WO1996035048A1 - Process for the selective lambda control of a cylinder in a multi-cylinder internal combustion engine - Google Patents

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WO1996035048A1
WO1996035048A1 PCT/DE1996/000760 DE9600760W WO9635048A1 WO 1996035048 A1 WO1996035048 A1 WO 1996035048A1 DE 9600760 W DE9600760 W DE 9600760W WO 9635048 A1 WO9635048 A1 WO 9635048A1
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lambda
cylinder
controller
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PCT/DE1996/000760
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Willibald SCHÜRZ
Florian Tisch
Erwin Achleitner
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • F02D41/1456—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio with sensor output signal being linear or quasi-linear with the concentration of oxygen

Definitions

  • the invention relates to a method for cylinder-selective lambda control of a multi-cylinder internal combustion engine according to the preamble of patent claim 1.
  • the lambda control is the most effective exhaust gas purification method for internal combustion engines today.
  • lambda probes So-called jump probes are used as lambda probes, the output signal of which changes abruptly both in the transition from a rich to a lean exhaust gas state and in the transition from a lean to a rich exhaust gas state.
  • Such lambda probes based on zirconium oxide or titanium oxide have response times of approximately 100 ms and therefore only detect the oxygen content in the total exhaust gas, which is composed of the individual exhaust gas packs of the individual cylinders of the internal combustion engine.
  • variable suction systems switching suction pipes
  • variable valve timing makes it difficult to achieve a balanced cylinder charge in all operating points of the internal combustion engine using conventional means.
  • the oxygen sensors for cylinder-specific mixture control are also referred to as linear lambda probes and are constructed, for example, on the basis of strontium titanate (SrTi03) in thin-film technology (VDI reports 939, Düsseldorf 1992, “Comparison of the Response Speed of Vehicle Exhaust Gas Sensors for Fast Lambda Measurement on the Basis” of selected metal oxide thin films ").
  • the present invention is based on the object of specifying a method for the cylinder-selective lambda control of a multi-cylinder internal combustion engine of the type mentioned at the outset, so that at all operating points of the internal combustion engine The deviation of the individual cylinder air numbers from the target value seems to be limited to a minimum.
  • the single-cylinder lambda control consists of two control loops, an outer control loop for regulating the global mean lambda value and an inner control loop in which the air ratio is controlled in a cylinder-selective manner.
  • a linear proportional integral controller (PI controller) is used to regulate the mean air ratio.
  • the controlled system can be simulated with sufficient accuracy by a dead time element and two first-order delay elements.
  • a controller structure can be designed, the parameters of which depend on the dead time of the lambda control loop, the time constants of the delay elements and the speed. Since these system variables can be easily determined by measurements, the effort for the application of the lambda controller can be significantly reduced.
  • the slope of the oxygen probe signal is evaluated after the push-out cycle has elapsed.
  • a positive gradient means that the air ratio in the current exhaust cycle is leaner than the air ratio in the previous cycle, a negative gradient in the current exhaust cycle indicates a richer exhaust gas packet. Since this represents qualitative information about the state of the air ratio of the single-cylinder exhaust gas, the single-cylinder lambda controller can be implemented as a two-point controller.
  • a PI controller is also used as the controller for the single-cylinder air figures, in which the proportional and integral components are set as a function of the load and the speed.
  • the air ratio amplitude in the total exhaust gas is significantly reduced in comparison to that of a conventional two-point lambda regulator and the conversion rate for CO and NO x of an aged catalyst is significantly increased.
  • the detection and evaluation of the individual-cylinder air numbers enables the detection of defects in the injection valves, which are associated with a change in the dynamic properties of the flow rate, as a result of which the on-board diagnosis (OBD II) is supported.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a device for cylinder-selective lambda control of an internal combustion engine
  • FIG. 2 shows the relationship between probe voltage and air ratio of a linear lambda probe
  • FIG. 3 shows the position of the sampling points for the probe voltage in relation to the push-out cycles of the individual cylinders
  • FIG. 4 shows a graphical representation of a hysteresis for determining air gradient
  • FIG. 5 shows a flow chart for determining state variables which indicate whether the exhaust gas of a cylinder is too rich or too lean.
  • reference number 10 denotes an internal combustion engine BKM, shown only schematically, with 6 cylinders, 3 cylinders in each case being combined to form a cylinder bank.
  • the cylinders 1, 2, 3 are assigned to a first cylinder bank ZB1, the exhaust gas of which opens into a common exhaust line AST1.
  • the cylinders 4,5,6 are a second cylinder Linderbank ZB2 assigned to which an exhaust line AST2 is common.
  • a linear lambda sensor LSI is provided in the exhaust line AST1 of the internal combustion engine 10, and a linear lambda sensor LS2 is provided in the exhaust line AST2. Positioning the two lambda probes LSI, LS2 near the internal combustion engine 10 favors the detectability of individual cylinder air number deviations, since the distance between the installation location of the lambda probes LSI, LS2 and the
  • Internal combustion engine 10 increases the degree of mixing of the individual exhaust gas packets and thereby makes cylinder-selective detection difficult.
  • the signals of the two lambda probes LSI, LS2 are fed to a circuit block 11 which controls the signal detection and linearization of these signals.
  • a cylinder identification signal ZID and a time signal, namely the waiting time TEZ are present on circuit block 11 as further input variables.
  • the value for the waiting time TEZ is read out from a characteristic map KF depending on a variable that represents the engine load, for example the air mass LM and the rotational speed N.
  • FIG. 2 shows the dependence of the probe voltage of a linear lambda probe on the air ratio ⁇ .
  • the characteristic curve shows a saturation behavior in the rich and lean air ratio range.
  • the probe voltage is converted into an actual lambda value LAM_IST using a stored characteristic curve or a one-dimensional characteristic map.
  • a separate characteristic diagram can be provided for each of the two lambda probes, with the aid of which the values of the sensor voltages are converted into air ratio values.
  • the top dead center ignition (ZOT) of the individual cylinders is used as a reference for the timing of the samples.
  • reference marks e.g. Teeth evaluated on a sensor wheel assigned to the crankshaft or camshaft (e.g. tooth 15: ZOT cylinder 5, tooth 35: ZOT cylinder 3, tooth 55: ZOT cylinder 6, tooth 75: ZOT cylinder 2, tooth 95: ZOT cylinder 4, Tooth 115: ZOT Zylin ⁇ der 1).
  • FIG. 3 shows in the first two lines the position of the sampling points AP for the sensor signals of the two cylinder banks ZB1, ZB2 in relation to the push-out cycles AT of the individual cylinders.
  • the push-out strokes AT of the cylinders 4, 5 and 6 of the cylinder bank ZB 2 are shown
  • the push-out strokes AT of the cylinders 1, 2 and 3 of the cylinder bank ZB 1 are shown.
  • a cylinder identification signal ZID is shown in the last line of FIG. 3, on which the respective top dead center ignition (ZOT) of cylinders 1 to 6 are marked.
  • the value of the probe signal which contains the information about the air ratio of a cylinder, is only recorded after a certain waiting time TEZ has elapsed after the exhaust valve has closed (the exhaust stroke has ended).
  • This waiting time TEZ depends on the load and the speed of the internal combustion engine.
  • the waiting time TEZ is stored in a map which is spanned over the air mass LM and the speed N.
  • the time interval between the signal acquisition is therefore predefined in relation to a trigger mark (tooth number) fixed to the crankshaft, depending on the load and the speed.
  • a lambda voltage value per cylinder bank is determined for each segment.
  • a proportional integral controller (PI controller) with the proportional component LAM_P and the integration component LAM_I serves as the global lambda controller for controlling the total exhaust gas
  • circuit block 14 in FIG. 1 Depending on the lambda mean value LAMMW_IST and the target value LAM_SOLL, these controller components are calculated.
  • the setpoint LAM_SOLL is stored in a map as a function of the load, for example the air mass LM and the speed N of the internal combustion engine.
  • n number of the measured value
  • LAM_SUM_i (n) LAM_SUM_i (n-1) - LAM_IST_i (n-6) + LAM_IST_i (n)
  • LAMMW_i (n) LAM_SUM_i (n) / 6
  • the input variable for the global lambda controller is the control deviation LAM_DIF_i (n), which is defined as the difference between the setpoint value LAM_SOLL (n) taken from the map mentioned above and the average lambda value LAMMW_IST (n):
  • LAM_DIF_i (n) LAM_SOLL (n) - LAMMW_IST_i (n)
  • La bda controller components LAM_P_i and LAM_I_i of the global lambda controller are calculated as follows:
  • LAM_P_i (n) LAM_KPI_FAK (n) * P_FAK_LAM_GR * (T_LS + TN) * LAM_DIF_i (n)
  • LAM_I_i (n) LAM_I_i (n-l) + LAM_KPI_FAK (n) * I_FAK_LAM_GR * 2
  • LAM_KPI_FAK control gain factor (e.g..0-2)
  • P_FAK_LAM_GR applicable constant (e.g..0-2)
  • I_FAK_LAM_GR applicable constant (e.g..0-2)
  • T_LS applicable time constant (e.g..0- 0.043) [sec]
  • TN segment duration [sec]
  • the control gain factor LAM_KPI_FAK is selected as a function of a dead time LAM_TOTZ_GR in the lambda control loop, which is composed of the duration of the fuel storage, the duration of the intake, compression, work and push-out cycle as well as the gas running time for the respective lambda probe.
  • This dead time LAM_TOTZ_GR is taken from a map depending on the load and speed.
  • the influence of the global lambda controller results from the sum of the controller components LAM_P_i and LAM_I_i:
  • LAM_GR_i (n) LAM_P_i (n) + LAM_I_i (n)
  • This controller output of the global lambda controller is preferably limited to ⁇ 25% of the basic injection time, i.e. -0.25 ⁇ LAM_GR_i ⁇ 0.25.
  • the integral component can also be limited to ⁇ 25% of the basic injection time, i.e. -0.25 ⁇ LAM_I_i ⁇ 0.25.
  • a gradient method is used to identify the individual cylinder air numbers.
