EP1672206A2 - Method and device for engine control in a vehicle - Google Patents

Abstract

The method involves calculating duration of an injection pulse for triggering a fuel injector in an internal combustion engine. The engine air/fuel ratio value as measured by a wide range air/fuel ratio (AFR) sensor is input to an air/fuel ratio observer (28). The difference between the measured ratio and the required air/fuel ratio is output as an error by the observer to an AFR controller (42), which controls the pulse duration. The required air/fuel ratio is calculated from on an air mass value which varies based on ambient situation e.g. temperature, and necessary fuel amount. An independent claim is also included for a device for controlling an internal combustion engine of a motor vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Motorsteuerung, insbesondere ein Verfahren zur Steuerung des Kraftstoff/Luftverhältnisses bei einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine nach dem Verfahren arbeitende Vorrichtung, nämlich eine Steuerungsvorrichtung, die in die Motorelektronik eines Verbrennungsmotors integriert oder als separate Steuerungsvorrichtung ausgeführt sein kann.The invention relates to a method for engine control, in particular a method for controlling the fuel / air ratio in a motor vehicle according to the preamble of claim 1. The invention further relates to a device operating according to the method, namely a control device in the engine electronics of an internal combustion engine integrated or can be designed as a separate control device.

Eine Steuerung des Kraftstoff/Luftverhältnisses ist bekannt. Die Erfindung schlägt ein Verfahren zur Regelung dieses Verhältnisses anstelle der Steuerung vor, um bessere Ergebnisse hinsichtlich der Energieausnutzung sowie hinsichtlich des unvermeidlichen Abgasausstoßes zu erreichen. Ein optimales Kraftstoff/Luftverhältnis geht nämlich mit einem minimalen Schadstoffausstoß einher.A control of the air / fuel ratio is known. The invention proposes a method of controlling this ratio instead of the control to achieve better results in terms of energy utilization as well as unavoidable exhaust emissions. An optimum fuel / air ratio is accompanied by a minimum emission of pollutants.

Weitere Aspekte der Erfindung befassen sich mit Adaptionsverfahren, die eine optimale Regelung des Kraftstoff/Luftverhältnisses auch bei sich verändernden Bedingungen, z.B. aufgrund der Betriebsdauer des Verbrennungsmotors, ermöglichen. Zudem soll die Adaption eine Möglichkeit eröffnen das Regelungsverfahren schnell an unterschiedliche Fahrzeug- und Motorentypen anzupassen.Further aspects of the invention are concerned with adaptation methods which provide optimal control of the air / fuel ratio even under changing conditions, e.g. due to the service life of the internal combustion engine. In addition, the adaptation should open up a possibility to quickly adapt the control method to different vehicle and engine types.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Einstellung des Kraftstoff/Luftverhältnisses zu verbessern. Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren in Anspruch 1 und einer nach dem Verfahren arbeitenden Vorrichtung gelöst.The object of the invention is to improve the adjustment of the fuel / air ratio. This object is achieved by the method in claim 1 and a device operating according to the method.

Die abhängigen Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sowie Einzelaspekt der Erfindung und deren bevorzugte Ausführungsformen gerichtet.The dependent claims are directed to preferred embodiments of the present invention as well as single aspect of the invention and its preferred embodiments.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie weitere bevorzugte Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert. Einander entsprechende Gegenstände oder Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Hereinafter, an embodiment of the invention and further preferred embodiments will be explained in more detail with reference to the drawing. Corresponding objects or elements are provided in all figures with the same reference numerals.

Darin zeigen

Fig. 1

eine schematisch vereinfachte Darstellung eines Verbrennungsmotors,

Fig. 2

ein Blockschaltbild für eine Steuerung einer Pulsdauer zur Ansteuerung (Öffnung) einer Einspritzdüse,

Fig. 3

ein Kennlinienfeld mit verschiedenen Einspritzdrücken, aus dem sich für eine bekannte Treibstoffmenge für den jeweiligen Einspritzdruck die zugehörige Einspritzzeit oder -dauer ermitteln lässt,

Fig. 4

ein Blockschaltbild zur Regelung der Pulsdauer zur Ansteuerung einer Einspritzdüse,

Fig. 5

einen Funktionsblock aus dem Blockschaltbild in Fig. 4 mit zusätzlichen Details,

Fig. 6

ein Blockschaltbild für ein Vorrichtung zur Durchführung von Adaptionsvorgängen zur Unterstützung und Optimierung der Regelung,

Fig. 7

eine zur Verwendung bei der Adaption vorgesehene Adaptionsmatrix und

Fig. 8

eine graphische Darstellung eines Einspritzpulses mit einem vorgelagerten Offsetanteil,

Show in it

Fig. 1

a schematically simplified representation of an internal combustion engine,

Fig. 2

a block diagram for controlling a pulse duration for driving (opening) of an injection nozzle,

Fig. 3

a characteristic field with different injection pressures, from which the associated injection time or duration can be determined for a known fuel quantity for the respective injection pressure,

Fig. 4

a block diagram for controlling the pulse duration for controlling an injection nozzle,

Fig. 5

a functional block from the block diagram in Fig. 4 with additional details,

Fig. 6

a block diagram of an apparatus for performing adaptation operations to support and optimize the control,

Fig. 7

an adaptation matrix provided for use in the adaptation and

Fig. 8

a graphical representation of an injection pulse with an upstream offset component,

Fig. 1 zeigt schematisch eine Darstellung eines Verbrennungsmotors 10 wie er für Kraftfahrzeuge verwendet wird und zwar am Beispiel eines Dieselmotors. Der Verbrennungsmotor 10 umfasst in an sich bekannter Weise mindestens einen Zylinder 11 mit dem darin arbeitenden Kolben 12 sowie ein Frischluftzufuhrsystem 13 und ein Abgasabfuhrsystem 14. Das Abgasabfuhrsystem 14 umfasst, ebenfalls in an sich bekannter Weise, z.B. einen Katalysator 15 und einen Filter 16. Mit einem Pfeil 17 ist in Fig. 1 eine mögliche Position eines Sauerstoff-Sensors 18 im Abgasabfuhrsystem 14 bezeichnet, der im Folgenden, nachdem der vom Sauerstoff-Sensors 18 gelieferte Wert dazu verwendet wird, um das tatsächliche Sauerstoff/Kraftstoffverhältnis im Motor 10 zu ermitteln, in Anlehnung an das korrespondierende englische Akronym (AFR = air/fuel ratio) als AFR Sensor 18 oder im Falle eines breitbandigen Sauerstoff-Sensors 18 als WRAF Sensor 18 (WRAF = wide range air/fuel) bezeichnet wird. Die Grundlage für diese Benennung liegt auch darin, dass sich aus dem Sauerstoffanteil im Abgas das Luft/Kraftstoffverhältnis bei der Verbrennung ermitteln lässt. Als weiterer Sensor ist im Frischluftzufuhrsystem 13 ein MAF Sensor 19 (maf = mass air flow) gezeigt, der ein Maß für die Luftmasse im Verbrennungsmotor 10 oder im einzelnen Zylinder 11 liefert.Fig. 1 shows schematically a representation of an internal combustion engine 10 as used for motor vehicles and that by the example of a diesel engine. The internal combustion engine 10 comprises, in a manner known per se, at least one cylinder 11 with the piston 12 operating therein and a fresh air supply system 13 and an exhaust gas removal system 14. The exhaust gas removal system 14 also comprises, for example, a catalytic converter 15 and a filter 16 in a manner known per se an arrow 17 in Fig. 1 denotes a possible position of an oxygen sensor 18 in the exhaust gas removal system 14, which hereinafter, after the value supplied by the oxygen sensor 18 is used to determine the actual oxygen / fuel ratio in the engine 10, based on the corresponding English acronym (AFR = air / fuel ratio) as the AFR sensor 18 or in the case of a broadband oxygen Sensor 18 is referred to as WRAF sensor 18 (WRAF = wide range air / fuel). The basis for this designation is also that the air / fuel ratio can be determined from the oxygen content in the exhaust gas during combustion. As a further sensor, a MAF sensor 19 (maf = mass air flow) is shown in the fresh air supply system 13, which provides a measure of the air mass in the internal combustion engine 10 or in the individual cylinder 11.

