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EP0995025B1 - Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine insbesondere eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine insbesondere eines kraftfahrzeugs Download PDF

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EP0995025B1
EP0995025B1 EP99922056A EP99922056A EP0995025B1 EP 0995025 B1 EP0995025 B1 EP 0995025B1 EP 99922056 A EP99922056 A EP 99922056A EP 99922056 A EP99922056 A EP 99922056A EP 0995025 B1 EP0995025 B1 EP 0995025B1
Authority
EP
European Patent Office
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operating mode
combustion chamber
air mass
engine
fuel
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP99922056A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0995025A1 (de
Inventor
Michael Oder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP0995025A1 publication Critical patent/EP0995025A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0995025B1 publication Critical patent/EP0995025B1/de
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3064—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion with special control during transition between modes
    • F02D41/307—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion with special control during transition between modes to avoid torque shocks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
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    • F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3017—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
    • F02D41/3023—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the stratified charge spark-ignited mode
    • F02D41/3029—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the stratified charge spark-ignited mode further comprising a homogeneous charge spark-ignited mode

Definitions

  • the throttle valve 12 becomes wide open.
  • the fuel is supplied from the injection valve 8 during one caused by the piston 2 Compression phase injected into the combustion chamber 4 locally in the immediate vicinity of the spark plug 9 and at a suitable distance before the ignition point. Then the fuel is ignited using the spark plug 9, so that the piston 2 in the now following working phase by the expansion of the ignited fuel is driven.
  • the fuel mass rk influenced in this way has Consequence that - at least for a certain period of time - the torque Md output by the internal combustion engine 1 would increase. This is compensated for by the fact that Event 41, i.e. with the switchover to Homogeneous operation, the ignition angle ZW, based on the value is adjusted so that the torque Md maintains the value mdsoll and thus remains approximately constant.
  • a block 31 checks whether the combustion chamber 4 supplied air mass rl finally to that filling which has fallen to a stationary homogeneous operation belongs to a stoichiometric fuel / air mixture. is if this is not yet the case, it will loop over waiting for block 30 further. However, if this is the case, so the internal combustion engine 1 in the stationary Homogeneous operation without an ignition angle adjustment using the Blocks 32 continued to operate. In Figure 3, this is in one the point in time marked with the reference number 42 Case.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem Kraftstoff entweder in einer ersten Betriebsart während einer Verdichtungsphase oder in einer zweiten Betriebsart während einer Ansaugphase direkt in einen Brennraum eingespritzt wird, bei dem die dem Brennraum zugeführte Luftmasse ermittelt wird, und bei dem die in den Brennraum eingespritzte Kraftstoffmasse in den beiden Betriebsarten unterschiedlich gesteuert und/oder geregelt wird. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Einspritzventil, mit dem Kraftstoff entweder in einer ersten Betriebsart während einer Ansaugphase oder in einer zweiten Betriebsart während einer Verdichtungsphase direkt in einen Brennraum einspritzbar ist, und mit einem Steuergerät zur Ermittlung der dem Brennraum zugeführten Luftmasse und zur unterschiedlichen Steuerung und/oder Regelung der in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffmasse in den beiden Betriebsarten, gemäß der DE-A-197 37 375.
Derartige Systeme zur direkten Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine sind allgemein bekannt. Es wird dabei als erste Betriebsart ein sogenannter Schichtbetrieb und als zweite Betriebsart ein sogenannter Homogenbetrieb unterschieden. Der Schichtbetrieb wird insbesondere bei kleineren Lasten verwendet, während der Homogenbetrieb bei größeren, an der Brennkraftmaschine anliegenden Lasten zur Anwendung kommt.
Im Schichtbetrieb wird der Kraftstoff während der Verdichtungsphase der Brennkraftmaschine in den Brennraum derart eingespritzt, daß sich im Zeitpunkt der Zündung eine Kraftstoffwolke in unmittelbarer Umgebung einer Zündkerze befindet. Diese Einspritzung kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. So ist es möglich, daß die eingespritzte Kraftstoffwolke sich bereits während bzw. unmittelbar nach der Einspritzung bei der Zündkerze befindet und von dieser entzündet wird. Ebenfalls ist es möglich, daß die eingespritzte Kraftstoffwolke durch eine Ladungsbewegung zu der Zündkerze geführt und dann erst entzündet wird. Bei beiden Brennverfahren liegt keine gleichmäßige Kraftstoffverteilung vor, sondern eine Schichtladung.
