WO2012079935A1 - Method for controlling and adapting an air/fuel mixture in an internal combustion engine - Google Patents

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WO2012079935A1
WO2012079935A1 PCT/EP2011/070789 EP2011070789W WO2012079935A1 WO 2012079935 A1 WO2012079935 A1 WO 2012079935A1 EP 2011070789 W EP2011070789 W EP 2011070789W WO 2012079935 A1 WO2012079935 A1 WO 2012079935A1
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lambda
value
air
fuel
internal combustion
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PCT/EP2011/070789
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Inventor
Frank Lehn
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Robert Bosch Gmbh
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1473Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation method

Definitions

  • the invention relates to internal combustion engines, in particular to methods for regulating and adapting an air / fuel mixture, which is supplied to a cylinder of the internal combustion engine.
  • the invention relates in particular to methods for regulating and adapting an air / fuel mixture during operation of the internal combustion engine.
  • Gasoline engines are operated in conventional operation with an air / fuel mixture that is close to a stoichiometric balance, i. H. one
  • Lambda value of the air / fuel mixture is about 1.
  • Such internal combustion engines are today almost exclusively represented by so-called EGAS systems.
  • EGAS systems provide electronic control of a throttle device with a throttle and lambda control for regulating and adapting the air / fuel ratio.
  • the control or adaptation can be carried out by means of sensors for detecting the air present in the combustion chamber, such as by means of an air mass meter, or intake manifold pressure sensors and sensors for detecting the exhaust gas composition, such as with the aid of lambda probes.
  • the cylinders of the engine supplied an amount of air and a stoichiometric amount of this amount of fuel into the combustion chamber or injected into the suction pipe located in front of the inlet valve. With the aid of the mixture control, it is attempted to set the air / fuel mixture at least approximately to the stoichiometric equilibrium.
  • the adjustment of the air supplied to the cylinders is predetermined by a driver of a motor vehicle operated by the internal combustion engine.
  • the driver controls the torque, in particular by an electronically connected to the control unit accelerator pedal, the accelerator pedal position is interpreted as a rule, as a corresponding driver's desired torque and thus converted into a corresponding desired filling.
  • the desired filling corresponds to the amount of air in the torque-generating cylinders, which is needed to provide the driver's desired torque.
  • the desired filling corresponds to a position of the throttle valve, so that the control unit sets the throttle valve accordingly.
  • Target filling whereby the actual filling is permanently detected by models or sensors by the control unit.
  • the amount of fuel associated with the actual charge is calculated accordingly and fed to the cylinders. Because of due
  • a charge adaptation within a charge control for calculating the target position of the throttle flap, the air charge is corrected on the basis of the desired charge specified by the driver request torque by comparing the target charge with a measured actual charge. If the setpoint and actual filling deviate from one another, it is assumed that the throttle valve model used does not map the reality accurately enough, and the model is adapted with correction factors until the setpoint and actual filling coincide again. Thus, for example, soiling or drift effects of the throttle during vehicle life can be corrected and adapted.
  • a mixture adaptation and control is provided in order to achieve the desired stoichiometric mixture with lambda equal to or approximately 1, even with respect to tolerances of components, soiling or drift effects to ensure that can be done by the downstream catalyst optimal exhaust gas purification.
  • the signal provided by the lambda probe is continuously detected and the mixture is regulated and adapted by a corresponding correction value - depending on the design of the engine system - either by adjusting the amount of fuel injected or by adjusting the air charge by correcting the throttle position.
  • the adaptations can use the correction of the fuel quantity to be injected or the correction of the air charge to be supplied to the component changes due to aging, drift and the like to correct.
  • a method for regulating and adapting an air / fuel ratio of an air / fuel mixture in an internal combustion engine, in particular in a gasoline engine.
  • the procedure comprises the following steps:
  • correction quantity depends on the deviation of the actual lambda value from the desired lambda value corresponds to a filling correction value for applying a size influencing the air charge of the internal combustion engine or a fuel correction value for acting on a size influencing the fuel quantity of the internal combustion engine to be injected.
  • One idea of the above method for performing a control and adaptation in an engine system is to adapt the adaptation by the Korrekturg. Adaption size to perform so that under no circumstances can increase the torque provided by the engine occurs. This is achieved by the fact that the control and adaptation intervention can be carried out both with regard to the quantity of fuel to be injected and with regard to the air charge to be set. In order to avoid torque increases due to a faulty calculation or another error, it is ensured that the adaptation intervention neither increases the quantity of fuel to be injected nor increases the air charge in the cylinder. The mixture control and adaptation can then be carried out by either reducing the amount of fuel to be injected or the air charge to be supplied to the cylinders. Furthermore, as the correction variable, the filling correction value for applying the quantity influencing the air filling of the internal combustion engine can be used if the actual lambda value is greater than the desired lambda value.
  • the fuel correction value for applying a quantity of fuel to be injected to the combustion can be used as the correction variable. If the actual lambda value is smaller than the desired lambda value, this variable can be used.
  • the correction quantity can be chosen such that only a reduction of the fuel quantity or the air charge due to the correction quantity is permitted.
  • an apparatus for adapting an air / fuel ratio of an air / fuel mixture in an internal combustion engine, in particular in a gasoline engine is provided.
  • the device is designed to:
  • the correction variable depending on the deviation of the actual lambda value of the target lambda value corresponds to a filling correction value for acting on the size of the air filling of the internal combustion engine influencing variable or a fuel correction value for acting on an influencing the fuel quantity of the internal combustion engine.
  • an engine system in another aspect, includes:
  • a positioner for adjusting an air charge in the internal combustion engine
  • a correction variable for controlling the actual lambda value to the desired lambda value, wherein the correction variable depends on the deviation of the actual lambda value from the desired lambda value a filling correction value for acting on a size influencing the air filling of the internal combustion engine
  • the fuel correction value for applying a size influencing the amount of fuel to be injected of the internal combustion engine.
  • a computer program product includes program code that, when executed on a computing device, performs the above method.
  • Figure 1 is a schematic representation of an engine system with an internal combustion engine with intake manifold injection
  • FIG. 2 shows a block diagram for illustrating the functions implemented in the control unit of the engine system for adjusting the air charge in the cylinders, determining the quantity of fuel to be injected and the corresponding adaptation methods.
  • Figure 1 shows a schematic representation of an engine system 1 with an internal combustion engine 2.
  • the internal combustion engine 2 is a gasoline engine with, in this embodiment, four cylinders 3.
  • the internal combustion engine 2 and the cylinders 3, air is supplied via an air supply system 4.
  • an air mass sensor 5 is arranged on the input side, which may be formed as a hot film air mass sensor to detect an amount of air flowing into the internal combustion engine 2.
  • a throttle valve actuator with a throttle valve 6 is arranged downstream of the air mass sensor 5, which can control the air flow into the internal combustion engine 2 and thus the present in the cylinders 3 air filling by adjusting a throttle valve 6.
  • the air charge is defined as the amount of air that is available in a cylinder 3 in a combustion, and is specified as the air mass flow, which indicates the air charge in proportion to the speed.
  • an injection valve 7 is arranged to inject fuel of a predetermined amount of fuel into the so-called suction pipe section of the air supply system 4.
  • injection valves 7 directly on the cylinders 3 in order to allow a direct injection of fuel.
  • Combustion exhaust gases from the cylinders 3 are discharged via an exhaust gas discharge section 8.
  • a lambda probe 9 which measures the oxygen content of the combustion exhaust gas and makes available a corresponding lambda signal, is arranged in the exhaust gas removal section 8. The lambda signal makes it possible to determine whether the air / fuel mixture provided in the cylinders 3 for combustion was in a stoichiometric equilibrium, or if there was too much or too little fuel or too much or too little air filling during the combustion.
  • the engine system 1 is operated by a control unit 10.
  • the control unit 10 detects system state variables via various sensors and controls corresponding actuators for operating the internal combustion engine 2.
  • the control unit 10 receives, for example, an indication of the amount of air flowing into the cylinder 3, d. H. via the air charge, and an indication of the current lambda value, which indicates whether the air / fuel mixture was too rich or too lean during combustion in the cylinder 3 or a stoichiometric
  • Air / fuel ratio of 1 had.
  • the control unit 10 presets a control for the throttle valve actuator and a control for the injection valve 7.
