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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern
einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder, dem ein
Einspritzventil zum Zumessen von Kraftstoff zugeordnet ist, das
ausgebildet ist zum Durchführen
von mehreren Teileinspritzungen während je eines Arbeitszyklusses
des Zylinders.
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Immer
strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich zulässiger Schadstoffemissionen
von Kraftfahrzeugen, in denen eine Brennkraftmaschine angeordnet
ist, machen es erforderlich die Schadstoffemissionen beim Betrieb
der Brennkraftmaschine so gering wie möglich zu halten. Bei herkömmlichen Brennkraftmaschinen
wird ein Großteil
der Schadstoffemissionen sehr zeitnah zu einem Motorstart der Brennkraftmaschine
erzeugt, da in diesem Zeitraum der regelmäßig vorhandene Abgaskatalysator
noch nicht seine Betriebstemperatur erreicht hat und somit von der
Brennkraftmaschine durch den Verbrennungsprozess in dem jeweiligen
Zylinder erzeugte Schadstoffe noch nicht in unschädliche Stoffe
umwandeln kann. Für
geringe Schadstoffemissionen der Brennkraftmaschine ist es somit
wichtig nach einem erfolgten Motorstart den Abgaskatalysator so
schnell wie möglich
auf seine Betriebstemperatur zu bringen, die auch als Light-Off
Temperatur bezeichnet wird.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Steuern einer Brennkraftmaschine zu schaffen, das beziehungsweise
die einen komfortablen Betrieb der Brennkraftmaschine ermöglichen.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale der unabhängigen
Patentansprüche.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die
Erfindung zeichnet gemäß eines
ersten Aspekts aus durch ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung
zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder,
dem ein Einspritzventil zum Zumessen von Kraftstoff zugeordnet ist,
das ausgebildet ist zum Zuführen
von mehreren Teileinspritzungen während je eines Arbeitszyklusses
des Zylinders. In einem ersten Betriebszustand wird das Einspritzventil
angesteuert im Sinne des Durchführens
von mehreren Teileinspritzungen während je eines Arbeitszyklusses
des jeweiligen Zylinders. In einem zweiten Betriebszustand wird
das Einspritzventil angesteuert im Sinne des Durchführens einer
Einspritzung je Arbeitszyklus des jeweiligen Zylinders. Im Falle
des ersten Betriebszustands ist die pro Arbeitszyklus dem jeweiligen
Zylinder zuzuführende
Kraftstoffmenge somit aufgeteilt in mehrere Kraftstoffpakete, die
jeweils durch das Einspritzventil während der jeweiligen Teileinspritzung zugemessen
werden. In dem zweiten Betriebszustand wird die gesamte Kraftstoffmasse,
die pro Arbeitszyklus dem jeweiligen Zylinder zuzumessen ist, in
einem Einspritzvorgang durch das jeweilige Einspritzventil zugemessen.
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Vor
einem beabsichtigten Wechsel von dem ersten zu dem zweiten Betriebszustand
wird eine Kenngröße, die
das von der Brennkraftmaschine erzeugte Drehmoment beeinflusst,
für den
zweiten Betriebszustand derart ermittelt, dass das Drehmoment in
Folge des Wechsels von dem ersten zu dem zweiten Betriebszustand
unverändert
bleibt bei gleich bleibender Luft-Füllung des Zylinders.
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Falls
die Kenngröße einen
Wert hat, der außerhalb
eines vorgebbaren Wertebereichs liegt für den zweiten Betriebszustand,
wird der Wert einer Stellgröße oder
werden Werte mehrerer Stellgrößen für ein beziehungsweise
mehrere Stellglieder eines Luftpfades der Brennkraftmaschine derart
angepasst, dass die Kenngröße innerhalb
des vorgegebenen Wertebereichs liegt. Erst dann wird der Wechsel von
dem ersten zu dem zweiten Betriebszustand durchgeführt. Unter
den Stellgliedern des Luftpfades sind alle Stellglieder zu verstehen,
die die Luft-Füllung des
jeweiligen Zylinders beeinflussen. Die Kenngröße ist repräsentativ für diejenigen Stellgrößen des-
oder derjenigen Stellglieder, die das Drehmoment der Brennkraftmaschine
beeinflussen ohne die Luft-Füllung
des Zylinders zu beeinflussen.
