DE19850584A1 - Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Es wird eine Brennkraftmaschine insbesondere für ein Kraftfahrzeug beschrieben, die mit einem Brennraum versehen ist, in den Kraftstoff in mindestens zwei Betriebsarten einspritzbar ist. Es ist ein Steuergerät vorgesehen, mit dem in Abhängigkeit von einer Soll-Betriebsart zwischen den Betriebsarten umgeschaltet werden kann. Durch das Steuergerät kann eine Betriebsartanforderung in Abhängigkeit davon ermittelt werden, ob die einzelnen Betriebsarten in der Lage sind, das angeforderte Drehmoment unter Einhaltung vorgegebener Lambda-Grenzen zu erzeugen.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem Kraftstoff in mindestens zwei Betriebsarten in einen Brennraum eingespritzt wird, und bei dem zwischen den Betriebsarten umgeschaltet wird. Ebenfalls betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Brennraum, in den Kraftstoff in mindestens zwei Betriebsarten einspritzbar ist, und mit einem Steuergerät, mit dem zwischen den Betriebsarten umgeschaltet werden kann.

Ein derartiges Verfahren und eine derartige Brennkraftmaschine sind beispielsweise von einer sogenannten Benzin-Direkteinspritzung bekannt. Dort wird Kraftstoff in einem Homogenbetrieb während der Ansaugphase oder in einem Schichtbetrieb während der Verdichtungsphase in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt. Der Homogenbetrieb ist vorzugsweise für den Vollastbetrieb der Brennkraftmaschine vorgesehen, während der Schichtbetrieb für den Leerlauf- und Teillastbetrieb geeignet ist. Beispielsweise in Abhängigkeit von einer erwünschten Soll- Betriebsart wird bei einer derartigen direkteinspritzenden Brennkraftmaschine zwischen den genannten Betriebsarten umgeschaltet.

Den verschiedenen möglichen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine sind bestimmte Funktionen in dem Steuergerät zugeordnet. Die Soll-Betriebsart ergibt sich unter anderem aus dem jeweiligen Betriebszustand bzw. Funktion der Brennkraftmaschine. So kann beispielsweise für einen Kaltstart der Brennkraftmaschine der Homogenbetrieb sinnvoll sein. Demgegenüber kann bei einem Defekt der Homogenbetrieb vorzuziehen sein. Als weitere Funktion der Brennkraftmaschine kann ein Betriebsartenkennfeld vorgesehen sein, das insbesondere dazu geeignet ist, den normalen Betrieb der Brennkraftmaschine zu beeinflussen. Aus diesen und aus weiteren derartigen Betriebszuständen bzw. Funktionen der Brennkraftmaschine ermittelt das Steuergerät die Soll-Betriebsart.

Es ist nun möglich, daß das Rechengerät aus den verschiedenen Betriebszuständen bzw. Funktionen der Brennkraftmaschine eine Soll-Betriebsart ableitet, die einerseits dazu geeignet ist, insbesondere das angeforderte Soll-Drehmoment zu erzeugen, die aber andererseits nicht in der Lage ist, bestimmte vorgegebene Lambda-Grenzen einzuhalten. Dies würde zu einer Verletzung von Lambda- Grenzen und damit zu einem unerwünschten Kraftstoffmehrverbrauch und/oder einer unerwünschten Schadstofferhöhung führen. Ebenfalls ist es möglich, daß das Rechengerät eine Soll-Betriebsart auswählt, mit der das angeforderte Drehmoment gar nicht realisierbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine zu schaffen, mit dem ein korrekter Betrieb der Brennkraftmaschine gewährleistet wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Betriebsartanforderung in Abhängigkeit davon ermittelt wird, ob die einzelnen Betriebsarten in der Lage sind, das angeforderte Drehmoment unter Einhaltung vorgegebener Lambda-Grenzen zu erzeugen. Bei einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch das Steuergerät eine Betriebsartanforderung in Abhängigkeit davon ermittelt werden kann, ob die einzelnen Betriebsarten in der Lage sind, das angeforderte Drehmoment unter Einhaltung vorgegebener Lambda-Grenzen zu erzeugen.