Bei bisher bekannten Motorsteuerungsverfahren ist, wie in Fig. 2 schematisch dargestellt, ein in der Motorsteuerung implementierter Algorithmus zur Berechnung der Dauer der Einspritzpulse vorgesehen. Der Algorithmus wird im Folgenden zur Referenzierung kurz als Einspritzdauerberechnung 20 bezeichnet. Dem Algorithmus wird als Eingangssignal 21 ein Wert für die momentan erforderliche Kraftstoffmenge zugeführt. Damit und anhand einer in der Motorsteuerung hinterlegten Tabelle oder einem korrespondierenden Kennlinienfeld, die bzw. das auf Zusammenhänge zwischen Kraftstoffmenge, Einspritzdruck und Pulsdauer, wie sie in der Graphik in Fig. 3 gezeigt sind, zurückgeht/zurückgehen, kann die Einspritzdauerberechnung 20 die Dauer eines Pulses zur Ansteuerung der jeweiligen Einspritzdüse im Verbrennungsmotor 10, der in Fig. 2 nur noch als Funktionsblock 10 dargestellt ist, berechnen. Die jeweils ermittelte Pulsdauer 22 ist entsprechend als Ausgang der Einspritzdauerberechnung 20 und als Eingang für den Verbrennungsmotor 10 dargestellt.In previously known engine control methods, as shown schematically in FIG. 2, an algorithm implemented in the engine control for calculating the duration of the injection pulses is provided. The algorithm is referred to in the following for referencing as the injection duration calculation 20. The algorithm is supplied as an input signal 21, a value for the currently required amount of fuel. Thus, and based on a stored in the engine control table or a corresponding characteristic field, the / returns to relationships between fuel quantity, injection pressure and pulse duration, as shown in the graph in Fig. 3, the injection duration calculation 20, the duration of a Pulse for controlling the respective injection nozzle in the internal combustion engine 10, which is shown in Fig. 2 only as a function block 10, calculate. The respectively determined pulse duration 22 is correspondingly shown as the output of the injection duration calculation 20 and as an input for the internal combustion engine 10.

Fig. 3 zeigt exemplarisch ein Kennlinienfeld für verschiedene Einspritzdrücke, also z.B. 200 bar, 400 bar, usw. Bei sog. "common rail Systemen" handelt es sich bei diesen Druckwerten um den sog. "Raildruck". Auf der Abszisse ist in Milligramm (mg) die Kraftstoffmenge pro Kolbenhub und auf der Ordinate die jeweilige Pulsdauer in Mikrosekunden abgetragen. Je nach momentanem Einspritzdruck wird anhand der jeweils zugehörigen Kurve des Kennlinienfeldes aus der über der Abszisse abzutragenden geforderten Kraftstoffmenge die zugehörige Pulsdauer über der Ordinate ermittelt, wie dies exemplarisch für eine geforderte Kraftstoffmenge von 10 mg, die bei einem Einspritzdruck von 600 bar eine Pulsdauer von 200 Mikrosekunden erfordert, gezeigt ist. Dies erfolgt anhand eines geeigneten Algorithmus, der auf eine geeignete Speicherung der in Fig. 3 gezeigten Daten zurückgreift, in der Einspritzdauerberechnung 20 automatisch und kontinuierlich.3 shows by way of example a family of characteristics for different injection pressures, e.g. 200 bar, 400 bar, etc. In so-called "common rail systems" these pressure values are the so-called "rail pressure". The abscissa shows the fuel quantity per piston stroke in milligrams (mg) and the respective pulse duration in microseconds on the ordinate. Depending on the instantaneous injection pressure, the associated pulse duration over the ordinate is determined from the respective associated curve of the characteristic field from the abscissa required fuel quantity, as exemplified for a required fuel quantity of 10 mg, the pulse duration of 200 at an injection pressure of 600 Microseconds required is shown. This is done automatically and continuously in the injection duration calculation 20 by means of a suitable algorithm which makes use of a suitable storage of the data shown in FIG.

Anstelle der bisher bekannten bloßen Steuerung der Pulsdauer, wie in Fig. 2 dargestellt, schlägt die Erfindung eine Regelung der Pulsdauer für die Ansteuerung der jeweiligen Einspritzdüsen vor, wie im Folgenden anhand der weiteren Figuren erläutert wird.Instead of the previously known mere control of the pulse duration, as shown in Fig. 2, the invention proposes a control of the pulse duration for the control of the respective injectors, as will be explained below with reference to the other figures.

Fig. 4 zeigt anhand eines schematisch vereinfachten Blockschaltbilds einen ersten Aspekt der Erfindung, nämlich die Regelung des Luft/Kraftstoffverhältnisses durch geeignete Beeinflussung der Pulsdauer 22 anhand eines vom WRAF Sensor 18 gelieferten Messwertes 24. Dieser wird mittels einer Vorverarbeitung 25 aufbereitet. Dabei wird aus dem vom WRAF Sensor 18 gelieferten Stromstärke- oder Spannungssignal, das ggf. zusätzlich gefiltert oder geglättet wird, ein korrespondierender Zahlenwert, z.B. mittels A/D Wandlung, gebildet. Am Ausgang der Vorverarbeitung 25 steht dann ein Wert zur Verfügung, der im Folgenden als "gemessenes " Luft/ Kraftstoffverhältnis 26 oder, in Anlehnung an die oben erläuterten Abkürzungen, als MAFR (measured air fuel ratio) 26 bezeichnet wird. Der MAFR Wert wird einem AFR Beobachter 28 (AFR = air/fuel ratio) zugeführt.4 shows a simplified schematic block diagram of a first aspect of the invention, namely the regulation of the air / fuel ratio by suitably influencing the pulse duration 22 on the basis of a measured value 24 provided by the WRAF sensor 18. This is processed by means of preprocessing 25. In this case, from the current or voltage signal supplied by the WRAF sensor 18, which is optionally additionally filtered or smoothed, a corresponding numerical value, e.g. by A / D conversion, formed. A value is then available at the output of preprocessing 25, which is referred to hereinafter as "measured" air / fuel ratio 26 or, based on the abovementioned abbreviations, as MAFR (measured air fuel ratio) 26. The MAFR value is fed to an AFR observer 28 (AFR = air / fuel ratio).

Ein weiterer Eingang für den AFR Beobachter 28 wird aus der momentan erforderlichen Kraftstoffmenge 21 abgeleitet. Dazu wird in einer AFR Berechnung 30 anhand der Kraftstoffmenge 21 und der jeweiligen Luftmasse im Zylinder 11 das Luft/Kraftstoffverhältnis berechnet und als Ausgangswert 32 für die weitere Verarbeitung bereitgestellt. Die AFR Berechnung basiert auf der Luftmasse im Zylinder 11, also nicht auf dem konstanten Luftvolumen, sondern der je nach Umgebungssituation (Temperatur, Umgebungsdruck) variierenden Luftmasse. Ein Wert für die jeweilige Luftmasse wird der AFR Berechnung 30 als Eingangswert 34 vom MAF Sensor 19 (MAF = mass air flow) im Verbrennungsmotor 10 zugeführt. Bevorzugt basiert dieser Eingangswert 34 auf der Geschwindigkeitsdichte (speed density; Einheit: [g/s]) des Massenstroms der angesaugten Frischluft.Another input for the AFR observer 28 is derived from the currently required amount of fuel 21. For this purpose, the air / fuel ratio is calculated in an AFR calculation 30 on the basis of the fuel quantity 21 and the respective air mass in the cylinder 11 and provided as output value 32 for further processing. The AFR calculation is based on the air mass in the cylinder 11, so not on the constant air volume, but depending on the ambient situation (temperature, ambient pressure) varying air mass. A value for the respective air mass is the AFR calculation 30 as an input value 34 supplied from the MAF sensor 19 (MAF = mass air flow) in the internal combustion engine 10. This input value 34 is preferably based on the speed density (unit: [g / s]) of the mass flow of fresh air drawn in.

