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    • 专利摘要:
    Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regeln der Laufruhe einer Brennkraftmaschine mit einer Mehrzahl von Zylindern. Bekannte Verfahren dieser Art sehen vor, dass zunächst die Drehzahl der Brennkraftmaschine erfasst wird, um dann aus dem Verlauf der Drehzahl auf eventuelle Kraftstofffehlermengen, die als ursächlich für die Laufunruhe angenommen werden, rückzuschließen. Aus diesen rekonstruierten Kraftstofffehlermengen wird dann eine Regelabweichung gebildet und aus dieser Regelabweichung ein Kraftstoffmengen-Korrektursignal für eine Kraftstoff-Zumesseinheit 500 der Brennkraftmaschine 600 generiert, welches typischerweise durch eine Mehrzahl von Spektralanteilen repräsentiert ist. Um derartige Verfahren auch noch dann durchführen zu können, wenn die festgestellte Laufunruhe nicht lediglich durch Kraftstofffehlermengen bedingt ist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das Verfahren und die Vorrichtung erfindungsgemäß so auszubilden, dass mindestens ein vorbestimmter Spektralanteil des Kraftstoffmengen-Korrektursignals SK, der nicht lediglich auf Kraftstofffehlermengen basiert, eliminierbar ist.
    公开号:DE102004010412A1
    申请号:DE102004010412
    申请日:2004-03-01
    公开日:2005-09-15
    发明作者:Joerg Rath；Peter Skala
    申请人:Robert Bosch GmbH；
    IPC主号:F02D41-00
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betreibeneiner Brennkraftmaschine mit einer Mehrzahl von Zylindern. Darüber hinaus betrifftdie Erfindung ein Computerprogramm zum Betreiben der Vorrichtungbeziehungsweise zum Durchführendieses Verfahrens.
    [0002] Einederartige Vorrichtung und ein derartiges Verfahren sind beispielsweiseaus der deutschen Offenlegungsschrift DE 195 27 218 A1 bekannt.Die dort offenbarte Vorrichtung und das dort offenbarte Verfahrendienen zur Regelung der Laufruhe der Brennkraftmaschine. Mit Hilfeeiner Sensoreinrichtung wird die jeweils aktuelle Drehzahl der Brennkraftmaschineerfasst. Mit Hilfe einer Berechnungseinrichtung für eine Regelabweichungwird der erfasste Verlauf der Drehzahl analysiert, um aus diesemDrehzahlverlauf auf eventuell vorhandene Schwankungen der in dieeinzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzten Kraftstoffmenge rückschließen zu können. DieseSchwankungen beziehungsweise Unterschiede in den in die einzelnen Zylindereingespritzten Kraftstoffmengen (Kraftstofffehlermengen) bewirkeneine Laufunruhe während desBetriebs der Brennkraftmaschine und sind deshalb unerwünscht. DieseLaufunruhe kann von den Insassen eines Fahrzeugs mit einer derartigen Brennkraftmaschinebei Leerlauf der Brennkraftmaschine als störendes Schütteln wahrgenommen werden.In dem Frequenzspektrum des Drehzahlsignals zeigen sich die durchdie Kraftstofffehlermengen verursachten Drehzahlschwankungen inForm von peak-förmigenSpektralanteilen bei ganzzahligen Vielfachen der Nockenwellenfrequenz.
    [0003] Dasin der genannten Offenlegungsschrift offenbarte Verfahren siehtvor, diese einzelnen Spektralanteile mit Hilfe von Bandpässen zuselektieren, um dann späterdurch Aufsummieren möglichstaller Spektralanteile ein Kraftstofffehlermengensignal rekonstruierenzu können,welches die zu viel oder zu wenig in die einzelnen Zylinder eingespritztenKraftstoffmengen im Vergleich zu einer vorgegebenen gleichen Kraftstoffmengefür alleZylinder repräsentiert.Um die rekonstruierten Kraftstofffehlermengen zukünftig kompensierenzu können,wird das rekonstruierte Kraftstofffehlermengensignal zunächst invertiertund dann als Regelabweichung sequentiell einer Mehrzahl von Reglereinrichtungen,insbesondere PI-Reglern, zugeführt.In der offenbarten Vorrichtung sind genauso viele Reglereinrichtungenvorgesehen, wie die Brennkraftmaschine Zylinder hat. Die Reglereinrichtungendienen dazu, ein zylinderspezifisches Kraftstoffmengen-Korrektursignalauf Basis der eingegebenen Regelabweichung zu generieren. Das Kraftstoffmengen-Korrektursignal gibtfür jedenZylinder der Brennkraftmaschine einen individuellen Korrekturbetragfür diein diesen Zylinder einzuspritzende Kraftstoffmenge vor. Der Korrekturbetragist so bemessen, dass er zu einer angestrebten Angleichung der indie einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzten Kraftstoffmengeund auf diese Weise zu der angestrebten Laufruhe führt.