  • a voltage corresponding to a certain adjustment angle of the throttle valve 6 is correspondingly specified.
  • the injection valves 7 are correspondingly driven with an opening period, wherein the opening period is essentially attributable to an amount of fuel to be injected.
  • Figure 2 shows the realized in the control unit 10 functions.
  • the functional blocks are implemented either as software and / or as hardware in the controller 10.
  • the desired position Dsoii of the throttle valve 6 is determined in accordance with a driver's desired torque FWM or another setpoint torque input specified by the driver by actuation of an accelerator pedal.
  • the driver's desired torque FWM which the driver prescribes via a corresponding position of the accelerator pedal, in gasoline engines essentially corresponds to a nominal charge F So n which is directly converted into the desired position D So n of the throttle valve 6 in the charge control block 21.
  • a charge detection block 22 determines the actual actual charge F
  • St serves as the basis of a mixture calculation in a mixture calculation block 23, in which the actual filling F
  • An indication of the target fuel amount K So n will supplied to an injection calculation block 24, which determines, depending on the target fuel amount Ks o ii opening time of the injectors 7 and the injection valves 7 drives accordingly.
  • a filling adaptation block 25 the desired filling F SO II with the actual filling F
  • the throttle valve 6 is opened.
  • St greater than the target filling F So n the throttle valve 6 is closed further.
  • a mixture control block 26 a regulation of the air / fuel mixture is realized.
  • the control can provide a proportional component and a differential component.
  • the regulation of the air / fuel mixture is based on an actual lambda value Lambda st supplied by the lambda probe 9 and serves to regulate the air / fuel ratio to an air / fuel ratio predetermined by a desired lambda value Lambda S0 ii.
  • the mixture control block 26 further comprises an adaptation, which can be realized for example in the form of an integral part of the control or separately from the control.
  • the mixture control block 26 provides a further charge correction value FK OIT 2 for the charge control block 21 and a fuel amount correction value K Kor r for the mixture calculation block 23.
  • the mixture control block 26 is therefore designed such that the integral component of the mixture control is forwarded to the charge control block 21 and to the mixture calculation block 23 separately from the remaining components, such as proportional and differential components.
  • the mixture control block 26 is configured so that it can provide both the filling control block 21 with the further filling correction value F Kor r2 and the mixture calculating block 23 with a fuel correction value K Kor r.
  • the corresponding integration variable is output as fuel correction value K Korr to the mixture calculation block 23.
  • the fuel correction value K Kor r has a sign, which is a reduction in the amount of fuel to be injected, ie the target fuel quantity, indicates. It is provided in the mixture control block 26 that the fuel correction value K Kor r is output so that only reductions in the amount of fuel to be injected in the mixture calculation block 23 are permitted.
  • the fuel correction value K Kor r which increases the setpoint fuel quantity, is not predetermined as in previous adaptation methods, but the further charge correction becomes value F Kor r2 is provided to the charge control block 21 so as to effect a throttle position correction in the closing direction. This can be done by selecting a suitable sign of the further filling correction value F Kor r2. In this way, the mixture adaptation based on the integral component of the mixture control can only lead to a reduction of the provided torque.
  • the mixture control block 26 is not readjusted to compensate for the insufficient fuel amount of fuel, which would lead to an increase in torque, but an intervention in the filling control is performed by the further filling correction value F Kor r2 is adjusted, which causes the throttle valve adjuster closes the throttle valve 6 accordingly.
  • the fuel correction value K Kor r remains constant and thus an increase in torque is prevented by an increased Kraftstoffbeitician.
  • the mixture control and the mixture adaptation based on the integration values thus counteract the charge adaptation of the charge adaptation block 25 and compensates for their response to the actual charge Fist determined to be too small. Since neither the real air charge increases nor has it led to an increase in the amount of fuel to be injected, in contrast to previous methods, there is no increased torque output compared to the driver desired torque FWM desired by the driver.
  • an error such as a calculation error in the control unit 10
  • an increase in the amount of fuel the amount of fuel is greater as the one who is the real actual filling F
  • the stuffing controller 21 does not respond to this error.
  • the mixture control block 26 does not now increase the quantity of air supplied to the internal combustion engine 2 with the aid of the further fueling correction value FK OIT 2, but acts with the fuel correction value K Kor r on the fuel quantity to be injected.
  • the further filling correction value F Kor r2 is not changed by this method.
  • the mixture control block 26 can directly counteract and compensate for the excessive amount of fuel injected due to the fuel metering error. Since in this case neither the actual air charge has increased nor too high an amount of fuel has been injected, in contrast to previous methods, there is no increased torque compared to the driver desired torque FWM desired by the driver.

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Abstract

The method relates to a method for controlling and adapting an air/fuel ratio of an air/fuel mixture in an internal combustion engine (2), in particular in a spark ignition engine; having the following steps: - providing an actual lambda value (LambdaAct), which specifies a current air/fuel ratio value, and a setpoint lambda value (LambdaSetp), which specifies a desired air/fuel ratio value; - determining as a function of the actual lambda value (LambdaAct) a correction value for controlling and adapting the actual lambda value (LambdaAct) to the setpoint lambda value (LambdaSetp), wherein the correction value corresponds, as a function of the deviation of the actual lambda value (LambdaAct) from the setpoint lambda value (LambdaSetp), to a charge correction value (CCorr2) for applying a variable which influences the air charge of the internal combustion engine (2) or a fuel correction value (FCorr) for applying a variable which influences the fuel quantity to be injected in the internal combustion engine (2).

Description

Beschreibung  description
Titel title
Verfahren zur Regelung und Adaption eines Luft-/Kraftstoffgemischs  Method for regulating and adapting an air / fuel mixture
in einem Verbrennungsmotor in an internal combustion engine
Technisches Gebiet Technical area
Die Erfindung betrifft Verbrennungsmotoren, insbesondere Verfahren zur Regelung und Adaption eines Luft-/Kraftstoffgemischs, das einem Zylinder des Verbrennungsmotors zugeführt wird. Die Erfindung betrifft insbesondere Verfahren zum Regeln und Adaptieren eines Luft-/Kraftstoffgemischs im Betrieb des Verbrennungsmotors. The invention relates to internal combustion engines, in particular to methods for regulating and adapting an air / fuel mixture, which is supplied to a cylinder of the internal combustion engine. The invention relates in particular to methods for regulating and adapting an air / fuel mixture during operation of the internal combustion engine.
Stand der Technik State of the art
Ottomotoren werden im herkömmlichen Betrieb mit einem Luft-/Kraftstoffgemisch betrieben, das nahe einem stöchiometrischen Gleichgewicht ist, d. h. ein Gasoline engines are operated in conventional operation with an air / fuel mixture that is close to a stoichiometric balance, i. H. one
Lambdawert des Luft-/Kraftstoffgemischs beträgt etwa 1. Derartige Verbrennungsmotoren werden heute fast ausschließlich durch so genannte EGAS-Syste- me repräsentiert. EGAS-Systeme sehen eine elektronische Steuerung einer Drosselvorrichtung mit einer Drosselklappe vor und weisen eine Lambdaregelung zum Regeln und Adaptieren des Luft-/Kraftstoffverhältnisses auf. Die Regelung bzw. Adaption kann mithilfe von Sensoren zur Erfassung der im Brennraum vorhandenen Luft, wie beispielsweise mithilfe eines Luftmassenmessers, oder Saugrohrdrucksensoren sowie Sensoren zur Erfassung der Abgaszusammensetzung, wie beispielsweise mithilfe von Lambdasonden, vorgenommen werden. Lambda value of the air / fuel mixture is about 1. Such internal combustion engines are today almost exclusively represented by so-called EGAS systems. EGAS systems provide electronic control of a throttle device with a throttle and lambda control for regulating and adapting the air / fuel ratio. The control or adaptation can be carried out by means of sensors for detecting the air present in the combustion chamber, such as by means of an air mass meter, or intake manifold pressure sensors and sensors for detecting the exhaust gas composition, such as with the aid of lambda probes.