Der Ausgangswert 32 kann auch als AFR Sollwert (AFR command) bezeichnet werden und wird in einem Modell 36 zur Nachbildung der Dynamik des Verbrennungsvorgangs und der Reaktionszeit des WRAF Sensors 18 einer Vorverarbeitung unterzogen. Dabei werden insbesondere mögliche Laufzeiten, die sich aus der Position des WRAF Sensors 18 im Abgasabfuhrsystem 14 ergeben (vgl. Fig. 1), berücksichtigt. Je weiter der WRAF Sensor 18 vom eigentlichen Ort der Verbrennung, also vom Brennraum im Zylinder 11, entfernt ist, desto stärker muss mittels des Modells 36 die mit der Dauer, die das Abgas nach der Verbrennung benötigt, um den WRAF Sensor 18 zu erreichen, korrelierte Laufzeit berücksichtigt werden. Am Ausgang des Modells 36 steht damit ein Wert zur Verfügung, der als verzögerter AFR Sollwert 38 oder DAFR Sollwert 38 (delayed AFR command) dem AFR Beobachter 28 zugeführt wird.The output value 32 may also be referred to as the AFR command (AFR command) and is preprocessed in a model 36 for simulating the dynamics of the combustion process and the response time of the WRAF sensor 18. In particular, possible transit times resulting from the position of the WRAF sensor 18 in the exhaust gas removal system 14 (see FIG. The further away the WRAF sensor 18 is from the actual location of the combustion, ie from the combustion chamber in the cylinder 11, the stronger must be the model 36 with which the exhaust gas needs after combustion to reach the WRAF sensor 18, correlated running time. Thus, at the output of the model 36, a value is available which is fed to the AFR observer 28 as a delayed AFR setpoint value 38 or DAFR setpoint value 38 (delayed AFR command).

Im theoretischen Idealfall sollten die beiden Eingangssignale des AFR Beobachter 28, also MAFR (measured air fuel ratio) 26 und DAFR Sollwert 38 übereinstimmen. In der Praxis und im Betrieb des Verbrennungsmotors 10 ist eine solche Übereinstimmung üblicherweise nicht gegeben. Die verbleibende Abweichung zwischen den beiden Eingangswerten des AFR Beobachters 28, wird mittels eines dem AFR Beobachter 28 zugeordneten und in FIG 4 nicht separat dargestellten PI-Reglers kompensiert. Der intern dem AFR Beobachter 28 zugeordnete PI-Regler wird also verwendet, um den DAFR Sollwert 38 mit dem MAFR 26 zur Deckung zu bringen. Der I-Anteil des dem AFR Beobachter 28 zugeordneten PI Reglers wird, ggf. noch dividiert durch den jeweiligen Momentanwert von DAFR 38, als geschätzter AFR "Fehler" 40 ausgegeben und einem AFR Regler 42, der bevorzugt ebenfalls als PI-Regler ausgeführt ist, zugeführt. Abweichend von üblichen Konstellationen wird also dem AFR Regler 42 kein Fehlersignal, z.B. in Form der absoluten Abweichung zwischen MAFR 26 und DAFR Sollwert 38, sondern der I-Anteil eines vorgeschalteten Reglers zugeführt. Dieser Aspekt der Erfindung wird als Aspekt mit eigener erfinderischer Qualität angesehen. Der Ausgang 44 des AFR Reglers wird multiplikativ mit der Pulsdauer 22 verknüpft und als korrigierte Pulsdauer 46 dem Verbrennungsmotor 10 bzw. der jeweiligen Einspritzdüse zugeführt. Der AFR Beobachter 28 liefert als weiteren Ausgangswert das geschätzte Luft/Kraftstoffverhältnis 41.In the theoretical ideal case, the two input signals of the AFR observer 28, ie MAFR (measured air fuel ratio) 26 and DAFR setpoint 38 should match. In practice and in the operation of the internal combustion engine 10 such a match is usually not given. The remaining deviation between the two input values of the AFR observer 28 is compensated for by means of a PI controller assigned to the AFR observer 28 and not shown separately in FIG. The PI controller internally assigned to the AFR observer 28 is thus used to register the DAFR setpoint 38 with the MAFR 26. The I component of the PI controller assigned to the AFR observer 28 is output, if necessary still divided by the respective instantaneous value of DAFR 38, as the estimated AFR "error" 40 and an AFR controller 42, which is also preferably designed as a PI controller. fed. Deviating from the usual constellations, the AFR controller 42 is therefore not supplied with an error signal, for example in the form of the absolute deviation between MAFR 26 and DAFR setpoint 38, but instead the I component of an upstream controller. This aspect of the invention is considered as an aspect of its own inventive quality. The output 44 of the AFR controller is multiplicatively linked to the pulse duration 22 and fed as a corrected pulse duration 46 to the engine 10 and the respective injection nozzle. The AFR observer 28 supplies the estimated air / fuel ratio 41 as a further output value.

Eine detailliertere Darstellung des AFR Beobachters ist in Fig. 5 gezeigt. In Fig. 5 ist auch der interne PIRegler 50 des AFR Beobachters 28 dargestellt. Wie zuvor beschreiben ist der interne PI Regler 50 zur Kompensation evtl. Abweichungen zwischen MAFR 26 und DAFR Sollwert 38 vorgesehen. Der Eingang 52 des internen PI-Reglers stellt damit den WRAF Schätzfehler dar, der vor dem internen PI Regler durch Subtraktion eines mittels eines WRAF Sensor Modells 54 erhaltenen WRAF Schätzwertes 56 vom MAFR 26 gebildet wird. Mit 58 ist der Abgriff des I Anteils des internen PI Reglers 50 gezeigt, der zur Normierung durch den DARF Sollwert 38 dividiert wird. Insgesamt ergibt sich nach dieser Division der geschätzte AFR Fehler 40, der im Falle der vorbeschriebenen Division auch als relativer AFR Fehler 40 bezeichnet werden kann. Die Verwendung nur des I-Anteils des internen PI-Reglers 50 entspricht einer Tiefpassfilterung des Fehlers zwischen geschätztem AFR 56 und MAFR 26.A more detailed illustration of the AFR observer is shown in FIG. FIG. 5 also shows the internal PIR regulator 50 of the AFR observer 28. As previously described, internal PI controller 50 is provided to compensate for any deviations between MAFR 26 and DAFR setpoint 38. The input 52 of the internal PI controller thus represents the WRAF estimation error, that before the internal PI controller by subtraction a WRAF estimate 56 obtained by means of a WRAF sensor model 54 is formed by the MAFR 26. Shown at 58 is the tap of the I component of the internal PI controller 50, which is divided for normalization by the DARF setpoint 38. Overall, the estimated AFR error 40 results after this division, which in the case of the above-described division can also be referred to as a relative AFR error 40. The use of only the I portion of the internal PI controller 50 corresponds to a low pass filtering of the error between estimated AFR 56 and MAFR 26.

