DE102008001670B4

DE102008001670B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102008001670B4
Application number: DE102008001670.5A
Authority: DE
Inventors: Oliver Pechan; Pierre-Yves Crepin; Laurent Nack; Georg Mallebrein
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-05-08
Filing date: 2008-05-08
Publication date: 2022-03-31
Anticipated expiration: 2028-05-09
Also published as: US20090281710A1; US8239120B2; DE102008001670A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1), wobei Kraftstoff zur Verbrennung in einem Brennraum der Brennkraftmaschine (1) eingespritzt wird und wobei eine erste Größe der Brennkraftmaschine (1) ermittelt wird, die einen Rückschluss auf das Verhalten einer Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine (1), insbesondere eines Drehmoments, zulässt, gekennzeichnet durch folgende Schritte:a) eine erste einzuspritzende Kraftstoffmenge wird vorgegeben,b) ein erster Wert der ersten Größe wird ermittelt, der sich infolge einer Kraftstoffeinspritzung gemäß der ersten einzuspritzenden Kraftstoffmenge ergibt,c) ausgehend von der ersten einzuspritzenden Kraftstoffmenge wird die einzuspritzende Kraftstoffmenge im Verhältnis zu einer der Brennkraftmaschine (1) zuzuführenden Luftmenge verändert,d) ein zweiter Wert der ersten Größe wird ermittelt, der sich infolge der Änderung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge ergibt,e) der erste Wert der ersten Größe wird mit dem zweiten Wert der ersten Größe verglichen undf) abhängig vom Vergleichsergebnis wird ein Wert für ein vor der Veränderung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge für die erste einzuspritzende Kraftstoffmenge vorliegendes Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis unabhängig von einem Messwert eines den Sauerstoffgehalt im Abgas messenden Sensors ermittelt, wobei das ermittelte Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis mit einem vorgegebenen Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis verglichen wird und dass abhängig vom Vergleichsergebnis der Wert der vor dem erstmaligen Durchlauf der Schritte b) bis f) vorgegebenen ersten einzuspritzenden Kraftstoffmenge als Grundeinspritzmenge derart korrigiert wird, um das ermittelte Luft-/Kraftstoff-gemischverhältnis dem vorgegebenen Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis anzunähern.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht von einem Verfahren und von einer Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.
In der DE 10 2007 021 283 A1 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung vorgeschlagen, mittels denen der Verbrennungs-Lambdawert einer Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Brennräumen ohne Verwendung einer Lambdasonde möglich ist. Dabei werden dem ersten Brennraum eine vorgegebene erste Kraftstoffmenge und dem zweiten Brennraum eine vorgegebene zweite Kraftstoffmenge zugemessen, die erste Kraftstoffmenge um einen vorgegebenen Betrag verringert und die zweite Kraftstoffmenge um den gleichen vorgegebenen Betrag erhöht. Es werden ein erster Laufunruhewert, welcher dem ersten Brennraum zugeordnet ist, und ein zweiter Laufunruhewert, welcher dem zweiten Brennraum zugeordnet ist, ermittelt. Der Verbrennungs-Lambdawert wird, basierend auf dem ersten Laufunruhewert und dem zweiten Laufunruhewert, ermittelt.
Die US 5 690 072 A offenbart ein Verfahren und ein System zum Bestimmen und Steuern der Luft-Kraft-Verhältnisse, die der Motorbetriebskraft auf dem Anwenden einer kleinen Kraftimpulsbreitenmodulation auf den Motor und dem Synchronen Messen des Effekts der Modulation auf den Motorereignisperioden entsprechen. Dieser Effekt wird bei der Kontrolle des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses verwendet.
Die DE 102 52 423 A1 bezieht sich auf ein Verfahren zur Korrektur der Anfettung eines Kraftstoff/Luft-Gemisches in einer Warmlaufphase einer Brennkraftmaschine auf der Grundlage mindestens einer Motor-Basisgröße. Das Abgasverhalten wird dadurch begünstigt, dass in einer nach einer Startphase (DELTAtS) und vor dem Beginn (tlambda) einer Lambdaregelung liegenden Nachstartphase (DELTAtN) eine Adaption der Anfettung auf der Grundlage einer Grobprüfung unter Vergleich zwischen einer aktuell erfassten Basisgröße und einer vorhergehend erfassten Basisgröße beurteilt wird und die Adaption bei Verbesserung der Basisgröße fortgesetzt wird.
Die DE 10 2004 045 154 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (lambdam) eines Verbrennungsmotors, wobei eine mindestens einem Zylinder des Verbrennungsmotors (3) zugeführte Kraftstoffmasse (mk) und ein Zylinderdruck (p(phi)) des mindestens einen Zylinders bestimmt wird, wobei abhängig von dem Zylinderdruck (p(phi)) ein Gesamtumsatz (Qmax) des mindestens einen Zylinders bestimmt wird und wobei abhängig von dem Gesamtumsatz (Qmax) und der zugeführten Kraftstoffmasse (mk) das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (lambdam) bestimmt wird. Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung eignen sich insbesondere zur Bestimmung von Luft-Kraftstoff-Verhältnissen mit Lambda-Werten kleiner 0,9.
Es sind bereits Verfahren und Vorrichtungen zum Betreiben einer Brennkraftmaschine bekannt, bei denen Kraftstoff zur Verbrennung in einem Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird und wobei eine erste Größe der Brennkraftmaschine ermittelt wird, die einen Rückschluss auf das Verhalten einer Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine, insbesondere eines Drehmoments, zulässt. Als Beispiel für die Ermittlung einer solchen ersten Größe der Brennkraftmaschine ist die Ermittlung des Brennraumdruckes bekannt, aus der auf das Verhalten des Drehmoments der Brennkraftmaschine geschlossen werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass

a) eine erste einzuspritzende Kraftstoffmenge vorgegeben wird,
b) ein erster Wert der ersten Größe ermittelt wird, der sich infolge einer Kraftstoffeinspritzung gemäß der ersten einzuspritzenden Kraftstoffmenge ergibt,
c) ausgehend von der ersten einzuspritzenden Kraftstoffmenge die einzuspritzende Kraftstoffmenge im Verhältnis zu einer der Brennkraftmaschine zuzuführenden Luftmenge verändert wird,
d) ein zweiter Wert der ersten Größe ermittelt wird, der sich infolge der Änderung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge ergibt,
e) der erste Wert der ersten Größe mit dem zweiten Wert der ersten Größe verglichen wird und
f) abhängig vom Vergleichsergebnis ein Wert für ein vor der Veränderung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge für die erste einzuspritzende Kraftstoffmenge vorliegendes Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis unabhängig von einem Messwert eines den Sauerstoffgehalt im Abgas messenden Sensors ermittelt wird.

Auf diese Weise kann das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis ohne die Verwendung einer Lambdasonde ermittelt werden. Somit können die Kosten für eine Lambdasonde eingespart werden oder für einen Betriebszustand der Brennkraftmaschine, in dem eine vorhandene Lambdasonde noch nicht betriebsbereit ist, dennoch das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis ermittelt werden. Auf diese Weise kann z. B. aus dem Motoröl über eine Kurbelgehäuseentlüftung stark ausgasender Kraftstoff detektiert und ausgeregelt werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich.
Vorteilhaft ist es, wenn die Schritte a) bis f) wiederholt durchgeführt werden, wobei die erste einzuspritzende Kraftstoffmenge in Schritt a) gleich der beim vorherigen Durchlauf der Schritte a) bis f) bei Schritt c) erreichten einzuspritzenden Kraftstoffmenge gesetzt wird. Auf diese Weise ist eine Plausibilisierung des ermittelten Luft-/Kraftstoffgemischverhältnisses möglich, so dass das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis mit hoher Zuverlässigkeit bestimmt werden kann.
Vorteilhaft ist dabei, dass ein Fehler detektiert wird, wenn nach mehreren aufeinanderfolgenden Durchläufen der Schritte a) bis f) unterschiedliche Ergebnisse für das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis ermittelt werden, ohne dass eine Grundeinspritzmenge korrigiert wurde. Auf diese Weise ist eine Fehlererkennung oder eine Erkennung von Störeinflüssen bei der Ermittlung des Luft-/Kraftstoffgemischverhältnisses in einfacher und wenig aufwendiger Weise möglich.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn das ermittelte Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis mit einem vorgegebenen Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis verglichen wird und wenn abhängig vom Vergleichsergebnis der Wert der vor dem erstmaligen Durchlauf der Schritte b) bis f) vorgegebenen ersten einzuspritzenden Kraftstoffmenge als Grundeinspritzmenge derart korrigiert wird, um das ermittelte Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis dem vorgegebenen Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis anzunähern. Auf diese Weise lässt sich eine Regelung für das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis auch ohne Verwendung einer Lambdasonde realisieren.
Die erfindungsgemäße Ermittlung des Luft-/Kraftstoffgemischverhältnisses lässt sich in besonders einfacher Weise dadurch ermitteln, dass die einzuspritzende Kraftstoffmenge bei Schritt c) erhöht wird und dass bei einem im Falle einer im Zuge der Erhöhung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge sich ergebenen Vergleichsergebnis bei Schritt e) im Sinne einer Erhöhung der Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine auf ein vor der Erhöhung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge vorliegendes mageres Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis geschlossen wird.
Genauso einfach lässt sich das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis ermitteln, wenn die einzuspritzende Kraftstoffmenge bei Schritt c) verringert wird und wenn bei einem im Falle einer im Zuge der Verringerung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge sich ergebenden Vergleichsergebnis bei Schritt e) im Sinne einer Verringerung der Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine auf ein vor der Erhöhung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge vorliegendes mageres Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis geschlossen wird.
Genauso einfach lässt sich das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis ermitteln, wenn die einzuspritzende Kraftstoffmenge bei Schritt c) erhöht wird und wenn bei einem im Falle einer im Zuge der Erhöhung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge sich ergebenen Vergleichsergebnis bei Schritt e) im Sinne einer Verringerung der Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine auf ein vor der Erhöhung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge vorliegendes fettes Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis geschlossen wird.
