DE3248745C2

DE3248745C2 -

Info

Publication number: DE3248745C2
Application number: DE3248745A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. Dr. 7143 Vaihingen De Schwarz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-12-31
Filing date: 1982-12-31
Publication date: 1992-04-30
Also published as: DE3248745A1; JPS59134350A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Regelsystem nach der Gattung des Anspruchs 1. Bekannt ist aus der DE-OS 24 57 436 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung des einer Brennkraftmaschine zugeführten Gemisches abhängig von Laufruhe- und Lambda-Werten, wobei einem Laufruheregler eine Regelung bezüglich Lambda zugeordnet ist.

Aus dem VW-Forschungsbericht FAT 7809 V/5 1978, Seite 1 bis 17 ist ein Beispiel für ein aus der Sicht von 1978 zukünftiges Motorsteuersystem mit Teilregelkreisen bekannt geworden, bei dem ein Brennstoffregler ein bestimmtes Soll-Gemisch einregelt und der Lambda- Sollwert mit dem Ausgangssignal eines Laufruhesensors korrigiert wird. Dem Laufunruhesignal kommt demnach bei diesem bekannten Gegenstand eine Korrekturfunktion zu.

Es hat sich gezeigt, daß mit den beiden bekannten Systemen noch keine alle Eventualitäten berücksichtigende Gemischbildung möglich ist. So korrigiert zwar eine Lambda-Regelung mit Hilfe einer Lambda-Sonde Streuungen des Gemischs aufgrund von Fertigungstoleranzen, Umwelteinflüssen, Kraftstoffsorte usw., doch kann der unterschiedliche Lambda-Bedarf der einzelnen Motoren, der von Alterung, Zustand der Zündanlage usw. abhängt, nicht in ausreichender Weise berücksichtigt werden. Demgegenüber korrigiert eine Laufruheregelung in Alleinstellung diese Einflüsse, sie ist jedoch im dynamischen Fahrbetrieb zu langsam, um ein befriedigendes Regelverhalten zu erzeugen.

Aufgabe der Erfindung ist es, Systeme zu schaffen, bei denen in möglichst optimaler Weise Lambda- oder AGR- Regelungen um eine Laufruheregelung ergänzt werden.

Vorteile der Erfindung

Durch die Kombination der Lambda- bzw. AGR-Regelung und Laufruheregelung können vorteilhafte Einzelpunkte bei verschiedenen Regelkonzepten miteinander kombiniert werden, so daß sich insgesamt eine optimale Motorsteuerung bzw. Motorregelung ergibt.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit den Unteransprüchen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung nach Haupt- und Nebenanspruch sind in der Zeichnung dargestellt und werden im nachfolgenden näher beschrieben und erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein grobes Blockschaltbild mit den wesentlichsten Komponenten der Erfindung in Verbindung mit Laufruheregelung und λ- bzw. Zylindergesamtfüllungsregelung, Fig. 2 ein Flußdiagramm zur rechnergesteuerten Realisierung des Gegenstands von Fig. 1 bei einer Brennkraftmaschine mit Fremdzündung, und Fig. 3 ein Blockschaltbild zur Laufruhe- und Abgasrückführungsregelung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt in grober Übersicht die wichtigsten Komponenten des erfindungsgemäßen Regelsystems bei einer Brennkraftmaschine mit Fremdzündung. Mit 10 ist die Brennkraftmaschine selbst bezeichnet, mit 11 ein Luftansaugrohr und mit 12 eine Abgasleitung. Im Ansaugrohr 11 liegen hintereinander ein Luftmengensensor 13, eine Drosselklappe 14 sowie ein Einspritzventil 15 als Kraftstoffzumeßeinrichtung. Die Drosselklappe 14 steht mit einem Fahrpedal 16 in Verbindung. Als weitere Sensoren sind ein Drehzahlsensor 17 sowie eine in der Abgasleitung 12 angeordnete Lambda-Sonde 18 vorgesehen.

Der elektrische Teil des Regelsystems umfaßt ein Kennfeld 20 für Lambda-Soll-Werte und einen Lambda-Regler 21, dem neben einem Lambda-Sollwert auch das Ausgangssignal der Lambda-Sonde 18 zuführbar ist. Eingangsgrößen des Kennfelds 20 sind ein Drehzahlsignal vom Drehzahlsensor 17 sowie ein Luftmengensignal vom Luftmengensensor 13 und weitere Größen wie Drosselklappenstellung, Motortemperatur, Ansauglufttemperatur usw. Außerdem erhält es als Eingangswert das Ausgangssignal eines Laufruhereglers 23, dem wiederum Signale bezüglich Laufruhesoll- und Laufruhe- Istwert zugeführt werden. Die Laufruhe-Sollwerte entstammen einem Sollwertgeber 24 abhängig von Luftdurchsatz im Ansaugrohr, Drehzahl und weiteren Betriebsparametern, während die Laufruhe-Istwerte aus dem Drehzahlsignal des Drehzahlsensors 17 abgeleitet werden (Block 25).