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Der
Wechsel von dem ersten zu dem zweiten Betriebszustand wird erst
dann durchgeführt,
wenn die Kenngröße innerhalb
des vorgegebenen Wertebereichs liegt. Auf diese Weise kann bei geeigneter Wahl
des Wertebereichs überraschend
einfach sichergestellt werden, dass ein Übergang von dem ersten Betriebszustand
zu dem zweiten Betriebszustand ohne eine kurzzeitige Veränderung
des tatsächlich von
der Brennkraftmaschine erzeugten Drehmoments erfolgen kann. Dies
hat den Vorteil, dass der Übergang
von dem ersten Betriebszustand zu dem zweiten Betriebszustand von
einem Fahrer eines Kraftfahrzeugs, in dem die Brennkraftmaschine
angeordnet ist, nicht wahrgenommen wird und dieser somit komfortabel
ist.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Kenngröße repräsentativ
für einen Zündwinkel
des Zündens
des Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem Zylinder. Dies hat den Vor teil,
dass der Zündwinkel
sehr schnell und einfach veränderbar
ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die
Kenngröße repräsentativ
für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in
dem Zylinder. Das Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist besonders einfach
erfassbar.
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Die
Erfindung zeichnet gemäß eines
zweiten Aspekts aus durch ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung
zum Steuern einer Brennkraftmaschine, bei dem, falls das aktuell
erzeugte Drehmoment des Zylinders außerhalb eines vorgebbaren Wertebereichs
bei gleich bleibender Luft-Füllung
für den
zweiten Betriebszustand liegt, der Wert einer Stellgröße oder
Werte mehrerer Stellgrößen für ein beziehungsweise
mehrere Stellglieder eines Luftpfades der Brennkraftmaschine derart
angepasst wird beziehungsweise werden, dass dann das aktuell erzeugte
Drehmoment innerhalb des vorgebbaren Wertebereichs liegt, und erst
anschließend
der Wechsel von dem ersten zu dem zweiten Betriebszustand durchgeführt wird.
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Auf
diese Weise kann auch bei geeigneter Wahl des vorgebbaren Wertebereichs
einfach sichergestellt werden, dass ein Übergang von dem ersten Betriebszustand
zu dem zweiten Betriebszustand ohne eine kurzzeitige Veränderung
des tatsächlich von
der Brennkraftmaschine erzeugten Drehmoments erfolgen kann.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind im folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
Brennkraftmaschine mit einer Steuereinrichtung,
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2 ein
Blockschaltbild eines im Zusammenhang mit der Erfindung relevanten
Teils einer Steuereinrichtung der Brennkraftmaschine,
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3 ein
Ablaufdiagramm eines Programms, das in der Steuereinrichtung abgearbeitet wird,
und
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4 ein
weiteres Ablaufdiagramm eines weiteren Programms, das in der Steuereinrichtung abgearbeitet
wird.
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Elemente
gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen
Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Eine
Brennkraftmaschine (1) umfasst einen Ansaugtrakt 1,
einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3 und einen
Abgastrakt 4. Der Ansaugtrakt 4 umfasst vorzugsweise
eine Drosselklappe 6, ferner einen Sammler 7 und
ein Saugrohr 8, das hin zu einem Zylinder Z1 über einen
Einlasskanal in den Motorblock 2 geführt ist. Der Motorblock 2 umfasst
ferner eine Kurbelwelle 10, welche über eine Pleuelstange 11 mit
dem Kolben 12 des Zylinders Z1 gekoppelt ist.