Genauso einfach lässt sich das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis ermitteln, wenn die einzuspritzende Kraftstoffmenge bei Schritt c) verringert wird und wenn bei einem im Falle einer im Zuge der Verringerung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge sich ergebenen Vergleichsergebnis bei Schritt e) im Sinne einer Erhöhung der Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine auf ein vor der Erhöhung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge vorliegendes fettes Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis geschlossen wird.
Genauso einfach lässt sich das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis ermitteln, wenn bei einem im Falle einer im Zuge der Veränderung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge im Schritt c) sich ergebenen Vergleichsergebnis bei Schritt e) im Sinne einer Beibehaltung der Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine innerhalb eines vorgegebenen Tolleranzbereiches auf ein vor der Erhöhung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge vorliegendes stöchiometrisches Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis geschlossen wird.
Vorteilhaft ist weiterhin, wenn als erste Größe der Brennkraftmaschine eine Position eines Stellgliedes, vorzugsweise einer Drosselklappe, in einer Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine gewählt wird und wenn eine Bewegung des Stellgliedes in Öffnungsrichtung bei einer Verringerung der Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine erkannt wird. Auf diese Weise lässt sich eine Veränderung der Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine einfach und zuverlässig erkennen.
Eine einfache Erkennung einer Veränderung der Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine kann auch dadurch bewirkt werden, dass als erste Größe der Brennkraftmaschine ein Zündwinkel oder ein Zündwinkelwirkungsgrad als Zusammenhang zwischen einem aktuellen Zündwinkel und einem für die Verbrennung optimalen Zündwinkel gewählt wird und dass eine Spätverschiebung des Zündwinkels oder eine Verringerung des Zündwinkelwirkungsgrades bei einer Verringerung der Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine erkannt wird.
Eine einfache Ermittlung einer Veränderung der Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine kann auch dadurch bewirkt werden, dass als erste Größe der Brennkraftmaschine ein gemessenes oder modelliertes Drehmoment der Brennkraftmaschine gewählt wird, das der Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine entspricht.
Eine besonders einfache Ermittlung der Veränderung der Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine kann auch dadurch bewirkt werden, dass als erste Größe der Brennkraftmaschine eine eine Verbrennung charakterisierende Größe, vorzugsweise ein Brennraumdruck, gewählt wird, und dass eine Veränderung der Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine abhängig von einem Verhalten der die Verbrennung charakterisierenden Größe ermittelt wird.
Vorteilhaft ist weiterhin, wenn die erste Größe im Rahmen einer Regelung einer zweiten Größe der Brennkraftmaschine auf einen vorgegebenen Wert, insbesondere einer Leerlaufregelung, sich einstellt. Auf diese Weise lässt sich das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis besonders einfach, zuverlässig und wenig aufwendig ermitteln.
Vorteilhaft ist weiterhin, wenn das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis mindestens solange, insbesondere während eines Kaltstarts der Brennkraftmaschine, gemäß den Schritten a) bis f) ermittelt wird, wie eine Lambdasonde der Brennkraftmaschine nicht betriebsbereit ist. Auf diese Weise lässt sich auch während eines Betriebszustandes der Brennkraftmaschine, in dem die Lambdasonde nicht betriebsbereit ist, beispielsweise weil sie defekt ist oder wegen Wasserbeschlag nicht beheizt werden kann, das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis ermitteln.
Figurenliste
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine,
2 ein Funktionsdiagramm für einen beispielhaften Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
3 einen ersten Ablaufplan für einen beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens,
4 einen zweiten Ablaufplan für den beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens,
5 einen Verlauf einer zusätzlichen Einspritzdauer über der Zeit, und
6 einen Zusammenhang zwischen einer Änderung einer Position einer Drosselklappe und einem Ersatzwert für ein Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In 1 kennzeichnet 1 eine Brennkraftmaschine, die beispielsweise als Ottomotor oder als Dieselmotor ausgebildet sein kann. Im Folgenden wird beispielhaft angenommen, dass die Brennkraftmaschine 1 als Ottomotor ausgebildet ist. Einem Brennraum 155 des Ottomotors 1 ist über eine Luftzufuhr 10 Frischluft zuführbar. In der Luftzufuhr 10 ist ein Stellglied 5 angeordnet, das beispielsweise als Drosselklappe ausgebildet ist. Die Stellung oder Position der Drosselklappe 5 beeinflusst den über die Luftzufuhr 10 dem Brennraum 155 zugeführten Luftmassenstrom. Dabei kann die Position der Drosselklappe 5 von einer Motorsteuerung 20 beispielsweise abhängig von einem Fahrerwunsch durch entsprechende Betätigung eines Fahrpedals eingestellt werden. Dabei sei angenommen, dass der Ottomotor 1 ein Fahrzeug antreibt. Ein Positionssensor 95, beispielsweise in Form eines Potentiometers ist im Bereich der Drosselklappe 5 angeordnet und dient zur Messung der aktuellen Position α der Drosselklappe. Diese wird an die Motorsteuerung 20 zur Weiterverarbeitung übertragen. In den Brennraum wird über ein Einspritzventil 50 direkt Kraftstoff eingespritzt, wobei Einspritzzeit und Einspritzdauer ebenfalls von der Motorsteuerung 20 vorgegeben werden, beispielsweise zur Einstellung eines gewünschten Luft-/Kraftstoffgemischverhältnisses. Alternativ kann die Einspritzung auch in die Luftzufuhr 10 und dort speziell in das mit dem Bezugszeichen 160 gekennzeichnete Saugrohr, stromab der Drosselklappe 5 eingespritzt werden. Die Zündung des Luft-/Kraftstoffgemisches im Brennraum 155 erfolgt durch eine Zündkerze 55, deren Zündzeitpunkt ebenfalls von der Motorsteuerung 20 eingestellt wird. Das bei der Verbrennung des Luft-/Kraftstoffgemisches im Brennraum 155 gebildete Abgas wird in einen Abgasstrang 60 ausgestoßen. Im Abgasstrang 60 ist eine Lambdasonde 15 angeordnet, die den Sauerstoffgehalt im Abgas misst und als aktuellen λ-Wert der Motorsteuerung 20 zuführt. Die Bewegung einer vom Ottomotor 1 angetriebenen Kurbelwelle erfasst ein Drehzahlsensor 65 in Form der aktuellen Motordrehzahl n, die ebenfalls an die Motorsteuerung 20 weitergeleitet wird. Im Bereich des Brennraums 155 ist weiterhin ein Temperatursensor 70 angeordnet, der die aktuelle Motortemperatur T misst und an die Motorsteuerung 20 weiterleitet. Dabei kann der Temperatursensor 70 die Motortemperatur beispielsweise in Form der Kühlwassertemperatur oder der Öltemperatur oder der Zylinderkopftemperatur erfassen. Dabei sei im vorliegenden Beispiel angenommen, dass der Brennraum 155 der Brennraum eines Zylinders des Ottomotors 1 ist, wobei der Ottomotor 1 noch weitere Zylinder umfassen kann. Optional ist im Brennraum 155 ein Brennraumdrucksensor 75 angeordnet, der den aktuellen Brennraumdruck p_B misst und an die Motorsteuerung 20 weiterleitet.
Weiterhin optional kann im Bereich einer nicht dargestellten Abtriebswelle des Ottomotors 1 ein Momentensensor 165 angeordnet sein, der das aktuelle Drehmoment des Ottomotors 155 ermittelt und an die Motorsteuerung 20 weiterleitet. Der Momentensensor 165 ermittelt das aktuelle Drehmoment M dabei in dem Fachmann bekannter Weise beispielsweise unter Verwendung eines Dehnungsmessstreifens an der Abtriebswelle.
In 2 ist ein Funktionsdiagramm für einen beispielhaften Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, das außerdem den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielhaft verdeutlicht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann dabei beispielsweise software- und/oder hardwaremäßig in der Motorsteuerung 20 implementiert sein. Im Folgenden wird der Einfachhalt halber angenommen, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung der Motorsteuerung 20 entspricht, wobei in 2 nur diejenigen Funktionen der Motorsteuerung 20 dargestellt sind, die die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren betreffen.
