AT516726A4

AT516726A4 - Verfahren zum Betreiben eines durch eine Drosselklappe steuerbaren Zweitakt-Ottomotors

Info

Publication number: AT516726A4
Application number: ATA50488/2015A
Authority: AT
Original assignee: Forschungsgesellschaft für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik mbH
Priority date: 2015-06-15
Filing date: 2015-06-15
Publication date: 2016-08-15
Also published as: DE112016002697A5; AT516726B1; WO2016201468A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines durch eine Drosselklappe steuerbaren Zweitakt-Ottomotors mit wenigstens einem Zylinder angegeben, in den Kraftstoff in einer von der Drehzahl (n) und der Drosselklappenstellung (α) abhängigen, vorpro- grammierten Menge (qp) unmittelbar eingespritzt wird. Um ein konstantes Luft-Kraft- stoffverhältnis auch während rascher Stellbewegungen der Drosselklappe zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass die in den Zylinder einzuspritzende, vorprogrammierte Kraftstoffmenge (qp)in Abhängigkeit von der Verstellgeschwindigkeit und der Verstellrichtung der Drosselklappe mithilfe von zu diesen Parametern abgespeicher- ten Korrekturmengen (qk) geändert und die korrigierte Kraftstoffmenge (qe) in den Zylinder eingespritzt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines durch eine Drosselklappe steuerbaren Zweitakt-Ottomotors mit wenigstens einem Zylinder, in den Kraftstoff in einer von der Drehzahl und der Drosselklappenstellung abhängigen, vorprogrammierten Menge unmittelbar eingespritzt wird.

Bei Zweitakt-Ottomotoren kann durch eine genaue Dosierung der in jedem Arbeitszyklus eingespritzten Kraftstoffmengen ein für die Verbrennung vorteilhaftes Luft-Kraftstoffverhältnis in den jeweiligen einerseits durch die Drosselklappenstellung und anderseits durch die Motordrehzahl bestimmten Betriebspunkten sichergestellt werden. Dies gilt allerdings nicht für rasche Belastungsänderung, weil sich bei solchen raschen Belastungsänderungen die sich jeweils im Zylinder befindlichen Luftmassen nur schwierig bestimmen lassen, sodass die zum Einhalten eines vorgegebene Luft-Kraftstoffverhältnisses in Abhängigkeit von der jeweiligen Luftmasse einzuspritzende Kraftstoffmenge ebenfalls nur ungenügend festgelegt werden kann.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Zweitakt-Ottomotors so auszugestalten, dass auch für rasche Belastungsänderungen ein für die Verbrennung vorteilhaftes Luft-Kraftstoffgemisch bereitgestellt werden kann.