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Der
Zylinderkopf 3 umfasst einen Ventiltrieb mit einem Gaseinlassventil 14,
einem Gasauslassventil 15 und Ventilantriebe 16, 17.
Der Zylinderkopf 3 umfasst ferner ein Einspritzventil 19 und
eine Zündkerze 20.
Alternativ kann das Einspritzventil 19 auch in dem Saugrohr 8 angeordnet
sein.
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Der
Abgastrakt 4 umfasst einen Abgaskatalysator 22,
der als Dreiwege-Katalysator ausgebildet ist.
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Eine
Steuereinrichtung 24 ist vorgesehen, der Sensoren zugeordnet
sind, die verschiedene Messgrößen erfassen
und jeweils den Messwert der Messgröße ermitteln. Die Steuereinrichtung 24 ermittelt
abhängig
von mindestens einer der Messgrößen Stellgrößen, die
dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern der Stellglieder
mittels entsprechender Stellantriebe umgesetzt werden.
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Die
Sensoren sind ein Pedalstellungsgeber 25, welcher eine
Fahrpedalstellung PV eines Fahrpedals 26 erfasst, ein Luftmassenmesser 28,
welcher einen Luftmassenstrom stromaufwärts der Drosselklappe 6 erfasst,
ein erster Temperatursensor 32, welcher die Ansauglufttemperatur
erfasst, ein Saugrohrdrucksensor 33, welcher einen Saugrohrdruck
in dem Sammler 7 erfasst, ein Kurbelwellenwinkelsensor 34,
welcher einen Kurbelwellenwinkel erfasst, dem dann eine Drehzahl
N zugeordnet wird. Ein zweiter Temperatursensor 35 erfasst
eine Kühlmitteltemperatur.
Ferner ist eine Sauerstoffsonde 36 vorgesehen, deren Messsignal
charakteristisch ist für das
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
in dem Zylinder Z1. Je nach Ausführungsform
der Erfindung kann eine beliebige Untermenge der genannten Sensoren
vorhanden sein oder es können
auch zusätzliche
Sensoren vorhanden sein.
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Die
Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 6, die
Gaseinlass- und Gasauslassventile 14, 15, das
Einspritzventil 19 oder die Zündkerze 20. Es können aber
auch zusätzliche
Stellglieder, wie beispielsweise ein Impulsladeventil 38 oder
eine Schaltklappe in dem Saugrohr 8 vorgesehen sein oder
es kann auch ein Leerlauffüllungssteller
im Falle einer mechanisch mit dem Fahrpedal 26 gekoppelten Drosselklappe 6 vorgesehen
sein. Ferner können
als Stellglieder auch ein Abgasturbolader oder ein Kompressor vorgesehen
sein.
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Neben
dem Zylinder Z1 sind bevorzugt auch noch weitere Zylinder Z2 bis
Z4 vorgesehen, denen dann auch entsprechende Stellglieder zugeordnet sind.
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Ein
Blockschaltbild eines Teils der Steuereinrichtung 24 ist
im folgenden anhand der 2 näher erläutert.
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In
einem Block B1 wird abhängig
von der Fahrpedalstellung PV, der Drehzahl N, einem Verlustdrehmoment
TQ_LOSS und gegebenenfalls weiteren Messgrößen ein Luftpfad-Drehmoment TQI_MAF
und ein schnell einstellbares Drehmoment TQI_FAST ermittelt. Ein
Bestandteil "TQI" des jeweiligen Bezugszeichens
bezeichnet jeweils ein indiziertes Drehmoment. Das indizierte Drehmoment
ist dasjenige Drehmoment, das durch die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches
in dem Zylinder erzeugt wird, ohne dass Verluste aufgrund beispielsweise von
Reibung oder aufgrund von Pumpverlusten oder anderen Verlusten berücksichtigt
werden.
