Verfahren zur zylindergruppenspezifischen Regelung einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Abstract

 Es wird ein Verfahren zur zylindergruppenspezifischen Regelung einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur zylindergruppenspezifischen Optimierung des Wirkungsgrades der Brennkraftmaschine vorgeschlagen. Die Regelstrategie weist einen ersten Schritt zur Erzeugung von zeitabhängigen Signalen zur Beeinflussung der Luftzahl Lambda des wenigstens zwei beliebigen, jeweils wenigstens einen Zylinder umfassenden Zylindergruppen zugeführten Betriebsgemisches, derart, daß die Luftzahl zylindergruppenspezifisch modifiziert und die mittlere Luftzahl des allen Zylindern zugeführten Betriebsgemisches konstant gehalten wird, auf. Anschließend folgt ein zweiter Schritt zur Erfassung der sich in einer Änderung einer Ausgangsgröße äußernden Reaktion der Brennkraftmaschine auf die Signale des ersten Schritts und ein dritter Schritt zur Beeinflussung des Wirkungsgrades der einzelnen Zylindergruppen der Brennkraftmaschine gemäß den Ergebnissen des zweiten Schritts. Es ist damit gewährleistet, daß jeder Zylindergruppe bzw. jedem Zylinder ein Betriebsgemisch mit derjenigen Luftzahl zugeführt wird, bei der ein Wirkungsgradmaximum auftritt. Für eine vorgegebene Motorkonstruktion und für vorgegebene Betriebsbedingungen kann der Motor damit in dem Bereich betrieben werden, in dem der minimale theoretische Kraftstoffverbrauch vorliegt.

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine und einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Gattung des Hauptanspruchs bzw. des Nebenanspruchs. Eine derartige Vorrichtung ist bereits in der DE-OS 29 41 977 bzw. der Parallelanmeldung US-Sn-43 42 097 beschrieben. Zur Optimierung des abgegebenen Moments einer Brennkraftmaschine bzw. des spezifischen Kraftstoffverbrauchs wird ein Testsignalgenerator zur Variation der zugemessenen Kraftstoffmenge und ein Sensor zur Erfassung der zu optimierenden Größe verwendet und ausgehend von einem Momentensignal das Leistungsmaximum bzw. der minimale spezifische Kraftstoffverbrauch je nach Lastgebiet der Brennkraftmaschine bestimmt. Obwohl sich derartige Einrichtungen im praktischen Betrieb recht gut bewährt haben, sind noch Weiterentwicklungen und Verbesserungen möglich, die insbesondere im Hinblick auf die verschärfte Abgasgesetzgebung und auf die Bestrebungen, den Benzinverbrauch der Brennkraftmaschinen zu senken, zum Tragen kommen.

[0002] So haben beispielsweise Untersuchungen gezeigt, daß die einzelnen Zylinder einer Brennkraftmaschine im Normalfall mit unterschiedlichem Luft-Kraftstoffverhältnis betrieben werden. Ursachen hierfür sind u.a. in einer unterschiedlichen Saugrohrführung sowie in nicht völlig identischen Einspritzventilen zu suchen.

[0003] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, jedem einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine genau die Steuergrößen zuzumessen, die er benötigt, um für den betreffenden Arbeitspunkt im Wirkungsgradoptimum zu arbeiten.

Vorteile der Erfindung

[0004] Als wesentlicher Vorteil der Erfindung ergibt sich ein verringerter Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine unter Beibehaltung guter Abgaswerte trotz größerer zulässiger Toleranzen bei den Einspritzventilen sowie bei der Füllung der einzelnen Zylinder. Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, daß sich gemäß der Erfindung für jeden Zylinder dasjenige Lambda einstellt, bei dem der betreffende Zylinder in seinem Wirkungsgradoptimum arbeitet. Für eine gegebene Motorkonstruktion und für gegebene Betriebsbedingungen kann der Motor damit im Bereich des theoretisch minimalen Kraftstoffverbrauchs betrieben werden.

[0005] Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit den Unter- bzw. Nebenansprüchen, aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung.