Der Vorteil des Schichtbetriebs liegt darin, daß dort mit einer sehr geringen Kraftstoffmenge die anliegenden kleineren Lasten von der Brennkraftmaschine ausgeführt werden können. Größere Lasten können allerdings nicht durch den Schichtbetrieb erfüllt werden.
Im für derartige größere Lasten vorgesehenen Homogenbetrieb wird der Kraftstoff während der Ansaugphase der Brennkraftmaschine eingespritzt, so daß eine Verwirbelung und damit eine Verteilung des Kraftstoffs in dem Brennraum noch ohne weiteres erfolgen kann. Insoweit entspricht der Homogenbetrieb etwa der Betriebsweise von Brennkraftmaschinen, bei denen in herkömmlicher Weise Kraftstoff in das Ansaugrohr eingespritzt wird. Bei Bedarf kann auch bei kleineren Lasten der Homogenbetrieb eingesetzt werden.
Im Schichtbetrieb wird die Drosselklappe in dem zu dem Brennraum führenden Ansaugrohr weit geöffnet und die Verbrennung wird im wesentlichen nur durch die einzuspritzende Kraftstoffmasse gesteuert und/oder geregelt. Im Homogenbetrieb wird die Drosselklappe in Abhängigkeit von dem angeforderten Moment geöffnet bzw. geschlossen und die einzuspritzende Kraftstoffmasse wird in Abhängigkeit von der angesaugten Luftmasse gesteuert und/oder geregelt.
In beiden Betriebsarten, also im Schichtbetrieb und im Homogenbetrieb, wird die einzuspritzende Kraftstoffmasse in Abhängigkeit zusätzlich von einer Mehrzahl weiterer Eingangsgrößen auf einen im Hinblick auf Kraftstoffeinsparung, Abgasreduzierung und dergleichen optimalen Wert gesteuert und/oder geregelt. Die Steuerung und/oder Regelung ist dabei in den beiden Betriebsarten unterschiedlich.
Es ist erforderlich, die Brennkraftmaschine von dem Schichtbetrieb in den Homogenbetrieb und wieder zurück umzuschalten. Während im Schichtbetrieb die Drosselklappe weit geöffnet ist und die Luft damit weitgehend entdrosselt zugeführt wird, ist die Drosselklappe im Homogenbetrieb nur teilweise geöffnet und vermindert damit die Zufuhr von Luft. Vor allem bei der Umschaltung vom Schichtbetrieb in den Homogenbetrieb muß dabei die Fähigkeit des zu dem Brennraum führenden Ansaugrohrs berücksichtigt werden, Luft zu speichern. Wird dies nicht berücksichtigt, so kann das Umschalten zu einer Erhöhung des von der Brennkraftmaschine abgegebenen Moments führen.
Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine zu schaffen, mit dem ein optimales Umschalten zwischen den Betriebsarten möglich ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art bzw. bei einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in Abhängigkeit von der dem Brennraum zugeführten Luftmasse zwischen der ersten Betriebsart und der zweiten Betriebsart umgeschaltet wird.