    [0004] Dieoben erwähnteSelektion der unerwünschtenSpektralanteile in dem Frequenzspektrum des Drehzahlsignals unddie Rekonstruktion der zylinderspezifischen Kraftstofffehlermengenerfolgt bei der aus der Offenlegungsschrift bekannten Vorrichtungmit Hilfe von Bandpässen.Solange die Annahme beziehungsweise Voraussetzung richtig ist, dassdie Spektralanteile in dem Drehzahlsignal bei ganzzahligen Vielfachender Nockenwellenfrequenz ausschließlich durch Kraftstofffehlermengenbedingt sind, funktioniert das in der besagten Offenlegungsschriftoffenbarte Verfahren zur Regelung der Laufruhe der Brennkraftmaschineproblemlos.
    [0005] Diegenannte Voraussetzung ist jedoch nicht immer gegeben. So sind insbesonderezwei Fälle während desBetriebs der Brennkraftmaschine denkbar, bei denen die besagtenSpektralanteile nicht lediglich Schwankungen der Kraftstoffmenge,das heißtKraftstofffehlermengen, sondern auch andere die Laufruhe störende Ursachenrepräsentieren.Derartige andere Ursachen könnenzum Beispiel Torsionsschwingungen der Kurbelwelle sein, welche insbesonderebei höherenDrehzahlen beziehungsweise bei höherenLasten auftreten. Eine weitere störende Ursache kann in nicht äquidistantenZündabständen beider Brennkraftmaschine liegen. Nicht äquidistante Zündabstände führen ebenfallszu Drehzahlschwingungen der Kurbelwelle im Bereich ganzzahligerVielfacher der Nockenwellenfrequenz.
    [0006] Diebeiden genannten Ursachen, das heißt sowohl die Torsionsschwingungenwie auch die Drehzahlschwingungen der Kurbelwelle bei nicht äquidistantenZündabständen habenin der Regel einen nicht vernachlässigbaren beziehungsweise dominierendenAnteil an den jeweiligen Spektralanteilen des Drehzahlsignals alsdie Kraftstofffehlermengen. Wenn diese Spektralanteile, die durchverschiedene Ursachen bedingt sind, fälschlicherweise unter der Annahmeausgewertet werden, dass sie lediglich durch Kraftstofffehlermengenbedingt sind, so führt derenAuswertung beziehungsweise Analyse bei dem in der Offenlegungsschrift DE 195 27 218 offenbartenVerfahren automatisch zu falsch rekonstruierten Kraftstofffehlermengen.Die dann auf Basis des falsch rekonstruierten Kraftstofffehlermengensignals durchgeführte Regelungder Laufruhe ist nicht erfolgreich, das heißt die Laufruhe wird trotzRegelung nicht wesentlich verbessert.
    [0007] Ausgehendvon der DE 195 27 218 als nächstliegendemStand der Technik ist es die objektive Aufgabe der Erfindung, einebekannte Vorrichtung und ein bekanntes Verfahren sowie ein Computerprogrammzum Durchführendes Verfahrens dahingehend weiterzubilden, dass die Regelung der Laufruheauch dann noch erfolgreich durchgeführt werden kann, wenn einzelneSpektralanteile, insbesondere bei ganzzahligen Vielfachen der Nockenwellenfrequenz,im Frequenzspektrum des Drehzahlsignals nicht lediglich durch Kraftstofffehlermengenbedingt sind.
    [0008] DieseAufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 beanspruchte Vorrichtunggelöst.Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Abschalteinrichtungvorgesehen ist zum Eingreifen in die Berechnungseinrichtung und/oderdie Regelungseinrichtung so, dass mindestens ein vorbestimmter Spektralanteildes Kraftstoffmengen-Korrektursignalseliminierbar ist.
    [0009] Mitder beanspruchten Vorrichtung zum Regeln der Laufruhe einer Brennkraftmaschinewird eine Stellgröße in Formeines zylinderspezifischen Kraftstoffmengen-Korrektursignals für eine Kraftstoff-Zumesseinheitder Brennkraftmaschine bereitgestellt. Dies bedeutet, dass die beanspruchteVorrichtung lediglich dazu dient, Schwankungen der eingespritztenKraftstoffmenge, das heißtKraftstofffehlermengen als Ursache für eine Laufunruhe der Brennkraftmaschinezu bekämpfen;die beanspruchte Vorrichtung dient nicht dazu, andere mögliche Ursachenfür dieLaufunruhe, wie zum Beispiel die erwähnten Torsionsschwingungenoder die Schwingungen der Kurbelwelle aufgrund einer Variation des Zündabstandeszu bekämpfen.Sie ermöglichtkeine Bereinigung einzelner Spektralanteile dahingehend, dass diesenur noch durch Kraftstofffehlermengen bedingt sind. Stattdessenist die erfindungsgemäße Vorrichtungausgebildet, vorbestimmte Spektralanteile, die sich dadurch auszeichnen,dass sie zumindest teilweise auch auf anderen Ursachen als auf Kraftstofffehlermengenbasieren, zu selektieren und in dem Kraftstoffmengen-Korrektursignalzu eliminieren, weil sie dieses verfälschen würden. Umgekehrt ausgedrückt stelltdie erfindungsgemäße Vorrichtung sicher,dass fürdie Generierung des Kraftstoffmengen-Korrektursignals lediglichdiejenigen Spektralanteile im Drehzahlsignal verwendet werden, dieausschließlichauf Kraftstofffehlermengen zurückzuführen sind.
