DE19841151A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben und zur Überwachung einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben und zur Überwachung einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen, bei welchem in wenigstens einem Betriebszustand mit einem mageren Luft-/Kraftstoffverhältnis betrieben wird, wobei wenigstens eine den Fahrpedalbetätigungsgrad repräsentierende Größe und eine die Motordrehzahl repräsentierende Größe erfaßt wird und in wenigstens einem Betriebszustand nur ein Betrieb der Brennkraftmaschine mit einem näherungsweisen stöchiometrischen oder fetten Gemisch und/oder nur ein Betrieb mit begrenzter Luftzufuhr zulässig ist und der Betrieb auf Basis wenigstens einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine überwacht wird.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben und zur Überwachung einer Brennkraftmaschine.

Aus der DE-A 195 36 038 (US-Patent 5 692 472) wird die Über­ wachung der Steuerung einer herkömmlichen Brennkraftmaschine auf Drehmomentenbasis dargestellt. Dort wird wenigstens auf der Basis der Fahrpedalstellung ein maximal zulässiges Drehmoment oder eine maximal zulässige Leistung ermittelt. Ferner wird das aktuelle Drehmoment bzw. die aktuelle Lei­ stung der Brennkraftmaschine abhängig von Motordrehzahl, Zündwinkeleinstellung und Last (Luftmasse, etc.) berechnet. Zur Überwachung wird der maximal zulässige Wert mit dem be­ rechneten aktuellen Wert verglichen. Fehlerreaktionsmaßnah­ men werden eingeleitet, wenn der aktuelle Wert den maximal zulässigen überschreitet. Die Fehlerreaktionsmaßnahmen be­ stehen in einer Leistungsbeschränkung, zum Beispiel in einer Abschaltung der Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine, bis der aktuelle Wert den maximal zulässigen wieder unterschrei­ tet.

Diese Überwachungsstrategie bietet eine zuverlässige und zu­ friedenstellende Überwachung der Steuerung der Brennkraftma­ schine im gesamten Betriebsbereich. Die basiert allerdings auf der gemessenen der Brennkraftmaschine zugeführten Luft­ masse. Bei Brennkraftmaschinen, die zumindest in einem Be­ triebszustand mit magerem Luft-/Kraftstoff-Gemisch betrieben werden, entspricht das aus der gemessenen Luftmasse ermit­ telte Drehmoment bzw. die ermittelte Leistung nicht den tat­ sächlichen Werten, so daß die beschriebene Überwachung nur bedingt einsatzfähig ist.

Dies gilt vor allem für Brennkraftmaschinen mit Direktein­ spritzung, da dort im Schichtbetrieb die erfaßte Luftmasse und der eingestellte Zündwinkel zur Berechnung des aktuellen Drehmoments nicht ausreichend ist. Die nicht meßbare, einge­ spritzte Kraftstoffmasse besitzt hier wie bei allen mager betriebenen Motoren einen starken Einfluß auf das Drehmo­ ment, der durch die Vorgehensweise im Stand der Technik nicht berücksichtigt werden kann. Insbesondere die Kraft­ stoffmasse kann aber durch Fehlereinflüsse wie ein zu hoher Raildruck oder ein zu langsam schließendes Einspritzventil zu hoch sein, so daß ein zu hohes Drehmoment auftreten kann und somit ungewollte Betriebszustände der Brennkraftmaschine sich ergeben können.

Es ist Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen zur Überwachung der Steuerung einer Brennkraftmaschine anzugeben, die zumindest in einigen Betriebszuständen mit einem mageren Luft-/Kraft­ stoffgemisch betrieben wird.

Dies wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils der unabhängigen Patentansprüche erreicht.

Eine Vorgehensweise zur Steuerung für eine direkteinge­ spritzte Benzinbrennkraftmaschine ist aus der DE-A 196 31 986 bekannt. Diese Brennkraftmaschine wird im wesentlichen in zwei unterschiedlichen Betriebsarten, dem Schichtbetrieb und einem Homogenbetrieb, gesteuert. Im Homo­ genbetrieb wird Kraftstoff während der Ansaugphase einge­ spritzt und die Brennkraftmaschine gedrosselt, im Schichtbe­ trieb wird in die Verdichtungsphase eingespritzt und die Brennkraftmaschine ungedrosselt betrieben.