  • a qualitative assessment of the individual cylinder air numbers is carried out from the gradient behavior of the lambda probe signal after the push-out cycle has elapsed, i.e. it is determined whether the exhaust gas of the current cycle is richer or leaner than that exhaust gas of the previous cycle.
  • circuit block 13 (FIG. 1) in the following way:
  • the air ratio gradients are calculated segment-synchronously cylinder-selectively from the actual lambda values LAM_IST_i, only every second measured value per cylinder bank being taken into account for the gradient calculation.
  • LAM_GRD_ZYL_X LAM_IST_i (n) - LAM_IST_i (n-2) (1)
  • a hysteresis LAM_ZST_HYS the width of which can be applied, is introduced to suppress interference, which can lead to incorrect detections, particularly in the case of small air gradient.
  • step S5 If the query in step S1 yields a negative result, it is checked in step S5 whether the value of the air ratio gradient LAM_GRD_ZYL_x is less than the hysteresis value.
  • LAM_ZST_i are used to control the individual cylinder air numbers. They serve as input variables for a single-cylinder lambda controller (circuit block 15 in FIG. 1) which is designed as a proportional-integral controller (PI controller).
  • PI controller proportional-integral controller
  • circuit blocks 11-15 in FIG. 1 are preferably integrated in an electronic control device 16 known per se, as is used in modern motor vehicles for controlling and regulating a wide variety of operating parameters such as injection time calculation, ignition control, diagnosis, etc. in any case. Also those mentioned in the description Characteristic maps are stored in memories of the control device 16.
  • LAM_P_EZ_x (n) -LAM_P_EZ (n)
  • LAM_I_EZ_x (n) LAM__I_EZ_x (n-1) - LAM_I_EZ (n)
  • LAM_ZST_i 1 (exhaust gas from a cylinder is too lean)
  • LAM_P_EZ_x (n) LAM_P_EZ (n)
  • LAM_I_EZ_x (n) LAM_I_EZ_x (n-l) + LAM_I_EZ (n)
  • LAM_I_SUM_EZ_i (n + l) LAM_I_SUM_EZ_I (n) - LAM_I_EZ_i (n-2)
  • LAM_I_EZ_x (n) is entered in a memory LAM_I_EZ_i.
  • LAMMW_I_EZ_i (n + l) LAM_I_SUM_EZ_i (n + 1) / 3
  • LAM_P_EZ and LAM_I_EZ are each stored in a map, which are spanned over the load size LM and the speed N of the internal combustion engine.
  • the integration component LAM_I_EZ_x of the single-cylinder lambda controller is limited, for example, to ⁇ 10% of the basic injection time TI_B, i.e. -0.1 ⁇ LAM_I_EZ_x ⁇ 0.1.
  • TI_x TI_B * (1 + TI_LAM_x) with
  • the invention was explained on the basis of an exemplary embodiment in which the internal combustion engine has 6 cylinders and in each case 3 cylinders are combined to form a group (cylinder bank ZB1, ZB2). Each group or cylinder bank is assigned an exhaust line containing a linear lambda probe.
  • the number of exhaust gas lines and thus the number of linear lambda probes are then determined in accordance with the number of groups.

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Abstract

There are two control circuits for individual-cylinder lambda control. An outer control loop regulates the air ratio in the total exhaust gas by means of a proportional integral regulator and the air ratio is cylinder-selectively regulated in an inner control loop. Use is made in identifying the individual cylinder air ratios of a gradient process by means of which a qualitative evaluation may be made concerning variations in the individual cylinder air ratios on the basis of the rise characteristic of the oxygen sensor signal. A 2-point proportional integral regulator is used to cancel out the air ratio differences between the individual cylinders.

Description

Beschreibungdescription
Verfahren zur zylinderselektiven Lambda-Regelung einer Mehr- zylinder-BrennkraftmaschineMethod for cylinder-selective lambda control of a multi-cylinder internal combustion engine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zylinderselektiven Lambda-Regelung einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a method for cylinder-selective lambda control of a multi-cylinder internal combustion engine according to the preamble of patent claim 1.
Die Lambda-Regelung stellt in Verbindung mit dem Dreiwege-Ka¬ talysator heute das wirksamste Abgasreinigungsverfahren für Brennkraftmaschinen dar. Dabei liefert ein im Abgasrohr stromaufwärts des Katalysators angeordneter Sauerstoffsensor, in der Regel als Lambda-Sonde bezeichnet, ein vom Sauerstoff- gehalt im Abgas abhängiges Signal, das der Lambda-Regler der¬ art weiterverarbeitet, daß das mittels einer Zumeßeinrich- tung, wie Einspritzventile oder Vergaser den Zylindern der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoff-Luftgemisch eine nahezu vollständige Verbrennung (λ = 1,00) ermöglicht.In conjunction with the three-way catalytic converter, the lambda control is the most effective exhaust gas purification method for internal combustion engines today. An oxygen sensor arranged in the exhaust pipe upstream of the catalytic converter, generally referred to as a lambda probe, supplies a function of the oxygen content in the exhaust gas Signal that the lambda controller processes in such a way that the fuel-air mixture supplied to the cylinders of the internal combustion engine by means of a metering device, such as injection valves or carburettor, enables an almost complete combustion (λ = 1.00).
Als Lambda-Sonden werden dabei sogenannte Sprungsonden einge¬ setzt, deren Ausgangssignal sich sprunghaft sowohl beim Über¬ gang von einem fetten zu einem mageren, als auch beim Über¬ gang von einem mageren zu einem fetten Abgaszustand ändert. Solche Lambda-Sonden auf der Basis von Zirkonoxid oder Titan¬ oxid weisen Ansprechzeiten von etwa 100 ms auf und erfassen deshalb nur den Sauerstoffgehalt im Gesamtabgas, das sich aus den einzelnen Abgaspaketen der einzelnen Zylinder der Brenn¬ kraftmaschine zusammensetz .So-called jump probes are used as lambda probes, the output signal of which changes abruptly both in the transition from a rich to a lean exhaust gas state and in the transition from a lean to a rich exhaust gas state. Such lambda probes based on zirconium oxide or titanium oxide have response times of approximately 100 ms and therefore only detect the oxygen content in the total exhaust gas, which is composed of the individual exhaust gas packs of the individual cylinders of the internal combustion engine.
Eine derartige Regelung der Luftzahl λ des Summenabgases einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, auch als globale Rege¬ lung bezeichnet, auf λ = 1,00 führt aufgrund der vorhandenen Durchflußstreuungen der Einspritzventile sowie der unter- schiedlichen Zylinderfüllungen zu nennenswerten Abweichungen der Einzelzylinderluftzahlen vom Sollwert. Daraus resultieren sowohl negative Einflüsse auf die Rohemis¬ sion der Brennkraftmaschine als auch auf die Konvertierungs- rate des Katalysators. Mit zunehmender Streuung der Einzelzy¬ linderluftzahlen steigt die Konzentration von CO und O2 im Summenabgas an. Der erhöhte O2-Gehalt im Abgas führt infolge der exothermen Konvertierungsreaktionen zu einer zusätzlichen thermischen Belastung des Katalysators, welche insbesondere bei einer Anordnung des Katalysators nahe der Brennkraftma¬ schine die Gefahr einer beschleunigten Alterung mit sich bringt.Such a regulation of the air ratio λ of the total exhaust gas of a multi-cylinder internal combustion engine, also referred to as global control, to λ = 1.00 leads to significant deviations of the individual cylinder air figures from the target value due to the flow scattering of the injection valves and the different cylinder fillings. This results in both negative influences on the raw emission of the internal combustion engine and on the conversion rate of the catalytic converter. The concentration of CO and O2 in the total exhaust gas increases with increasing scatter of the individual cylinder air numbers. As a result of the exothermic conversion reactions, the increased O2 content in the exhaust gas leads to an additional thermal load on the catalytic converter, which, particularly when the catalytic converter is arranged close to the internal combustion engine, entails the risk of accelerated aging.
Außerdem führen aufgrund der Querempfindlichkeit der herkömm¬ lichen Sprungsonden zu Wasserstoff erhöhte Abweichungen der Einzelzylinderluftzahlen zu einer Drift der Luftzahl des Sum- menabgases in den mageren Bereich, wodurch eine deutlicheIn addition, owing to the cross sensitivity of the conventional jump probes to hydrogen, increased deviations of the individual cylinder air numbers lead to a drift of the air number of the total exhaust gas into the lean range, which results in a clear
Verschlechterung der NOx-Konvertierung des Katalysators ver¬ ursacht wird.Deterioration of the NO x conversion of the catalyst is caused.
Darüber hinaus ist durch den zunehmenden Einsatz von variablen Sauganlagen (Schaltsaugrohre) bzw. variablen Ventilsteuerzeiten eine ausgeglichene Zylinderfüllung in allen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine mit den herkömmlichen Mitteln nur erschwert zu realisieren.In addition, the increasing use of variable suction systems (switching suction pipes) or variable valve timing makes it difficult to achieve a balanced cylinder charge in all operating points of the internal combustion engine using conventional means.
