-
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine sowie entsprechende Vorrichtungen für Brennkraftmaschinen. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere Verfahren zur Verbesserung der Laufruhe von Brennkraftmaschinen.
-
Bei Brennkraftmaschinen, beispielsweise Ottomotoren mit mehreren Zylindern, kann es insbesondere im Leerlauf durch streuende Verbrennungsverläufe zu einem unruhigen Lauf kommen. Diese Streuungen können durch ungünstige Zündbedingungen, welche beispielsweise durch einen Elektrodenabstand von Zündkerzen bedingt sein können, und Streuungen bei den Einspritzventilen, insbesondere Streuungen im Bezug auf einen Durchfluss oder eine Strahlaufbereitung, verstärkt werden. Bei der Verwendung der Brennkraftmaschine in beispielsweise einem Fahrzeug, zum Beispiel einem Personenkraftwagen oder einem Lastkraftwagen, kann diese Unruhe im Leerlauf von einem Benutzer oder Insassen des Fahrzeugs als störend empfunden werden.
-
In diesem Zusammenhang ist aus der
DE 43 03 332 C2 ein Ottomotor für Kraftfahrzeuge mit Kraftstoffeinspritzung bekannt. Der Ottomotor umfasst einen Brennraumdrucksensor, welcher an Zündaussetzern eine Magergrenze eines Ladungsgemischs erkennt, und eine Zündanlage, welche mindestens einen Nachfunken oder einen länger brennenden Zündfunken generieren kann. Ein verzögerter Druckanstieg des Brennverlaufs bei einer von einem Nachfunken oder einem nachbrennenden Zündfunken initiierten Zündung und/oder eine Quote der auf einen ersten Funken beziehungsweise auf einen Folgefunken einsetzenden Zündungen dienen als Signal für die Erkennung der Magergrenze des Gemisches. Der Brennraumdrucksensor und eine derartige Zündanlage können jedoch zu höheren Kosten bei der Realisierung des Ottomotors führen.
-
Weiterhin ist in diesem Zusammenhang aus der
DE 19758018 A1 eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine mit mehr als einem Zylinder bekannt. Die Abgasreinigungsvorrichtung weist einen Speicherkatalysator auf, wobei Abgas kontinuierlich in den Speicherkatalysator strömt, so dass Schadstoffe in dem Abgasspeicher absorbiert werden, sobald die Maschine mager betrieben wird, und dass Schadstoffe freigegeben werden, sobald die Sauerstoffkonzentration des Abgases abgesenkt wird. Während der Freisetzungsphase der Schadstoffe wird die Maschine mit einem Brutto-Lambda-Wert etwas oberhalb des stöchiometrischen Verhältnisses von Lamba = 1 betrieben. Dazu kann selektiv ein Teil der Zylinder angefettet werden, während der andere Teil der Zylinder weiterhin mager betrieben wird.
-
Weiterhin sind in dem Stand der Technik Verfahren zur Gleichstellung der Zylinder hinsichtlich einer Drehmomententwicklung über eine zylinderindividuelle Anpassung der Einspritzzeiten bekannt. Bei einigen Betriebszuständen kann eine derartige Drehmomentgleichstellung jedoch zu einem unruhigeren Motorlauf führen, indem beispielsweise einzelne Zylinder zeitlich unterschiedliche Momente aufbauen, sodass das Moment eines einzelnen Zylinders zeitlich schwankt.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein einfach zu realisierendes und zuverlässiges Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine bereitzustellen, welches einen ruhigen Lauf der Brennkraftmaschine insbesondere im Leerlauf sicherstellt.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern nach Anspruch 2, eine Vorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, eine Vorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern nach Anspruch 8, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 10, eine Vorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, und ein Fahrzeug nach Anspruch 12 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
-
