DE102008009034B3

DE102008009034B3 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102008009034B3
Application number: DE102008009034A
Authority: DE
Inventors: Gerald Rieder; Paul Rodatz
Original assignee: Audi AG; Continental Automotive GmbH
Current assignee: Audi AG; Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-02-14
Filing date: 2008-02-14
Publication date: 2009-04-23
Anticipated expiration: 2028-02-15
Also published as: KR101554122B1; KR20090088335A; US20090210136A1; US8239117B2

Abstract

Ein Startmengenadaptionswert (ST_AD) wird angepasst abhängig von einer Größe, die charakteristisch ist für einen Drehzahlverlauf während des Starts (ST) der Brennkraftmaschine. Ein Lambdaadaptionswert (LAM_AD) wird angepasst abhängig von zumindest einem Regelparameter (LAM_RP) der Lambdaregelung, wenn eine vorgegebene Bedingung (COND) erfüllt ist, die voraussetzt, dass ein quasi stationärer Betriebszustand vorliegt. Ein Zwischenkorrekturwert (ZW_KOR) wird angepasst abhängig von einer Änderung des Startmengenadaptionswertes (ST_AD) seit einem letzten Anpassen des Lambdaadaptionswertes (LAM_AD). Eine zuzumessende Kraftstoffmasse (MFF) wird abhängig von zumindest einer Betriebsgröße (BG) der Brennkraftmaschine ermittelt. Die zuzumessende Kraftstoffmasse (MFF) wird während des Starts (ST) der Brennkraftmaschine mittels des Startmengenadaptionswertes (ST_AD) korrigiert. Die zuzumessende Kraftstoffmasse (MFF) außerhalb des Starts (ST) der Brennkraftmaschine wird abhängig von dem Lambdaadaptionswert (LAM_AD) korrigiert. Die zuzumessende Kraftstoffmasse (MFF) wird abhängig von dem Zwischenkorrekturwert (ZW_KOR) korrigiert, bis erstmalig nach dem jeweiligen Start (ST) der Lambdaadaptionswert (LAM_AD) angepasst ist.

Description

Immer strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich zulässiger Schadstoffemissionen von Kraftfahrzeugen, in denen Brennkraftmaschinen angeordnet sind, machen es erforderlich, die Schadstoffemissionen beim Betrieb der Brennkraftmaschine so gering wie möglich zu halten. Dies kann zum einen erfolgen, in dem die Schadstoffemissionen verringert werden, die während der Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine entstehen. Zum anderen sind für Brennkraftmaschinen Abgasnachbehandlungssysteme im Einsatz, die die Schadstoffemissionen, die während des Verbrennungsprozesses des Luft/Kraftstoff-Gemisches in den jeweiligen Zylindern erzeugt werden, in unschädliche Stoffe umwandeln. Zu diesem Zweck werden Katalysatoren eingesetzt, die Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe und Stickoxide in unschädliche Stoffe umwandeln. Sowohl das gezielte Beeinflussen des Erzeugens der Schadstoffemissionen während der Verbrennung als auch das Umwandeln der Schadstoffkomponenten mit einem hohen Wirkungsgrad durch einen Abgaskatalysator setzen ein sehr präzise eingestelltes Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem jeweiligen Zylinder voraus.
Aus dem Fachbuch "Handbuch Verbrennungsmotor", Herausgeber Richard von Basshuysen, Fred Schäfer, 2. Auflage, Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Juni 2002, Seiten 559 bis 561, ist eine lineare Lambdaregelung bekannt mit einer linearen Lambdasonde, die stromaufwärts eines Abgaskatalysators angeordnet ist, und einer binären Lambdasonde, die stromabwärts des Abgaskatalysators angeordnet ist. Ein Lambdasollwert wird mittels eines Filters gefiltert, das Gaslaufzeiten und das Sensorverhalten berücksichtigt. Der so gefilterte Lambdasollwert ist die Regelgröße eines PI²D-Lambdareglers, dessen Stellgröße eine Einspritzmengekorrektur ist.
Ferner ist aus dem gleichen Fachbuch auf den gleichen Seiten auch eine binäre Lambdaregelung bekannt mit einer binären Lambdasonde, die stromaufwärts des Abgaskatalysators angeordnet ist. Die binäre Lambdaregelung umfasst einen PI-Regler, wobei die P- und I-Anteile in Kennfeldern über Motordrehzahl und Last abgelegt sind. Bei der binären Lambdaregelung ergibt sich die Anregung des Katalysators, auch als Lambda-Schwankung bezeichnet, implizit durch die Zweipunktregelung. Die Amplitude der Lambda-Schwankung wird auf etwa 3% eingestellt.
DE 197 02 556 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Erfassen der Kraftstoffeigenschaften für eine Brennkraftmaschine, die die Eigenschaft des von dem Motor verwendeten Kraftstoffs aus dem Betriebszustand beim Start des Motors erfasst, und ein Signal ausgibt, das die erfasste Kraftstoffeigenschaft anzeigt. Die Eigenschaft des verwendeten Kraftstoffs wird ermittelt basierend auf einem Parameter, der das Startverhalten der Brennkraftmaschine darstellt und einem Parameter, der die Änderung der Umdrehung während des Starts repräsentiert.