Die dem Brennraum zugeführte Luftmasse stellt ein genaues und zuverlässiges Kriterium dar, auf dessen Grundlage der Umschaltvorgang von der ersten in die zweite Betriebsart oder von der zweiten in die erste Betriebsart erfolgen kann. Des weiteren kann die dem Brennraum zugeführte Luftmasse entweder von dem Steuergerät mit Hilfe von Modellberechnungen ermittelt werden oder es ist im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine ein Drucksensor oder Luftmassenmesser zur Ermittlung der dem Brennraum zugeführten Luftmasse vorhanden. Beide Möglichkeiten sind dabei einfach und mit geringem konstruktiven Aufwand durchführbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird von der ersten in die zweite Betriebsart umgeschaltet, wenn die dem Brennraum zugeführte Luftmasse eine maximale Luftmasse für den Homogenbetrieb unterschreitet. Bei der Umschaltung vom Schichtbetrieb in den Homogenbetrieb nimmt die dem Brennraum zugeführt Luftmasse ab. Erreicht die Luftmasse den angegebenen maximalen Wert für den Homogenbetrieb, so wird in den Homogenbetrieb umgeschaltet. Dieser Übergang ist damit einfach steuer- und durchführbar.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Zuführung der Luftmasse in den Brennraum vor dem Umschalten in die zweite Betriebsart reduziert wird. Dies wird durch das vorherige Schließen der Drosselklappe vor dem eigentlichen Umschalten erreicht.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird in der zweiten Betriebsart das zugeführte Kraftstoff/Luft-Gemisch auf einen vorgegebenen, insbesondere stöchiometrischen Wert gesteuert und/oder geregelt. Das Kraftstoff/Luft-Gemisch besitzt somit einen definierten vorgegebenen Wert, beispielsweise 1. Damit wird ein besonders schadstoffarmer Betrieb der Brennkraftmaschine erreicht.
Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn die einzuspritzende Kraftstoffmasse nach dem Umschalten in die zweite Betriebsart aus der zugeführten Luftmasse ermittelt wird. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, daß der vorgegebene bzw. stöchiometrische Wert des Kraftstoff/Luft-Gemischs erhalten bleibt.
Des weiteren ist es besonders zweckmäßig, wenn der Zündwinkel nach dem Umschalten in die zweite Betriebsart aus dem angeforderten Moment ermittelt wird. Mit Hilfe des Zündwinkels können damit insbesondere kurzfristige Momentenänderungen erreicht werden, ohne den vorgegebenen bzw. stöchiometrischen Wert verändern zu müssen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird von der zweiten in die erste Betriebsart umgeschaltet, wenn die dem Brennraum zugeführte Luftmasse eine minimale Luftmasse für den Schichtbetrieb überschreitet. Bei der Umschaltung vom Homogenbetrieb in den Schichtbetrieb nimmt die dem Brennraum zugeführt Luftmasse zu. Erreicht die Luftmasse den angegebenen minimalen Wert für den Schichtbetrieb, so wird in den Schichtbetrieb umgeschaltet.
Dieser Übergang ist damit einfach steuer- und durchführbar.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Zuführung der Luftmasse in den Brennraum vor dem Umschalten in die erste Betriebsart erhöht wird. Dies wird durch das Öffnen der Drosselklappe vor dem Umschalten erreicht.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn die einzuspritzende Kraftstoffmasse vor dem Umschalten in die erste Betriebsart erhöht wird. Des weiteren ist es besonders zweckmäßig, wenn der Zündwinkel vor dem Umschalten in die erste Betriebsart nach spät verstellt wird.
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.
Figur 1
zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs,
Figur 2
zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine der Figur 1,
Figur 3
zeigt ein schematisches Zeitdiagramm von Signalen der Brennkraftmaschine der Figur 1 bei Durchführung des Verfahrens nach der Figur 2, und
Figur 4
zeigt ein schematisches Zeitdiagramm von Signalen der Brennkraftmaschine der Figur 1 bei Durchführung eines dem Verfahren der Figur 1 entgegengerichteten Verfahrens.
In der Figur 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 dargestellt, bei der ein Kolben 2 in einem Zylinder 3 hin- und herbewegbar ist. Der Zylinder 3 ist mit einem Brennraum 4 versehen, an den über Ventile 5 ein Ansaugrohr 6 und ein Abgasrohr 7 angeschlossen sind. Des weiteren sind dem Brennraum 4 ein mit einem Signal TI ansteuerbares Einspritzventil 8 und eine mit einem Signal ZW ansteuerbare Zündkerze 9 zugeordnet.
Das Ansaugrohr 6 ist mit einem Luftmassensensor 10 und das Abgasrohr 7 kann mit einem Lambda-Sensor 11 versehen sein. Der Luftmassensensor 10 mißt die Luftmasse der dem Ansaugrohr 6 zugeführten Frischluft und erzeugt in Abhängigkeit davon ein Signal LM. Der Lambda-Sensor 11 mißt den Sauerstoffgehalt des Abgases in dem Abgasrohr 7 und erzeugt in Abhängigkeit davon ein Signal λ.
