Bei einem bekannten Verfahren zum Steuern einer Brennkraftma- schine (DE 38 39 611 A1) wird für jeden Zylinder einzeln die Luftzahl mit einer Lambdasonde bestimmt. Abhängig von der für den jeweiligen Zylinder bestimmten Luftzahl wird ein Korrek- tursignal zur Korrektur der Ansteuerung eines Brennstoffein- spritzventils bestimmt und zwar im Sinne einer Annäherung al- ler Luftzahlen in den jeweiligen Zylindern der Brennkraftma- schine an den Wert i = 1. Alternativ dazu ist es aus der DE 38 39 611 Al bekannt, abhängig von der jeweiligen zylinderin- dividuellen Luftzahl ein Korrektursignal für die Ansteuerung eines Stellers eines Drosselorgans der Brennkraftmaschine zu ermitteln. Der Nachteil beider Alternativen des bekannten Verfahrens ist jedoch, daß zwar das Luft-/Kraftstoff- Verhältnis in den einzelnen Zylindern aneinander angenähert wird, jedoch die in den einzelnen Zylindern erzeugten Drehmo- mente variieren können, was von einem Fahrer eines Fahrzeugs, in dem die Brennkraftmaschine angeordnet ist, als ungleich- förmig laufenden Brennkraftmaschine beziehungsweise als Ruk- keln wahrgenommen wird.

Bei einem weiteren bekannten Verfahren (WO 90/07051) erfolgt eine Angleichung der Drehmomentbeiträge der einzelnen Zylin- der der Brennkraftmaschine durch ein Überwachen der von den jeweiligen Zylindern abgegebenen Leistung und einer zylinde- rindividuellen Korrektur der Kraftstoffmasse abhängig von der jeweiligen Leistung in dem Zylinder. Durch dieses Verfahren wird-zwar eine Angleichung der Drehmomentbeiträge der einzel- nen Zylinder erreicht, jedoch kann dieses Verfahren zu Abwei-

chungen der Luftzahl in einzelnen Zylindern von einem vorge- gebenen Sollwert für die Luftzahl führen, die zu einer Schä- digung eines in einem Abgastrakt der Brennkraftmaschine ange- ordneten Dreiwege-Katalysators führen können.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, das eine emissionsarme und gleichzeitig komfortable Steuerung einer Brennkraftmaschine gewährleistet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltun- gen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der schemati- schen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen : Figur 1 eine Brennkraftmaschine mit einer Steuereinrich- tung, Figur 2 ein Ablaufdiagramm zur Zylindergleichstellung, Figur 3 ein Ablaufdiagramm einer Hauptsteuerfunktion in der Steuereinrichtung 6, Figur 4 ein weiteres Ablaufdiagramm zur Zylindergleichstel- lung.

Elemente gleicher Konstruktion und Funktion sind figurenüber- greifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Eine Brennkraftmaschine (Figur 1) umfaßt einen Ansaugtrakt, dem eine Drosselklappe 10 und mindestens ein Einspritzventil 15 zugeordnet sind, und einen Motorblock 2, der einen Zylin- der 20 und eine Kurbelwelle 23 aufweist. Ein Kolben 21 und eine Pleuelstange 22 sind dem Zylinder 20 zugeordnet. Die Pleuelstange 22 ist mit dem Kolben 21 und der Kurbelwelle 23 verbunden. Das Einspritzventil 15 ist entweder zum Einsprit- zen von Kraftstoff in mehrere Zylinder der Brennkraftmaschine oder-nur zum Einspritzen von Kraftstoff in jeweils einen Zy- linder der Brennkraftmaschine vorgesehen. Im letzteren Fall

ist jedem Zylinder 20 der Brennkraftmaschine ein Einspritz- ventil 15 zugeordnet. Das Einspritzventil 15 kann alternativ auch in einem Zylinderkopf 3 vorgesehen sein und so angeord- net sein, daß der Kraftstoff direkt in den Brennraum des Zy- linders 20 zugemessen wird. Alternativ kann das Einspritzven- til 15 auch hin zu einer Mischkammer eines Gemischinjektors angeordnet sein, der das Luft-/Kraftstoff-Gemisch aus der Mischkammer direkt in den Zylinder 20 bläst.

