge. Bei einem Mehrluft-Fehler resultieren Korrekturmengen mit jeweils umgekehrten Vorzeichen.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen, in denen gleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind.
Dabei zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors, Fig. 2 eine Beschreibung von Auswirkungen eines Kraftstoffpfadfehlers anhand eines Diagramms zur Darstellung einer Abhängigkeit eines Momentenbeitrages eines Zylinders von einem Lambdawert des Zylinders,
Fig. 3 eine Beschreibung von Auswirkungen eines Luftpfadfehlers anhand eines
Diagramms zur Darstellung einer Abhängigkeit eines Momentenbeitrages eines Zylinders von einem Lambdawert des Zylinders,
Fig. 4 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 5 Diagramme zur Beschreibung von Verläufen von ausgewählten Parametern bei dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Fig. 6 eine Beschreibung von Auswirkungen eines Kraftstoff pfadfehlers unter
Anwendung einer alternativen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand eines Diagramms zur Darstellung einer Abhängigkeit eines
Momentenbeitrages eines Zylinders von einem Lambdawert des Zylinders,
Fig. 7 eine Beschreibung von Auswirkungen eines Luftpfadfehlers unter Anwendung der alternativen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand eines Diagramms zur Darstellung einer Abhängigkeit eines Momentenbeitrages eines Zylinders von einem Lambdawert des Zylinders,
Fig. 8 ein Ablaufdiagramm zur Beschreibung der alternativen Ausführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors 5 eines nicht näher dargestellten Fahrzeugs, welcher vier Zylinder 1 bis 4 aufweist, wobei mit den Zylindern 1 , 2, 3, 4 jeweils ein Einspritzventil 11 , 13, 15, 17 zur Einspritzung von Kraftstoff in den jeweiligen Zylinder 1 , 2, 3, 4 sowie jeweils ein Luftpfad 12, 14, 16, 18 zur Zufuhr von Luft in den jeweiligen Zylinder verbunden ist. Die Einspritzventile 11 , 13, 15, 17 sind mit einem Kraftstofffördersystem 19 verbunden. Eine Gesamtheit aus
Kraftstofffördersystem 19 und einem Einspritzventil 11 oder 3 oder 15 oder 17 eines Zylinders 1 oder 2 oder 3 oder 4, wird als Kraftstoffpfad des jeweiligen Zylinders 1 oder 2 oder 3 oder 4 bezeichnet. Eine den Zylindern 1 , 2, 3, 4 zugeführte Kraftstoffmenge ist jeweils über eine Steuerung einer Öffnungszeit des jeweiligen Einspritzventils 11 , 13, 15, 17 beeinflussbar. Die Öffnungszeit eines Einspritzventils wird auch als Einspritzzeit bezeichnet. Die Steuerung der Einspritzzeiten der Einspritzventile 11 , 13, 15, 17 erfolgt über ein Motorsteuergerät 10, welches über Steuerleitungen 20 mit den Einspritzventilen 11 , 13, 15, 17 verbunden ist.
Der Verbrennungsmotor 5 weist ferner eine Kurbelwelle 6 auf, welche einen Geber 7 zur Messung von Segmentzeiten aufweist. Der Geber 7 ist über eine Signalleitung 21 mit dem Motorsteuergerät 10 verbunden. Die Messung von Segmentzeiten dient einer Auswertung eines zeitlichen Verlaufs einer Drehbewegung der Kurbelwelle 6 des
Verbrennungsmotors 5. Segmentzeiten sind die Zeiten, in denen die Kurbel- oder Nockenwelle einen vorbestimmten Winkelbereich überstreicht, der einem bestimmten Zylinder zugeordnet ist. Aus der Messung der Segmentzeiten werden im
Motorsteuergerät 10 zylinderspezifische Laufruhewerte und zylinderspezifische
Momentenbeitragswerte ermittelt.
Der Verbrennungsmotor 5 weist ferner eine Abgasleitung 8 auf, welche mit jedem der Zylinder 1 , 2, 3, 4 zur Aufnahme und Ableitung eines Verbrennungsabgases verbunden ist. Die Abgasleitung 8 weist eine Breitband-Lambdasonde 9 auf, welche über eine weitere Signalleitung 22 mit dem Motorsteuergerät 10 verbunden ist. Mittels der
Breitband-Lambdasonde 9 kann sowohl ein über die Zylinder 1 , 2, 3, 4 gemittelter Lambdawert des Verbrennungsabgases als auch für jeden Zylinder 1 , 2, 3, 4 ein zylinderspezifischer Lambdawert ermittelt werden.
Fig. 2 zeigt ein Diagramm zur Beschreibung einer Abhängigkeit einer Momentengröße M eines Zylinders 1 , 2, 3, 4 von einem Lambdawert λ eines Zylinders 1 , 2, 3, 4. Eine
Verlaufskurve 33 beschreibt die Abhängigkeit der Momentengröße M des exemplarisch gewählten Zylinders 1 vom Lambdawert λ des Zylinders 1 bei einer konstanten Luftzufuhr und einer Veränderung des Lambdawertes über eine Veränderung der Kraftstoffmenge. Die Verlaufskurve 33 hat die Form einer nach unten offenen Parabel, deren Maximum bei einem Lambdawert λ von circa 0.92 liegt. Die Momentengröße M des Zylinders 1 ändert sich im Bereich von Lambdawerten λ zwischen circa 0,75 und 1 ,05 kaum und bei Lambdawerten λ, die größer als 1 ,1 oder kleiner als 0,7 sind, immer stärker.