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine bereitgestellt. Bei dem Verfahren werden für mindestens einen Zylinder der Brennkraftmaschine mehrere Winkelbeschleunigungen einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine bei mehreren Arbeitstakten des Zylinders erfasst und in Abhängigkeit von den mehreren Winkelbeschleunigungen des Zylinders ein Mittelwert der Winkelbeschleunigungen bestimmt. In Abhängigkeit von den mehreren Winkelbeschleunigungen und dem Mittelwert wird die Brennkraftmaschine gesteuert, beispielsweise indem eine Einspritzmenge für den Zylinder verändert wird. Die Winkelbeschleunigungen der Kurbelwelle können beispielsweise mit Hilfe eines an der Kurbelwelle angebrachten Geberrades und einem hochauflösenden Kurbelwellenwinkelsensor erfasst werden. Statt der Winkelbeschleunigungen können alternativ Winkelgeschwindigkeiten oder sogenannte Segmentzeiten erfasst werden, d. h., Zeiten, welche benötigt werden, während sich die Kurbelwelle um ein vorbestimmtes Winkelsegment dreht Winkelbeschleunigungen, Winkelgeschwindigkeiten und Segmentzeiten lassen sich beispielsweise mit Hilfe einer aktuellen Drehzahl der Brennkraftmaschine ineinander umrechnen und können daher als äquivalente Größen betrachtet werden und gleichermaßen für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden. Wenn ein Zündaussetzer eintritt, ist die Winkelbeschleunigung der Kurbelwelle während dieses Arbeitstaktes geringer, so dass beispielsweise durch einen Vergleich einer aktuellen Winkelbeschleunigung mit dem Mittelwert der Winkelbeschleunigungen von vorhergehenden Arbeitstakten auf einen Zündaussetzer geschlossen werden kann. Da moderne Brennkraftmaschinen im Allgemeinen über ein derartiges Geberrad und einen entsprechenden hochauflösenden Drehwinkelsensor an der Kurbelwelle verfügen, kann das erfindungsgemäße Verfahren kostengünstig realisiert werden. Vorteilhaft ist weiterhin, dass das Verfahren erst dann eine Ansteuerung der Brennkraftmaschine ändert, wenn anhand der Winkelbeschleunigung bestimmt wurde, dass ein Zündaussetzer oder eine Verbrennung mit einem geringeren Moment (eine schlechte Verbrennung) aufgetreten ist und somit deutlich weniger Regeleingriffe auftreten.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern bereitgestellt. Bei dem Verfahren werden mehrere Winkelbeschleunigungen einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine bei mehreren Arbeitstakten von mindestens zwei Zylindern der Brennkraftmaschine erfasst. In Abhängigkeit von den mehreren Winkelbeschleunigungen der mindestens zwei Zylinder wird ein Mittelwert der Winkelbeschleunigungen bestimmt. Für mindestens einen der mindestens zwei Zylinder wird die Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von den mehreren Winkelbeschleunigungen des mindestens einen Zylinders und dem Mittelwert angesteuert. Beispielsweise kann eine Einspritzmenge des mindestens einen Zylinders in Abhängigkeit von den mehreren Winkelbeschleunigungen des einen Zylinders und dem Mittelwert eingestellt werden. Die Winkelbeschleunigungen können, wie zuvor beschrieben wurde, mit Hilfe eines Geberrades an der Kurbelwelle und eines hochauflösenden Kurbelwellenwinkelsensor beispielsweise in Form von Segmentzeiten erfasst werden. Somit ist auch dieses Verfahren kostengünstig bei einer modernen Brennkraftmaschine realisierbar. Indem mehrere Winkelbeschleunigungen bei mehreren Arbeitstakten mehrerer Zylinder erfasst und zur Bestimmung des Mittelwertes herangezogen werden, können beispielsweise permanente Zündaussetzer in einem Zylinder schnell und zuverlässig erkannt werden, da die Winkelbeschleunigungen des aussetzenden Zylinders erheblich vom Mittelwert aller Zylinder abweichen. Somit arbeitet das Verfahren auch unter der extrem ungünstigen Bedingung, dass ein Zylinder vollständig aussetzt, zuverlässig.
