DE3721971A1 - Verfahren zur verbesserung des abgasverhaltens von ottomotoren - Google Patents
Verfahren zur verbesserung des abgasverhaltens von ottomotorenInfo
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- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
- F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
- F02D41/2425—Particular ways of programming the data
- F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesse
rung des Abgasverhaltens von Ottomotoren, wobei das
Ausgangssignal einer im Abgaskanal des Ottomotors
angeordneten Sauerstoffmeßsonde einem Regler zuge
führt wird und die Ausgangsspannung des Reglers eine
Stellgröße zur Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhält
nisses bildet.
Zur Verminderung von schädlichen Abgasen ist es bei
Ottomotoren bekannt, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
nach dem Ausgangssignal einer im Abgaskanal angeord
neten Sauerstoffmeßsonde zu regeln. Dabei ist der
Regel-Algorithmus auf einen stationären Betrieb aus
gelegt, wodurch sich bei Änderung des Betriebszustan
des längere Einschwingzeiten ergeben, in denen das
Luft/Kraftstoff-Verhältnis vom Sollwert abweicht und
sich dadurch erhöhte Anteile an schädlichen Abgasen
ergeben können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ver
fahren zur Verbesserung des Abgasverhaltens von Otto
motoren anzugeben, bei welchem eine schnelle Anpas
sung an sich ändernde Betriebsparameter des Motors
möglich ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekenn
zeichnet, daß der Ausgangsspannung des Reglers eine
weitere Spannung überlagert wird, die einem gespei
cherten Kennfeld in Abhängigkeit von Betriebsparame
tern des Ottomotors entnommen wird.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird bei einer
Änderung der Betriebsparameter das Luft/Kraftstoff-
Verhältnis ohne wesentliche Verzögerung in den Be
reich des Sollwertes gesteuert, worauf die Regelung
von diesem Arbeitspunkt aus erfolgt.
Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht darin, daß das Kennfeld während des Betrie
bes des Ottomotors an Veränderungen des Ottomotors
angepaßt wird. Hierdurch ist eine Anpassung des Kenn
feldes an den jeweiligen Motorzustand möglich. Dabei
kann in einem Nur-Lese-Speicher bei der Fertigung
eines Steuergerätes nach dem erfindungsgemäßen Ver
fahren eine Grundeinstellung für den Ottomotor abge
legt werden, welcher dann im Fahrbetrieb selbsttätig
optimiert wird. Dieses erfolgt in vorteilhafter
Weise dadurch, daß während Zeiten mit stationärem
Betrieb des Ottomotors unter Berücksichtigung des
Ausgangssignals des Reglers Werte abgeleitet werden,
welche für die während des stationären Betriebes
herrschenden Betriebsparameter in das Kennfeld einge
tragen werden. Durch diese Weiterbildung wird ermög
licht, daß beim Fahrbetrieb genügend häufig neue
Werte eingetragen werden.
Eine andere Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ver
fahrens ermöglicht eine vorteilhafte Ermittlung der
neu einzutragenden Werte dadurch, daß die neu einzu
tragenden Werte durch die bewertete Addition des
zuvor eingetragenen Wertes und eines Mittelwertes
des letzten Minimums und des letzten Maximums der
Ausgangsspannung des Reglers gebildet werden.
Gemäß einer anderen Weiterbildung ist vorgesehen,
daß eine Eintragung neuer Werte in das Kennfeld nur
dann erfolgt, wenn die neuen Werte mindestens einen
vorgegebenen Unterschied zu den alten aufweisen.
Durch diese Weiterbildung wird die Zahl der für die
Optimierung erforderlichen Rechenoperationen eines
dafür eingesetzten Mikrocomputers verringert.
Schließlich besteht eine Weiterbildung des erfin
dungsgemäßen Verfahrens darin, daß Kennfeldwerte,
welche den neu eingetragenen Kennfeldwerten benach
bart sind, mit einer vorgegebenen Gewichtung korri
giert werden. Hierdurch ist auch eine Anpassung von
Kennfeldwerten möglich, für welche sich die Betriebs
parameter des Motors während des Betriebes nicht
oder nur in großen Zeitabständen einstellen.
Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu.
Eine davon ist schematisch in der Zeichnung anhand
mehrerer Figuren dargestellt und nachfolgend be
schrieben. Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Ver
fahrens,
Fig. 2 Zeitdiagramme verschiedener bei der Anordnung
nach Fig. 1 auftretender Signale und
Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines in
einem Mikrocomputer zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens gespeicherten
Programms.
Obwohl sich entsprechend programmierte Mikrocomputer
in vorteilhafter Weise zur Durchführung des erfin
dungsgemäßen Verfahrens eignen, wird die Erfindung
zunächst anhand der Fig. 1 dargestellten aus mehre
ren Funktionseinheiten bestehenden Schaltungsanord
nung erläutert. Im Abgaskanal eines Ottomotors 1
befindet sich eine Lambda-Sonde 2, die je nachdem,
ob das Luft/Kraftstoff-Verhältnis unter oder über 1
ist, eine entsprechende Ausgangsspannung abgibt.
Diese Ausgangsspannung wird einem an sich bekannten
Regler 3 zugeführt, der als Zwei-Punkt-Regler ausge
bildet ist und auf jeden Spannungssprung der Sauer
stoffmeßsonde mit einem Proportionalsprung und einem
anschließenden Integralanteil reagiert. Die Ausgangs
spannung FAR des Reglers 3 wird über eine Addier
schaltung 4 dem Ottomotor 1 zur Steuerung der Anrei
cherung bzw. des Luft/Kraftstoff-Gemisches zuge
führt.
Dem Ottomotor sind über geeignete Sensoren Meßwerte
für die Drehzahl n, die Luftmasse Q und die Motor
temperatur theta entnehmbar. Die Drehzahl n und die
Luftmasse Q werden einem Kennfeldspeicher 5 zuge
führt, an dessen Ausgang ein Signal FAK ansteht,
welches in der Addierschaltung 4 zum Ausgangssignal
des Reglers addiert wird. Dadurch entsteht ein
Anreicherungssignal FA, welches bei einer Änderung
der Betriebsparameter n und Q ohne Verzögerung auf
einen aus dem Kennfeldspeicher 5 entnommenen Wert
springt. Durch diese Steuerung wird erreicht, daß
die Anreicherung ohne Verzögerung durch den Regler 3
zunächst einen Wert annimmt, der aufgrund der
Betriebsparameter n und Q für ein günstiges Luft/-
Kraftstoff-Verhältnis zu erwarten ist. Dieser wird
dann durch die Regelung korrigiert.
Bevor auf die weiteren Teile der Schaltungsanordnung
nach Fig. 1 eingegangen wird, werden im folgenden
einige der in der Schaltungsanordnung auftretenden
Signale und Spannungen anhand von Fig. 2 erläutert.
Dabei sind in den Zeilen a) und b) die Ausgangsspan
nung der Sauerstoffmeßsonde und das dem Motor 1 zuge
führte Signal FA für den Fall dargestellt, daß ledig
lich eine an sich bekannte Regelung durchgeführt
wird. Die Zeilen c) und d) stellen die Ausgangsspan
nung der Sauerstoffmeßsonde 2 und das Signal FA bei
Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens dar.
Die Ausgangsspannung der Sauerstoffmeßsonde nimmt
einen geringen Wert von beispielsweise 0,2 V bei
magerem und einen hohen Wert von beispielsweise
0,75 V bei fettem Gemisch ein. Durch die Zwei-Punkt-
Regelung erfolgt im stationären Zustand ein perio
discher Wechsel zwischen diesen Werten mit einer
Frequenz, die unter anderem durch die Laufzeit des
Gemisches und der Abgase im Ottomotor gegeben ist.