In dem Zylinderkopf 3 ist ferner ein Ventiltrieb angeordnet, mit mindestens einem Einlaßventil 30 und einem Auslaßventil 31. Der Ventiltrieb umfaßt mindestens eine nicht dargestellte Nockenwelle mit einer Übertragungseinrichtung, die den Nok- kenhub auf das Einlaßventil 30 oder das Auslaßventil 31 über- trägt. Vorzugsweise sind auch Einrichtungen zum Verstellen der Ventilhubzeiten und/oder des Ventilhubverlaufs vorgese- hen. Eine derartige Vorrichtung zum Verstellen des Ventilhub- verlaufs eines Gaswechselventils ist aus der DE 42 44 550 A1 bekannt. Diese Vorrichtung wird vorzugsweise zur drosselfrei- en Laststeuerung von Ottomotoren eingesetzt. Die Vorrichtung hat zwei gegensinnig liegende Nockenwellen, welche über einen Schwinghebel auf das Gaswechselventil einwirken. Eine der Nockenwellen bestimmt die Öffnen-Funktion und die andere Nok- kenwelle die Schließt-Funktion des Gaswechselventils. Der Ventilhubverlauf des Gaswechselventils, das heißt der Hub und die Öffnungsdauer, kann in weiten Bereichen verändert werden durch eine relative Verdrehung der beiden Nockenwellen gegen- einander mittels eines vier-rädrigen Koppelgetriebes, wobei ein entsprechender Stellantrieb zum Einstellen der relativen Verdrehung vorgesehen ist.

Alternativ kann auch ein elektromechanischer Aktuator vorge- sehen sein, der den Ventilhubverlauf des Ein-oder Auslaßven- tils 30, 31 steuert. Ein derartiger elektromechanischer Ak- tuator ist beispielsweise aus der DE 297 12 502 Ul bekannt.

Der Aktuator umfaßt einen Feder-Masse-Schwinger mit einem An- ker. Ferner umfaßt der Aktuator zwei Elektromagnete. Der An-

ker wirkt auf die Gaswechselventile, also das Einlaßventil 30 oder das Auslaßventil 31 ein. Wenn ein elektromechanischer Aktuator zum Steuern der Gaswechselventile vorgesehen ist, so ist keine Nockenwelle vorhanden.

In den Zylinderkopf 3 ist ferner eine Zündkerze 34 einge- bracht. Die Brennkraftmaschine ist in der Figur 1 mit einem Zylinder 20 dargestellt. Sie umfaßt jedoch weitere Zylinder Z2, Z3, Z4. Die Zylinder Z2 bis Z4 sind vorzugsweise iden- tisch zu dem Zylinder 20 ausgebildet. Ferner sind ihnen auch jeweils mindestens ein Auslaßventil 31 und ein Einlaßventil 30 zugeordnet.

Ein Abgastrakt 4 mit einem Katalysator 40 und einer Sauer- stoffsonde 41 ist der Brennkraftmaschine zugeordnet. Eine Steuereinrichtung 6 ist vorgesehen, der Sensoren zugeordnet sind, die verschiedene Meßgrößen erfassen und jeweils den Meßwert der Meßgröße ermitteln. Die Steuereinrichtung 6 er- mittelt abhängig von mindestens einer Meßgröße ein oder meh- rere Stellsignale, die jeweils ein Stellgerät steuern. Die Sensoren sind ein Pedalstellungsgeber 71, der eine Pedalstel- lung des Fahrpedals 7 erfaßt, ein Drosselklappenstellungsge- ber 11, der ein Öffnungsgrad der Drosselklappe 10 erfaßt, ein Luftmassenmesser 12, der einen Luftmassenstrom MAF erfaßt und/oder ein Saugrohrdrucksensor 13, der einen Saugrohrdruck in dem Ansaugtrakt 1 erfaßt, ein erster Temperatursensor 14, der eine Ansauglufttemperatur erfaßt, ein Drehzahlsensor 24, der einen Drehzahl N der Kurbelwelle 23 erfaßt, ein zweiter Temperatursensor 25, der eine Kühlmitteltemperatur TCO er- faßt, ein Brennraumdrucksensor 26, der den Druck P BR in dem Innenraum des Zylinders 20, also in dem Brennraum, erfaßt, und die Sauerstoffsonde 41, die den Restsauerstoffgehalt des Abgases in dem Abgastrakt 4 erfaßt und die diesem den Meßwert des Luftverhältnisses X zuordnet. Das Luftverhältnis X ist das Verhältnis aus der dem Zylinder 20 zugeführten Luftmasse zu dem theoretischen Luftbedarf für stöchiometrische Verhält- nisse bei der eingespritzten Kraftstoffmenge. Das Luftver-