-
Gemäß einer Ausführungsform wird zum Steuern der Brennkraftmaschine eine statistische Größe bestimmt, welche eine Abweichung der mehreren Winkelbeschleunigungen des mindestens einen Zylinders von dem Mittelwert beschreibt. Dies kann beispielsweise eine Standardabweichung, wie sie in dem Stand der Technik bekannt ist, sein. Eine Ansteuerung der Brennkraftmaschine, beispielsweise eine Veränderung der Einspritzmenge des betreffenden Zylinders, kann in Abhängigkeit eines Vergleichs der statistischen Größe mit einem Schwellenwert durchgeführt werden. Indem eine statistische Größe bestimmt wird, kann das Verfahren auch bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen, insbesondere unterschiedlichen Drehzahlen der Brennkraftmaschine, zuverlässig durchgeführt werden.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Steuern der Brennkraftmaschine ein Verändern einer Kraftstoffeinspritzmenge für den mindestens einen Zylinder in Abhängigkeit von einem Vergleich der für den Zylinder bestimmten statistischen Größe mit einem Schwellenwert. Dabei kann beispielsweise die Kraftstoffeinspritzmenge für den mindestens einen Zylinder um einen vorbestimmten Prozentsatz erhöht werden, wenn ein Zündaussetzer bei dem mindestens einen Zylinder festgestellt wurde, d. h., wenn die statistische Größe anzeigt, dass die Winkelbeschleunigung beim Arbeitstakt des mindestens einen Zylinders deutlich geringer als der Mittelwert der Winkelbeschleunigung (der erwartete Wert der Winkelbeschleunigung) ist.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird für mindestens zwei Zylinder der Brennkraftmaschine jeweils eine entsprechende statistische Größe, wie zuvor beschrieben, bestimmt. Weiterhin wird ein Mittelwert der für die mindestens zwei Zylinder bestimmten statistischen Größen bestimmt, d. h., es wird ein Mittelwert der statistischen Größen gebildet. Eine Kraftstoffeinspritzmenge für einen der mindestens zwei Zylinder wird in Abhängigkeit von einem Vergleich der für den Zylinder bestimmten statistischen Größe mit dem Mittelwert der statistischen Größen verändert. Wenn als statistische Größe beispielsweise eine Standardabweichung bestimmt wird, wird bei dieser Ausführungsform zusätzlich ein Mittelwert der Standardabweichungen bestimmt und die Kraftstoffmenge eines Zylinders in Abhängigkeit des Vergleichs der Standardabweichung des Zylinders mit dem Mittelwert der Standardabweichungen verändert. Indem durch Verändern der Kraftstoffeinspritzmengen die Standardabweichungen der Zylinder aneinander angeglichen werden, führt dies zu gleich ruhig laufenden Zylindern.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die statistische Größe bestimmt, indem mehrere Differenzen zwischen den mehreren Winkelbeschleunigungen und dem Mittelwert der Winkelbeschleunigungen bestimmt werden, d. h., für jede der mehreren Winkelbeschleunigungen wird jeweils eine entsprechende Differenz zwischen der Winkelbeschleunigung und dem Mittelwert der Winkelbeschleunigungen bestimmt. Diese Differenzen werden zusätzlich folgendermaßen gewichtet. Wenn die Winkelbeschleunigung größer als der Mittelwert ist, wird die Differenz mit einem ersten Gewichtungsfaktor gewichtet. Wenn die Winkelbeschleunigung kleiner als der Mittelwert ist, wird die Differenz mit einem zweiten Gewichtungsfaktor gewichtet. Der erste Gewichtungsfaktor ist kleiner als der zweite Gewichtungsfaktor. Somit wird als statistische Größe eine gewichtete Abweichung der Winkelbeschleunigungen von dem Mittelwert bestimmt. In die gewichtete Abweichung gehen schlechte Verbrennungen (Winkelbeschleunigung ist kleiner als der Mittelwert) stärker als gute Verbrennungen (Winkelbeschleunigung ist größer als der Mittelwert) ein. Dadurch kann eine schnelle und effiziente Regelung erreicht werden, so dass die Brennkraftmaschine schnell in einen ruhigen Lauf versetzt wird. Gemäß einer Ausführungsform kann der erste Gewichtungsfaktor den Wert null aufweisen und der zweite Gewichtungsfaktor den Wert eins aufweisen. In diesem Fall gehen nur schlechte Verbrennungen in die statistische Größe ein.