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Das
Verlustdrehmoment TQ_LOSS wird bevorzugt abhängig von der Drehzahl N, einem
tatsächlichen
Luftmassenstrom MAF und gegebenenfalls von weiteren Messgrößen, wie
der Kühlmitteltemperatur
oder einer Ansauglufttemperatur ermittelt. Das Verlustdrehmoment
TQ_LOSS berücksichtigt
die tatsächlich
auftretenden Verluste, die zum Beispiel hervorgerufen sind durch
Reibung, durch Pumpverluste oder sonstige Verluste.
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Der
tatsächliche
Luftmassenstrom MAF ist bevorzugt der Luftmassenstrom in den jeweiligen
Zylinder Z1 bis Z4. Er wird bevorzugt mittels eines dynamischen
Füllungsmodells
des Ansaugtraktes 1 ermittelt, das auch als Saugrohrfüllungsmodell
bezeichnet wird. Das Ermitteln des tatsächlichen Luftmassen stroms MAF
erfolgt in diesem Zusammenhang bevorzugt abhängig von dem durch den Saugrohrdrucksensor 33 erfassten
Saugrohrdruck und/oder dem mittels des Drosselklappenstellungssensors
erfassten Öffnungsgrades
der Drosselklappe und/oder des mittels des Luftmassenmessers 28 erfassten
Luftmassenstroms und/oder weiterer Messgrößen der Brennkraftmaschine.
In einer besonders einfachen Ausgestaltung der Steuereinrichtung
kann dem tatsächlichen
Luftmassenstrom auch beispielhaft der durch den Luftmassenmesser 28 erfasste
Luftmassenstrom zugeordnet sein.
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Unter
dem Luftpfad der Brennkraftmaschine werden alle Komponenten der
Brennkraftmaschine verstanden, die dem Zuführen von Luft in den jeweiligen
Brennraum des Zylinders Z1 bis Z4 dienen. Somit bildet insbesondere
der Ansaugtrakt 1 den Luftpfad der Brennkraftmaschine.
Sowohl das Luftpfad-Drehmoment TQI_MAF als auch das schnell einstellbare
Drehmoment TQI_FAST repräsentieren den
jeweiligen Fahrerwunsch und berücksichtigen weitere
Drehmomentanforderungen, wie beispielsweise eine Drehmomentanforderung
für das
Katalysatorheizen unmittelbar nach dem Motorstart.
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Das
schnell einstellbare Drehmoment TQI_FAST repräsentiert sehr kurzfristig einzustellende
Drehmomentanforderungen und hat typischerweise eine drehzahlabhängige Zeitkonstante
die im Bereich von etwa 30 bis 5 ms liegt. Das Luftpfad-Drehmoment TQI_MAF
repräsentiert
hingegen Drehmomentanforderungen, die über einen entsprechend längeren Zeitraum
im Bereich von mehreren 100 ms einzustellen sind und somit auch
im Dynamikbereich des Ansaugtraktes liegen.
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In
einem Block B2 wird abhängig
von dem Luftpfad-Drehmoment TQI_MAF ein Stellsignal für mindestens
ein Stellglied des Luftpfades der Brennkraftmaschine erzeugt. Dies
erfolgt bevorzugt mittels eines inversen Füllungsmodells des Ansaugtraktes der
Brennkraftmaschine. Bevorzugt wird in dem Block B2 zumindest ein
Stellsignal SG_THR zum Einstellen der Drosselklappe 6 erzeugt.
Es können jedoch
auch in dem Block B2 Stellsignale zum Ansteuern beliebiger anderer
oder zusätzlicher
Stellglieder des Luftpfades erzeugt werden. Es können somit zum Beispiel in
dem Block B2 Stellsignale erzeugt werden zum Ansteuern der Ventilantriebe 16, 17 für das Gaseinlassventil 14 oder
das Gasauslassventil 15, für das Impulsladeventil 38,
für die
gegebenenfalls vorhandene Schaltklappe oder für Stellglieder des Turboladers
oder des Kompressors.