Beim Betrieb von herkömmlichen Ottomotoren wird, gesteuert durch die Drosselklappe, den Zylindern des Motors eine Luftmenge zugeführt und eine dieser Luftmenge stöchiometrisch entsprechende Kraftstoffmenge in den Brennraum bzw. in das vor dem Einlassventil befindliche Saugrohr eingespritzt. Mithilfe der Gemischregelung wird versucht, das Luft-/Kraftstoffgemisch zumindest näherungsweise auf das stöchiometrische Gleichgewicht einzustellen. Die Einstellung der den Zylindern zugeführten Luft, der so genannten Luftfüllung, wird durch ei- nen Fahrer eines durch den Verbrennungsmotor betriebenen Kraftfahrzeugs vorgegeben. Der Fahrer steuert das Drehmoment, insbesondere durch ein elektronisch an das Steuergerät angeschlossenes Fahrpedal, wobei die Fahrpedalstellung in der Regel als ein entsprechendes Fahrerwunschmoment interpretiert und damit in eine dem entsprechende Sollfüllung umgerechnet wird. Die Sollfüllung entspricht der Luftmenge in den momentenbildenden Zylindern, die zum Bereitstellen des Fahrerwunschmoments benötigt wird. Die Sollfüllung entspricht einer Stellung der Drosselklappe, so dass das Steuergerät die Drosselklappe entsprechend stellt. In the operation of conventional gasoline engines, controlled by the throttle valve, the cylinders of the engine supplied an amount of air and a stoichiometric amount of this amount of fuel into the combustion chamber or injected into the suction pipe located in front of the inlet valve. With the aid of the mixture control, it is attempted to set the air / fuel mixture at least approximately to the stoichiometric equilibrium. The adjustment of the air supplied to the cylinders, the so-called air filling, is predetermined by a driver of a motor vehicle operated by the internal combustion engine. The driver controls the torque, in particular by an electronically connected to the control unit accelerator pedal, the accelerator pedal position is interpreted as a rule, as a corresponding driver's desired torque and thus converted into a corresponding desired filling. The desired filling corresponds to the amount of air in the torque-generating cylinders, which is needed to provide the driver's desired torque. The desired filling corresponds to a position of the throttle valve, so that the control unit sets the throttle valve accordingly.
Abgesehen von dynamischen Effekten folgt die Istfüllung der gestellten Apart from dynamic effects, the actual filling follows
Sollfüllung, wobei durch Modelle oder Sensoren die Istfüllung permanent durch das Steuergerät erfasst wird. Die der Istfüllung zugehörige Kraftstoffmenge wird entsprechend berechnet und den Zylindern zugeführt. Da aufgrund von Target filling, whereby the actual filling is permanently detected by models or sensors by the control unit. The amount of fuel associated with the actual charge is calculated accordingly and fed to the cylinders. Because of due
Alterungseffekten, Bauteiltoleranzen und dergleichen Abweichungen zwischen der tatsächlichen Füllung bzw. der tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmenge und der gewünschten Luftfüllung bzw. der gewünschten einzuspritzenden Aging effects, component tolerances and the like deviations between the actual filling or the actually injected fuel quantity and the desired air charge or the desired injected
Kraftstoffmenge auftreten, sind im Steuergerät Regelungs- und Fuel quantity occur in the control unit control and
Adaptionsverfahren realisiert. Bei einer Füllungsadaption wird innerhalb einer Füllungssteuerung zur Berechnung der Sollstellung der Drosselklappe die Luftfüllung auf Basis der durch das Fahrerwunschmoment vorgegebenen Sollfüllung korrigiert, indem die Sollfüllung mit einer gemessenen Istfüllung verglichen wird. Weichen Soll- und Istfüllung voneinander ab, so wird davon ausgegangen, dass das verwendete Drosselklappenmodell die Realität nicht genau genug abbildet und das Modell wird so lange mit Korrekturfaktoren adaptiert, bis Soll- und Istfüllung wieder übereinstimmen. Damit können beispielsweise Verschmutzungen oder Drifteffekte der Drosselklappe während der Fahrzeuglebensdauer ausgeregelt und adaptiert werden. Realized adaptation method. In a charge adaptation, within a charge control for calculating the target position of the throttle flap, the air charge is corrected on the basis of the desired charge specified by the driver request torque by comparing the target charge with a measured actual charge. If the setpoint and actual filling deviate from one another, it is assumed that the throttle valve model used does not map the reality accurately enough, and the model is adapted with correction factors until the setpoint and actual filling coincide again. Thus, for example, soiling or drift effects of the throttle during vehicle life can be corrected and adapted.
Weiterhin ist eine Gemischadaption und -regelung vorgesehen, um das ge- wünschte stöchiometrische Gemisch mit Lambda gleich oder näherungsweise 1 auch gegenüber Toleranzen von Bauteilen, Verschmutzungen oder Drifteffekten zu gewährleisten, so dass durch den nachgeschalteten Katalysator eine optimale Abgasreinigung erfolgen kann. Hierzu wird kontinuierlich das von der Lambda- sonde bereitgestellte Signal erfasst und das Gemisch wird durch einen entsprechenden Korrekturwert - abhängig von der Gestaltung des Motorsystems - entweder durch Anpassen der Menge an eingespritztem Kraftstoff oder durch Anpassen der Luftfüllung durch eine Korrektur der Drosselklappenstellung geregelt und adaptiert. Furthermore, a mixture adaptation and control is provided in order to achieve the desired stoichiometric mixture with lambda equal to or approximately 1, even with respect to tolerances of components, soiling or drift effects to ensure that can be done by the downstream catalyst optimal exhaust gas purification. For this purpose, the signal provided by the lambda probe is continuously detected and the mixture is regulated and adapted by a corresponding correction value - depending on the design of the engine system - either by adjusting the amount of fuel injected or by adjusting the air charge by correcting the throttle position.
Solange innerhalb des Steuergeräts keine Fehler der Berechnungen oder Fehler der Sensoren bzw. Aktoren oder deren Verbindungen mit dem Steuergerät auftreten, können die Adaptionen die Korrektur der einzuspritzenden Kraftstoffmenge bzw. die Korrektur der zuzuführenden Luftfüllung verwenden, um die Bauteilveränderungen aufgrund von Alterung, Drift und dergleichen zu korrigieren. Jedoch ist es möglich, dass fehlerhafte Berechnungen innerhalb des Steuergeräts oder fehlerhafte Sensor- oder Aktorfunktionen auftreten und so Adaption- bzw. Korrekturgrößen hervorrufen, die zu einer Erhöhung des Drehmoments des vom Steuergerät angesteuerten Verbrennungsmotors führen, ohne dass dies vom Fahrer gewünscht wird. Darauf basierend kann es zu einer ungewollten Beschleunigung des Fahrzeugs kommen, wodurch es zu einer Gefährdung des Fahrers bzw. weiterer Personen kommen kann. As long as no errors in the calculations or errors of the sensors or actuators or their connections to the control unit occur within the control unit, the adaptations can use the correction of the fuel quantity to be injected or the correction of the air charge to be supplied to the component changes due to aging, drift and the like to correct. However, it is possible that erroneous calculations within the controller or faulty sensor or actuator functions occur and so cause adaptation or correction variables, which lead to an increase in the torque of the controlled by the control unit internal combustion engine, without this being desired by the driver. Based on this, there may be an unwanted acceleration of the vehicle, which may endanger the driver or other persons.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung einer Adaption, die auf die Einstellung des Luft-/Kraftstoff- verhältnisses einwirkt, zur Verfügung zu stellen, mit denen eine nicht gewünschte Drehmomenterhöhung aufgrund einer fehlerhaften Berechnung im Steuergerät vermieden werden kann. It is therefore an object of the present invention to provide a method and a device for carrying out an adaptation which acts on the adjustment of the air / fuel ratio, with which an undesired increase in torque due to a faulty calculation in the control unit is avoided can.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zur Adaption eines Motorsystems gemäß Anspruch 1 sowie durch die Vorrichtung, das Motorsystem und das Computerprogrammprodukt gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst. This object is achieved by the method for adapting an engine system according to claim 1 and by the device, the motor system and the computer program product according to the independent claims.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Regeln und Adaptieren eines Luft-/Kraftstoffverhältnisses eines Luft-/Kraftstoffgemischs in einem Verbrennungsmotor, insbesondere in einem Ottomotor vorgesehen. Das Verfahren um- fasst die folgenden Schritte: Further advantageous embodiments of the present invention are specified in the dependent claims. According to a first aspect, a method is provided for regulating and adapting an air / fuel ratio of an air / fuel mixture in an internal combustion engine, in particular in a gasoline engine. The procedure comprises the following steps:
- Bereitstellen eines Istlambdawerts, der eine aktuelle Luft-/Kraftstoffverhältnis- angabe angibt, und eines Solllambdawerts, der eine gewünschte Luft-Providing an actual lambda value indicative of a current air / fuel ratio indication and a desired lambda value indicative of a desired air / fuel ratio indication;
/Kraftstoffverhältnisangabe angibt; Indicates fuel ratio;
- abhängig von dem Istlambdawert, Ermitteln einer Korrekturgröße zum Regeln des Istlambdawerts auf den Solllambdawert, dependent on the actual lambda value, determining a correction variable for regulating the actual lambda value to the desired lambda value,
wobei die Korrekturgröße abhängig von der Abweichung des Istlambdawerts von dem Solllambdawert einem Füllungskorrekturwert zum Beaufschlagen einer die Luftfüllung des Verbrennungsmotors beeinflussenden Größe oder einem Kraftstoff korrekturwert zum Beaufschlagen einer die einzuspritzende Kraftstoffmenge des Verbrennungsmotors beeinflussenden Größe entspricht. wherein the correction quantity depends on the deviation of the actual lambda value from the desired lambda value corresponds to a filling correction value for applying a size influencing the air charge of the internal combustion engine or a fuel correction value for acting on a size influencing the fuel quantity of the internal combustion engine to be injected.