Zeichnung

[0006] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden beschrieben und näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 und Figur 2 Diagramme eines willkürlich angenommenen Drehmomentverlaufs der Zylinder einer Brennkraftmaschine zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Figur 3 ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, Figur 4 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels der Figur 3, Figur 5 ein Zeitdiagramm einiger wesentlichen Signalgrößen und Figur 6 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Anwendung des Verfahrens auf eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit nur einem einzigen Einspritzventil.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

[0007] Auf die Einrichtungen zum Optimieren von Betriebskenngrössen einer Brennkraftmaschine, die nicht zylinderspezifisch wirken, soll im weiteren nicht eingegangen werden, da deren Funktionsweise beispielsweise in der DE-OS 28 47 021 (UK-Patentanmeldung 20 34 930A), dem SAE-Paper 72 02 54 oder auch der US-PS 40 64 846 ausreichend erläutert ist. Im allgemeinen liegt diesen Methoden eine Extremwertregelung zugrunde, bei der eine Eingangsgröße der Brennkraftmaschine beispielsweise periodisch variiert wird. Die Reaktion der Brennkraftmaschine auf diese periodische Variation wird über eine Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine, beispielsweise das Drehmoment überwacht. Entsprechend diesem Überwachungsergebnis wird eine Eingangsgröße der Brennkraftmaschine so lange verstellt, bis die Variation der Ausgangsgröße auf ein Minimum gesunken ist. Bei allen bekannten Verfahren bleibt jedoch unberücksichtigt, daß in der Regel jedem einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine ein anderes Betriebsgemisch zur Verfügung gestellt wird. Die Variationen des Betriebsgemisches für die einzelnen Zylinder sind beispielsweise auf unterschiedliche Füllungen oder unterschiedliche Einspritzmengen zurückzuführen.

[0008] Am Beispiel einer 2-Zylinderbrennkraftmaschine soll der Kern der Erfindung näher erläutert werden. In Figur 1a ist zu diesem Zweck der für die beiden Zylinder unterschiedlich angenommene Drehmomentverlauf M₁ und M₂ der Einzelzylinder in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung α und damit in Abhängigkeit von der angesaugten Luftmenge aufgetragen. Um die numerische Behandlung des Problems zu vereinfachen, wurde willkürlich ein parabelförmiger Verlauf des Drehmoments gemäß




mit α gleich Drosselklappenstellung bzw. angesaugte Luftmenge und

T_j, T₂ gleich Einzelzylindereinspritzzeiten angesetzt.

