Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffzumessung bei einer Dieselbrennkraftmaschine

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzumessung bei einer Dieselbrennkraftmaschine gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.

[0002] Ein solches Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffzumessung bei einer Dieselbrennkraftmaschine ist aus der DE-A-37 29 771 bekannt. Bei dem dortigen Verfahren wird die einzuspritzende Kraftstoffmenge im Teillastbereich aus mehrdimensionalen Kennfeldern entnommen. Mit diesen Werten wird die der Brennkraftmaschine zuzuführende Kraftstoffmenge gesteuert. Im Vollastbereich wird das Ausgangssignal einer Lambda-Sonde mit einem Soll-Wert verglichen. Überschreitet das Ausgangssignal der Lambda-Sonde den vorgegebenen Soll-Wert, so wird die einzuspritzende Kraftstoffmenge entsprechend begrenzt. Die Steuerung hat im Vollastbereich keinen Einfluß auf Kraftstoffmenge. Diese Einrichtung besitzt den Nachteil, daß die Steuerung der Kraftstoffmenge nur vom Betriebszustand (Start, Lecrlauf, Vollast, Teillast) und von einigen wenigen Betriebskenngrößen wie Drehzahl, Fahrpedalstellung und dem gewünschten Drehmoment der Brennkraftmaschine abhängt. Bei dieser Einrichtung kann es in bestimmten Betriebszuständen zu unzulässigen Abgas-Emissionen kommen.

Aufgabe der Erfindung

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffzumessung der eingangs genannten Art, die auftretenden Abgas-Emissionen zu minimieren, die Dynamik der Brennkraftmaschine zu verbessern, wobei möglichst wenig zusätzliche Sensoren verwendet werden sollen. Diese Aufgabe wird durch die in dem Ansprüchen 1 und 16 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Vorteile der Erfindung

[0004] Das Verfahren und die Einrichtung mit den Merkmalen der Unabhängigen Ansprüche hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, daß in bestimmten Betriebsbereichen die Kraftstoffmenge nur gesteuert wird und in anderen Betriebsbereichen die Vorsteuerwerte gemeinsam mit dem Reglerausgangssignal auf die Kraftstoffmenge einwirken. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den in den abhängigen Ansprüchen angegebenen Maßnahmen.

Zeichnung

[0005] Zin Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Figur 1 zeigt schematisch die Kraftstoffzumessung in eine Dieselbrennkraftmaschine. Figur 2 zeigt mehrere Möglichkeiten, wie ausgehend von verschiedenen Größen, die Luftmenge Q1 berechnet wird. In Figur 3 ist ein Flußdiagramm der Steuerlogik ausgeführt. In Figur 4 wird die Regelparametervorgabe näher erläutert. Figur 5 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Reglers 60. In Figur 6 sind die einzelnen Betriebsbereiche der Dieselbrennkraftmaschine dargestellt.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

[0006] In Figur 1 ist mit 100 eine Dieselbrennkraftmaschine gekennzeichnet. Diese Brennkraftmaschine erhält über eine Kraftstoffpumpe 110 Kraftstoff und über ein Ansaugrohr 120 Frischluft zugeführt. Die Abgase werden über die Abgasleitung 130 abgeführt. Sensoren 140 an der Kraftstoffpumpe 110 gewinnen ein Signal SB das den Spritzbeginn kennzeichnet oder ein Kraftstoffmengensignal MI, das der tatsächlich eingespritzten Menge entspricht. Sensoren 150 sind im Ansaugrohr 120 angeordnet und erfassen dort die angesaugte Luftmenge Q1, den Druck P1 und/oder die Temperatur T1 der von der Brennkraftmaschine angesaugten Luft. Sensoren 160 an der Brennkraftmaschine erfassen unter anderem die Kühlwassertemperatur TW. Andere Sensoren 170 tasten die Drehzahl n oder das Drehmoment Md ab. Im Abgasrohr wird mittels eines Sensors 180 ein Lambdasignal gewonnen.

[0007] Die der Brennkraftmaschine 100 zugeführte Kraftstoffmenge hängt im wesentlichen von dem Ausgangssignal M der Minimalauswahl 15 ab. Eine Einrichtung 20 erzeugt bei besonderen Betriebszuständen ein Zusatz- oder Ersatzsignal. Die Minimalauswahl 15 erhält von einem Fahrverhaltenkennfeld 30 und einem Summenpunkt 40 jeweils ein Signal. Das Ausgangssignal des Fahrverhaltenkennfeldes 30 hängt im wesentlichen von der Drehzahl n und der Fahrerpedalstellung 190 ab. Statt des Fahrverhaltenkennfeldes 30 kann auch das Ausgangssignal eines Fahrgeschwindigkeitsregles zum Tragen kommen. Der Summationspunkt 40 vereinigt die Ausgangssignale eines Vorsteuerkennfeldes 50 und eines Reglers 60. Wobei das Ausgangssignal des Vorsteuerkennfeldes 50 zusätzlich von Adaptionsreglern 54, 56 beeinflußt werden kann. Als Eingangsgrößen für das Vorsteuerkennfeld 50 dienen ein Luftmengensignal Q1, ein Drehzahlsignal n und eventuell weitere Größen.