Eine Idee des obigen Verfahrens zum Durchführen einer Regelung und Adaption in einem Motorsystem besteht darin, den Adaptionseingriff durch die Korrekturbzw. Adaptionsgröße so durchzuführen, dass keinesfalls eine Erhöhung des vom Verbrennungsmotor bereitgestellten Drehmoments auftreten kann. Dies wird da- durch erreicht, dass der Regelungs- und Adaptionseingriff sowohl bezüglich der einzuspritzenden Kraftstoffmenge als auch bezüglich der einzustellenden Luftfüllung vorgenommen werden kann. Um Momenterhöhungen aufgrund einer fehlerhaften Berechnung oder eines sonstigen Fehlers zu vermeiden, wird dazu sichergestellt, dass der Adaptionseingriff weder eine Erhöhung der einzuspritzen- den Kraftstoffmenge noch eine Erhöhung der in dem Zylinder befindlichen Luftfüllung vornimmt. Die Gemischregelung und -adaption kann dann durchgeführt werden, indem entweder die einzuspritzende Kraftstoffmenge oder die den Zylindern zuzuführende Luftfüllung verringert wird. Weiterhin kann als die Korrekturgröße der Füllungskorrekturwert zum Beaufschlagen der die Luftfüllung des Verbrennungsmotors beeinflussenden Größe verwendet werden, wenn der Istlambdawert größer ist als der Solllambdawert. One idea of the above method for performing a control and adaptation in an engine system is to adapt the adaptation by the Korrekturbzw. Adaption size to perform so that under no circumstances can increase the torque provided by the engine occurs. This is achieved by the fact that the control and adaptation intervention can be carried out both with regard to the quantity of fuel to be injected and with regard to the air charge to be set. In order to avoid torque increases due to a faulty calculation or another error, it is ensured that the adaptation intervention neither increases the quantity of fuel to be injected nor increases the air charge in the cylinder. The mixture control and adaptation can then be carried out by either reducing the amount of fuel to be injected or the air charge to be supplied to the cylinders. Furthermore, as the correction variable, the filling correction value for applying the quantity influencing the air filling of the internal combustion engine can be used if the actual lambda value is greater than the desired lambda value.
Alternativ oder zusätzlich kann als die Korrekturgröße der Kraftstoffkorrekturwert zum Beaufschlagen einer die einzuspritzende Kraftstoffmenge des Verbren- nungsmotors beeinflussenden Größe verwendet werden, wenn der Istlambda- wert kleiner ist als der Solllambdawert. Alternatively or additionally, the fuel correction value for applying a quantity of fuel to be injected to the combustion can be used as the correction variable. If the actual lambda value is smaller than the desired lambda value, this variable can be used.
Weiterhin kann die Korrekturgröße so gewählt werden, dass nur eine Reduzierung der Kraftstoffmenge oder der Luftfüllung aufgrund der Korrekturgröße zugelassen wird. Furthermore, the correction quantity can be chosen such that only a reduction of the fuel quantity or the air charge due to the correction quantity is permitted.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Vorrichtung zum Adaptieren eines Luft- /Kraftstoffverhältnisses eines Luft-/Kraftstoffgemisches in einem Verbrennungsmotor, insbesondere in einem Ottomotor, vorgesehen. Die Vorrichtung ist ausgebildet, um: According to a further aspect, an apparatus for adapting an air / fuel ratio of an air / fuel mixture in an internal combustion engine, in particular in a gasoline engine, is provided. The device is designed to:
- einen Istlambdawert, der eine aktuelle Luft-/Kraftstoffverhältnisangabe angibt, und einen Solllambdawert, der eine gewünschte Luft-/Kraftstoffverhältnis- angabe angibt, bereitzustellen;  an actual lambda value indicative of a current air / fuel ratio indication and a desired lambda value indicative of a desired air / fuel ratio indication;
- abhängig von dem Istlambdawert eine Korrekturgröße zum Regeln des  depending on the actual lambda value, a correction variable for regulating the
Istlambdawerts auf den Solllambdawert zu ermitteln, wobei die Korrekturgröße abhängig von der Abweichung des Istlambdawerts von dem Solllambdawert einem Füllungskorrekturwert zum Beaufschlagen einer die Luftfüllung des Verbrennungsmotors beeinflussenden Größe oder einem Kraftstoffkorrekturwert zum Beaufschlagen einer die einzuspritzende Kraftstoffmenge des Verbrennungsmotors beeinflussenden Größe entspricht.  Actual lambd value to determine the desired lambda value, wherein the correction variable depending on the deviation of the actual lambda value of the target lambda value corresponds to a filling correction value for acting on the size of the air filling of the internal combustion engine influencing variable or a fuel correction value for acting on an influencing the fuel quantity of the internal combustion engine.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Motorsystem vorgesehen. Das Motorsystem umfasst: In another aspect, an engine system is provided. The engine system includes:
- einen Verbrennungsmotor;  an internal combustion engine;
- einen Stellgeber zum Einstellen einer Luftfüllung in dem Verbrennungsmotor; a positioner for adjusting an air charge in the internal combustion engine;
- einen Stellgeber zum Einstellen einer einzuspritzenden Kraftstoffmenge; - An encoder for setting an amount of fuel to be injected;
- ein Steuergerät, um:  - a controller to:
einen Istlambdawert bereitzustellen, der eine aktuelle Luft-/Kraftstoffverhält- nisangabe angibt, und einen Solllambdawert, der eine gewünschte Luft- /Kraftstoffverhältnisangabe angibt;  provide an actual lambda value indicative of a current air / fuel ratio indication and a desired lambda value indicative of a desired air / fuel ratio indication;
abhängig von dem Istlambdawert eine Korrekturgröße zum Regeln des Istlambdawerts auf den Solllambdawert zu ermitteln, wobei die Korrekturgröße abhängig von der Abweichung des Istlambdawerts von dem Solllambdawert einem Füllungskorrekturwert zum Beaufschlagen einer die Luftfüllung des Verbrennungsmotors beeinflussenden Größe oder einem Kraftstoffkorrekturwert zum Beaufschlagen einer die einzuspritzende Kraftstoffmenge des Verbrennungsmotors beeinflussenden Größe entspricht. dependent on the actual lambda value to determine a correction variable for controlling the actual lambda value to the desired lambda value, wherein the correction variable depends on the deviation of the actual lambda value from the desired lambda value a filling correction value for acting on a size influencing the air filling of the internal combustion engine Corresponds to the fuel correction value for applying a size influencing the amount of fuel to be injected of the internal combustion engine.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Computerprogrammprodukt vorgesehen, das einen Programmcode enthält, der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinheit ausgeführt wird, das obige Verfahren durchführt. In another aspect, a computer program product is provided that includes program code that, when executed on a computing device, performs the above method.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Preferred embodiments of the present invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Motorsystems mit einem Verbrennungsmotor mit Saugrohreinspritzung; und Figure 1 is a schematic representation of an engine system with an internal combustion engine with intake manifold injection; and
Figur 2 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung der in dem Steuergerät des Motorsystems realisierten Funktionen zum Einstellen der Luftfüllung in den Zylindern, der Ermittlung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge und der entsprechenden Adaptionsverfahren. FIG. 2 shows a block diagram for illustrating the functions implemented in the control unit of the engine system for adjusting the air charge in the cylinders, determining the quantity of fuel to be injected and the corresponding adaptation methods.