Es wird von dem Steuergerät somit permanent berechnet, welche der verschiedenen Betriebsarten der Brennkraftmaschine unter den momentanen Betriebsbedingungen in der Lage ist, einerseits das angeforderte Soll- Drehmoment zu erzeugen, gleichzeitig aber andererseits die für die jeweilige Betriebsart vorgegebenen Lambda-Grenzen einzuhalten. Das Steuergerät "weiß" somit in jedem Zeitpunkt, welche der Betriebsarten zur Erzeugung des angeforderten Soll-Drehmoments ohne eine Verletzung von Lambda-Grenzen eingesetzt werden kann. Dies kann von dem Steuergerät bei der Auswahl der Soll-Betriebsart berücksichtigt werden.

Für eine derartige Berücksichtigung kann es vorgesehen sein, daß die erfindungsgemäße Betriebsartanforderung mit anderen Betriebsartanforderungen anderer Betriebszustände bzw. Funktionen der Brennkraftmaschine verknüpft wird. Diese Verknüpfung kann in Abhängigkeit von Prioritäten erfolgen. Durch die Vergabe einer entsprechend hohen Priorität an die erfindungsgemäße Betriebsartanforderung kann gewährleistet werden, daß immer nur eine derartige Betriebsart als Soll-Betriebsart von dem Steuergerät ausgewählt wird, die auch in der Lage ist, das angeforderte Soll-Drehmoment unter Einhaltung der für die jeweilige Betriebsart vorgegebenen Lambda-Grenzen zu erzeugen.

Durch die Ermittlung derjenigen Betriebsarten, die in der Lage sind, das angeforderte Soll-Drehmoment unter Einhaltung der jeweils vorgegebenen Lambda-Grenzen zu erzeugen, kann somit sicher vermieden werden, daß die Brennkraftmaschine in einer Betriebsart betrieben wird, die die vorgegebenen Lambda-Grenzen verletzt. Dies stellt eine Verbesserung des Betriebs der Brennkraftmaschine im Hinblick auf eine Kraftstoffverbrauchsreduktion und eine Verminderung der erzeugten Schadstoffe dar.

Ebenfalls ist es möglich, daß ein Umschalten der Betriebsart ausgelöst wird, falls durch die Erfindung festgestellt wird, daß die momentane Betriebsart die zugehörigen vorgegebenen Lambda-Grenzen nicht einhalten kann. Auch auf diese Weise wird ein fehlerhafter Betrieb der Brennkraftmaschine im Sinne einer Verletzung vorgegebener Lambda-Grenzen vermieden.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird für jede der Betriebsarten ermittelt, ob dieselbe in der Lage ist, das angeforderte Drehmoment zu erzeugen und gleichzeitig die vorgegebenen Lambda-Grenzen einzuhalten, und es werden die Ergebnisse dieser Ermittlungen in einem Anforderungsbyte zusammengefaßt. Das Anforderungsbyte stellt eine äußerst effektive Zusammenfassung der Ergebnisse des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Ebenfalls kann das Anforderungsbyte in besonders einfacher Weise von dem Steuergerät weiterverarbeitet werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Ermittlung, ob eine Betriebsart in der Lage ist, das angeforderte Drehmoment unter Einhaltung der vorgegebenen Lambda-Grenzen zu erzeugen, in Abhängigkeit von Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine durchgeführt wird. Des weiteren wird bei der Ermittlung, ob eine Betriebsart in der Lage ist, das angeforderte Drehmoment unter Einhaltung der vorgegebenen Lambda-Grenzen zu erzeugen, ein Drehmoment aus einem drehzahlabhängigen Kennfeld abgeleitet.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein Umschalten der Betriebsart ausgelöst, falls die momentane Betriebsart die zugehörigen vorgegebenen Lambda- Grenzen nicht einhält. Auf diese Weise wird ein Betrieb der Brennkraftmaschine unter Verletzung der vorgegebenen Lambda-Grenzen sicher vermieden.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist die Betriebsartanforderung in der Form eines binären Datenworts in dem Steuergerät abgespeichert, wobei jede Betriebsart durch ein bestimmtes Bit in dem binären Datenwort repräsentiert ist.

Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Form eines Steuerelements, das für ein Steuergerät einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen ist. Dabei ist auf dem Steuerelement ein Programm abgespeichert, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig und zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. In diesem Fall wird also die Erfindung durch ein auf dem Steuerelement abgespeichertes Programm realisiert, so daß dieses mit dem Programm versehene Steuerelement in gleicher Weise die Erfindung darstellt wie das Verfahren, zu dessen Ausführung das Programm geeignet ist. Als Steuerelement kann insbesondere ein elektrisches Speichermedium zur Anwendung kommen, beispielsweise ein Read-Only-Memory.

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, und

Fig. 2 zeig ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine der Fig. 1.

In der Fig. 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 eines Kraftfahrzeugs dargestellt, bei der ein Kolben 2 in einem Zylinder 3 hin- und herbewegbar ist. Der Zylinder 3 ist mit einem Brennraum 4 versehen, der unter anderem durch den Kolben 2, ein Einlaßventil 5 und ein Auslaßventil 6 begrenzt ist. Mit dem Einlaßventil 5 ist ein Ansaugrohr 7 und mit dem Auslaßventil 6 ist ein Abgasrohr 8 gekoppelt.

Im Bereich des Einlaßventils 5 und des Auslaßventils 6 ragen ein Einspritzventil 9 und eine Zündkerze 10 in den Brennraum 4. Über das Einspritzventil 9 kann Kraftstoff in den Brennraum 4 eingespritzt werden. Mit der Zündkerze 10 kann der Kraftstoff in dem Brennraum 4 entzündet werden.

In dem Ansaugrohr 7 ist eine drehbare Drosselklappe 11 untergebracht, über die dem Ansaugrohr 7 Luft zuführbar ist. Die Menge der zugeführten Luft ist abhängig von der Winkelstellung der Drosselklappe 11. In dem Abgasrohr 8 ist ein Katalysator 12 untergebracht, der der Reinigung der durch die Verbrennung des Kraftstoffs entstehenden Abgase dient.

Von dem Abgasrohr 8 führt eine Abgasrückführrohr 13 zurück zu dem Ansaugrohr 7. In dem Abgasrückführrohr 13 ist ein Abgasrückführventil 14 untergebracht, mit dem die Menge des in das Ansaugrohr 7 rückgeführten Abgases eingestellt werden kann. Das Abgasrückführrohr 13 und das Abgasrückführventil 14 bilden eine sogenannte Abgasrückführung.

Von einem Kraftstofftank 15 führt eine Tankentlüftungsleitung 16 zu dem Ansaugrohr 7. In der Tankentlüftungsleitung 16 ist ein Tankentlüftungsventil 17 untergebracht, mit dem die Menge des dem Ansaugrohr 7 zugeführten Kraftstoffdampfes aus dem Kraftstofftank 15 einstellbar ist. Die Tankentlüftungsleitung 16 und das Tankentlüftungsventil 17 bilden eine sogenannte Tankentlüftung.

Der Kolben 2 wird durch die Verbrennung des Kraftstoffs in dem Brennraum 4 in eine Hin- und Herbewegung versetzt, die auf eine nicht-dargestellte Kurbelwelle übertragen wird und auf diese ein Drehmoment ausübt.

Ein Steuergerät 18 ist von Eingangssignalen 19 beaufschlagt, die mittels Sensoren gemessene Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 darstellen. Beispielsweise ist das Steuergerät 18 mit einem Luftmassensensor, einem Lambda- Sensor, einem Drehzahlsensor und dergleichen verbunden. Des weiteren ist das Steuergerät 18 mit einem Fahrpedalsensor verbunden, der ein Signal erzeugt, das die Stellung eines von einem Fahrer betätigbaren Fahrpedals und damit das angeforderte Drehmoment angibt. Das Steuergerät 18 erzeugt Ausgangssignale 20, mit denen über Aktoren bzw. Stellern das Verhalten der Brennkraftmaschine 1 beeinflußt werden kann. Beispielsweise ist das Steuergerät 18 mit dem Einspritzventil 9, der Zündkerze 10 und der Drosselklappe 11 und dergleichen verbunden und erzeugt die zu deren Ansteuerung erforderlichen Signale.