[0009] Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in allen weiteren Abbildungen auch nicht das Gesamtsummendrehmoment als Summe der Einzeldrehmomente sondern das durch die Zylinderanzahl dividierte Summendrehmoment aufgetragen. Die Einspritzzeit geht in diese Kurven als Parameter ein. Durch die spezielle Wahl des Verlaufs der Einzelzylinder-Drehmomente wird simuliert, daß Zylinder 1 eine größere Füllung als Zylinder 2 aufweist. Dies geht daraus hervor, daß für gleiche Einspritzzeiten T_{l =} T₂ = 7 [w.E.] der Drehmomentverlauf des ersten Zylinders schon bei einer Drosselklap-. penstellung α = 4 [w.E.] gegenüber α= 6 [w.E.] beim zweiten Zylinder sein Drehmomentmaximum erreicht. Aufgrund dieser unterschiedlichen Füllung der Einzelzylinder kann das auf die Zylinderzahl bezogene Summendrehmoment (1/2 Σ M) bei einer Drosselklappenstellung α = 5[w.E.] nicht die Werte der Einzelzylindermomente erreichen. Um den Einzelzylinderdrehmomentverlauf bzw. den zylinderspezifischen Wirkungsgrad zu optimieren, wird nun erfindungsgemäß vorgeschlagen, bei konstanter Ansaugluftmenge die Einspritzmenge für die beiden Zylinder der Brennkraftmaschine in der Weise gegenläufig zu wobbeln, daß die Summeneinspritzzeit bzw. -menge aller Zylinder konstant gehalten wird. Ein Vergleich der Phasenlage des Wobbelsignals für die Einspritzzeiten mit dem Signal eines Gebers für das Drehmoment der Brennkraftmaschine liefert die zylinderspezifischewEinspritzzeiten zur Erzielung des maximalen Drehmoments der Brennkraftmaschine. Aufgrund der Ergebnisse des Phasenvergleiches werden die zylinderspezifischen Einspritzmengen gegenläufig so lange variiert, bis die Drehmomentvariationen aufgrund des Wobbelns der Einspritzzeiten ein Minimum annehmen. Die wesentliche Randbedingung dieses Verfahrens besteht darin, die Summe der einzelnen Einspritzzeiten konstant zu halten, damit der Betriebspunkt der Brennkraftmaschine ebenso wie die mittlere Abgaszusammensetzung erhalten bleiben. In Figur 1b sind die Resultate eines solchen zylinderspezifischen Optimierungsvorganges aufgetragen. Dem Zylinder 1, der bei gleicher Drosselklappenstellung α einen höheren Füllungsgrad aufweist als Zylinder 2, wird nach dem Optimierungsverfahren eine höhere Kraftstoffmenge entsprechend einer Einspritzzeit T₁ = 8[w.E.] zugeführt, während der Zylinder 2 mit Einspritzzeiten T₂ = 6 [w.E.] bedient wird. Die Summe der Einspritzzeiten und damit die zugeführte Kraftstoffmenge blieb also unverändert, während das zylinderbezogene Gesamtdrehmoment (1/2 Σ M) um 25 % von 4 [w. E.] auf 5 [w. E.] angestiegen ist. Dies ist gleichbedeutend damit, daß der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine um 25 % erhöht würde. In Figur 1c ist zur Veranschaulichung der Zusammenhänge der Verlauf des zylindergewichteten Summenmoments als Funktion der Einspritzzeit T₁ aufgetragen. Als Parameter dient die Drosselklappenstellung α, wobei α im vorliegenden Fall 5 [w.E.] annimmt. Die Einspritzzeit T₂ ist über die Bedingung, daß die Summe der Einspritzzeit T₁ und T₂ eine Konstante (hier Konstante = 14) bilden soll, implizit in der Summendrehmomentfunktion enthalten. Aus dieser Figur 1c ist zu entnehmen, daß die zweizylindrige Brennkraftmaschine dann ein optimales Drehmoment abgibt und somit im Wirkungsgradmaximum betrieben wird, wenn die Einspritzzeit T₁ den Wert 8 [w.E.] bei einer Gesamteinspritzzeit T₁ und T₂ von 14 [w.E.] bei einer Drosselklappenstellung α = 5[w.E.] annimmt. Dieser Vorgang wird nun für jede Drosselklappenstellung wiederholt.

[0010] Anhand der Figur 2 soll das Verfahren für eine vierzylindrige Brennkraftmaschine erläutert werden. In Figur 2a sind analog zu der Figur 1a die Einzelzylinder-Drehmomentkurven sowie der zylinderbezogene Gesamtdrehmomentverlauf aufgegetragen. Dabei wurde vorausgesetzt, daß die Zylinder 1, 2 und 3 die gleiche Füllung und dementsprechend auch die gleichen Drehmomentverläufe M₁, ₂, ₃ aufweisen. Zylinder 4 arbeitet dagegen mit einem geringen Füllgrad, so daß das Drehmomentmaximum erst bei größeren Drosselklappenstellungen α bzw. Luftmengen erreicht wird. Die willkürlich angenommenen Einzelzylinderdrehmomentverläufe sollen folgenden Gleichungen genügen:

[0011] Der Optimierungsvorgang läuft nun in der Weise ab, daß zunächst die Einspritzzeiten bzw. -mengen (T + T₂) für Zylinder 1 und 2 gegenläufig zu den Einspritzzeiten (T₃ + T₄) für Zylinder 3 und 4 gewobbelt werden. Auch hier ist die Randbedingung, daß die Summe aller vier Einspritzzeiten unverändert bleiben soll, einzuhalten. Das Wobbeln der Einspritzmenge in Verbindung mit einer Phasenbetrachtung des Ausgangssignals für das Drehmoment bzw. die Drehzahl der Brennkraftmaschine dient dazu, die Richtung der erforderlichen Verstellung der Mittelwerte von (T + T₂) sowie (T₃ + T₄) so festzulegen, daß sich ein maximales Drehmoment ergibt, d.h. daß die Drehmomentmodulation gegen Null geht. Die ermittelten Verhältniswerte der Einspritzmengen T₁, T₂ und T₃2 T₄ werden zunächst abgespeichert. Der beschriebene Vorgang wird nun in gleicher Weise für zwei weitere Zylindergruppen oder Zylinder wiederholt. Durch wechselweises Kombinieren der Zylinder bzw. Zylindergruppen und Wiederholung des Optimierungsvorganges wird für den betreffenden Betriebspunkt der Brennkraftmaschine nach einigen Schritten das absolute Drehmomentmaximum bzw. der absolute minimale spezifische Kraftstoffverbrauch eingestellt. Das Ergebnis kann beispielsweise in einem lernenden Kennfeld festgehalten werden. Ein Wechsel der Zylindergruppen bzw. Einzelzylinder ist deshalb erforderlich, da durch jeden einzelnen Optimierungsvorgang nur das Verhältnis zweier Kraftstoffeinspritzmengen festgelegt werden kann. Im Falle einer vierzylindrigen Brennkraftmaschine sind vier Unbekannte, nämlich vier Einspritzzeiten zu ermitteln. Es ist daher erforderlich, den Optimierungsvorgang dreimal zu wiederholen, so daß drei verschiedene Einspritzzeitenverhältnisse für verschiedene Zylinder bzw. Zylindergruppen gewonnen werden. Als vierte Bedingung wird herangezogen, daß die Summe aller Einspritzzeiten einen konstanten Wert annehmen muß. Zur Bestimmung der vier Unbekannten, den vier Einspritzzeiten für jeden Einzelzylinder stehen somit vier Gleichungen (drei Einspritzzeitenverhältnisse, Summe T = konstant) zur Verfügung, so daß die Berechnung der Einzelzylindereinspritzzeiten problemlos erfolgen kann. Sollte sich im jeweiligen Spezialfall herausstellen, daß eine Kopplung zwischen den Variablen vorliegt, es sich also nicht um vier voneinander unabhängige Variable handelt, so ist eine alternative Ermittlung der zylinderspezifischen Einspritzzeiten angebracht. Ein mehrmaliges Wiederholen des beschriebenen Optimierungsvorganges liefert dann nach einigen Durchgängen das gleiche Ergebnis. Derartige iterative Methoden zur Lösung von gekoppelten Gleichungssystemen sind an sich wohl bekannt, so daß der betreffende Fachmann das erfindungsgemäße Verfahren ohne weiteres auch iterativ durchführen kann.

[0012] In Figur 2b ist das Ergebnis des Optimierungsvorgangs dargestellt, nämlich Einspritzzeiten T_{l =} T_{2 =} T_{3 =} 7,5fw.E.J und T₄ = 5,5 [w.E.] für eine Drosselklappenstellung α = 4,5 [w.E.] Auch in diesem Beispiel ergibt sich eine ca. 20 %ige Erhöhung des mittleren Gesamtdrehmoments pro Zylinder. In Figur 2c ist analog zur Figur 1c die Abhängigkeit des mittleren Gesamtdrehmoments pro Zylinder von der Einspritzzeit T₁ für eine bestimmte Drosselklappenstellung α = 4,5 [w.E.] aufgetragen. Die Einspritzzeiten T₂, T₃ und T₄ sind über die Bedingungen T_{l =} T₂ = T und is T_. = konstant impli- zit enthalten. Der Extremwert dieser Kurve liegt bei einer Einspritzzeit T₁ = 7,5 [w.E.], so daß die optimalen Einspritzzeitwerte der Figur 2b, wie nicht anders zu erwarten, bestätigt werden.

[0013] Für eine Brennkraftmaschine mit einer hier nicht betrachteten Zylinderzahl sind die einzelnen Verfahrensschritte analog anzuwenden, wobei sich einzig und allein die Anzahl der Schritte und der Wechsel von gegenläufig gewobbelten Zylindern bzw. Zylindergruppen ändert.