Um das Abgas aus den einzelnen Zylindern einer Mehrzylinder- Brennkraftmaschine auf dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Ver¬ hältnis zu halten, ist es aus der DE 40 40 527 AI bekannt, jedem einzelnen Zylinder eine eigene Lambdasonde mit Sprung¬ charakteristik in einer entsprechenden Abgasleitung zuzuord- nen. Je eine Lambdasonde erfaßt die Zusammensetzung des Abga¬ ses aus dem jeweiligen Zylinder und liefert ein Ausgangssi¬ gnal an eine elektronische Steuereinheit. Diese tastet die Ausgangssignale der beiden Lambdasonden ab, wenn die jeweili¬ gen in Frage stehenden Zylinder sich im Ausschiebetakt befin- den oder während einer Periode, die geringfügig später "liegt als diese und erhöht oder verringert die Kraftstoffzufüh¬ rungsmenge für die einzelnen Zylinder. Der Einsatz von entsprechend der Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine vorgesehenen Lambdasonden und deren Peri¬ pherie (z.B. für die Diagnose), insbesondere bei Brennkraft¬ maschinen mit sechs und mehr Zylindern führt aber zu einer Erhöhung der Komplexizitat und zur Verteuerung des Kraftfahr¬ zeugs insgesamt.In order to keep the exhaust gas from the individual cylinders of a multi-cylinder internal combustion engine at the theoretical air-fuel ratio, it is known from DE 40 40 527 AI to assign each individual cylinder its own lambda sensor with a jump characteristic in a corresponding exhaust gas line - no. One lambda sensor each detects the composition of the exhaust gas from the respective cylinder and supplies an output signal to an electronic control unit. This scans the output signals of the two lambda probes when the respective cylinders in question are in the push-out cycle or during a period which is "slightly later " than this and increases or decreases the fuel supply quantity for the individual cylinders. However, the use of lambda probes provided according to the number of cylinders of the internal combustion engine and their peripherals (eg for diagnosis), in particular in internal combustion engines with six or more cylinders, leads to an increase in complexity and to an increase in the cost of the motor vehicle as a whole.
Zur zylinderindividuellen Gemischregelung in einer Brenn¬ kraftmaschine ist es ferner bekannt, einen einzigen Sauer- stoffsensor vorzusehen, der eine lineare Abhängigkeit seines Ausgangssignals von der Luftzahl λ und darüber hinaus eine geringe Ansprechzeit aufweist. (SAE Paper 940149 "Automatic Control of Cylinder by Cylinder Air-Fuel Mixture Using a Pro¬ portional Exhaust Gas Sensor" und SAE Paper 940376 "Individual Cylinder Air Fuel Ratio Feedback Control Using an Observer") .For cylinder-specific mixture control in an internal combustion engine, it is also known to provide a single oxygen sensor which has a linear dependence of its output signal on the air ratio λ and, moreover, a short response time. (SAE Paper 940149 "Automatic Control of Cylinder by Cylinder Air-Fuel Mixture Using a Proportional Exhaust Gas Sensor" and SAE Paper 940376 "Individual Cylinder Air Fuel Ratio Feedback Control Using an Observer").
Die dort vorgeschlagenen Lösungen zur Einzylinder-Lambdarege- lung einer Brennkraftmaschine erfordern aber aufgrund der da- bei notwendigen Matrizenoperationen sehr hohe Rechnerleistun¬ gen, so daß eine Implementierung in Serienmotorsteuersystemen für Kraftfahrzeuge mit vernünftigem Aufwand nur sehr schwer zu realisieren ist.The solutions proposed there for single-cylinder lambda control of an internal combustion engine, however, require very high computing power due to the necessary matrix operations, so that implementation in series engine control systems for motor vehicles is very difficult to implement with reasonable effort.
Die Säuerstoffsensoren für zylinderindividuelle Gemischrege¬ lung werden auch als lineare Lambdasonden bezeichnet und sind beispielsweise auf der Basis von Strontiumtitanat (SrTi03) in Dünnschichttechnologie aufgebaut (VDI Berichte 939, Düsseldorf 1992, "Vergleich der Ansprechgeschwindigkeit von KFZ Abgassensoren zur schnellen Lambdamessung auf der Grund¬ lage von ausgewählten Metalloxiddünnfilmen") .The oxygen sensors for cylinder-specific mixture control are also referred to as linear lambda probes and are constructed, for example, on the basis of strontium titanate (SrTi03) in thin-film technology (VDI reports 939, Düsseldorf 1992, "Comparison of the Response Speed of Vehicle Exhaust Gas Sensors for Fast Lambda Measurement on the Basis" of selected metal oxide thin films ").
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur zylinderselektiven Lambda-Regelung einer Mehr- zylinder-Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art anzu¬ geben, so daß bei allen Betriebspunkten der Brennkraftma- schine die Abweichung der Einzelzylinderluftzahlen vom Soll¬ wert auf ein Minimum begrenzt ist.The present invention is based on the object of specifying a method for the cylinder-selective lambda control of a multi-cylinder internal combustion engine of the type mentioned at the outset, so that at all operating points of the internal combustion engine The deviation of the individual cylinder air numbers from the target value seems to be limited to a minimum.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den Un- teransprüchen.This object is achieved according to the features of patent claim 1. Advantageous further developments can be found in the subclaims.
Die Einzylinder-Lambdaregelung besteht erfindungsgemäß aus zwei Regelkreisen, einer äußeren Regelschleife zur Regelung des globalen Lambdamittelwertes und einer inneren Regel- schleife, in der die Luftzahl zylinderselektiv geregelt wird. Zur Regelung des Luftzahlmittelwertes wird ein linearer Pro¬ portional-Integralregler (PI-Regler) verwendet. Die Regel¬ strecke läßt sich mit ausreichender Genauigkeit durch ein Totzeitglied und zwei Verzögerungsglieder erster Ordnung nachbilden. Mit Hilfe dieses Streckenmodells läßt sich eine Reglerstruktur entwerfen, deren Parameter von der Totzeit des Lambdaregelkreises, den Zeitkonstanten der Verzögerungsglie¬ der und der Drehzahl abhängig sind. Da diese Systemgrößen durch Messungen einfach zu ermitteln sind, läßt sich der Auf- wand für die Applikation des Lambdareglers wesentlich redu¬ zieren.According to the invention, the single-cylinder lambda control consists of two control loops, an outer control loop for regulating the global mean lambda value and an inner control loop in which the air ratio is controlled in a cylinder-selective manner. A linear proportional integral controller (PI controller) is used to regulate the mean air ratio. The controlled system can be simulated with sufficient accuracy by a dead time element and two first-order delay elements. With the aid of this system model, a controller structure can be designed, the parameters of which depend on the dead time of the lambda control loop, the time constants of the delay elements and the speed. Since these system variables can be easily determined by measurements, the effort for the application of the lambda controller can be significantly reduced.
Zur Identifizierung des Luftzahlzustandes der einzelnen Zy¬ linder der Brennkraftmaschine wird die Steigung des Sauer- stoffsondensignales nach Ablauf der Ausschiebetakte ausgewer¬ tet. Ein positiver Gradient bedeutet, daß die Luftzahl im ak¬ tuellen Aussschiebetakt magerer ist als die Luftzahl im vor¬ angegangenen Arbeitstakt, ein negativer Gradient im aktuellen Ausschiebetakt weist auf ein fetteres Abgaspaket hin. Da dies eine qualitative Information über den Zustand der Luftzahl des Einzelzylinder-Abgases darstellt, läßt sich der Einzylin- der-Lambdaregler alsZweipunktregler realisieren. Als Regler für die Einzelzylinder-Luftzahlen wird ebenfalls ein PI-Reg¬ ler verwendet, bei dem der Proportional- und Integralanteil in Abhängigkeit von der Last und der Drehzahl eingestellt werden. Durch Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich Abweichungen der Einzelzylinder-Luftzahlen vom Sollwert auf weniger als 1% reduzieren.In order to identify the air number state of the individual cylinders of the internal combustion engine, the slope of the oxygen probe signal is evaluated after the push-out cycle has elapsed. A positive gradient means that the air ratio in the current exhaust cycle is leaner than the air ratio in the previous cycle, a negative gradient in the current exhaust cycle indicates a richer exhaust gas packet. Since this represents qualitative information about the state of the air ratio of the single-cylinder exhaust gas, the single-cylinder lambda controller can be implemented as a two-point controller. A PI controller is also used as the controller for the single-cylinder air figures, in which the proportional and integral components are set as a function of the load and the speed. By using the method according to the invention, deviations of the individual cylinder air numbers from the target value can be reduced to less than 1%.
Außerdem ist die Luftzahlamplitude im Summenabgas im Ver¬ gleich zu jener eines konventionellen Zweipunkt-Lamabdareg- lers deutlich reduziert und die Konvertierungsrate für CO und NOx eines gealterten Katalysators deutlich erhöht. Darüber hinaus ist durch die Erfassung und Auswertung der Einzelzy- linder-Luftzahlen die Detektion von Defekten an den Ein- spritzventilen möglich, die mit einer Veränderung der dynami¬ schen Eigenschaften der Durchlfußrate verbunden sind, wodurch die On-Board-Diagnose (OBD II) unterstützt wird.In addition, the air ratio amplitude in the total exhaust gas is significantly reduced in comparison to that of a conventional two-point lambda regulator and the conversion rate for CO and NO x of an aged catalyst is significantly increased. In addition, the detection and evaluation of the individual-cylinder air numbers enables the detection of defects in the injection valves, which are associated with a change in the dynamic properties of the flow rate, as a result of which the on-board diagnosis (OBD II) is supported.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the schematic drawings. Show it:
Figur 1 ein Blockdiagramm einer Einrichtung zur zylinderse- lektiven Lambdaregelung einer Brennkraftmaschine,FIG. 1 shows a block diagram of a device for cylinder-selective lambda control of an internal combustion engine,
Figur 2 den Zusammenhang zwischen Sondenspannung und Luftzahl einer linearen Lambdasonde, Figur 3 die Lage der Abtastpunkte für die Sondenspannung in Bezug auf die Ausschiebetakte der einzelnen Zy- linder,2 shows the relationship between probe voltage and air ratio of a linear lambda probe, FIG. 3 shows the position of the sampling points for the probe voltage in relation to the push-out cycles of the individual cylinders,
Figur 4 eine graphische Darstellung einer Hysterese zur Be¬ stimmung von Luftzahlgradienten und Figur 5 ein Ablaufdiagramm zur Bestimmung von Zustandsgrößen, die angeben, ob das Abgas eines Zylinders zu fett oder zu mager ist.FIG. 4 shows a graphical representation of a hysteresis for determining air gradient, and FIG. 5 shows a flow chart for determining state variables which indicate whether the exhaust gas of a cylinder is too rich or too lean.