Ausgehend von einem Verfahren zum Betreiben eines Zweitakt-Ottomotors der eingangs geschilderten Art löst die Erfindung die gestellte Aufgabe dadurch, dass die in den Zylinder einzuspritzende, vorprogrammierte Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von der Verstellgeschwindigkeit und der Verstellrichtung der Drosselklappe mithilfe von zu diesen Parametern abgespeicherten Korrekturmengen geändert und die korrigierte Kraftstoffmenge in den Zylinder eingespritzt wird.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass aufgrund des langen Luftpfads von Zweitakt-Motoren mit einer Kurbelkastenspülung die Trägheit der Luftmassen bei einer raschen Verstellung der Drosselklappe nicht unberücksichtigt bleiben darf. Wird die Drosselklappe rasch geöffnet, so strömen die der Drosselklappenstellung entsprechenden Luftmassen nur verzögert in den Zylinder. Da die Einspritzung der von der Drosselklappenstellung abhängigen Kraftstoffmenge jedoch zyklusgenau erfolgt, kommt es im Vergleich zu einem stationären Betrieb zu einem fetteren Luft-Kraftstoffgemisch. Beim raschen Schließen der Drosselklappe ergibt sich ein umgekehrter Zusammenhang. Die Trägheit der Luftmassen im Luftpfad führt dazu, dass die aufgrund der Schließbewegung der Drosselklappe verringerte eingespritzte Kraftstoffmenge zunächst zu einer Abmagerung des Luft-Kraftstoffgemischs im Zylinder führt. Es muss daher die für den stationären Betrieb des Zweitakt-Ottomotors für die einzelnen Drosselklappenstellungen vorprogrammierte Kraftstoffmenge im Fall der raschen Öffnung der Drosselklappe verringert, im Schließfall jedoch erhöht werden. Zu diesem Zweck sind auf die jeweilige Stellgeschwindigkeit und Stellrichtung der Drosselklappe bezogene Korrekturmengen für die vorprogrammierten, auf die jeweilige Drosselklappenstellung im stationären Betrieb bezogenen Kraftstoffmengen abgespeichert, sodass in Abhängigkeit von der Verstellrichtung und der Verstellgeschwindigkeit der Drosselklappe die für den stationären Betrieb vorprogrammierten Kraftstoffmengen durch die Korrekturmengen an die Trägheit der Luftströmungen im Luftpfad angepasst und die korrigierten Kraftstoffmengen in den Zylinder eingespritzt werden, um auch während des raschen Öffnens und Schließens der Drosselklappe vorgegebene Luft-Kraftstoffverhältnisse einhalten zu können. Mit einer angepassten Wahl der Korrekturmengen kann das jeweilige Luft-Kraftstoffverhältnis beliebig geändert werden.

Um nur sich auf die Verbrennung im Zylinder störend auswirkende Änderungen des Luft-Kraftstoffverhältnisses zufolge rascher Drosselklappenverstellungen zu berücksichtigen, kann die von der Verstellgeschwindigkeit und der Verstellrichtung der Drosselklappe abhängig korrigierte Kraftstoffmenge erst nach einem Überschreiten eines vorgegebenen Mindeststellwegs der Drosselklappe in den Zylinder eingespritzt werden.

Anhand der Zeichnung wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Zweitakt-Ottomotors näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 die zeitlichen Verläufe der Drosselklappenstellung bei einem raschen Öffnen der Drosselklappe, der auf den stationären Betrieb bei den einzelnen Drosselklappenstellungen bezogenen, vorprogrammierten Kraftstoffmenge, des Luft-Kraftstoffverhältnisses und der Motordrehzahl ohne Korrektur der eingespritzten Kraftstoffmenge,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung der zeitlichen Verläufe der Drosselklappenstellung, der für den stationären Betrieb vorprogrammierten Kraftstoffmenge, der abgespeicherten Korrekturmenge, der tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmenge, des Luft-Kraftstoffverhältnisses und der Motordrehzahl bei einer Korrektur der eingespritzten Kraftstoffmenge,

Fig. 3 die zeitlichen Verläufe der in der Fig. 1 dargestellten Parameter, jedoch für das rasche Schließen der Drosselklappe und Fig. 4 die für das rasche Schließen der Drosselklappe maßgebenden, korrigierten Parameter entsprechend der Fig. 2.

Wie der Fig. 1 entnommen werden kann, zeigt die den zeitlichen Verlauf der Drosselklappenstellung α wiedergebende Kurve 1 zwischen den Zeitpunkten ti und t2 einen steilen Anstieg, der einer raschen Öffnung der Drosselklappe entspricht. Diesem Anstieg folgt die auf einen stationären Betrieb bezogene vorprogrammierte Kraftstoffmenge qp gemäß der Kurve 2, die aufgrund einer fehlenden Korrektur die in den Zylinder eingespritzte Kraftstoffmenge anzeigt. Aufgrund der Änderung der Drosselklappenstellung α und der eingespritzten Kraftstoffmenge qp steigt die Drehzahl n im Zeitabschnitt zwischen ti und t2 an, wie dies der Kurve 3 zu entnehmen ist. Wegen der durch das rasche Öffnen der Drosselklappe bedingten Anreicherung des Luft-Kraftstoffgemischs insbesondere während der Anfangsphase der Drosselklappenöffnung ändert sich das Luft-Kraftstoffverhältnis λ entsprechend der Kurve 4.