Beschreibung von Ausführungsformen Description of embodiments
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Motorsystems 1 mit einem Verbrennungsmotor 2. Der Verbrennungsmotor 2 ist ein Ottomotor mit, in diesem Ausführungsbeispiel, vier Zylindern 3. Dem Verbrennungsmotor 2 bzw. den Zylindern 3 wird Luft über ein Luftzuführungssystem 4 zugeführt. In dem Luftzuführungssystem 4 ist eingangsseitig ein Luftmassensensor 5 angeordnet, der als Heißfilmluftmassensensor ausgebildet sein kann, um eine in den Verbrennungsmotor 2 strömende Luftmenge zu detektieren. Figure 1 shows a schematic representation of an engine system 1 with an internal combustion engine 2. The internal combustion engine 2 is a gasoline engine with, in this embodiment, four cylinders 3. The internal combustion engine 2 and the cylinders 3, air is supplied via an air supply system 4. In the air supply system 4, an air mass sensor 5 is arranged on the input side, which may be formed as a hot film air mass sensor to detect an amount of air flowing into the internal combustion engine 2.
Stromabwärts des Luftmassensensors 5 ist ein Drosselklappensteller mit einer Drosselklappe 6 angeordnet, der durch eine Einstellung einer Drosselklappe 6 den Luftstrom in den Verbrennungsmotor 2 und somit die in den Zylindern 3 vorliegende Luftfüllung steuern kann. Die Luftfüllung ist dabei definiert als die Menge an Luft, die in einem Zylinder 3 bei einer Verbrennung zur Verfügung steht, und wird als Luftmassenstrom angegeben, der die Luftfüllung drehzahlproportional angibt. Downstream of the air mass sensor 5, a throttle valve actuator with a throttle valve 6 is arranged, which can control the air flow into the internal combustion engine 2 and thus the present in the cylinders 3 air filling by adjusting a throttle valve 6. The air charge is defined as the amount of air that is available in a cylinder 3 in a combustion, and is specified as the air mass flow, which indicates the air charge in proportion to the speed.
Zwischen der Drosselklappe 6 und den (nicht gezeigten) Einlassventilen der Zylinder 3 ist ein Einspritzventil 7 angeordnet, um Kraftstoff einer vorgegebenen Kraftstoffmenge in den so genannten Saugrohrabschnitt des Luftzuführungssystems 4 einzuspritzen. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, Einspritzventile 7 direkt an den Zylindern 3 anzuordnen, um eine Direkteinspritzung von Kraftstoff zu ermöglichen. Between the throttle valve 6 and the intake valves (not shown) of the cylinders 3, an injection valve 7 is arranged to inject fuel of a predetermined amount of fuel into the so-called suction pipe section of the air supply system 4. Alternatively or additionally, it is also possible to arrange injection valves 7 directly on the cylinders 3 in order to allow a direct injection of fuel.
Verbrennungsabgase aus den Zylindern 3 werden über einen Abgasabführungsabschnitt 8 abgeführt. In dem Abgasabführungsabschnitt 8 ist eine Lambdason- de 9 angeordnet, die den Sauerstoffgehalt des Verbrennungsabgases misst und ein entsprechendes Lambdasignal zur Verfügung stellt. Das Lambdasignal ermöglicht es, zu ermitteln, ob sich das in den Zylindern 3 zur Verbrennung bereitgestellte Luft-/Kraftstoffgemisch in einem stöchiometrischen Gleichgewicht befunden hat oder ob während der Verbrennung zu viel oder zu wenig Kraftstoff oder zu viel oder zu wenig Luftfüllung vorgelegen hat. Combustion exhaust gases from the cylinders 3 are discharged via an exhaust gas discharge section 8. A lambda probe 9, which measures the oxygen content of the combustion exhaust gas and makes available a corresponding lambda signal, is arranged in the exhaust gas removal section 8. The lambda signal makes it possible to determine whether the air / fuel mixture provided in the cylinders 3 for combustion was in a stoichiometric equilibrium, or if there was too much or too little fuel or too much or too little air filling during the combustion.
Befindet sich zum Zeitpunkt der Verbrennung mehr Luft im Brennraum der Zylinder 3 als für ein stöchiometrisches Luft-/Kraftstoffverhältnis benötigt wird, so handelt es sich um ein zu mageres Gemisch. Der Lambdawert, der bei einem stöchiometrischen Luft-/Kraftstoffverhältnis dem Wert 1 entspricht, ist dann größer 1. Befindet sich zum Zeitpunkt der Verbrennung mehr Kraftstoff in dem Brennraum der Zylinder 3 als für ein stöchiometrisches Luft-/Kraftstoffverhältnis benötigt wird, so handelt es sich um ein zu fettes Gemisch, das durch einen Lambdawert von kleiner 1 angegeben wird. If more air is present in the combustion chamber of the cylinder 3 at the time of combustion than is required for a stoichiometric air / fuel ratio, then this is an excessively lean mixture. The lambda value which corresponds to 1 at a stoichiometric air / fuel ratio is then greater than 1. If more fuel is present in the combustion chamber of the cylinders 3 than is needed for a stoichiometric air / fuel ratio at the time of combustion, this is the case too rich a mixture, which is indicated by a lambda value of less than 1.
Das Motorsystem 1 wird durch eine Steuereinheit 10 betrieben. Die Steuerein- heit 10 erfasst über verschiedene Sensoren Systemzustandsgrößen und steuert entsprechende Aktoren zum Betreiben des Verbrennungsmotors 2 an. So erhält die Steuereinheit 10 beispielsweise eine Angabe über die in die Zylinder 3 strömende Luftmenge, d. h. über die Luftfüllung, und eine Angabe über den momentanen Lambdawert, der angibt, ob das Luft-/Kraftstoffgemisch während der Ver- brennung in den Zylinder 3 zu fett oder zu mager war oder ein stöchiometrischesThe engine system 1 is operated by a control unit 10. The control unit 10 detects system state variables via various sensors and controls corresponding actuators for operating the internal combustion engine 2. Thus, the control unit 10 receives, for example, an indication of the amount of air flowing into the cylinder 3, d. H. via the air charge, and an indication of the current lambda value, which indicates whether the air / fuel mixture was too rich or too lean during combustion in the cylinder 3 or a stoichiometric
Luft-/Kraftstoffverhältnis von 1 hatte. Abhängig von den Systemzustandsgrößen des Motorsystems 1 und abhängig von einem von extern vorgegebenen Fahrerwunschmoment FWM gibt das Steuergerät 10 dann eine Ansteuerung für den Drosselklappensteller und eine Ansteuerung für das Einspritzventil 7 vor. Zur Ansteuerung des Drosselklappenstellers wird entsprechend eine Spannung vorgegeben, die einem bestimmten Stellwinkel der Drosselklappe 6 entspricht. Air / fuel ratio of 1 had. Depending on the system state variables of the engine system 1 and depending on a driver-predetermined torque FWM specified externally, the control unit 10 then presets a control for the throttle valve actuator and a control for the injection valve 7. For controlling the throttle valve actuator, a voltage corresponding to a certain adjustment angle of the throttle valve 6 is correspondingly specified.
Die Einspritzventile 7 werden entsprechend mit einer Öffnungszeitdauer angesteuert, wobei der Öffnungszeitdauer im Wesentlichen eine einzuspritzende Kraftstoffmenge zuzuordnen ist. The injection valves 7 are correspondingly driven with an opening period, wherein the opening period is essentially attributable to an amount of fuel to be injected.