Im Homogenbetrieb wird zumindest aus der Stellung eines Fahrpedals ein Sollmomentenwert bestimmt, der in eine einzu­ spritzende Kraftstoffmasse umgesetzt wird. Ferner wird aus­ gehend von dieser Kraftstoffmasse ein Solldrosselklappenwin­ kel zur Einstellung der Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine bestimmt im Sinne einer Einstellung eines vorgegebenen Soll­ wertes für die Abgaszusammensetzung. Letzteres gilt nicht für den Schichtbetrieb, in dem die Brennkraftmaschine unge­ drosselt, d. h. mit geöffneter Drosselklappe, betrieben wird. Der Homogenbetrieb findet zumindest im Bereich höherer La­ sten statt, während der Schichtbetrieb im Bereich niederer Lasten bzw. im Teillastbereich Anwendung findet. Maßnahmen zur Funktionsüberwachung des Steuersystems werden in der ge­ nannten Veröffentlichung nicht beschrieben.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Lösung erlaubt eine wirkungsvolle und zufriedenstellende Überwachung der Steuerung einer Brenn­ kraftmaschine, die zumindest in einigen Betriebszuständen mit einem mageren Luft-/Kraftstoffgemisch betrieben wird.

Besondere Vorteile zeigen sich bei der Überwachung der Funk­ tion der Steuerung von Brennkraftmaschinen mit Benzindi­ rekteinspritzung.

Von besonderem Vorteil ist, daß beim Betrieb der Brennkraft­ maschine mit magerem Gemisch abhängig von der Fahrpedalstel­ lung eine maximal zulässige Drehzahl abgeleitet wird, ober­ halb derer die Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine begrenzt wird. Dies erfolgt vorzugsweise durch Schließen der Drossel­ klappe.

Von besonderem Vorteil ist, daß lediglich bei losgelassenem Fahrpedal, d. h. bei Pedalstellung Leerlauf, eine Maximal­ drehzahl vorgegeben wird, oberhalb derer die Luftzufuhr be­ grenzt wird. Dadurch wird zumindest ein besonders kritischer Betriebszustand durch eine genaue und sichere Fehlererken­ nung abgedeckt, so daß es in diesem Betriebszustand zu kei­ ner ungewollten Betriebssituationen kommt.

Dadurch wird sichergestellt, daß bei abgeschaltetem Kraft­ stoff z. B. durch ein undichtes Einspritzventil weiterhin zu einem zündfähigen Gemisch kommt, das Drehmoment bzw. die Leistung nicht unzulässig hoch wird. In vorteilhafter Weise wird die Frischluftzufuhr so eingestellt, daß wenn eine Ein­ spritzung erfolgen würde, sich bei stöchiometrischer Ge­ mischzusammensetzung ein Drehmoment ergeben würde, welches zu keine unzulässigen Fahrzeugreaktion führt.

Von besonderem Vorteil ist ergänzend oder alternativ zur obigen Lösung das Umschalten auf stöchiometrischen oder fet­ ten Betrieb, wobei dann auf das aus dem Stand der Technik bekannte Überwachungsverfahren zurückgegriffen wird. In vor­ teilhafter Weise wird dies durchgeführt, wenn das Fahrpedal losgelassen ist. Auch hier es vorteilhaft, wenn die zuge­ führte Frischluftmenge durch Steuerung der Drosselklappe ab­ hängig von Fahrervorgabe und Drehzahl so eingestellt wird, daß sich ein Leerlaufmoment ergibt. Überschreitet dann das aktuell berechnete Moment oder die aktuell berechnete Lei­ stung, so wird dieser Fehler erkannt und Gegenmaßnahmen ein­ geleitet.