[0014] Figur 3 zeigt den Schaltungsaufbau einer Einrichtung zur Durchführung des geschilderten Optimierungsverfahrens. In einem Mikrocomputer 50 sind die Komponenten CPU 51, RAM 52, ROM 53, Timer 54, erste Ein/Ausgabe-Einheit 55 und zweite Ein/Ausgabe-Einheit 56 über ein Adress- und einen Datenbus 57 miteinander verbunden. Zur Zeitsteuerung des Programmablaufes im Mikrocomputer 50 dient ein Oszillator 58, der einerseits direkt an die CPU 51 und andererseits über einen Teiler 59 an den Timer 54 angeschlossen ist. Der ersten Ein/Ausgabe-Einheit 55 werden über Aufbereitungsschaltungen 60, 61 und 62 beispielsweise die Signale einer Abgassonde 63, eines Drehzahlgebers 64 sowie eines Bezugsmarkengebers 65 zugeführt. Als weitere Eingangsgrößen sind die Batteriespannung 66, die Drosselklappenstellung 67, die Kühlwassertemperatur 68 sowie das Ausgangssignal des Drehmomentgebers 69 vorgesehen. Falls das Drehmoment der Brennkraftmaschine direkt aus der Drehzahl gewonnen wird, könnte auch der Drehzahlgeber 64 zur Erfassung des Drehmomentes eingesetzt werden.

[0015] Diese Eingangsgrößen sind über zugeordnete Aufbereitungsschaltungen 70, 71, 72 und 73 mit einer Serienschaltung aus einem Multiplexer 74 und einem Analog-Digital-Wandler 75 verbunden. Die Funktion des Multiplexers 74 und des Analog-Digital-Wandlers 75 kann beispielsweise durch den Baustein 0809 von National Semiconductors realisiert werden. Die Steuerung des Multiplexers 74 erfolgt über eine Leitung 76 ausgehend von der ersten Ein/Ausgabe-Einheit 55. Die zweite Ein/Ausgabe-Einheit 56 steuert über Leistungsendstufen 77 Einspritzventile 78 der Brennkraftmaschine an. Für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es unerheblich, ob der Kraftstoff über eine Einspritzanlage mit einem Einspritzventil pro Zylinder oder um eine Einspritzanlage mit einem einzigen im Luftansaugkanal der Brennkraftmaschine angeordneten Einspritzventil handelt.

[0016] Die Funktionsweise der beschriebenen Einrichtung hängt natürlich ganz erheblich von der Programmierung des Microcomputers ab. In der deutschen Patentanmeldung P 34 03 394.7 ist schon recht ausführlich der Programmablauf für die Kraftstoffzumessung bei einer Brennkraftmaschine mit Vorsteuerung, Extremwertregelung und Kennfeldlernverfahren beschrieben. Deshalb sollen im weiteren anhand der Figur 4 nur diejenigen Verfahrensschritte blockschaltmäßig erläutert werden, die typisch für eine zylinderspezifische Optimierung sind. Nach dem Einschalten der Zündung werden im Hauptprogramm die betriebsparameterabhängigen Einspritzmengen bzw. -zeiten berechnet bzw. aus einem Kennfeld ausgelesen, wobei zunächst gleiche Einspritzzeiten T_in0 für jeden Zylinder n der Brennkraftmaschine vorausgesetzt werden. Weiterhin werden im Hauptprogramm Zündzeitpunkte und andere Größen berechnet. Die zylinderspezifische Optimierung der Kraftstoffzumessung bzw. des Wirkungsgrades geschieht mittels des Unterprogramms T_in. Zunächst werden die Einspritzzeiten T_i10' T_i30 beispielsweise der Zylinder 1 und 3 der Brennkraftmaschine gegenläufig um den Betrag ΔT_i gewobbelt. Nach einem Phasenvergleich zwischen Drehmomentänderung bzw. Drehzahländerung und Wobbelsignal beispielsweise des Zylinders 1 werden die Einzelzylindereinspritzzeiten entsprechend dem Ergebnis des Vergleichs unter der Randbedingung einer konstanten Summeneinspritzzeit verändert. Anschließend erfolgt die Abfrage ob die durch das Wobbeln der Einspritzzeit hervorgerufene Drehmoment- bzw. Drehzahländerung näherungsweise den Wert Null annimmt bzw. einen bestimmten unteren Schwellwert unterschritten hat. Ist dies der Fall, so wird das Verhältnis der Einspritzzeiten für den ersten und dritten Zylinder gespeichert. Liegt die Drehmomentänderung noch über einem vorgegebenen Schwellwert, so werden die zylinderspezifischen Einspritzzeiten nach einem erneuten Phasenvergleich entsprechend modifiziert. Als Randbedingung bei der Variation der zylinderspezifischen Einspritzzeiten ist immer zu berücksichtigen, daß die Summe der Einspritzzeiten, hier beispielsweise T_i1 und T_i3 einenkonstanten Wert annimmt.