Die Reglung der Pulsdauer zur Ansteuerung der Einspritzdüsen mittels des AFR Reglers 42 bewirkt dann, dass bei einem
relativen AFR Fehler 40 > 0 (größer "0"),
wenn also das tatsächliche Luft/Kraftstoffverhältnis (AFR = air/fuel ratio) größer als das benötigte/angeforderte AFR ist, dass der vom AFR Regler 42 ausgegebene Korrekturwert 44 kleiner als "1,0" ist und dass entsprechend die Pulslänge für die Öffnungszeiten der Einspritzdüsen durch Multiplikation mit dem Korrekturwert 44 verkürzt wird;
relativen AFR Fehler 40 = 0 (gleich "0"),
wenn also das tatsächliche AFR gleich dem benötigte/angeforderten AFR ist, dass der vom AFR Regler 42 ausgegebene Korrekturwert 44 gleich "1,0" ist und dass entsprechend die Pulslänge für die Öffnungszeiten der Einspritzdüsen unverändert bleibt;
relativen AFR Fehler 40 < 0,
wenn also das tatsächliche AFR größer als das benötigte/angeforderte AFR ist, dass der vom AFR Regler 42 ausgegebene Korrekturwert 44 größer als "1,0" ist und dass entsprechend die Pulslänge für die Öffnungszeiten der Einspritzdüsen verlängert wird.The regulation of the pulse duration for controlling the injection nozzles by means of the AFR controller 42 then causes that at a
relative AFR error 40> 0 (greater "0"),
Thus, if the actual air / fuel ratio (AFR) is greater than the required / requested AFR, the correction value 44 output from the AFR controller 42 is less than "1.0" and, accordingly, the pulse length for the opening times of the Injectors is shortened by multiplication with the correction value 44;
relative AFR error 40 = 0 (equal to "0"),
that is, when the actual AFR is equal to the required / requested AFR, the correction value 44 output from the AFR controller 42 is "1.0", and accordingly, the pulse length for the injection nozzle timings remains unchanged;
relative AFR error 40 <0,
Thus, if the actual AFR is greater than the required / requested AFR, the correction value 44 output from the AFR controller 42 is greater than "1.0" and, accordingly, the pulse length for injector opening times is increased.

Die Regelung der Pulsdauer zur Ansteuerung der Einspritzdüsen, wie vorstehend beschrieben, wird als "schnelle Regelung" bezeichnet. Neben dieser schnellen Regelung, also komplementär oder ggf. auch selbständig und unabhängig davon wird ein Adaptionsverfahren zur Verstellung der Pulsdauern zur Ansteuerung der Einspritzdüsen vorgeschlagen, das ebenfalls selbständige erfinderische Qualität hat. Das Adaptionsverfahren bzw. dessen Anwendung wird zur Unterscheidung von der "schnellen Regelung" zur Referenzierung entsprechend als "langsame Regelung" bezeichnet.The control of the pulse duration for driving the injection nozzles, as described above, is referred to as "fast control". In addition to this fast control, that is to say complementary or optionally also independently and independently thereof, an adaptation method for adjusting the pulse durations for controlling the injection nozzles is proposed, which likewise has independent inventive quality. The adaptation method or its application is referred to the distinction of the "fast control" for referencing according to "slow control".

Das Adaptionsverfahren wird anhand von Fig. 6 weiter erläutert. Fig. 6 ist als Ausschnitt aus Fig. 4 dargestellt und zeigt entsprechend den AFR Regler 42, die Einspritzdauerberechnung 20 und den Verbrennungsmotor 10. Die in Fig. 6 nicht dargestellten Elemente aus Fig. 4 sind nur aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen.The adaptation method will be explained further with reference to FIG. 6. FIG. 6 is shown as a detail of FIG. 4 and shows the AFR controller 42, the injection duration calculation 20 and the internal combustion engine 10, respectively. The elements of FIG. 4 not shown in FIG. 6 have been omitted for reasons of clarity.

Für das Adaptionsverfahren wird - analog zur zuvor beschriebenen Situation beim AFR Beobachter 28 - nur der I-Anteil 60 des AFR Reglers 42 verwendet. Es wird also wieder die Tiefpasscharakteristik des I-Anteils des Reglers ausgenutzt um die Adaption im Wesentlichen aufgrund länger andauernder Fehler durchzuführen.For the adaptation method is - analogous to the situation described above in the AFR observer 28 - only the I-portion 60 of the AFR regulator 42 is used. Thus, the low-pass characteristic of the I component of the regulator is again utilized in order to carry out the adaptation, essentially due to longer-lasting errors.

Die Erfindung sieht zwei grundsätzlich unabhängige, d.h. alternativ oder kombiniert verwendbare, Adaptionsverfahren vor. Eines der Adaptionsverfahren wird zur Referenzierung als "Multiplikatives Lernen" und das andere Adaptionsverfahren als "Startpunkt Lernen" oder "Offset Lernen" bezeichnet.The invention provides for two basically independent, i. alternatively or combined usable, adaptation method before. One of the adaptation methods is referred to as "multiplicative learning" for referencing and the other adaptation method as "starting point learning" or "learning to offset".

Zunächst wird das Multiplikative Lernen näher beschrieben, das mittels eines dafür vorgesehenen ersten Funktionsblocks 62 durchgeführt wird. Eingangssignal des ersten Funktionsblocks 62 ist der Abgriff des I-Anteils 60 des AFR Reglers 42. Je nachdem, ob dieser I-Anteil kleiner als Null, gleich Null oder größer als Null ist, werden in einer Adaptionsmatrix 64, die in Fig. 7 exemplarisch dargestellt ist, entsprechende Änderungen vorgenommen.First, the multiplicative learning will be described in more detail, which is performed by means of a first function block 62 provided for this purpose. Input signal of the first functional block 62 is the tap of the I component 60 of the AFR controller 42. Depending on whether this I component is less than zero, equal to zero or greater than zero, in an adaptation matrix 64, which in FIG is shown, made appropriate changes.

Fig. 7 zeigt die Adaptionsmatrix 64, deren Spalten einen Einspritzdruck in bar und deren Zeilen eine Kraftstoffmenge in mg pro Kolbenhub repräsentieren. Zu Beginn des Adaptionsverfahrens ist in jeder Zelle der Adaptionsmatrix 64 ein neutraler Wert, bei einer späteren multiplikativen Berücksichtigung des Ergebnisses des Adaptionsvorgangs also z.B. der Wert "1.0", gespeichert. Je nach Betriebssituation, also z.B. je nach Einspritzdruck, wird die jeweils relevante Zelle oder Zeile der Adaptionsmatrix 64 ausgewählt. In der ausgewählten Zeile wird die konkrete Zelle anhand der momentan erforderlichen Kraftstoffmenge 21 ausgewählt. Der Zahlenwert der auf diese Weise ausgewählten Zelle der Adaptionsmatrix wird nun nach folgendem Schema geändert:FIG. 7 shows the adaptation matrix 64 whose columns represent an injection pressure in bar and whose rows represent a fuel quantity in mg per piston stroke. At the beginning of the adaptation process, a neutral value is stored in each cell of the adaptation matrix 64, ie in a later multiplicative consideration of the result of the adaptation process, eg the value "1.0". Depending on the operating situation, eg depending on the injection pressure, the respective relevant Cell or row of the adaptation matrix 64 is selected. In the selected line, the specific cell is selected based on the currently required fuel quantity 21. The numerical value of the cell of the adaptation matrix selected in this way is now changed according to the following scheme:

Wenn der Abgriff des I-Anteils 60 des AFR Reglers 42
< 1 (kleiner als "1,0")
ist, wird der momentane Zahlenwert der ausgewählten Zelle, der hier mit "x" bezeichnet werden soll, verringert, indem z.B. eine Division oder Subtraktion nach folgendem Schema durchgeführt wird: $$\mathrm{x}:=\mathrm{x}\ast \mathrm{k};\mathrm{\hspace{1em}}\mathrm{k}<1,\mathrm{\hspace{0.17em}}\mathrm{z}.\mathrm{B}.\mathrm{\hspace{0.17em}}\mathrm{k}=0,99$$

oder $$\mathrm{x}:=\mathrm{x}+\mathrm{k};\mathrm{\hspace{1em}}\mathrm{k}<0,\mathrm{\hspace{0.17em}}\mathrm{z}.\mathrm{B}.\mathrm{\hspace{0.17em}}\mathrm{k}=-0,01$$