[0008] Das Reglerausgangssignal MR gelangt bei geschlossenem Schalter 70 zum Summationspunkt 40, über einen Schalter zu den Adaptionsreglern 54, 56 oder zum Vorsteuerkennfeld 50. Die Stellung des Schalters 70 hängt von dem Ausgang der Steuerlogik 62 ab. Durch eine Regelparametervorgabe 72 können die Regelparameter des Reglers 60 abhängig von verschiedenen Betriebsparametern (Regelabweichung, Drehzahl und verschiedene Mengensignale) angepasst werden. Als Eingang für den Regler 60 dient die am Differenzpunkt 74 liegende Regelabweichung zwischen Lambda-Sollwert und Lambda-Istwert. In den Figuren ist der Lambda-Sollwert mit λS und der Lambda-Istwert mit λI bezeichnet. Der Lambda-Sollwert stammt von einer Sollwertvorgabe 76, die den Sollwert abhängig von verschieden Größen wie Drehzahl n, Kühlwassertempertur TW oder Einspritzbeginn 58 berechnet. Zur Verbesserung der Regeldynamik kann es dabei von Vorteil sein, die Signale die die Drehzahl n und den Einspritzbeginn 58 kennzeichnen, über jeweils ein DT-Glied (77, 78) zu leiten. Der Lambda-Istwert wird von einer im Abgasrohr 130 angeordneten Lambda-Sonde 180 gemessen.

[0009] Statt des Lambda-Signals kann auch ein Abgastemperatursignal TA oder ein Drehmomentsignal Md auf einen vorgegebenen Sollwert geregelt werden. Abhängig von der geregelten Größe unterscheiden sich dann die Eingangsgrößen des Vorsteuerkennfeldes.

[0010] Die beschriebene Einrichtung arbeitet wie folgt: Die Brennkraftmaschine 100 erhält von der Kraftstoffpumpe 110 Kraftstoff entsprechend dem Mengensignal M zugemessen. Im allgemeinen wird dieses Mengensignal M durch die Minimalauswahl 15 festgelegt.

[0011] Die Einrichtung 20 bestimmt bei bestimmten Betriebszuständen wie Start, Leerlauf die Kraftstoffmenge M. Sie ermöglicht ferner eine Laufruheregelung, im Fehlerfall einen Notfahrbetrieb sowie weitere Funktionen die hier nicht näher aufgeführt sind. Die Minimalauswahl 15 wählt das kleinere der an ihren beiden Eingängen liegende Signale aus. An ihrem einen Eingang liegt ein Mengensignal MW, das den Wunsch des Fahrers charakterisiert. Der Wunsch des Fahrers wird durch den Pedalwertgeber 190 oder durch einen nicht dargestellten Fahrgeschwindigkeitsregler vorgegeben. Abhängig vom Ausgangssignal des Pedalwertgebers 190 und der Drehzahl n gibt das Fahrverhaltenkennfeld 30 den Mengenwunsch MW aus. Am zweiten Ausgang der Minimalauswahl 15 liegt ein zweites Mengensignal das sich aus den Ausgangssignalen des Vorsteuerkennfeldes 50 und des Reglers 60 zusammensetzt.

[0012] Das Vorsteuerkennfeld 50 gibt abhängig von der Drehzahl n und dem Ausgangsignal Q1 einer Luftmengenerfassung 55 ein Mengensignal MV aus. Die Luftmengenerfassung 55 kann als Luftmengenmesser ausgeführt sein oder, sie kann wie in Figur 2 dargestellt, die Luftmenge Q1 anhand verschiedener Größen berechnen. Das Ausgangssignal des Vorsteuerkennfeldes 50, das multiplikativ mit dem Ausgangssignal des Adaptivreglers 54 bzw. additiv mit dem Ausgangssignal des Adaptivregler 56, verknüpft werden kann, wirkt dauernd auf das Mengensignal M ein.

[0013] Die Vorsteuerung nimmt ohne Einregelzeit eine Grobeinstellung der Kraftstoffmenge M vor. Der Regler 60 wird nur in bestimmten Betriebszuständen vorzugsweise bei Vollast zugeschaltet und korrigiert dann die Vorsteuermenge MV. Das Ausgangssignal MR des Reglers 60, das von der Differenz des Istwertes und dem Ausgangssignal Sollwertvorgabe 76 abhängt, bestimmt nur dann das Mengensignal M, wenn der Schalter 70 geschlossen ist, das heißt der Regler 60 eingeschaltet ist. Ein Flußdiagramm der Steuerlogik 62 zur Ansteuerung des Schalters 70 ist in Figur 3 näher ausgeführt.

[0014] Durch den überlagerten Regelkreises ist eine Adaption der Vorsteuerung möglich. Dazu wird das Ausgangssignal des Reglers 60 bei geschlossenem Schalter 70 auf die Eingänge der Adaptivregler 54 und 56 oder einen weiteren Eingang des Vorsteuerkennfeldes 50 geführt. Da das Lambda-Signal kontinuierlich erfaßt werden kann, eignet es sich besonders für eine schnelle, einfache adaptive Regelung. Die adaptive Regelung verhindert Rauchspitzen und verbessert die Motorelastizität. Die Adaption gleicht den Einfluß der Kraftstofftemperatur aus. Ein Kraftstofftemperatursensor wird überflüssig.