In besonders vorteilhafter Weise wird bei losgelassenem Pe­ dal die Maximaldrehzahl zur Überwachung herangezogen und die Frischluftmenge begrenzt, wobei entweder gleichzeitig SC-Kraftstoffzufuhr abgeschaltet wird oder in besonderen Be­ triebszuständen, in denen z. B. ein Abschalten oberhalb der Drehzahl beispielsweise aufgrund eines heißen Katalysators oder aus Komfortgründen z. B. im ersten Gang nicht stattfin­ den kann, der stöchiometrische Betrieb eingeleitet wird. In beiden Fällen wird auf das bekannte Überwachungsverfahren basierend auf der ermittelten Luftzufuhr zurückgegriffen.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 eine Steuereinrichtung zur Steuerung einer Brenn­ kraftmaschine, während in Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung als Flußdiagramm am bevorzugten Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine mit Benzindi­ rekteinspritzung skizziert ist. Die Wirkungsweise dieser Lö­ sung ist in Fig. 3 anhand von Zeitdiagrammen verdeutlicht.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

In Fig. 1 ist eine Steuereinheit 10 dargestellt, welche als Elemente zumindest eine Eingangsschaltung 12, wenigstens ei­ nen Mikrocomputer 14, eine Ausgangsschaltung 16 und ein die­ se verbindendes Kommunikationssystem 18 umfaßt. Der Ein­ gangsschaltung 12 werden Eingangsleitungen zugeführt, über die von entsprechenden Meßeinrichtungen Signale zugeführt werden, die Betriebsgrößen repräsentieren oder aus denen Be­ triebsgrößen ableitbar sind. In Bezug auf die nachfolgend beschriebene erfindungsgemäße Lösung sind in Fig. 1 eine Eingangsleitung 20 dargestellt, welche die Steuereinheit mit einer Meßeinrichtung 22 verbindet, die ein den Betätigungs­ grad β des Fahrpedals repräsentierende Größe ermittelt. Fer­ ner ist eine Eingangsleitung 24 vorgesehen, die von einer Meßeinrichtung 26 stammt und über die ein die Motordrehzahl NMOT repräsentierende Größe zugeführt wird. Ferner verbindet eine Eingangsleitung 28 die Steuereinheit 10 mit einer Meßeinrichtung 30, welche ein die zugeführte Luftmasse HFM repräsentierendes Signal abgibt. Eine Eingangsleitung 32 führt von einer Meßeinrichtung 34 eine Größe zu, die der ak­ tuellen Übersetzung IGES im Antriebsstrang entspricht. Fer­ ner sind Eingangsleitungen 36 bis 40 vorgesehen, die Be­ triebsgrößen repräsentierende Signale von Meßeinrichtungen 42 bis 46 herbeiführen. Beispiele für derartige Betriebsgrö­ ßen, die bei der Steuerung der Brennkraftmaschine Verwendung finden, sind Temperaturgrößen, die Stellung des Drosselklap­ penwinkels, etc. Zur Steuerung der Brennkraftmaschine gehen in dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel von der Ausgangsschaltung 16 Ausgangsleitungen 48 bis 52 zur Steue­ rung der Einspritzventile 54 sowie eine Ausgangsleitung 56 zur Steuerung der elektromotorisch verstellbaren Drossel­ klappe 58 aus. Daneben sind zumindest nicht dargestellte Leitungen zur Steuerung der Zündung vorgesehen.

Auf der Basis des Betätigungsgrads β des Fahrpedals wird die Kraftstoff- und Luftzufuhr nach Maßgabe eines vorbestimmten Luft-/Kraftstoffverhältnisses gesteuert. Letzteres kann ma­ ger sein oder während des Betriebs je nach Betriebssituation sich zwischen einer fetten, einer nahezu stöchiometrischen oder einer mageren Einstellung verändern.