Einer ersten Vergleichseinheit 85 der Motorsteuerung 20 wird vom Drehzahlsensor 65 die aktuelle Motordrehzahl n zugeführt. In einem ersten Speicher 80 ist ein Sollwert nsoll für die Motordrehzahl beispielsweise für den Leerlauf des Ottomotors 155 abgelegt. Der Sollwert nsoll wird ebenfalls der ersten Vergleichseinheit 85 zugeführt. Die erste Vergleichseinheit 85 bildet die Differenz Δn zwischen der aktuellen Motordrehzahl n und dem Sollwert nsoll für die Motordrehzahl gemäß $Δ n = n - nsoll$
Die erste Vergleichseinheit 85 gibt die gebildete Differenz Δn an einen Leerlaufregler 90 ab. Dieser stellt den Öffnungsgrad oder die Position der Drosselklappe 5 im Leerlaufbetriebszustand des Ottomotors 155 ein und bildet daher abhängig von der zugeführten Differenz Δn einen Sollwert αsoll für die Position der Drosselklappe 5 derart, dass die aktuelle Motordrehzahl n dem Sollwert nsoll für die Motordrehzahl angenähert wird. Der Leerlaufregler 90 steuert die Drosselklappe 5 gemäß dem Sollwert αsoll an. Das Potentiometer 95 erfasst den aktuellen Drosselklappenwinkel bzw. die aktuelle Position α der Drosselklappe und leitet diese an eine erste Ermittlungseinheit 30 der Motorsteuerung 20 weiter. Die erste Ermittlungseinheit 30 detektiert die aktuelle Position α der Drosselklappe 5 und leitet sie je nach Stellung eines gesteuerten Schalters 110 an einen ersten Speicher 100 oder einen zweiten Speicher 105 weiter. Im ersten Speicher 100 ist dann eine erste aktuelle Position α1 und im zweiten Speicher 105 eine zweite aktuelle Position α2 der Drosselklappe 5 gespeichert. Die erste aktuelle Position α1 der Drosselklappe 5 wird vom ersten Speicher 100 an eine zweite Vergleichseinheit 40 weitergeleitet. Die zweite aktuelle Position α2 der Drosselklappe 5 wird vom zweiten Speicher 105 ebenfalls an die zweite Vergleichseinheit 40 weitergeleitet. Die zweite Vergleichseinheit 40 bildet die Differenz Δα zwischen der ersten aktuellen Position α1 und der zweiten aktuellen Position α2 der Drosselklappe 5 wie folgt: $Δ α = α 2 - α 1$
Die zweite Vergleichseinheit 40 gibt die gebildete Differenz Δα der Position der Drosselklappe 5 an eine zweite Ermittlungseinheit 45 weiter. Der zweiten Ermittlungseinheit 45 ist von einem ersten Schwellwertspeicher 115 ein erster vorgegebener Schwellwert SW1 und von einem zweiten Schwellwertspeicher 120 ein zweiter vorgegebener Schwellwert SW2 zugeführt. Abhängig von der zugeführten Differenz Δα der Position der Drosselklappe 5, dem ersten vorgegebenen Schwellwert SW1 und dem zweiten vorgegebenen Schwellwert SW2 bildet die zweite Ermittlungseinheit 45 einen Ersatzwert λ_e für das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis des im Brennraum 155 vorliegenden Luft-/Kraftstoffgemischverhältnisses. Der Ersatzwert λ_e für das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis wird von der zweiten Ermittlungseinheit 45 an eine erste Korrektureinheit 125 weitergeleitet. Diese bildet abhängig vom Ersatzwert λ_e für das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis eine Korrekturdauer t_k für eine vorgegebene Einspritzdauer des Einspritzventils 50. Die Korrekturdauer t_k wird dabei von der ersten Korrektureinheit 125 einer Ansteuereinheit 25 und dort einem ersten Additionsglied 130 zugeführt. Als zweite Eingangsgröße wird dem ersten Additionsglied 130 eine Grundeinspritzdauer t_g von einer Vorgabeeinheit 35 der Ansteuereinheit 25 zugeführt. Die sich am Ausgang des ersten Additionsgliedes 130 ergebende Summe t_g+t_k aus Grundeinspritzdauer t_g und Korrektureinspritzdauer t_k wird einem zweiten Additionsglied 135 der Ansteuereinheit 25 zugeführt und dort mit einer zusätzlichen Einspritzdauer t_z einer zweiten Korrektureinheit 150 addiert. Die sich ergebende Summe t_r am Ausgang des zweiten Additionsgliedes 135 ermittelt sich somit wie folgt: $t_{r} = t_{g} + t_{k} + t_{z}$
Das Einspritzventil 50 wird dann gemäß der resultierenden Einspritzdauer t_r am Ausgang des zweiten Additionsgliedes 135 angesteuert. Ferner steuert die zweite Korrektureinheit 150 den ersten gesteuerten Schalter 110 an. Das Signal T des Temperatursensors 70 wird einer dritten Vergleichseinheit 145 der Motorsteuerung 20 zugeführt und dort mit einem in einem dritten Schwellwertspeicher 140 abgelegten Temperaturschwellwert TSW verglichen. Abhängig vom Vergleichsergebnis in der dritten Vergleichseinheit 145 wird ein Ausgangssignal der dritten Vergleichseinheit 145 gebildet, das die zweite Korrektureinheit 150 ansteuert.
Die Funktionsweise des in 2 dargestellten Funktionsdiagramms ist wie folgt:

Der Temperaturschwellwert TSW ist beispielsweise auf einem Prüfstand derart appliziert, dass für aktuelle Motortemperaturen T größer oder gleich dem Temperaturschwellwert TSW die Lambdasonde 15 sicher betriebsbereit ist und dass für aktuelle Motortemperaturen T kleiner dem vorgegebenen Temperaturschwellwert TSW die Lambdasonde 15 sicher nicht betriebsbereit ist. Für aktuelle Motortemperaturen T größer oder gleich dem Temperaturschwellwert TSW gibt die dritte Vergleichseinheit 145 an ihrem Ausgang ein Setzsignal ab, andernfalls ein Rücksetzsignal. Aktuelle Motortemperaturen T unterhalb des Temperaturschwellwertes TSW treten beispielsweise beim Kaltstart des Ottomotors 1 auf. Es sei nun beispielhaft angenommen, dass zu einem Zeitpunkt t = 0 ein Kaltstart des Ottomotors 1 eingeleitet wird. Hiermit liegt zum Zeitpunkt t = 0 die aktuelle Motortemperatur T unterhalb des Temperaturschwellwertes TSW und die dritte Vergleichseinheit 145 gibt an ihrem Ausgang ein Rücksetzsignal ab. Solange die zweite Korrektureinheit 150 von der dritten Vergleichseinheit 145 ein Rücksetzsignal empfängt, gibt sie als zusätzliche Einspritzdauer t_z den Wert 0 ab und steuert den gesteuerten Schalter 110 zur Verbindung des Ausgangs der ersten Ermittlungseinheit 30 mit dem ersten Speicher 100. Der Verlauf der zusätzlichen Einspritzdauer t_z über der Zeit t ist in 5 beispielhaft dargestellt.

Befindet sich der Ottomotor 1 während des Kaltstarts im Leerlauf, so ist der Leerlaufregler 90 aktiv und die Position der Drosselklappe 5 wird gemäß dem Sollwert αsoll für die Position der Drosselklappe durch den Ausgang des Leerlaufreglers 90 eingestellt. Im Folgenden soll beispielhaft angenommen werden, dass während des Kaltstarts des Ottomotors 1 der Leerlaufregler 90 aktiv ist. Der Vorgabeeinheit 35 ist der Sollwert asoll des Leerlaufreglers 90 zugeführt. Die Vorgabeeinheit 35 ermittelt abhängig vom Sollwert αsoll und einem vorgegebenen Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis λ_soll eine einzuspritzende Kraftstoffmenge und gibt die dafür erforderliche Grundeinspritzdauer t_g ab. Das vorgegebene Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis kann beispielsweise ein stöchiometrisches sein mit λ_soll = 1. Der sich tatsächlich ergebende Wert für die aktuelle Position α der Drosselklappe 5 wird von der ersten Ermittlungseinheit 30 über den gesteuerten Schalter 110 in den ersten Speicher 100 übertragen und dort gespeichert. Dabei wird der erste Speicher 100 mit jedem neuen, von der ersten Ermittlungseinheit 30 empfangenen Wert für die aktuelle Position α der Drosselklappe 5 überschrieben. Nach einer beispielsweise auf einem Prüfstand applizierbaren ersten vorgegebenen Wartezeit t_W1 seit dem Start des Ottomotors 1 zum Zeitpunkt t = 0 ist ein stationärer Betriebszustand des Ottomotors 1 sicher erreicht worden, bei dem sich die aktuelle Position α der Drosselklappe 5 auf einen stationären Wert eingeschwungen hat. Dieser eingeschwungene Wert für die aktuelle Position α der Drosselklappe 5 befindet sich zu einem ersten Zeitpunkt t₁, der um die erste vorgegebene Wartezeit t_W1 dem Zeitpunkt t = 0 nacheilt, im ersten Speicher 100 als erste aktuelle Position α1 der Drosselklappe 5. Zu diesem ersten Zeitpunkt t₁ veranlasst die zweite Korrektureinheit 150 den gesteuerten Schalter 110 zur Verbindung des Ausgangs der ersten Ermittlungseinheit 30 mit dem zweiten Speicher 105. Dies hat zur Folge, dass die zum ersten Zeitpunkt t₁ erreichte stationäre erste aktuelle Position α1 der Drosselklappe 5 im ersten Speicher 100 nicht mehr durch neue Werte überschrieben werden kann und somit „eingefroren“ wird. Zum ersten Zeitpunkt t₁ veranlasst die zweite Korrektureinheit 150 außerdem die Erhöhung der zusätzlichen Einspritzdauer t_z vom Wert 0 auf einen vorgegebenen Wert t_z1. Nach Ablauf einer zweiten vorgegebenen Wartezeit t_W2. die in der Regel kleiner als die erste vorgegebene Wartezeit t_w1 ist, seit dem ersten Zeitpunkt t₁ ist eine infolge der Erhöhung der zusätzlichen Einspritzdauer t_z