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiterhin eine Vorrichtung für eine Brennkraftmaschine bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst einen Eingang zum Koppeln der Vorrichtung mit einem Kurbelwellensensor der Brennkraftmaschine und eine Verarbeitungseinheit. Der Kurbelwellensensor stellt ein Signal zur Bestimmung einer Winkelposition einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine bereit. Die Verarbeitungseinheit ist in der Lage, für mindestens einen Zylinder der Brennkraftmaschine mehrere Winkelbeschleunigungen der Kurbelwelle bei mehreren Arbeitstakten des Zylinders zu erfassen und in Abhängigkeit von den mehreren Winkelbeschleunigungen des Zylinders einen Mittelwert der Winkelbeschleunigungen zu bestimmen. In Abhängigkeit von den mehreren Winkelbeschleunigungen und dem Mittelwert steuert die Verarbeitungseinheit die Brennkraftmaschine. Beispielsweise verändert die Verarbeitungseinheit in Abhängigkeit von den mehreren Winkelbeschleunigungen und dem Mittelwert eine Kraftstoffeinspritzmenge für den mindestens einen Zylinder. Durch eine schlechte Verbrennung oder einen Zündaussetzer in einem Arbeitstakt eines Zylinders verringert sich die Winkelbeschleunigung dieses Zylinders in diesem Arbeitstakt verglichen mit ordnungsgemäßen Verbrennungen. Durch einen Vergleich einer aktuellen Winkelbeschleunigung mit einem Mittelwert von Winkelbeschleunigungen kann daher eine schlechte oder fehlerhafte Verbrennung in einem Arbeitstakt auf einfache Art und Weise bestimmt werden und durch eine geeignete Ansteuerung der Brennkraftmaschine in nachfolgenden Arbeitstakten vermieden werden, beispielsweise indem eine Einspritzmenge für den Zylinder erhöht wird.
-
Weiterhin wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst einen Eingang zum Koppeln der Vorrichtung mit einem Kurbelwellensensor der Brennkraftmaschine und eine Verarbeitungseinheit. Der Kurbellwellensensor stellt ein Signal zur Bestimmung einer aktuellen Winkelposition einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine bereit. Die Verarbeitungseinheit ist ausgestaltet, auf der Grundlage von Winkelpositionen der Kurbelwelle mehrere Winkelbeschleunigungen der Kurbelwelle bei mehreren Arbeitstakten von mindestens zwei Zylindern der Brennkraftmaschine zu bestimmen und einen Mittelwert der Winkelbeschleunigungen in Abhängigkeit von den mehreren Winkelbeschleunigungen der mindestens zwei Zylinder zu bestimmen. Für mindestens einen Zylinder der mindestens zwei Zylinder steuert die Verarbeitungseinheit die Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von den mehreren Winkelbeschleunigungen des mindestens einen Zylinders und dem Mittelwert an. Indem in den Mittelwert Winkelbeschleunigungen von Arbeitstakten verschiedener Zylinder der Brennkraftmaschine eingehen, können durch einen Vergleich einer aktuellen Winkelbeschleunigung eines speziellen Zylinders mit dem Mittelwert auf einfache Art und Weise Verbrennungsunterschiede zwischen den Zylindern festgestellt werden und durch eine Ansteuerung der Brennkraftmaschine korrigiert werden. Dadurch kann die Laufruhe der Brennkraftmaschine erhöht werden.
-
Die zuvor beschriebenen Vorrichtungen können zur Durchführung der zuvor beschriebenen Verfahren ausgestaltet sein und umfassen daher auch die im Zusammenhang mit den Verfahren beschriebenen Vorteile.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ferner ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine bereitgestellt, bei welchem für mindestens einen Zylinder der Brennkraftmaschine eine Winkelbeschleunigung einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine bei einem Arbeitstakt des Zylinders erfasst wird und die Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von der Winkelbeschleunigung und einem vorgegeben Schwellenwert gesteuert wird. Der vorgegebene Schwellenwert kann beispielsweise einen fest vorgegeben Wert umfassen oder in Abhängigkeit eines Betriebszustands der Brennkraftmaschine beispielsweise mit Hilfe eines Kennfeldes bestimmt werden. Der Schwellenwert ist derart vorgegeben, dass beispielsweise eine schlechte Verbrennung im Leerlauf erkannt wird, wenn die Winkelbeschleunigung des Zylinders den Schwellenwert unterschreitet. Weiterhin wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine entsprechende Vorrichtung für eine Brennkraftmaschine bereitgestellt, welche einen Eingang zum Koppeln der Vorrichtung mit einem Kurbelwellensensor der Brennkraftmaschine zur Bestimmung einer Winkelposition einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und eine Verarbeitungseinheit umfasst. Die Verarbeitungseinheit ist ausgestaltet, für mindestens einen Zylinder der Brennkraftmaschine eine Winkelbeschleunigung der Kurbelwelle bei einem Arbeitstakt des Zylinders zu erfassen und die Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von der Winkelbeschleunigung und einem vorgegeben Schwellenwert zu steuern.