In dem Ansaugrohr 6 ist eine Drosselklappe 12 untergebracht, deren Drehstellung mittels eines Signals DK einstellbar ist.
In einer ersten Betriebsart, dem Schichtbetrieb der Brennkraftmaschine 1, wird die Drosselklappe 12 weit geöffnet. Der Kraftstoff wird von dem Einspritzventil 8 während einer durch den Kolben 2 hervorgerufenen Verdichtungsphase in den Brennraum 4 eingespritzt, und zwar örtlich in die unmittelbare Umgebung der Zündkerze 9 sowie zeitlich in geeignetem Abstand vor dem Zündzeitpunkt. Dann wird mit Hilfe der Zündkerze 9 der Kraftstoff entzündet, so daß der Kolben 2 in der nunmehr folgenden Arbeitsphase durch die Ausdehnung des entzündeten Kraftstoffs angetrieben wird.
In einer zweiten Betriebsart, dem Homogenbetrieb der Brennkraftmaschine 1, wird die Drosselklappe 12 in Abhängigkeit von der erwünschten, zugeführten Luftmasse teilweise geöffnet bzw. geschlossen. Der Kraftstoff wird von dem Einspritzventil 8 während einer durch den Kolben 2 hervorgerufenen Ansaugphase in den Brennraum 4 eingespritzt. Durch die gleichzeitig 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 9 entzündet zu werden. Durch die Ausdehnung des entzündeten Kraftstoffs wird der Kolben 2 angetrieben.
Im Schichtbetrieb wie auch im Homogenbetrieb wird durch den angetriebenen Kolben eine Kurbelwelle 14 in eine Drehbewegung versetzt, über die letztendlich die Räder des Kraftfahrzeugs angetrieben werden. Der Kurbelwelle 14 ist ein Drehzahlsensor 15 zugeordnet, der in Abhängigkeit von der Drehbewegung der Kurbelwelle 14 ein Signal N erzeugt.
Die im Schichtbetrieb und im Homogenbetrieb von dem Einspritzventil 8 in den Brennraum 4 eingespritzte Kraftstoffmasse wird von einem Steuergerät 16 insbesondere im Hinblick auf einen geringen Kraftstoffverbrauch und/oder eine geringe Schadstoffentwicklung gesteuert und/oder geregelt. Zu diesem Zweck ist das Steuergerät 16 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.
Das Steuergerät 16 ist von Eingangssignalen beaufschlagt, die mittels Sensoren gemessene Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine darstellen. Beispielsweise ist das Steuergerät 16 mit dem Luftmassensensor 10, dem Lambda-Sensor 11 und dem Drehzahlsensor 15 verbunden. Des weiteren ist das Steuergerät 16 mit einem Fahrpedalsensor 17 verbunden, der ein Signal FP erzeugt, das die Stellung eines von einem Fahrer betätigbaren Fahrpedals angibt. Das Steuergerät 16 erzeugt Ausgangssignale, mit denen über Aktoren das Verhalten der Brennkraftmaschine entsprechend der erwünschten Steuerung und/oder Regelung beeinflußt werden kann. Beispielsweise ist das Steuergerät 16 mit dem Einspritzventil 8, der Zündkerze 9 und der Drosselklappe 12 verbunden und erzeugt die zu deren Ansteuerung erforderlichen Signale TI, ZW und DK.
Von dem Steuergerät 16 wird das nachfolgend anhand der Figuren 2 und 3 beschriebene Verfahren zum Umschalten von einem Schichtbetrieb in einen Homogenbetrieb durchgeführt. Die in der Figur 2 gezeigten Blöcke stellen dabei Funktionen des Verfahrens dar, die beispielsweise in der Form von Softwaremodulen oder dergleichen in dem Steuergerät 16 realisiert sind.