[0015] Die Adaption der Vorsteuerwerte kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Das Ausgangssignal des Vorsteuerkennfelds wird, abhängig vom Ausgangsignal MR des Reglers 60, durch den Adaptionsregler 54 multiplikativ und/oder durch den Adaptionsregler 54 additiv korrigiert.

[0016] Abhängig von der Stellung des Schalters gelangt das Ausgangssignal des Reglers MR zu den Adaptionsreglern 54 oder 56. Wird die Brennkraftmaschine in Betriebsbereichen betrieben in denen sich vorzugsweise additive Fehler auswirken, so gelangt das Ausgangssignal des Reglers 60 zum Adaptionsregler 56. Dieser bestimmt dann eine additive Größe, diese wird dann in allen Betriebsbereichen zu dem Ausgangssignal MV des Vorsteuerkennfeldes 50 hinzuaddiert. Dies ist zum Beispiel dann der Fall wenn der Brennkraftmaschine nur eine kleine Kraftstoffmenge zugeführt wird.

[0017] Wird die Brennkraftmaschine dagegen in Betriebsbereichen betrieben in der sich vorzugsweise multiplikative Fehler auswirken, so gelangt das Ausgangssignal des Reglers 60 zum Adaptionsregler 54. Dieser bestimmt dann eine multiplikative Größe, mit der dann in allen Betriebsbedingungen das Ausgangssignal MV des Vorsteuerkennfeldes 50 multipliziert wird. Dies ist zum Beispiel dann der Fall, wenn der Brennkraftmaschine eine große Kraftstoffmenge zugeführt wird.

[0018] In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann das Ausgangssignal des Reglers 60 direkt auf das Vorsteuerkennfeld 50 geführt werden. Dadurch können die im Vorsteuerkennfeld 50 abgelegten Werte abhängig vom Reglerausgangssignal verändert werden.

[0019] Durch die Verwendung einer Aufschaltung des Lambda-Reglers 60 auf eine Vorsteuerung kann eine gute Regeldynamik erzielt werden. Da die Vorsteuerung dauernd im Eingriff bleibt, wird die Sicherheit des Systems bei einem Sondenausfall erhöht.

[0020] Das Ausgangsignal der Sollwertvorgabe 76 hängt im wesentlichen von der Drehzahl n ab. Über die Kühlwassertemperatur TW, oder einer entsprechenden Meßgröße, kann der Einfluß der Motorerwärmung auf die Abgaszusammensetzung korrigiert werden. Ferner kann durch Erfassen des Einspritzbeginns 58 dessen Einfluß auf die Abgaszusammensetzung berücksichtigt werden. Durch DT-Glieder kann der dynamische Einfluß von Drehzahl n und Einspritzbeginn 58 berücksichtigt werden.

[0021] Bei kleinen Fahrgeschwindigkeiten insbesondere bei v = 0 wird der Sollwert zu niedrigeren Mengen hin verschoben oder die Regelparameter entsprechend verändert. Dadurch wird vermieden, daß bei Stillstand des Fahrzeuges durch Betätigen des Fahrpedals die Drehzahl steil ansteigt und unzulässige Rauchemissionen auftreten.

[0022] Als Eingangsgröße für das Vorsteuerkennfeld 50 dienen das Drehzahlsignal n und ein der angesaugten Luftmenge Q1 entsprechendes Signal. Figur 2 zeigt mehrere Möglichkeiten zur Gewinnung eines solchen Signals Q1. In Figur 2a wird vom Rechner 502 aus dem Druck P1 und der Temperatur T1 in der Ansaugleitung die Luftmenge Q1 berechnet. Als Druck P1 kann der Absolutdruck oder der Differenzdruck zum Luftdruck verwendet werden. Eine schnellere Reaktion des Regelsystems ergibt sich, wenn das Temperatursignal T1 eines langsamen Temperatursensors abhängig vom Drucksignal P1 vorgesteuert wird.

[0023] Zur Verminderung der Zahl der Sensoren kann auf einen der Sensoren für den Druck oder für die Temperatur verzichtet werden. Besonders vorteilhaft ist es wenn nur die Lufttemperatur T1 mit einem schnel len Sensor gemessen, und der Verlauf des Drucks aus dem gemessenen Verlauf der Temperatur hergeleitet wird. Der stationäre Anfangswert des hergeleiteten Drucks wird durch ein Kennfeld 503 abhängig von Drehzahl n und der eingespritzten Kraftstoffmenge MI gebildet. Eine Korrektur des mit der Motorerwärmung steigenden Grundpegels der Lufttemperatur wird über eine vorhandene Messung der Kühlwassertemperatur angenähert. Die Verdichtung der Ladeluft führt schnell zur Erhöhung der Temperatur, so daß der Fehler zum echten Ladedruck nicht erheblich ist.