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In
einem Block B3 wird ein Referenz-Drehmoment TQI_REF abhängig von
dem tatsächlichen Luftmassenstrom
MAF und der Drehzahl N ermittelt. Das Referenz-Drehmoment TQI_REF
ist dasjenige Drehmoment, das theoretisch in dem jeweiligen Zylinder
Z1 bis Z4 erzeugt wird, wenn die das Erzeugen des Drehmoments beeinflussenden
Stellparameter, wie beispielsweise ein Zündwinkel, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in
dem Zylinder Z1 bis Z4 oder auch gegebenenfalls eine Zylinderabschaltung
im Hinblick auf das Erzeugen eines größtmöglichen Drehmoments eingestellt
sind.
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Das
Ermitteln des Referenz-Drehmoments TQI_REF in dem Block B3 erfolgt
bevorzugt jeweils mittels eines Kennfeldes und entsprechender Kennfeldinterpolation.
In dem Block B3 ist bevorzugt jeweils ein Kennfeld für einen
ersten Betriebszustand der Brennkraftmaschine und ein weiteres Kennfeld für einen
zweiten Betriebszustand der Brennkraftmaschine abgelegt. In dem
ersten Betriebszustand ME wird das Einspritzventil 19 angesteuert
im Sinne des Durchführens
von mehreren Teileinspritzungen während je eines Arbeitszyklusses
des jeweiligen Zylinders Z1 bis Z4. In dem zweiten Betriebszustand
EE wird das Einspritzventil 19 angesteuert im Sinne des Durchführens einer
einzigen Einspritzung je Arbeitszyklus des jeweiligen Zylinders
Z1 bis Z4.
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In
einem Block B5 wird ein Zündwinkelwirkungsgrad
EFF_IGA abhängig
von dem schnell einstellbaren Drehmoment TQI_FAST und dem Referenz-Drehmoment
TQI_REF ermittelt. Dies erfolgt bevorzugt durch Division des schnell
einzustellenden Drehmoments TQI_FAST durch das Referenz-Drehmoment
TQI_REF. In diesem Zusammenhang können auch noch sonstige Wirkungsgradparameter,
wie beispielsweise ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis Wirkungsgrad EFF_LAM
oder ein von der Zylinderabschaltung abhängiger sonstiger Wirkungsgrad
berücksichtigt
werden.
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In
einem Block B6 wird ein Basis-Zündwinkelwirkungsgrad
EFF_IGA_BAS und ein minimaler Zündwinkelwirkungsgrad
EFF_IGA_MIN ermittelt. Dies erfolgt entsprechend zu dem Block B3
bevorzugt mittels geeigneter Kennfelder und Kennfeldinterpolation
separat für
den ersten Betriebszustand ME und den zweiten Betriebszustand EE.
Als jeweiliger Basiswirkungsgrad wird der jeweilige Wirkungsgrad
bezeichnet, der den jeweils optimalen Wirkungsgrad darstellt unter
der Randbedingung, dass Klopfen vermieden wird. Unter dem jeweiligen
minimalen Wirkungsgrad wird derjenige Wirkungsgrad verstanden, der
den geringsten Wirkungsgrad hat, der unter den Randbedingungen einer
stabilen Verbrennung und einer nicht zu hohen Temperatur des Abgaskatalysators
noch zulässig
ist.