Aus DE 102 21 337 A1 ist ein Verfahren zur Korrektur der einer Brennkraftmaschine zuzuführenden Kraftstoffmenge bekannt. Dabei wird die Korrektur in Abhängigkeit eines ersten Korrekturwertes für eine Startphase der Brennkraftmaschine und eines zweiten Korrekturwertes für eine Nachstartphase der Brennkraftmaschine durchgeführt. Der erste Korrekturwert wird in Abhängigkeit des Drehzahlhochlaufs in der Startphase ermittelt. Der zweite Korrekturwert wird in Abhängigkeit der Laufunruhe der Brennkraftmaschine in der Nachstartphase ermittelt. Auf diese Weise kann die Kraftstoffvorsteuerung bei unterschiedlichen Kraftstoffqualitäten verbessert werden.
Aus DE 10 2006 043 702 B3 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine bekannt, bei der ein Lambdaadaptionswert abhängig von einer Reglerabweichung des Lambdareglers ermittelt wird. Zur Beurteilung der Qualität des Kraftstoffes wird ein Kennwert in Abhängigkeit von einem Verhältnis des Lambdaadaptionswertes zu einem vorgegebenen Schlecht-Lambdaadaptionswert, welcher repräsentativ ist für eine schlechte Kraftstoffqualität, und zu einem Gut-Lambdaadaptionswert, der repräsentativ ist für eine gute Kraftstoffqualität, ermittelt.
In DE 102 52 423 A1 ist ein Verfahren zur Korrektur der Anfettung eines Kraftstoff/Luftgemisches offenbart, bei dem nach einer Startphase und vor dem Beginn der Lambdaregelung eine Adaption der Anfettung unter Vergleich der zwischen einer aktuell erfassten Basisgröße und einer vorhergehend erfassten Basisgröße beurteilt wird und die Adaption bei Verbesserung der Basisgröße fortgesetzt wird. Als Basisgröße kann beispielsweise die Laufunruhe, der Brennraumdruck, der Abgasgegendruck oder die Abgastemperatur herangezogen werden.
Aus der Patentschrift US 4 765 300 A ist ein Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr für eine Brennkraftmaschine nach einem Warmstart bekannt. Dabei wird beim Übergang von einer vorgesteuerten Startphase in den geregelten Betrieb die der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoffmenge progressiv verringert.
Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine zu schaffen, das beziehungsweise die einfach und auch präzise ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Eine Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder mit einem Brennraum, einem Einspritzventil, das zum Zumessen von Kraftstoff vorgesehen ist, wobei eine Lambdaregelung vorgesehen ist. Ein Startmengenadaptionswert wird angepasst abhängig von einer Größe, die charakteristisch ist für einen Drehzahlverlauf während eines jeweiligen Starts der Brennkraftmaschine. Ein Lambdaadaptionswert wird angepasst abhängig von zumindest einem Regelparameter der Lambdaregelung, wenn eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist, die voraussetzt, dass ein quasi stationärer Betriebszustand vorliegt. Ein Zwischenkorrekturwert wird angepasst abhängig von einer Änderung des Startmengenadaptionswertes seit einem letzten Anpassen des Lambdaadaptionswertes. Eine zuzumessende Kraftstoffmasse wird abhängig von zumindest einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine ermittelt. Die zuzumessende Kraftstoffmasse während des Starts der Brennkraftmaschine wird mittels des Startmengenadaptionswertes korrigiert. Die zuzumessende Kraftstoffmasse wird außerhalb des Starts der Brennkraftmaschine abhängig von dem Lambdaadaptionswert korrigiert. Die zuzumessende Kraftstoffmasse wird abhängig von dem Zwischenkorrekturwert korrigiert, bis erstmalig nach dem jeweiligen Start der Lambdaadaptionswert angepasst ist. Auf diese Weise kann insbesondere nach dem jeweiligen Start bis zu dem erstmalig nach dem jeweiligen Start erfolgenden Anpassen des Lambdaadaptionswertes ein präzises Steuern der Brennkraftmaschine ermöglicht werden und so zum einen das Erzeugen von unerwünschten Schadstoffemissionen gering gehalten werden und andererseits auch ein komfortabler Lauf der Brennkraftmaschine gewährleistet werden. Zu dem Zumessen der korrigierten zuzumessenden Kraftstoffmasse wird insbesondere ein Stellsignal für das Einspritzventil erzeugt.
Auf diese Weise ist es möglich, durch die Kenntnis der Änderung des Startmengenadaptionswertes seit dem letzten Anpassen des Lambdaadaptionswertes eine Schätzung für den Anpassungsbedarf beim Ermitteln der zuzumessenden Kraftstoffmasse auch außerhalb des Starts der Brennkraftmaschine zu machen, bevor letztlich eine präzise Anpassung des Lambdaadaptionswertes mittels des zumindest einen Regelparameters der Lambdaregelung möglich ist. So kann in diesen Zwischenzeitraum eine sehr präzise Steuerung der Brennkraftmaschine erfolgen.