gegebenenfalls auftretende Veränderung der aktuellen Position α der Drosselklappe 5 zu einem zweiten Zeitpunkt t₂ wieder eingeschwungen. Somit ändert sich der zum zweiten Zeitpunkt t₂ im zweiten Speicher 105 abgelegte Wert für die aktuelle Position α der Drosselklappe 5 nicht mehr wesentlich und wird im Folgenden als zweite aktuelle Position α2 der Drosselklappe 5 bezeichnet. Die zweite Korrektureinheit 150 veranlasst dann zum zweiten Zeitpunkt t₂ die zweite Vergleichseinheit 40 zur Bildung der Differenz Δα = α2 - α1 gemäß Gleichung (2). In der zweiten Ermittlungseinheit 45 wird die zum zweiten Zeitpunkt t₂ gebildete Differenz Δα mit dem ersten vorgegebenen Schwellwert SW1 und dem zweiten vorgegebenen Schwellwert SW2 verglichen. Dabei ist der erste vorgegebene Schwellwert SW1 positiv und der zweite vorgegebene Schwellwert SW2 negativ. Die beiden vorgegebenen Schwellwerte SW1, SW2 können dabei beispielsweise betragsgleich auf einem Prüfstand appliziert worden sein. Stellt die zweite Ermittlungseinheit 45 fest, dass die zum zweiten Zeitpunkt t₂ ermittelte Differenz Δα positiv ist, so erkennt sie, dass sich die Drosselklappe 5 infolge der Erhöhung der zusätzlichen Einspritzdauer t_z weiter geöffnet hat. Stellt die zweite Ermittlungseinheit 45 außerdem fest, dass die zum zweiten Zeitpunkt t₂ ermittelte Differenz Δα auch über dem ersten vorgegebenen Schwellwert SW1 liegt, so stellt sie fest, dass das Luft-/Kraftstoffgemisch, das vom Zeitpunkt t = 0 bis zum ersten Zeitpunkt t₁ im Brennraum 155 vorlag, auf der fetten Seite lag. Die zweite Ermittlungseinheit 45 setzt deshalb den Ersatzwert λ_e für das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis auf einen Wert kleiner 1, beispielsweise auf den Wert λ_e = 0,9. Stellt die zweite Ermittlungseinheit 45 hingegen fest, dass die zum zweiten Zeitpunkt t₂ ermittelte Änderung Δα negativ ist, so erkennt sie, dass die Drosselklappe 5 sich infolge der Erhöhung der zusätzlichen Einspritzdauer t_z in Schließrichtung bewegt hat. Unterschreitet dabei die zum zweiten Zeitpunkt t₂ ermittelte Änderung Δα den zweiten vorgegebenen Schwellwert SW2 so erkennt die zweite Ermittlungseinheit 45, dass das von der Zeit t = 0 bis zum ersten Zeitpunkt t₁ im Brennraum 155 vorliegende Luft-/Kraftstoffgemisch auf der mageren Seite lag. Die zweite Ermittlungseinheit 45 setzt den Ersatzwert λ_e für das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis dann auf einen Wert größer 1, beispielsweise auf λ_e = 1,1. Stellt hingegen die zweite Ermittlungseinheit 45 fest, dass die Differenz Δα zum zweiten Zeitpunkt t₂ zwischen dem ersten vorgegebenen Schwellwert SW1 und dem zweiten vorgegebenen Schwellwert SW2 liegt, also SW1 ≥ Δα ≥ SW2 ist, so erkennt die zweite Ermittlungseinheit 45, dass die Position der Drosselklappe 5 infolge der Erhöhung der zusätzlichen Einspritzdauer t_z im Wesentlichen unverändert geblieben ist und somit das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis im Brennraum 155 von der Zeit t = 0 bis zum ersten Zeitpunkt t₁ nahezu stöchiometrisch war. Die zweite Ermittlungseinheit 45 setzt dann den Ersatzwert bei λ_c für das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis auf den Wert 1. Der erste vorgegebene Schwellwert SW1 und der zweite vorgegebene Schwellwert SW2 sind dabei beispielsweise auf einem Prüfstand derart appliziert worden, dass die beiden vorgegebenen Schwellwerte SW1, SW2 einen Toleranzbereich bilden, innerhalb dem eine Änderung der Position der Drosselklappe 5 nach einem stöchiometrischen Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis im Brennraum 155 von der Zeit t = 0 bis zum ersten Zeitpunkt t₁ gewertet werden kann. Sobald jedoch die Differenz Δα nicht mehr zwischen dem ersten vorgegebenen Schwellwert SW1 und dem zweiten vorgegebenen Schwellwert SW2 liegt, also nicht mehr gilt SW1 ≥ Δα ≥ SW2, so kann nicht mehr von einem stöchiometrischen Luft-/Kraftstoffgemisch von der Zeit t = 0 bis zum ersten Zeitpunkt t₁ ausgegangen werden. Die beiden vorgegebenen Schwellwerte SW1, SW2 sollten in dieser Hinsicht auf einem Prüfstand und/oder in Fahrversuchen appliziert worden sein, beispielsweise mit Hilfe des Signals der während der Applikation betriebenen Lambdasonde 15 im Abgasstrang 60.
Ferner sollte der vorgegebene Wert t_z1 für die zusätzliche Einspritzdauer t_z mindestens so groß appliziert sein, dass sich im Falle eines nicht stöchiometrischen Luft-/Kraftstoffgemischverhältnisses von der Zeit t = 0 bis zum ersten Zeitpunkt t₁ eine Änderung Δα der Position der Drosselklappe zum zweiten Zeitpunkt t₂ ergibt, die nicht mehr zwischen dem ersten vorgegebenen Schwellwert SW1 und dem zweiten vorgegebenen Schwellwert SW2 liegt, also dass nicht mehr SW1 ≥ Δα ≥ SW2 gilt.
Nach Ermittlung des Ersatzwertes λ_e für die zum zweiten Zeitpunkt t₂ vorliegende Änderung Δα der Position der Drosselklappe 5 wird zu einem möglichst kurzfristig, idealerweise unmittelbar, nachfolgenden Zeitpunkt t'₂ von der zweiten Korrektureinheit 150 der gesteuerte Schalter 110 zur Verbindung des Ausgangs der ersten Ermittlungseinheit 30 mit dem ersten Speicher 100 angesteuert, so dass die zum zweiten Zeitpunkt t₂ im zweiten Speicher 105 abgelegte zweite aktuelle Position α₂ „eingefroren“ wird. Ab dem Zeitpunkt t'₂ wird nun der erste Speicher 100 mit den aktuellen Werten für die Position α der Drosselklappe 5 überschrieben. Zum Zeitpunkt t'₂ wird außerdem die zusätzliche Einspritzdauer t_z von der zweiten Korrektureinheit 150 vom vorgegebenen Wert t_z1 wieder auf den Wert 0 zurückgeführt. Ein neuer eingeschwungener Zustand ergibt sich von dem Zeitpunkt t'₂ an nach Ablauf der zweiten vorgegebenen Wartezeit t_W2 zu einem nachfolgenden dritten Zeitpunkt t₃. Zum dritten Zeitpunkt t₃ ändert sich dann die aktuelle Position α der Drosselklappe 5 im Wesentlichen nicht mehr und der Inhalt des ersten Speichers 100 bleibt konstant. Zum dritten Zeitpunkt t₃ veranlasst die zweite Korrektureinheit 150 die zweite Vergleichseinheit 40 erneut zur Bildung der Differenz Δα, jedoch im Vergleich zur Gleichung (2) mit Vorzeichenumkehr, so dass die zum dritten Zeitpunkt t₃ ermittelte Differenz im Folgenden als Δα* bezeichnet wird und sich wie folgt ermittelt: $Δ α * = α 1 - α 2$
Die zweite Ermittlungseinheit 45 vergleicht dann die zum dritten Zeitpunkt t₃ ermittelte Differenz Δα* mit dem ersten vorgegebenen Schwellwert SW1 und dem zweiten vorgegebenen Schwellwert SW2. Für den Fall, dass die zweite Ermittlungseinheit 45 erkennt, dass Δα* > SW1 ist, erkennt sie für den Zeitraum zwischen dem ersten Zeitpunkt t₁ und dem Zeitpunkt t'₂ ein mageres Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis im Brennraum 155 und setzt den Ersatzwert λ_e auf einen Wert größer 1, beispielsweise auf 1,1. Für den Fall, dass die zweite Ermittlungseinheit 45 erkennt, dass Δα* < SW2 ist, erkennt die zweite Ermittlungseinheit 45, dass zwischen dem ersten Zeitpunkt t₁ und dem Zeitpunkt t'₂ im Brennraum 155 ein fettes Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis vorlag und setzt den Ersatzwert λ_e auf einen Wert kleiner 1, beispielsweise auf 0,9. Für den Fall, dass die zweite Ermittlungseinheit 45 erkennt, dass SW1 ≥ Δα* ≥ SW2 ist, erkennt die zweite Ermittlungseinheit 45, dass zwischen dem ersten Zeitpunkt t₁ und dem Zeitpunkt t'₂ ein stöchiometrisches Luft-/Kraftstoffgemisch im Brennraum 155 vorlag und setzt den Ersatzwert λ_e auf den Wert 1.
6 zeigt einen vorgegebenen Zusammenhang zwischen der Änderung Δα, Δα* der Position der Drosselklappe 5 und dem in der zweiten Ermittlungseinheit 45 ermittelten Ersatzwert λ_e beispielhaft. Dabei ermittelt die zweite Ermittlungseinheit 45 den Ersatzwert λ_e beispielsweise gemäß diesem vorgegebenen Zusammenhang. Somit lässt sich der Ersatzwert λ_e kontinuierlich bzw. stetig über der Änderung Δα ermitteln. Der vorgegebene Zusammenhang lässt sich dabei beispielsweise auf einem Prüfstand mit Hilfe der zusätzlichen Auswertung des Signals der für die Applikation betriebsbereiten Lambdasonde 15 applizieren. Gestrichelt ist in 6 der Verlauf 505 des Ersatzwertes λ_e über der Änderung Δα* und durchgezogen der Verlauf 500 des Ersatzwertes λ_e über der Änderung Δα dargestellt.
Für SW2 ≤ Δα ≤ SW1 ist der Ersatzwert λ_e = 1 genauso wie für SW2 ≥ Δα* ≥ SW1.
Für Δα < SW2 steigt der Verlauf 500 des Ersatzwertes λ̂_e mit abnehmender Änderung Δα an.
Für Δα > SW1 fällt der Verlauf 500 des Ersatzwertes λ_e mit zunehmender Änderung Δα ab.
Für Δα* < SW2 fällt der Verlauf 505 des Ersatzwertes λ_e mit abnehmender Änderung Δα* ab.
Für Δα* >SW1 steigt der Verlauf 505 des Ersatzwertes λ_e mit zunehmender Änderung Δα* an.