    [0010] ImUnterschied zu der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungzum Regeln der Laufruhe einer Brennkraftmaschine muss die erfindungsgemäße Vorrichtungbei Auftreten von insbesondere den genannten anderen Ursachen für die Laufunruhe nichtmehr vollständigabgeschaltet werden, sondern kann grundsätzlich weiter betrieben werden.Grund dafürist die erfindungsgemäß mögliche Ausblendungder verfälschendenSpektralanteile bei Generierung einer Regelabweichung und des Kraftstoffmengen-Korrektursignals.
    [0011] ZumGenerieren des zylinderspezifischen Kraftstoffmengen-Korrektursignalsfür dieKraftstoff-Zumesseinheit der Brennkraftmaschine umfasst die beanspruchteVorrichtung eine Mehrzahl von Reglereinheiten. Vorteilhafterweisewerden diese einzelnen Reglereinheiten durch ein Ausgangssignal derbeanspruchten Abschalteinrichtung individuell so angesteuert, dassder vorbestimmte Spektralanteil in dem Kraftstoffmengen-Korrektursignaleliminiert wird. Wenn es sich bei den Reglereinheiten um PI-Reglerhandelt, wirkt das Ausgangssignal SA in geeigneter Weise individuellauf deren jeweilige I-Anteile ein, um den gewünschten Effekt, die Eliminierungdes vorbestimmten Spektralanteils in dem Kraftstoffmengen-Korrektursignal,zu bewirken.
    [0012] VorteilhafteAusgestaltungen der Abschalteinrichtung und insbesondere einer Reglerkorrektureinrichtungsind Gegenstand der Unteransprüche.
    [0013] Esist weiterhin vorteilhaft, wenn die beanspruchte Abschalteinrichtungnicht lediglich in die Reglereinheiten eingreift, um den vorbestimmten Spektralanteilin dem Kraftstoffmengen-Korrektursignal zu eliminieren, sondernwenn sie zu diesem Zweck auch in eine Berechnungseinrichtung zurBerechnung der Regelabweichung eingreift. Vorteilhafterweise bewirktdie Abschalteinrichtung in Form einer ersten Auswahleinrichtungdort ein gezieltes Auswählenund Deaktivieren derjenigen Auswertepfade, das heißt insbesonderederjenigen Bandpässe,welche die zu eliminierenden Spektralanteile selektieren.
    [0014] ZurVerbesserung der Selektion der einzelnen Spektralanteile ist esvorteilhaft, wenn den Bandpässenin den einzelnen Auswertepfaden jeweils ein weiteres Filterelement,insbesondere ein Finite-Impuls-Response FIR-Filter, nachgeschaltet ist.
    [0015] Dieoben genannte Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch ein Verfahrenund ein Computerprogramm zum Regeln der Laufruhe der Brennkraftmaschinebeziehungsweise zum Betreiben der beanspruchten Vorrichtung gelöst. DieVorteile dieser weiteren Lösungenentsprechen den oben mit Bezug auf die beanspruchte Vorrichtunggenannten Vorteilen.
    [0016] DerBeschreibung sind insgesamt vier Figuren beigefügt, wobei
    [0017] 1 denschematischen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
    [0018] 2 denAufbau einer erfindungsgemäßen Berechnungseinrichtungfür eineRegelabweichung in Verbindung mit einer erfindungsgemäßen ersten Auswahleinrichtung;
    [0019] 3 eineVeranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
    [0020] 4 denAufbau einer Regelungseinrichtung in Verbindung mit einer erfindungsgemäßen Reglerkorrektureinrichtungzeigt.
    [0021] 1 zeigtden schematischen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1000 zumRegeln der Laufruhe einer Brennkraftmaschine mit einer MehrzahlN von Zylindern (hier nicht gezeigt). Die Vorrichtung 1000 umfassteine Sensoreinrichtung 100 zum Generieren eines DrehzahlsignalsSD, welches die aktuelle Drehzahl der Brennkraftmaschine repräsentiert.Die Vorrichtung 1000 umfasst weiterhin eine Berechnungseinrichtung 200 zumBerechnen einer Regelabweichung SR im Ansprechen auf das Drehzahlsignal.
    [0022] DieRegelabweichung wird zwar aus dem Drehzahlsignal berechnet, bezeichnetjedoch im Rahmen der Erfindung keine abweichende Drehzahl, sondernstattdessen fürjeden der Zylinder der Brennkraftmaschine einen individuellen Korrekturbetragfür diejeweils einzuspritzende Kraftstoffmenge im Hinblick auf die angestrebteLaufruhe. Dieser Korrekturbetrag wird durch die Berechnungseinrichtung 200 ausdem Drehzahlsignal berechnet.
    [0023] DerBerechnungseinrichtung 200 nachgeschaltet umfasst die Vorrichtung 1000 eineRegelungseinrichtung 300. Sie dient zum Generieren eineszylinderspezifischen Kraftstoffmengen-Korrektursignals SK für eine Kraftstoff-Zumesseinheit 500 derBrennkraftmaschine im Ansprechen auf die besagte RegelabweichungSR.