In der Figur 2 wird in einem Block 21 davon ausgegangen, daß sich die Brennkraftmaschine 1 in einem stationären Schichtbetrieb befindet. In einem Block 22 wird dann beispielsweise aufgrund einer von dem Fahrer erwünschten Beschleunigung des Kraftfahrzeugs ein Übergang in einen Homogenbetrieb angefordert. Der Zeitpunkt der Anforderung des Homogenbetriebs ist auch aus der Figur 3 ersichtlich.
Danach erfolgt mittels der Blöcke 23, 24 eine Entprellung, mit der ein kurz aufeinanderfolgendes Hin- und Herschalten zwischen dem Schicht- und dem Homogenbetrieb verhindert wird. Wenn der Homogenbetrieb freigegeben ist, dann wird der Übergang von dem Schichtbetrieb in den Homogenbetrieb durch einen Block 25 gestartet. Der Zeitpunkt, in dem der Umschaltvorgang beginnt, ist in der Figur 3 mit dem Bezugszeichen 40 gekennzeichnet.
In dem genannten Zeitpunkt 40 wird die Drosselklappe 12 mittels eines Blocks 26 aus ihrem im Schichtbetrieb vollständig geöffneten Zustand wdksch in einen zumindest teilweise geöffneten bzw. geschlossenen Zustand wdkhom für den Homogenbetrieb gesteuert. Die Drehstellung der Drosselklappe 12 im Homogenbetrieb ist dabei auf ein stöchiometrisches Kraftstoff/Luft-Gemisch, also auf λ = 1 ausgerichtet und hängt des weiteren von z.B. dem angeforderten Moment und/oder der Drehzahl N der Brennkraftmaschine 1 und dergleichen ab.
Durch die Verstellung der Drosselklappe 12 geht die Brennkraftmaschine 1 von dem stationären Schichtbetrieb in einen instationären Schichtbetrieb über. In diesem Betriebszustand fällt die dem Brennraum 4 zugeführte Luftmasse von einer Füllung rlsch während des Schichtbetriebs langsam zu kleineren Füllungen hin ab. Dies ist aus der Figur 3 ersichtlich. Die dem Brennraum 4 zugeführte Luftmasse rl bzw. dessen Füllung wird dabei von dem Steuergerät 16 unter anderem aus dem Signal LM des Luftmassensensors 10 ermittelt. Gemäß einem Block 27 wird die Brennkraftmaschine 1 weiterhin im Schichtbetrieb betrieben.
In einem Block 28 der Figur 2 wird geprüft, ob die dem Brennraum 4 zugeführte Luftmasse einen bestimmten Wert erreicht hat, und zwar ob die Füllung rl kleiner geworden ist als eine maximale Luftmasse bzw. eine maximale Füllung für den Homogenbetrieb rlmaxhom. Es wird also geprüft, ob rl < rlmaxhom ist. Die Füllung rlmaxhom ist dabei derart vorgegeben, daß das von der Brennkraftmaschine 1 abgegeben Moment bei einem λ = 1 etwa konstant bleibt.
Ist rl < rlmaxhom nicht erfüllt, so wird in einer Schleife über den Block 26 weiter abgewartet. Ist dies jedoch der Fall, was in der Figur 3 in einem mit der Bezugsziffer 41 gekennzeichneten Zeitpunkt gegeben ist, so wird in diesem Zeitpunkt von dem instationären Schichtbetrieb in einen instationären Homogenbetrieb umgeschaltet. Gemäß der Figur 2 wird das Umschalten dabei mittels eines Blocks 29 durchgeführt. Das Kraftstoff/Luftgemisch wird weiterhin bei λ = 1 gehalten.
Gemäß einem Block 30 wird im Homogenbetrieb die in den Brennraum 4 eingespritzte Kraftstoffmasse rk in Abhängigkeit von der dem Brennraum 4 zugeführten Luftmasse rl derart gesteuert und/oder geregelt, daß ein stöchiometrisches Kraftstoff/Luft-Gemisch entsteht, daß also λ = 1 ist.
Die auf diese Weise beeinflusste Kraftstoffmasse rk hat zur Folge, daß - zumindest während einer gewissen Zeitdauer - das von der Brennkraftmaschine 1 abgegebene Moment Md ansteigen würde. Dies wird dadurch ausgeglichen, daß im Zeitpunkt 41, also mit dem Umschalten in den Homogenbetrieb, der Zündwinkel ZW, ausgehend von dem Wert zwsch derart verstellt wird, daß das abgegebene Moment Md den Wert mdsoll beibehält und damit etwa konstant bleibt.