In Figur 1 ist mit dem Bezugszeichen 10 eine nur schematisch dargestellte Brennkraftmaschine BKM mit 6 Zylindern bezeich¬ net, wobei jeweils 3 Zylinder zu einer Zylinderbank zusammen- gefaßt sind. Einer ersten Zylinderbank ZBl sind die Zylinder 1,2,3 zugeordnet, deren Abgas in einen gemeinsamen Abgas- sträng AST1 mündet. Die Zylinder 4,5,6 sind einer zweiten Zy- linderbank ZB2 zugeordnet, denen ein Abgasstrang AST2 gemein¬ sam ist.In FIG. 1, reference number 10 denotes an internal combustion engine BKM, shown only schematically, with 6 cylinders, 3 cylinders in each case being combined to form a cylinder bank. The cylinders 1, 2, 3 are assigned to a first cylinder bank ZB1, the exhaust gas of which opens into a common exhaust line AST1. The cylinders 4,5,6 are a second cylinder Linderbank ZB2 assigned to which an exhaust line AST2 is common.
Zur Emittlung der Luftzahl λ ist im Abgasstrang AST1 der Brennkraftmaschine 10 eine lineare Lambdasonde LSI, im Abgas¬ strang AST2 eine lineare Lambdasonde LS2 vorgesehen. Eine Po¬ sitionierung der beiden Lambdasonden LSI, LS2 nahe der Brenn¬ kraftmaschine 10 begünstigt die Detektierbarkeit von Ein¬ zelzylinderluftZahlabweichungen, da sich mit steigender Ent- fernung des Einbauortes der Lambasonden LSI, LS2 von derTo determine the air ratio λ, a linear lambda sensor LSI is provided in the exhaust line AST1 of the internal combustion engine 10, and a linear lambda sensor LS2 is provided in the exhaust line AST2. Positioning the two lambda probes LSI, LS2 near the internal combustion engine 10 favors the detectability of individual cylinder air number deviations, since the distance between the installation location of the lambda probes LSI, LS2 and the
Brennkraftmaschine 10 der Grad der Vermischung der einzelnen Abgaspakete erhöht und dadurch eine zylinderselektive Detek- tion erschwert ist.Internal combustion engine 10 increases the degree of mixing of the individual exhaust gas packets and thereby makes cylinder-selective detection difficult.
Die Signale der beiden Lambdasonden LSI, LS2 werden einem Schaltungsblock 11 zugeführt, der die Signalerfassung und eine Linearisierung dieser Signale steuert. Hierzu liegen am Schaltungsblock 11 als weitere Eingangsgrößen ein Zylinder¬ identifikationssignal ZID und ein Zeitsignal, nämlich die Wartezeit TEZ an. Der Wert für die Wartezeit TEZ wird aus einem Kennfeld KF abhängig von einer, die Motorlast repräsen¬ tierenden Größe, beispielsweise der Luftmasse LM und der Drehzahl N ausgelesen.The signals of the two lambda probes LSI, LS2 are fed to a circuit block 11 which controls the signal detection and linearization of these signals. For this purpose, a cylinder identification signal ZID and a time signal, namely the waiting time TEZ, are present on circuit block 11 as further input variables. The value for the waiting time TEZ is read out from a characteristic map KF depending on a variable that represents the engine load, for example the air mass LM and the rotational speed N.
In Figur 2 ist die Abhängigkeit der Sondenspannung einer li¬ nearen Lambdasonde von der Luftzahl λ dargestellt. In einem schmalen Bereich von 0,97 < λ < 1,03 ergibt sich ein nahezu linearer Zusammenhang zwischen Sondenspannung ULS und Luft- zahl λ. Im fetten und im mageren Luftzahlbereich zeigt die Sondenkennlinie ein Sättigungsverhalten. Die Sondenspannung wird mittels einer abgespeicherten Kennlinie bzw. eines ein¬ dimensionalen Kennfeldes in einen Lambda-Istwert LAM_IST um¬ gerechnet.FIG. 2 shows the dependence of the probe voltage of a linear lambda probe on the air ratio λ. In a narrow range of 0.97 <λ <1.03, there is an almost linear relationship between the probe voltage ULS and the air ratio λ. The characteristic curve shows a saturation behavior in the rich and lean air ratio range. The probe voltage is converted into an actual lambda value LAM_IST using a stored characteristic curve or a one-dimensional characteristic map.
Für jede der beiden Lambdasonden kann ein eigenes Kennfeld vorgesehen werden, mit Hilfe derer die Werte der Sensorspan¬ nungen in Luftzahlwerte umgewandelt werden. Um aus den erfaßten Sondenspannungswerten ULS der beiden Lambdasonden Informationen über die Luftzahlen der einzelnen Zylinder zu erhalten, ist es erforderlich, die Sondenspannun¬ gen ULS zu einer in Bezug auf den Kurbelwinkel definierten Stellung abzutasten. Als Bezugsgröße für die zeitliche Lage der Abtastungen werden die oberen Totpunkte Zündung (ZOT) der einzelnen Zylinder verwendet. Hierzu werden Referenzmarken, zB. Zähne auf einem der Kurbelwelle oder der Nockenwelle zu¬ geordnetem Geberrad ausgewertet (z.B. Zahn 15: ZOT Zylinder 5, Zahn 35: ZOT Zylinder 3, Zahn 55: ZOT Zylinder 6, Zahn 75: ZOT Zylinder 2, Zahn 95: ZOT Zylinder 4, Zahn 115: ZOT Zylin¬ der 1) .A separate characteristic diagram can be provided for each of the two lambda probes, with the aid of which the values of the sensor voltages are converted into air ratio values. In order to obtain information about the air ratios of the individual cylinders from the detected probe voltage values ULS of the two lambda probes, it is necessary to scan the probe voltages ULS to a position defined in relation to the crank angle. The top dead center ignition (ZOT) of the individual cylinders is used as a reference for the timing of the samples. For this purpose, reference marks, e.g. Teeth evaluated on a sensor wheel assigned to the crankshaft or camshaft (e.g. tooth 15: ZOT cylinder 5, tooth 35: ZOT cylinder 3, tooth 55: ZOT cylinder 6, tooth 75: ZOT cylinder 2, tooth 95: ZOT cylinder 4, Tooth 115: ZOT Zylin¬ der 1).
Figur 3 zeigt in den beiden ersten Zeilen die Lage der Ab- tastpunkte AP für die Sensorsignale der beiden Zylinderbänke ZBl, ZB2 in Bezug auf die Ausschiebetakte AT der einzelnen Zylinder. In der 3. Zeile der Fig.3 sind die Ausschiebetakte AT der Zylinder 4, 5 und 6 der Zylinderbank ZB 2, in der 4. Zeile sind die Ausschiebetakte AT der Zylinder 1, 2, und 3 der Zylinderbank ZB 1 dargestellt. Zusätzlich ist in der letzten Zeile der Figur 3 ein Zylinderidentifikationssignal ZID eingezeichnet, an dem die jeweiligen oberen Totpunkte- Zündung (ZOT) der Zylinder 1 bis 6 markiert sind.FIG. 3 shows in the first two lines the position of the sampling points AP for the sensor signals of the two cylinder banks ZB1, ZB2 in relation to the push-out cycles AT of the individual cylinders. In the third line of FIG. 3, the push-out strokes AT of the cylinders 4, 5 and 6 of the cylinder bank ZB 2 are shown, in the fourth line the push-out strokes AT of the cylinders 1, 2 and 3 of the cylinder bank ZB 1 are shown. In addition, a cylinder identification signal ZID is shown in the last line of FIG. 3, on which the respective top dead center ignition (ZOT) of cylinders 1 to 6 are marked.
Zur Berücksichtigung der Abgaslaufzeit von den Auslaßventilen bis zur jeweiligen Lambdasonde wird der Wert des Sondensi¬ gnals, der die Information über die Luftzahl eines Zylinders enthält, erst nach Ablauf einer bestimmten Wartezeit TEZ nach Schließen des Auslaßventils (Beendigung des Ausschiebetakts) erfaßt. Diese Wartezeit TEZ ist von der Last und der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängig. Im Falle einer luftmassenge- führten Steuerung der Brennkraftmaschine ist die Wartezeit TEZ in einem Kennfeld abgelegt, das über der Luftmasse LM und der Drehzahl N aufgespannt ist. Nach Ablauf dieser Wartezeit TEZ (Zeit zwischen Referenzmarke und AbtastZeitpunkt) nach Überschreiten eines Zünd-OT werden die Werte der Sensorsi- gnale der den beiden Zylinderbänken ZBl, ZB2 zugeordneten Lambdasonden abgefragt.To take into account the exhaust gas runtime from the exhaust valves to the respective lambda probe, the value of the probe signal, which contains the information about the air ratio of a cylinder, is only recorded after a certain waiting time TEZ has elapsed after the exhaust valve has closed (the exhaust stroke has ended). This waiting time TEZ depends on the load and the speed of the internal combustion engine. In the case of an air mass-controlled control of the internal combustion engine, the waiting time TEZ is stored in a map which is spanned over the air mass LM and the speed N. After this waiting time TEZ has elapsed (time between reference mark and sampling time) after an ignition TDC has been exceeded, the values of the sensor Signals of the lambda probes assigned to the two cylinder banks ZB1, ZB2 are queried.
Der zeitliche Abstand der Signalerfassung ist also in Bezug zu einer kurbelwellenfesten Triggermarke (Zahn-Nummer) last- und drehzahlabhängig vorgegeben. Es wird pro Segment ein Lambdaspannungswert je Zylinderbank ermittelt.The time interval between the signal acquisition is therefore predefined in relation to a trigger mark (tooth number) fixed to the crankshaft, depending on the load and the speed. A lambda voltage value per cylinder bank is determined for each segment.
Um die Genauigkeit der nachfolgenden Berechnung des Lambda- Mittelwertes aller Zylinder zu erhöhen, wird jeweils ein zu¬ sätzlicher Abtastwert AP zwischen zwei Ausschiebetakten AT aufgezeichnet.In order to increase the accuracy of the subsequent calculation of the lambda mean value of all cylinders, an additional sample value AP is recorded in each case between two push-out cycles AT.