> 1 (größer als "1,0")
ist, wird der momentane Zahlenwert der ausgewählten Zelle erhöht, indem z.B. eine Multiplikation oder Addition nach folgendem Schema durchgeführt wird: $$\mathrm{x}:=\mathrm{x}\ast \mathrm{k};\mathrm{\hspace{1em}}\mathrm{k}>1,\mathrm{\hspace{0.17em}}\mathrm{z}.\mathrm{B}.\mathrm{\hspace{0.17em}}\mathrm{k}=1,01$$

oder $$\mathrm{x}:=\mathrm{x}+\mathrm{k};\mathrm{\hspace{1em}}\mathrm{k}>0,\mathrm{\hspace{0.17em}}\mathrm{z}.\mathrm{B}.\mathrm{\hspace{0.17em}}\mathrm{k}=+0,01$$

If the tap of the I share 60 of the AFR regulator 42
<1 (less than "1.0")
is, the current numerical value of the selected cell, which should be referred to here as "x", is reduced, for example, by performing a division or subtraction according to the following scheme: $$\mathrm{x}:=\mathrm{x}*\mathrm{k};\mathrm{}\mathrm{k}<1.\mathrm{}\mathrm{z},\mathrm{B},\mathrm{}\mathrm{k}=0.99$$

or $$\mathrm{x}:=\mathrm{x}+\mathrm{k};\mathrm{}\mathrm{k}<0.\mathrm{}\mathrm{z},\mathrm{B},\mathrm{}\mathrm{k}=-0.01$$

> 1 (greater than "1.0")
is, the current numerical value of the selected cell is increased, for example, by performing a multiplication or addition according to the following scheme: $$\mathrm{x}:=\mathrm{x}*\mathrm{k};\mathrm{}\mathrm{k}>1.\mathrm{}\mathrm{z},\mathrm{B},\mathrm{}\mathrm{k}=1.01$$

or $$\mathrm{x}:=\mathrm{x}+\mathrm{k};\mathrm{}\mathrm{k}>0.\mathrm{}\mathrm{z},\mathrm{B},\mathrm{}\mathrm{k}=+0.01$$

Der jeweilige Zahlenwert der der jeweiligen Betriebssituation zugeordneten Zelle wird am Ausgang 66 des ersten Funktionsblocks 62 multiplikativ mit der ermittelten Pulsdauer 22 verknüpft. Der jeweilige Zahlenwert ist ein Wert in der Größenordnung von "1,0", d.h. bei einem Zahlenwert größer als "1,0" wird die Pulsdauer durch das Adaptionsverfahren verlängert, bei einem Zahlenwert kleiner als "1,0" wird die Pulsdauer durch das Adaptionsverfahren entsprechend verkürzt.The respective numerical value of the cell assigned to the respective operating situation is multiplicatively linked to the determined pulse duration 22 at the output 66 of the first functional block 62. The respective numerical value is a value of the order of "1.0", ie with a numerical value greater than "1.0", the pulse duration is extended by the adaptation method, with a numerical value smaller than "1.0" the pulse duration is shortened accordingly by the adaptation method.

Das Adaptionsverfahren hat vor allem den Vorteil, dass durch die Adaption veränderte Bedingungen im Motor, z.B. Verschleißerscheinungen und dergleichen berücksichtigt und kompensiert werden können. Soweit dies auch durch die Regelung mit dem AFR Regler 42 möglich wäre, hat dies zumindest grundsätzlich den unerwünschten Effekt, dass zur Kompensation von dauerhaften Fehlern der AFR Regler ständig aktiv sein muss. Wünschenswert wäre aber, wenn der Ausgang 44 des AFR Reglers im Dauerbetrieb stets nah bei "1,0" bleibt, d.h. der AFR Regler 42 selbst kaum eingreift. Dies ist möglich, wenn ein evtl. Fehler aufgrund der Adaption stetig verringert werden kann, so dass damit der AFR Fehler 40 klein bleibt. Bei kleinem oder verschwindendem AFR Fehler 40 bleibt der Ausgang 44 des AFR Reglers im Bereich des gewünschten Wertes von "1,0", so dass die Dynamik des Gesamtsystems optimiert wird indem der Einfluss des AFR Reglers auf diese Dynamik minimiert wird.Above all, the adaptation method has the advantage that the adaptation results in changed conditions in the engine, e.g. Wear and the like can be considered and compensated. As far as this would also be possible by the control with the AFR controller 42, this has at least in principle the undesirable effect that the AFR controller must be constantly active to compensate for permanent errors. However, it would be desirable if the output 44 of the AFR controller always remains close to "1.0" in continuous operation, i. the AFR controller 42 barely intervenes. This is possible if a possible error due to the adaptation can be steadily reduced, so that the AFR error 40 remains small. With a small or vanishing AFR error 40, the output 44 of the AFR controller remains in the range of the desired value of "1.0", so that the dynamics of the overall system is optimized by minimizing the influence of the AFR controller on this dynamics.

Hinsichtlich des oben beschriebenen Verfahrens zur Änderung der Zahlenwerte der jeweils relevanten Zelle der Adaptionsmatrix 64 können Minimal- und Maximalwerte berücksichtigt werden, derart, dass der Zahlenwert einer Zelle den jeweiligen oder für einzelne Zeilen der Adaptionsmatrix 64 oder für die Adaptionsmatrix 64 insgesamt vorgegebenen Minimal- oder Maximalwert nicht unterschreiten bzw. nicht überschreiten darf. Sinnvolle Minimal- und Maximalwerte sind z.B. "0,8" oder "0,9" bzw. "1,1" oder "1,2". Selbstverständlich kommen, je nach Situation, also z.B. Motor- oder Fahrzeugtyp, auch andere, um mehr als 10% oder 20% von "1,0" entfernte Minimal- und Maximalwerte in Betracht.With regard to the above-described method for changing the numerical values of the respective relevant cell of the adaptation matrix 64, minimum and maximum values may be taken into account such that the numerical value of a cell corresponds to the respective or individual lines of the adaptation matrix 64 or to the adaptation matrix 64 may not be less than or equal to the predetermined minimum or maximum value. Useful minimum and maximum values are eg "0.8" or "0.9" or "1.1" or "1.2". Of course, depending on the situation, for example engine or vehicle type, other, by more than 10% or 20% of "1.0" remote minimum and maximum values into consideration.

In der Adaptionsmatrix 64 in Fig. 7 sind nur exemplarisch einige Beispielwerte eingetragen. Im Betrieb des Verbrennungsmotors 10 oder beim Betrieb eines Fahrzeugs mit dem Verbrennungsmotor 10 werden die Zahlenwerte in der Adaptionsmatrix kontinuierlich angepasst.In the adaptation matrix 64 in FIG. 7, only a few exemplary values are entered by way of example. During operation of the internal combustion engine 10 or during operation of a vehicle with the internal combustion engine 10, the numerical values in the adaptation matrix are continuously adjusted.