    [0024] Sowohldas Drehzahlsignal SD wie auch die Regelabweichung SR und das Kraftstoffmengen-KorrektursignalSK sind grundsätzlichauch im Frequenzbereich darstellbar und werden dort jeweils durcheine Mehrzahl von individuellen Spektralanteilen repräsentiert.Weil jedoch sowohl die Regelabweichung wie auch das Kraftstoffmengen-Korrektursignal letztenEndes aus dem Drehzahlsignal abgeleitet sind, weisen sowohl dieRegelabweichung wie auch das Kraftstoffmengen-Korrektursignal Ähnlichkeitenin ihrem Spektrum im Vergleich zu dem Spektrum des Drehzahlsignalsauf. Insbesondere wird für dievorliegende Erfindung vorausgesetzt, dass eine Laufunruhe repräsentierendeSpektralanteile im Drehzahlsignal bei gleichen Frequenzen, insbesonderebei ganzzahligen Vielfachen der Nockenwellenfrequenz, auch in denSpektren der Regelabweichung und des Kraftstoffmengen-Korrektursignals enthaltensind.
    [0025] Wieeinleitend beschrieben, kann es erforderlich sein, einzelne dieserSpektralanteile in dem zur Ansteuerung der Zumesseinheit 500 vorgesehenenKraftstoffmengen-KorrektursignalSK zu eliminieren. Zu diesem Zweck weist die Vorrichtung 1000 erfindungsgemäß eine Abschalteinrichtung 400 auf. Dieseist ausgebildet, mindestens einen vorbestimmten unerwünschtenSpektralanteil in dem Kraftstoffmengen-Korrektursignal SK durchEingreifen in die Berechnungseinrichtung 200 und/oder dieRegelungseinrichtung 300 zu eliminieren. Zu diesem Zweckist die Abschalteinrichtung 400 in eine erste Auswahleinrichtung 410 zumEingreifen in die Berechnungseinrichtung 200 und in eineRegelungskorrektureinrichtung 420 zum Eingreifen in dieRegelungseinrichtung 300 aufgeteilt.
    [0026] 2 zeigtden erfindungsgemäßen Aufbau derBerechnungseinrichtung 200. Diese umfasst typischerweiseeine Mehrzahl von parallelen Auswertepfaden I, II, deren Anzahlder Anzahl der fürdie Berechnung des Kraftstoffmengen-Korrektursignals relevantenSpektralanteile entspricht. Typischerweise entspricht diese Anzahlder halben Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine, abgerundetauf eine ganze Zahl. Demnach ist bei einer Zwei- oder Dreizylinder-Brennkraftmaschine jeweilsnur ein Auswertepfad erforderlich, während bei einer Vier- oderFünfzylinder-Maschinezwei Auswertepfade vorhanden sind. Die parallelen AuswertepfadeI, II sind grundsätzlichgleich aufgebaut und umfassen jeweils einen Bandpass 200-1-1, 200-2-1,optional ein dem Bandpass nachgeschaltetes Finite Impulse-Response FIR-Filter 200-I-2, 200-II-2,ein Abschaltelement 412-I, 412-II der ersten Auswahleinrichtung 410 sowieein nachgeschaltetes Phasenkorrekturelement 200-I-4, 200-II-4.
    [0027] AlleAuswertepfade I, II empfangen zwar das gleiche, von der Sensoreinrichtung 100 bereitgestellteDrehzahlsignal SD, sie sind allerdings insofern unterschiedlichausgebildet, als dass sie unterschiedliche Spektralanteile diesesDrehzahlsignals selektieren und auswerten, um daraus letzten Endesam Ausgang der Phasenkorrekturelemente jeweils entsprechende beziehungsweisezugehörigeSpektralanteile der Regelabweichung SR zu generieren. Diese einzelnenSpektralanteile der Regelabweichung werden in einer Summations-und Invertierungseinrichtung 210 der Berechnungseinrichtung 200 aufsummiertund invertiert, um auf diese Weise die Regelabweichung SR zu generieren.