Weiterhin beschreibt die Fig. 2, wie sich ein Kraftstoff pfadfehler auf die
Momentenbeiträge M und auf die Lambdawerte λ des Zylinders 1 auswirkt. Solange kein Gemischfehler, das heißt weder ein Kraftstoffpfad- noch ein Luftpfadfehler, in einem der Zylinder 1 , 2, 3, 4 vorliegt, besitzen alle Zylinder 1 , 2, 3, 4 im Wesentlichen den gleichen Lambdawert λ, unter bestimmten Betriebsbedingungen zum Beispiel den Lambdawert λ von 1. Außerdem liefern in diesem fehlerfreien Fall alle Zylinder 1 , 2, 3, 4 bei gleichen Betriebsbedingungen die gleiche Momentengröße M. Momentengröße M und
Lambdawert λ im fehlerfreien Fall unter den bestimmten Betriebsbedingungen werden im Diagramm durch den ausgefüllten Kreis 31 wiedergegeben. Der leere Kreis 30
repräsentiert den Lambdawert λ1 Κ und die Momentengröße M1 K des Zylinders 1 für den Fall eines Fehlers in dem Kraftstoffpfad des Zylinders 1 , wobei bei jeder Einspritzung eine Übermenge an Kraftstoff eingespritzt wird. Ausgehend von den Koordinaten des ausgefüllten Kreises 31 verschieben sich, unter ansonsten gleichen
Betriebsbedingungen, die Koordinaten des leeren Kreises 30 entlang der Verlaufskurve 33 nach links, das heißt in Richtung des niedrigeren Lambdawertes λ1 Κ beziehungsweise in Richtung eines fetteren Gemisches des Zylinders 1 . Gemäß den oben beschriebenen Gesetzmäßigkeiten der Verlaufskurve 33 ändert sich dabei die Momentengröße M nur unwesentlich in Richtung der Momentengröße M1 K. Aufgrund einer Lambdaregelung welche nach Messung des gemittelten Lambdawertes an der Lambdasonde 9 nach wie vor einen gemittelten Lambdawert von 1 einstellt, werden zum Ausgleich des
Kraftstoffpfadfehlers des Zylinders 1 alle Zylinder 1 , 2, 3, 4 leicht abgemagert indem die Einspritzzeiten aller Einspritzventile verkürzt werden. Dies führt dazu, dass schließlich der Zylinder 1 einen Lambdawert λ1 Κ und eine Momentengröße M1 K aufweist. Die Zylinder 2, 3, 4 weisen dann jeweils einen Lambdawert λΓβίΚ und eine Momentengröße MrefK auf, was durch das leere Dreieck 32 dargestellt ist.
Fig. 3 zeigt ein Diagramm mit der Auftragung der gleichen Parameter wie in Fig. 2, allerdings für den Fall eines Luftpfadfehlers des Zylinders 1 . Die fehlerfreie
Ausgangssituation ist wieder durch den ausgefüllten Kreis 31 dargestellt. Es erfolgt nun eine durch einen Minderluftfehler verursachte Anfettung des Zylinders 1 . Anders als bei der Anfettung durch einen Überschuss an Kraftstoff erfolgt bei der Anfettung durch einen Unterschuss an Luft eine deutlichen Reduzierung der Momentengröße M des Zylinders 1 . Momentengröße M und Lambdawert λ des Zylinders 1 bewegen sich im Diagramm der Fig. 3 hin zu einem leeren Kreis 36, d. h. in Richtung einer Momentengröße M1 L und eines Lambdawertes I L. Über die oben beschriebene Lambdaregelung werden, zur Erreichung eines mittleren Lambdawertes λ von 1 , die Zylinder 1 , 2, 3, 4 über eine Verkürzung von deren Einspritzzeit abgemagert. Momentenbeiträge M und Lambdawerte λ der Zylinder 2, 3, 4 bewegen sich, da nur deren Kraftstoffmenge geändert wird, entlang der Verlaufskurve 33 hin zu dem leeren Dreieck 34.
In beiden Fehlerfällen, nämlich dem Kraftstoffpfadfehler, gezeigt in Fig. 2, und dem Luftpfadfehler, gezeigt in Fig. 3, resultiert
ein einem Lambdasollwert entsprechender mittlerer Lambdawert λ, gemittelt über alle Zylinder 1 , 2, 3, 4,
- jeweils von dem Lambdasollwert verschiedene zylinderspezifische Lambdawerte in allen Zylindern 1 , 2, 3, 4, woraus sich eine Verschlechterung der Abgaswerte des Verbrennungsmotors 5 ergibt, - eine unterschiedliche Momentengröße M1 des Zylinders 1 im Vergleich zu den Momentenbeiträgen Mref der Zylinder 2, 3, 4, woraus sich eine Verschlechterung der Laufruhe des Verbrennungsmotors 5 ergibt.
Die Fig. 2 und 3 zeigen die beiden Fälle (Kraftstoffpfadfehler bzw. Luftpfadfehler) für eine fehlerhafte Fettverschiebung des Kraftstoff-Luftgemisches in einem einzelnen Zylinder und deren Folgen.
Bei einem nicht dargestellten Fall eines Kraftstoffpfadfehlers mit einem
Kraftstoffunterschuss im Zylinder 1 verschieben sich die Punkte für die
Momentenbeiträge M und die Lambdawerte λ der Zylinder 1 , 2, 3, 4 aus den oben genannten Gründen auf der Verlaufskurve 33, allerdings, verglichen mit der Fig. 2, jeweils in entgegengesetzter Richtung.