Um eine solche Änderung des Luft-Kraftstoffverhältnisses λ nicht in Kauf nehmen zu müssen, wird nach der Fig. 2 die vorprogrammierte Kraftstoffmenge qp während der raschen Öffnung der Drosselklappe durch eine abgespeicherte Korrekturmenge qk korrigiert, die den auf die Luftmassen im Zylinder bezogenen, gegenüber der vorprogrammierten Kraftstoffmenge qp reduzierten Kraftstoffbedarf berücksichtigt und durch die Kurve 5 dargestellt ist. Die der Kurve 2 für die vorprogrammierten, auf den stationären Betrieb bezogenen Kraftstoffmengen qp überlagerte Kurve 5 für die Korrekturmengen ergibt die korrigierte einzuspritztende Kraftstoffmenge qe, die in ihrem zeitlichen Verlauf durch die Kurve 6 wiedergegeben wird. Zufolge dieser Korrektur ändert sich das Luft-Kraftstoffverhältnis λ nicht, wie dies der gerade Verlauf der Kurve 4 zeigt.

In den Fig. 3 und 4 sind die entsprechenden zeitlichen Veränderungen der durch die vorprogrammierte Kraftstoffmenge qp, die Korrekturmenge qk, die eingespritze Kraftstoffmenge qe sowie durch das Luft-Kraftstoffverhältnis λ gebildeten Parameter für ein rasches Schließen der Drosselklappe zwischen den Zeitpunkten ti und t2 in analoger Weise dargestellt. Es wird unmittelbar ersichtlich, dass ohne Korrektur der vorprogrammierten, auf einen stationären Betrieb bezogenen Kraftstoffmenge qp aufgrund der Abmagerung des Luft-Kraftstoffgemischs in der Schließzeit zwischen ti und t2 kein konstantes Luft-Kraftstoffverhältnis λ eingehalten werden kann, wie dies die Kurve 4 veranschaulicht.

Wird jedoch die Abmagerung des Luft-Kraftstoffgemischs durch eine Korrekturmenge qk berücksichtigt, sodass die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge qe gegenüber der vorprogrammierten Kraftstoffmenge qp entsprechend vergrößert wird, so kann nach der Fig. 4 wiederum ein weitgehend konstantes Luft-Kraftstoffverhältnis λ entsprechend der Kurve 4 eingehalten werden. Die Korrektur der vorprogrammierten Kraftstoffmenge qp durch die abgespeicherte Korrekturmenge qk zur einzuspritzenden Kraftstoffmenge qe ergibt sich entsprechend der Fig. 2 auch in der Fig. 4 durch eine Überlagerung der den zeitlichen Verlauf dieser Parameter wiedergebenden Kurven 2 und 5, die die Kurve 6 für den zeitlichen Verlauf der einzuspritzenden Kraftstoffmenge qe bestimmen.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Betreiben eines durch eine Drosselklappe steuerbaren Zweitakt-Ottomotors mit wenigstens einem Zylinder, in den Kraftstoff in einer von der Drehzahl (n) und der Drosselklappenstellung (a) abhängigen, vorprogrammierten Menge (qp) unmittelbar eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Zylinder einzuspritzende, vorprogrammierte Kraftstoffmenge (qp)in Abhängigkeit von der Verstellgeschwindigkeit und der Verstellrichtung der Drosselklappe mithilfe von zu diesen Parametern abgespeicherten Korrekturmengen (qk) geändert und die korrigierte Kraftstoffmenge (qe) in den Zylinder eingespritzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Verstellgeschwindigkeit und der Verstellrichtung der Drosselklappe abhängig korrigierte Kraftstoffmenge (qe) erst beim Überschreiten eines vorgegebenen Mindeststellwegs der Drosselklappe in den Zylinder eingespritzt wird.