Der Ersatzwert λ_e wird jeweils der ersten Korrektureinheit 125 zugeführt. Die zweite Korrektureinheit 150 sendet an die erste Korrektureinheit 125 jeweils ein Triggersignal zum zweiten Zeitpunkt t₂ und zum dritten Zeitpunkt t₃. Die erste Korrektureinheit 125 vergleicht dann den nach dem Triggersignal zum zweiten Zeitpunkt t₂ empfangenen Ersatzwert λ_e mit dem nach dem Triggersignal zum dritten Zeitpunkt t₃ empfangenen Ersatzwert λ_e. Sind die beiden Ersatzwerte λ_e zum zweiten Zeitpunkt t₂ und zum dritten Zeitpunkt t₃ voneinander um mehr als ein vorgegebener Toleranzabstand, der beispielsweise zur Berücksichtigung von Messungenauigkeiten auf einem Prüfstand appliziert wurde, verschieden, so detektiert die erste Korrektureinheit 125 einen Fehler oder eine Störung bei der Ermittlung des Ersatzwertes λ_e und gibt ein entsprechendes Fehlersignal F zur Weiterverarbeitung beispielsweise für eine optische und/oder akustische Wiedergabe oder zur Ablage in einem nicht dargestellten Fehlerspeicher ab. Wird von der ersten Korrektureinheit 125 jedoch erkannt, dass die beiden Ersatzwerte λ_e zum zweiten Zeitpunkt t₂ und zum dritten Zeitpunkt t₃ nicht voneinander abweichen, bzw. um höchstens den vorgegebenen Toleranzabstand voneinander abweichen, so wird kein Fehler erkannt und statt dessen die Korrektureinspritzdauer t_k eingestellt. Vom Zeitpunkt t = 0 bis zum dritten Zeitpunkt t₃ ist dabei die Korrektureinspritzdauer t_k = 0. Die erste Korrektureinheit 125 vergleicht im Falle einer fehlerfreien Ermittlung des Ersatzwertes λ_e den zum dritten Zeitpunkt t₃ vorliegenden Ersatzwert λ_e mit dem vorgegebenen Wert λ_soll für das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis. Ist λ_e größer λ_soll, so erhöht die erste Korrektureinheit 125 die Korrektureinspritzdauer t_k kurz nach dem dritten Zeitpunkt t₃ um ein vorgegebenes Inkrement, das beispielsweise auf einem Prüfstand geeignet appliziert sein kann. Dabei ist das Inkrement beispielsweise derart appliziert, dass es zum einen nicht zu groß ist, um eine möglichst genaue Regelung des Luft-/Kraftstoffgemischverhältnisses zu erreichen und dass es zum anderen nicht zu klein gewählt ist, um eine möglichst schnelle Regelung des Luft-/Kraftstoffgemischverhältnisses zu erreichen. Stellt jedoch die erste Korrektureinheit 125 fest, dass der zum dritten Zeitpunkt t₃ vorliegende Ersatzwert λ_e = 1 ist, so bleibt die Korrektureinspritzdauer t_k auch nach dem dritten Zeitpunkt t₃ auf dem Wert Null. Stellt die erste Korrektureinheit 125 fest, dass der zum dritten Zeitpunkt t₃ vorliegende Ersatzwert λ_e < 1 ist, so senkt sie die Korrektureinspritzdauer t_k kurz nach dem dritten Zeitpunkt t₃ vom Wert Null um ein vorgegebenes Dekrement, das betragsmäßig beispielsweise dem vorgegebenen Inkrement entsprechen kann, ab, so dass t_k negativ ist.
Auf diese Weise wird eine Regelung des Luft-/Kraftstoffgemischverhältnisses mit Hilfe des Ersatzwertes λ_e erreicht. Bei einem im Vergleich zum vorgegebenen Wert λ_soll zu mageren Gemisch, also λ_e > λ_soll, wird somit die resultierende Einspritzdauer t_r erhöht und bei einem im Vergleich zum vorgegebenen Wert λ_soll des Luft-/Kraftstoffgemischverhältnisses zu fetten Luft-/Kraftstoffgemisch (λ_e<λ_soll) und wird die resultierende Einspritzdauer t_r abgesenkt.
Nachdem die Korrektureinspritzdauer t_k zu einem kurzfristig nach dem dritten Zeitpunkt t₃, vorzugsweise unmittelbar nach dem dritten Zeitpunkt t₃ folgenden Zeitpunkt t'₃ vorgegeben wurde, wartet die zweite Korrektureinheit 150 vom Zeitpunkt t'₃ an wieder die zweite vorgegebene Wartezeit t_w2 ab, nach deren Ablauf ein vierter Zeitpunkt t₄ erreicht wird. Zum vierten Zeitpunkt t₄ kann davon ausgegangen werden, dass die durch eine eventuelle Veränderung der Korrektureinspritzdauer t_k zum Zeitpunkt t'₃ bewirkte Änderung der aktuellen Position α der Drosselklappe 5 wieder eingeschwungen ist, so dass das beschriebene Verfahren ab dem vierten Zeitpunkt t₄ wiederholt werden kann, wobei der vom ersten Zeitpunkt t₁ bis zum Zeitpunkt t'₃ beschriebene Vorgang vom vierten Zeitpunkt t₄ an wiederholt wird. Das beschriebene Verfahren kann dabei so oft wiederholt werden, bis die dritte Vergleichseinheit 145 an ihrem Ausgang wieder ein Setzsignal abgibt, weil die aktuelle Motortemperatur T den Temperaturschwellwert TSW erreicht hat und damit der Kaltstart des Ottomotors 1 beendet ist. Das beschriebene Verfahren ist auch dann beendet, wenn die Leerlaufregelung nicht mehr aktiv ist oder wenn ein anderer Sollwert n_soll für die Leerlaufregelung vorgegeben werden soll. In diesem Fall hängt die Änderung Δα der Position der Drosselklappe nicht mehr nur von der Veränderung der zusätzlichen Einspritzdauer t_z ab, so dass die Ermittlung des Ersatzwertes λ_e unzuverlässig wird.
In 3 ist ein Ablaufplan für einen beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Nach dem Start des Programms, beispielsweise mit Starten des Ottomotors 1, werden bei einem Programmpunkt 200 ein Speicherwert λ_speicher für das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis, sowie ein Durchlaufzähler jeweils auf den Wert Null initialisiert, also λ_speicher = 0 und Durchlaufzähler = 0. Ferner wird bei Programmpunkt 200 der vorgegebene Wert λ_soll für das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis vorgegeben, beispielsweise auf den Wert 1 als stöchiometrisches Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis. Der Programmpunkt 200 findet dabei zwischen der Zeit t = 0 und dem ersten Zeitpunkt t₁ statt. Deshalb wird bei Programmpunkt 200 auch die Grundeinspritzdauer t_g gemäß dem vorgegebenen Wert λ_soll für das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis abhängig vom Sollwert α_soll für die Position der Drosselklappe 5 eingestellt, wobei die Grundeinspritzdauer t_g zum ersten Zeitpunkt t₁ eingeschwungen ist. Der Programmpunkt 200 wird deshalb vorzugsweise zu einem Zeitpunkt t mit 0 < t < t₁ durchgeführt, zu dem die Grundeinspritzdauer t_g auf einen stationären Wert eingeschwungen ist. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 205 verzweigt.
Bei Programmpunkt 205 wird die aktuelle Motortemperatur T erfasst und der Durchlaufzähler um 1 inkrementiert, also Durchlaufzähler = Durchlaufzähler + 1. Der Programmpunkt 205 erfolgt dabei ebenfalls noch vor Erreichen des ersten Zeitpunktes t₁. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 210 verzweigt.
Bei Programmpunkt 210 prüft die dritte Vergleichseinheit, ob die aktuelle Motortemperatur T größer oder gleich dem Temperaturschwellwert TSW ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 255 verzweigt, andernfalls wird zu einem Programmpunkt 215 verzweigt.
Bei Programmpunkt 215 wird unmittelbar vor dem ersten Zeitpunkt t₁ die eingeschwungene erste aktuelle Position al der Drosselklappe 5 ermittelt. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 220 verzweigt.
Bei Programmpunkt 220 veranlasst die zweite Korrektureinheit 150 zum ersten Zeitpunkt t₁ die Erhöhung der zusätzlichen Einspritzmenge t_z auf den vorgegebenen Wert t_z1. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 225 verzweigt.
Bei Programmpunkt 225 wird unmittelbar vor dem zweiten Zeitpunkt t₂ die eingeschwungene zweite aktuelle Position α2 der Drosselklappe 5 ermittelt. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 230 verzweigt.
Bei Programmpunkt 230 wird zum zweiten Zeitpunkt t₂ die Differenz Δα = α2 - α1 ermittelt. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 235 verzweigt.
Bei Programmpunkt 235 wird zwischen dem zweiten Zeitpunkt t₂ und dem Zeitpunkt t₂ der Ersatzwert λ_e in der zweiten Ermittlungseinheit 45 gemäß einem Unterprogramm ermittelt, dessen Ablauf in 4 beispielhaft dargestellt ist. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 240 verzweigt.
Bei Programmpunkt 240 wird geprüft, ob der Speicherwert λ_speicher für das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis ungleich Null ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 245 verzweigt, andernfalls wird zu einem Programmpunkt 260 verzweigt.
Bei Programmpunkt 245 wird geprüft, ob der Speicherwert λ_speicher innerhalb dem vorgegebenen Toleranzabstand gleich dem Erwartungswert λ_e ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 250 verzweigt, andernfalls wird zu einem Programmpunkt 265 verzweigt.
Bei Programmpunkt 250 wird geprüft, ob der Durchlaufzähler kleiner oder gleich einem vorgegebenen Schwellwert ist. Ist dies der Fall, so wird zu Programmpunkt 205 zurückverzweigt, andernfalls wird zu einem Programmpunkt 280 verzweigt.
Bei Programmpunkt 280 wird in der ersten Korrektureinheit 125 geprüft, ob der Speicherwert λ_speicher größer als der Sollwert λ_soll für das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 285 verzweigt, andernfalls wird zu einem Programmpunkt 270 verzweigt.
Bei Programmpunkt 285 wird die Korrektureinspritzdauer t_k um den Inkrementwert erhöht. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 290 verzweigt.
Bei Programmpunkt 290 wird der Speicherwert λ_speicher und der Durchlaufzähler jeweils wieder auf Null gesetzt, so dass λ_speicher = 0 und Durchlaufzähler = 0. Anschließend wird zu Programmpunkt 205 zurückverzweigt.
Bei Programmpunkt 270 prüft die erste Korrektureinheit 125, ob der Speicherwert λ_speicher kleiner als der Sollwert λ_soll für das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 275 verzweigt, andernfalls wird zu Programmpunkt 290 verzweigt.
Bei Programmpunkt 275 wird die Korrektureinspritzdauer t_k von der ersten Korrektureinheit 125 um das vorgegebene Dekrement erniedrigt. Anschließend wird zu Programmpunkt 290 verzweigt.
Bei Programmpunkt 255 wird der Ausgang der dritten Vergleichseinheit 145 gesetzt und eine Lambdaregelung auf der Grundlage der nun betriebsbereiten Lambdasonde 15 in dem Fachmann bekannter Weise durchgeführt. Anschließend wird das Programm verlassen.