Insbesondere kann nach dem erstmalig nach dem jeweiligen Start erfolgenden Anpassen des Lambdaadaptionswertes der Zwischenkorrekturwert auf einen Neutralwert gesetzt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das Anpassen des Zwischenadaptionswertes so durchgeführt, dass sich eine Veränderung des Startmengenadaptionswertes relativ geringer auf eine Veränderung des Zwischenkorrekturwertes auswirkt. Auf diese Weise können Effekte durch eine steigende Temperatur der Brennkraftmaschine und insbesondere ihres Kühlmittels mit wachsendem zeitlichen Abstand zum Start der Brennkraftmaschine und ein bereits während des Starts erfolgtes Überwinden der Trägheit der Brennkraftmaschine günstig berücksichtigt werden und so nach dem Start und vor dem Erfolgen des erstmaligen Anpassens des Lambdaadaptionswertes nach dem Start eine besonders präzise Zumessung des Kraftstoffs und zwar insbesondere im Hinblick auf einen einzustellendes Luft/Kraftstoff-Verhältnis bewirkt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird das Anpassen des Zwischenkorrekturwertes nur durchgeführt, wenn die Änderung des Startmengenadaptionswertes seit dem letzten Anpassen des Lambdaadaptionswertes einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Ein nicht erforderliches Anpassen des Zwischenadaptionswertes kann so vermieden werden bei ausreichend genauer Korrektur mittels des Lambdaadaptionswertes.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird mit Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer und/oder Erreichen einer vorgegebenen Temperatur, insbesondere einer Kühlmitteltemperatur, nach dem jeweiligen Start das Korrigieren mit dem Zwischenkorrekturwert mittels einer Rampenfunktion zeitlich auf einen Neutralwert zurückgeführt. Auf diese Weise kann ein besonders sanfter Übergang erfolgen und so ein kontinuierlich präzise eingestelltes Luft/Kraftstoff-Verhältnis besonders gut gewährleistet werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die vorgegebene Bedingung abhängig von einer Drehzahl und/oder einer Lastgröße. Auf diese Weise kann das Anpassen des Lambdaadaptionswertes besonders wirkungsvoll im Hinblick auf ein präzises Ermitteln der zuzumessenden korrigierten Luft/Kraftstoff-Masse im Hinblick auf ein präzise eingestelltes Luft/Kraftstoff-Gemisch bewirkt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Brennkraftmaschine mit einer Steuervorrichtung,
2 ein Blockdiagramm eines Teils der Steuervorrichtung der Brennkraftmaschine in einer ersten Ausführungsform,
3 ein weiteres Blockdiagramm eines Teils der Steuervorrichtung der Brennkraftmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform,
4 einen zeitlichen Verlauf eines Lambdaregelfaktors,
5 ein erstes Ablaufdiagramm zum Betreiben der Brennkraftmaschine und
6 ein zweites Ablaufdiagramm zum Betreiben der Brennkraftmaschine.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Eine Brennkraftmaschine (1) umfasst einen Ansaugtrakt 1, einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3 und einen Abgastrakt 4. Der Ansaugtrakt 1 umfasst vorzugsweise eine Drosselklappe 5, ferner einen Sammler 6 und ein Saugrohr 7, das hin zu einem Zylinder Z1 über einen Einlasskanal in den Motor block 2 geführt ist. Der Motorblock 2 umfasst ferner eine Kurbelwelle 8, welche über eine Pleuelstange 10 mit dem Kolben 11 des Zylinders Z1 gekoppelt ist.
Der Zylinderkopf 3 umfasst einen Ventiltrieb mit einem Gaseinlassventil 12 und einem Gasauslassventil 13.
Der Zylinderkopf 3 umfasst ferner ein Einspritzventil 18 und eine Zündkerze 19. Alternativ kann das Einspritzventil 18 auch in dem Saugrohr 7 angeordnet sein.
In dem Abgastrakt ist ein Abgaskatalysator angeordnet, der als Dreiwegekatalysator 21 ausgebildet ist. Ferner ist in dem Abgastrakt ein weiterer Abgaskatalysator bevorzugt angeordnet, der als NOx-Katalysator 23 ausgebildet ist.
Eine Steuervorrichtung 25 ist vorgesehen, der Sensoren zugeordnet sind, die verschiedene Messgrößen erfassen und jeweils den Wert der Messgröße ermitteln. Die Steuervorrichtung 25 ermittelt abhängig von mindestens einer der Messgrößen Stellgrößen, die dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern der Stellglieder mittels entsprechender Stellantriebe umgesetzt werden. Die Steuervorrichtung 25 kann auch als Vorrichtung zum Steuern der Brennkraftmaschine bezeichnet werden.
Die Sensoren sind ein Pedalstellungsgeber 26, welcher eine Fahrpedalstellung eines Fahrpedals 27 erfasst, ein Luftmassensensor 28, welcher einen Luftmassenstrom stromaufwärts der Drosselklappe 5 erfasst, ein erster Temperatursensor 32, welcher eine Ansauglufttemperatur erfasst, ein Saugrohrdrucksensor 34, welcher einen Saugrohrdruck in dem Sammler 6 erfasst, ein Kurbelwellenwinkelsensor 36, welcher einen Kurbelwellenwinkel erfasst, dem dann eine Drehzahl N zugeordnet wird.
Ferner ist eine Abgassonde 42 vorgesehen, die stromaufwärtes eines Dreiwegekatalysators 42 oder in dem Dreiwegekatalysator 42 angeordnet ist und die einen Restsauerstoffgehalt des Abgases erfasst und deren Messsignal MS1 charakteristisch ist für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem Brennraum des Zylinders Z1 und stromaufwärts der ersten Abgassonde vor der Oxidation des Kraftstoffs, im folgenden bezeichnet als das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in den Zylindern Z1–Z4.
Die Abgassonde 42 kann eine lineare Lambdasonde oder eine binäre Lambdasonde sein.
Je nach Ausführungsform der Erfindung kann eine beliebige Untermenge der genannten Sensoren vorhanden sein oder es können auch zusätzliche Sensoren vorhanden sein.
Die Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 5, die Gaseinlass- und Gasauslassventile 12, 13, das Einspritzventil 18 oder die Zündkerze 19.