[0024] Figur 2b zeigt eine weitere Möglichkeit. Aus der eingespritzten Kraftstoffmenge MI und der Beschleunigung der Brennkraftmaschine, der Ableitung 506 der Drehzahl n nach der Zeit, kann die von der Brennkraftmaschine angesaugte Luftmenge mittels einer Simulation 504 gewonnen werden. Diese Simulation wird durch die aufgeschaltete Lambda-Regelung erst brauchbar, da sie als Vorsteuerung nur eine eingeschränkte Genauigkeit benötigt.

[0025] Figur 3 zeigt ein Flußdiagramm der Steuerlogik 62 sowie der Regelparametervorgabe 72. Nach dem Start 600 der Brennkraftmaschine ist der Regler 60 zunächst ausgeschaltet 602, der Schalter 70 ist offen. Das Reglerausgangssignal MR hat den Wert Null 604. Ist der Mengenwunsch MW, Ausgangssignal des Fahrverhaltenkennfeldes 30, größer als das Ausgangssignal des Vorsteuerkennfeldes MV und/ oder ist der Lambda-Istwert kleiner als der Lambda-Sollwert 606 so wird der Regler eingeschaltet 608, der Schalter 70 ist geschlossen.

[0026] Ist der Mengenwunsch MW kleiner als das Reglerausgangssignal MR 610 aber noch größer als das Ausgangssignal des Vorsteuerkennfeldes MV 612 so wird das Ausgangssignal des Reglers MR eingefroren 614. Dies bedeutet, das Ausgangssignal des Reglers wird vorübergehend abgespeichert. Ist der Mengenwunsch MW größer als das Reglerausgangssignal MR 610 so bleibt der Regler eingeschaltet 608. Bei nach kurzer Zeit wieder erhöhtem Mengenwunsch setzt der Regler bei zu fettem Lambda-Ist-Wert mit dem eingefrorenen Reglerausgangssignal wieder ein 608.

[0027] Liegt der Zustand Mengenwunsch ist kleiner als Reglerausgangssignal aber größer als das Ausgangssignal des Vorsteuerkennfeldes vor, so wird ein Zähler auf Null gesetzt 616, und in bestimmten Zeiträumen um eins erhöht 618. Erkennt die Abfrage 620, daß der Mengenwunsch zwischenzeitlich über das Reglerausgangssignal MR ansteigt, so wird der Regler wieder eingeschaltet 608. Fällt der Mengenwunsch MW unter das Ausgangssignal MV des Vorsteuerkennfeldes 622 so wird der Regler ausgeschaltet 602 und der Reglerausgang MR auf Null gesetzt 604. Überschreitet der Zähler eine Schwelle S nicht, so wird er wiederum um eins erhöht. Überschreitet er dagegen die Schwelle S 624, so wird das eingefrorene Ausgangssignal modifiziert 626. Durch Nachführen des Reglers bzw. durch Berechnung des jeweiligen Anfangswerts ergibt sich ein sprungfreies Ablösen beim Einschalten des Reglers 60.

[0028] Die Regelparameter, d. h. der P- und der I-Anteil des PI-Reglers können, wie in Figur 4 gezeigt, gesteuert werden. So ist eine geknickte Verstärkungskennlinie des Reglers in Abhängigkeit vom Vorzeichen der Regelabweichung besonders vorteilhaft. Eine unterschiedliche Verstärkung ist insbesondere dann günstig, wenn beim Hochfahren aus Teillast 701, solange der gemessene Lambda-Wert größer als der Lambda-Sollwert ist 702 (negative Regelabweichung) und die vom Regler gewünschte Menge MR kleiner als die vom Vorsteuerkennfeld ausgegebene Menge MV ist. Liegt der Mengenwunsch MW erstmalig nach Teillastbetrieb 701 zwischen dem vom Vorsteuerkennfeld und der vom Lambda-Regler bestimmten Wert 703, so wird eine niedrigere Verstärkung 706 zur vorsichtigen Annäherung an die Rauchgrenze gewählt. Danach wird eine höhere Verstärkung sowohl für positive als auch für negative Regelabweichungen gewählt.

[0029] Für schnelle Regler findet folgende Modifizierung Verwendung: Es wird eine niedrige Verstärkung gewählt, wenn eine kleine Regelabweichung, die Differenz aus Lambda-Ist-Wert und Lambda-Soll-Wert ist kleiner als eine Schwelle S 704, signalisiert, daß nur noch wenig Menge hinzukommen darf. Eine hohe Verstärkung 707 wird in allen anderen Fällen gewählt. Insbesondere bei höherem Gang wird durch die höhere Verstärkung das Beschleunigungverhalten verbessert.

[0030] Ferner sind folgende Alternativen, mit variablen Reglerparametern 716, zur Beeinflussung der Regelparameter möglich: So können die Regelparameter über ein Differenzierglied 709 an die Kraftstoffmenge MI gekoppelt werden. Bei Beschleunigung, die Ableitung der Drehzahl ist größer als eine Schwelle, ist der Schalter 714 geschlossen, und der Gradient 710 des Lambda-Signals beeinflußt die Regelparameter. Die Mengensteigerung durch die Vorsteuerung ist im höheren Gang langsamer.