Im Detail zeigt Figur 2 die in dem Steuergerät 10 realisierten Funktionen. Die Funktionsblöcke sind entweder als Software und/oder als Hardware in dem Steuergerät 10 implementiert. In einem Füllungssteuerungsblock 21 wird entsprechend einem vom Fahrer per Betätigung eines Fahrpedals vorgegebenen Fahrerwunschmoment FWM oder einer anderen Sollmomentenvorgabe die Sollstellung Dsoii der Drosselklappe 6 ermittelt. Das Fahrerwunschmoment FWM, das der Fahrer über eine entsprechende Stellung des Fahrpedals vorgibt, entspricht bei Ottomotoren im Wesentlichen einer Sollfüllung FSon, die in dem Füllungssteuerungsblock 21 unmittelbar in die Sollstellung DSon der Drosselklappe 6 umgesetzt wird. In detail, Figure 2 shows the realized in the control unit 10 functions. The functional blocks are implemented either as software and / or as hardware in the controller 10. In a filling control block 21, the desired position Dsoii of the throttle valve 6 is determined in accordance with a driver's desired torque FWM or another setpoint torque input specified by the driver by actuation of an accelerator pedal. The driver's desired torque FWM, which the driver prescribes via a corresponding position of the accelerator pedal, in gasoline engines essentially corresponds to a nominal charge F So n which is directly converted into the desired position D So n of the throttle valve 6 in the charge control block 21.
Ein Füllungserfassungsblock 22 ermittelt die tatsächliche Istfüllung F|St über eine Auswertung der durch das Luftzuführungssystem 4 strömenden Luftmenge LM, die mithilfe des Luftmassensensors 5 ermittelt werden kann. Die bereitgestellte Istfüllung F|St dient als Grundlage einer Gemischberechnung in einem Gemischberechnungsblock 23, in dem die der Istfüllung F|St entsprechende So II kraftstoffmenge Ksoii ermittelt wird. Eine Angabe über die Sollkraftstoffmenge KSonwird einem Einspritzberechnungsblock 24 zugeführt, der abhängig von der Sollkraftstoffmenge Ksoii die Öffnungszeitdauer der Einspritzventile 7 bestimmt und die Einspritzventile 7 entsprechend ansteuert. A charge detection block 22 determines the actual actual charge F | St via an evaluation of the flowing through the air supply system 4 air amount LM, which can be determined by means of the air mass sensor 5. The provided actual filling F | St serves as the basis of a mixture calculation in a mixture calculation block 23, in which the actual filling F | St corresponding So II fuel quantity Ksoii is determined. An indication of the target fuel amount K So nwill supplied to an injection calculation block 24, which determines, depending on the target fuel amount Ks o ii opening time of the injectors 7 and the injection valves 7 drives accordingly.
In einem Füllungsadaptionsblock 25 wird die Sollfüllung FSOII mit der Istfüllung F|St verglichen und bei einer Abweichung zwischen der Sollfüllung FSOII und der Istfüllung Fist wird in bekannter Weise ein entsprechender Füllungskorrekturwert FK0rri ermittelt und dem Füllungssteuerungsblock 21 bereitgestellt, um eine entsprechende Korrektur der Ansteuerung der Drosselklappe 6 zu bewirken. Ist die Istfüllung F|St kleiner als die Sollfüllung FSon, so wird die Drosselklappe 6 geöffnet. Ist die Istfüllung F|St größer als die Sollfüllung FSon, so wird die Drosselklappe 6 weiter geschlossen. Mithilfe eines Gemischregelungsblocks 26 wird eine Regelung des Luft-/Kraft- stoffgemischs realisiert. Die Regelung kann einen Proportionalanteil und einen Differentialanteil vorsehen. Die Regelung des Luft-/Kraftstoffgemischs basiert auf einem von der Lambdasonde 9 gelieferten Istlambdawert Lambdaist und dient dazu, das Luft-/Kraftstoffverhältnis auf ein durch einen Soll-Lambdawert Lamb- daS0ii vorgegebenes Luft-/Kraftstoffverhältnis einzuregeln. In a filling adaptation block 25, the desired filling F SO II with the actual filling F | St compared and at a deviation between the desired filling F SO II and the actual charge Fist a corresponding filling correction value F K0 rri is determined in a known manner and the filling control block 21 provided to effect a corresponding correction of the control of the throttle valve 6. Is the Actual filling F | St smaller than the target filling F So n, the throttle valve 6 is opened. Is the actual filling F | St greater than the target filling F So n, the throttle valve 6 is closed further. By means of a mixture control block 26, a regulation of the air / fuel mixture is realized. The control can provide a proportional component and a differential component. The regulation of the air / fuel mixture is based on an actual lambda value Lambda st supplied by the lambda probe 9 and serves to regulate the air / fuel ratio to an air / fuel ratio predetermined by a desired lambda value Lambda S0 ii.
Der Gemischregelungsblock 26 umfasst weiterhin eine Adaption, die beispielsweise in Form eines Integralanteils der Regelung oder separat von der Regelung realisiert werden kann. Der Gemischregelungsblock 26 stellt einen weiteren Fül- lungskorrekturwert FKOIT2 für den Füllungssteuerungsblock 21 sowie einen Kraft- stoffmengenkorrekturwert KKorr für den Gemischberechnungsblock 23 bereit. The mixture control block 26 further comprises an adaptation, which can be realized for example in the form of an integral part of the control or separately from the control. The mixture control block 26 provides a further charge correction value FK OIT 2 for the charge control block 21 and a fuel amount correction value K Kor r for the mixture calculation block 23.
Während zur Durchführung der Gemischregelung entweder eine Füllungsstellgröße SFüiiung an die Füllungssteuerung 21 oder eine Kraftstoffstellgröße SKraftstoff an den Gemischberechnungsblock 23 bereitgestellt wird, um den aktuellenWhile the implementation of the mixture control a filling manipulated variable S F üiiung either provided to the stuff control 21 or a fuel control value S to the mixture Kr aftstoff calculation block 23 to the current
Istlambdawert Lambdaist entsprechend auf den Solllambdawert LambdaS0ii einzuregeln, werden langfristige Änderungen im Motorsystem 1 durch den Integralanteil der Gemischregelung erkannt. Der Gemischregelungsblock 26 ist daher so ausgebildet, dass der Integralanteil der Gemischregelung getrennt von den übri- gen Anteilen, wie Proportional- und Differentialanteilen, an den Füllungssteuerungsblock 21 und an den Gemischberechnungsblock 23 weitergegeben wird. Istlambdawert Lambdai st corresponding to the desired lambda value Lambda S0 ii regulate, long-term changes in the engine system 1 are detected by the integral component of the mixture control. The mixture control block 26 is therefore designed such that the integral component of the mixture control is forwarded to the charge control block 21 and to the mixture calculation block 23 separately from the remaining components, such as proportional and differential components.
Der Gemischregelungsblock 26 ist so ausgebildet, dass er sowohl dem Füllungssteuerungsblock 21 den weiteren Füllungskorrekturwert FKorr2 als auch dem Ge- mischberechnungsblock 23 einen Kraftstoffkorrekturwert KKorr bereitstellen kann. The mixture control block 26 is configured so that it can provide both the filling control block 21 with the further filling correction value F Kor r2 and the mixture calculating block 23 with a fuel correction value K Kor r.
Wird über den Integralanteil der Gemischregelung festgestellt, dass das Luft- /Kraftstoffgemisch tendenziell zu fett ist (Lambda < 1), so wird die entsprechende Integrationsgröße als Kraftstoffkorrekturwert KKorr an den Gemischberechnungs- block 23 ausgegeben. Der Kraftstoffkorrekturwert KKorr ist jedoch mit einem Vorzeichen behaftet, das eine Reduzierung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge, d. h. der Sollkraftstoffmenge, angibt. Es ist in dem Gemischregelungsblock 26 vorgesehen, dass der Kraftstoffkorrekturwert KKorr so ausgegeben wird, dass nur Reduzierungen der einzuspritzenden Kraftstoffmenge in dem Gemischberechnungsblock 23 zugelassen werden. If it is determined via the integral component of the mixture control that the air / fuel mixture tends to be too rich (lambda <1), the corresponding integration variable is output as fuel correction value K Korr to the mixture calculation block 23. However, the fuel correction value K Kor r has a sign, which is a reduction in the amount of fuel to be injected, ie the target fuel quantity, indicates. It is provided in the mixture control block 26 that the fuel correction value K Kor r is output so that only reductions in the amount of fuel to be injected in the mixture calculation block 23 are permitted.