Bei einem nicht dargestellten Fall eines Luftpfadfehlers mit einem Luftüberschuss im Zylinder 1 ergeben sich die Punkte für die Momentenbeiträge M und die Lambdawerte λ der Zylinder 1 , 2, 3 ,4 im Prinzip dadurch, dass man die Punkte 36 und 34 der Fig. 3 an dem Punkt 31 punktspiegelt.
Die in den Fig. 2 und 3 gezeigten unterschiedlichen Auswirkungen eines
Kraftstoff pfadf eh lers und eines Luftpfadfehlers auf die Momentenbeiträge M und die Lambdawerte λ der Zylinder 1 bis 4 können erfindungsgemäß zur Unterscheidung eines Luftpfadfehlers und eines Kraftstoffpfadfehlers ausgewertet werden.
Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei wird in einem Start-Schritt 41 geprüft, ob Betriebsbedingungen des
Verbrennungsmotors 5 vorliegen, welche eine Durchführung des Verfahrens,
insbesondere eine Durchführung von vergleichbaren Messungen, erlauben.
Bei Vorliegen der entsprechenden Betriebsbedingungen erfolgt ein Ermittlungsschritt 42 zur Ermittlung der Momentengrößen M1 , M2, M3, M4 und der Lambdagrößen λ1 , λ2, λ3, λ4 der Zylinder 1 bis 4. Außederm werden in dem Ermittlungsschritt 42 der
Momentenreferenzwert Mref bzw. der Lambdareferenzwert Xrei ermittelt. Besonders einfach und daher vorteilhaft ist es, als Referenzwerte Mref bzw. rei jeweils den
Mittelwert der Momentengrößen bzw. der Lambdagrößen derjenigen Zylinder zu verwenden, deren jeweilige Werte besonders eng beieinander liegen.
Anschließend erfolgt ein Bestimmungsschritt 43. Bei dem Bestimmungsschritt 43 wird vorteilhafter Weise jeder zylinderspezifische Wert der Momentengrößen M1 , M2, M3, M4 mit dem Referenzwert Mref und der Lambdagrößen λ1 , λ2, λ3, λ4 mit dem Referenzwert ref verglichen. Im Falle von dem Verbrennungsmotor 5 mit dem fehlerhaften Zylinder 1 werden die Werte der Lambdagrößen λ2, λ3, λ4 der übrigen Zylinder nahe beieinander liegen und die Werte der Momentengrößen M2, M3, M4 der übrigen Zylinder nahe beieinander liegen. Die relative Verschiebung der Werte der Größen M1 , M2, M3, M4 gegenüber Mref und der Werte der Größen λ1 , λ2, λ3, λ4 gegenüber ref, in
Abhängigkeit von einem Ausmaß eines Luftpfad- oder Kraftstoffpfadfeheirs, kann für die nachfolgend aufgeführten Fehlerfälle experimentell am jeweiligen konkreten
Verbrennungsmotor 5 ermittelt werden. Es ergibt sich im Wesentlichen das folgende Bild:
- Fehlerfall 1 : es liegt ein niedrigerer Wert der Lambdagröße λ1 (fetter) sowie ein niedrigerer Wert der Momentengröße M1 des fehlerhaften Zylinders 1 im
Vergleich zu dem Lambdareferenzwert ref und dem Momentenreferenzwert Mref vor; dem Fehlerfall 1 wird die Ursache„Minderluftfehler des Zylinders 1" zugeordnet, da das gleichzeitige Vorliegen von einem Kraftstoffüberschuss und einem Verlust an Momentenbeitrag auf eine Minderdosierung an Luft schließen lässt;
Fehlerfall 2: es liegt ein höherer Wert der Lambdagröße λ1 (magerer) sowie ein höherer Wert der Momentengröße M1 des fehlerhaften Zylinders 1 im Vergleich zu dem Lambdareferenzwert ref und dem Momentenreferenzwert Mref vor; dem Fehlerfall 2 wird die Ursache„Mehrluftfehler des Zylinders 1" zugeordnet, da das gleichzeitige Vorliegen von einem Luftüberschuss und einem Zugewinn an Momentenbeitrag auf eine Überdosierung an Luft schließen lässt;
Fehlerfall 3: es liegt ein höherer Wert der Lambdagröße λ1 (magerer) sowie ein niedrigerer oder näherungsweise gleicher Wert der Momentengröße M1 des fehlerhaften Zylinders 1 im Vergleich zu dem Lambdareferenzwert ref und dem Momentenreferenzwert Mref vor; dem Fehlerfall 3 wird die Ursache
„Minderkraftstofffehler des Zylinders 1" zugeordnet, da das gleichzeitige Vorliegen von einem Luftüberschuss und einem Verlust an Momentenbeitrag auf eine Minderdosierung an Kraftstoff schließen lässt;
- Fehlerfall 4: es liegt ein niedrigerer Wert der Lambdagröße λ1 (fetter) sowie ein näherungsweise gleicher oder etwas höherer Wert der Momentengröße M1 des fehlerhaften Zylinders 1 im Vergleich zu dem Lambdareferenzwert λΓβί und dem Momentenreferenzwert Mref vor; dem Fehlerfall 4 wird die Ursache
„Mehrkraftstofffehler des Zylinders 1" zugeordnet, da das gleichzeitige Vorliegen von einem Kraftstoffüberschuss und von einem nicht verminderten
Momentenbeitrag auf eine Überdosierung an Kraftstoff schließen lässt. Die Momentengröße bedeutet dabei einen Momentenbeitrag des Zylinders oder eine dem Momentenbeitrag des Zylinders proportionale Größe wie zum Beispiel eine auf den Zylinder bezogene Segmentzeit an einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors. Die Lambdagröße bedeutet dabei einen Lambdawert des Zylinders, welcher zum Beispiel aus einer zylinderspezifischen Messung eines Sauerstoffgehaltes mittels einer Breitband- Lambdasonde ermittelt oder mittels einem durch die DE 102007043734 A1
beschriebenen Verfahren abgeschätzt werden kann. Die Momentengröße und die
Lambdagröße werden unter definierten Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors ermittelt.