Unter anderem ist das Steuergerät 18 dazu vorgesehen, die Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 zu steuern und/oder zu regeln. Beispielsweise wird die von dem Einspritzventil 9 in den Brennraum 4 eingespritzte Kraftstoffmasse von dem Steuergerät 18 insbesondere im Hinblick auf einen geringen Kraftstoffverbrauch und/oder eine geringe Schadstoffentwicklung gesteuert und/oder geregelt. Zu diesem Zweck ist das Steuergerät 18 mit einem Mikroprozessor versehen, der in einem Speichermedium, insbesondere in einem Read-Only-Memory ein Programm abgespeichert hat, das dazu geeignet ist, die genannte Steuerung und/oder Regelung durchzuführen.

In einer ersten Betriebsart, einem sogenannten Homogenbetrieb "hom" der Brennkraftmaschine 1, wird die Drosselklappe 11 in Abhängigkeit von dem erwünschten Drehmoment teilweise geöffnet bzw. geschlossen. Der Kraftstoff wird von dem Einspritzventil 9 während einer durch den Kolben 2 hervorgerufenen Ansaugphase in den Brennraum 4 eingespritzt. Durch die gleichzeitig über die Drosselklappe 11 angesaugte Luft wird der eingespritzte Kraftstoff verwirbelt und damit in dem Brennraum 4 im wesentlichen gleichmäßig verteilt. Danach wird das Kraftstoff/Luft-Gemisch während der Verdichtungsphase verdichtet, um dann von der Zündkerze 10 entzündet zu werden. Durch die Ausdehnung des entzündeten Kraftstoffs wird der Kolben 2 angetrieben. Das entstehende Drehmoment hängt im Homogenbetrieb im wesentlichen von der Stellung der Drosselklappe 11 ab. Im Hinblick auf eine geringe Schadstoffentwicklung wird das Kraftstoff/Luft-Gemisch möglichst auf Lambda = 1 oder Lambda < 1 eingestellt.

In einer zweiten Betriebsart, einem sogenannten homogenen Magerbetrieb "hmm" der Brennkraftmaschine 1, wird der Kraftstoff wie bei dem Homogenbetrieb während der Ansaugphase in den Brennraum 4 eingespritzt. Im Unterschied zu dem Homogenbetrieb kann das Kraftstoff/Luft-Gemisch jedoch auch mit Lambda < 1 auftreten.

In einer dritten Betriebsart, einem sogenannten Schichtbetrieb "sch" der Brennkraftmaschine 1, wird die Drosselklappe 11 weit geöffnet. Der Kraftstoff wird von dem Einspritzventil 9 während einer durch den Kolben 2 hervorgerufenen Verdichtungsphase in den Brennraum 4 eingespritzt, und zwar örtlich in die unmittelbare Umgebung der Zündkerze 10 sowie zeitlich in geeignetem Abstand vor dem Zündzeitpunkt. Dann wird mit Hilfe der Zündkerze 10 der Kraftstoff entzündet, so daß der Kolben 2 in der nunmehr folgenden Arbeitsphase durch die Ausdehnung des entzündeten Kraftstoffs angetrieben wird. Das entstehende Drehmoment hängt im Schichtbetrieb weitgehend von der eingespritzten Kraftstoffmasse ab. Im wesentlichen ist der Schichtbetrieb für den Leerlaufbetrieb und den Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine 1 vorgesehen.

In einer vierten Betriebsart, einem sogenannten Homogen- Schicht-Betrieb "hos" der Brennkraftmaschine 1, erfolgt eine Doppeleinspritzung. Es wird Kraftstoff von dem Einspritzventil 9 während der Ansaugphase und während der Verdichtungsphase in den Brennraum 4 eingespritzt. Der Homogen-Schicht-Betrieb verknüpft damit die Eigenschaften des Schichtbetriebs und des Homogenbetriebs. Mit Hilfe des Homogen-Schicht-Betriebs kann beispielsweise ein besonders weicher Übergang von dem Schichtbetrieb in den Homogenbetrieb und umgekehrt erreicht werden.