-
Schließlich wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Fahrzeug bereitgestellt, welches eine Brennkraftmaschine und eine der zuvor beschriebenen Vorrichtungen umfasst. Die Brennkraftmaschine ist mit einem Kurbelwellensensor ausgerüstet, welcher ein Signal zur Bestimmung einer Winkelposition einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine bereitstellt. Die Vorrichtung weist einen Eingang zum Koppeln der Vorrichtung mit dem Kurbelwellensensor auf und ist mit dem Kurbelwellensensor gekoppelt. Im Betrieb der Brennkraftmaschine kann die Vorrichtung, wie zuvor beschrieben, die Brennkraftmaschine derart ansteuern, dass eine Laufruhe der Brennkraftmaschine erhöht werden kann und schlechte Verbrennungen und Verbrennungsaussetzer vermieden werden können.
-
In der obigen Zusammenfassung der Erfindung werden Winkelbeschleunigungen einer Kurbelwelle verwendet, welche beispielsweise mit einem Kurbelwellensensor erfasst werden können. Alternativ können die Beschleunigungen auch mit einem entsprechenden Sensor an einer Nockenwelle oder an einer anderen sich drehenden Einheit der Brennkraftmaschine erfasst werden, welche sich in Abhängigkeit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine dreht.
-
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben werden.
-
1 zeigt ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
2 zeigt schematisch einen Algorithmus zum Bestimmen einer Abweichung einer Standardabweichung eines Zylinders von einem Mittelwert von Standardabweichungen aller Zylinder.
-
3 zeigt schematisch einen Algorithmus für eine zylinderindividuelle Kraftstoffmengeneinstellung.
-
4 veranschaulicht die Auswirkungen eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung auf eine Laufruhe einer Brennkraftmaschine.
-
1 zeigt ein Fahrzeug 10 mit einer Brennkraftmaschine 11 und einer Vorrichtung 15 für die Brennkraftmaschine 11. Die Brennkraftmaschine 11 umfasst vier Zylinder 12, welche auf einer gemeinsamen Kurbelwelle 13 arbeiten. An der Kurbelwelle 13 ist ein (nicht gezeigtes) Geberrad angebracht, welches sich zusammen mit der Kurbelwelle 13 dreht und in Verbindung mit einem Kurbelwellenwinkelsensor 14 ein hoch aufgelöstes Kurbelwellensignal für die Vorrichtung 15 bereitstellt. Die Vorrichtung 15 ist über einen Eingang 16 mit dem Kurbelwellenwinkelsensor 14 gekoppelt. Die Vorrichtung 15 kann beispielsweise ein Teil einer Motorelektronik der Brennkraftmaschine 11 oder eine gesonderte Vorrichtung sein. Die Vorrichtung 15 kann eine elektronische Steuerung, beispielsweise einen Mikroprozessor, umfassen. Weiterhin kann die Vorrichtung 15 eine Zeitbasis umfassen, um in Verbindung mit dem hoch aufgelösten Kurbelwellensignal eine Winkelbeschleunigung der Kurbelwelle 13 bestimmen zu können.
-
Die Arbeitsweise der Vorrichtung 15 wird nachfolgend im Detail beschrieben werden. Im Betrieb der Brennkraftmaschine 11 erfasst die Vorrichtung 15 für jeden der Zylinder 12 jeweils während eines Arbeitstakts eine Winkelbeschleunigung der Kurbelwelle 13. Für jeden Zylinder 12 wird auf der Grundlage der für ihn bestimmten Winkelbeschleunigungen eine Standardabweichung der Winkelbeschleunigungen bestimmt. Dazu wird beispielsweise eine Standardabweichung der Winkelbeschleunigungen des jeweiligen Zylinders 12 von einem Mittelwert der Winkelbeschleunigungen aller Zylinder während ihrer Arbeitstakte bestimmt. Alternativ kann beispielsweise auch eine Standardabweichung der Winkelbeschleunigungen des jeweiligen Zylinders 12 von einem Mittelwert der Winkelbeschleunigungen des jeweiligen Zylinders bestimmt werden. Bei der Bestimmung der Standardabweichung für einen Zylinder 12 können Abweichungen der Winkelbeschleunigung vom jeweiligen Mittelwert gewichtet eingehen, sodass Abweichungen, welche eine schlechte Verbrennung anzeigen (aktuelle Winkelbeschleunigung ist kleiner als der Mittelwert), stärker berücksichtigt werden. Wenn die Standardabweichung eines Zylinders um mehr als einen vorbestimmten Schwellenwert von einem Mittelwert der Standardabweichungen aller Zylinder abweicht, wird dies als eine Laufunruhe des Zylinders als Folge einer schlechten Verbrennung oder als Folge eines Verbrennungsaussetzers gedeutet und eine Einspritzmenge für den jeweiligen Zylinder verändert.