Bei der Steuerung von Motoren mit Benzindirekteinspritzung gemäß dem eingangs genannten Stand der Technik wird auf der Basis des Betätigungsgrads β ein Momentensollwert gebildet, welcher in einen Wert für die einzuspritzende Kraftstoffma­ sse umgesetzt wird. Die Umrechnung erfolgt beispielsweise unter Berücksichtigung der Motordrehzahl und des jeweilig aktuellen Betriebsart. Die Umschaltung zwischen Homogen- und Schichtbetrieb erfolgt beispielsweise abhängig vom Last zu­ stand der Brennkraftmaschine. So wird die Brennkraftmaschine z. B. bei höherer Last im Homogenbetrieb, bei niedriger Last, auch im Leerlauf und bei Teillast im Schichtbetrieb betrie­ ben. Im Homogenbetrieb wird abhängig von der berechneten Kraftstoffmasse unter Berücksichtigung des aktuellen Be­ triebszustandes der Brennkraftmaschine ein Solldrosselklap­ penwinkel berechnet, in dessen Abhängigkeit die elektromoto­ risch verstellbare Drosselklappe und damit die Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine eingestellt wird. Dabei wird ein vor­ gegebener Sollwerte für das Luft-Kraftstoffverhältnis be­ rücksichtigt. Im Schichtbetrieb arbeitet die Brennkraftma­ schine ungedrosselt, d. h. mit magerer Gemischzusammenset­ zung. Eine Einstellung der Drosselklappe findet nicht statt. Umschaltstrategien zwischen den beiden Betriebszuständen sind z. B. aus dem eingangs genannten Stand der Technik be­ kannt.

Die in Fig. 1 beschriebene Steuereinheit dient je nach Aus­ führungsbeispiel für die Steuerung eines Saugrohreinsprit­ zermotors, der mager betrieben wird, oder zur Steuerung ei­ nes Motors mit Benzindirekteinspritzung.

Im Magerbetrieb ist die zufriedenstellende Funktionsfähig­ keit der eingangs genannten Vergleich zur Überwachung der Funktion der Steuerung des Brennkraftmaschine nicht gewähr­ leistet. Um dennoch auch diesen Steuerungskonzepten eine zu­ friedenstellende Überwachung der Steuerungsfunktion bereit­ zustellen, ist vorgesehen, wenigstens in einem bestimmten Betriebszustand nur einen Betrieb mit stöchiometrischem bzw. nahezu stöchiometrischem oder mit fettem Luft-/Kraftstoff­ verhältnis oder mit begrenzter Frischluftzufuhr zuzulassen. Dadurch kann die eingangs genannte Momenten- bzw. Leistungs­ überwachung in diesem Betriebszustand zufriedenstellend durchgeführt werden.

Der wenigstens eine Betriebszustand ist ein Betriebszustand, in dem das Fahrpedal nahezu losgelassen ist, insbesondere seine Stellung einen vorgegebenen Schwellenwert unterschrei­ tet und die Motordrehzahl einen Grenzwert überschreitet. Dann wird nur wenigstens eine der oben dargestellten Be­ triebsarten zugelassen. Werden Abweichungen z. B. aufgrund der Momentenüberwachung erkannt, werden Fehlermaßnahmen ein­ geleitet. Ist die Drehzahl unterhalb des Grenzwertes und/oder die Fahrpedalstellung oberhalb des Schwellenwerts ist der Betrieb mit magerem Luft-/Kraftstoffverhältnis zuge­ lassen. Eine Überwachung durch Momentenvergleich findet nicht statt.

Ist im bestimmten Betriebszustand die Motordrehzahl oberhalb eines Schwellenwerts (z. B. 1500 Umdr./min), so wird die Kraftstoffzufuhr abgeschaltet (Schubabschaltung). Gleichzei­ tig beim Betrieb mit begrenzter Frischluftzufuhr wird die Drosselklappe und damit die Frischluftzufuhr so eingestellt, daß sich ein Motormoment im Bereich des Leerlaufmoments er­ geben würde, wenn anstelle der Schubabschaltung z. B. infolge eines Fehlerzustandes eine zur Frischluftmenge bzw. -masse stöchiometrische Kraftstoffmenge bzw. -masse eingespritzt würde. Beispielsweise wird die Drosselklappenstellung über eine entsprechende drehzahlabhängige Kennlinie eingestellt.