Als Global-Lambdaregler zur Regelung des Summenabgases dient ein Proportional-Integralregler (PI-Regler) mit dem Propor- tionalanteil LAM_P und dem Integrationsanteil LAM_IA proportional integral controller (PI controller) with the proportional component LAM_P and the integration component LAM_I serves as the global lambda controller for controlling the total exhaust gas
(Schaltungsblock 14 in Fig. l) .Es werden in Abhängigkeit vom Lambdamittelwert LAMMW_IST und dem Sollwert LAM_SOLL diese Regleranteile berechnet. Der Sollwert LAM_SOLL ist einem Kennfeld abhängig von der Last, beispielsweise von der Luft- masse LM und der Drehzahl N der Brennkraftmaschine abgelegt.(Circuit block 14 in FIG. 1). Depending on the lambda mean value LAMMW_IST and the target value LAM_SOLL, these controller components are calculated. The setpoint LAM_SOLL is stored in a map as a function of the load, for example the air mass LM and the speed N of the internal combustion engine.
Zur Berechnung des Lambdamittelwertes LAMMW_IST_i (i=l,2 für die beiden Lambasonden) werden für jeden Abgasstrang 6 Lambda-Meßwerte LAM_IST_i je Arbeitsspiel, entsprechend 2 Kurbelwellenumdrehungen erfaßt und abgespeichert:To calculate the lambda mean value LAMMW_IST_i (i = 1, 2 for the two lambda probes), 6 lambda measured values LAM_IST_i per work cycle, corresponding to 2 crankshaft revolutions, are recorded and stored for each exhaust line:
LAM IST iLAM IS i
n-6 n-5 n-4 n-3 n-2 n-1n-6 n-5 n-4 n-3 n-2 n-1
n = Nummer des Meßwertesn = number of the measured value
Die Berechnung des Lambdamittelwertes LAMMW_i erfolgt seg¬ mentsynchron für jede Lambdasonde nach folgenden Formeln: LAM_SUM_i (n) = LAM_SUM_i (n-1) - LAM_IST_i (n-6 ) + LAM_IST_i (n)The lambda mean value LAMMW_i is calculated segment-synchronously for each lambda probe according to the following formulas: LAM_SUM_i (n) = LAM_SUM_i (n-1) - LAM_IST_i (n-6) + LAM_IST_i (n)
LAMMW_i (n) = LAM_SUM_i (n) /6LAMMW_i (n) = LAM_SUM_i (n) / 6
Diese Berechnung wird im Schaltungsblock 12 (Fig. 1) durchge¬ führt.This calculation is carried out in circuit block 12 (FIG. 1).
Die Eingangsgröße für den Global-Lambdaregler ist die Regel¬ abweichung LAM_DIF_i(n) , die als Differenz zwischen dem lastabhängig aus dem vorhin genannten Kennfeld entnommenen Sollwert LAM_SOLL(n) und dem Lambdamittelwert LAMMW_IST(n) definiert ist:The input variable for the global lambda controller is the control deviation LAM_DIF_i (n), which is defined as the difference between the setpoint value LAM_SOLL (n) taken from the map mentioned above and the average lambda value LAMMW_IST (n):
LAM_DIF_i(n) = LAM_SOLL(n) - LAMMW_IST_i(n)LAM_DIF_i (n) = LAM_SOLL (n) - LAMMW_IST_i (n)
Die La bdaregleranteile LAM_P_i und LAM_I_i des Global- Lambdareglers werden wie folgt berechnet:The La bda controller components LAM_P_i and LAM_I_i of the global lambda controller are calculated as follows:
LAM_P_i(n) = LAM_KPI_FAK(n)*P_FAK_LAM_GR*(T_LS + TN) *LAM_DIF_i(n)LAM_P_i (n) = LAM_KPI_FAK (n) * P_FAK_LAM_GR * (T_LS + TN) * LAM_DIF_i (n)
LAM_I_i(n) = LAM_I_i(n-l) + LAM_KPI_FAK(n) * I_FAK_LAM_GR * 2LAM_I_i (n) = LAM_I_i (n-l) + LAM_KPI_FAK (n) * I_FAK_LAM_GR * 2
* TN * LAM_DIF_i(n) mit: LAM_KPI_FAK = Regelverstärkungsfaktor (zB.0-2) P_FAK_LAM_GR = Applizierbare Konstante (zB.0-2) I_FAK_LAM_GR = Applizierbare Konstante (zB.0-2) T_LS = Applizierbare Zeitkonstante (zB.0-0.043)[sec] TN = Segmentdauer [sec]* TN * LAM_DIF_i (n) with: LAM_KPI_FAK = control gain factor (e.g..0-2) P_FAK_LAM_GR = applicable constant (e.g..0-2) I_FAK_LAM_GR = applicable constant (e.g..0-2) T_LS = applicable time constant (e.g..0- 0.043) [sec] TN = segment duration [sec]
Die Auswahl des Regelverstärkungsfaktors LAM_KPI_FAK erfolgt in Abhängigkeit einer Totzeit LAM_TOTZ_GR im Lambdaregel- kreis, welche sich aus der KraftStoffvorlagerungsdauer, der Dauer des Ansaug-, Verdichtungs-,Arbeits- und Ausschiebetak- tes sowie der Gaslaufzeit zur jeweiligen Lambdasonde zusam¬ mensetzt. Diese Totzeit LAM_TOTZ_GR wird einem Kennfeld last- und drehzahlabhängig entnommen. Der Einfluß des Global-Lambdareglers ergibt sich als Summe der Regleranteile LAM_P_i und LAM_I_i:The control gain factor LAM_KPI_FAK is selected as a function of a dead time LAM_TOTZ_GR in the lambda control loop, which is composed of the duration of the fuel storage, the duration of the intake, compression, work and push-out cycle as well as the gas running time for the respective lambda probe. This dead time LAM_TOTZ_GR is taken from a map depending on the load and speed. The influence of the global lambda controller results from the sum of the controller components LAM_P_i and LAM_I_i:
LAM_GR_i(n) = LAM_P_i(n) + LAM_I_i(n)LAM_GR_i (n) = LAM_P_i (n) + LAM_I_i (n)
Dieser Reglerausgang des Global-Lambdareglers wird vorzugs¬ weise auf ± 25% der Basiseinspritzzeit begrenzt, d.h. -0.25 < LAM_GR_i < 0.25. Der Integralanteil kann zusätzlich auf ±25% der Basiseinspritzzeit begrenzt werden, d.h. -0.25 < LAM_I_i < 0.25.This controller output of the global lambda controller is preferably limited to ± 25% of the basic injection time, i.e. -0.25 <LAM_GR_i <0.25. The integral component can also be limited to ± 25% of the basic injection time, i.e. -0.25 <LAM_I_i <0.25.
Zur Identifikation der Einzelzylinderluftzahlen wird ein Gra¬ dientenverfahren verwendet. Dabei wird aus dem Steigungsver¬ halten des Lambdasondensignals nach Ablauf des Ausschiebetak- tes eine qualitative Beurteilung der Einzelzylinderluftzahlen durchgeführt, d.h. es wird festgestellt, ob das Abgas des ak¬ tuellen Zyklus fetter oder magerer ist, als jenes Abgas des vorangegangenen Zyklus.A gradient method is used to identify the individual cylinder air numbers. A qualitative assessment of the individual cylinder air numbers is carried out from the gradient behavior of the lambda probe signal after the push-out cycle has elapsed, i.e. it is determined whether the exhaust gas of the current cycle is richer or leaner than that exhaust gas of the previous cycle.
Diese Identifikation der Einzelzylinderluftzahlen wird im Schaltungsblock 13 (Fig. 1) in folgender Weise durchgeführt:This identification of the individual cylinder air numbers is carried out in circuit block 13 (FIG. 1) in the following way:
Die Berechnung der Luftzahlgradienten erfolgt segmentsynchron zylinderselektiv aus den vorliegenden Lambda-Istwerten LAM_IST_i, wobei nur jeder zweite Meßwert je Zylinderbank für die Gradientenberechnung berücksichtigt wird.The air ratio gradients are calculated segment-synchronously cylinder-selectively from the actual lambda values LAM_IST_i, only every second measured value per cylinder bank being taken into account for the gradient calculation.
Die allgemeine Berechnungsformel lautet:The general calculation formula is:
LAM_GRD_ZYL_X = LAM_IST_i(n) - LAM_IST_i (n-2) (1)LAM_GRD_ZYL_X = LAM_IST_i (n) - LAM_IST_i (n-2) (1)
mit x: Zylindernummer 1...6 i: Sondennummer 1,2with x: cylinder number 1 ... 6 i: probe number 1,2
Abhängig von der Kurbelwellenzahnnummer, mit welchem die Ab¬ tastung der Sondensignale getriggert wird, ergeben sich fol¬ gende Werte für x und i: Abtastpunkt nach Gradient für Sonde Zahn Nr. : Zylinder Nr.x Nr.iDepending on the crankshaft tooth number with which the scanning of the probe signals is triggered, the following values for x and i result: Gradient sampling point for probe tooth no .: cylinder no.x no.i
15 2 115 2 1
35 4 235 4 2
55 1 155 1 1
75 5 275 5 2
95 3 195 3 1
115 6 2115 6 2
Aus dieser Tabelle entnimmt man, daß z.B. der Meßwert von Lambdasonde Nr. 1, dessen Abtastung durch Kurbellenwellenzahn Nr. 15 getriggert wurde, zur Berechnung des Luftzahlgradien¬ ten von Zylinder Nr. 2 verwendet wird.From this table it can be seen that e.g. the measured value of lambda probe No. 1, the scanning of which was triggered by crankshaft tooth No. 15, is used to calculate the air ratio gradient of cylinder No. 2.
Die Auswertung der Luftzahlgradienten liefert als Ergebnis sogenannte Zustandsgrößen:The evaluation of the air ratio gradients provides so-called state variables as a result:
LAM ZST ZYL i mit i = 1,2LAM ZST ZYL i with i = 1.2
Wird das Abgas eines Zylinders als zu fett detektiert, wird die Zustandsgröße LAM_ZST_ZYL_i = 0 gesetzt, ist das Abgas eines Zylinders zu mager, wird die Zustandsgröße LAM_ZST_ZYL_i = 1 gesetzt.If the exhaust gas of a cylinder is detected as too rich, the state variable LAM_ZST_ZYL_i = 0 is set, if the exhaust gas of a cylinder is too lean, the state variable LAM_ZST_ZYL_i = 1 is set.