Bei Programmpunkt 260 wird der Speicherwert λ_speicher mit dem ermittelten Ersatzwert λ_e überschrieben. Anschließend wird zu Programmpunkt 250 verzweigt.
Bei Programmpunkt 265 wird ein Fehler bei der Ermittlung des Ersatzwertes λ_e erkannt und das Fehlersignal F erzeugt. Anschließend wird das Programm verlassen. Jeder wiederholte Durchlauf des Programms ermittelt die entsprechenden Werte, um die vorgegebene zweite Wartezeit t_W2 verzögert gegenüber der Ermittlung dieser Werte beim vorherigen Durchlauf des Programms. Der vorgegebene Schwellwert für den Durchlaufzähler ist größer oder gleich 2, so dass zumindest zwei Durchläufe des Programms bis zum dritten Zeitpunkt t₃ gewährleistet sind und damit eine Fehlererkennung ermöglicht wird.
Die vorgegebenen Wartezeiten t_W1, t_W2 werden beispielsweise auf einem Prüfstand appliziert. Die erste vorgegebene Wartezeit t_W1 kann beispielsweise einige Sekunden, z. B. 10s, oder auch mehrere Minuten betragen, die zweite vorgegebene Wartezeit t_W2 kann beispielsweise einige Sekunden, beispielsweise 10s, betragen.
Gemäß 4 ist ein Ablaufplan für einen beispielhaften Ablauf zur Ermittlung des Ersatzwertes λ_e gemäß dem Unterprogramm bei Programmpunkt 235 nach 3 dargestellt. Das Unterprogramm gemäß 4 läuft dabei in der zweiten Ermittlungseinheit 45 ab. Nachdem Start des in Programmpunkt 235 der 3 aufgerufenen Unterprogramms prüft die zweite Ermittlungseinheit 45 bei einem Programmpunkt 300, ob die zusätzliche Einspritzdauer t_z zuletzt erhöht wurde. Zu diesem Zweck wird die zusätzliche Einspritzdauer t_z von der zweiten Korrektureinheit 150 auch der zweiten Ermittlungseinheit 45 zugeführt. Ist dies der Fall, wurde also die zusätzliche Einspritzdauer t_z zuletzt erhöht, so wird zu einem Programmpunkt 305 verzeigt, andernfalls, d. h. wenn die zusätzliche Einspritzdauer t_z zuletzt erniedrigt wurde, wird zu einem Programmpunkt 330 verzweigt.
Bei Programmpunkt 305 prüft die zweite Ermittlungseinheit 45, ob Δα kleiner als der zweite vorgegebene Schwellwert SW2 ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 310 verzweigt, andernfalls wird zu einem Programmpunkt 315 verzweigt.
Bei Programmpunkt 310 stellt die zweite Ermittlungseinheit 45 fest, dass vor der Erhöhung der zusätzlichen Einspritzdauer t_z das im Brennraum 155 vorliegende Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis mager war. Die zweite Ermittlungseinheit 45 setzt somit bei Programmpunkt 310 den Erwartungswert λ_e auf einen Wert größer 1. Anschließend wird das Unterprogramm verlassen und das Hauptprogramm bei Programmpunkt 240 weiterverfolgt.
Bei Programmpunkt 315 prüft die zweite Ermittlungseinheit 45, ob Δα größer als der erste vorgegebene Schwellwert SW1 ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 320 verzweigt, andernfalls wird zu einem Programmpunkt 325 verzweigt.
Bei Programmpunkt 320 erkennt die zweite Ermittlungseinheit 45, dass das vor der letztmaligen Erhöhung der zusätzlichen Einspritzdauer t_z im Brennraum 155 vorliegende Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis fett war und setzt den Ersatzwert λ_e auf einen Wert kleiner 1. Anschließend wird das Unterprogramm verlassen und das Hauptprogramm bei Programmpunkt 240 weiterverfolgt.
Bei Programmpunkt 325 stellt die zweite Ermittlungseinheit 45 fest, dass das vor der letztmaligen Erhöhung der zusätzlichen Einspritzdauer t_z im Brennraum 155 vorliegende Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis stöchiometrisch war und setzt den Ersatzwert λ_e auf den Wert 1. Anschließend wird das Unterprogramm verlassen und das Hauptprogramm bei Programmpunkt 240 fortgesetzt.
Bei Programmpunkt 330 prüft die zweite Ermittlungseinheit 45, ob Δα* größer als der erste vorgegebene Schwellwert SW1 ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 335 verzweigt, andernfalls wird zu einem Programmpunkt 340 verzweigt.
Bei Programmpunkt 335 erkennt die zweite Ermittlungseinheit 45, dass das vor der letztmaligen Erniedrigung der zusätzlichen Einspritzdauer t_z im Brennraum 155 vorliegende Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis mager war und setzt den Erwartungswert λ_e auf einen Wert größer 1. Anschließend wird das Unterprogramm verlassen und das Hauptprogramm bei Programmpunkt 240 fortgesetzt.
Bei Programmpunkt 340 prüft die zweite Ermittlungseinheit 45, ob Δα* < SW2 ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 345 verzweigt, andernfalls wird zu einem Programmpunkt 350 verzweigt.
Bei Programmpunkt 345 stellt die zweite Ermittlungseinheit 45 fest, dass das im Brennraum 155 vor der letztmaligen Erniedrigung der zusätzlichen Einspritzdauer t_z vorliegende Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis fett war und setzt den Ersatzwert λ_e auf einen Wert kleiner 1. Anschließend wird das Unterprogramm verlassen und das Hauptprogramm bei Programmpunkt 240 fortgesetzt.
Bei Programmpunkt 350 stellt die zweite Ermittlungseinheit 45 fest, dass das vor der letztmaligen Erniedrigung der zusätzlichen Einspritzdauer t_z im Brennraum 155 vorliegende Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis stöchiometrisch war und setzt den Ersatzwert λ_e auf den Wert 1. Anschließend wird das Unterprogramm verlassen und das Hauptprogramm bei Programmpunkt 240 fortgesetzt.
Generell wird gemäß der Erfindung aufgrund der Veränderung der zusätzlichen Einspritzdauer t_z oder allgemein einer Veränderung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge im Verhältnis zu der der Brennkraftmaschine zuzuführenden Luftmenge geprüft, ob sich dadurch auch eine Änderung einer ersten Größe der Brennkraftmaschine ergibt, die einen Rückschluss auf das Verhalten einer Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine 1, insbesondere eines Drehmoments oder einer Leistung der Brennkraftmaschine 1 zulässt, ergibt. Abhängig von der Änderung der ersten Größe der Brennkraftmaschine 1 wird dann ein Wert für das vor der Veränderung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge im Brennraum 155 vorliegende Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis ermittelt, also das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis für die der Grundeinspritzdauer t_g zugeordnete einzuspritzende Kraftstoffmenge bzw. der um die Korrektureinspritzdauer korrigierten Grundeinspritzmenge t_g + t_k. Dabei kann sich die Änderung der ersten Größe der Brennkraftmaschine 1 in vorteilhafter und einfach auswertbarer Weise im Zusammenhang mit einer Leerlaufregelung ergeben, wie sie in 2 durch das Bezugszeichen 90 dargestellt ist. Als Beispiel für die erste Größe der Brennkraftmaschine 1 ist dabei im Ausführungsbeispiel nach 2 die aktuelle Position α der Drosselklappe 5 verwendet worden. Zusätzlich oder alternativ kann als erste Größe auch der Zündwinkel oder der Zündwinkelwirkungsgrad verwendet werden. Der Zündwinkelwirkungsgrad gibt dabei den Zusammenhang zwischen einem aktuellen Zündwinkel und einem für die Verbrennung optimalen Zündwinkel an, beispielsweise in Form eines Quotienten zwischen dem aktuellen Zündwinkel und dem für die Verbrennung optimalen Zündwinkel. Führt die Erhöhung der zusätzlichen Einspritzdauer t_z zum ersten Zeitpunkt t₁ zu einer Verstellung des Zündwinkels in Richtung früh bzw. zu einer Erhöhung des Zündwinkelwirkungsgrades, d. h. einer Annäherung des aktuellen Zündwinkels an den für die Verbrennung optimalen Zündwinkel, so wertet in diesem Fall die zweite Ermittlungseinheit 45 die Zündwinkelveränderung aus und erkennt, dass das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis vor der Erhöhung der zusätzlichen Einspritzdauer t_z mager war. Im Falle einer von der zweiten Ermittlungseinheit 45 erkannten Spätverstellung des Zündwinkels oder einer Reduzierung des Zündwinkelwirkungsgrades, d. h. einer Entfernung des aktuellen Zündwinkels von dem für die Verbrennung optimalen Zündwinkel aufgrund der Erhöhung der zusätzlichen Einspritzdauer t_z erkennt die zweite Ermittlungseinheit 45, dass das vor der Erhöhung der zusätzlichen Einspritzdauer t_z im Brennraum 155 vorliegende Luft-/Kraftstoffgemisch fett war. Verschiebt sich jedoch der Zündwinkel aufgrund der Erhöhung der zusätzlichen Einspritzdauer t_z nur unwesentlich innerhalb vorgegebener Toleranzschranken, so erkennt die zweite Ermittlungseinheit 45, dass das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis im Brennraum 155 vor der Erhöhung der zusätzlichen Einspritzdauer t_z stöchiometrisch war.