Dies gilt auch, wenn die Brennkraftmaschine mit einem stöchiometrischem bzw. nahezu stöchiometrischem oder mit ei­ nem fettem Luft-/Kraftstoffverhältnis betrieben wird. Dies ist vor allem dann der Fall, wenn die Schubabschaltung z. B. aus Abgasgründen nicht erlaubt ist, also Kraftstoff einge­ spritzt wird. Auch hier wird die Frischluftmenge bzw. -masse und damit die Kraftstoffmenge bzw. -masse derart begrenzt, daß sich ein im Bereich des Leerlaufmoments liegender Momen­ tenwert ergibt. Ist die Drehzahl unterhalb des Schwellen­ werts, übernimmt der Leerlaufregler die Momentensteuerung.

Während des Betriebs mit stöchiometrischem bzw. nahezu stöchiometrischem oder mit fettem Luft-/Kraftstoffverhältnis oder mit begrenzter Frischluftzufuhr findet der bekannte Mo­ menten- bzw. Leistungsvergleich auf der Basis eines aus ei­ nem gemessenen, die Frischluftmenge bzw. -masse repräsentie­ renden Signals berechneten Vergleichswert statt. Überschrei­ tet der Vergleichswert den maximal zulässigen, wird die Stromzufuhr für die elektrisch gesteuerte Drosselklappe ab­ geschaltet und/oder die Kraftstoffzufuhr unterbrochen.

Wird die Brennkraftmaschine mit Benzindirekteinspritzung be­ trieben, wird im Schichtbetrieb zur Fehlererkennung in einem ersten Ausführungsbeispiel überprüft, ob das Fahrpedal sich in Leerlaufstellung befindet, d. h. vollständig losgelassen ist. In diesem Betriebszustand wird eine Maximalmotordreh­ zahl, beispielsweise 1500 Umdr./min vorgegeben. Überschrei­ tet die Istdrehzahl diese Maximaldrehzahl wird die Kraft­ stoffzufuhr zur Brennkraftmaschine abgeschaltet, bis die Mo­ tordrehzahl wieder unter die Maximaldrehzahl absinkt. Ein erhöhter Raildruck kann sich daher nicht negativ auswirken, ungewollte Betriebssituationen in dieser Betriebsphase sind wirksam vermieden. In einem ergänzenden Ausführungsbeispiel wird eine Maximaldrehzahl nicht nur im Betriebszustand Leer­ lauf, d. h. bei losgelassenem Fahrpedal, vorgegeben, sondern im gesamten Fahrpedalstellungsbereich. Dabei ist eine Kenn­ linie abgelegt, in der die Maximaldrehzahl abhängig vom Be­ tätigungsgrad des Fahrpedals ausgelesen wird. Überschreitet die Istdrehzahl die vom Betätigungsgrad abhängige Maximal­ drehzahl, wird die Kraftstoffzufuhr wie oben dargestellt ab­ geschaltet.

Alternativ wird in wenigstens einem Betriebszustand bei Schichtbetrieb, zumindest, wenn sich das Fahrpedal in Leer­ laufstellung befindet, auf stöchiometrischen Betrieb umge­ schaltet (λ = 1). In diesem Betriebszustand wird dann der aus dem eingangs genannten Stand der,Technik bekannte Momen­ tenvergleich durchgeführt. Die Kraftstoffmasse muß nicht be­ rücksichtigt werden, so daß mögliche Fehlerzustände erkannt und ungewollte Betriebssituationen in diesem Betriebszustand wirksam vermieden werden. Anstelle einer Momentenüberwachung wird eine entsprechende Überwachung der Leistung der Brenn­ kraftmaschine durchgeführt.