-
2 und 3 zeigen diese Arbeitsweise der Vorrichtung 15 für eine Brennkraftmaschine mit beispielsweise vier Zylindern. 2 zeigt die Bestimmung der Abweichung der Standardabweichung eines Zylinders von dem Mittelwert der Standardabweichungen alter Zylinder. An Eingängen 61–64 liegen die Standardabweichungen alter vier Zylinder an. Eine Mittelwerteinheit 65 bildet einen Mittelwert der vier Standardabweichungen 61–64 und führt diesen Mittelwert zu einem Subtrahierer 66. Die Standardabweichung 61 des einen Zylinders wird ebenfalls zu dem Subtrahierer 66 geführt und eine Differenz zwischen der Standardabweichung des einen Zylinders und dem Mittelwert der Standardabweichung aller Zylinder bestimmt. Die Differenz wird am Ausgang 67 zur Weiterverarbeitung ausgegeben.
-
3 zeigt einen Algorithmus für eine zylinderindividuelle Kraftstoffmengenanpassung. An Eingängen 21–24 stehen beispielsweise die zuvor (in 2) bestimmten Abweichungen der Standardabweichungen der Winkelbeschleunigungen der Zylinder vom Mittelwert der Standardabweichungen aller Zylinder zylinderindividuell zur Verfügung. Alternativ können auch beispielsweise aktuelle Segmentzeiten der einzelnen Zylinder zylinderindividuell an den Eingängen 21–24 bereitgestellt werden. Die Abweichungen oder Segmentzeiten an den Eingängen 21–24 werden jeweils in entsprechenden Vergleichern 25–28 mit einem Schwellenwert 20 verglichen. In Abhängigkeit der Ausgänge der Vergleicher 25–28 schalten Multiplexer 29–32 wahlweise einen Kraftstoffmengenerhöhungswert 57 oder einen Null-Wert 58 durch. Der Kraftstoffmengenerhöhungswert 57 kann ein Absolutwert oder ein Relativwert sein. Beispielsweise kann der Kraftstoffmengenerhöhungswert 57 den Wert 3% betragen. Der jeweilige Ausgang des Multiplexers 29–32 geht einerseits direkt über zugeordnete Summierer 33–36 und 37–40 und einen Zwischenspeicher 41–44 zu entsprechenden Ausgängen 45–48 der vier Zylinder und andererseits zu Summierern 49–52 der anderen Zylinder. Die Ausgänge der Summierer 49–52 werden mit Faktoren 53–56 von beispielsweise einem Drittel multipliziert und dann an den Summierern 33–36 subtrahiert. Die Arbeitsweise des in 3 gezeigten Algorithmus wird nachfolgend anhand von Beispielen beschrieben.