Zusätzlich oder alternativ zur Auswertung der aktuellen Position der Drosselklappe 5 oder der Verschiebung des Zündwinkels kann die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine 1 auch direkt, beispielsweise mittels eines Momentensensors in dem Fachmann bekannter Weise gemessen oder aus anderen Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 in dem Fachmann bekannter Weise modelliert werden. Auf das Verhalten der Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine 1 kann auch das Signal p_B des Brennraumdrucksensors 75 Rückschlüsse liefern. Aus dem Signal des Brennraumdrucksensors 75, d. h. aus dem ermittelten zeitlichen Verlauf des Brennraumdruckes p_B kann auf das Verhalten der Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine geschlossen werden. Wird somit anhand des Signal p_B des Brennraumdrucksensors 75 bzw. des Signals M des Momentensensors 145 geschlossen, dass aufgrund der Erhöhung der zusätzlichen Einspritzdauer t_z das Drehmoment oder die Leistung der Brennkraftmaschine 1 sich erhöht, so erkennt die zweite Ermittlungseinheit 45, dass das vor der Erhöhung der zusätzlichen Einspritzdauer t_z im Brennraum 155 vorliegende Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis mager war. Erkennt die zweite Ermittlungseinheit 45 aufgrund der Erhöhung der zusätzlichen Einspritzdauer t_z eine Erniedrigung des Drehmoments oder der Leistung der Brennkraftmaschine anhand des Signals des Momentensensors 165 oder des Signals des Brennraumdrucksensors 75, so erkennt sie, dass das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis im Brennraum 155 vor der Erhöhung der zusätzlichen Einspritzdauer t_z fett war. Erkennt die zweite Ermittlungseinheit 45 aufgrund der Erhöhung der zusätzlichen Einspritzdauer t_z keine wesentliche Änderung des Drehmoments oder der Leistung anhand des Signals des Momentensensors 165 bzw. des Brennraumdrucksensors 75, d. h. eine Änderung des Drehmoments oder der Leistung der Brennkraftmaschine lediglich in einem vorgegebenen Toleranzbereich um den Wert 0 herum, so erkennt die zweite Ermittlungseinheit 45, dass das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis im Brennraum 155 vor der Erhöhung der zusätzlichen Einspritzdauer t_z stöchiometrisch war.
Erkennt die zweite Ermittlungseinheit 45 im Falle einer vorherigen Absenkung der zusätzlichen Einspritzdauer t_z anhand des Signals des Momentensensors 165 oder des Brennraumdrucksensors 75 eine Absenkung des Drehmoments oder der Leistung der Brennkraftmaschine, so erkennt sie, dass das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis im Brennraum 155 vor der Erniedrigung der zusätzlichen Einspritzdauer t_z mager war. Erkennt jedoch die zweite Ermittlungseinheit 45 anhand des Signals des Momentensensors 165 bzw. des Brennraumdrucksensors 75, dass infolge der Absenkung der zusätzlichen Einspritzdauer t_z das Drehmoment oder die Leistung der Brennkraftmaschine 1 ansteigt, so erkennt sie, dass das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis im Brennraum 155 vor der Absenkung der zusätzlichen Einspritzdauer t_z fett war. Erkennt die zweite Ermittlungseinheit 45 anhand des Signals des Momentensensors 165 bzw. des Brennraumdrucksensors 75, dass sich das Drehmoment oder die Leistung der Brennkraftmaschine 1 infolge der Absenkung der zusätzlichen Einspritzdauer t_z nur unwesentlich ändert, d. h. die Änderung des Drehmoments oder der Leistung der Brennkraftmaschine 1 in einem vorgegebenen Toleranzbereich um den Wert 0 herum erfolgt, so erkennt die zweite Ermittlungseinheit 245, dass das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis im Brennraum 155 vor der Absenkung der zusätzlichen Einspritzdauer t_z stöchiometrisch war.
Zur Ermittlung des Ersatzwertes λ_e für das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis kann auch die Laufruhe der Brennkraftmaschine 1 herangezogen werden, die in dem Fachmann bekannter Weise, beispielsweise aus der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 bestimmt werden kann. Bei einer infolge der Veränderung der zusätzlichen Einspritzdauer t_z hohen Laufruhe über einem beispielsweise auf einem Prüfstand durch Auswertung des von der Lambdasonde 15 während der Applikation gemessenen Luft-/Kraftstoffgemischverhältnisses applizierten Schwellwert kann von einem vor der Veränderung der zusätzlichen Einspritzdauer t_z im Brennraum 155 vorliegenden stöchiometrischen Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis ausgegangen und λ_e = 1 gesetzt werden. Andernfalls war das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis im Brennraum 155 vor der Veränderung der zusätzlichen Einspritzdauer t_z im fetten oder im mageren Bereich. Eine genauere Bestimmung des Ersatzwertes λ_e ist in diesem Fall nicht möglich.
Die Laufruhe stellt dabei ebenfalls wie auch die Position der Drosselklappe 5, der Zündwinkel, der Zündwinkelwirkungsgrad, das Drehmoment, die Leistung, der Brennraumdruck eine Größe dar, die einen Rückschluss auf das Verhalten einer Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine 1, beispielsweise des Drehmoments oder der Leistung, zulässt. Dabei wird bei der Applikation der Schwellwert für die Laufruhe so gewählt, dass nur für Werte der Laufruhe oberhalb des Schwellwertes die Lambdasonde 15 einen Lambdawert für ein stöchiometrisches Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis ermittelt.
Die zuvor beschriebene erweiterte Öffnung der Drosselklappe 5 bzw. Spätverstellung des Zündwinkels entspricht dabei einer Absenkung der Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine, also einer Absenkung des Drehmoments oder der Leistung der Brennkraftmaschine 1. Eine Bewegung der Drosselklappe 5 in Schließrichtung bzw. eine Verschiebung des Zündwinkels nach früh entspricht hingegen einer Erhöhung des Drehmoments oder der Leistung der Brennkraftmaschine und damit der Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine 1.
Als Bedingung für das Vorliegen des Kaltstarts kann zusätzlich oder alternativ zur Temperaturüberwachung auch eine Zeitüberwachung durchgeführt werden, wobei die seit dem Start der Brennkraftmaschine abgelaufene Zeit mit einer vorgegebenen Zeit verglichen wird. Erreicht die abgelaufene Zeit die vorgegebene Zeit, so wird das Ende des Kaltstarts erkannt. Die vorgegebene Zeit wird dabei beispielsweise auf einem Prüfstand derart appliziert, dass sichergestellt ist, dass nach Ablauf der vorgegebenen Zeit seit dem Start der Brennkraftmaschine die Lambdasonde 15 betriebsbereit ist.
Zusätzlich oder alternativ kann das Vorliegen des Kaltstarts auch anhand eines Betriebsbereitschaftssignals der Lambdasonde 15 ermittelt werden. Sobald sich die Lambdasonde mit ihrem Betriebsbereitschaftssignal betriebsbereit meldet, wird das Ende des Kaltstarts erkannt und die Lambdaregelung nicht mehr auf der Grundlage des Ersatzwertes λ_e, sondern auf der Grundlage des vom Lambdasensor 15 ermittelten Lambdawertes durchgeführt. Entsprechendes gilt für die Alternative der Kaltstarterkennung, solange die vorgegebene Zeit noch nicht erreicht ist. Dabei wird nach Ablauf der vorgegebenen Zeit von der Lambdaregelung aufgrund des Ersatzwertes λ_e. auf die Lambdaregelung aufgrund des Lambdasignals des Lambdasensors 15 umgeschaltet.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch bei Brennkraftmaschinen durchführbar, die überhaupt keine Lambdasonde aufweisen, so dass das beschriebene Verfahren und die beschriebene Vorrichtung die Lambdaregelung auf der Grundlage des Ersatzwertes λ_e auch außerhalb des Kaltstarts der Brennkraftmaschine durchführen.
Wenn beim Anfetten des Luft-/Kraftstoffgemischverhältnisses im Brennraum 155 durch Erhöhen der zusätzlichen Einspritzdauer t_z der Leerlaufregler 90 die Drosselklappe 5 in Schließrichtung bewegt und beim Abmagern des Luft-/Kraftstoffgemisches im Brennraum 155 durch Absenken der zusätzlichen Einspritzdauer t_z die Drosselklappe 5 in Öffnungsrichtung bewegt wird, so ist das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis ohne die zusätzliche Einspritzdauer t_z auf der mageren Seite. Die Erhöhung der zusätzlichen Einspritzdauer t_z führt dann zu einem höheren Drehmoment der Brennkraftmaschine 1. Wenn die Reaktion jedoch umgekehrt ist, d. h. beim Erhöhen der zusätzlichen Einspritzdauer t_z der Leerlaufregler 90 die Drosselklappe 5 in Öffnungsrichtung betätigt und beim Reduzieren der zusätzlichen Einspritzdauer t_z die Drosselklappe in Schließrichtung betätigt wird, so ist das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis im Brennraum 155 ohne die zusätzliche Einspritzdauer t_z fett und die zusätzliche Einspritzdauer t_z führt eher zu einem geringeren Drehmoment der Brennkraftmaschine 1, da das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis dann überfettet ist.
Der Zündwinkelwirkungsgrad kann auch als das Verhältnis des von der Brennkraftmaschine beim aktuellen Zündwinkel abgegebenen Drehmoments bezogen auf das von der Brennkraftmaschine 1 beim optimalen Zündwinkel abgegebenen Drehmoment berechnet werden. Beim optimalen Zündwinkel ist der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine 1 am höchsten.
Genauer gesagt gibt der Zündwinkelwirkungsgrad an, auf wie viel Prozent des in der Hochdruckphase des oder der Zylinder indizierte Drehmoment der Brennkraftmaschine 1 gegenüber dem Wert bei optimalen Zündwinkel gefallen ist.
Der Zusammenhang zwischen einer sich schließenden Drosselklappe 5 und einer Erhöhung des Drehmoments oder der Leistung der Brennkraftmaschine 1 ist nur im Falle der beispielhaft betrachteten Leerlaufregelung gültig. Ohne Leerlaufregelung bzw. außerhalb des Leerlaufs ist das erfindungsgemäße Verfahren über die direkte Messung des Drehmomentes mittels des Drehmomentensensors 165 oder durch indirekte Ermittlung des Drehmomentes oder der Leistung der Brennkraftmaschine 1, beispielsweise mittels des Brennraumdrucksensors 75 möglich, jedoch nicht durch Auswertung der Position der Drosselklappe 5 oder des Zündwinkels. Die Leerlaufregelung ist für die erfindungsgemäße Ermittlung des Ersatzwertes λ_e für das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis nicht unbedingt erforderlich, d. h. der Sollwert αsoll kann auch anderweitig als von einem Leerlaufregler vorgegeben werden, beispielsweise als Ausgangsgröße eines Fahrgeschwindigkeitsreglers oder zur Umsetzung eines Fahrerwunsches, wobei zur erfindungsgemäßen Ermittlung des Ersatzwertes λ_e in diesem Fall der Fahrerwunsch möglichst zeitlich konstant sein sollte. Ansonsten ist eine zuverlässige Ermittlung des Ersatzwertes λ_e für das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis nicht gewährleistet.