Alternativ oder zusätzlich zum Multiplikativen Lernen mit der Adaptionsmatrix 64 und dem ersten Funktionsblock 62 kommt der Einsatz eines weiteren Adaptionsvorgangs in Betracht, nämlich das "Offset Lernen". Dabei wird berücksichtigt, dass der Puls zur Ansteuerung der Einspritzventile immer im wesentlichen die gleiche Amplitude hat, dass aber für eine Reaktion des Einspritzventils, also das eigentliche Öffnen der Einspritzöffnung, je nach Betriebssituation, insbesondere je nach vorherrschenden Druckverhältnissen, das Anstehen des Pulses für eine gewisse Zeit (offset) nötig ist, bis das Einspritzventil reagiert und die Einspritzöffnung freigibt. Dies ist exemplarisch in Fig. 8 dargestellt, wobei ein Puls 70 zur Ansteuerung einer Einspritzdüse mit einer Dauer entsprechend der ermittelten Pulsdauer 22 gezeigt ist. Wenn ein nennenswerter Anteil der Pulsdauer 22 vergeht, bis die Einspritzdüse öffnet, ist die tatsächliche Öffnungszeit der Einspritzdüse kürzer als die ermittelte Pulsdauer 22. Die abgerufene Kraftstoffmenge kann dann nicht die eigentlich erforderliche Kraftstoffmenge erreichen. Dies versucht man zu kompensieren, indem die Pulsdauer verlängert wird, d.h. indem der Puls früher beginnt, so dass das Einspritzventil synchron zum Motortakt geöffnet wird und genau für die ermittelte Pulsdauer 22 geöffnet bleibt. Die Gesamtverlängerung des Pulses 70 um einen Offsetanteil 72 kann variieren und ist in Fig. 8 nur exemplarisch dargestellt.Alternatively or in addition to the multiplicative learning with the adaptation matrix 64 and the first functional block 62, the use of a further adaptation process is considered, namely the "offset learning". It is considered that the pulse for controlling the injectors always has substantially the same amplitude, but that for a reaction of the injector, so the actual opening of the injection port, depending on the operating situation, especially depending on the prevailing pressure conditions, the queuing of the pulse for a certain time (offset) is necessary until the injection valve responds and releases the injection port. This is illustrated by way of example in FIG. 8, wherein a pulse 70 for controlling an injection nozzle having a duration corresponding to the determined pulse duration 22 is shown is. If a significant proportion of the pulse duration 22 elapses until the injection nozzle opens, the actual opening time of the injection nozzle is shorter than the determined pulse duration 22. The retrieved fuel quantity can then not reach the actual required amount of fuel. This one tries to compensate by the pulse duration is extended, ie by the pulse starts earlier, so that the injection valve is opened synchronously to the engine cycle and remains open exactly for the determined pulse duration 22. The total extension of the pulse 70 by an offset component 72 can vary and is illustrated only by way of example in FIG. 8.

Wichtig ist, dass der Adaptionsvorgang des Offset Lernens bevorzugt nur bei bestimmten Betriebssituationen des Verbrennungsmotors, also z.B. nur bei geringer Last (geringem abgegebenem Drehmoment) und/oder bei Leerlaufdrehzahlen oder bei Drehzahlen im Bereich der Leerlaufdrehzahl, zusammenfassend als "geringe Last" bezeichnet, und bei Erreichen des Grenz- oder Schwellwertes beim Multiplikativen Lernen durchgeführt wird. Zum einen ergibt sich bei geringer Last das Erfordernis vergleichsweise großer Offsetanteile 72 des Pulses 70. Zum anderen soll das Offset Lernen bevorzugt dann zum Einsatz kommen, wenn eine Kompensation mit dem Multiplikativen Lernen nicht zu den gewünschten Resultaten führt. Die Dauer des Offsetanteils 72 des Pulses 70 wird im Rahmen des Offset Lernens nach dem nachfolgend beschriebenen Schema ermittelt:

• Es wird von einer vorgegebenen oder vorgebbaren Initaldauer des Offsetanteils 72 ausgegangen. Diese I-nitialdauer wird je nach dem momentanen Wert des Abgriffs des I-Anteils 60 des AFR Reglers 42, also je nach Eingangssignal für das Offset Lernen, mit einem konstanten Faktor oder Summand multiplikativ oder additiv beaufschlagt. Wenn also die Dauer des Offsetanteils 72 des Pulses 70 mit y bezeichnet wird, ergibt sich - analog zur oben beim Multiplikativen Lernen beschriebenen Situation - z.B. der folgende formelmäßige Zusammenhang:
  Wenn der Abgriff des I Anteils 60 des AFR Reglers 42
  < 1 (kleiner als "1,0")
  ist, wird die momentane Dauer des Offsetanteils 72 des Pulses 70, verringert, indem z.B. eine Division oder Subtraktion nach folgendem Schema durchgeführt wird: $$\mathrm{y}:=\mathrm{y}\ast \mathrm{r};\mathrm{\hspace{1em}}\mathrm{r}<1,\mathrm{\hspace{0.17em}}\mathrm{z}.\mathrm{B}.\mathrm{\hspace{0.17em}}\mathrm{r}=0,99$$
  
  
  oder $$\mathrm{y}:=\mathrm{y}+\mathrm{r};\mathrm{\hspace{1em}}\mathrm{r}<0,\mathrm{\hspace{0.17em}}\mathrm{z}.\mathrm{B}.\mathrm{\hspace{0.17em}}\mathrm{r}=-0,01$$
  
  
  > 1 (größer als "1,0")
  ist, wird die momentane Dauer des Offsetanteils 72 des Pulses 70 erhöht, indem z.B. eine Multiplikation oder Addition nach folgendem Schema durchgeführt wird: $$\mathrm{y}:=\mathrm{y}\ast \mathrm{r};\mathrm{\hspace{1em}}\mathrm{r}>1,\mathrm{\hspace{0.17em}}\mathrm{z}.\mathrm{B}.\mathrm{\hspace{0.17em}}\mathrm{r}=1,01$$
  
  
  oder $$\mathrm{y}:=\mathrm{y}+\mathrm{r};\mathrm{\hspace{1em}}\mathrm{r}>0,\mathrm{\hspace{0.17em}}\mathrm{z}.\mathrm{B}.\mathrm{\hspace{0.17em}}\mathrm{r}=+0,01$$
  

It is important that the adaptation process of learning offset preferred only in certain operating situations of the internal combustion engine, ie eg only at low load (low output torque) and / or idling speeds or speeds in the range of idle speed, collectively referred to as "low load", and when the threshold or threshold for multiplicative learning is reached. On the one hand, the requirement for comparatively large offset components 72 of the pulse 70 results at low load. On the other hand, the offset learning should preferably be used when compensation with the multiplicative learning does not lead to the desired results. The duration of the offset component 72 of the pulse 70 is determined in the context of offset learning according to the scheme described below:

• It is assumed that a predetermined or predeterminable initial duration of the offset component 72. Depending on the instantaneous value of the tapping of the I component 60 of the AFR controller 42, that is to say depending on the input signal for the offset learning, this integral duration is applied multiplicatively or additively with a constant factor or summand. If, therefore, the duration of the offset component 72 of the pulse 70 is denoted by y, the following formula-analogous to the situation described above in the case of multiplicative learning-results, for example, in the following formulaic relationship:
  When the tap of the I portion 60 of the AFR regulator 42
  <1 (less than "1.0")
  is, the current duration of the offset portion 72 of the pulse 70, is reduced, for example, by a division or subtraction is carried out according to the following scheme: $$\mathrm{y}:=\mathrm{y}*\mathrm{r};\mathrm{}\mathrm{r}<1.\mathrm{}\mathrm{z},\mathrm{B},\mathrm{}\mathrm{r}=0.99$$
  
  
  or $$\mathrm{y}:=\mathrm{y}+\mathrm{r};\mathrm{}\mathrm{r}<0.\mathrm{}\mathrm{z},\mathrm{B},\mathrm{}\mathrm{r}=-0.01$$
  
  
  > 1 (greater than "1.0")
  is, the current duration of the offset portion 72 of the pulse 70 is increased, for example, by a multiplication or addition is carried out according to the following scheme: $$\mathrm{y}:=\mathrm{y}*\mathrm{r};\mathrm{}\mathrm{r}>1.\mathrm{}\mathrm{z},\mathrm{B},\mathrm{}\mathrm{r}=1.01$$
  
  
  or $$\mathrm{y}:=\mathrm{y}+\mathrm{r};\mathrm{}\mathrm{r}>0.\mathrm{}\mathrm{z},\mathrm{B},\mathrm{}\mathrm{r}=+0.01$$
  