Neben dem Zylinder Z1 sind bevorzugt auch noch weitere Zylinder Z2 bis Z4 vorgesehen, denen dann auch entsprechende Stellglieder und ggf. Sensoren zugeordnet sind.
Ein Blockdiagramm eines Teils der Steuervorrichtung 25 gemäß einer ersten Ausführungsform ist in der 2 dargestellt. Ein vorgegebenes Roh-Luft/Kraftstoff-Verhältnis LAMB_SP_RAW kann in einer besonders einfachen Ausgestaltung fest vorgegeben sein. Es wird jedoch bevorzugt beispielsweise abhängig von dem aktuellen Betriebsmodus der Brennkraftmaschine, wie einem Homogen- oder einem Schichtbetrieb und/oder abhängig von Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine ermittelt. Insbesondere kann das vorgegebenes Roh-Luft/Kraftstoff-Verhältnis LAMB_SP_RAW als in etwa das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis vorgegeben sein. Betriebsgrößen umfassen Messgrößen und von diesen abgeleitete Größen.
In einem Block B1 wird eine Zwangsanregung ermittelt und in der ersten Summierstelle SUM1 mit dem vorgegebenen Roh-Luft/Kraftstoff-Verhältnis LAMB_SP_RAW summiert. Die Zwangsanregung ist ein rechteckförmiges Signal. Die Ausgangsgröße der Summierstelle ist dann ein vorgegebenes Luft/Kraftstoff-Verhältnis LAMB_SP in den Brennräumen der Zylinder Z1 bis Z4. Das vorgegebene Luft/Kraftstoff-Verhältnis LAMB_SP ist einem Block B2 zugeführt, der eine Vorsteuerung beinhaltet und einen Lambdavorsteuerfaktor LAMB_FAC_PC abhängig von dem vorgegebenen Luft/Kraftstoff-Verhältnis LAMB_SP erzeugt.
In einer zweiten Summierstelle SUM2 wird abhängig von dem vorgegebenen Luft/Kraftstoff-Verhältnis LAMB_SP und dem erfassten Luft/Kraftstoff-Verhältnis LAMB_AV durch Bilden einer Differenz eine Regeldifferenz D_LAMB ermittelt, die Eingangsgröße in einen Block B4 ist. In dem Block B4 ist ein linearer Lambdaregler ausgebildet und zwar bevorzugt als PII²D-Regler. Die Stellgröße des linearen Lambdareglers des Blocks B4 ist ein Lambdaregelfaktor LAM_FAC_FB.
Das vorgegebene Luft/Kraftstoff-Verhältnis LAMB_SP kann auch vor dem Bilden der Differenz in der Summierstelle S2 einer Filterung unterzogen werden.
Ferner ist ein Block B6 vorgesehen, in dem abhängig von einer Last LOAD, die beispielsweise ein Luftmassenstrom sein kann, eine zuzumessende Kraftstoffmasse MFF ermittelt wird. In einem Korrekturblock M1 wird eine korrigierte zuzumessende Kraftstoffmasse beispielweise durch Bilden des Produkts der zuzumessenden Kraftstoffmasse MFF, des Lambdavorsteuerfaktors LAM_FAC_PC und des Lambdaregelfaktors LAM_FAC_FB ermittelt.
Je nach Ausgestaltung kann beispielsweise auch ein Korrekturfaktor abhängig von einer Summe des Lambdavorsteuerfaktors LAM_FAC_PC, des Lambdaregelfaktors LAM_FAC_FB und auch eines oder mehrerer weiterer Werte, wie eines Lambdaadaptionswertes LAM_AD ermittelt werden, der dann multiplikativ verknüpft wird mit der zuzumessenden Kraftstoffmasse MFF. Die in dem Korrekturblock M1 ermittelte korrigierte zuzumessende Kraftstoffmasse MFF_COR wird dann in ein Stellsignal SG zum Ansteuern des Einspritzventils 18 umgesetzt.
Ein Teil der Steuervorrichtung 25 in einer weiteren Ausführungsform mit einer binären Lambdaregelung ist anhand des Blockschaltbildes der 3 näher erläutert.
Ein Block B10 umfasst einen binären Lambdaregler. Dem binären Lambdaregler ist als Regelgröße das Messsignal MS1 zugeführt. In diesem Zusammenhang ist die Abgassonde 42 als binäre Lambdasonde ausgebildet und das Messsignal ist somit im wesentlichen binärer Natur, das heißt es nimmt einen Magerwert an, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis vor dem Abgaskatalysator 21 mager ist und einen Fettwert, wenn es fett ist. Nur in einem sehr kleinen Zwischenbereich, also beispielsweise bei einem exakt stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis, nimmt es auch Zwischenwerte zwischen dem Mager- und dem Fettwert ein. Durch die binäre Natur des derartigen Messsignals MS1 ist der binäre Lambdaregler als Zweipunktregler ausgebildet. Der binäre Lambdaregler ist bevorzugt als PI-Regler ausgeführt. Ein P-Anteil wird bevorzugt als Proportionalsprung P_J dem Block B10 zugeführt.
Ein Block B12 ist vorgesehen, in dem abhängig von der Drehzahl N und der Last LOAD der Proportionalsprung P_J ermittelt wird. Dazu ist bevorzugt ein Kennfeld vorgesehen, das fest abgespeichert sein kann.