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In
dem Block B7 wird geprüft,
ob der Zündwinkelwirkungsgrad
EFF_IGA innerhalb des durch den Basiszündwinkelwirkungsgrad EFF_IGA_BAS und
des minimalen Zündwinkelwirkungsgrades EFF_IGA_MIN
definierten Wertebereichs liegt. Ist dies der Fall, so wird in dem
Block B7 ein Stellsignal SG_IGA für die Zündung des Luft/Kraftstoff-Gemisches
in dem jeweiligen Zylinder Z1 bis Z4 abhängig von dem Zündwinkelwirkungsgrad
EFF_IGA ermittelt. Ist dies jedoch nicht der Fall, so wird das Stellsignal
SG_IGA für
die Zündung
abhängig
von dem jeweils begrenzenden Basiszündwinkelwirkungsgrad EFF_IGA_BAS
oder dem minimalen Zündwinkelwirkungsgrad
EFF_IGA_MIN ermittelt.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann in dem Block B5 auch der Luft/Kraftstoff-Verhältnis Wirkungsgrad EFF_LAM
ermittelt werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn es
möglich
und von Abgasgesichtspunkten her sinnvoll ist, die Brennkraftmaschine
mit einem von dem stöchiometrischen
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
deutlich abweichenden Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu betreiben. In diesem
Fall ist dann ein Block B9 vorgesehen, in dem bevorzugt getrennt für den jeweiligen
ersten und zweiten Betriebszustand ME, EE der Brennkraftmaschine
unterschiedliche Kennfelder abhängig
von dem Luftmassenstrom MAF und der Drehzahl N abgelegt sind, aus
denen dann bevorzugt mittels Kennfeldinterpolation jeweilige Basis-Luft/Kraftstoff-Verhältnis Wirkungsgrade EFF_LAM_BAS
und minimale Luft/Kraftstoff-Verhältnis Wirkungsgrade EFF_LAM_MIN
ermittelt werden. Ein Block B10 entspricht dann sinngemäß dem Block B7.
In dem Block B10 wird dann ein Sollwert LAM_SP einer Luftzahl ermittelt,
der dann in eine weitere Berechnung einer einzuspritzenden Kraftstoffmasse
eingeht.
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Im
folgenden wird anhand der 3 ein Programm
beschrieben, das in der Steuereinrichtung 24 gespeichert
ist und während
des Betriebs der Brennkraftmaschine in der Steuereinrichtung 24 abgearbeitet
wird. Das Programm wird in einem Schritt S1 gestartet, in dem gegebenenfalls
Variablen initia lisiert werden. In einem Schritt S2 wird geprüft, ob ein Wechsel
von dem ersten Betriebszustand ME in den zweiten Betriebszustand
EE erfolgen soll. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn nach
einem Motorstart der Brennkraftmaschine und einer sich daran anschließenden Aufheizphase
des Abgaskatalysators 22 dieser seine Betriebstemperatur
erreicht hat. Der erste Betriebszustand ME zeichnet sich in diesem
Zusammenhang dadurch aus, dass ein zeitlich sehr spätes Zumessen
von Kraftstoff in den Brennraum des jeweiligen Zylinders Z1 bis
Z4 erfolgen kann, was dann im Zusammenhang mit einem entsprechenden
minimalen Zündwinkel,
dem ein minimaler Zündwinkelwirkungsgrad
entspricht, eine exotherme Reaktion noch unverbrannten Luft/Kraftstoff-Gemisches
in dem Abgastrakt 4 der Brennkraftmaschine zur Folge haben
kann. Dies bewirkt eine sehr hohe Abgastemperatur, die im Falle
des gewünschten
Aufheizens des Abgaskatalysators 22 erwünscht ist.
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Sobald
hingegen der Katalysator 22 seine Betriebstemperatur erreicht
hat können
derartig hohe Abgastemperaturen gegebenenfalls zu einer thermischen
Zerstörung
des Abgaskatalysators 22 führen oder sind auch unerwünscht wegen
des geringeren Wirkungsgrades der Brennkraftmaschine. Alternativ kann
der erste Betriebszustand ME auch dann eingenommen werden, wenn
zunächst
in dem zweiten Betriebszustand EE ein Klopfen in dem jeweiligen
Zylinder Z1 bis Z4 festgestellt wurde, durch das Umschalten in den
ersten Betriebszustand ME kann dann bei gleichem erzeugten Drehmoment
die Klopfneigung verringert werden, da durch das mehrfache Zumessen
des Kraftstoffgemisches im Rahmen der Teileinspritzungen der Verlauf
der Temperatur der Verbrennung besser beeinflusst werden kann und
somit das Klopfen verhindert werden kann.