Zusätzlich oder alternativ zum Sollwert αsoll kann der Leerlaufregler 90 auch einen Sollwert für den Zündwinkel abgeben, so dass auf diese Weise eine entsprechend wie oben beschriebene Auswertung des Zündwinkels auf Spätverschiebung oder Frühverschiebung im Hinblick auf die Ermittlung des Ersatzwertes λ_e für das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis in der beschriebenen Weise erfolgen kann. Durch die Änderung der zusätzlichen Einspritzdauer t_z wird im Falle eines nichtstöchiometrischen Luft-/Kraftstoffgemischverhältnisses im Brennraum 155 eine Veränderung des Sollwertes α_soll bzw. des Zündwinkels erforderlich, um die gewünschte Solldrehzahl nsoll im Falle des Leerlaufreglers oder eine gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit im Falle des Fahrgeschwindigkeitsreglers oder einen bestimmten Fahrerwunsch im Falle einer Betätigung des Fahrpedals aufrechtzuerhalten. Durch Auswertung dieser Änderungen, die sich auch in der Änderung des von der Brennkraftmaschine 1 abgegebenen Drehmoments oder der von der Brennkraftmaschine 1 abgegebenen Leistung widerspiegeln, wird der Ersatzwert λ_e für das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis in der beschriebenen Weise ermittelt.
Für den Fall, dass im Abgasstrang keine Lambdasonde verbaut ist, kann das im Leerlauf bzw. während der aktivierten Leerlaufregelung ermittelte Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis in den gesamten Last-Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine übernommen werden. Diese Anwendung kann z. B. bei einem ganz kleinen Motor in einem Billigsystem ohne Lambdasonde 15 und ggf. auch ohne Regelung des Luft-/Kraftstoffgemischverhältnisses, beispielsweise bei einem Motorrad oder einem Low Price Vehicle zum Einsatz kommen.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich dabei auch für Motoren, die mit konstanter, geregelter Drehzahl laufen, wie z. B. Stromaggregate, kleine Motoren für Wärmepumpen, Motorsägen oder dergleichen. Auch in diesem Fall kann, sofern es nicht auf optimale Abgasreinigung ankommt, auf eine Lambdasonde im Abgasstrang verzichtet werden.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1), wobei Kraftstoff zur Verbrennung in einem Brennraum der Brennkraftmaschine (1) eingespritzt wird und wobei eine erste Größe der Brennkraftmaschine (1) ermittelt wird, die einen Rückschluss auf das Verhalten einer Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine (1), insbesondere eines Drehmoments, zulässt, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) eine erste einzuspritzende Kraftstoffmenge wird vorgegeben, b) ein erster Wert der ersten Größe wird ermittelt, der sich infolge einer Kraftstoffeinspritzung gemäß der ersten einzuspritzenden Kraftstoffmenge ergibt, c) ausgehend von der ersten einzuspritzenden Kraftstoffmenge wird die einzuspritzende Kraftstoffmenge im Verhältnis zu einer der Brennkraftmaschine (1) zuzuführenden Luftmenge verändert, d) ein zweiter Wert der ersten Größe wird ermittelt, der sich infolge der Änderung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge ergibt, e) der erste Wert der ersten Größe wird mit dem zweiten Wert der ersten Größe verglichen und f) abhängig vom Vergleichsergebnis wird ein Wert für ein vor der Veränderung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge für die erste einzuspritzende Kraftstoffmenge vorliegendes Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis unabhängig von einem Messwert eines den Sauerstoffgehalt im Abgas messenden Sensors ermittelt, wobei das ermittelte Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis mit einem vorgegebenen Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis verglichen wird und dass abhängig vom Vergleichsergebnis der Wert der vor dem erstmaligen Durchlauf der Schritte b) bis f) vorgegebenen ersten einzuspritzenden Kraftstoffmenge als Grundeinspritzmenge derart korrigiert wird, um das ermittelte Luft-/Kraftstoff-gemischverhältnis dem vorgegebenen Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis anzunähern.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte a) bis f) wiederholt durchgeführt werden, wobei die erste einzuspritzende Kraftstoffmenge im Schritt a) gleich der beim vorherigen Durchlauf der Schritte a) bis f) bei Schritt c) erreichten einzuspritzenden Kraftstoffmenge gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fehler detektiert wird, wenn nach mehreren aufeinanderfolgenden Durchläufen der Schritte a) bis f) unterschiedliche Ergebnisse für das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis ermittelt werden, ohne dass eine Grundeinspritzmenge korrigiert wurde.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzuspritzende Kraftstoffmenge bei Schritt c) erhöht wird und dass bei einem im Falle einer im Zuge der Erhöhung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge sich ergebenden Vergleichsergebnis bei Schritt e) im Sinne einer Erhöhung der Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine (1) auf ein vor der Erhöhung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge vorliegendes mageres Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis geschlossen wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzuspritzende Kraftstoffmenge bei Schritt c) verringert wird und dass bei einem im Falle einer im Zuge der Verringerung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge sich ergebenden Vergleichsergebnis bei Schritt e) im Sinne einer Verringerung der Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine (1) auf ein vor der Erhöhung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge vorliegendes mageres Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis geschlossen wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzuspritzende Kraftstoffmenge bei Schritt c) erhöht wird und dass bei einem im Falle einer im Zuge der Erhöhung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge sich ergebenden Vergleichsergebnis bei Schritt e) im Sinne einer Verringerung der Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine (1) auf ein vor der Erhöhung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge vorliegendes fettes Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis geschlossen wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzuspritzende Kraftstoffmenge bei Schritt c) verringert wird und dass bei einem im Falle einer im Zuge der Verringerung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge sich ergebenden Vergleichsergebnis bei Schritt e) im Sinne einer Erhöhung der Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine (1) auf ein vor der Erhöhung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge vorliegendes fettes Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis geschlossen wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem im Falle einer im Zuge der Veränderung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge in Schritt c) sich ergebenden Vergleichsergebnis bei Schritt e) im Sinne einer Beibehaltung der Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine (1) innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches auf ein vor der Erhöhung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge vorliegendes stöchiometrisches Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis geschlossen wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als erste Größe der Brennkraftmaschine (1) eine Position eines Stellgliedes (5), vorzugsweise einer Drosselklappe, in einer Luftzufuhr (10) zur Brennkraftmaschine (1) gewählt wird und dass eine Bewegung des Stellgliedes (5) in Öffnungsrichtung bei einer Verringerung der Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine (1) erkannt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als erste Größe der Brennkraftmaschine (1) ein Zündwinkel oder ein Zündwinkelwirkungsgrad als Zusammenhang zwischen einem aktuellen Zündwinkel und einem für die Verbrennung optimalen Zündwinkel gewählt wird und dass eine Spätverschiebung des Zündwinkels oder eine Verringerung des Zündwinkelwirkungsgrades bei einer Verringerung der Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine (1) erkannt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als erste Größe der Brennkraftmaschine (1) ein gemessenes oder modelliertes Drehmoment der Brennkraftmaschine (1) gewählt wird, das der Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine (1) entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als erste Größe der Brennkraftmaschine (1) eine, eine Verbrennung charakterisierende Größe, vorzugsweise ein Brennraumdruck, gewählt wird und dass eine Veränderung der Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine (1) abhängig von einem Verhalten der die Verbrennung charakterisierenden Größe ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Größe im Rahmen einer Regelung einer zweiten Größe der Brennkraftmaschine (1) auf einen vorgegebenen Wert, insbesondere einer Leerlaufregelung, sich einstellt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis mindestens so lange, insbesondere während eines Kaltstarts der Brennkraftmaschine (1), gemäß den Schritten a) bis f) ermittelt wird, wie eine Lambdasonde (15) der Brennkraftmaschine (1) nicht betriebsbereit ist.
Vorrichtung (20) zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1), mit Ansteuermitteln (25), die eine Einspritzung von Kraftstoff zur Verbrennung in einem Brennraum der Brennkraftmaschine (1) steuern, und mit ersten Ermittlungsmitteln (30), die eine erste Größe der Brennkraftmaschine (1) ermitteln, die einen Rückschluss auf das Verhalten einer Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine (1), insbesondere eines Drehmoments, zulässt, dadurch gekennzeichnet, a) dass Vorgabemittel (35) zur Vorgabe einer ersten einzuspritzenden Kraftstoffmenge vorgesehen sind, b) dass die ersten Ermittlungsmittel (30) einen ersten Wert der ersten Größe ermitteln, der sich infolge einer Kraftstoffeinspritzung gemäß der ersten einzuspritzenden Kraftstoffmenge ergibt, c) dass die Ansteuermittel (25) ausgehend von der ersten einzuspritzenden Kraftstoffmenge die einzuspritzende Kraftstoffmenge im Verhältnis zu einer der Brennkraftmaschine (1) zuzuführenden Luftmenge verändern, d) dass die ersten Ermittlungsmittel (30) einen zweiten Wert der ersten Größe ermitteln, der sich infolge der Änderung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge ergibt, e) dass Vergleichsmittel (40) vorgesehen sind, die den ersten Wert der ersten Größe mit dem zweiten Wert der ersten Größe vergleichen und f) dass zweite Ermittlungsmittel (45) vorgesehen sind, die abhängig vom Vergleichsergebnis einen Wert für ein vor der Veränderung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge für die erste einzuspritzende Kraftstoffmenge vorliegendes Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis unabhängig von einem Messwert eines den Sauerstoffgehalt im Abgas messenden Sensors ermitteln, wobei die zweiten Ermittlungsmittel (45) das ermittelte Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis mit einem vorgegebenen Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis vergleichen und abhängig vom Vergleichsergebnis den Wert der vor dem erstmaligen Durchlauf der Schritte b) bis f) vorgegebenen ersten einzuspritzenden Kraftstoffmenge als Grundeinspritzmenge derart korrigieren, um das ermittelte Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis dem vorgegebenen Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis anzunähern.