Ferner können diese beiden Maßnahmen kombiniert werden. Da­ bei wird bei Schichtbetrieb zunächst der Maximaldrehzahlver­ gleich durchgeführt. In Betriebszuständen, in denen eine Kraftstoffabschaltung oberhalb der vorgegebenen Motordreh­ zahl nicht durchgeführt wird, beispielsweise in Betriebszu­ ständen, in denen die Motordrehzahl aufgrund eines heißen Katalysators überschritten werden muß oder aus Komfortgrün­ den, wie beispielsweise im ersten Gang, nicht durchgeführt wird, wird auf λ = 1-Betrieb umgeschaltet. In diesen speziel­ len Betriebssituationen wird dann der oben genannte Momen­ ten- oder Leistungsvergleich zur Fehlerüberwachung einge­ setzt.

Ergebnis ist somit eine zufriedenstellende Überwachung einer Brennkraftmaschine mit Benzindirekteinspritzung, wobei im Homogenbetrieb die aus dem Stand der Technik bekannte Momen­ ten- bzw. Leistungsüberwachung durchgeführt wird.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für eine Brennkraftma­ schine mit Benzindirekteinspritzung ist anhand des Flußdia­ gramms in Fig. 2 ein Rechnerprogramm skizziert. Ein ent­ sprechendes Programm ergibt sich bei der Anwendung der be­ schriebenen Lösung bei Saugrohreinspritzern.

Das Programm wird in vorgegebenen Zeitintervallen gestartet. Im ersten Schritt 100 werden die notwendigen Betriebsgrößen wie beispielsweise Betätigungsgrad β, Motordrehzahl NMOT, Getriebeübersetzung IGES und ggf. Katalysatortemperatur TKAT eingelesen. Im darauffolgenden Schritt 102 wird durch Ver­ gleich des Betätigungsgrades mit einem Grenzwert überprüft, ob sich das Fahrpedal in Leerlaufstellung (LL) befindet. Ist dies nicht der Fall, wird das Programm beendet und zum nächsten Zeitpunkt eingeleitet.

Ist dies der Fall, so wird gemäß Schritt 104 überprüft, ob eine Kraftstoffabschaltung oberhalb der bei Leerlaufstellung des Fahrpedals vorgegebenen Maximaldrehzahl nicht durchge­ führt werden würde. Dies wird z. B. anhand der Getriebeüber­ setzung und/oder der Katalysatortemperatur ermittelt. Ist die Katalysatortemperatur hoch und/oder weist die Getriebe­ übersetzung auf einen eingelegten ersten Gang hin, wird die Abschaltung nicht durchgeführt. In diesem Fall wird gemäß Schritt 106 auf stöchiometrischen Betrieb (λ = 1-Betrieb) um­ geschaltet bzw. der bereits eingeleitete stöchiometrische Betrieb weitergeführt. Ferner wird zumindest für Motordreh­ zahl oberhalb des Leerlaufbereichs die Frischluftzufuhr be­ grenzt, in den die Drosselklappe entsprechend gesteuert wird. Dadurch wird eine Einstellung der Drosselklappe und damit der Frischluftzufuhr sichergestellt, die zu einem Leerlauf­ moment führt. Kann dies in fehlerhafter Weise nicht erfolgen oder wurde der stöchiometrische Betrieb nicht oder nicht vollständig eingeleitet, wird ein wie nachfolgend beschrie­ ben ein Fehler erkannt. Anstelle einer nahezu stöchiometri­ schen Einstellung kann auch eine fette Einstellung des Ge­ mischs erfolgen. Daraufhin wird im Schritt 108 wie bekannt auf der Basis des Betätigungsgrades des Fahrpedals sowie ggf. weiterer Betriebsgrößen das zulässige Drehmoment MZUL sowie auf der Basis der Luftmasse und weiteren Betriebsgrö­ ßen das aktuelle Istmoment MIST bestimmt. Im nächsten Schritt 110 wird das Istmoment mit dem maximal zulässigen Moment verglichen. Überschreitet das Istmoment das maximal zulässige Moment, wird gemäß Schritt 112 eine Fehlerreaktion eingeleitet, beispielsweise die Kraftstoffzufuhr abgeschal­ tet und/oder die elektrisch steuerbare Drosselklappe strom­ los geschaltet. Diese wird dann durch eine Rückstelleinrich­ tung in ihre Ruheposition zurückgeführt. Überschreitet das Istmoment das maximal zulässige Moment nicht, wird das Pro­ gramm wie nach Schritt 112 beendet und zum nächsten Zeit­ punkt erneut durchgeführt.