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Ist
die Bedingung des Schrittes S2 nicht erfüllt, so wartet das Programm
für eine
vorgebbare Wartezeitdauer in einem Schritt S4, während der es gegebenenfalls
unterbrochen wird und gegebenenfalls andere Programme in der Steuereinrichtung 24 durchgeführt werden.
Im Anschluss an den Schritt S4 wird die Bearbeitung in dem Schritt
S2 erneut fortgesetzt.
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Ist
die Bedingung des Schrittes S2 hingegen erfüllt, so wird in einem Schritt
S6 das Referenz-Drehmoment TQI_REFEE entsprechend
der Vorgehensweise des Blockes B3 ermittelt und zwar abhängig von
dem Kennfeld für
den zweiten Betriebszustand EE.
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Anschließend wird
in einem Schritt S8 ein Zündwinkelwirkungsgrad
EFF_IGAEE für den zweiten Betriebszustand
EE abhängig
von dem Referenz-Drehmoment TQI_REFEE für den zweiten
Betriebszustand EE und dem aktuellen schnellen einstellbaren Drehmoment
TQI_FAST entsprechend der Vorgehensweise des Blockes B5 ermittelt.
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In
einem Schritt S9 werden ein Basis-Drehmoment TQI_BASEE und
ein minimales Drehmoment TQI_MINEE abhängig von
dem tatsächlichen
Luftmassenstrom MAF und der Drehzahl N für den zweiten Betriebszustand
EE ermittelt. Dies kann beispielsweise mittels eines oder mehrerer
Kennfelder erfolgen. Das Basis-Drehmoment
TQI_BASEE ist dasjenige Drehmoment, das
bei dem aktuellen tatsächlichen
Luftmassenstrom MAF und der Drehzahl N maximal eingestellt werden
kann unter der Randbedingung, dass Klopfen vermieden wird. Das minimale Drehmoment
TQI_MINEE ist dasjenige Drehmoment, das
bei dem aktuellen tatsächlichen
Luftmassenstrom MAF und der Drehzahl N minimal eingestellt werden
kann unter den Randbedingungen einer sta bilen Verbrennung und einer
nicht unzulässig
hohen Temperatur des Abgaskatalysators 22.
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Anschließend wird
in einem Schritt S10 geprüft,
ob der Zündwinkelwirkungsgrad
EFF_IGAEE in dem zweiten Betriebszustand
EE größer ist
als ein Basiszündwinkelwirkungsgrad
EFF_IGA_BASEE in dem zweiten Betriebszustand
EE, der entsprechend der Vorgehensweise des Blockes B6 mittels des
entsprechenden Kennfeldes für
den zweiten Betriebszustand EE ermittelt wird. Ist dies der Fall,
so kann bei einem unter diesen Betriebsbedingungen direkt erfolgenden Übergang
von dem ersten Betriebszustand ME in den zweiten Betriebszustand
EE das schnell einstellbare Drehmoment TQI_FAST nicht mehr wie gewünscht eingestellt
werden und es würde
zu einem zumindest kurzzeitigen Einbruch des Drehmoments kommen.
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Aus
diesem Grund wird dann in einem Schritt S12 ein Differenz-Luftpfad-Drehmoment
DTQI_MAF ermittelt und zwar abhängig
von dem schnell einstellbaren Drehmoment TQI_FAST und dem Basis-Drehmoment
TQI_BASEE für den zweiten Betriebszustand EE.
Dies kann besonders einfach durch eine Differenzbildung erfolgen.
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Das
Differenz-Luftpfad-Drehmoment DTQI_MAF wird anschließend in
dem Block B1 bei der Ermittlung des Luftpfad-Drehmoments TQI_MAF berücksichtigt.
Es entsteht somit ein so genannter Drehmomentvorhalt, der sich in
einer Erhöhung
des tatsächlichen
Luftmassenstroms MAF auswirkt. Dies führt zunächst in den ersten Betriebszustand
ME zu einem Verringern des Zündwinkelwirkungsgrades EFF_IGA.