Die Momenten-Referenzgröße Mref kann dabei zum Beispiel einen Momentenbeitrag des Zylinders 1 in einem Neuzustand, beziehungsweise in einem nicht defekten Zustand, unter definierten Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 5 bedeuten. Die
Momenten-Referenzgröße Mref kann alternativ einen durchschnittlichen
Momentenbeitrag aller Zylinder 1 , 2, 3, 4 des Verbrennungsmotors 5 oder einen durchschnittlichen Momentenbeitrag einer Auswahl an Zylindern des
Verbrennungsmotors 5 bedeuten.
Die Lambda-Referenzgröße λΓβί kann dabei zum Beispiel einen Lambdawert des
Zylinders 1 in einem Neuzustand beziehungsweise in einem nicht defekten Zustand, unter definierten Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 5 bedeuten. Die Lambda- Referenzgröße ref kann alternativ einen durchschnittlichen Lambdawert aller Zylinder 1 , 2, 3, 4 des Verbrennungsmotors 5 oder einen durchschnittlichen Lambdawert einer Auswahl an Zylindern des Verbrennungsmotors 5 bedeuten.
Der Bestimmungsschritt 43 weist eine Anzeige 430 auf, durch welche entsprechend den oben genannten Kriterien zumindest ein Luftpfadfehler 44 oder ein Kraftstoffpfadfehler 45 des Zylinders 1 des Verbrennungsmotors 5 angezeigt wird. Idealerweise werden die im Bestimmungsschritt 43 gewonnenen Festlegungen zu einer Anzeige einer differenzierten Art des Luft-Kraftstoff-Gemisch-Fehlers verarbeitet, wobei die Anzeige jeweils die
Ursache der oben genannten Fehlerfälle angibt, soweit es eine Bestimmungsgenauigkeit des jeweiligen konkreten Systems erlaubt. Mit der Anzeige ist eine interne
Statusinformation gemeint, welche in einem Steuerungssystem des Verbrennungsmotors vorliegt und in weiteren Funktionen verarbeitbar ist.
Anschließend erfolgt ein Korrektur- und Diagnoseschritt 46. Wenn das Ergebnis des Bestimmungsschrittes 43 ein Luftpfadfehler 44 ist, so startet in dem Korrektur- und Diagnoseschritt 46 eine erste Korrekturfunktion 47, nämlich eine Korrektur einer
Einspritzzeit ti1 des Zylinders 1 sowie gegebenenfalls der Einspritzzeiten der übrigen Zylinder 2, 3, 4 zu einer Momentengleichstellung in Abhängigkeit von einem Maß des Luftpfadfehlers. Als ein Maß für den Luftpfadfehler wird z. B. eine Abweichung eines Ist- Lambdawertes des Zylinders 1 von einem Soll-Lambdawert oder ein Laufunruhewert verwendet. Vergrößert sich das Maß des Luftpfadfehlers 44, so folgt die Korrektur der Einspritzzeit ti1 bis zu einem Grenz-Lambdawert Δλ1 Θ des Zylinders 1 , was durch einen Vergleichsschritt 48 sichergestellt wird. Ist der Grenz-Lambdawert AX'\ G erreicht, so wird ein komfortrelevanter Luftpfadfehler 49 in dem Fehlerspeicher des Motorsteuergerätes 10 eingetragen, die erste Korrekturfunktion 47 beendet, und es wird eine zweite
Korrekturfunktion 50 gestartet, nämlich eine Korrektur der Einspritzzeit ti1 des Zylinders 1 sowie gegebenenfalls der Einspritzzeiten der übrigen Zylinder 2, 3, 4 zu einer
Lambdagleichstellung. Die zweite Korrekturfunktion 50 ist begleitet von einer zweiten Vergleichsfunktion 51 , bei welcher ein Erreichen einer Grenzeinspritzzeit ti1 G überwacht wird. Ist die Grenzeinspritzzeit ti1 G erreicht, so kann ein sich weiter erhöhender
Luftpfadfehler 44 des Zylinders 1 nicht weiter korrigiert werden, so dass sich ab dem Erreichen der Grenzeinspritzzeit ti G die Abgasqualität des Zylinders über einen
Abgasgrenzwert hinaus bzw. über den Grenz-Lambdawert Δλ^ G hinaus verschlechtert. Bei Erreichen der Grenzeinspritzzeit ti1 G wird ein abgasrelevanter Luftpfadfehler 52 in dem Motorsteuergerät 10 des Verbrennungsmotors 5 abgespeichert.
Wenn das Ergebnis des Bestimmungsschrittes 43 ein Kraftstoff pfadfehler 45 ist, so startet in dem Korrektur- und Diagnoseschritt 46 eine dritte Korrekturfunktion 53, nämlich eine Einspritzmengen-Korrektur zu einer Lambdagleichstellung.