In einer fünften Betriebsart, einem sogenannten Schicht- Katheizen "skh" der Brennkraftmaschine 1, erfolgt ebenfalls eine Doppeleinspritzung. Es wird Kraftstoff von dem Einspritzventil 9 während der Verdichtungsphase und während der Arbeitsphase in den Brennraum 4 eingespritzt. Auf diese Weise wird im wesentlichen kein zusätzliches Drehmoment erreicht, sondern es wird durch den in die Arbeitsphase eingespritzten Kraftstoff eine schnelle Erwärmung des Katalysators 12 bewirkt. Dies ist beispielsweise bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine 1 von Bedeutung.

Zwischen den beschriebenen Betriebsarten der Brennkraftmaschine 1 kann hin- und her- bzw. umgeschaltet werden. Derartige Umschaltungen werden von dem Steuergerät 18 durchgeführt. Die Auslösung einer Umschaltung erfolgt durch die Funktionen der Brennkraftmaschine 1.

Beispielsweise kann bei einem Kaltstart die fünfte Betriebsart, nämlich das Schicht-Katheizen angefordert werden, mit dem der Katalysator 12 schnell auf eine Betriebstemperatur erwärmt wird.

Bei der Brennkraftmaschine 1 sind eine Mehrzahl derartiger Funktionen vorhanden, die alle eine bestimmte oder auch mehrere der Betriebsarten der Brennkraftmaschine 1 anfordern und damit gegebenenfalls eine Umschaltung zwischen den Betriebsarten auslösen. Beispielsweise können von einer Überwachung der Brennkraftmaschine 1 oder von einem Notlaufbetrieb für die Brennkraftmaschine 1 oder von einer Funktion für den Start bzw. den Warmlauf der Brennkraftmaschine 1 jeweils Anforderungen für bestimmte Betriebsarten ausgelöst werden. Als weitere Funktion ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, daß die Einstellung des Sollmoments und die Einhaltung der Lambda-Grenzen überwacht und gewährleistet wird. Zu diesem Zweck wird permanent ermittelt, welche der beschriebenen Betriebsarten unter den momentan vorhandenen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine 1 dazu in der Lage ist, das angeforderte Soll-Drehmoment zu erzeugen und gleichzeitig vorgegebene Lambda-Grenzen einzuhalten.

In der Fig. 2 ist ein Verfahren dargestellt, das von dem Steuergerät 18 ausgeführt werden kann, und das dazu geeignet ist, die vorstehende Ermittlung der für die Erzeugung des angeforderten Drehmoments geeigneten Betriebsarten durchzuführen. Das Verfahren der Fig. 2 ist in dem Steuergerät 18 durch insbesondere modulartig aufgebaute Programme repräsentiert.

Das in der Fig. 2 gezeigte Verfahren geht von einem Sollbyte aus, das der Abspeicherung der beschriebenen Betriebsarten der Brennkraftmaschine 1 in dem Steuergerät 18 dient. Das Sollbyte besitzt acht Bits, von denen drei Bits nicht besetzt sind. An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, daß die anhand der Fig. 1 beschriebene Brennkraftmaschine 1 und das anhand der Fig. 2 beschriebene Verfahren auch mit weniger oder mit mehr als fünf verschiedenen Betriebsarten durchgeführt werden kann. In diesem Fall sind in dem Sollbyte mehr oder weniger Bits nicht besetzt.

Der Homogenbetrieb "hom", der homogene Magerbetrieb "hmm", der Schichtbetrieb "sch", der Homogen-Schicht-Betrieb "hos" und das Schicht-Katheizen "skh" sind durch jeweils eines der verbleibenden fünf Bits repräsentiert.