[0031] Bei einem Vollastsprung, d.h. der Mengenwunsch steigt sehr schnell an, kann es zu einem Überschwingen des Reglers kommen, was eine erhöhte Rußemission zur Folge hat. Diese unerwünschte Mehrmenge wird noch verstärkt, wenn die Vorsteuerung weiter eine ansteigende Menge fordert. Dieses Überschwingen der einzuspritzenden Kraftstoffmenge basiert auf der Totzeit und der Verzögerungszeit der Regelstrecke. Dies kann durch folgende Vorgehensweise umgangen werden. Unterschreitet der Lambda-Istwert den Lambda-Sollwert, so wird, wenn die Vorsteuerung eine Mehrmenge fordert, das Ausgangssignal des Vorsteuerkennfeldes nur verzögert ausgegeben.

[0032] Figur 5 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausführung des Reglers 60. Die Dynamik des Reglers 60 kann durch die Verwendung eines Zustandsreglers anstelle eines wenigstens PI-Verhalten aufweisenden Reglers 60, wesentlich verbessert werden, ein solcher Zustandsregler ist z. B. aus der DE-A-37 31 982 bekannt, dort dient er zur Regelung eines Stellorgans. In Figur 5 ist der eigentliche Regler 60 strichpunktiert umrandet, die übrigen Elemente sind entsprechend wie in Figur 1 bezeichnet. Der Regler 60 gibt ein Mengensignal M an die Strecke 300 (die zu regelnde Brennkraftmaschine) ab. Das Verhalten der Strecke wird im wesentlichen durch eine Systemtotzeit 301 und eine Verzögerungszeit 302 bestimmt.

[0033] Das Mengensignal M gelangt ferner zu einem Beobachter 303. Der Beobachter errechnet im Block 304 aus dem Mengensignal M und der von der Brennkraftmaschine angesaugten Luftmenge Q1 einen ersten Lambda-Wert. Dabei dient das Ausgangssignal der Luftmengenerfassung 55 als Luftmengensignal. Aus diesem ersten Lambda-Signal bestimmt der Beobachter 302 mittels eines PT1-Gliedes 306 und dem Ausgangssignal eines Proportionalgliedes 307 einen zweiten Lambdawert. Aus dem zweiten Lambdawert und dem Ausgangssignal des Proportionalgliedes 310 erzeugt ein Totzeitglied 308 das Lambda-Signal des Beobachters.

[0034] In der Vergleichsstufe wird dieses mit dem gemessenen Lambda-Istwert verglichen. Dieses Vergleichssignal gelangt wiederum zu den Proportionalgliedern 307 und 310. Ausgehend von dem zweiten Lambda-Signal erzeugt die Proportionalstufe 312 ein Mengensignal. Eine weitere Proportionalstufe 314 gewinnt ausgehend vom gemessenen Lambda-Signal ein Mengensignal. Diese beiden Mengensignale gelangen zum Summationspunkt 316, der hierzu noch das Ausgangssignal des Vorsteuerkennfeldes 50 und des Proportionalglied 318 addiert. Der Integrier-Bypass 320 verarbeitet die Differenz aus Lambda-Soll-Wert und Lambda-Ist-Wert.

[0035] Die Realisierung des Zustandsreglers kann aufwendig sein. Eine wesentliche Verbesserung der Dynamik ergibt sich auch schon durch die Verwendung eines an sich bekannten Smith-Prädiktors. Bei dem Smith-Prädiktor wird ebenfalls das Lambda-Signal über das Mengensignal M und die Luftmenge Q1 beobachtet. Ausgehend von diesem beobachteten Lambda-Signal wird dann die einzuspritzende Kraftstoffmenge M verändert.

[0036] Neben der Regelung des Lambda-Signals kann das obige Prinzip auch bei der Regelung des Drehmoments Md oder der Abgastemperatur TA verwendet werden. Das Grundprinzip bleibt bei allen Varianten dasselbe. Eine Betriebskenngröße, dies können in besonders vorteilhafter Weise der Lambda-Wert, die Abgastemperatur TA oder das Drehmoment Md sein, werden auf einen vorgegebenen Sollwert geregelt, indem ein entsprechender Kraftstoffmengenwert vorgegeben wird. Der Sollwert der Betriebskenngröße hängt dabei von verschiedenen Betriebskenngrößen ab. Zusätzlich wird das Kraftstoffmengensignal MR durch ein Vorsteuerkennfeld 50 beeinflußt. Das Vorsteuerkennfeld 50 bestimmt in allen Betriebszuständen das Kraftstoffmengensignal M. Der Regler 60 ist dagegen nur in bestimmten Betriebsbereichen aktiv. Die unterschiedliche Varianten unterscheiden sich im wesentlichen darin, in welchen

[0037] Betriebsbereichen der Regler 60 aktiv ist. In den Betriebszuständen, in denen der Regler 60 aktiv ist, können die Vorsteuerwerte adaptiv korrigiert werden.