Ein I-Anteil des binären Lambdareglers wird bevorzugt abhängig von einem Integralinkrement I_INC ermittelt. Das Integralinkrement I_INC wird bevorzugt in einem Block B14 auch abhängig von der Drehzahl N und der Last LOAD ermittelt. Dazu kann ebenfalls beispielsweise ein Kennfeld vorgesehen sein. Die Last LOAD kann beispielsweise der Luftmassenstrom oder auch beispielsweise der Saugrohrdruck sein.
Darüber hinaus ist dem Block B10 als Eingangsparameter auch eine Verzögerungszeitdauer TD zugeführt, die in einem Block B16 ermittelt wird und zwar bevorzugt abhängig von einem Korrekturwert K, der anhand der 7 näher erläutert ist. Ausgangsseitig des binären Lambdareglers steht der Lambdare gelfaktor LAM_FAC_FB an. Ein Block B20 entspricht dem Block B6. In einem Block B22 wird abhängig von der korrigierten zuzumessenden Kraftstoffmasse MFF_COR ein Stellsignal SG für das jeweilige Einspritzventil 18 erzeugt.
Die Funktionsweise des binären Lambdareglers ist beispielhaft anhand der 4 näher erläutert. Zu einem Zeitpunkt t0 hat der Lambdaregelfaktor LAM_FAC_FB einen neutralen Wert, zum Beispiel eins, und wird ausgehend von dem Zeitpunkt t0 bis zu einem Zeitpunkt t1 abhängig von dem Integralinkrement I_INC erhöht und zwar bis zu einem Zeitpunkt t1. Beispielsweise erfolgt dies in einem vorgegebenen Zeitraster, in dem jeweils der aktuelle Wert des Lambdaregelfaktors LAM_FAC_FB und das Integralinkrement I_INC erhöht wird. Der Zeitpunkt t1 ist dadurch charakterisiert, dass das erste Messsignal MS1 von seinem Magerwert auf seinen Fettwert springt.
Ist erkannt, dass das erste Messsignal MS1 von seinem Magerwert auf den Fettwert gesprungen ist, so wird der Lambdaregelfaktor LAM_FAC_FB nicht weiter mit dem Integralinkrement I_INC inkrementiert, sondern sein Wert für die Verzögerungszeitdauer T_D beibehalten und zwar im Falle des erfolgten Anfettens für die Fett-Proportionalsprung-Verzögerungszeitdauer T_D_R und im Falle eines Abmagerns für die Mager-Proportionalsprung-Verzögerungszeitdauer T_D_L. Mit Ablauf der Verzögerungszeitdauer T_D, was beispielsweise zu einem Zeitpunkt t2 der Fall ist, wird der Lambdaregelfaktor LAM_FAC_FB entsprechend des Proportionalsprungs P_J verringert. Nach dem Sprung des Lambdaregelfaktors LAM_FAC_FB in dem Zeitpunkt t2 wird der Lambdaregelfaktor LAM_FAC_FB dann entsprechend mit dem Integralinkrement I_INC verringert bis das Messsignal MS1 einen Sprung macht von dem Fettwert zu dem Magerwert, was in dem Zeitpunkt t3 der Fall ist. Von dem Zeitpunkt t3 ausgehend bleibt der Lambdaregelfaktor LAM_FAC_FB für die vorgegebene Mager-Proportionalsprung-Verzögerungszeitdauer T_D_L bei seinem Wert stehen, bevor er dann mit dem Ablauf der Mager-Proportionalsprung-Verzögerungszeitdauer T_D_L zu einem Zeitpunkt t4 um den Pro portionalsprung P_J wieder erhöht wird und anschließend eine neue Regelperiode beginnt.
Im Folgenden ist ein Programm anhand des Ablaufdiagramms der 5 näher erläutert, das während des Betriebs der Brennkraftmaschine abgearbeitet wird und in einem Schritt S1 gestartet wird. Das Programm ist grundsätzlich geeignet zum Einsatz im Zusammenhang mit der erste Ausführungsform der Steuervorrichtung aber auch in Zusammenhang mit der zweiten Ausführungsform der Steuervorrichtung 25 bei ggf. erfolgter entsprechender Anpassung der Schritte.
Das Programm wird bevorzugt in etwa mit dem Start ST der Brennkraftmaschine spätestens gestartet und es können in dem Schritt S1 beispielsweise Variablen initialisiert werden.
In einem Schritt S2 wird geprüft, ob die Brennkraftmaschine sich in einem Betriebszustand BZ des Starts ST befindet. Der Betriebszustand des Startes ist beispielsweise dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl N einen vorgegebenen Drehzahlwert noch nicht erreicht hat, der beispielsweise in etwa 400 Umdrehungen pro Minute betragen kann. Ist die Bedingung des Schrittes S2 erfüllt, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S4 fortgesetzt, in dem eine Größe ermittelt wird, die charakteristisch ist für einen Drehzahlverlauf während des Starts ST der Brennkraftmaschine. Dazu wird beispielsweise ein Drehzahlgradient GRAD_N ermittelt. In diesem Zusammenhang kann in einer Ausgestaltung das Programm im Wesentlichen während der gesamten Dauer des Betriebszustandes BZ des Starts in dem Schritt S4 verharren.