    [0028] 3 veranschaulichtdas erfindungsgemäße Verfahren, soweit es die Funktionsweise der Berechnungseinrichtung 200 betrifft.Es ist dort die Brennkraftmaschine 600 gezeigt, deren Zylindernjeweils eine bestimmte Menge m an Kraftstoff zugeführt wird.Mit Hilfe der Sensoreinrichtung 100 ist dann am Ausgangder Brennkraftmaschine 600 die Drehzahl von deren Kurbelwellein Form des Drehzahlsignals n SD erfassbar. Das Drehzahlsignal nbesteht im Frequenzbereich aus mehreren Spektralanteilen, die imZeitbereich einer Grundschwingung SDI undmindestens einer Oberschwingung SDII entsprechen.Diese Spektralanteile sind neben individuellen Amplituden und Phaseninsbesondere durch individuelle Frequenzen charakterisiert, diebei der Erfindung durch ganzzahlige Vielfache der Nockenwellenfrequenzrepräsentiertsind. Dies ist dadurch begründet,dass die Einspritzungen in die Zylinder synchron zur Nockenwellenfrequenzerfolgen. Wie bereits oben unter Bezugnahme auf 2 erwähnt, werden diesein 3 veranschaulichten Spektralanteile SDI, SDII jeweils vonden geeignet ausgebildeten Bandpässen 200-I-1, 200-II-1 selektiert.Diese Selektionen könnendurch die erwähntennachgeschalteten FIR-Filter 200-I-2, 200-II-2 aufgrundder geringeren Bandbreite dieser Filter verbessert werden. Die Bandpässe undFIR-Filter führenjedoch nicht lediglich die Selektionen der Spektralanteile aus,sondern rekonstruieren darüberhinaus auch die den jeweils selektierten Spektralanteilen SDI, SDII des Drehzahlsignalszugeordneten Spektralanteile SR-I, SR-II des Kraftstoffmengenfehlersignals SR-1. Die Summe dieser einzelnen Spektralanteile – beziehungsweiseim Zeitbereich der Grundwelle und der jeweiligen Oberwellen – repräsentiertdann das gesuchte rekonstruierte Kraftstoffmengenfehlersignal SR-1. Dieses zylinderspezifische Signal gibtfür jedenZylinder der Brennkraftmaschine die Fehlermenge an, die zuletzt entwederzu viel oder zu wenig in den jeweiligen Zylinder eingespritzt wurde.
    [0029] Für die Umrechnungvon einem Spektralanteil SDI, SDII des Drehzahlsignals SD auf den zugeordnetenSpektralanteil SR-I, SR-II desKraftstofffehlermengensignals SR-1 ist dieKenntnis des Zusammenhangs zwischen diesen beiden Größen erforderlich.Diese Kenntnis des Zusammenhangs wird experimentell durch eine Frequenzgangsmessungam Fahrzeug ermittelt. Diese Kenntnis des Zusammenhangs wird beider vorliegenden Erfindung vorausgesetzt. Dieser Zusammenhang lässt sichbeispielsweise experimentell in der Weise ermitteln, dass in die einzelnenZylinder konkret vorgegebene Kraftstofffehlermengen eingespritztwerden und dass dann nachfolgend die aus den bekannten Kraftstofffehlermengenresultierenden Laufunruhen in Form von Drehzahlschwankungen beziehungsweiseentsprechenden Spektralanteilen ermittelt werden. Ein derartigesVorgehen kann fürverschiedene Spektralanteile wiederholt werden, um auf diese Weiseschließlicheine umfassende Kenntnis überden vorausgesetzten Zusammenhang zu gewinnen.
    [0030] Dieaus 2 bekannten Bandpässe 200-I, 200-II-1 unddie optional nachgeschalteten FIR-Filter 200-I-2, 200-II-2 rekonstruierendie Spektralanteile des Kraftstofffehlermengensignals bezüglich ihrer Amplitudeund Frequenz. Die erwähntenPhasenkorrekturelemente 200-I-IV, 200-II-IV korrigierendarüberhinaus die Phase der rekonstruierten Spektralanteile des Kraftstofffehlermengensignals.Letzteres ist besonders wichtig, weil ansonsten bei der nachfolgendenAufsummierung der einzelnen Spektralanteile mit Hilfe der Summations-und Invertierungseinrichtung 210 die für die einzelnen Zylinder rekonstruiertenKraftstofffehlermengen nicht mehr zylinderspezifisch richtig zugeordnetwerden würdenund dann zu einer fehlerhaften Laufruheregelung führen würde. Diean den Ausgängender Phasenkorrekturelemente 200-I-4, 200-II-4 rekonstruiertenSpektralanteile des Kraftstoffmengenfehlersignals repräsentieren,wie gesagt, die tatsächlichzu viel oder zu wenig in die einzelnen Zylinder eingespritzten Kraftstoffmengen.Die erfindungsgemäße Vorrichtungund das erfindungsgemäße Verfahrensehen eine Regelung der Laufruhe der Brennkraftmaschine 600 dadurch vor,dass genau diese Kraftstofffehlermengen gegenüber einer nominellen im Hinblickauf die angestrebte Laufruhe füralle Zylinder gleich großenvorgesehenen Einspritzmenge zukünftig vermiedenwerden. Zu diesem Zweck wird die Regelabweichung SR als Inversedes rekonstruierten Kraftstofffehlermengensignals in der Summations-und Invertierungseinrichtung 210 gebildet.