Nach jeweils einem Sprung der Ausgangsspannung der
Sauerstoffmeßsonde erfolgt ein Sprung der in Zeile
b) dargestellten Ausgangsspannung des Reglers, an
den sich eine etwa zeitlineare Funktion anschließt.
Vom Zeitpunkt t 0 bis zum Zeitpunkt t 1 liegen statio
näre Verhältnisse vor, d. h. die Drehzahl und die
Luftmasse sind im wesentlichen konstant. Es sei nun
angenommen, daß kurz nach dem Zeitpunkt t 1 Gas gege
ben wird, worauf sich mageres Gemisch einstellt.
Diejenige Anreicherung FA, welche bei dem Betriebs
zustand zwischen t 0 und t 1 Lambda = 1 ergibt, ist in
Fig. 2b) gestrichelt angedeutet und mit FA 10 bezeich
net. Nach dem Gasgeben ist zur Erreichung eines Wer
tes Lambda = 1 der ebenfalls gestrichelt angedeutete
Wert FA 11 erforderlich. Es dauert eine geraume Zeit
bis die Ausgangsspannung des Reglers den Wert FA 11
erreicht und schließlich auch soweit überschreitet,
daß ein Umschlag der Ausgangsspannung der Sauerstoff
meßsonde erfolgt. Etwa von T 1 bis T 2 arbeitet der
Motor mit zu magerem Gemisch. Nach dem Zeitpunkt t 2
wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis wieder geregelt.
Bis zum Zeitpunkt t 1 unterscheiden sich die in den
Fig. 2c) und d) dargestellten Signale nicht von
denen gemäß a) und b). Bei Anwendung des erfindungs
gemäßen Verfahrens wird jedoch sofort bei Änderung
der Betriebsparameter zum Zeitpunkt t 3 ein neuer
Wert FA 11 aus dem Kennfeldspeicher 5 ausgelesen.
Nach dem Zeitpunkt t 3 erfolgt die Regelung darauf
aufbauend, so daß sich nach kurzer Zeit ein Pendeln
der Stellgröße FA um den Wert FAL ergibt. Die glei
chen Verhältnisse ergeben sich mit umgekehrtem Vor
zeichen, wenn sich ein zu fettes Gemisch durch Ände
rung der Betriebsparameter einstellt.
Da jedoch die Funktion zwischen der erforderlichen
Anreicherung FA und den Betriebsparametern n und Q
nicht nur von der Art des Motors abhängt und von
hergestelltem Exemplar zu Exemplar verschieden ist,
sondern sich auch während der Lebensdauer des Motors
ändert, ist bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausfüh
rungsbeispiel eine Anpassung bzw. Optimierung des
gespeicherten Kennfeldes vorgesehen. Dazu werden n,
Q und theta einer Aufbereitungsschaltung 6 zuge
führt. Außerdem sind Eingänge der Aufbereitungsschal
tung an Ausgänge des Reglers 3 und des Kennfeldspei
chers 5 angeschlossen, so daß die Signale FAR und
FAK ebenfalls zur Aufbereitungsschaltung 6 geleitet
werden. In der Aufbereitungsschaltung 6 wird festge
stellt, ob ein stationärer Betrieb vorliegt. Dieses
erfolgt zunächst durch Vergleich der Motortemperatur
mit einem vorgegebenen Wert und dadurch, daß geprüft
wird, ob die Drehzahl und die Luftmasse während
eines vorgegebenen Zeitraumes konstant sind. Ist
dieses der Fall, wird aus den Signalen FAR und FAK
wie im Zusammenhang mit Fig. 3 genauer beschrieben
wird, ein Wert ermittelt, der bei Abweichungen von
dem für n und Q gespeicherten Wert als neuer Kenn
feldwert in den Kennfeldspeicher 5 eingegeben wird.
Dazu wird in einer Schaltung 7 ein Impuls zur Eintra
gung des neuen Kennfeldwertes abgeleitet und ein
Schalter 8 geschlossen, der die Aufbereitungsschal
tung 6 mit Dateneingängen des Kennfeldspeichers 5
verbindet.