Hat Schritt 104 ergeben, daß die Abschaltung der Kraftstoff­ zufuhr oberhalb der Grenzdrehzahl durchgeführt werden würde, so wird im Schritt 114 die aktuelle Motordrehzahl NMOT mit dem vorgegebenen Grenzwert N0 verglichen. Überschreitet die Motordrehzahl diesen Grenzwert, wird gemäß Schritt 116 die Kraftstoffzufuhr abgeschaltet. Ferner wird wie oben be­ schrieben die Frischluftzufuhr begrenzt. Danach das Programm wie im Falle einer Nein-Antwort im Schritt 104 beendet oder mit Schritt 110 fortgeführt.

In einem anderen Ausführungsbeispiel wird im Schritt 106 nicht λ = 1-Betrieb, sondern ein Betrieb mit einem anderen vorgegebenen λ-Wert durchgeführt, wobei bei der Istmomenten­ berechnung die Abweichung des λ-Werts von 1 berücksichtigt wird.

Im Homogenbetrieb, in dem die Kraftstoffmasse während der Ansaugphase eingespritzt wird, wird die Funktionsweise wie bekannt im Rahmen des Momenten- oder Leistungsvergleichs überprüft, so daß das in Fig. 2 dargestellte Programm nur bei Betrieb im Schichtbetrieb, d. h. bei Einspritzung in die Verdichtungsphase durchlaufen wird.

Das in Fig. 2 beschriebene Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3 anhand einer beispielhaften Betriebssituation mit Hilfe von Zeitdiagrammen verdeutlicht. Fig. 3a zeigt dabei den Verlauf des Betätigungsgrades β über der Zeit, Fig. 3b den der Motordrehzahl NMOT bzw. des Grenzwertes N0 der Mo­ tordrehzahl, Fig. 3c den Verlauf des maximal zulässigen Mo­ ments MZUL sowie des Istmoments MIST. In Fig. 3d ist der Betriebszustand Abschalten der Kraftstoffzufuhr anhand eines zweiwertigen Signals über der Zeit dargestellt.

Zunächst sei das Fahrpedal betätigt. Bis zum Zeitpunkt T0 (vgl. Fig. 3a) läßt der Fahrer das Pedal los, so daß ab dem Zeitpunkt T0 für die restliche Zeit des dargestellten Be­ triebszustandes das Fahrpedal sich in Leerlaufstellung be­ findet. Die Brennkraftmaschine wird im Schichtbetrieb be­ trieben. In Fig. 3b ist dargestellt, wie sich die Mo­ tordrehzahl NMOT (durchgezogene Linie) entsprechend der Fah­ rervorgabe (vgl. Fig. 3a) verändert. Zum Zeitpunkt T0 ist die Leerlaufdrehzahl erreicht. Es wird die Grenzdrehzahl N0 (gestrichelte Linie) vorgegeben. Zum Zeitpunkt T1 über­ schreitet die Motordrehzahl den Grenzwert (vgl. Fig. 3b), zum Zeitpunkt T2 wird der Grenzwert wieder unterschritten. Daher wird zwischen den Zeitpunkten T1 und T2 gemäß Fig. 3d die Kraftstoffzufuhr abgeschaltet. In Fig. 3c ist der Ver­ lauf des maximal zulässigen Moments (gestrichelte Linie) und des aktuellen Istmoments (durchgezogene Linie) dargestellt. Vor dem Zeitpunkt T0 verläuft das Istmoment und das maximal zulässige Moment im wesentlichen entsprechend der Fahrervor­ gabe β. Ab dem Zeitpunkt T0 wird das für den Leerlaufzustand ein maximal zulässiges Moment vorgegeben. Zu den Zeitpunkten T1 und T2 wird die Überprüfung anhand des Motordrehzahlver­ laufes durchgeführt. Nach dem Zeitpunkt T2 wird auf stöchio­ metrischen Betrieb umgeschaltet. Dies bedeutet, daß in die­ sem Fall die Überwachung auf der Basis der Momentensignale stattfindet. Überschreitet das Istmoment also zum Zeitpunkt T3 das maximal zulässige Moment und unterschreitet es dieses Moment zum Zeitpunkt T4, so wird zwischen den Zeitpunkten T3 und T4 die Kraftstoffzufuhr abgeschaltet (vgl. Fig. 3d). Zur Verdeutlichung ist der Motordrehzahlverlauf und der Ist­ momentenverlauf deutlich voneinander getrennt aufgezeichnet. In der zweiten Betriebsphase führt daher ein Überschreiten der Grenzdrehzahl durch die Motordrehzahl nicht zu einer Kraftstoffabschaltung, sondern lediglich die Überschreitung des maximal zulässigen Moments durch das Istmoment zum Zeit­ punkt T3.