    [0031] Wennnun beispielsweise das Kraftstofffehlermengensignal nicht mehr richtigrekonstruiert werden kann, weil einzelne Spektralanteile nicht lediglich durchKraftstofffehlermengen bedingt sind, so sieht das erfindungsgemäße Verfahrenvor, diese jeweils vorbestimmten Spektralanteile bei der Rekonstruktionder entsprechenden Spektralanteile des Kraftstofffehlermengensignalsund demzufolge auch bei der Generierung der entsprechenden Spektralanteile inder Regelabweichung und dem Kraftstoffmengenkorrektursignal zu eliminieren.Gemäß einemersten Ausführungsbeispielerfolgt diese Eliminierung mit Hilfe der ersten Auswahleinrichtung 410.Diese umfasst die bereits erwähntenSchaltelemente 412-I, 412-II in jedem AuswertezweigI, II, der eine Frequenz als Vielfaches der Nockenwellenfrequenzselektiert, die füreine eventuelle Abschaltung in Frage kommt. Die Schaltelemente sindjeweils so ausgebildet, dass sie im Ansprechen auf ein Steuersignalentweder den Auswertepfad, dem sie zugeordnet sind, einschaltenoder stattdessen ein Nullsignal für die nachgeschalteten Elementeder Vorrichtung generieren. Das erwähnte Steuersignal wird voneiner Steuereinrichtung 414 durch Auswerten der Drehzahln der Brennkraftmaschine und der jeweils eingespritzten Kraftstoffmengem generiert.
    [0032] 4 zeigtden Aufbau der bereits oben erwähntenRegelungseinrichtung 300. Sie umfasst eine erste Umschalteinrichtung 310 zumsequentiellen Aufschalten der Regelabweichung SR auf nachgeschalteteparallel angeordnete Reglereinrichtungen 320-1...-N. Jededieser Regelungseinrichtungen ist einem Zylinder der Brennkraftmaschineindividuell zugeordnet. Den Reglereinrichtungen ist eine zweite, mitder ersten Umschalteinrichtung 310 synchronisierte zweiteUmschalteinrichtung 330 nachgeschaltet, welche die Ausgänge dereinzelnen Reglereinrichtungen 320-1...-N sequentiell abtastet,um auf diese Weise das zylinderspezifisches Kraftstoffmengen-KorrektursignalSK zu generieren. Dieses dient zum Ansteuern der Kraftstoff-Zumesseinheit 500 der Brennkraftmaschineso, dass die erwähntenKraftstofffehlermengen in den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine 600 zukünftig vermiedenwerden.
    [0033] DieReglereinrichtungen 320-1...N sind typischerweise als PI-Reglerausgebildet. Selbst die oben beschriebene Abschaltung einzelnerAuswertepfade I, II hättedann alleine noch nicht den Effekt, dass die entsprechenden Spektralanteilein dem Kraftstoffmengen-Korrektursignal SK vollständig eliminiertwürden.Dies hat zwei Ursachen: Eine erste Ursache liegt darin begründet, dassdie Trennschärfe derBandpässein den parallelen nicht abgeschalteten Auswertepfade I, II nichtideal ist und dass auch diese nicht abgeschalteten Auswertepfade – wenn auchnur in mehr oder weniger stark gedämpfter Form – den Spektralanteildes abgeschalteten Auswertepfades mit selektieren und auswertenund an die PI-Regler weiterleiten. Die Reaktion der PI-Regler erfolgt starkverzögertwegen einer hohen Dämpfung.Eine weitere Ursache, warum der Spektralanteil des eigentlich abgeschaltetenAuswertepfades dann immer noch in dem Kraftstofffehlermengen-KorrektursignalSK enthalten ist, liegt in der Integratoreigenschaft der PI-Reglerbegründet.Diese Eigenschaft bewirkt, dass die PI-Regler bei einem Nullsignalan irrem Eingang insbesondere den zuletzt generierten I-Anteil inihrem Ausgangssignal beibehalten. Dieser repräsentiert jedoch im Wesentlichen denunerwünschtenSpektralanteil in dem Kraftstoffmengen-Korrektursignal SK.
    [0034] Umauch den mindestens einen unerwünschtenSpektralanteil in dem Kraftstoffmengen-Korrektursignal SK zu eliminieren,umfasst die Abschalteinrichtung 400 erfindungsgemäß die besagteReglerkorrektureinrichtung 420 wie sie ebenfalls in 4 dargestelltist. Diese umfasst mindestens eine Filtereinrichtung 422-1...-N,die vorzugsweise als digitales FIR-Filter ausgebildet ist. Die Anzahldieser Filtereinrichtungen entspricht der Anzahl der Bandpässe. Allediese Filter empfangen dasselbe Kraftstoffmengen-Korrektursignal SK am Ausgang der zweitenUmschalteinrichtung 330 und sind ausgebildet zum Selektierendes jeweils unerwünschtenvorbestimmten Spektralanteils in dem Korrektursignal SK. Die Reglerkorrektureinrichtung umfasstweiterhin eine Summations- und Invertierungseinrichtung 424 zumAufsummieren und Invertieren der gegebenenfalls von mehreren derFiltereinrichtungen 422-1...-N selektierten vorbestimmten Spektralanteilenund eine Schalteinrichtung 426 zum sequentiellen Ausgeben des jeweilsvon der Einrichtung 424 ausgegebenen Signals auf jeweilszweite Eingängeder Reglereinrichtungen 320-1...-N.