Wird im anderen Fall über den Integrationswert festgestellt, dass das Luft- /Kraftstoffgemisch tendenziell zu mager ist (Lambda > 1), so wird nicht wie in bisherigen Adaptionsverfahren der Kraftstoffkorrekturwert KKorr vorgegeben, der die Sollkraftstoffmenge erhöht, sondern es wird der weitere Füllungskorrektur- wert FKorr2 an den Füllungssteuerungsblock 21 so bereitgestellt, dass eine Korrektur der Drosselklappenstellung in Schließrichtung bewirkt wird. Dies kann entsprechend durch die Wahl eines geeigneten Vorzeichens des weiteren Füllungskorrekturwertes FKorr2 erfolgen. Auf diese Weise kann die Gemischadaption basierend auf dem Integralanteil der Gemischregelung lediglich zu einer Reduzie- rung des bereitgestellten Drehmoments führen. If, in the other case, it is determined via the integration value that the air / fuel mixture tends to be too lean (lambda> 1), then the fuel correction value K Kor r, which increases the setpoint fuel quantity, is not predetermined as in previous adaptation methods, but the further charge correction becomes value F Kor r2 is provided to the charge control block 21 so as to effect a throttle position correction in the closing direction. This can be done by selecting a suitable sign of the further filling correction value F Kor r2. In this way, the mixture adaptation based on the integral component of the mixture control can only lead to a reduction of the provided torque.
Durch das ausschließliche Zulassen von momentenreduzierenden Adaptionseingriffen wird verhindert, dass eine Adaption auch zu einer Drehmomenterhöhung führen kann. Dadurch wird im Steuergerät 10 eine zusätzliche Sicherheit gegen eine Drehmomenterhöhung aufgrund von fehlerhaften Berechnungen gewährleistet. The exclusive permitting of torque-reducing adaptation interventions prevents that an adaptation can also lead to an increase in torque. As a result, an additional security against an increase in torque due to incorrect calculations is ensured in the control unit 10.
Wenn die in dem Füllungserfassungsblock 22 berechnete Istfüllung F|St aufgrund eines Fehlers (z.B. Berechnungsfehler im Steuergerät, Fehler einer Sensor- oder Aktorfunktion oder in deren Zuleitungen) kleiner ist als die tatsächlich in demWhen the actual charge F |. Calculated in the charge detection block 22 St due to a fault (eg calculation error in the control unit, fault of a sensor or actuator function or in their supply lines) is smaller than that actually in the
Luftzuführungssystem 4 strömende Luftmasse, so führt der Einsatz des Fül- lungsadaptionsblocks 25 dazu, dass die Drosselklappe 6 weiter geöffnet wird. Dadurch gelangt real eine größere Luftfüllung in die Zylinder 3 des Verbrennungsmotors 2. Da die Kraftstoffberechnung auf der fehlerhaft zu kleinen Istfül- lung Fist basiert, wird zunächst zu wenig Kraftstoff ausgegeben. Dies führt zu einem zu mageren Luft-/Kraftstoffgemisch, was durch die Lambdasonde 9 in Form eines Lambdawerts größer 1 detektiert wird. Im Unterschied zu den Verfahren des Stands der Technik wird durch den Gemischregelungsblock 26 nicht zum Ausgleichen der zu geringen Kraftstoffmenge Kraftstoff nachgesteuert, was zu einer Momenterhöhung führen würde, sondern es wird ein Eingriff in die Füllungssteuerung vorgenommen, indem der weitere Füllungskorrekturwert FKorr2 angepasst wird, der dazu führt, dass der Drosselklappensteller die Drosselklappe 6 entsprechend wieder schließt. Air supply system 4 flowing air mass, so the use of the Fülungsungs adaption block 25 causes the throttle valve 6 is opened further. As a result, a larger air charge actually reaches the cylinders 3 of the internal combustion engine 2. Since the fuel calculation is based on the incorrectly too small actual charge Fist, initially too little fuel is output. This leads to a lean air / fuel mixture, which is detected by the lambda probe 9 in the form of a lambda value greater than 1. Unlike the methods of the prior art, the mixture control block 26 is not readjusted to compensate for the insufficient fuel amount of fuel, which would lead to an increase in torque, but an intervention in the filling control is performed by the further filling correction value F Kor r2 is adjusted, which causes the throttle valve adjuster closes the throttle valve 6 accordingly.
Während dieses Verfahrens bleibt der Kraftstoffkorrekturwert KKorr konstant und es wird so eine Momenterhöhung durch eine erhöhte Kraftstoffbeimessung verhindert. Die Gemischregelung und die Gemischadaption basierend auf den Integrationswerten wirkt somit der Füllungsadaption des Füllungsadaptionsblocks 25 entgegen und kompensiert deren Reaktion auf die als zu klein ermittelte Istfüllung Fist. Da sich hierbei weder die reale Luftfüllung erhöht noch es zu einer Erhöhung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge geführt hat, kommt es im Gegensatz zu bisherigen Verfahren nicht zu einer erhöhten Drehmomentabgabe gegenüber dem vom Fahrer gewünschten Fahrerwunschmoment FWM. During this process, the fuel correction value K Kor r remains constant and thus an increase in torque is prevented by an increased Kraftstoffbeimessung. The mixture control and the mixture adaptation based on the integration values thus counteract the charge adaptation of the charge adaptation block 25 and compensates for their response to the actual charge Fist determined to be too small. Since neither the real air charge increases nor has it led to an increase in the amount of fuel to be injected, in contrast to previous methods, there is no increased torque output compared to the driver desired torque FWM desired by the driver.
Wenn es aufgrund eines Fehlers, wie z.B. ein Berechnungsfehler im Steuergerät 10, ein Fehlers der Funktion eines Aktors (z.B. Einspritzventil) oder eines Sensors oder ein Fehler in deren Zuleitungen, innerhalb des Gemischberechnungsblocks 23 zu einer Erhöhung der Kraftstoffmenge kommt, wobei die Kraftstoffmenge größer ist als diejenige, die der realen Istfüllung F|St angemessen wäre, um ein dem Solllambdawert entsprechendes Luft-/Kraftstoffverhältnis zu erreichen, so wird das Luft-/Kraftstoffgemisch zu fett, da im Verhältnis zur Luftfüllung zu viel Kraftstoff eingespritzt wird. Die Füllungssteuerung 21 reagiert auf diesen Fehler nicht. Der Gemischregelungsblock 26 erhöht nun jedoch nicht mit- hilfe des weiteren Füllungskorrekturwerts FKOIT2 die dem Verbrennungsmotor 2 zugeführte Luftmenge, sondern wirkt mit dem Kraftstoffkorrekturwert KKorr erniedrigend auf die einzuspritzende Kraftstoffmenge ein. Der weitere Füllungskorrekturwert FKorr2 wird durch dieses Verfahren nicht geändert. Dadurch kann der Gemischregelungsblock 26 der aufgrund des Fehlers bei der Kraftstoffzumessung zu hohen eingespritzten Kraftstoffmenge direkt entgegenwirken und diese kompensieren. Da sich hierbei wiederum weder die reale Luftfüllung erhöht hat noch eine zu hohe Kraftstoffmenge eingespritzt wurde, kommt es im Gegensatz zu bisherigen Verfahren nicht zu einem erhöhten Drehmoment gegenüber dem vom Fahrer gewünschten Fahrerwunschmoment FWM. If, due to an error, such as a calculation error in the control unit 10, an error of the function of an actuator (eg injector) or a sensor or an error in their supply lines, within the mixture calculation block 23, an increase in the amount of fuel, the amount of fuel is greater as the one who is the real actual filling F | St would be appropriate in order to achieve a corresponding to the desired lambda value air / fuel ratio, the air / fuel mixture is too rich, because in relation to the air charge too much fuel is injected. The stuffing controller 21 does not respond to this error. However, the mixture control block 26 does not now increase the quantity of air supplied to the internal combustion engine 2 with the aid of the further fueling correction value FK OIT 2, but acts with the fuel correction value K Kor r on the fuel quantity to be injected. The further filling correction value F Kor r2 is not changed by this method. As a result, the mixture control block 26 can directly counteract and compensate for the excessive amount of fuel injected due to the fuel metering error. Since in this case neither the actual air charge has increased nor too high an amount of fuel has been injected, in contrast to previous methods, there is no increased torque compared to the driver desired torque FWM desired by the driver.