Der Regler 3 wird gleichzeitig mit der Differenz aus
dem neuen und dem alten Kennfeldwert korrigiert.
Hierdurch wird erreicht, daß sich die Anreicherung
FA zum Zeitpunkt des Eintrags des neuen Kennfeldwer
tes nicht ändert. Die Differenz wird in einer Sub
traktionsschaltung 9 abgeleitet und über einen Schal
ter 10, der von der Schaltung 7 gesteuert wird, dem
Regler 3 zugeführt.
Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm eines Programms, wel
ches zum Betrieb eines Mikrocomputers zur Durchfüh
rung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient. Nach
dem Start des Programms bei 11 verzweigt sich das
Programm bei 12 in Abhängigkeit davon, ob ein
Umschlag der Sondenspannung erfolgt ist. Ist kein
Umschlag erfolgt, so wird die Ausgangsspannung ent
sprechend dem I-Anteil des Reglers bei 13 verändert.
Ist ein Sondenumschlag erfolgt, so wird bei 14 ein
Sprung der Ausgangsspannung als P-Anteil ermittelt
und ausgegeben. Der Ausdruck (k) bedeutet im Zusam
menhang mit der Beschreibung von Fig. 3, daß der
Wert der vorangestellten Größe beim derzeitigen Pro
grammdurchlauf gemeint ist, während (k-1) den Wert
beim vorangegangenem Programmdurchlauf bezeichnet.
Bei 15 wird zu der Ausgangsspannung des Reglers ein
aus einem Kennfeldspeicher gelesener Wert FAK
addiert und als Stellgröße für die Anreicherung
ausgegeben.
Die folgenden drei Programmverzweigungen 16, 17, 18
dienen zur Festlegung, ob im Kennfeldspeicher ein
gespeicherter Wert durch einen neuen ersetzt werden
soll. Dabei wird zunächst einmal geprüft, ob der
Motor warmgelaufen ist, was beispielsweise bei einer
Temperatur von über 80°C der Fall ist. Ist der Mo
tor noch nicht warmgelaufen, so werden die im Kenn
feldspeicher fest gespeicherten Normalwerte beibehal
ten und das Programm nach der Verzweigung 16 bei 12
fortgesetzt. Ist jedoch der Motor warmgelaufen, so
wird bei 17 geprüft, ob zur Zeit ein stationärer
Betriebszustand des Motors vorhanden ist. Dieses
erfolgt dadurch, daß festgestellt wird, ob die Dreh
zahl n und die Luftmasse Q innerhalb eines vorgegebe
nen Zeitraumes in vorgegebenen Grenzen konstant
sind. Ist dieses nicht der Fall, so wird das Pro
gramm ebenfalls bei 12 fortgesetzt.
Die weitere Verzweigung 18 dient dazu festzustellen,
ob sich eine nennenswerte Abweichung eines neu zu
speichernden Kennlinienwertes ergibt. Ist dieses
nicht der Fall, wird wiederum das Programm bei 12
fortgesetzt. Diese Prüfung trägt dazu bei, Rechen
zeit zu sparen.
Erst wenn es sich um nennenswerte Abweichungen han
delt, wird nach der Verzweigung 18 bei 19 ein neuer
Kennfeldwert berechnet. Dabei hat es sich als gün
stig herausgestellt, daß der Mittelwert zwischen den
Extremwerten der dem Ottomotor zugeführten Stellgrö
ße FA als neuer Kennfeldwert gespeichert wird und
somit den Arbeitspunkt für die weitere Regelung bil
det.
Bei dem Verlauf des Signals FA nach Fig. 2d) wären
hierzu die Größen FAmin und FAmax zu mitteln, was
als Mittelwert letztlich die Größe FA 11 ergibt.