Dies wird in der Figur 2 über einen Block 30 erreicht. Dort wird die Kraftstoffmasse rk aus der dem Brennraum 4 zugeführten Luftmasse rl unter Zugrundelegung eines stöchiometrischen Kraftstoff/Luft-Gemischs ermittelt. Des weiteren wird der Zündwinkel ZW in Abhängigkeit von dem abzugebenden Moment mdsoll in Richtung einer Spätzündung verstellt. Im Hinblick auf diese Spätverstellung liegt somit noch eine gewisse Abweichung von dem normalen Homogenbetrieb vor, mit der vorübergehend die noch zuviel zugeführte Luftmasse und das daraus resultierende zuviel erzeugte Moment der Brennkraftmaschine 1 vernichtet wird.
In einem Block 31 wird geprüft, ob die dem Brennraum 4 zugeführte Luftmasse rl schließlich auf diejenige Füllung gefallen ist, die zu einem stationären Homogenbetrieb bei einem stöchiometrischem Kraftstoff/Luft-Gemisch gehört. Ist dies noch nicht der Fall, so wird in einer Schleife über den Block 30 weiter abgewartet. Ist dies jedoch der Fall, so wird die Brennkraftmaschine 1 in dem stationären Homogenbetrieb ohne eine Zündwinkelverstellung mittels des Blocks 32 weiterbetrieben. In der Figur 3 ist dies in einem mit der Bezugsziffer 42 gekennzeichneten Zeitpunkt der Fall.
In diesem stationären Homogenbetrieb entspricht die dem Brennraum 4 zugeführte Luftmasse der Füllung rlhom für den Homogenbetrieb und der Zündwinkel zwhom für die Zündkerze 9 entspricht ebenfalls demjenigen für den Homogenbetrieb. Entsprechendes gilt für die Drehstellung wdkhom der Drosselklappe 12.
In der Figur 4 ist ein Umschalten von einem Homogenbetrieb in einen Schichtbetrieb dargestellt. Dabei wird von einem stationären Homogenbetrieb ausgegangen, in dem beispielsweise aufgrund der Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 in einen stationären Schichtbetrieb übergegangen werden soll.
Die Umschaltung in den Schichtbetrieb wird von dem Steuergerät 16 dadurch eingeleitet, daß die Anforderung des Homogenbetriebs zurückgenommen wird. Nach einer Entprellung wird die Umschaltung in den Schichtbetrieb freigegeben und es wird die Drosselklappe 12 in diejenige Drehstellung gesteuert, die für den Schichtbetreib vorgesehen ist. Dabei handelt es sich um eine Drehstellung, bei der die Drosselklappe 12 weitgehend geöffnet ist. Dies ist durch den Übergang von wdkhom nach wdksch in der Figur 4 dargestellt.
Das Öffnen der Drosselklappe 12 hat zur Folge, daß die dem Brennraum 4 zugeführte Luftmasse rl zunimmt. Dies geht in der Figur 4 aus dem Verlauf von rlhom hervor. Überschreitet die Luftmasse rl einen minimalen Wert für den Schichtbetrieb rlminsch, so erfolgt die Umschaltung von dem Homogenbetrieb in den Schichtbetrieb. Dies ist in der Figur 4 in dem Zeitpunkt 43 der Fall.
Vor dem Umschalten in der Schichtbetrieb wird die zunehmende, dem Brennraum 4 zugeführte Luftmasse dadurch kompensiert, daß die eingespritzte Kraftstoffmasse rk erhöht und der Zündwinkel ZW nach spät verstellt wird. Dies ergibt sich in der Figur 4 aus dem Verlauf von rkhom und zwhom.
Nach dem Umschalten in den Schichtbetrieb wird die eingespritzte Kraftstoffmasse rk auf den Wert rksch für den Schichtbetrieb eingestellt. Entsprechendes gilt für den Zündwinkel ZW, der auf den Wert zwsch für den Schichtbetrieb eingestellt wird.