Das genannte Sollbyte ist dazu vorgesehen, die Soll- Betriebsart, also die erwünschte Betriebsart der Brennkraftmaschine 1 zu kennzeichnen. Soll die Brennkraftmaschine 1 beispielsweise im Homogenbetrieb als erwünschter Soll-Betriebsart betrieben werden, so ist in dem Sollbyte das Bit "hom" auf "1" gesetzt, während die anderen vier relevanten Bits alle auf "0" gesetzt sind. In dem Sollbyte ist somit immer eines der relevanten Bits auf "1" gesetzt, während die anderen Bits auf "0" gesetzt sind. Das auf "1" gesetzte Bit kennzeichnet dabei die erwünschte Soll-Betriebsart der Brennkraftmaschine 1.

Das Sollbyte, insbesondere die darin gesetzte Soll- Betriebsart wird von dem Rechengerät 18 aufgrund von Anforderungsbytes ermittelt. Diese Anforderungsbytes werden von den bereits genannten verschiedenen Funktionen erzeugt. Eine dieser Funktionen ist, wie bereits erwähnt, dazu vorgesehen, die Einstellung des Sollmoments und die Einhaltung der Lambda-Grenzen zu gewährleisten. Von dieser Funktion wird permanent ermittelt, welche der beschriebenen Betriebsarten unter den momentan vorhandenen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine 1 dazu in der Lage ist, das angeforderte Soll-Drehmoment zu erzeugen und gleichzeitig die vorgegebenen Lambda-Grenzen einzuhalten.

Bei dem Verfahren der Fig. 2 wird davon ausgegangen, daß die verschiedenen beschriebenen Funktionen jeweils Betriebsartanforderungen erzeugen. Diese Betriebsartanforderungen werden mit jeweils einem dem Sollbyte entsprechenden Anforderungsbyte von jeder der Funktionen ausgelöst. In diesem Anforderungsbyte entsprechen die einzelnen Bits den entsprechenden Bits des Sollbytes.

In dem Anforderungsbyte ist mindestens ein Bit auf "1" gesetzt. Es können aber auch alle fünf Bits gesetzt sein. Im ersten Fall bedeutet dies, daß die zugehörige Funktion nur diese, mit dem gesetzten Bit festgelegte Betriebsart anfordert. Im anderen Fall ist es für die zugehörige Funktion unwesentlich, welche Betriebsart vorhanden ist. Die zugehörige Funktion fordert deshalb "pro forma" alle möglichen Betriebsarten an. Jegliche dazwischen liegenden Möglichkeiten sind ebenfalls zulässig. So kann beispielsweise von einer Funktion der Homogenbetrieb angefordert werden, unabhängig von dem einzustellenden Lambda-Wert. In diesem Fall ist in dem zugehörigen Anforderungsbyte das Bit für "hom" und für "hmm" jeweils auf "1" gesetzt, die anderen Bits jedoch auf "0".

Bei dem Sollbyte und bei den Anforderungsbytes handelt es sich um binäre Datenwörter, die in dem Steuergerät 18 abgespeichert sind, und in denen jede Betriebsart durch ein bestimmtes Bit repräsentiert ist. Zu beachten ist, daß das Sollbyte und die Anforderungsbytes - wie beschrieben - unterschiedliche Bedeutungen haben und deshalb genau auseinandergehalten werden müssen.

In der Fig. 2 ist das Anforderungsbyte für die bereits erwähnte Funktion dargestellt, die dazu vorgesehen ist, die Einstellung des Sollmoments und die Einhaltung der Lambda- Grenzen zu gewährleisten. Dieses Anforderungsbyte ist mit dem Bezugszeichen 21 versehen. Wie bereits erwähnt sind drei der Bits nicht von Bedeutung. Das Bit "hom" ist immer auf "1" gesetzt, da der Homogenbetrieb "hom" von der Brennkraftmaschine 1 unter allen Betriebsbedingungen und zur Erzeugung jeglichen Sollmoments geeignet ist, ohne dabei die vorgegebenen Lambda-Grenzen zu verletzen.

Die anderen vier relevanten Bits werden von Blöcken 22, 23, 24 und 25 erzeugt. Diese Blöcke sind über Leitungs- und/oder Bussysteme 26 mit einer Mehrzahl von Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 verbunden. Bei den Betriebsgrößen kann es sich um Ausgangssignale von Sensoren, um Steuergrößen für Aktoren bzw. Steller, um von dem Steuergerät 18 berechnete oder abgeleitete sonstige Größen oder dergleichen handeln. Die Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 sind in der Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 27 gekennzeichnet.