Zur Unterdrückung von Störungen, die insbesondere bei kleinen Luftzahlgradienten zu Fehldetektionen führen können, wird eine Hysterese LAM_ZST_HYS eingeführt, deren Weite applizier- bar ist.A hysteresis LAM_ZST_HYS, the width of which can be applied, is introduced to suppress interference, which can lead to incorrect detections, particularly in the case of small air gradient.
In Figur 4 ist diese Hysterese graphisch dargestellt. Liegt der anhand der Formel (1) berechnete Luftzahlgradient LAM_GRD_ZYL_x innerhalb des Bereiches ± LAM_ZST_HYS, so ist das Ergebnis der Gradientenauswertung vom vorangegangenen Zu¬ stand im betreffenden Abgasstrang abhängig. Um das Verfahren einfacher zu gestalten, werden zwei weitere Zustandsgrößen VOR_ZST 1, VOR ZST 2 eingeführt. Die Zustandsgröße VOR_ZST 1 speichert dabei den vorangegange¬ nen Zustand im Abgasstrang der ersten Zylinderbank mit der Sonde 1, die Zustandsgröße VOR_ZST 2 den vorangegangenen Zu¬ stand im Abgasstrang der zweiten Zylinderbank mit der Sonde 2. Abhängig von den Werten dieser Zustandsgrößen VOR_ZST 1,2 ergibt sich ein Ablauf zur Festlegung der Werte (1 oder 0) für LAM_ZST_1,2, wie er in Figur 5 dargestellt ist.This hysteresis is shown graphically in FIG. If the air ratio gradient LAM_GRD_ZYL_x calculated using formula (1) lies within the range ± LAM_ZST_HYS, the result of the gradient evaluation depends on the previous state in the exhaust gas line concerned. To make the process easier, two further state variables VOR_ZST 1, VOR ZST 2 are introduced. The state variable VOR_ZST 1 stores the previous state in the exhaust line of the first cylinder bank with the probe 1, the state variable VOR_ZST 2 the previous state in the exhaust line of the second cylinder bank with the probe 2. Depending on the values of these state variables VOR_ZST 1,2 there is a sequence for determining the values (1 or 0) for LAM_ZST_1.2, as shown in FIG. 5.
In einem ersten Schritt Sl wird abgefragt, ob die Zustands- große VOR_ZST_i = 0 ist. Ist das Ergebnis dieser Abfrage po¬ sitiv, so wird im Schritt S2 geprüft, ob der mit Hilfe der Formel (1) berechnete Wert des Luftzahlgradienten LAM_GRD_ZYL_x kleiner ist als der Hysteresewert +LAM_ZST_HYS. Ist dies der Fall, so wird die Zustandsgröße LAM_ZST_i = 0 gesetzt (Schritt S3) , andernfalls wird LAM_ZST_i = 1 gesetzt (Schritt S4) .In a first step S1, a query is made as to whether the state variable VOR_ZST_i = 0. If the result of this query is positive, it is checked in step S2 whether the value of the air ratio gradient LAM_GRD_ZYL_x calculated using formula (1) is less than the hysteresis value + LAM_ZST_HYS. If this is the case, the state variable LAM_ZST_i = 0 is set (step S3), otherwise LAM_ZST_i = 1 is set (step S4).
Ergibt die Abfrage in Schritt Sl ein negatives Ergebnis, so wird im Schritt S5 geprüft, ob der Wert des Luftzahlgradien- ten LAM_GRD_ZYL_x kleiner ist als der Hysteresewert -If the query in step S1 yields a negative result, it is checked in step S5 whether the value of the air ratio gradient LAM_GRD_ZYL_x is less than the hysteresis value.
LAM_ZST_HYS. Ist dies der Fall, so wird die Zustandsgröße LAM_ZST_i = 0 gesetzt (Schritt S6) , andernfalls wird LAM_ZST_i = 1 gesetzt (Schritt S7) .LAM_ZST_HYS. If this is the case, the state variable LAM_ZST_i = 0 is set (step S6), otherwise LAM_ZST_i = 1 is set (step S7).
Diese Zustandsgrößen LAM_ZST_i werden zur Regelung der Ein¬ zelzylinderluftzahlen herangezogen. Sie dienen als Eingangs¬ größen für einen Einzelzylinder-Lambdaregler (Schaltungsblock 15 in Fig.l), der als Proportional-Integralregler (PI-Regler) ausgebildet ist.These state variables LAM_ZST_i are used to control the individual cylinder air numbers. They serve as input variables for a single-cylinder lambda controller (circuit block 15 in FIG. 1) which is designed as a proportional-integral controller (PI controller).
Die Schaltungsblöcke 11-15 in Fig. 1 sind vorzugsweise in eine an sich bekannte elektronische Steuerungseinrichtung 16 inte¬ griert, wie sie in modernen Kraftfahrzeugen ohnehin zur Steue¬ rung und Regelung der verschiedensten Betriebsparameter wie z.B. Einspritzzeitberechnung, Zündungsregelung, Diagnose usw. eingesetzt wird. Auch die im Rahmen der Beschreibung erwähnten Kennfelder sind in Speichern der Steuerungseinrichtung 16 ab¬ gelegt.The circuit blocks 11-15 in FIG. 1 are preferably integrated in an electronic control device 16 known per se, as is used in modern motor vehicles for controlling and regulating a wide variety of operating parameters such as injection time calculation, ignition control, diagnosis, etc. in any case. Also those mentioned in the description Characteristic maps are stored in memories of the control device 16.
Die Berechnung der Regleranteile - Proportionalanteil LAM_P_EZ_x und Integralanteil LAM_I_EZ_x - des Einzelzylinder- Lambdareglers erfolgt abhängig vom Wert (1 oder 0) , den die die Zustandsgröße LAM_ZST_i aufweist:The calculation of the controller components - proportional component LAM_P_EZ_x and integral component LAM_I_EZ_x - of the single cylinder lambda controller takes place depending on the value (1 or 0) that the state variable LAM_ZST_i has:
1. Fall: LAM_ZST_i = 0 (Abgas eines Zylinders ist zu fett)1st case: LAM_ZST_i = 0 (exhaust gas from a cylinder is too rich)
LAM_P_EZ_x(n) = -LAM_P_EZ(n)LAM_P_EZ_x (n) = -LAM_P_EZ (n)
LAM_I_EZ_x(n) = LAM__I_EZ_x(n-1) - LAM_I_EZ(n)LAM_I_EZ_x (n) = LAM__I_EZ_x (n-1) - LAM_I_EZ (n)
- LAMMW_I_EZ_i(n)- LAMMW_I_EZ_i (n)
2. Fall:2nd case:
LAM_ZST_i = 1 (Abgas eines Zylinders ist zu mager)LAM_ZST_i = 1 (exhaust gas from a cylinder is too lean)
LAM_P_EZ_x(n) = LAM_P_EZ(n) LAM_I_EZ_x(n) = LAM_I_EZ_x(n-l) + LAM_I_EZ(n)LAM_P_EZ_x (n) = LAM_P_EZ (n) LAM_I_EZ_x (n) = LAM_I_EZ_x (n-l) + LAM_I_EZ (n)
- LAMMW_I_EZ_i(n)- LAMMW_I_EZ_i (n)
Die Berechnung des Mittelwertes der I-Anteile der Zylinder einer Zylinderbank LAMMW_I_EZ_i erfolgt segmentsynchron ab- wechselnd mit i=l bzw i=2 wie folgt:The calculation of the mean value of the I components of the cylinders of a cylinder bank LAMMW_I_EZ_i takes place segment-synchronously alternating with i = l or i = 2 as follows:
LAM_I_SUM_EZ_i(n+l) = LAM_I_SUM_EZ_I(n) - LAM_I_EZ_i(n-2)LAM_I_SUM_EZ_i (n + l) = LAM_I_SUM_EZ_I (n) - LAM_I_EZ_i (n-2)
+ LAM_I_EZ_x(n)+ LAM_I_EZ_x (n)
Der Wert LAM_I_EZ_x(n) wird in einen Speicher LAM_I_EZ_i ein¬ getragen.The value LAM_I_EZ_x (n) is entered in a memory LAM_I_EZ_i.
LAM I EZ i n-2 n-1 nLAM I EZ i n-2 n-1 n
LAMMW_I_EZ_i(n+l) = LAM_I_SUM_EZ_i(n+1)/3 Die Werte LAM_P_EZ und LAM_I_EZ sind jeweils in einem Kennfeld abgelegt, die über der Lastgröße LM und der Drehzahl N der Brennkraftmaschine aufgespannt sind.LAMMW_I_EZ_i (n + l) = LAM_I_SUM_EZ_i (n + 1) / 3 The values LAM_P_EZ and LAM_I_EZ are each stored in a map, which are spanned over the load size LM and the speed N of the internal combustion engine.
Der Integrations-Anteil LAM_I_EZ_x des Einzelzylinder-Lambda- reglers wird beispielsweise auf ±10% der Basiseinspritzzeit TI_B begrenzt, d.h. -0.1 < LAM_I_EZ_x < 0.1.The integration component LAM_I_EZ_x of the single-cylinder lambda controller is limited, for example, to ± 10% of the basic injection time TI_B, i.e. -0.1 <LAM_I_EZ_x <0.1.