Zur Anpassung der Dauer des Offsetanteils 72 des Pulses 70 an unterschiedliche Einspritzdrücke kann bevorzugt vorgesehen sein, dass der o.g. Initialwert und der daraus ermittelte momentane Wert y zunächst nicht direkt einen Zeitwert sondern vielmehr eine "Kraftstoffmenge" darstellt. Unter Verwendung der der Motorelektronik ja ohnehin zur Verfügung stehenden Tabelle zur Abbildung von Kraftstoffmengen auf Einspritzdauern wie in Fig. 3 dargestellt, kann in besonders eleganter und effizienter Weise eine beim Offset Lernen angepasste "Kraftstoffmenge" auf eine Dauer des Offsetanteils 72 des Einspritzpulses 70 abgebildet werden. Durch die Verwendung unterschiedlicher charakteristischer Kurven für die unterschiedlichen Einspritzdrücke ist sogar eine Skalierung des jeweils "gelernten Wertes" im Hinblick auf den jeweiligen Einspritzdruck möglich. Insgesamt ist damit das Lernen nur eines Zahlenwertes beim Offset Lernen erforderlich.To adapt the duration of the offset portion 72 of the pulse 70 to different injection pressures may preferably be provided that the o.g. The initial value and the instantaneous value y determined therefrom initially does not directly represent a time value but rather a "fuel quantity". Using the engine electronics table anyway available for mapping fuel quantities to injection durations, as shown in FIG. 3, a "fuel quantity" adapted for offset learning can be mapped to a duration of the offset component 72 of the injection pulse 70 in a particularly elegant and efficient manner , By using different characteristic curves for the different injection pressures even a scaling of the "learned value" in each case with regard to the respective injection pressure is possible. Overall, this requires learning only one numerical value in offset learning.

Wenn der Zahlenwert direkt einen Zeitwert darstellt, kann eine Skalierung auch mittels vorgegebener oder vorgebbarer Skalierungsfaktoren erfolgen, damit lässt sich jedoch der nichtlineare Zusammenhang zwischen Kraftstoffmenge und dafür erforderlicher Pulsdauer weniger gut abbilden.If the numerical value represents a time value directly, scaling can also take place by means of predetermined or predefinable scaling factors, however, so that the non-linear relationship between the fuel quantity and the required pulse duration can be mapped less well.

Die Veränderung beim Offset Lernen angepassten Zahlenwertes kann ebenfalls durch geeignet gewählte Grenzwerte beschränkt werden.The change in offset learning adapted numerical value can also be limited by suitably selected limits.

Das Offset Lernen erfolgt mittels eines zweiten Funktionsblocks 68, der die oben beschriebene Funktionalität realisiert, parallel zum ersten Funktionsblock 62 angeordnet ist und dem ebenfalls der Abgriff des I Anteils 60 des AFR Reglers 42 als Eingangssignal zugeführt wird. Das Ausgangssignal des zweiten Funktionsblocks ist ein Zeitwert 74, der zu der ermittelten Pulsdauer 22 addiert wird.The offset learning takes place by means of a second function block 68, which implements the functionality described above, is arranged parallel to the first functional block 62 and to which the tap of the I component 60 of the AFR controller 42 is also supplied as an input signal. The output signal of the second function block is a time value 74 which is added to the determined pulse duration 22.

Eine Anpassung des Regelungsverfahrens an unterschiedliche Motoren und Fahrzeuge ist z.B. auch dadurch möglich, dass für solche Motoren und Fahrzeuge jeweils eine Adaptionsmatrix 64 vorgehalten wird, die nicht in sämtlichen Zellen mit dem neutralen Wert, z.B. "1,0" vorbesetzt ist, sondern in einzelnen Zellen vom neutralen Wert abweichende Werte beinhaltet, die sich als Erfahrungswerte oder aufgrund entsprechender Berechnungen ergeben. Dann kann der jeweilige Motor mit einem Adaptionsverfahren in Betrieb gehen, dessen Parameter bereits das Ergebnis eines "Vorab-Trainings" sind. Die optimale Betriebssituation des Motors wird auf diese Weise schneller erreicht weil einzelne Abschnitte der Adaption, des "Training", bereits vorweggenommen wurden.An adaptation of the control method to different engines and vehicles is e.g. This is also possible because an adaptation matrix 64, which is not available in all cells with the neutral value, e.g. "1.0" is preset, but contains values that differ from the neutral value in individual cells, which result from empirical values or from corresponding calculations. Then the respective engine can go into operation with an adaptation method whose parameters are already the result of a "preliminary training". The optimum operating situation of the engine is achieved faster in this way because individual sections of the adaptation, the "training", have already been anticipated.

Der erste und der zweite Funktionsblock 62, 68 stellt einen Algorithmus dar, der bevorzugt in der Motorelektronik implementiert ist. Die Implementation der jeweiligen Algorithmen erfolgt besonders bevorzugt als Software-Task, so dass der jeweilige Algorithmus in einem festen Zeitraster aufgerufen werden kann. Ein festes Zeitraster, also äquidistante Aufrufzeitpunkte, hat den bekannten Vorteil, dass Instabilität, oder Oszillieren am ehesten vermieden wird.The first and second functional blocks 62, 68 represent an algorithm that is preferably implemented in the engine electronics. The implementation of the respective algorithms is particularly preferably carried out as a software task, so that the respective algorithm can be called up in a fixed time grid. A fixed time grid, so equidistant Call times, has the well-known advantage that instability, or oscillation is best avoided.

Damit lässt sich die Erfindung kurz wie folgt darstellen:Thus, the invention can be briefly represented as follows:

Es wird ein Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors 10 - Motorsteuerung - bei einem Kraftfahrzeug, nämlich zur optimalen Einstellung eines Luft/Kraftstoffverhältnisses, angegeben, das sich dadurch auszeichnet, dass das Luft/Kraftstoffverhältnis Ergebnis eines Regelungsvorgangs ist. Die Erfindung befasst sich darüber hinaus in Einzelaspekten mit einem für eine solche Regelung in Ansehung der zur Verfügung stehenden Eingangs- und Messwerte besonders geeigneten Regelungsverfahren. Zur Unterstützung der Regelung wird ein auch unabhängig von dem Regelungsverfahren oder mit anderen Regelungsverfahren verwendbares Adaptionsverfahren angegeben, das eine kontinuierliche Anpassung der Regelung an die jeweiligen Betriebsbedingungen, wie z.B. die Laufleistung des Motors und damit einhergehende Verschleißerscheinungen, Störungen durch Ablagerungen, etc., ermöglicht.A method for controlling an internal combustion engine 10 - engine control - in a motor vehicle, namely for the optimal adjustment of an air / fuel ratio, is specified, which is characterized in that the air / fuel ratio is the result of a control process. In addition, the invention is concerned in individual aspects with a control method which is particularly suitable for such a control with regard to the available input and measured values. In order to support the regulation, an adaptation method which can also be used independently of the control method or with other control methods is specified, which allows a continuous adaptation of the control to the respective operating conditions, such as, for example, the mileage of the engine and associated wear phenomena, disturbances due to deposits, etc.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

10 -10 -

Verbrennungsmotorinternal combustion engine

11 -11 -

Zylindercylinder

12 -12 -

Kolbenpiston

13 -13 -

FrischluftzufuhrsystemFresh air supply system

14 -14 -

AbgasabfuhrsystemExhaust removal system

15 -15 -

Katalysatorcatalyst

16 -16 -

Filterfilter

17 -17 -

Pfeilarrow

18 -18 -

Sauerstoffsensorsoxygen sensor

19 -19 -

MAF SensorMAF sensor

20 -20 -

EinspritzdauerberechnungInjection duration calculation

21 -21 -

Eingangssignal / KraftstoffmengeInput signal / fuel quantity

22 -22 -

Pulsdauerpulse duration

24 -24 -

Messwertreading

25 -25 -

Vorverarbeitungpreprocessing

26 -26 -

MAFR (measured air fuel ratio)MAFR (measured air fuel ratio)

28 -28 -

AFR BeobachterAFR observer

30 -30 -

AFR BerechnungAFR calculation

32 -32 -

Ausgangswertoutput value

34 -34 -

Eingangswertinput value

36 -36 -

Modellmodel

38 -38 -

AFR SollwertAFR setpoint

40 -40 -

AFR "Fehler"AFR "Error"