Claims (13)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem Kraftstoff entweder in einer ersten Betriebsart während einer Verdichtungsphase oder in einer zweiten Betriebsart während einer Ansaugphase direkt in einen Brennraum (4) eingespritzt wird, bei dem die dem Brennraum (4) zugeführte Luftmasse (rl) ermittelt wird, und bei dem die in den Brennraum (4) eingespritzte Kraftstoffmasse in den beiden Betriebsarten unterschiedlich gesteuert und/oder geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der dem Brennraum (4) zugeführten Luftmasse (rl) zwischen der ersten Betriebsart und der zweiten Betriebsart umgeschaltet wird (41, 43).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der ersten in die zweite Betriebsart umgeschaltet wird (41), wenn die dem Brennraum (4) zugeführte Luftmasse (rl) eine maximale Luftmasse für den Homogenbetrieb (rlmaxhom) unterschreitet (28).
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung der Luftmasse (rl) in den Brennraum (4) vor dem Umschalten (41) in die zweite Betriebsart reduziert wird (26).
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Betriebsart das zugeführte Kraftstoff/Luft-Gemisch auf einen vorgegebenen, insbesondere stöchiometrischen Wert (λ = 1) gesteuert und/oder geregelt wird (30).
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzuspritzende Kraftstoffmasse (rk) nach dem Umschalten (41) in die zweite Betriebsart aus der zugeführten Luftmasse (rl) ermittelt wird (30).
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündwinkel (ZW) nach dem Umschalten (41) in die zweite Betriebsart aus dem angeforderten Moment (mdsoll) ermittelt wird (30).
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündwinkel (ZW) nach spät verstellt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von der zweiten in die erste Betriebsart umgeschaltet wird (43), wenn die dem Brennraum (4) zugeführte Luftmasse (rl) eine minimale Luftmasse für den Schichtbetrieb (rlminsch) überschreitet.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung der Luftmasse (rl) in den Brennraum (4) vor dem Umschalten (43) in die erste Betriebsart erhöht wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die einzuspritzende Kraftstoffmasse (rk) vor dem Umschalten (43) in die erste Betriebsart erhöht wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündwinkel (ZW) vor dem Umschalten (43) in die erste Betriebsart nach spät verstellt wird.
  12. Steuerelelement, insbesondere Read-Only-Memory, zur Ausführung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1-11, zur Anwendung in einem Steuergerät (16) einer Brennkraftmaschine (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, auf dem ein Programm abgespeichert ist, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig ist.
  13. Brennkraftmaschine (1) insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Einspritzventil (8), mit dem Kraftstoff entweder in einer ersten Betriebsart während einer Verdichtungsphase oder in einer zweiten Betriebsart während einer Ansaugphase direkt in einen Brennraum (4) einspritzbar ist, und mit einem Steuergerät (16) zur Ermittlung der dem Brennraum (4) zugeführten Luftmasse (rl) und zur unterschiedlichen Steuerung und/oder Regelung der in den Brennraum (4) eingespritzten Kraftstoffmasse in den beiden Betriebsarten, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Steuergerät (16) in Abhängigkeit von der dem Brennraum (4) zugeführten Luftmasse (rl) zwischen der ersten Betriebsart und der zweiten Betriebsart umgeschaltet wird (41, 43).
EP99922056A 1998-03-26 1999-03-22 Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine insbesondere eines kraftfahrzeugs Expired - Lifetime EP0995025B1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19813381 1998-03-26
DE19813381A DE19813381A1 (de) 1998-03-26 1998-03-26 Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs
PCT/DE1999/000822 WO1999049197A1 (de) 1998-03-26 1999-03-22 Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine insbesondere eines kraftfahrzeugs

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0995025A1 EP0995025A1 (de) 2000-04-26
EP0995025B1 true EP0995025B1 (de) 2003-07-23

Family

ID=7862437

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP99922056A Expired - Lifetime EP0995025B1 (de) 1998-03-26 1999-03-22 Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine insbesondere eines kraftfahrzeugs

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6240895B1 (de)
EP (1) EP0995025B1 (de)
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