hältnis ist somit eine das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis cha- rakterisierende Größe.

Ferner ist vorzugsweise ein Drehmomentsensor 28 vorgesehen, der das Drehmoment, das in den einzelnen Zylindern 20, Z2- Z4 erzeugt wird an der Kurbelwelle 23 erfaßt. Je nach Ausfüh- rungsform der Erfindung kann eine beliebige Untermenge der genannten Sensoren oder zusätzliche Sensoren vorhanden sein.

Die Stellgeräte umfassen jeweils einen Stellantrieb und ein Stellglied. Der Stellantrieb ist ein elektromotorischer An- trieb, eine elektromagnetischer Antrieb oder ein weiterer dem Fachmann bekannter Antrieb. Die Stellglieder sind als Dros- selklappe 10, als Einspritzventil 15, als Zündkerze 34 oder als eine Einrichtung zum Verstellen des Ventilhubs der Ein- oder Auslaßventile 30, 31 oder als elektromechanische Aktua- toren zum Steuern des Ventilhubs der Ein-und Auslaßventile 30,31 ausgebildet. Auf die Stellgeräte wird im folgenden mit dem jeweils zugeordneten Stellglied bezug genommen.

Falls zum Einstellen der Luftmasse in den Zylindern 20, Z2- Z4 ein oder mehrere Einrichtungen zum Verstellen des Ventil- hubes der Ein-oder Auslaßventile 30, 31 oder elektromechani- schen Aktuatoren vorgesehen sind, so kann gegebenenfalls auf die Drosselklappe 10 verzichtet werden. Die Steuereinrichtung 6 ist vorzugsweise als elektronische Motorsteuerung ausgebil- det. Sie kann jedoch auch mehrere Steuergeräte umfassen, die elektrisch leitend miteinander verbunden sind, so z. B. über ein Bussystem.

In Figur 2 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steu- ern der Brennkraftmaschine dargestellt, das eine Gleichstel- lung der Zylinder 20, Z2 bis Z4 bewirkt. Das Programm ist in der Steuereinrichtung 6 gespeichert und wird dort abgearbei- tet. Das Programm kann entweder in vorgegebenen Zeitabständen während des Betriebs der Brennkraftmaschine oder in vorgege- benen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine abgearbeitet

werden. Ein derartiger Betriebszustand kann beispielsweise ein stationärer Teillastbetrieb oder ein Leerlauf sein oder dadurch charakterisiert sein, daß die Kühlmitteltemperatur TCO einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.

In einem Schritt S1 wird das Programm gestartet. In einem Schritt S2 wird das Luftverhältnis A zylinderindividuell be- stimmt, was durch das mit i indizierte i dargestellt ist.

Dabei wird mindestens einmal für jeden Zylinder 20, Z2 bis Z4 das diesen zuordenbare Luftverhältnis Ri berechnet, das dann ein Maß ist für das jeweilige Luft-/Kraftstoff-Verhältnis in dem jeweiligen Zylinder 20, Z2 bis Z4. Alternativ kann auch die zylinderindividuelle Bestimmung des Luftverhältnises Ai für jeden Zylinder gemittelt über mehrere Arbeitsspiele er- folgen.