Die dritte Korrekturfunktion 53 wird begleitet von einer dritten Vergleichsfunktion 54, bei welcher die aktuell eingestellte Einspritzzeit ti1 des Zylinders 1 mit der Grenzeinspritzzeit ti1 G verglichen wird. Überschreitet die Einspritzzeit ti des ersten Zylinders 1
betragsmäßig die Grenzeinspritzzeit ti1 G, so wird die dritte Korrekturfunktion 50 beendet, es erfolgt ein Eintrag eines abgasrelevanten Kraftstoffpfadfehlers 55.
Die Grenzwerte Grenz-Lambdawert A G und Grenzeinspritzzeit tiG sind
vorteilhafterweise als parameterabhängige Werte in Form von Kennfeldern in dem Motorsteuergerät 10 des Verbrennungsmotors 5 hinterlegt. Fig. 5 zeigt Diagramme 70, 71 , 72, 73 zur Beschreibung von Verläufen von ausgewählten Parametern wie sie sich bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben.
Diagramm 70 zeigt einen Verlauf einer Abweichung AL1 einer Ist-Luftmenge von einer Soll-Luftmenge des Zylinders 1 über einer Zeit t bei Vorliegen eines Minderluftfehlers, dessen Ausmaß sich im Verlauf der Zeit t vergrößert. Die entsprechende Verlaufskurve 74 weist eine negative Steigung auf. Bis zu einem Zeitpunkt t1 liegt ein geringer
Luftpfadfehler vor, dessen Auswirkungen auf das Abgas des Verbrennungsmotors gering ist. Ab einem Zeitpunkt t2 liegt ein Luftpfadfehler solchen Ausmaßes vor, dass durch das erfindungsgemäße Korrekturverfahren eine geforderte Abgasqualität nicht mehr eingehalten werden kann.
Diagramm 71 zeigt einen Verlauf einer Einspritzzeitänderung Ati1 über der Zeit t. Die Einspritzzeitänderung Ati1 wird durch das erfindungsgemäße Verfahren in einem Maße generiert, dass der Momentenbeitrag des Zylinders 1 dem der übrigen Zylinder angeglichen wird. Bis zum Zeitpunkt t1 besitzt eine Verlaufskurve 75 der
Einspritzzeitänderung Ati1 des Zylinders 1 aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens eine positive Steigung weil ein Momentenverlust durch den Miderluftfehler durch eine Erhöhung der Einspritzmenge des Zylinders 1 ausgeglichen wird.
Diagramm 72 zeigt einen Verlauf einer Abweichung ΔΜ1 der Momentengröße des Zylinders 1. Bis zum Zeitpunkt t1 besitzt eine Verlaufskurve 76 der Änderung ΔΜ1 des Momentenbeitrages einen Wert 0, da aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens bis zum Zeitpunkt t1 der Momentenbeitrag des Zylinders 1 nicht von den Momentenbeiträgen der anderen Zylinder 2, 3, 4 abweicht.
Diagramm 73 zeigt einen Verlauf einer Abweichung Δλ1 der Lambdagröße des Zylinders 1. Aufgrund eines im Diagramm 70 beschriebenen Luftmangels im Zylinder 1 und einer im Diagramm 71 beschriebenen Einspritzzeiterhöhung im Zylinder 1 resultiert eine starke Anfettung des Kraftstoff-Luftgemisches in Zylinder 1 , so dass eine Verlaufskurve 77 der Abweichung Δλ1 der Lambdagröße des Zylinders 1 bis zum Zeitpunkt t1 eine negative Steigung aufweist.
Bei dem Zeitpunkt t1 ist ein Grenzlambdawert Δλ1Θ des Zylinders 1 erreicht. Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nach dem Zeitpunkt t1 aufgrund der aus dem Diagramm 74 zu entnehmenden weiter abnehmenden Luftmenge in dem Zylinder 1 die zweite Korrekturfunktion 50 gestartet.
In der Folge nimmt gemäß Diagramm 71 eine Einspritzzeit ab bzw. die Verlaufskurve 75 der Einspritzzeitänderung Ati1 des Zylinders 1 erhält ab dem Zeitpunkt t1 eine negative Steigung. Außerdem nimmt der Momentenbeitrag des Zylinders 1 ab, was sich im
Diagramm 72 an einer negativen Steigung der Verlaufskurve 76 der Änderung ΔΜ1 des Momentenbeitrages des Zylinders 1 ab dem Zeitpunkt t1 zeigt.
Die Verlaufskurve 77 der Abweichung Δλ1 der Lambdagröße des Zylinders 1 hat dagegen ab dem Zeitpunkt t1 eine Steigung von 0, da sich erfindungsgemäß ab dem Zeitpunkt t1 die Abgasqualität des Zylinders 1 nicht mehr verschlechtert.
Zum Zeitpunkt t2 ist eine Grenze der Einspritzzeitänderung Ati1 erreicht, so dass auch bei weiter sich verringernder Luftmenge im Zylinder 1 keine weitere Korrektur mehr möglich ist. Die Verlaufskurve 75 der Einspritzzeitänderung Ati1 des Zylinders 1 besitzt daher ab dem Zeitpunkt t2 eine Steigung von 0, die Verlaufskurve 76 der Änderung ΔΜ1 des Momentenbeitrages des Zylinders 1 fällt nach dem Zeitpunkt t2 weiter ab, jedoch mit einem geringeren Betrag der negativen Steigung. Die Verlaufskurve 77 der Abweichung Δλ1 des Lambdawertes des Zylinders 1 besitzt nach dem Zeitpunkt t2 eine negative Steigung.