[0038] Figur 6 zeigt als Kennfeld den Zusammenhang zwischen Drehzahl n und eingespritzter Kraftstoffmenge Q. In diesem Kennfeld sind verschiedene Betriebszustände gekennzeichnet. Mit a ist der Startbereich, mit b der Vollast- und mit e der Abregelbereich gekennzeichnet, der Buchstabe d kennzeichnet den Teillast- und der Buchstabe c den Schiebebereich.

[0039] Regelt der Regler 60 den Lambda-Wert des Abgases, so ist der Regler vorzugweise in den Betriebsbereichen b und d (Vollast und Teillast) aktiv. In den Betriebsbereichen a, c und e wirkt nur die Vorsteuerung auf die Kraftstoffmenge ein. Der Regler ist in diesen Bereichen nicht aktiv. Das Vorsteuerkennfeld 50 berechnet den Steuerwert für die Kraftstoffmenge abhängig von der Luftmenge. Diese kann, wie bei Figur 3 beschrieben, gewonnen werden. Die Werte im Vorsteuerkennfeld 50 können auch abhängig von den Ausgangssignalen R eines Rußsensors oder eines Rußkennfeldes abgerufen werden.

[0040] Handelt es sich bei dem Regler 60 um eine Abgastemperaturregler, so ist der Regler nur in den stationären Betriebsbereichen b und c aktiv. Das Vorsteuerkennfeld 50 ist dagegen in allen Betriebsbereichen aktiv. Insbesondere in den Betriebsbereichen d, a und e hat nur das Vorsteuerkennfeld 50 einen Einfluß auf die Kraftstoffmenge.

[0041] Im Betriebsbereich b dienen die Laderdrehzahl nL und der Ladedruck PL als Eingangsgrößen für das Vorsteuerkennfeld. Im Betriebsbereich c dient die Abgasrückführrate pro Hub ARR als Eingangsgröße. Die Abgasrückführrate pro Hub wird vorteilhaft aus der Mischtemperatur abgeleitet, hierzu sind jeweils ein Temperatursensor für die Frischluft, die Ansaugluft und die rückgeführte Luft notwendig.

[0042] Im Bereich c sollen in einer weiteren Alternative die Vorsteuerwerte abhängig vom Lambda-Wert des Abgases abgelegt sein. Besonders vorteilhaft an der Abgastemperaturregelung ist es, daß sich hiermit ein zusätzlicher Überlastschutz ergibt.

[0043] Stellt der Regler 60 einen Drehmomentregler dar, so kann der Regler 60 in allen Betriebsbereichen aktiviert sein. Die Vorsteuerwerte sind im Kennfeld 50 abhängig vom Ausgangssignal R eines Rußsensors und der Abgastemperatur abgelegt. Das Drehmoment wird vorzugsweise an Abtrieb zwischen Motor und Getriebe gemessen.

Ansprüche

1. Verfahren zur Bereitstellung eines Kraftstoffzumeßsignals (M) bei einer Dieselbrennkraftmaschine, ausgehend von Meßgrößen wie Fahrpedalstellung, Drehzahl, Lambda, Abgastemperatur oder Drehmoment, mit einer fahrpedalstellungsabhängigen Vorgabe eines Kraftstoffmengenwunschsignal (MW), das zusammen mit nur einem zweiten Signal auf eine Minimalauswahl (15) gegeben wird, deren Ausgangssignal wiederum die Kraftstoffzumessung bestimmt, wobei ein Vorsteuerkennfeld (50) abhängig von wenigstens der Drehzahl und einer Luftmenge einen Vorsteuerwert (MV) vorgibt, und in bestimmten Betriebszuständen ein Regler (60) ein Signal (MR) bereitstellt, mit dem das Ausgangssignal (MV) des Vorsteuerkennfeldes (50) additiv vereinigt wird, wobei die Ausgangssignale (MV) des Vorsteuerkennfeldes (50) adaptiert und/oder die im vorsteuerkennfeld (50) abgelegten werte verändert werden, und wobei das zweite Signal sich additiv zusammensetzt aus dem adaptierten oder nicht adaptierten Ausgangssignal des Vorsteuerkennfeldes und dem Ausgangssignal (MR) des Reglers (60).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale des Vorsteuerkennfeldes additiv und/oder multiplikativ korrigiert werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Größen Abgastemperatur, Drehmoment oder der Lambdawert des Abgases geregelt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler für den Lambda-Wert des Abgases bei Vollast aktiv ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgastemperaturregler nur in stationären Betriebsbereichen aktiv ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmomentregler in allen Betriebsbereichen aktiv ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lambda-Sollwert von der Drehzahl abhängt.

8. Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die angesaugte Luftmenge mittels eines Luftmengenmessers gemessen oder mittels einer Simulation berechnet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die angesaugte Luftmenge ausgehend von der Ableitung der Drehzahl und der eingespritzten Kraftstoffmenge simuliert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftmenge Q1 aus der Temperatur T1 und dem Druck P1 der Ansaugluft berechnet wird, wobei der Druck und die Temperatur gemessen oder der Verlauf des Drucks aus dem gemessenen Verlauf der Temperatur oder der Verlauf der Temperatur aus dem gemessenen Verlauf des Drucks hergeleitet wird, wobei im Falle eines langsamen Temperatursensors das Temperatursignal abhängig vom Drucksignal P1 vorgesteuert wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Reglers (60) eingefroren wird, wenn der Mengenwunsch das Reglerausgangssignal unterschreitet.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das eingefrorene Signal modifiziert wird.

13. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelparameter gesteuert werden.

14. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein wenigstens PI-Verhalten aufweisender Regler (60), ein Zustandsregler oder ein Smith-Prädikor als Regler 60 verwendet wird.

15. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unter bestimmten Bedingungen das Ausgangssiganl des Vorsteuerkennfeldes verzögert wird.

16. Einrichtung zur Bereitstellung eines Kraftstoffzumeßsignals (M) bei einer Dieselbrennkraftmaschine, ausgehend von MeßgrÖßen wie Fahrpedalstellung, Drehzahl, Lambda, Abgastemperatur oder Drehmoment, mit Mitteln zur fahrpedalstellungsabhängigen Vorgabe eines Kraftstoffmengenwunschsignal (MW), mit einer Minimalauswahl (15) der das Kraftstoffmengenwunschsignal (MW) zusammen mit nur einem zweiten Signal zuführbar ist und deren Ausgangssignal wiederum die Kraftstoffzumessung bestimmt, wobei ein Vorsteuerkennfeld (50) abhängig von wenigstens der Drehzahl und einer Luftmenge einen Vorsteuerwert (MV) vorgibt, und in bestimmten Betriebszuständen ein Regler (60) ein Signal (MR) bereitstellt, mit dem das Ausgangssignal (MV) des Vorsteuerkennfeldes (50) additiv vereinigt wird, wobei die Ausgangssignale (MV) des Vorsteuerkennfeldes (50) adaptiert und/oder die im vorsteuerkennfeld (50) abgelegten werte verändert werden, und wobei das zweite Signal sich additiv zusammensetzt aus dem adaptierten oder nicht adaptierten Ausgangssignal des Vorsteuerkennfeldes und dem Ausgangssignal (MR) des Reglers (60).

Claims

1. Method for the provision of a fuel metering signal (M) in the case of a diesel internal combustion engine on the basis of measured variables such as the accelerator pedal position, engine speed, lambda, exhaust-gas temperature or torque, with specification of a requested fuel quantity signal (MW) as a function of the accelerator-pedal position, which signal is passed together with just one second signal to a minimum selector (15), the output signal of which, in turn, determines the fuel metering, a pilot-control characteristic map (50) specifying a pilot-control value (MV) as a function at least of the engine speed and an air quantity, and, in certain operating states, a controller (60) providing a signal (MR) with which the output signal (MV) of the pilot-control characteristic map (50) is combined by addition, the output signals (MV) of the pilot-control characteristic map (50) being adapted and/or the values stored in the pilot-control characteristic map (50) being altered, and the second signal being made up, by addition, of the adapted or unadapted output signal of the pilot-control characteristic map and the output signal (MR) of the controller (60).

2. Method according to Claim 1, characterized in that the output signals of the pilot-control characteristic map are corrected by addition and/or multiplication.

3. Method according to either of Claims 1 or 2, characterized in that one of the variables constituted by the exhaust-gas temperature, the torque or the lambda value of the exhaust gas is regulated.

4. Method according to either of Claims 1 or 2, characterized in that the controller for the lambda value of the exhaust gas is active at full load.

5. Method according to either of Claims 1 or 2, characterized in that the exhaust-gas temperature controller is active only in steady-state operating ranges.

6. Method according to either of Claims 1 or 2, characterized in that the torque controller is active in all operating ranges.

7. Method according to Claim 1 or 4, characterized in that the desired lambda value depends on the engine speed.

8. Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the air quantity drawn in is measured by means of an airflow meter or is calculated by means of a simulation.

9. Method according to Claim 8, characterized in that the air quantity drawn in is simulated on the basis of the derivative of the engine speed and the fuel quantity injected.

10. Method according to Claim 8, characterized in that the air quantity Q1 is calculated from the temperature T1 and the pressure P1 of the intake air, the pressure and the temperature being measured or the variation in the pressure being derived from the measured variation in the temperature or the variation in the temperature being derived from the measured variation in the pressure, the temperature signal being subjected to pilot control as a function of the pressure signal P1 in the case of a slow temperature sensor.

11. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the output signal of the controller (60) is frozen if the quantity requested undershoots the controller output signal.

12. Method according to Claim 11, characterized in that the frozen signal is modified.

13. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the control parameters are controlled.

14. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a controller (60) which has at least PI action, a state controller or a Smith predictor is used as controller 60.

15. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the output signal of the pilot-control characteristic map is delayed under certain conditions.