Claims (8)

1. Verfahren zum Betreiben und zur Überwachung einer Brenn­ kraftmaschine, die in wenigstens einem Betriebszustand mit einem mageren Luft-/Kraftstoffverhältnis betrieben wird, wo­ bei wenigstens eine den Fahrpedalbetätigungsgrad repräsen­ tierende Größe und eine die Motordrehzahl repräsentierende Größe erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einem Betriebszustand nur ein Betrieb der Brennkraftmaschine mit einem näherungsweisen stöchiometrischen oder fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis und/oder nur ein Betrieb mit be­ grenzter Luftzufuhr zulässig ist und der Betrieb dann auf Basis wenigstens einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine überwacht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Betrieb mit einem näherungsweisen stöchiometrischen oder fetten Luft-/Kraftstoffverhältnis die Luftzufuhr so einge­ stellt wird, daß sich ein Drehmoment oder eine Leistung im Bereich des Leerlaufwerts sich ergibt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Betrieb mit begrenzter Luftzufuhr und abgeschalteter Kraft­ stoffzufuhr die Luftzufuhr derart eingestellt wird, daß sich ein Motormoment bzw. eine Motorleistung im Bereich des Leer­ laufwerts ergeben würde, wenn eine zur Luftzufuhr in etwa stöchiometrische Kraftstoffmenge eingespritzt würde.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Betriebszustand ab­ hängig von Fahrpedalbetätigungsgrad und Motordrehzahl be­ stimmt wird, insbesondere dann vorliegt, wenn bei einem Fahrpedalbetätigungsgrad unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts, vorzugsweise nahe der Leerlaufstellung, eine Motordrehzahl oberhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts vorliegt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem wenigstens einen Betriebszustand ein maximal zulässiges Drehmoment oder eine maximal zulässi­ ge Leistung berechnet wird, dieser Wert mit einem Ver­ gleichswert verglichen wird und ein Fehler erkannt wird, wenn der Vergleichswert den zulässigen Wert überschreitet.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichswert aus wenigstens einem die aktuelle Luftzufuhr repräsentierenden Signal berechnet wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei erkanntem Fehler die Stromzufuhr zu einer elektrisch betätigten Drosselklappe unterbrochen wird und/oder die Kraftstoffzufuhr unterbrochen wird.

8. Vorrichtung zum Betreiben und zur Überwachung einer Brenn­ kraftmaschine, die in wenigstens einem Betriebszustand mit einem mageren Luft-/Kraftstoffverhältnis betrieben wird, mit einer Steuereinheit, die wenigstens eine den Fahrpedalbetä­ tigungsgrad repräsentierende Größe und eine die Motordreh­ zahl repräsentierende Größe erfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einem Betriebszustand nur ein Betrieb der Brennkraftmaschine mit einem näherungsweisen stöchiometri­ schen oder fetten Gemisch und/oder nur ein Betrieb mit be­ grenzter Luftzufuhr zulässig ist und die Steuereinheit Mit­ tel aufweist, die den Betrieb dann auf Basis wenigstens ei­ ner Betriebsgröße der Brennkraftmaschine überwachen.