Ab dem Zeitpunkt t1 wird die Laufunruhe des Verbrennungsmotors spürbar für einen Fahrer des Kraftfahrzeuges, ab dem Zeitpunkt t2 wird ein Abgasgrenzwert des
Verbrennungsmotors überschritten. Zum Zeitpunkt t1 wird ein komfortrelevanter
Luftpfadfehler gesetzt, zum Zeitpunkt t2 wird ein abgasrelevanter Luftpfadfehler gesetzt.
Die Figuren 6, 7 und 8 beschreiben Zusammenhänge für eine alternative
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei der alternativen
Ausführungsform wird die Tatsache genutzt, dass im Falle eines Luftpfadfehlers eines Zylinders 1 , durch eine Korrektur der Kraftstoffmenge allein entweder eine Gleichstellung der Momentenbeiträge M1 , M2, M3, M4 aller Zylinder 1 bis 4 erzielt werden kann oder eine Gleichstellung der Lambdabeiträge λ1 , λ2, λ3, λ4 aller Zylinder 1 bis 4. Es ist im Falle eines Luftpfadfehlers nicht möglich durch eine Korrektur der Kraftstoffmenge allein sowohl die Momentenbeiträge M1 , M2, M3, M4 als auch die Lambdawerte λ1 , λ2, λ3, λ4 gleichzustellen.
Fig. 6 zeigt das gleiche Diagramm wie die Fig. 2, das heißt, es ist ein Kraftstoffpfadfehler des Zylinders 1 gezeigt. Dabei beschreiben die Pfeile 61 die Bewegung der Diagrammpunkte im Zuge einer Einspritzzeit-Änderung zur Lambdagleichstellung und die Pfeile 62 die Bewegung der Diagrammpunkte im Zuge einer Einspritzzeit-Änderung zur Momentengleichstellung. Lambdagleichstellung und Momentengleichstellung haben, sofern als Korrekturgröße die Einspritzzeit der Zylinder 1 bis 4 verwendet wird, das gleiche Ergebnis. Das heißt: sowohl bei der Lambdagleichstellung (Pfeile 61 ) als auch bei der Momentengleichstellung (Pfeile 62) resultiert bei dem Zylinder 1 (leerer Kreis 30) eine Einspritzzeit-Erniedrigung zur Abmagerung des Gemisches und bei den Zylindern 2 bis 4 (leeres Dreieck 32) eine Einspritzzeit-Erhöhung zur Anfettung des Gemisches. Nach der Durchführung der Korrektur haben alle Zylinder 1 bis 4 im Wesentlichen wieder die durch den gefüllten Kreis 31 repräsentierten Momentenbeitrags- und Lambdawerte.
Fig. 7 zeigt ein Diagramm gleicher Art, jedoch ist ein Luftpfadfehler bei dem Zylinder 1 dargestellt. Der leere Kreis 64 gibt die Momentengröße M und den Lambdawert λ des fehlerhaften Zylinders 1 an. Verglichen mit dem fehlerfreien Zustand, charakterisiert durch den geschlossenen Kreis 31 , weist der Zylinder 1 aufgrund einer erhöhten
Luftmasse in dem Zylinder 1 einen höheren Lambdawert λ und eine erhöhte
Momentengröße M auf. Die übrigen Zylinder 2 bis 4, charakterisiert durch das leere Dreieck 63, weisen aufgrund des oben beschriebenen Effektes der Lambdaregelung ein leicht fettes Gemisch auf. Die Verlaufskurven 33 und 67 zeigen die Abhängigkeit der Momentengröße von dem Lambdawert λ bei konstanter Luftmasse. Die Verlaufskurve 67 des Zylinders 1 liegt höher als die Verlaufskurve 33 der Zylinder 2 bis 4, da der Zylinder 1 durch seine erhöhte Luftmasse einen höheren Momentenbeitrag M aufweist. Eine
Änderung der Momentengröße und des Lambdawertes λ des Zylinders 1 , d.h. eine Verschiebung des leeren Kreises 64, durch eine Korrektur der Einspritzzeit des Zylinders 1 , kann nur entlang der Verlaufskurve 67 erfolgen. Ebenso kann eine Änderung der Momentengröße M und des Lambdawertes λ der Zylinder 2 bis 4, d.h. eine Verschiebung des leeren Dreiecks 63, durch eine Korrektur der Einspritzzeit der Zylinder 2 bis 4, nur entlang der Verlaufskurve 33 erfolgen. Daraus folgt, dass durch eine Änderung der Einspritzzeiten der Zylinder 1 und 2 bis 4 entweder eine Momentengleichstellung oder eine Lambdagleichstellung erzielt werden kann, jedoch nicht sowohl eine
Momentengleichstellung als auch eine Lambdagleichstellung.
Eine Lambdagleichstellung, angedeutet durch die Pfeile 66, wird durch eine Anfettung des Zylinders 1 , d.h. durch eine Erhöhung der Einspritzzeit des Zylinders 1 und gleichzeitig eine Abmagerung der Zylinder 2 bis 4, d.h. durch eine Erniedrigung der Einspritzzeit der Zylinder 2 bis 4 erreicht. Eine Momentengleichstellung, angedeutet durch die Pfeile 65, wird durch eine
Abmagerung des Zylinders 1 , d.h. durch eine Erniedrigung der Einspritzzeit des Zylinders 1 und gleichzeitig eine Anfettung der Zylinder 2 bis 4, d.h. durch eine Erhöhung der Einspritzzeit der Zylinder 2 bis 4 erreicht.