Durch seine Verbindung mit einem bestimmten Bit des Anforderungsbytes ist jeder der Blöcke 22, 23, 24 und 25 einer bestimmten Betriebsart zugeordnet. In jedem der Blöcke 22, 23, 24 und 25 ermittelt das Rechengerät 18 permanent, ob die dem Block zugehörige Betriebsart unter den momentan vorhandenen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine 1 dazu in der Lage ist, das insbesondere von dem Fahrer über das Fahrpedal angeforderte Soll- Drehmoment zu erzeugen und gleichzeitig die für diese Betriebsart vorgegebenen Lambda-Grenzen einzuhalten.

Zu diesem Zweck wird von den Blöcken 22, 23, 24 und 25 aus den für die zugehörige Betriebsart vorgegebenen Lambda- Grenzen ein minimaler bzw. maximaler Lambda-Wirkungsgrad berechnet. Ebenfalls wird für die in dieser Betriebsart einzustellende Luftfüllung ein optimales Drehmoment aus einem betriebsartspezifischen, drehzahlabhängigen Kennfeld abgeleitet. Eine Multiplikation des Lambda-Wirkungsgrads und des optimalen Drehmoments ergibt ein minimal bzw. maximal mögliches Drehmoment in der entsprechenden Betriebsart. Liegt das erwünschte, angeforderte Soll- Drehmoment innerhalb der Grenzen dieses minimal bzw. maximal möglichen Drehmoments, so ist die Betriebsart in der Lage, das angeforderte Soll-Drehmoment zu erzeugen und gleichzeitig die vorgegebenen Lambda-Grenzen einzuhalten. Liegt das Soll-Drehmoment außerhalb des minimal bzw. maximal möglichen Drehmoments, so könnte die Brennkraftmaschine das Soll-Drehmoment - wenn überhaupt - nur dadurch erzeugen, daß die für die vorliegende Betriebsart vorgegebenen Lambda-Grenzen verletzt werden.

Jeder der Blöcke 22, 23, 24 und 25 setzt das von ihm beeinflussbare Bit in dem Anforderungsbyte 21 auf "1", wenn die zugehörige Betriebsart in der Lage ist, das angeforderte Drehmoment zu erzeugen und die betriebsartabhängigen Lambda-Grenzen einzuhalten. Ist dies nicht der Fall, so setzt der entsprechende Block das zugehörige Bit auf "0".

Wie bereits erläutert wurde, ist damit in dem Anforderungsbyte 21 mindestens ein Bit, nämlich zumindest das Bit "hom" für den Homogenbetrieb gesetzt. Es ist aber auch möglich, daß zwei oder mehrere Bits in dem Anforderungsbyte 21 gesetzt sind. Dies kann beispielsweise im Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine 1 der Fall sein, der von dem Homogenbetrieb "hom", aber auch beispielsweise von dem homogenen Magerbetrieb "hmm", dem Homogen-Schicht- Betrieb "hos" und dem Schichtbetrieb "sch" ausgeführt werden kann.

Wie bereits erläutert wurde, liegen dem Rechengerät 18 eine Mehrzahl von Betriebsartanforderungen verschiedener Funktionen und damit eine Mehrzahl von Anforderungsbytes vor. Das Rechengerät 18 ermittelt aus diesen Anforderungsbytes das Sollbyte und damit die Soll- Betriebsart der Brennkraftmaschine 1. Diese Ermittlung wird von dem Rechengerät 18 auf der Grundlage von Prioritäten durchgeführt, die den einzelnen Betriebsartanforderungen und damit den einzelnen Anforderungsbytes zugeordnet sind.