Entsprechend der Erfindung wird ein Lambda-Sollwert abhängig von Last-, Drehzahl-, Laufruhe- und weiteren Betriebsparameterwerten gebildet, wobei diese Lambda-Sollwerte bereits das Ergebnis eines Laufruheregelvorgangs sind. Dieser Lambda-Sollwert orientiert sich demnach außer an Last- und Drehzahlwerten auch an einer bestimmten Laufruhe bzw. Laufunruhe, was gerade im Magerlaufbetrieb, d. h. bei hohen Lambda-Werten von z. B. 1,4, beachtliche Vorteile bietet. Niedriger Kraftstoffverbrauch bei gleichzeitig noch zufriedenstellendem Fahrverhalten lassen sich auf diese Weise ideal kombinieren. Der ermittelte Lambda-Sollwert wird schließlich noch zu einer Regelung herangezogen.

Fig. 2 erläutert in Form eines Flußdiagramms die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Regelbetriebs. Eine Abfrageeinheit 30 stellt fest, ob ein quasistationärer Betrieb vorliegt. Bei Lastwechseln z. B. ist das Wirken einer Lauftruheregelung nicht sinnvoll aufgrund der dann möglichen Fehlinterpretationen von Sensorsignalen. Liegt quasistationärer Betrieb vor, dann erreicht man über zwei getrennte Zweige sowohl eine Laufruheregelung als auch eine Lambda-Regelung. Für die Laufruheregelung wird in einer Abfrageeinheit 31 festgestellt, ob ein Laufruhewert über oder unter einem bestimmten Schwellwert liegt. Bei Nichtübereinstimmung von Laufruhesoll- und Istwert wird ein Änderungswert Δλ_soll abhängig von der Laufruhesignalabweichung gebildet (Block 32) und mit diesem Wert die Daten einer Korrekturtabelle 33 korrigiert. Bei übereinstimmendem Laufruhesoll- und Istwert wird ein gleichbleibender λ_soll-Korrekturwert aus der der Tabelle 33 ausgelesen.

In einem nachfolgenden Kennfeld 35, das dem Kennfeld 20 beim Gegenstand von Fig. 1 entspricht, werden drehzahl-, last- und korrekturwertabhängig ein Lambda-Sollwert ausgelesen, der einem nachfolgenden Lambda-Regler als Sollwert dient. Dieser Lambdaregler entspricht Block 21 von Fig. 1 und umfaßt zusätzlich noch die Abfrageeinheit 37 sowie eine Einheit 38 zum Bilden eines Korrekturfaktors Fλ=λ_ist/λ_soll.

Dem Lambda-Regler 36 schließt sich ein Korrekturglied 28 an, in dem z. B. noch die Brennkraftmaschinentemperatur berücksichtigt werden kann und schließlich gelangt das Zumeßsignal vom Lambda-Regler 36 zu einer Treiberstufe 39 für wenigstens ein Einspritzventil 15.

In Fig. 1 ist noch eine Leitung 29 vom Laufruheregler 23 zur Korrekturstufe 28 gezeichnet. Sie verdeutlicht die Möglichkeit, das Ausgangssignal des Laufruhereglers nicht nur in Verbindung mit dem Lambda-Sollsignal zu verarbeiten, sondern damit das Kraftstoffzumeßsignal unmittelbar zu beeinflussen. Dies kann je nach Brennkraftmaschinentyp und Art der Einzelkomponenten beim Regelsystem sinnvoll sein.

Während sich das obengenannte Beispiel auf eine Brennkraftmaschine mit Fremdzündung bezieht, ist die Erfindung grundsätzlich auch bei einer Diesel-Brennkraftmaschine anwendbar. Dann steht für den obengenannten Lambda-Regler die Regelung der Zylindergesamtfüllung, d. h. die der Einzelkomponenten Kraftstoffmenge, Frischluft- und Abgasanteil. Dabei wird in der Regel das Verhältnis von Frischluft zu Abgasanteil mittels einer Mischklappe 45 geregelt, die alternierend entweder einen Abgasrückführungskanal 46 oder den Durchlaß im Luftansaugrohr freigibt. Bei vorgegebener Kraftstoffmenge kann dann über die Mischklappe 45 der Frischluftanteil und somit insgesamt gesehen das Lambda eingestellt werden. Wesentlich ist auch hier, daß eine Laufruheregelung Grundwerte liefert, die dann mittels innerer Regelkreise exakt eingehalten werden.