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren zum Regeln und Adaptieren eines Luft-/Kraftstoffverhältnisses eines Luft-/Kraftstoffgemischs in einem Verbrennungsmotor (2), insbesondere in einem Ottomotor; mit folgenden Schritten: A method for controlling and adapting an air / fuel ratio of an air / fuel mixture in an internal combustion engine (2), in particular in a gasoline engine; with the following steps:
- Bereitstellen eines Istlambdawerts (Lambdaist), der eine aktuelle Luft- /Kraftstoffverhältnisangabe angibt, und eines Solllambdawerts (Lambda- soii), der eine gewünschte Luft-/Kraftstoffverhältnisangabe angibt; Providing an actual lambda value (Lambda st ) indicative of a current air / fuel ratio indication and a desired lambda value (lambda soii) indicative of a desired air / fuel ratio indication;
- abhängig von dem Istlambdawert (Lambdaist), Ermitteln einer Korrekturgröße zum Regeln und Adaptieren des Istlambdawert (Lambdaist) auf den Solllambdawert (LambdaS0ii), - depending on the Istlambdawert (Lambdai st), determining a correction variable for controlling and adapting the Istlambdawert (Lambdai st) to the nominal lambda value (lambda S0 ii),
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Korrekturgröße abhängig von der Abweichung des Istlambdawerts (Lambdaist) von dem Solllambdawert (LambdaS0ii) einem Füllungskorrekturwert (FKorr2) zum Beaufschlagen einer die Luftfüllung des Verbrennungsmotors (2) beeinflussenden Größe oder einem Kraftstoffkorrekturwert (KKorr) zum Beaufschlagen einer die einzuspritzende Kraftstoffmenge des Verbrennungsmotors (2) beeinflussenden Größe entspricht. the correction quantity depends on the deviation of the actual lambda value (lambda st ) from the set lambda value (lambda S0 ii) a filling correction value (F Kor r2) for applying a quantity influencing the air charge of the internal combustion engine (2) or a fuel correction value (K Kor r) for charging a corresponds to the amount of fuel to be injected of the internal combustion engine (2) influencing size.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei als die Korrekturgröße der Füllungskorrekturwert (FKorr2) zum Beaufschlagen der die Luftfüllung des Verbrennungsmotors (2) beeinflussenden Größe verwendet wird, wenn der Istlambdawert (Lambdaist) größer ist als der Solllambdawert (LambdaS0ii)- 2. The method of claim 1, wherein as the correction value of the filling correction value (F Kor r2) for acting on the air filling of the internal combustion engine (2) influencing variable is used when the actual lambda value (Lambdaist) is greater than the desired lambda value (lambda S0 ii) -
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei als die Korrekturgröße der Kraftstoffkorrekturwert (KK0rr) zum Beaufschlagen eines die einzuspritzende Kraftstoffmenge des Verbrennungsmotors (2) beeinflussenden Größe verwendet wird, wenn der Istlambdawert (Lambdaist) kleiner ist als der Solllambdawert (Lambdasoii). 3. The method of claim 1 or 2, wherein as the correction value of the fuel correction value (K K0 rr) for acting on the fuel quantity of the internal combustion engine (2) influencing variable is used when the Istlambda (Lambdai st ) is smaller than the Solllambda (Lambdasoii ).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Korrekturgröße so gewählt wird, dass nur eine Reduzierung der Kraftstoffmenge oder der Luftfüllung aufgrund der Korrekturgröße zugelassen wird. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the correction amount is selected so that only a reduction of the fuel amount or the air filling is allowed due to the correction amount.
Vorrichtung zum Regeln und Adaptieren eines Luft-/Kraftstoffverhältnisses eines Luft-/Kraftstoffgemischs in einem Verbrennungsmotor (2), insbesondere in einem Ottomotor; wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, um: Device for regulating and adapting an air / fuel ratio of an air / fuel mixture in an internal combustion engine (2), in particular in a gasoline engine; the device being designed to:
- einen Istlambdawert (Lambdaist), der eine aktuelle Luft-/Kraftstoffver- hältnisangabe angibt, und einen Solllambdawert (LambdaS0ii), der eine gewünschte Luft-/Kraftstoffverhältnisangabe angibt, bereitzustellen; an actual lambda value (Lambda st ) indicating a current air / fuel ratio indication and a desired lambda value (lambda S0 ii) indicative of a desired air / fuel ratio indication;
- abhängig von dem Istlambdawert (Lambdaist) eine Korrekturgröße zum Regeln und Adaptieren des Istlambdawerts (Lambdaist) auf den Solllambdawert (LambdaSoii) zu ermitteln, wobei die Korrekturgröße abhängig von der Abweichung des Istlambdawerts von dem Solllambdawert (Lambdasoii) einem Füllungskorrekturwert zum Beaufschlagen einer die Luftfüllung des Verbrennungsmotors (2) beeinflussenden Größe oder einem Kraftstoffkorrekturwert zum Beaufschlagen einer die einzuspritzende Kraftstoffmenge des Verbrennungsmotors (2) beeinflussenden Größe entspricht. depending on the actual lambda value (lambda st ), determining a correction quantity for regulating and adapting the actual lambda value (lambda st ) to the desired lambda value (lambda s oii), the correction quantity being dependent on the deviation of the actual lambda value from the desired lambda value (lambda) during a fill correction value Applying a magnitude influencing the air charge of the internal combustion engine (2) or a fuel correction value for charging a variable influencing the fuel quantity of the internal combustion engine (2) to be injected.
Motorsystem (1) umfassend: Motor system (1) comprising:
- einen Verbrennungsmotor (2);  an internal combustion engine (2);
- einen Stellgeber (6) zum Einstellen einer Luftfüllung in dem Verbrennungsmotor;  - An encoder (6) for adjusting an air charge in the internal combustion engine;
- einen Stellgeber (7) zum Einstellen einer einzuspritzenden Kraftstoffmenge;  - An encoder (7) for setting an amount of fuel to be injected;
- ein Steuergerät (10), um:  a controller (10) to:
einen Istlambdawert (Lambdaist), der eine aktuelle Luft-/Kraftstoff- verhältnisangabe angibt, und einen Solllambdawert (LambdaS0ii), der eine gewünschte Luft-/Kraftstoffverhältnisangabe angibt, bereitzustellen; an actual lambda value (Lambda st ) indicative of a current air / fuel ratio indication and a desired lambda value (lambda S0 ii) indicative of a desired air / fuel ratio indication;
abhängig von dem Istlambdawert (Lambdaist) eine Korrekturgröße zum Regeln und Adaptieren des Istlambdawerts (Lambdaist) auf den Solllambdawert (LambdaSoii) zu ermitteln, wobei die Korrekturgröße abhängig von der Abweichung des Istlambdawerts (Lambdaist) von dem Solllambdawert (LambdaS0ii) einem Füllungskorrekturwert (FKorr2) zum Beaufschlagen einer die Luftfüllung des Verbrennungsmotors (2) beeinflussenden Größe oder einem Kraftstoffkorrekturwert (KKorr) zum Beaufschlagen einer die einzuspritzende Kraftstoffmenge des Verbrennungsmotors (2) beeinflussenden Größe entspricht. dependent on the actual lambda value (Lambdai st ) to determine a correction variable for regulating and adapting the actual lambda value (lambda st ) to the desired lambda value (lambda S oii), wherein the correction quantity depends on the deviation of the actual lambda value (lambda st ) from the desired lambda value (lambda S0 ii) a filling correction value (F Kor r2) for acting on the air filling of the internal combustion engine (2) influencing variable or a fuel correction value (K Kor r) for acting on the fuel quantity of the internal combustion engine (2) influencing variable corresponds.
7. Computerprogrammprodukt, das einen Programmcode enthält, der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinheit ausgeführt wird, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 durchführt. A computer program product containing program code which, when executed on a data processing unit, performs the method of any one of claims 1 to 4.
PCT/EP2011/070789 2010-12-15 2011-11-23 Method for controlling and adapting an air/fuel mixture in an internal combustion engine WO2012079935A1 (en)

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