[0017] Im nächsten Schritt werden beispielsweise die Einspritzzeiten der Zylinder 2 und 4 gemäß dem Unterprogramm T_in optimiert und die Einspritzzeiten als Verhältnis in einem Speicher abgelegt. Nach einer weiteren Optimierung einer dritten Kombination von Einzelzylindern bzw. Einzelzylindergruppen im vorliegenden Ausführungsbeispiel entweder Zylinder 1 und 4 oder 2 und 3 liegen ausreichende Informationen vor, um die zylinderspezifischen Einspritzzeiten zu berechnen. Durch die gepunktete mit "Iterationsschritte" gekennzeichnete Verbindungslinie soll angedeutet werden, daß die Optimierung häufiger als hier angedeutet zur iterativen Annäherung der zylinderspezifischen Einspritzzeiten durchgeführt werden kann. Im Idealfall sind für eine n-zylindrige Brennkraftmaschine (n - 1)-Optimierungsvorgänge für verschiedene Zylinder bzw. Zylindergruppen erforderlich. Dies geht anhand eines kurzen Beispiels für eine vierzylindrige Brennkraftmaschine aus der folgenden Aufstellung hervor:

1. Optimierung: T_i1/T_i3 = Konstante 1

2. Optimierung: T_i2/T_i4 = Konstante 2

3. Optimierung: T_i1/T_{i4 =} Konstante 3

[0018] (die 3. Optimierung könnte auch mit den Einspritzzeiten T_i2, ^Ti₃ alternativ durchgeführt werden).


Somit stehen also für die vier unbekannten Einzelzylindereinspritzzeiten aufgrund von drei Optimierungsvorgängen und der Summenbedingung vier unabhängige Gleichungen zur Verfügung, die sich ohne weiteres lösen lassen.

[0019] Um zu gewährleisten, daß während des Optimierungsvorganges die Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine annähernd konstante Werte aufweisen, sind entsprechende, an sich bekannte Abfrageeinrichtungen vorgesehen, die bei zu großen Änderungen den Optimierungsvorgang unterbrechen bzw. neu starten.

[0020] In Figur 5 sind die Wobbelsignale am Beispiel eines Opti- _mierung_svorg_ang_es der Einspritzzeiten _Til, _Ti3 und die zugehörigen Drehmoment- bzw. Drehzahlsignale aufgetragen. Für eine vorgegebenene, beispielsweise betriebsparameterabhängige Zeitdauer τ wird die Einspritzzeit T_i1 um den Betrag d T erhöht und die Einspritzzeit T_i3 um den Betrag Δ T erniedrigt. Die Reaktion der Brennkraftmaschine auf diese modifizierten Einspritzzeiten kann sich in einer Drehmomenterhöhung oder Drehmomentabsenkung äußern. Je nach dem, ob die Erhöhung der Einspritzzeit des Zylinders 1 zu einer Drehmomenterhöhung (in Phase) oder einer Drehmomentabsenkung (gegen Phase) führt, wird die Einspritzzeit T_i1 (T_i3) erhöht (erniedrigt) bzw. erniedrigt (erhöht) unter der Randbedingung einer konstanten Summeneinspritzzeit (T_i1 + T_i3). Nach Ablauf der ersten Zeitdauer τ läuft der Optimierungsvorgang in der Weise weiter, daß die Einspritzzeit T_i1 um den Betrag Δ T verringert und die Einspritzzeit T_i3 um Δ T vergrößert wird. Entsprechend ändert sich auch die Phase der Drehmomentänderung der Brennkraftmaschine. Zur Auswertung der Phasenlage zwischen dem Wobbelsignal der Einspritzzeit und der daraus resultierenden Drehmoment- bzw. Drehzahländerung lassen sich in vorteilhafter Weise digitale Filter, wie in der deutschen Anmeldung P 34 03 304.7 geschildert, einsetzen.