-
Wenn die Abweichungen oder Segmentzeiten der Zylinder, welche über die Eingänge 21–24 in den Algorithmus einfließen, den Schwellenwert 20 nicht überschreiten, d. h., wenn die Zylinder alle eine gute Verbrennung aufweisen und keine Verbrennungsaussetzer auftreten, schalten alle Multiplexer 29–32 jeweils den Null-Wert 58 durch. Der Null-Wert 58 führt über die Summierer 33–36 bzw. 49–52 zu keinerlei Änderung, so dass die Ausgangswerte für die Einspritzmengen an den Ausgängen 45–48 unverändert bleiben. Wenn jedoch beispielsweise im ersten Zylinder, dessen Abweichung oder Segmentzeit über den Eingang 21 in den Algorithmus einfließt, eine schlechte Verbrennung stattfindet, wird dies von dem Vergleicher 25 durch Vergleich mit dem Schwellenwert 20 festgestellt und der Multiplexer 29 schaltet den Kraftstoffmengenerhöhungswert 57 durch. Unter der Annahme, dass der Kraftstoffmengenerhöhungswert 57 den Wert 3% aufweist, wird dieser 3%-Wert über den Summierer 33 zu dem Summierer 37 zugeführt, welcher den letzten Kraftstoffmengenwert plus die 3% an den Speicher 41 weitergibt. Somit wird die Kraftstoffeinspritzmenge für den ersten Zylinder um 3% erhöht. Zusätzlich wird der Kraftstoffmengenerhöhungswert 57 von dem Multiplexer 29 auf die Summierer 50–52 geführt. Am Ausgang der Summierer 50–52 steht jeweils ein Wert von 3% an, welcher mit Hilfe der Faktoren 54–56 auf ein Drittel reduziert wird. Am Ausgang der Faktoren 54–56 steht somit jeweils ein Wert von 1% an. In den Summierern 34–36 wird dieser 1%-Wert von dem Null-Wert 58, welcher über die Multiplexer 30–32 zugeführt wird, abgezogen und somit –1% zu den Summierern 38–40 zugeführt. Dadurch wird der letzte Einspritzmengenwert der Zylinder 2–4 jeweils um 1% verringert. Zusammengefasst wird also die Einspritzmenge von dem Zylinder, welcher eine schlechte Verbrennung aufweist, um 3% erhöht und gleichzeitig bei den übrigen Zylindern die Einspritzmenge um jeweils 1% verringert.
-
4 zeigt eine Wirkungsweise des zuvor beschrieben Verfahrens. In den drei Diagrammen auf der linken Seite sind eine Laufruhe, leichte Ruckler und harte Aussetzer bei einer Brennkraftmaschine ohne die Anwendung des zuvor beschriebenen Verfahrens gezeigt. In den drei Diagrammen auf der rechten Seite sind Laufruhe, leichte Ruckler und harte Aussetzer der Brennkraftmaschine bei Verwendung des zuvor beschriebenen Verfahrens gezeigt. Das Diagramm oben links zeigt die Standardabweichung der Laufruhe einer Brennkraftmaschine mit vier Zylindern über eine Zeit von 700 Sekunden bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine ohne die Verwendung des zuvor beschriebenen Verfahrens. Das Diagramm oben rechts zeigt die entsprechende Standardabweichung der Laufruhe über einen ähnlich langen Zeitraum bei Verwendung des zuvor beschriebenen Verfahrens, wobei nach 77 Sekunden ein Regeleingriff durchgeführt wurde, bei welchem die Kraftstoffmenge eines Zylinders (des ersten Zylinders) um 3% erhöht wurde und die Kraftstoffmenge der anderen Zylinder jeweils um 1% verringert wurde. Wie aus dem weiteren Verlauf der Standardabweichung der Laufruhe ersichtlich ist, konnte die Laufruhe im weiteren Verlauf durch diesen Regeleingriff erheblich verbessert werden. Ebenso konnte die Anzahl leichter Ruckler, welche durch eine schlechte Verbrennung in einem Zylinder bewirkt werden, erheblich reduziert werden. Wie aus dem mittleren Diagramm auf der linken Seite ersichtlich ist, treten ohne das zuvor beschriebene Verfahren eine erhebliche Anzahl leichter Ruckler insbesondere beim ersten Zylinder auf. Wie aus dem mittleren Diagramm auf der rechten Seite ersichtlich ist, verringert sich die Anzahl dieser leichten Ruckler erheblich, nachdem der erste Zylinder um 3% angefettet wurde und die anderen Zylinder um 1% abgemagert wurden. Harte Aussetzer, d. h. echte Zündaussetzer, konnten ebenfalls erheblich durch die Verwendung des Verfahrens verringert werden, wie der Vergleich der beiden unteren Diagramme zeigt. Ohne Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens treten, wie in dem Diagramm unten links gezeigt ist, einige harte Aussetzer beim ersten Zylinder im Laufe der Zeit auf. Unter Verwendung des zuvor beschriebenen Verfahrens treten, wie in dem Diagramm unten rechts gezeigt ist, keine harten Aussetzer auf.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 4303332 C2 [0003]
- DE 19758018 A1 [0004]