In ähnlicher Weise wie bei der Lambda-Regelung oder der Regelung auf Zylindergesamtfüllung läßt sich die Regelung der Laufruhe auch zur Korrektur der Regelung einer Abgasrückführung verwenden. Bei Fahrzeugen, die auf Lambda=Eins geregelt werden (mit 3-Wege-Katalysator), kann die Abgasrückführung zur Verbrauchsminderung eingesetzt werden; zum ersten, weil Drosselverluste vermindert werden, zum zweiten, weil aufgrund der durch die Abgasrückführung verringerten Rohemission von NOx die übrige Steuerung des Motors verbrauchsgünstiger ausgelegt werden kann, z. B. bezüglich der Zündverstellung. Die Abgasrückführung hat jedoch den Nachteil, daß das Fahrverhalten bei zu großer Abgasrückführrate sich verschlechtert. Dies kann durch die Laufruheregelung kompensiert werden.

Aus den Betriebsparametern des Motors, wie Drehzahl, Luftdurchsatz im Ansaugrohr, Temperatur usw., wird ein Sollwert einer Ventilstellung für das zurückgeführte Abgas vorgegeben. Die Stellung des Ventils, die die Menge des zurückgeführten Abgases bestimmt oder die Menge als solche werden gemessen. In einem Regelkreis wird diese Stellung eingeregelt, so daß Soll- und Istwert zumindest in gewissen Grenzen übereinstimmen, oder jedoch der Istwert um den Sollwert pendelt. Die für das Fahrverhalten erträgliche Abgasrückführrate kann bei einigen Exemplaren einer Fahrzeugserie bei üblicher Auslegung oder aber durch Alterungseffekte im Laufe der Zeit überschritten werden. Dies läßt sich über die Laufruhe erfassen. Weicht das Laufruhesignal von einem Grenzwert der Laufruhe ab, der von Last, Drehzahl und weiteren Betriebsparametern abhängen kann, dann wird der Sollwert der Stellung des Abgasrückführventils entsprechend korrigiert.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel einer derart kombinierten Abgasrückführungs- und Laufruheregelung im Blockschaltbild. Dabei sind mit dem Gegenstand von Fig. 1 übereinstimmende Elemente und Blöcke auch mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Mit 50 ist das Abgasrückführungsventil bezeichnet, das seine Ansteuerung vom Abgasrückführungsregler 51 erhält. Der Istwert der Abgasrückführung wird beim speziellen Beispiel über die Stellung des Ventils 50 bestimmt, in einem Block 52 signalmäßig aufbereitet und dem Regler 51 zur Verfügung gestellt. Ein Block 53 stellt den Sollwertgeber für die Abgasrückführung dar. Seine Eingangsgrößen sind Drehzahl-, Last- sowie Temperaturwerte und weitere Betriebsparameter. Außerdem ermöglicht ein getrennter Eingang 54 die Änderung des Abgasrückführungssollwerts abhängig vom Ausgangssignal des Laufruhereglers 23.

Das in Fig. 3 dargestellte Blockschaltbild verdeutlicht die Kombination von Laufruhe- und Abgasrückführungsregelung, wobei der Laufruheregelung die Regelung des Abgases unterlagert ist. Die einzelnen Blöcke bezüglich der Signalverarbeitung entsprechen weitestgehend denjenigen von Fig. 1. Sie gehören auch größtenteils zum Stand der Technik, so daß es sich an dieser Stelle erübrigt, die Einzelelemente und Einzelblöcke näher zu erläutern.

Claims

1. System zum Regeln der Laufruhe einer Brennkraftmaschine mit einem Laufruheregler (23) zur Regelung der Laufruhe der Maschine, mit einem Lambdaregler (21) zur Regelung der Zusammensetzung des der Brennkraftmaschine zugeführten Gemischs, mit Einrichtungen zur Bemessung der Zusammensetzung des zugeführten Gemisches, wobei die Lambda-Regelung der Laufruheregelung unterlagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lambda-Sollwert für die Lambda-Regelung in Abhängigkeit von der Sollwert-Istwert-Abweichung der Laufruhe sowie in Abhängigkeit von einem Signal bezüglich wenigstens eines Betriebsparameters - z. B. Drehzahl, Last, Temperatur - ermittelt wird.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lambda- Sollwert in einem Lambda-Kennfeld (20) gespeichert ist und daß das Kennfeld durch die Sollwert-Istwert-Abweichung der Laufruhe im Sinne einer Lernregelung (lernendes Kennfeld) beeinflußt wird.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lambda- Sollwert ergänzend von wenigstens einem der Signale bezüglich Drehzahl, Last und Temperatur beeinflußt wird.

4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Laufruheregelung und Lambda-Regelung lediglich im quasi- stationären Betrieb vorgesehen sind.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert für die Laufruheregelung betriebskenngrößenabhängig gewählt ist.

6. System zum Regeln der Laufruhe einer Brennkraftmaschine mit einem Laufruheregler (23) zur Regelung der Laufruhe der Maschine, mit einem AGR-Regler (51), der die Stellung eines AGR-Ventils (50) für die Bemessung der Abgasrückführmenge in Abhängigkeit von der Sollwert-Istwert-Abweichung der Stellung des AGR-Ventils regelt und wobei die AGR-Regelung der Laufruheregelung unterlagert ist.