[0021] Während die bisher erläuterten Anwendungen immer eine Brennkraftmaschine mit Einzelzylindereinspritzung betrafen, soll anhand der Figur 6 kurz die Anwendung der Erfindung auf eine Brennkraftmaschine mit einem einzigen zentralen Einspritzventil erläutert werden. In dem Diagramm der Figur 6 sind die Zündzeitpunkte, die Öffnungszeiten der Einlaßventile und die Einspritzimpulse für das zentrale Einspritzventil über dem Kurbelwellenwinkel aufgetragen. Dabei wurde eine Zündfolge 1-3-4-2 für die Zylinder 1 bis 4 angenommen. Der Einspritzvorgang muß nun so synchronisiert werden, daß jedem Zylinder ein Einspritzimpuls zugeordnet werden kann bzw. daß die pro Einspritzimpuls zugeführte Kraftstoffmenge zum größten Teil zu einem einzigen Zylinder gelangt.

[0022] Im Beispiel wird der erste Einspritzimpuls zu einem derart gewählten Zeitpunkt abgespritzt, daß er nach Ablauf der Laufzeit (Einspritzventil → Einlaßventil) genau zum Öffnungszeitpunkt des Einlaßventiles des 4. Zylinders bei diesem ankommt. Entsprechend erscheint der 2. Einspritzimpuls beim zweiten Zylinder. In der Praxis kann es sich durchaus als notwendig erweisen, den Beginn der Einspritzzeitdauer betriebsparameterabhängig zu verschieben, um die Laufzeiten vom Einspritzventil zum Einlaßventil zu berücksichtigen. Bei gegebener Gesamteinspritzmenge pro zwei Umdrehungen kann nun die dem einzelnen Zylinder zugeordnete Einspritzmenge variiert werden. Wiederum werden die zu zwei Zylindern oder Zylindergruppen gehörigen Einspritzimpulse_.gegenläufig gewobbelt und im Mittel gegenläufig so variiert, daß sich, wie bereits beschrieben, ein maximales Drehmoment ergibt.

[0023] Die vorgeschlagene Zylinderoptimierung läßt sich in jedem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine, natürlich auch im be_min bzw. P_max -Betriebspunkt anwenden. Es ist ebenso möglich, durch einen übegeordneten Regelkreis, beispielsweise unter Verwendung einer Lambda-Sonde die über alle Zylinder gemittelte Luftzahl Lambda auf einen bestimmten Wert, der unter Umständen betriebsparameterabhängig vorgebbar ist, einzuregeln. Anschließend wird dann, wie schon oben beschrieben, mit Hilfe der Einzelzylinderoptimierung für diesen Betriebspunkt das Wirkungsgradmaximum der Brennkraftmaschine gefunden. Besonders interessant sind im Hinblick auf die zukünftige Abgasgesetzgebung die Betriebspunkte bei Lambda = 1. Der übergeordnete Regelkreis hält dann in an sich bekannter Weise mittels einer (Lambda = 1)-Sonde die mittlere Luftzahl auf dem Wert Lambda = 1. Mittels einer Einzelzylinderoptimierung läßt sich nun für jeden Zylinder genau das Lambda einstellen, bei dem der betreffende Zylinder in seinem Wirkungsgradmaximum arbeitet. Da ohne Optimierung die Toleranzen A Lambda im Lambda-Wert von Zylinder zu Zylinder ohne weiteres bei Δ Lamda ~ 0,1 liegen können, ist nach einer Optimierung mit einer wesentlich geringeren Schwankungsbreite zu rechnen. Eine geringere Schwankungsbreite des LambdaWertes von Zylinder zu Zylinder würde darüber hinaus Vorteile bei der Katalysatordimensionierung bringen, da heutige Katalysatoren wegen dieser Schwankungsbreite recht voluminös aufgebaut sind, um über mehrere Verbrennungstakte der Brennkraftmaschine zu mitteln.