Die mit den Figuren 6 und 7 beschriebenen Sachverhalte lassen sich bei Vorliegen eines Luft-Kraftstoff-Gemisch-Fehlers erfindungsgemäß zu dem alternativen Verfahren zur Bestimmung der Art des Luft-Kraftstoff-Gemisch-Fehlers verarbeiten.
Das alternative Verfahren wird in Fig. 8 beschrieben.
Bei dem erfindungsgemäßen alternativen Verfahren wird ein Ermittlungsschritt 82 eingeleitet nach dem in einem Start-Schritt 81 unter anderem geprüft wurde, ob geeignete Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 5 für die Durchführung des Ermittlungsschrittes 82 bestehen. Der Ermittlungsschritt 82 weist einen ersten Unterschritt 83 und einen zweiten Unterschritt 84 auf. Der erste Unterschritt 83 weist eine
Bestimmung einer ersten Einspritzzeitkorrektur ftiM1 für den Zylinder 1 auf, welche Bestimmung auf eine an sich bekannte Weise nach einem
Momentengleichstellungsverfahren erfolgt. Der zweite Unterschritt 84 weist eine
Bestimmung einer zweiten Einspritzzeitkorrektur Κΐλ1 für den Zylinder 1 auf, welche Bestimmung auf eine an sich bekannte Weise nach einem
Lambdagleichstellungsverfahren erfolgt.
In einem Vergleichsschritt 85 werden die erste Einspritzzeitkorrektur ftiM1 und die zweite Einspritzzeitkorrektur Λϊλ1 auf nachfolgend beschriebene Weise verglichen und weiterverarbeitet:
- wenn die erste Einspritzzeitkorrektur ftiM1 und die zweite Einspritzzeitkorrektur fti 1 gleich sind, so wird ein Vorliegen eines Kraftstofffehlers festgelegt,
- wenn die erste Einspritzzeitkorrektur ftiM1 größer als die zweite
Einspritzzeitkorrektur Λϊλ1 ist, so wird ein Vorliegen eines Minderluftfehlers festgelegt,
- wenn die erste Einspritzzeitkorrektur ftiM1 kleiner als die zweite
Einspritzzeitkorrektur Αϊλ1 ist, so wird ein Vorliegen eines Mehrluftfehlers festgelegt.
Festgelegt bedeutet, dass eine systeminterne Statusanzeige erfolgt.
In einem Maßnahmenschritt 86 werden die im Vergleichsschritt 85 gewonnenen
Festlegungen einerseits zu einer Ausgabe der Art des Luft-Kraftstoff-Gemischfehlers 87 verarbeitet, wobei die Fehlerausgabe jeweils die Ursache der oben genannten Fehlerfälle angibt, soweit es eine Bestimmungsgenauigkeit des jeweiligen konkreten Systems erlaubt. Andererseits erfolgt durch den Maßnahmenschritt 86 die Einleitung eines Korrekturschrittes 88, bei welchem die Einspritzzeit und/oder die Luftmasse und/oder der Zündwinkel der Zylinder 1 bis 4 so korrigiert wird, dass im Wesentlichen eine
Gleichstellung der Lambdawerte und/oder der Momentenbeitragswerte der Zylinder 1 bis 4 resultiert.

Claims

Patentansprüche
. Verfahren zur Korrektur eines Luftpfadfehlers (44) eines Zylinders (1 ) eines
Verbrennungsmotors (5) eines Kraftfahrzeuges,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Einspritzmenge des Zylinders (1 ) korrigiert wird, wobei
bei einem Luftpfadfehler (44) mit einer geringen Abweichung (Δλ1 ) einer Lambdagröße (λ1 ) des Zylinders (1 ) bis zu einer Grenzabweichung (A 1 G) der Lambdagröße (λ1 ) die Einspritzmenge des Zylinders (1 ) in Abhängigkeit von dem Luftpfadfehler (44) zu einer Annäherung und/oder einer Gleichstellung eines Momentenbeitrages des Zylinders (1 ) in Bezug auf Momentenbeiträge von anderen Zylindern (2, 3, 4) des Verbrennungsmotors (5) unter Erhöhung der Abweichung (Δλ1 ) der Lambdagröße (λ1 ) des Zylinders (1 ) in Bezug auf Lambdagrößen von anderen Zylindern (2, 3, 4) des Verbrennungsmotors (5) verändert wird,
- bei einem Luftpfadfehler (44) mit der Grenzabweichung (AX*\ G) der
Lambdagröße (λ1 ) des Zylinders (1 ) die Einspritzmenge des Zylinders (1 ) in Abhängigkeit von dem Luftpfadfehler (44) im Wesentlichen zu einer
Konstanthaltung der Lambdagröße (λ1 ) verändert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
- bei Vorliegen des Luftpfadfehlers (44) und der Grenzabweichung {AX*\ G) der Lambdagröße (λ1 ) ein komfortrelevanter Fehler (49) des Luftpfades (12) des Zylinders (1 ) gesetzt wird,
- bei Vorliegen des Luftpfadfehlers (44) und einer Überschreitung der
Grenzabweichung (A *\ G) der Lambdagröße (λ1 ) ein abgasrelevanter Fehler (52) des Luftpfades (12) des Zylinders (1 ) gesetzt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Ermittlungsschritt 42 erfolgt, wobei
- eine Momentengröße (M1 ) des Zylinders (1 ) ermittelt wird,
- eine Lambdagröße (λ1 ) des Zylinders (1 ) ermittelt wird,
- eine Momenten-Referenzgröße (Mref) sowie eine Lambda-Referenzgröße ( ref) ermittelt werden, und