In einem Schritt S6 wird ein Startmengenadaptionswert ST_AD abhängig von der Größe angepasst, die charakteristisch ist für den Drehzahlverlauf während des Starts der Brennkraftmaschine, also insbesondere des Drehzahlgradienten N_GRAD. Das Anpassen des Startmengenadaptionswertes ST_AD in dem Schritt S6 kann beispielsweise unter Berücksichtigung eines Referenz-Drehzahlgradienten erfolgen, der entsprechend vorgegeben ist oder auch beispielsweise durch den bei dem letztmaligen Durchlauf ermittelten Drehzahlgradienten GRAD_N entsprechen kann. So kann dann beispielsweise ein Grad der Abweichung zwischen dem Referenz-Drehzahlgradienten und dem Drehzahlgradienten GRAD_N in dem Schritt S6 eine entsprechende Veränderung des Startmengenadaptionswertes ST_AD mithin eine Anpassung dieses erfolgen, im einfachsten Fall rein proportional zu der ermittelten Abweichung. Dabei kann jedoch selbstverständlich ein beliebiger funktionaler Zusammenhang genutzt werden.
In einem Schritt S8 wird dann ein Zwischenkorrekturwert ZW_KOR angepasst abhängig von der Änderung des Startmengenadaptionswertes ST_AD seit dem letzten Anpassen eines Lambdaadaptionswertes LAM_AD. Dabei kann beispielsweise eine Veränderung des Startmengenadaptionswertes ST_AD seit dem letzten Anpassen des Lambdaadaptionswertes LAM_AD in gleichem Maße oder auch verändert zu einer Anpassung des Zwischenkorrekturwertes ZW_KOR umgesetzt werden. Bevorzugt wird jedoch der Zwischenkorrekturwert ZW_KOR derart angepasst, dass sich eine Veränderung des Startmengenadaptionswertes ST_AD relativ geringer auf eine Veränderung des Zwischenkorrekturwertes ZW_KOR auswirkt. Auf diese Weise kann einfach eine im Vergleich zu dem Start ST erhöhte Temperatur der Brennkraftmaschine, also beispielsweise eines ihr zugeordneten Kühlmittels, berücksichtigt werden und/oder auch ein nach dem Start erfolgtes Überwinden eines Trägheitsmoments der Brennkraftmaschine.
Anschließend wird die Bearbeitung, gegebenenfalls nach einer vorgebbaren Verzögerungszeitdauer oder einem vorgebbaren Kurbelwellenwinkel, in dem Schritt S2 erneut fortgesetzt.
Ist die Bedingung des Schrittes S2 nicht erfüllt, so wird in einem Schritt S10 geprüft, ob eine vorgegebene Bedingung COND erfüllt ist, die als Betriebszustand BZ einen quasi stationären Betriebszustand voraussetzt und die beispielsweise auch noch abhängen kann von einer Drehzahl und/oder einer Lastgrö ße LOAD, wobei beispielsweise zum Erfüllen der Bedingung COND es erforderlich sein kann, dass sich die Drehzahl N in einem bestimmten Drehzahlbereich befindet und auch die Lastgröße LOAD sich in einem bestimmten vorgegebenen Bereich befindet oder sich diese Größen für eine vorgebbare Zeitdauer nur um einen vorgegebenen geringen Wert verändern. Der quasistationäre Zustand ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass sich die Drehzahl N nur geringfügig bis zu im wesentlichen gar nicht ändert und/oder entsprechendes auch für die Lastgröße LOAD gilt.
Ist die Bedingung des Schrittes S10 erfüllt, so wird in einem Schritt S12 der Lambdaadaptionswert LAM_AD abhängig von einem Lambdaregelparameter LAM_RP angepasst. Dies kann beispielsweise umfassen, dass dem Lambdaadaptionswert LAM_AD ein vorgegebener Anteil des von einem Neutralwert abweichenden Werts des Lambdaregelparameters LAM_RP zugewiesen wird. Besonders bevorzugt ist der Lambdaregelparameter LAM_RP beispielsweise ein Integralanteil des jeweils zugeordneten Lambdareglers, so zum Beispiel der binären Lambdaregelung oder der linearen Lambdaregelung.
In einem Schritt S14 wird der Zwischenkorrekturwert ZW_KOR auf seinen Neutralwert zurückgesetzt, der beispielsweise im Falle einer Ausbildung des Zwischenkorrekturwertes als Korrekturfaktor den Wert eins aufweisen kann.
Die Bearbeitung wird anschließend entsprechend dem Vorgehen nach dem Schritt S8 erneut in dem Schritt S2 fortgesetzt. Vor dem Schritt S6 kann optional ein Schritt S5 vorgesehen sein, in dem geprüft wird, ob eine Veränderung D_ST_AD des Startmengenadaptionswertes ST_AD größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert THD, wobei die Veränderung bevorzugt bezogen ist auf das letzte Anpassen des Lambdaadaptionswertes LAM_AD. Nur wenn die Bedingung des Schrittes S5 erfüllt ist, wird dann in diesem Fall die Bearbeitung in dem Schritt S6 fortgesetzt, andernfalls wird die Bearbeitung in dem Schritt S2 fortgesetzt.
Ein weiteres Programm gemäß des Ablaufdiagramms der 6 wird in einem Schritt S16 gestartet und zwar bevorzugt unmittelbar bei dem Start der Brennkraftmaschine. In dem Schritt S16 können Variablen initialisiert werden.
In einem Schritt S18 wird die zuzumessende Kraftstoffmasse MFF ermittelt und zwar insbesondere abhängig von mindestens einer Betriebsgröße BG, wobei dies beispielsweise die Drehzahl N und/oder die Lastgröße LOAD sein kann. Die Lastgröße LOAD kann beispielsweise den Luftmassenstrom oder den Saugrohrdruck repräsentieren.
Der Schritt S18 korrespondiert bezüglich seiner Berechnungsvorschrift bevorzugt zu dem Block B20.