16. Device for the provision of a fuel metering signal (M) in the case of a diesel internal combustion engine, on the basis of measured variables such as the accelerator-pedal position, engine speed, lambda, exhaust-gas temperature or torque, with means for the specification of a desired fuel quantity signal (MW) as a function of the accelerator-pedal position, with a minimum selector (15), to which the desired fuel quantity signal (MW) can be fed together with just one second signal and the output signal of which, in turn, determines the fuel metering, a pilot-control characteristic map (50) specifying a pilot-control value (MV) as a function at least of the engine speed and an air quantity, and, in certain operating states, a controller (60) providing a signal (MR) with which the output signal (MV) of the pilot-control characteristic map (50) is combined by addition, the output signals (MV) of the pilot-control characteristic map (50) being adapted and/or the values stored in the pilot-control characteristic map (50) being altered, and the second signal being made up, by addition, of the adapted or unadapted output signal of the pilot-control characteristic map and the output signal (MR) of the controller (60).

Revendications

1. Procédé pour préparer un signal de dosage de carburant (M) dans le cas d'un moteur à combustion interne de type Diesel, en partant de grandeurs de mesure telles que la position de la pédale d'accélérateur, la vitesse de rotation, la valeur lambda, la température des gaz d'échappement ou le couple de rotation, avec une prédéfinition, en fonction de la position de la pédale d'accélérateur, d'un signal correspondant à la quantité de carburant que l'on souhaite (MW), que l'on délivre, en même temps que seulement un second signal, à un sélecteur de minimum (15), dont le signal de sortie détermine à son tour le dosage de carburant, procédé dans lequel un champ caractéristique de précommande (50) prédéfinit, en fonction d'au moins la vitesse de rotation et d'une quantité d'air, une valeur de précommande (MV) et, dans des états de fonctionnement déterminés, un régulateur (60) prépare un signal (MR) auquel s'ajoute de façon additive le signal de sortie (MV) du champ caractéristique de précommande (50), les signaux de sortie (MV) du champ caractéristique de précommande (50) étant adaptés et/ou les valeurs déposées dans le champ caractéristique de précommande (50) étant modifiées, et le second signal se composant de façon additive du signal de sortie adapté ou non adapté du champ caractéristique de précommande, et du signal de sortie (MR) du régulateur (60).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les signaux de sortie du champ caractéristique de précommande sont corrigés de façon additive et/ou multiplicative.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on règle l'une des grandeurs suivantes : la température des gaz d'échappement, le couple de rotation ou la valeur lambda des gaz d'échappement.

4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le régulateur est actif dans le cas de la pleine charge pour la valeur lambda des gaz d'échappement.

5. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le régulateur de la température des gaz d'échappement n'est actif que dans les zones stationnaires de fonctionnement.

6. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le régulateur du couple de rotation est actif dans toutes les zones de fonctionnement.

7. Procédé selon la revendication 1 ou 4, caractérisé en ce que la valeur lambda de consigne est fonction de la vitesse de rotation.

8. Procédé selon l'une au moins des revendications précédentes, caractérisé en ce que la quantité d'air aspirée est mesurée au moyen d'un débitmètre d'air ou calculée au moyen d'une simulation.

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la quantité d'air aspirée est simulée en partant de la dérivée de la vitesse de rotation et de la quantité de carburant injectée.

10. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la quantité d'air Q1 est calculée à partir de la température T1 et de la pression P1 de l'air aspiré, la pression et la température étant mesurées ou l'évolution de la pression étant tirée de l'évolution mesurée de la température ou l'évolution de la température étant tirée de l'évolution mesurée de la pression, alors que, dans le cas d'un détecteur de température lent, le signal de température est précommandé en fonction du signal de pression P1.

11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le signal de sortie du régulateur (60) est gelé quand le souhait relatif à la quantité tombe en dessous du signal de sortie du régulateur.

12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'on modifie le signal gelé.

13. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les paramètres de réglage sont commandés.

14. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on utilise comme régulateur (60) un régulateur (60) qui présente au moins un mode proportionnel/intégral PI, un régulateur d'état ou un prédicteur de Smith.

15. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, dans certaines conditions, le signal de sortie du champ caractéristique de précommande est temporisé.

16. Système pour préparer un signal de dosage de carburant (M) dans le cas d'un moteur à combustion interne de type Diesel, en partant de grandeurs de mesure telles que la position de la pédale d'accélérateur, la vitesse de rotation, la valeur lambda, la température des gaz d'échappement ou le couple de rotation, avec des moyens pour une prédéfinition, en fonction de la position de la pédale d'accélérateur, d'un signal correspondant à la quantité de carburant que l'on souhaite (MW), avec un sélecteur de minimum (15) auquel peut être amené le signal correspondant à la quantité de carburant que l'on souhaite (MW) avec seulement un second signal, et dont le signal de sortie détermine à son tour le dosage du carburant, système dans lequel un champ caractéristique de précommande (50) prédéfinit, en fonction d'au moins la vitesse de rotation et d'une quantité d'air, une valeur de précommande (MV), et, dans des états de fonctionnement déterminés, un régulateur (60) prépare un signal (MR) auquel s'ajoute de façon additive le signal de sortie (MV) du champ caractéristique de précommande (50), les signaux de sortie MV du champ caractéristique de précommande (50) étant adaptés et/ou les valeurs déposées dans le champ caractéristique de précommande (50) étant modifiées, et le second signal se composant, de façon additive, du signal de sortie adapté ou non adapté du champ caractéristique de précommande, et du signal de sortie (MR) du régulateur (60).

Zeichnung