Bei der Berechnung der zylinderindividuellen Einspritzzeit TI_x wird die Ausgangsgröße des Global-Lambdareglers und die Ausgangsgröße des Einzelzylinder-Lambdareglers berücksichtigt:When calculating the cylinder-specific injection time TI_x, the output variable of the global lambda regulator and the output variable of the single cylinder lambda regulator are taken into account:
TI_x = TI_B * (1 + TI_LAM_x) mitTI_x = TI_B * (1 + TI_LAM_x) with
TI_LAM_x - LAM_GR_i + LAM_P_EZ_x + LAM_I_EZ_xTI_LAM_x - LAM_GR_i + LAM_P_EZ_x + LAM_I_EZ_x
für x = 1,2,3: i = l für x = 4,5,6: i = 2for x = 1,2,3: i = l for x = 4,5,6: i = 2
Die Erfindung wurde anhand eines Ausführungsbeispiels erläu¬ tert, bei dem die Brennkraftmaschine 6 Zylinder aufweist und jeweils 3 Zylinder zu einer Gruppe (Zylinderbank ZBl, ZB2) zusammengefaßt sind. Jeder Gruppe oder Zylinderbank ist dabei ein, eine lineare Lambdasonde enthaltender Abgasstrang zuge- ordnet.The invention was explained on the basis of an exemplary embodiment in which the internal combustion engine has 6 cylinders and in each case 3 cylinders are combined to form a group (cylinder bank ZB1, ZB2). Each group or cylinder bank is assigned an exhaust line containing a linear lambda probe.
Ebenso ist es im Rahmen der Erfindung möglich, beispielsweise bei einer 4-Zylinder-Brennkraftmaschine einen einzigen Abgas¬ strang vorzusehen, in dem eine einzige lineare Lambdasonde angeordnet ist oder bei einer 8-Zylinder-Brennkraftmaschine 2 Gruppen zu je 4 Zylinder zu bilden oder bei einer 12 Zylinder- Brennkraftmaschine 3 Gruppen zu je 4 Zylinder bzw. 4 Gruppen zu je 3 Zylinder zu bilden. Entsprechend der Anzahl der Grup¬ pen sind dann die Anzahl der Abgasstränge und damit die Anzahl der linearen Lambdasonden bestimmt. It is also possible within the scope of the invention to provide, for example in a 4-cylinder internal combustion engine, a single exhaust line in which a single linear lambda probe is arranged, or in an 8-cylinder internal combustion engine to form 2 groups of 4 cylinders each or with a 12 cylinder internal combustion engine to form 3 groups of 4 cylinders or 4 groups of 3 cylinders. The number of exhaust gas lines and thus the number of linear lambda probes are then determined in accordance with the number of groups.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur zylinderselektiven Regelung des Kraftstoff- Luftverhältnisses einer mehrere Zylinder (x) aufweisenden Brennkraftmaschine (10)1. Method for the cylinder-selective control of the fuel-air ratio of an internal combustion engine (10) having a plurality of cylinders (x)
- mit einer Steuerungseinrichtung (16) , die auf der Basis einer die Last der Brennkraftmaschine (10) repräsentierenden Größe (LM) und der Drehzahl (N) der Brennkraftmaschine (10) ein Grundeinspritzsignal (TI_B) berechnet und- With a control device (16) which, on the basis of a quantity (LM) representing the load of the internal combustion engine (10) and the speed (N) of the internal combustion engine (10), calculates a basic injection signal (TI_B) and
- mit einer Lambda-Regelungseinrichtung mit mindestens einem Abgasstrang (AST1, AST2) , wobei jedem Abgasstrang (AST1, AST2) ein Sauerstoffsensor (LSI, LS2) zugeordnet ist, der ein entsprechend dem Sauerstoffgehalt des aus den einzelnen Abgaspaketen der einzelnen Zylinder (x) resultierenden- With a lambda control device with at least one exhaust line (AST1, AST2), with each exhaust line (AST1, AST2) being assigned an oxygen sensor (LSI, LS2), which is a corresponding to the oxygen content of the individual exhaust gas packs of the individual cylinders (x) resulting
Summenabgases repräsentierendes Sensorsignal (ULS1, ULS2) abgibt undOutputs sensor gas (ULS1, ULS2) representing total exhaust gas and
- dieses Signal für einen globalen Lambdaregler (14) der Lambda-Regelungseinrichtung zur Korrektur des Grundeinspritzsignales (TI_B) herangezogen wird, so daß ein theoretisches Kraftstoff-Luftverhältnis (λ = 1) eingestellt werden kann und- This signal for a global lambda controller (14) of the lambda control device for correcting the basic injection signal (TI_B) is used so that a theoretical air-fuel ratio (λ = 1) can be set and
- die Lambda-Regelungseinrichtung ferner einen Einzelzylin- der-Lambdaregler (15) aufweist zur Regelung des individuellen Kraftstoff-Luftverhältnisses der einzelnen Zylinder (x) und- The lambda control device further comprises a single-cylinder lambda controller (15) for controlling the individual air-fuel ratio of the individual cylinders (x) and
- die zylinderselektive Ausgangsgröße (LAM_P_EZ_x, LAM_I_EZ_x) dieses Einzelzylinder-Lambdareglers (15) der Ausgangsgröße (LAM_GR_i) des globalen Lambdareglers (14) überlagert wird und- The cylinder-selective output variable (LAM_P_EZ_x, LAM_I_EZ_x) of this single-cylinder lambda controller (15) is superimposed on the output variable (LAM_GR_i) of the global lambda controller (14) and
- mit dem daraus erhaltenen Wert (TI_LAM_x) das Grundein¬ spritzsignal (TI_B) zylinderindividuell korrigiert wird.- With the value (TI_LAM_x) obtained therefrom, the basic injection signal (TI_B) is corrected individually for each cylinder.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß - die Zylinder (x) zu mindestens einer Gruppe (ZBl, ZB2) zusammengefaßt werden, jeder Gruppe (ZBl, ZB2) von Zylindern (x) ein Abgasstrang (AST1, AST2) zugeordnet wird, in jedem Abgasstrang (AST1, AST2) ein linearer Sauer- stoffsensor (LSI, LS2) angeordnet wird, der ein dem Sauer¬ stoffgehalt der Abgase der einzelnen Zylinder (x) entspre¬ chendes Signal (ULS1, ULS2) abgibt und , die Signale (ULS1, ULS2) der Sensoren (LSI, LS2) zu be¬ stimmten, in Bezug auf den Kurbelwinkel definierten Stel¬ lung (AP) abgetastet werden.2. The method according to claim 1, characterized in that - the cylinders (x) are combined into at least one group (ZBl, ZB2), an exhaust line (AST1, AST2) is assigned to each group (ZB1, ZB2) of cylinders (x), a linear oxygen sensor (LSI, LS2) is arranged in each exhaust line (AST1, AST2), which detects the oxygen content of the Exhaust gases from the individual cylinders (x) emit the corresponding signal (ULS1, ULS2) and, to determine the signals (ULS1, ULS2) from the sensors (LSI, LS2), position (AP) defined in relation to the crank angle be scanned.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß als Bezugspunkt für die zeitliche Lage der Abtastpunkte (AP) die oberen Totpunkte bei Zündung (ZOT) herangezogen werden und die Sensorsignale (ULS1, ULS2) nach Ablauf einer Wartezeit (TEZ) nach Überschreiten der oberen Totpunkte bei Zündung (ZOT) abgetastet werden.3. The method according to claim 2, characterized in that the top dead center at ignition (ZOT) are used as a reference point for the temporal position of the sampling points (AP) and the sensor signals (ULS1, ULS2) after a waiting time (TEZ) after exceeding the top dead center at ignition (ZOT) can be scanned.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,daß die Wartezeit (TEZ) abhängig von einem die Last der Brenn- kraftmaschine (10) repräsentierenden Parameter (LM) und der Drehzahl (N) der Brennkraftmaschine (10) gewählt ist.4. The method according to claim 3, characterized in that the waiting time (TEZ) is selected depending on a parameter representing the load of the internal combustion engine (10) (LM) and the speed (N) of the internal combustion engine (10).
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß5. The method according to claim 2, characterized in that
- pro Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine (10) das Sensorsi- gnal (TJLS1, ULS2) jeder Gruppe (ZBl, ZB2) von Zylindern (x) mehrfach abgetastet wird,- The sensor signal (TJLS1, ULS2) of each group (ZBl, ZB2) of cylinders (x) is sampled several times per work cycle of the internal combustion engine (10),
- zu jedem Wert des Sensorsignals (ULS1, ULS2) der zugehörige Lambda-Istwert (LAM_IST_i(n) ) anhand einer Kennlinie ermit¬ telt wird, - aus diesen Werten (LAM_IST_i(n) ) für jeden Sauerstoffsensor (LSI, LS2) ein Lambda-Mittelwert (LAMMW_IST_i (n) ) gebildet wird undthe associated actual lambda value (LAM_IST_i (n)) is determined for each value of the sensor signal (ULS1, ULS2) using a characteristic curve, - a lambda for each oxygen sensor (LSI, LS2) from these values (LAM_IST_i (n)) -Mean value (LAMMW_IST_i (n)) is formed and
- die Differenz (LAM_DIF_i(n) ) zwischen einem von der Last der Brennkraftmaschine (10) abhängig vorgegebenen Larnbda- Sollwert (LAM_SOLL_i(n) ) und dem Lambda-Mittelwert- The difference (LAM_DIF_i (n)) between a Larnbda setpoint (LAM_SOLL_i (n)) which is predetermined as a function of the load of the internal combustion engine (10) and the mean lambda value
(LAMMW_IST_i(n) ) als Eingangsgröße des Global-Lambdareglers (14) herangezogen wird. (LAMMW_IST_i (n)) is used as the input variable of the global lambda controller (14).