In einem Schritt S20 wird geprüft, ob der aktuelle Betriebszustand BZ der Start ST ist. Ist dies der Fall, so wird die korrigierte zuzumessende Kraftstoffmasse MFF_COR abhängig von dem Startmengenadaptionswert ST_AD und abhängig von der zuzumessenden Kraftstoffmasse MFF ermittelt.
Während des Starts ST bei kalter Brennkraftmaschine ist die Lambdaregelung aufgrund der fehlenden Betriebsbereitschaft der Lambdasonde, die zu ihrer Betriebsbereitschaft zunächst eine vorgegebene Temperatur erreichen muss, deaktiviert, das heißt, dass der Lambdaregelfaktor LAM_FAC_FB einen neutralen Wert einnimmt und somit beispielsweise den Wert eins einnimmt. Mittels des Startmengenadaptionswertes ST_AD kann so ein Einfluss der jeweiligen aktuellen Kraftstoffqualität berücksichtigt werden. Diese kann deutlichen Schwankungen unterliegen, je nachdem, welcher Kraftstoff getankt wird und sich so insbesondere nach jedem Tankvorgang deutlich ändern. Das Anpassen des Startmengenadaptionswertes ST_AD in dem Schritt S6 erfolgt dabei bevorzugt derart, dass bei erkannten schwerflüchtigen Kraftstoffen mit niedrigen Dampfdrücken eine Erhöhung der zuzumessenden Kraftstoffmasse MFF erfolgt. Dabei hat es sich gezeigt, dass der Drehzahlgradient GRAD_N eine gute Korrelation zu der Kraftstoffqualität aufweist.
In einem Schritt S24 wird dann das Stellsignal SG zum Ansteuern des Einspritzventils 18 erzeugt, wobei der Schritt S24 beispielsweise auch durch den Block B20 repräsentiert sein kann.
Nachfolgend wird die Bearbeitung in dem Schritt S18 fortgesetzt, dies kann beispielsweise nach einer vorgebbaren Wartezeitdauer oder auch einem Ablauf eines vorgebbaren Kurbelwellenwinkels erfolgen.
Ist die Bedingung des Schrittes S20 nicht erfüllt, befindet sich also die Brennkraftmaschine außerhalb des Starts ST, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S26 fortgesetzt.
In dem Schritt S26 wird die zuzumessende Kraftstoffmasse MFF abhängig von dem Zwischenkorrekturwert ZW_KOR und dem Lambdaadaptionswert LAM_AD korrigiert. Anschließend wird die Bearbeitung in dem Schritt S24 fortgesetzt.
Durch die Art des Korrigierens gemäß des Schrittes S26 und dem so erfolgenden Ermitteln der korrigierten zuzumessenden Kraftstoffmasse MFF_COR kann besonders wirkungsvoll in dem Zeitraum nach dem Start ST und vor einem darauf folgenden erstmaligen Anpassen des Lambdaadaptionswertes LAM_AD in dem Schritt S12 ein für eine geringe Schadstoffemission und/oder eine gewünschte Laufruhe erforderliche korrigierte zuzumessende Kraftstoffmasse MFF_COR berücksichtigt werden.
Da das Anpassen des Lambdaadaptionswertes LAM_AD an das Erfülltsein der vorgegebenen Bedingung COND des Schrittes S10 gekoppelt ist, kann es grundsätzlich vorkommen, dass ein solches Anpassen erst relativ lange nach dem Ende des Starts der Brennkraftmaschine erfolgt oder gegebenenfalls auch während eines gesamten Motorlaufs überhaupt nicht erfolgt. Durch das Nutzen der Information bezüglich der aktuellen Kraftstoffqua lität, die durch das Verändern des Startmengenadaptionswertes ST_AD seit dem letzten Anpassen des Lambdaadaptionswertes LAM_AD repräsentiert ist, kann auch schon vor dem Anpassen des Lambdaadaptionswertes LAM_AD diese in etwa bei der zugemessenen Kraftstoffmasse berücksichtigt werden.
Durch das Rücksetzen des Zwischenkorrekturwertes ZW_KOR in dem Schritt S14 auf einen neutralen Wert wird dem Umstand Rechnung getragen, dass mit dem Anpassen des Lambdaadaptionswertes LAM_AD in dem Schritt S12 die aktuelle Kraftstoffqualität bei diesem dann präzise berücksichtigt ist durch das Anpassen abhängig von dem Regelparameter LAM_RP der Lambdaregelung. Insofern beeinflusst der Zwischenkorrekturwert ZW_KOR nach dem Abarbeiten des Schrittes S14 und vor einem erneuten Abarbeiten des Schrittes S8 die korrigierte zuzumessende Kraftstoffmasse MFF_COR nicht.
Insofern kann der Schritt S26 auch so ausgestaltet sein, dass nach dem Abarbeiten des Schrittes S14 und vor dem Abarbeiten des Schrittes S8 die korrigierte zuzumessende Kraftstoffmasse MFF_COR unabhängig von dem Zwischenkorrekturwert ZW_KOR ermittelt wird.
Der Schritt S26 kann auch so ausgebildet sein, dass mit Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer und/oder Erreichen einer vorgegebenen Temperatur nach dem jeweiligen Start ST das Korrigieren mit dem Zwischenkorrekturwert ZW_KOR mittels einer Rampenfunktion zeitlich auf einen Neutralwert zurückgeführt wird.