Ansprüche

1. Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung von Betriebskenngrößen einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine mit einer Regelstrategie zur Optimierung des Wirkungsgrades der Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelstrategie einen ersten Schritt zur Erzeugung von zeitabhängigen Signalen zur Beeinflussung der Luftzahl Lambda des wenigstens zwei beliebigen, jeweils wenigstens einen Zylinder der Brennkraftmaschine umfassenden Zylindergruppen zugeführten Betriebsgemisches, derart, daß die Luftzahl zylindergruppenspezifisch modifiziert und die mittlere Luftzahl des allen Zylindern zugeführten Betriebsgemisches zumindest annähernd konstant gehalten wird, einen zweiten Schritt zur Erfassung der sich in einer Änderung einer Ausgangsgröße äußernden Reaktion der Brennkraftmaschine auf die Signale des ersten Schrittes und einen dritten Schritt zur Beeinflussung des Wirkungsgrades der einzelnen Zylindergruppe der Brennkraftmaschine gemäß den Ergebnissen des zweiten Schrittes aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im dritten Schritt die zylindergruppenspezifische Luftzahl für die jeweiligen Zylindergruppen geändert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindergruppenspezifische Luftzahl gegensinnig geändert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung einer Ausgangsgröße als Reaktion der Brennkraftmaschine auf den ersten Schritt mit einem Schwellwert verglichen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 gekennzeichnet durch die wiederholte Anwendung auf verschiedene Zylindergruppen, wobei die Wiederholzahl wenigstens durch die Anzahl der Zylinder bestimmt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylindergruppen aus unterschiedlichen Zylindern kombiniert werden, wobei die Anzahl der Kombinationen durch wenigstens die Anzahl der Zylinder bestimmt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Schritt die Luftzahl Lambda zylindergrupppenspez-ifisch durch Variation der den Zylindergruppen zugeführten Kraftstoffmenge bei näherungsweise konstanter Luftzufuhr beeinflußt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffzufuhr mittels wenigstens einem Einspritzventil betätigt und über die Einspritzzeitdauer und/oder den Einspritzzeitpunkt variiert wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach einem Absinken der Ausgangsgrößen- änderung der Brennkraftmaschine unter den Schwellwert die Amplitude der zeitabhängigen Signale oder die zylindergruppenspezifischen Lambda-Werte bzw. die Einspritzzeit gespeichert werden.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindergruppenspezifischen Einspritzzeitdauern bzw. -punkte gegensinnig modifiziert werden, so daß die gesamten Einspritzzeiten als Summe der Einzeleinspritzzeiten der einzelnen Zylinder einen konstanten Wert annimmt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Schritt eine Änderung des Drehmoments der Brennkraftmaschine erfaßt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Brennkraftmaschine als Ausgangsgröße herangezogen wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzahl Lambda das der Brennkraftmaschine zugeführten Betriebsgemisches durch ein Kennfeld vorgesteuert wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennfeldwerte zylindergruppenspezifisch adaptierbar sind.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Luftzahl des allen Zylindern zugeführten Betriebsgemisches auf einen betriebsparameterabhängig einstellbaren Wert geregelt wird.

16. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Microcomputer und peripheren Einrichtungen zur Optimierung des Wirkungsgrades einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Funktion zur Erzeugung von zeitabhängigen Signalen zur Beeinflussung der Luftzahl Lambda des wenigstens zwei beliebigen, jeweils wenigstens einen Zylinder der Brennkraftmaschine umfassenden Zylindergruppen zugeführten Betriebsgemisches, derart, daß die Luftzahl, zylindergruppenspezifisch modifiziert und die mittlere Luftzahl des allen Zylindern zugeführten Betriebsgemisches zumindest annähernd konstant gehalten wird, eine zweite Funktion zur Erfassung der sich in einer Änderung einer Ausgangsgröße äußernden Reaktion der Brennkraftmaschine auf die Signale der ersten Funktion und eine dritte Funktion zur Beeinflussung des Wirkungsgrades der einzelnen Zylindergruppen der Brennkraftmaschine gemäß den Ergebnissen der zweiten Funktion vorgesehen ist.

Zeichnung