In einem Schritt S3 wird ein erster Korrekturwert Kli für je- den der Zylinder 20, Z2 bis Z4 abhängig von dem dem jeweili- gen Zylinder zugeordneten Luftverhältnis Ri und einen Soll- wert Asp des Luftverhaltnis ermittelt. Der Sollwert/Lsp kann beispielsweise gleich eins sein, um ein stöchiometrische Luft-/Kraftstoff-Gemisch in den Zylindern 20, Z2 bis Z4 zu gewährleisten. Der erste Korrekturwert Kli wird verwendet in dem in Figur 3 dargestellten Programm zur allgemeinen Steue- rung der Brennkraftmaschine und wird weiter unten noch näher beschrieben.

In einem Schritt S4 kann das Programm für eine vorgegebene Zeitdauer in einen Wartezustand verharren oder alternativ di- rekt in den Schritt S5 gehen.

In dem Schritt S5 wird für jeden Zylinder 20, Z2 bis Z4 das Drehmoment TQi bestimmt, das jeweils durch ihn erzeugt wird.

Dazu wird entweder das Meßsignal des Drehmomentsenors 28 oder das Meßsignal des Brennraumdrucksensors 26 ausgewertet oder beispielsweise das Meßsignal des Drehzahlgebers 24. Dabei können auch Mittelwerte der auf die jeweiligen Zylinder bezo-

genen Drehmomente TQi über mehrere Arbeitsspiele der Brenn- kraftmaschine ermittelt werden.

In einem Schritt S6 wird ein zweiter Korrekturwert K2i ein- zeln für jeden Zylinder 20, Z2 bis Z4 abhängig von dem je- weils einem Zylinder Z2 bis Z4, 20 zugeordneten Drehmoment TQi und einem durch Mittelung aller Drehmomente TQi berechne- ten Mittelwert TQ MV der Drehmomente berechnet. Der zweite Korrekturwert K2i wird verwendet in dem in Figur 3 beschrie- benen allgemeinen Programm zum Steuern der Brennkraftmaschi- ne. Das Programm wird anschließend in einem Schritt S7 been- det.

In einem Schritt S10 (Figur 3) wird ein Hauptprogramm zum Steuern der Brennkraftmaschine gestartet. In einem Schritt S11 wird ein Sollwert TQI SP des von der Brennkraftmaschine zu erzeugenden Drehmoments abhängig von der Drehzahl N, dem Fahrpedalwert PV und weiteren Betriebsgrößen der Brennkraft- maschine, wie der Kühlmitteltemperatur TCO, und weiteren Drehmomentbeiträgen berechnet, wie zum Beispiel von einer elektronischen Getriebesteuerung oder einer Antriebsschlupf- regelung.

In einem Schritt S12 wird eine Kraftstoffeinspritzzeitdauer TKSTi für das oder die Einspritzventile 15 zylinderindividuell berechnet. Dazu wird für jeden Zylinder 20, Z2 bis Z4 die Kraftstoffeinspritzzeitdauer TKsTi abhängig von dem Sollwert des Drehmoments, dem jeweils zugeordneten ersten Korrektur- wert Kli und gegebenenfalls weiteren Größen berechnet. Durch die Abhängigkeit der Kraftstoffeinspritzzeitdauer TKSTi von dem jeweils dem Zylinder 20, Z2 bis Z4 zugeordneten Korrek- turwert Kli ist gewährleistet, daß das Luft-/Kraftstoff- Verhältnis in allen Zylindern dem vorgegebenen Sollwert des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses in engen Grenzen angenähert ist. Dadurch können durch Fertigungstoleranzen hervorgerufene unterschiedliche Durchflußmengen des Kraftstoffes in den Ein- spritzventilen 15 kompensiert werden.

In einem Schritt S13 wird für jeden einzelnen Zylinder 20, Z2 bis Z4 eine Ventilhubzeitdauer TVHi abhängig von dem Sollwert TQI SP des Drehmoments, dem dem jeweiligen Zylinder 20, Z2 bis Z4 zugeordneten zweiten Korrekturwert K2i und gegebenen- falls weiteren Größen berechnet. Abhängig von der dem jewei- ligen Zylinder zugeordneten Ventilhubzeitdauer Tvni werden dann je nach Ausführungsform der Brennkraftmaschine die Dros- selklappe 10 oder elektromechanische Aktuatoren oder die Ein- richtung oder die Einrichtungen zum Verstellen der Ventilhub- zeiten angesteuert.