    [0035] Für den Fall,dass die Reglerkorrektureinrichtung 420 mehr Filtereinrichtungen 422-1...-N aufweistals vorbestimmte Spektralanteile selektiert werden sollen, müssen diejenigenFilter, deren selektierte Spektralanteile nicht korrigiert werdensollen, deaktiviert werden. Dies erfolgt mit Hilfe einer zweitenAuswahleinrichtung 430, welche analog zu der ersten Auswahleinrichtung 410 ausgebildetist. Auch sie umfasst Umschalteinrichtungen 432-I, 432-II,die vorzugsweise den Filtereinrichtungen 422-1...-N nachgeschaltetsind und die von vorzugsweise derselben Steuereinrichtung 414 angesteuertwerden. Auch diese Umschalteinrichtungen 432-I, 432-II erlaubenentweder eine Aufschaltung des Ausgangs der jeweiligen Filtereinrichtungauf die Summations- und Invertierungseinrichtung 424 odernicht. Wenn nicht, dann bewirken diese Umschalteinrichtungen eineAufschaltung eines Nullsignals anstelle des Filterausgangs auf dieSummations- und Invertierungseinrichtung 424.
    [0036] Durchdie sequentielle Aufschaltung der Ausgangssignale SA der Umschalteinrichtung 426 aufdie zweiten Eingängeder Filtereinrichtungen wird erreicht, dass der mindestens ein Integralanteilin dem Kraftstoffmengen-Korrektursignal SK, der dem vorbestimmtenunerwünschtenSpektralanteil entspricht, in dem Korrektursignal eliminiert wird.
    [0037] Daserfindungsgemäße Verfahrenwird vorzugsweise in Form eines Computerprogramms realisiert. DiesesComputerprogramm kann gegebenenfalls zusammen mit weiteren Computerprogrammen zurDurchführungdes erfindungsgemäßen Verfahrensbeziehungsweise zur Steuerung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf einem computerlesbaren Datenträger abgespeichertsein. Bei dem Datenträgerkann es sich um eine Diskette, eine Compact Disc, einen sogenanntenFlash-Memory oder dergleichen handeln. Das auf dem Datenträger abgespeicherteComputerprogramm kann dann als Produkt an einen Kunden verkauftwerden. Alternativ zu einer Übertragungper Datenträgerkann das Computerprogramm auch ohne die Zuhilfenahme des Datenträgers zumBeispiel überein elektronisches Kommunikationsnetzwerk, insbesondere das Internet,als Produkt an einen Kunden übertragenund verkauft werden.
    权利要求:
    Claims (11)
    [1] Vorrichtung (1000) zum Regeln der Laufruhe einerBrennkraftmaschine mit einer Mehrzahl (N) von Zylindern, umfassend: eineSensoreinrichtung (100) zum Generieren eines Drehzahlsignals(SD), welches die aktuelle Drehzahl der Brennkraftmaschine repräsentiert; eineBerechnungseinrichtung (200) zum Berechnen einer Regelabweichung(SR) im Ansprechen auf das Drehzahlsignal (SD); und eine Regelungseinrichtung(300) zum Generieren eines typischerweise durch eine Mehrzahlvon Spektralanteilen repräsentiertenzylinderspezifischen Kraftstoffmengen-Korrektursignals für eine Kraftstoff-Zumesseinheit(500) der Brennkraftmaschine im Ansprechen auf die Regelabweichung(SR); wobei die Regelabweichung (SR) und das Kraftstoffmengen-Korrektursignal (SK)für jedender Zylinder einen individuellen Korrekturbetrag für die jeweils einzuspritzendeKraftstoffmenge im Hinblick auf die angestrebte Laufruhe definieren; gekennzeichnetdurch eine Abschalteinrichtung (400) zum Eingreifenin die Berechnungseinrichtung (200) und/oder die Regelungseinrichtung(300) so, dass mindestens ein vorbestimmter Spektralanteildes Kraftstoffmengen-Korrektursignaleliminierbar ist.
    [2] Vorrichtung (1000) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Regelungseinrichtung (300) zum Generieren deszylinderspezifischen Kraftstoffmengen-Korrektursignals eine Mehrzahl von Reglereinheiten(320-1...-N)aufweist, die vorzugsweise jeweils individuell einem Zylinder der Brennkraftmaschinezugeordnet sind; und die Abschalteinrichtung (400) eineReglerkorrektureinrichtung (420) aufweist, welche ausgebildetist, jede der Reglereinheiten (320-1...-N) zu gegebenerZeit mit einem Ausgangssignal (SA) der Reglerkorrektureinrichtung(420) individuell so anzusteuern, dass der vorbestimmteSpektralanteil in dem Kraftstoffmengen-Korrektursignal (SK) eliminiertwird.
    [3] Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,dass es sich bei den Reglereinheiten (320-1...-N) um PI-Regler handelt unddie Reglerkorrektureinrichtung (420) ausgebildet ist, ihrAusgangssignal (SA) so auszubilden, dass es bei Eingabe in die PI-Reglereine Modifikation von deren I-Anteilen in der Weise bewirkt, dassder unerwünschtevorbestimmte Spektralanteil in dem Kraftstoffmengen-Korrektursignal(SK) eliminiert wird.