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß als Global-Lambdaregler (14) ein Proportional-Integral-Regler dient mit einem Proportional-Regleranteil6. The method according to claim 1, characterized in that a proportional-integral controller is used as a global lambda controller (14) with a proportional controller component
LAM_P_i(n) = LAM_KPI_FAK(n) • P_FAK_LAM_GR • (T_LS + TN)LAM_P_i (n) = LAM_KPI_FAK (n) • P_FAK_LAM_GR • (T_LS + TN)
und einem Integral-Regleranteiland an integral controller component
LAM_I_i(n) = LAM_I_i(n-l) + LAM_KPI_FAK(n) • I_FAK_LAM_GR • 2 • TN • LAM_DIF_i(n)LAM_I_i (n) = LAM_I_i (n-l) + LAM_KPI_FAK (n) • I_FAK_LAM_GR • 2 • TN • LAM_DIF_i (n)
mit:With:
LAM_KPI_FAK = Regelverstärkungsfaktor P_FAK_LAM_GR = Applizierbare Konstante I_FAK_LAM_GR = Applizierbare Konstante T_LS = Applizierbare Zeitkonstante [sec] TN = Segmentdauer [sec]LAM_KPI_FAK = Control gain factor P_FAK_LAM_GR = Applicable constant I_FAK_LAM_GR = Applicable constant T_LS = Applicable time constant [sec] TN = Segment duration [sec]
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,daß der Regelverstärkungsfaktor (LAM_KPI_FAK) in Abhängigkeit einer Totzeit (LAM_TOTZ_GR) gewählt ist, der durch die Kraft- Stoffvorlagerungsdauer, der Dauer des Ansaug-, Verdichtungs-, Arbeits- und Ausschiebetaktes sowie der Gaslaufzeit zum je- weiligen Sauerstoffsensor bestimmt ist und einem Kennfeld last- und drehzahlabhängig entnommen wird.7. The method according to claim 6, characterized in that the control gain factor (LAM_KPI_FAK) is selected as a function of a dead time (LAM_TOTZ_GR), which is determined by the duration of the fuel stock, the duration of the intake, compression, work and extension cycle and the gas run time the respective oxygen sensor is determined and is taken from a map as a function of load and speed.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,daß der Wert der Regler-Ausgangsgröße (LAM_GR_i) des Global-Reg- lers (14) und der Integral-Regleranteil (LAM_I_i) des Global- Reglers (14) auf ± 25% des Grundeinspritzsignals (TI_B) be¬ grenzt wird.8. The method according to claim 6, characterized in that the value of the controller output variable (LAM_GR_i) of the global controller (14) and the integral controller portion (LAM_I_i) of the global controller (14) to ± 25% of the basic injection signal (TI_B) is limited.
9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,daß daß aus den ermittelten Lambda-Istwerten (LAM_IST_i) zylin¬ derselektiv Luftzahlgradienten (LAM_GRD_ZYL_x) durch Diffe¬ renzbildung von Lambda-Istwerten (LAM IST i) berechnet wer- den, wobei nur jeder zweite Lambda-Istwert je Gruppe (ZBl, ZB2) für die Luftzahlgradientenberechnung herangezogen wird und bei positiven Luftzahlgradienten (LAM_GRD_ZYL_x) im aktu¬ ellen Zyklus auf ein bezogen auf den vorangegangenen Zyklus magereres Abgas, bei negativen Luftzahlgradienten9. The method according to claim 5, characterized in that from the determined actual lambda values (LAM_IST_i) cylin¬ derselective air ratio gradients (LAM_GRD_ZYL_x) are calculated by differentiation of actual lambda values (LAM ACTUAL i) that, whereby only every second actual lambda value per group (ZBl, ZB2) is used for the air ratio gradient calculation and with positive air ratio gradients (LAM_GRD_ZYL_x) in the current cycle with a leaner exhaust gas in relation to the previous cycle, with negative air ratio gradients
(LAM_GRD_ZYL_x) im aktuellen Zyklus auf ein bezogen auf den vorangegangenen Zyklus fetteres Abgas des jeweiligen Zylin¬ ders (x) geschlossen wird.(LAM_GRD_ZYL_x) is concluded in the current cycle that the exhaust gas of the respective cylinder (x) is richer than the previous cycle.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,daß abhängig vom Vorzeichen der einzelnen Luftzahlgradienten (LAM_GRD_ZYL_x) diesen Zustandsgrößen (LAM_ZST_ZYL_i) zuge¬ ordnet werden, die entweder den Wert I oder 0 annehmen.10. The method according to claim 9, characterized in that, depending on the sign of the individual air ratio gradients (LAM_GRD_ZYL_x), these state variables (LAM_ZST_ZYL_i) are assigned which either assume the value I or 0.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,daß die Zuordnung der Zustandsgrößen (LAM_ZST_ZYL_i) über eine Hysterese (LAM_ZYST_HYS) erfolgt, deren Weite applizierbar ist und dann, wenn der berechnete Luftzahlgradient (LAM_GRD_ZYL_x) innerhalb der doppelten Weite der Hysterese (± LAM_ZST_HYS) liegt, festgestellt wird, daß das Ergebnis der Gradientenauswertung vom vorangegangen Zustand im betref¬ fenden Abgasstrang (AST1, AST2) abhängig ist und dieser Zu¬ stand bei der Zuordnung der Zustandsgröße (LAM_ZST_ZYL_i) berücksichtigt wird.11. The method according to claim 10, characterized in that the assignment of the state variables (LAM_ZST_ZYL_i) takes place via a hysteresis (LAM_ZYST_HYS), the width of which can be applied and when the calculated air ratio gradient (LAM_GRD_ZYL_x) within the double width of the hysteresis (± LAM_ZST_YS) is determined, it is determined that the result of the gradient evaluation depends on the previous state in the relevant exhaust system (AST1, AST2) and this state is taken into account when assigning the state variable (LAM_ZST_ZYL_i).
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,daß abhängig von dem Wert der Zustandsgröße (LAM_ZST_x) der Inte¬ gralregleranteil (LAM_I_EZ_x) und der Proportionalregleran¬ teil (LAM_P_EZ_x) des Einzelzylinder-Lambdareglers (15) ge- trennt berechnet werden.12. The method according to claim 11, characterized in that, depending on the value of the state variable (LAM_ZST_x), the integral controller portion (LAM_I_EZ_x) and the proportional controller portion (LAM_P_EZ_x) of the single cylinder lambda controller (15) are calculated separately.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,daß dann, wenn die Zustandsgröße (LAM_ZST_x) den Wert 0 aufweist, der Proportionalregleranteil (LAM_P_EZ_x) nach folgender Vorschrift13. The method according to claim 12, characterized in that when the state variable (LAM_ZST_x) has the value 0, the proportional controller portion (LAM_P_EZ_x) according to the following regulation
LAM P EZ x(n) = -LAM P EZ(n) und der Integralregleranteil (LAM_I_EZ_x) nach folgender Vor¬ schriftLAM P EZ x (n) = -LAM P EZ (n) and the integral controller portion (LAM_I_EZ_x) according to the following regulation
LAM_I_EZ_x(n) = LAM_I_EZ_x(n-l) - LAM_I_EZ(n) - LAMMW_I_EZ_i (n) gebildet wird mit n = laufender Indize des Meßwertes LAMMW_I_EZ_i(n) = LambdamittelwertLAM_I_EZ_x (n) = LAM_I_EZ_x (n-l) - LAM_I_EZ (n) - LAMMW_I_EZ_i (n) is formed with n = ongoing index of the measured value LAMMW_I_EZ_i (n) = Lambda mean value
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,daß dann, wenn die Zustandsgröße (LAM_ZST_x) den Wert 1 aufweist, der Proportionalregleranteil (LAM_P_EZ_x) nach folgender Vorschrift14. The method according to claim 12, characterized in that when the state variable (LAM_ZST_x) has the value 1, the proportional controller portion (LAM_P_EZ_x) according to the following regulation
LAM_P_EZ_x(n) = LAM_P_EZ(n) undLAM_P_EZ_x (n) = LAM_P_EZ (n) and
der Integralregleranteil (LAM_I_EZ_x) nach folgender Vor¬ schriftthe integral controller portion (LAM_I_EZ_x) according to the following regulation
LAM_I_EZ_x(n) = LAM_I_EZ_x(n-1) + LAM_I_EZ(n) -LAM_I_EZ_x (n) = LAM_I_EZ_x (n-1) + LAM_I_EZ (n) -
LAMMW_I_EZ_i(n) gebildet wird mit n = laufender Indize des MeßwertesLAMMW_I_EZ_i (n) is formed with n = ongoing index of the measured value
LAMMW_I_EZ_i(n) = LambdamittelwertLAMMW_I_EZ_i (n) = Lambda mean
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeich¬ net, daß der Lambdamittelwert (LAMMW_I_EZ_i) der Integral- anteile (LAM_I_EZ) einer Gruppe (ZB1,ZB2) nach folgender Vorschrift15. The method according to claim 13 or 14, characterized gekennzeich¬ net that the lambda mean (LAMMW_I_EZ_i) of the integral components (LAM_I_EZ) of a group (ZB1, ZB2) according to the following regulation
LAMMW_I_EZ_i(n+l) = LAM_I_SUM_EZ_i(n+1)/3LAMMW_I_EZ_i (n + l) = LAM_I_SUM_EZ_i (n + 1) / 3
mit LAM_I_SUM_EZ_i(n+l) = LAM_I_SUM EZ_i(n) - LAM_I_EZ_i (n-2)with LAM_I_SUM_EZ_i (n + l) = LAM_I_SUM EZ_i (n) - LAM_I_EZ_i (n-2)
+ LAM_I_EZ_x(n) gebildet wird mit+ LAM_I_EZ_x (n) is formed With
LAM_I_SUM_EZ_i (n+1) = neuer Summenwert LAM_I_SUM EZ_i (n) = alter SummenwertLAM_I_SUM_EZ_i (n + 1) = new total value LAM_I_SUM EZ_i (n) = old total value
16. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,daß der Integral-Regleranteil (LAM_I_EZ_x) des Einzylinder- Lambdareglers (15) auf ± 10% des Grundeinspritzsignal (TI_B) begrenzt wird.16. The method according to claim 12, characterized in that the integral controller portion (LAM_I_EZ_x) of the single-cylinder lambda controller (15) is limited to ± 10% of the basic injection signal (TI_B).
17. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,daß der Integralanteil (LAM_I_EZ_x) und der Proportionalanteil (LAM_I_EZ_x) des Einzelzylinder-Lambdareglers (15) last- und drehzahlabhängig in Kennfeldern abgelegt sind. 17. The method according to claim 12, characterized in that the integral component (LAM_I_EZ_x) and the proportional component (LAM_I_EZ_x) of the single-cylinder lambda controller (15) are stored as a function of load and speed in characteristic diagrams.
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