Alternativ kann in dem Schritt S13 auch ein maximaler Ventil- hub oder ein Ventilhubverlauf als Steuergröße zum Ansteuern der Einrichtungen zum Verstellen des Ventilhubverlaufs ermit- telt werden.

Durch die Abhängigkeit der Ventilhubzeitdauer Tvni von dem dem jeweiligen Zylinder zugeordneten zweiten Korrekturwert K2i ist gewährleistet, daß die in den jeweiligen Zylindern er- zeugten Drehmomente gleich sind.

Durch die Schritte S12 und S13 ist somit vorteilhafterweise gewährleistet, daß sowohl das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis in jedem Zylinder 20, Z2 bis Z4 der Brennkraftmaschine dem vor- gegebenen Sollwert entspricht als auch das in den jeweiligen Zylindern erzeugte Drehmoment gleich ist. Dadurch ist einer- seits ein effizienter und schonender Betrieb des Katalysators 14 mit einer entsprechenden Emmissionsreduktion gewährleistet und andererseits ein hoher Fahrkomfort eines Fahrzeugs ge- währleistet, in dem die Brennkraftmaschine angeordnet ist. In einem Schritt S14 wird das Programm beendet. Das Programm ge- mäß Figur 3 wird vorzugsweise in vorgegebenen Zeitabständen oder abhängig von der Drehzahl N aufgerufen.

Figur 4 zeigt ein weiteres Verfahren zum Gleichstellen der Zylinder. Die Schritte S1 bis S4 sind identisch zu den ent-

sprechenden Schritten in Figur 2. In einem auf den Schritt S4 folgenden Schritt S17 wird einzelnen für jeden Zylinder 20, Z2 bis Z4 die dem jeweiligen Zylinder zugeordnete Drehzahl Ni bestimmt. Dabei wird beispielsweise jeweils die Drehzahl wäh- rend des Expansionstaktes des jeweiligen Zylinders oder in einem darauf folgenden Takt oder Segment bestimmt. Ein Seg- ment ist bestimmt durch den zeitlichen Abstand der oberen Totpunkte zweier Zylinder die in der Zündfolge aufeinander folgen.

In einem Schritt S18 wird für jeden Zylinder 20, Z2 bis Z4 einzelnen ein Laufunruhewert LUi abhängig von der für den je- weiligen Zylinder 17 bestimmten Drehzahl Ni bestimmt. Als be- sonders vorteilhaft hat sich hierbei eine Abhängigkeit von der dritten Potenz der jeweiligen Drehzahl Ni erwiesen. Die Laufunruhe ist dabei ein Maß für Unterschiede zwischen den in den Zylindern erzeugten Drehmomenten. Alternativ können die Laufunruhewerte LUi auch abhängig von einer dem jeweiligen Zylinder zugeordneten Änderung der Drehzahl Ni ermittelt wer- den.

In einem Schritt S19 wird der zweite Korrekturwert K2i einze- len für jeden Zylinder abhängig von dem jeweiligen Laufunru- hewert LUi ermittelt. Dies erfolgt im Sinne einer Angleichung der von den einzelnen Zylindern erzeugten Drehmomente. Bei einem vorhandenen Drehmomentsensor 28 kann für jeden Zylinder einzeln auch eine Abweichung des individuellen Drehmoments von dem über alle Zylinder gemittelte Drehmoment berechnet werden und dann der zweite Korrekturwert K2i abhängig von dieser Abweichung berechnet werden.

Ein entsprechendes Vorgehen ist auch bei Vorhandensein eines Brennraumdrucksensors 26 vorteilhaft. In einem Schritt S20 wird das Programm dann beendet.

Besonders vorteilhaft ist, wenn das Stellglied zum Einstellen der den Zylinder 20, Z2 bis Z4 zuzuführenden Luftmasse die

Einlaßventile 30 sind. Dadurch ist gewährleistet, daß die je- weilige Luftmasse in den Zylindern mit sehr hoher zeitlicher Auflösung und einer äußerst geringen Totzeit eingestellt wer- den kann.