    [4] Vorrichtung (1000) nach Anspruch 2 oder3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reglerkorrektureinrichtung (420)aufweist: mindestens eine Filtereinrichtung (422-1...-N),vorzugsweise ein digitales Finite-Impulse-Response FIR-Filter, zum Selektierendes vorbestimmten Spektralanteils aus dem Kraftstoffmengen-Korrektursignal (SK); eineSummations- und Invertierungseinrichtung (424) zum Aufsummierenund Invertieren der ggf. von mehreren Filtereinrichtungen selektiertenund vorbestimmten Spektralanteile; und eine Schalteinrichtung(426) zum sequentiellen Ausgeben des zylinderspezifischenAusgangssignals (SA) der Summations- und Invertiereinrichtung (424) alsAusgangssignal der Reglerkorrektureinrichtung auf die einzelnenReglereinrichtungen (422-1...-N).
    [5] Vorrichtung (1000) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,dass – wenndie Reglerkorrektureinrichtung (420) mehrere Filtereinrichtungen (422-1...-N)aufweist – dieReglerkorrektureinrichtung (420) weiterhin aufweist: einezweite Auswahleinrichtung (430) zum Auswählen undAktivieren derjenigen Filtereinrichtungen (422-1...N),welche die zu eliminierenden Spektralanteile selektieren, und zumDeaktivieren der verbleibenden Filtereinrichtungen in der Reglerkorrektureinrichtung(420) so, dass sie keinen Beitrag zu dem Ausgangssignalder Summations- und Invertiereinrichtung (424) leisten.
    [6] Vorrichtung (1000) nach einem der vorangegangenenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungseinrichtung (200)mindestens einen Auswertepfad (200-I, 200-II)aufweist, welcher umfasst: einen Bandpass (200-I-1, 200-II-1)zum Selektieren eines dem vorbestimmten Spektralanteil des Kraftstoffmengen-Korrektursignals(SK) zugeordneten Spektralanteils aus dem Drehzahlsignal und zumRekonstruieren eines ebenfalls zugeordneten Spektralanteils deszylinderspezifischen Kraftstofffehlermengensignals (SD) hinsichtlichseiner Amplitude und Frequenz aus dem selektierten Spektralanteildes Drehzahlsignals; und ein dem Bandpass (200-I-1, 200-II-1)in Reihe nachgeschaltetes Phasenkorrekturelement (200-I-4, 200-II-4)zum Rekonstruieren der richtigen Phasenlage des von dem Bandpass(200-I-1, 200-II-1) rekonstruierten Spektralanteilsdes zylinderspezifischen Kraftstofffehlermengensignals (SR).
    [7] Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,dass die Abschalteinrichtung (400) weiterhin eine ersteAuswahleinrichtung (410) aufweist zum gezielten Auswählen undDeaktivieren derjenigen Auswertepfade (I, II), insbesondere derjenigenBandpässein der Berechnungseinrichtung (200), welche die zu eliminierendenSpektralanteile selektieren.
    [8] Vorrichtung (1000) nach Anspruch 6 oder7, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise jeder Auswertepfad(I, II) weiterhin ein zwischen seinen Bandpass (200-I-1, 200-II-1) und seinPhasenkorrekturelement (200-I-4, 200-II-4) geschaltetesFilterelement (200-I-2, 200-II-2), insbesondereein Finite-Impuls-Respnse FIR-Filter, umfasst.
    [9] Verfahren zum Regeln der Laufruhe einer Brennkraftmaschinemit einer Mehrzahl von Zylindern, umfassend folgende Schritte: Generiereneines Drehzahlsignals (SD), welches die aktuelle Drehzahl der Brennkraftmaschinerepräsentiert;und Generieren eines zylinderspezifischen Kraftstoffmengen-Korrektursignals(SK) füreine Kraftstoff-Zumesseinheit der Brennkraftmaschine im Ansprechen aufdas Drehzahlsignal; wobei das typischerweise durch eine Mehrzahlvon Spektralanteilen repräsentierteKraftstoffmengen-Korrektursignal(SK) fürjeden der Zylinder einen individuellen Korrekturbetrag für die jeweilseinzuspritzende Kraftstoffmenge im Hinblick auf die angestrebteLaufruhe definiert; dadurch gekennzeichnet, dass mindestensein vorbestimmter Spektralanteil des Kraftstoffmengen-Korrektursignals(SK) eliminierbar ist.
    [10] Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,dass die Eliminierung des unerwünschten Spektrallanteilsin dem Kraftstoffmengen-Korrektursignal (SK) folgende Schritte umfasst: Selektierendes mindestens einen vorbestimmten Spektralanteils aus dem Kraftstoffmengen-Korrektursignal(SK); Aufsummieren und Invertieren der ggf. mehreren selektiertenvorbestimmten Spektralanteile; und sequentielles Ausgeben einesdurch die Inversion und gegebenenfalls durch das Aufsummieren gebildetenAusgangssignals (SA) auf einzelne das Kraftstoffmengen-Korrektursignal (SK)generierende Reglereinrichtungen (320-1...-N).
    [11] Computerprogramm für eine Vorrichtung (1000)zum Regeln der Laufruhe einer Brennkraftmaschine dadurch gekennzeichnet,dass das Computerprogramm ausgebildet ist zur Durchführung des Verfahrensnach einem der Ansprüche9 oder 10.
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