Da sich jedoch die Kennfeldwerte für jeweils einen
Drehzahlwert und einen Luftmassenwert nur langsam
ändern, kann aus einer plötzlichen großen Abweichung
geschlossen werden, daß hier möglicherweise eine
Fehlmessung vorliegt. Es ist daher bei dem Programm
gemäß Fig. 3 vorgesehen, daß ein neuer Wert FAK(k)
durch bewertete Addition des zuvor eingetragenen
Wertes FAK(k-1) und dem für die neue Eintragung an
sich vorgesehenen Wertes erfolgt. Dadurch ergibt
sich eine Art Tiefpaßfilterung. Der neu einzutragen
de Wert kann beispielsweise durch folgende Gleichung
gebildet werden:
Der so ermittelte Wert wird in den Kennfeldspeicher
5 eingeschrieben. Da möglicherweise Kennfeldwerte
für einzelne Drehzahl- und Luftmassewerte selten in
einem stationären Betrieb auftreten, werden in einem
weiteren Programmschritt 20 die Kennfeldwerte für
benachbarte Drehzahl- und Luftmassewerte ebenfalls
durch neue ersetzt. Hierbei erfolgt jedoch eine Wer
tung der korrigierten benachbarten Werte in Anleh
nung an das fest eingespeicherte Norm-Kennlinien
feld. Nach dem Programmschritt 20 wird das Programm
bei 12 wiederholt.
Claims (6)
1. Verfahren zur Verbesserung des Abgasverhaltens
von Ottomotoren, wobei das Ausgangssignal einer im
Abgaskanal des Ottomotors angeordneten Sauerstoffmeß
sonde einem Regler zugeführt wird und die Ausgangs
spannung des Reglers eine Stellgröße zur Regelung
des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses bildet, dadurch
gekennzeichnet, daß der Ausgangsspannung des Reglers
eine weitere Spannung überlagert wird, die einem
gespeicherten Kennfeld in Abhängigkeit von Betriebs
parametern des Ottomotors entnommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß das Kennfeld während des Betriebes des
Ottomotors an Veränderungen des Ottomotors angepaßt
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß während Zeiten mit stationärem Betrieb des
Ottomotors unter Berücksichtigung des Ausgangssig
nals des Reglers Werte abgeleitet werden, welche für
die während des stationären Betriebes herrschenden
Betriebsparameter in das Kennfeld eingetragen wer
den.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich
net, daß die neu einzutragenden Werte durch die
bewertete Addition des zuvor eingetragenen Wertes
und eines Mittelwertes des letzten Minimums und des
letzten Maximums der Ausgangsspannung des Reglers
gebildet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich
net, daß eine Eintragung neuer Werte in das Kennfeld
nur dann erfolgt, wenn die neuen Werte mindestens
einen vorgegebenen Unterschied zu den alten aufwei
sen.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich
net, daß Kennfeldwerte, welche den neu eingetragenen
Kennfeldwerten benachbart sind, mit einer vorgegebe
nen Gewichtung korrigiert werden.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873721971 DE3721971A1 (de) | 1987-07-03 | 1987-07-03 | Verfahren zur verbesserung des abgasverhaltens von ottomotoren |
EP88104624A EP0297217A3 (de) | 1987-07-03 | 1988-03-23 | Verfahren zur Verbesserung des Abgasverhaltens von Ottomotoren |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19873721971 DE3721971A1 (de) | 1987-07-03 | 1987-07-03 | Verfahren zur verbesserung des abgasverhaltens von ottomotoren |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3721971A1 true DE3721971A1 (de) | 1989-01-12 |
Family
ID=6330813
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19873721971 Withdrawn DE3721971A1 (de) | 1987-07-03 | 1987-07-03 | Verfahren zur verbesserung des abgasverhaltens von ottomotoren |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0297217A3 (de) |
DE (1) | DE3721971A1 (de) |
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1987
- 1987-07-03 DE DE19873721971 patent/DE3721971A1/de not_active Withdrawn
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- 1988-03-23 EP EP88104624A patent/EP0297217A3/de not_active Withdrawn
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0297217A2 (de) | 1989-01-04 |
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Legal Events
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