- in Abhängigkeit von einem Vergleich der Momentengröße (M1 ) mit der
Momenten-Referenzgröße (Mref) und in Abhängigkeit von einem Vergleich der Lambdagröße (λ1 ) mit der Lambda-Referenzgröße ( ref) die Art eines Luft- Kraftstoff-Gemisch-Fehlers gleich dem Kraftstoffpfadfehler (45) des Zylinders (1 ) oder gleich dem Luftpfadfehler (44) des Zylinders (1 ) gesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Momentengröße (M1) des Zylinders (1) von einem Laufruhewert des
Zylinders (1 ) abhängt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Momentengröße (M1 ) des Zylinders (1 ) von einer auf den Zylinder (1 ) bezogenen Segmentzeit an einer Kurbelwelle (6) des Verbrennungsmotors (5) abhängt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Momenten-Referenzgröße (Mref) des Zylinders (1 ) von den
Momentengrößen der anderen Zylinder (2, 3, 4) des Verbrennungsmotors (5) abhängt und/oder die Lambda-Referenzgröße Kre1) von den Lambdagrößen der anderen Zylinder (2, 3, 4) des Verbrennungsmotors (5) abhängt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
- bei einer Lambdagröße (λ1 ) des Zylinders (1 ), die im Vergleich zu der
Lambda-Referenzgröße krel) des Zylinders (1 ) in Richtung fett verschoben ist, sowie einer Momentengröße (M1 ) des Zylinders (1 ), die im Vergleich zu der Momenten-Referenzgröße (Mref) des Zylinders (1 ) in Richtung niedrigerer Momentenbeitrag verschoben ist, ein Luftfehler, insbesondere ein Minderluftfehler, gesetzt wird,
- bei einer Lambdagröße (λ1 ) des Zylinders (1 ), die im Vergleich zu der
Lambda-Referenzgröße (kref) des Zylinders (1 ) in Richtung mager verschoben ist sowie einer Momentengröße (M1 ) des Zylinders (1 ), die im Vergleich zu der Momenten-Referenzgröße (Mref) des Zylinders (1 ) in
Richtung höherer Momentenbeitrag verschoben ist, ein Luftfehler, insbesondere ein Mehrluftfehler, gesetzt wird,
- bei einer Lambdagröße (λ1 ) des Zylinders (1 ), die im Vergleich zu der
Lambda-Referenzgröße ( ref) des Zylinders (1 ) in Richtung mager verschoben ist sowie einer Momentengröße (M1 ) des Zylinders (1 ), die im Vergleich zu der Momenten-Referenzgröße (Mref) des Zylinders (1 ) in
Richtung niedrigerer Momentenbeitrag verschoben ist, ein Kraftstofffehler, insbesondere ein Minder-Kraftstofffehler, gesetzt wird,
- bei einer Lambdagröße (λ1 ) des Zylinders (1 ), die im Vergleich zu der
Lambda-Referenzgröße ( ref) des Zylinders (1 ) in Richtung fett verschoben ist sowie einer Momentengröße (M1 ) des Zylinders, die im Vergleich zu der Momenten-Referenzgröße (Mref) des Zylinders (1 ) im Wesentlichen gleich ist, ein Kraftstofffehler, insbesondere ein Mehr-Kraftstofffehler, gesetzt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
- in Abhängigkeit von einem Vergleich der Momentengröße mit der Momenten- Referenzgröße gemäß einem Momentengleichstellungsverfahren (83) eine erste Einspritzmengen-Korrektur (ftiM1 ) ermittelt wird und
- in Abhängigkeit von einem Vergleich der Lambdagröße mit der Lambda- Referenzgröße gemäß einem Lambdagleichstellungsverfahren (84) eine zweite Einspritzmengen-Korrektur (ίτ,ίλΐ ) ermittelt wird und
- in Abhängigkeit von einem Vergleich (85) der ersten Einspritzmengen-Korrektur (ftiM1 ) mit der zweiten Einspritzmengen-Korrektur (Λίλ1 ) die Art des Luft- Kraftstoff-Gemisch-Fehlers (87) gleich einem Kraftstoffpfadfehler des Zylinders (1 ) oder gleich einem Luftpfadfehler des Zylinders (1 ) gesetzt wird,
wobei - wenn die erste Einspritzmengen-Korrektur (ftiM1 ) im Wesentlichen gleich der zweiten Einspritzmengen-Korrektur (ftiX1 ) ist, die Art des Luft-Kraftstoff- Gemisch-Fehlers (87) gleich einem Kraftstoff pfadfehler gesetzt wird,
- wenn die erste Einspritzmengen-Korrektur (ftiM1 ) ungleich der zweiten
Einspritzmengen-Korrektur (Λίλ1 ) ist, die Art des Luft-Kraftstoff-Gemisch-Fehlers (87) gleich einem Luftpfadfehler gesetzt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
- wenn die erste Einspritzmengen-Korrektur (ftiM1) größer als die zweite
Einspritzmengen-Korrektur (Λΐλ1 ) ist, die Art des Luft-Kraftstoff-Gemisch-Fehlers (87) gleich einem Minderluft-Fehler gesetzt wird,
- wenn die erste Einspritzmengen-Korrektur (ftiM1) kleiner als die zweite
Einspritzmengen-Korrektur (Λϊλ1 ) ist, die Art des Luft-Kraftstoff-Gemisch-Fehlers (87) gleich einem Mehrluft-Fehler gesetzt wird.
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