Es ist nun möglich, das Anforderungsbyte 21 derart mit einer Priorität zu versehen, daß es einerseits gegenüber besonderen Funktionen der Brennkraftmaschine 1, wie beispielsweise dem Notlauf nachgeordnet ist, daß es aber andererseits den normalen Funktionen der Brennkraftmaschine 1, insbesondere dem Betrieb der Brennkraftmaschine 1 mittels eines Betriebsartenkennfelds bevorrechtigt ist. Auf diese Weise wird verhindert, daß beispielsweise durch das Betriebsartenkennfeld eine Betriebsart ausgewählt wird, die unter den momentanen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine 1 das angeforderte Drehmoment nur unter Verletzung der für diese Betriebsart vorgegebenen Lambda- Grenzen erbringen kann.

In dem letztgenannten Fall wird durch die höhere Priorität des Anforderungsbytes 21 das nachgeordnete Anforderungsbyte des Betriebsartenkennfelds überspielt. Es wird also nicht die durch das Anforderungsbyte des Betriebsartenkennfelds bestimmte Betriebsart als Soll-Betriebsart ausgewählt, sondern eine der durch das Anforderungsbyte 21 vorgegebenen Betriebsarten. Auf diese Weise wird ein fehlerhafter Zustand der Brennkraftmaschine 1, insbesondere ein Betrieb der Brennkraftmaschine 1 unter Verletzung von vorgegebenen Lambda-Grenzen vermieden.

Ebenfalls ist es möglich, daß ein Umschalten der Betriebsart ausgelöst wird, falls durch die Erfindung festgestellt wird, daß die momentane Betriebsart die zugehörigen vorgegebenen Lambda-Grenzen nicht einhalten kann. In diesem Fall ist in dem Anforderungsbyte 21 dasjenige Bit auf "0" gesetzt, das der momentan ausgeführten Betriebsart zugeordnet ist. Dies kann von dem Steuergerät 18 detektiert und dazu verwendet werden, einen Wechsel der Betriebsart auszulösen.

Claims (8)

1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem Kraftstoff in mindestens zwei Betriebsarten in einen Brennraum (4) eingespritzt wird, und bei dem zwischen den Betriebsarten umgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Betriebsartanforderung in Abhängigkeit davon ermittelt wird, ob die einzelnen Betriebsarten in der Lage sind, das angeforderte Drehmoment unter Einhaltung vorgegebener Lambda-Grenzen zu erzeugen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jede der Betriebsarten ermittelt wird, ob dieselbe in der Lage ist, das angeforderte Drehmoment zu erzeugen und gleichzeitig die vorgegebenen Lambda-Grenzen einzuhalten, und daß die Ergebnisse dieser Ermittlungen in einem Anforderungsbyte (21) zusammengefaßt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung, ob eine Betriebsart in der Lage ist, das angeforderte Drehmoment unter Einhaltung der vorgegebenen Lambda-Grenzen zu erzeugen, in Abhängigkeit von Betriebsgrößen (27) der Brennkraftmaschine durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ermittlung, ob eine Betriebsart in der Lage ist, das angeforderte Drehmoment unter Einhaltung der vorgegebenen Lambda-Grenzen zu erzeugen, ein Drehmoment aus einem drehzahlabhängigen Kennfeld abgeleitet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umschalten der Betriebsart ausgelöst wird, falls die momentane Betriebsart die zugehörigen vorgegebenen Lambda-Grenzen nicht einhält.

6. Steuerelement, insbesondere Read-Only-Memory, für ein Steuergerät (18) einer Brennkraftmaschine (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, auf dem ein Programm abgespeichert ist, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig und zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 geeignet ist.

7. Brennkraftmaschine (1) insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Brennraum (4), in den Kraftstoff in mindestens zwei Betriebsarten einspritzbar ist, und mit einem Steuergerät (18), mit dem zwischen den Betriebsarten umgeschaltet werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Steuergerät (18) eine Betriebsartanforderung in Abhängigkeit davon ermittelt werden kann, ob die einzelnen Betriebsarten in der Lage sind, das angeforderte Drehmoment unter Einhaltung vorgegebener Lambda-Grenzen zu erzeugen.

8. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Steuergerät (18) die Betriebsartanforderung in der Form eines binären Datenworts abgespeichert ist, wobei jede Betriebsart durch ein bestimmtes Bit in dem binären Datenwort repräsentiert ist.