41 -41 -

Luft/KraftstoffverhältnisAir / fuel ratio

42 -42 -

AFR ReglerAFR controller

44 -44 -

Ausgang / KorrekturwertOutput / correction value

46 -46 -

Pulsdauerpulse duration

50 -50 -

PI-ReglerPI controller

52 -52 -

Eingangentrance

54 -54 -

WRAF Sensor ModellWRAF sensor model

56 -56 -

WRAF SchätzwertWRAF estimate

58 -58 -

Abgriff des I-Anteils des PI-ReglersTapping of the I component of the PI controller

60 -60 -

I-AnteilI component

62 -62 -

Funktionsblockfunction block

64 -64 -

Adaptionsmatrixadaptation matrix

66 -66 -

Ausgangoutput

68 -68 -

Funktionsblockfunction block

70 -70 -

PulsPulse

72 -72 -

Offsetanteiloffset component

74 -74 -

Zeitwertvalue

Claims (13)

Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors (10) - Motorsteuerung - bei einem Kraftfahrzeug, nämlich zur optimalen Einstellung eines Luft/Kraftstoffverhältnisses,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Luft/Kraftstoffverhältnis Ergebnis eines Regelungsvorgangs ist.Method for controlling an internal combustion engine (10) - engine control - in a motor vehicle, namely for optimum setting of an air / fuel ratio,
characterized in that
the air / fuel ratio is the result of a control process. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei für den Regelungsvorgang als Messwerte ein Sauerstoffanteil im Abgas (24) und eine Luftmasse im Verbrennungsmotor (34) oder im jeweiligen Zylinder herangezogen und als Sollwert ein Wert für die momentan erforderliche Kraftstoffmenge (21) herangezogen werden.Method according to claim 1,
wherein for the control process as measured values an oxygen content in the exhaust gas (24) and an air mass in the internal combustion engine (34) or in the respective cylinder and used as a setpoint value for the currently required amount of fuel (21). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die Luftmasse im Verbrennungsmotor (34) und die momentan erforderliche Kraftstoffmenge (21) Eingangswerte eines Modells (36) für die Kombination aus Verbrennungsmotor (10) und für das Verfahren benötigter Sensorik (18) ist.Method according to claim 1 or 2,
wherein the air mass in the internal combustion engine (34) and the currently required fuel quantity (21) input values of a model (36) for the combination of internal combustion engine (10) and required for the process sensor (18). Verfahren nach Anspruch 3,
wobei ein Ausgangswert (38) des Modells (36) ein gefordertes Luft/Kraftstoffverhältnis (38) darstellt, das neben einem anhand des Messwertes für den Sauerstoffanteil im Abgas (24) erhaltenen momentanen Luft/Kraftstoffverhältnis (26) einem AFR Beobachter (28) zugeführt wird, und
wobei der AFR Beobachter (28) einen internen Regler (50) zur Minimierung der Abweichung zwischen beiden Eingangssignalen des AFR Beobachters (28) aufweist.Method according to claim 3,
wherein an output value (38) of the model (36) represents a demanded air / fuel ratio (38) supplied to an AFR observer (28) in addition to an instantaneous air / fuel ratio (26) obtained from the oxygen content reading in the exhaust gas (24) will, and
wherein the AFR observer (28) has an internal controller (50) for minimizing the deviation between the two input signals of the AFR observer (28). Verfahren nach Anspruch 4,
wobei ein Integralanteil des internen Reglers (50) des AFR Beobachters einem AFR Regler (42) zur Anpassung der Pulsdauer des Einspritzpulses zugeführt wird.Method according to claim 4,
wherein an integral portion of the internal controller (50) of the AFR observer is supplied to an AFR controller (42) for adjusting the pulse duration of the injection pulse. Verfahren nach Anspruch 4 oder Anspruch 5,
wobei ein Integralanteil des internen Reglers (50) des AFR Beobachters einem ersten und/oder einem zweiten Funktionsblock (62, 68) zugeführt wird und wobei der erste und/oder der zweite Funktionsblock zur Adaption der Pulsdauer des Einspritzpulses vorgesehen ist.Method according to claim 4 or claim 5,
wherein an integral part of the internal controller (50) of the AFR observer to a first and / or a second functional block (62, 68) is supplied and wherein the first and / or the second functional block is provided for adapting the pulse duration of the injection pulse. Verfahren nach Anspruch 6,
wobei dem ersten Funktionsblock (62) eine Adaptionsmatrix (64) oder dergleichen zugeordnet ist, in der für einzelne Betriebsparameterkombinationen hinsichtlich geforderter Kraftstoffmenge und Einspritzdruck Korrekturfaktoren hinterlegt sind, mit denen die ermittelte Pulsdauer (22) der Einspritzimpulse additiv oder multiplikativ beaufschlagbar ist.Method according to claim 6,
wherein the first functional block (62) is associated with an adaptation matrix (64) or the like in which correction factors are stored for individual operating parameter combinations with regard to required fuel quantity and injection pressure with which the determined pulse duration (22) of the injection pulses can be acted upon additively or multiplicatively. Verfahren nach Anspruch 7,
wobei ein Korrekturfaktor, bei einer Adaptionsmatrix also der Inhalt oder Wert eines Matrixelementes, mittels eines vorgegebenen Faktors oder Summanden in Abhängigkeit vom Integralanteil des internen Reglers (50) des AFR Beobachters erhöht oder verringert wird.Method according to claim 7,
where a correction factor, in the case of an adaptation matrix, is the content or value of a matrix element, by means of a predetermined factor or summands are increased or decreased depending on the integral portion of the AFR observer's internal controller (50). Verfahren nach Anspruch 8,
wobei beim Erhöhen oder Verringern eines Korrekturfaktors vorgegebene oder vorgebbare Grenzwerte berücksichtigt werden.Method according to claim 8,
wherein given increasing or decreasing a correction factor predetermined or predeterminable limits are taken into account. Verfahren nach Anspruch 6 oder einem der Ansprüche 7 bis 9,
wobei mit dem zweiten Funktionsblock (68) eine Dauer eines Offsetanteils (72) des Einspritzpulses angepasst wird, mit der die ermittelte Pulsdauer (22) der Einspritzimpulse additiv oder multiplikativ beaufschlagbar ist.Method according to claim 6 or one of claims 7 to 9,
wherein with the second function block (68) a duration of an offset portion (72) of the injection pulse is adjusted, with which the determined pulse duration (22) of the injection pulses can be acted upon additively or multiplicatively. Verfahren nach Anspruch 10,
wobei die Dauer des Offsetanteils (72) des Einspritzpulses mittels eines vorgegebenen Faktors oder Summanden in Abhängigkeit vom Integralanteil des internen Reglers (50) des AFR Beobachters erhöht oder verringert wird.Method according to claim 10,
wherein the duration of the offset portion (72) of the injection pulse is increased or decreased by means of a predetermined factor or summand in dependence on the integral portion of the internal controller (50) of the AFR observer. Verfahren nach Anspruch 11,
wobei die ermittelte Dauer des Offsetanteils (72) im Hinblick auf unterschiedliche Einspritzdrücke skaliert wird.Method according to claim 11,
wherein the determined duration of the offset portion (72) is scaled with respect to different injection pressures. Vorrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors (10) - Motorsteuerung - bei einem Kraftfahrzeug, nämlich zur optimalen Einstellung eines Luft/Kraftstoffverhältnisses,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorrichtung nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 12 arbeitet und/oder dass die Vorrichtung eine Implementation des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 umfasst.Device for controlling an internal combustion engine (10) - engine control - in a motor vehicle, namely for the optimal setting of an air / fuel ratio,
characterized in that
the device operates according to a method of claims 1 to 12 and / or that the device comprises an implementation of the method according to any one of claims 1 to 12.

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