Durch das Vorgehen gemäß des Schrittes S26 kann gewährleistet werden, dass Gemischausmagerungen des Luft/Kraftstoff-Gemisches trotz Umtankens auf Kaltstart-kritischen Kraftstoff und anschließendem Motorkaltstart in dem darauf folgenden Betrieb nicht zu kritischen Gemischausmagerungen führen.
Der Lambdaadaptionswertes LAM_AD ist bevorzugt jeweils für unterschiedliche Temperaturbereiche separat vorgegeben und wird für diese bevorzugt auch separat angepasst. Auch in diesem Fall erfolgt das Rücksetzen des Zwischenkorrekturwertes ZW_KOR in dem Schritt S14 und zwar dann, wenn für zumindest einen Temperaturbereich der jeweilige Lambdaadaptionswert LAM_AD erstmalig nach dem jeweiligen Start ST in dem Schritt S12 angepasst wurde. Bevorzugt sind die jeweiligen Temperaturbereiche in diesem Fall beispielsweise repräsentativ für die Kühlmitteltemperatur.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder (Z1–Z4) mit einem Brennraum, einem Einspritzventil (18), das zum Zumessen von Kraftstoff vorgesehen ist, wobei eine Lambdaregelung vorgesehen ist, bei dem – ein Startmengenadaptionswert (ST_AD) angepasst wird abhängig von einer Größe, die charakteristisch ist für einen Drehzahlverlauf während des Starts (ST) der Brennkraftmaschine, – ein Lambdaadaptionswert (LAM_AD) angepasst wird abhängig von zumindest einem Regelparameter (LAM_RP) der Lambdaregelung, wenn eine vorgegebene Bedingung (COND) erfüllt ist, die voraussetzt, dass ein quasi stationärer Betriebszustand vorliegt, – ein Zwischenkorrekturwert (ZW_KOR) angepasst wird abhängig von einer Änderung des Startmengenadaptionswertes (ST_AD) seit einem letzten Anpassen des Lambdaadaptionswertes (LAM_AD), – eine zuzumessende Kraftstoffmasse (MFF) abhängig von zumindest einer Betriebsgröße (BG) der Brennkraftmaschine ermittelt wird, – die zuzumessende Kraftstoffmasse (MFF) während des Starts (ST) der Brennkraftmaschine mittels des Startmengenadaptionswertes (ST_AD) korrigiert wird, – die zuzumessende Kraftstoffmasse (MFF) außerhalb des Starts (ST) der Brennkraftmaschine abhängig von dem Lambdaadaptionswert (LAM_AD) korrigiert wird und – die zuzumessende Kraftstoffmasse (MFF) abhängig von dem Zwischenkorrekturwert (ZW_KOR) korrigiert wird, bis erstmalig nach dem jeweiligen Start (ST) der Lambdaadaptionswert (LAM_AD) angepasst ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Anpassen des Zwischenkorrekturwertes (ZW_KOR) so durchgeführt wird, dass sich eine Veränderung des Startmengenadaptionswertes (ST_AD) relativ ge ringer auf eine Veränderung des Startmengenadaptionswertes (ST_AD) auswirkt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Anpassen des Zwischenkorrekturwertes (ZW_KOR) nur durchgeführt wird, wenn die Änderung des Startmengenadaptionswertes (ST_AD) seit dem letzten Anpassen des Lambdaadaptionswertes (LAM_AD) einen vorgegebenen Schwellenwert (THD) überschreitet.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem mit Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer und/oder Erreichen einer vorgegebenen Temperatur nach dem jeweiligen Start (ST) das Korrigieren mit dem Zwischenkorrekturwert (ZW_KOR) mittels einer Rampenfunktion zeitlich auf einen Neutralwert zurückgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die vorgegebene Bedingung (COND) abhängig ist von einer Drehzahl (N) und/oder einer Lastgröße (LOAD).
Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder (Z1–Z4) mit einem Brennraum, einem Einspritzventil (18), das zum Zumessen von Kraftstoff vorgesehen ist, wobei eine Lambdaregelung vorgesehen ist, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, – einen Startmengenadaptionswert (ST_AD) anzupassen abhängig von einer Größe, die charakteristisch ist für einen Drehzahlverlauf während des Starts (ST) der Brennkraftmaschine, – einen Lambdaadaptionswertes (LAM_AD) anzupassen abhängig von zumindest einem Regelparameter (LAM_RP) der Lambdaregelung, wenn eine vorgegebene Bedingung (COND) erfüllt ist, die voraussetzt, dass ein quasi stationärer Betriebszustand vorliegt, – einen Zwischenkorrekturwert (ZW_KOR) anzupassen abhängig von einer Änderung des Startmengenadaptionswertes (ST_AD) seit einem letzten Anpassen des Lambdaadaptionswertes (LAM_AD), – eine zuzumessende Kraftstoffmasse (MFF) abhängig von zumindest einer Betriebsgröße (BG) der Brennkraftmaschine zu ermitteln, – die zuzumessende Kraftstoffmasse (MFF) während des Starts (ST) der Brennkraftmaschine mittels des Startmengenadaptionswertes (ST_AD) zu korrigieren, – die zuzumessende Kraftstoffmasse (MFF) außerhalb des Starts (ST) der Brennkraftmaschine abhängig von dem Lambdaadaptionswert (LAM_AD) zu korrigieren und – die zuzumessende Kraftstoffmasse (MFF) abhängig von dem Zwischenkorrekturwert (ZW_KOR) zu korrigieren, bis erstmalig nach dem jeweiligen Start (ST) der Lambdaadaptionswert (LAM_AD) angepasst ist.