Es ermöglicht
jedoch bei einem tatsächlich erfolgenden
Umschalten in den zweiten Betriebszustand EE, dass das schnell einstellbare
Drehmoment TQI_FAST weiterhin eingestellt werden kann.
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Ist
die Bedingung des Schrittes S10 hingegen nicht erfüllt, so
wird in einem Schritt S14 geprüft, ob
der Zündwinkelwirkungsgrad
EFF_IGAEE in dem zweiten Betriebszustand
EE kleiner ist als der minimale Zündwinkelwirkungsgrad EFF_IGA_MINEE in dem zweiten Betriebszustand EE, der
entsprechend dem Vorgehen des Blockes B6 ermittelt wird. Ist dies der
Fall, so wird in einem Schritt S16 das Differenz-Luftpfad-Drehmoment
DTQI_MAF abhängig von
dem schnell einstellbaren Drehmoment TQI_FAST und dem minimalen
Drehmoment TQI_MINEE in dem zweiten Betriebszustand
ermittelt und zwar entsprechend der Vorgehensweise des Schrittes
S12. Das Differenz-Luftpfad-Drehmoment DTQI_MAF hat dann in dem
Schritt S16 in der Regel einen negativen Wert, was somit zu einer
Verringerung des Luftpfad-Drehmoments
TQI_MAF führt. Diese
Verringerung führt
somit dann auch zu einer Verringerung des tatsächlichen Luftmassenstroms MAF,
was in den Blöcken
B3 und B5 und B7 dann in einer entsprechenden Erhöhung des
Zündwinkelwirkungsgrades
EFF_IGA in dem ersten Betriebszustand ME berücksichtigt wird.
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Ist
die Bedingung des Schrittes S14 hingegen nicht erfüllt so kann
ein Umschalten von dem ersten Betriebszustand ME in den zweiten
Betriebzustand EE in einem Schritt S17 erfolgen ohne dass ein gleich
bleibendes Einstellen des schnell einstellbaren Drehmoments TQI_FAST
verhindert ist. Es kann somit ein Drehmoment neutraler Übergang
von dem ersten Betriebszustand ME in den zweiten Betriebszustand
EE erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass ein Fahrer des Kraftfahrzeugs,
in dem die Brennkraftmaschine angeordnet ist, den Übergang
von dem ersten Betriebszustand ME in den zweiten Betriebszustand EE
nicht spürt
und dieser Übergang
somit ein komfortables Fahrgefühl
vermittelt.
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Der
Zündwinkelwirkungsgrad
EFF_IGA ist somit eine Kenngröße, die
das von der Brennkraftmaschine erzeugte Drehmoment beeinflusst ohne die
Luft-Füllung
des jeweiligen Zylinders Z1–Z4
zu beeinflussen. Alternativ kann diese Kenngröße beispielsweise auch der
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
Wirkungsgrad EFF_LAM sein oder beispielsweise auch ein Zylinderabschaltungswirkungsgrad
sein. In diesen Fällen
wird dann ein an diese Wirkungsgrade angepasstes Programm entsprechend
der 3 abgearbeitet.
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Alternativ
zu den beschriebenen Wirkungsgraden können die Berechnungen auch
direkt mit den jeweiligen Zündwinkeln,
Luft/Kraftstoff-Verhältnissen
oder Zylinderabschaltungen oder dergleichen erfolgen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Steuereinrichtung 24 ist ein Programm gemäß dem Ablaufdiagramm
der 4 gespeichert und wird während des Betriebs der Brennkraftmaschine
abgearbeitet. Schritte S20, S22, S24, S28, S32 und S36 entsprechen
den Schritten S1, S2, S4, S9, S12 und S16.
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In
einem Schritt S30 wird geprüft,
ob das schnell einstellbare Drehmoment TQI_FAST größer ist
als das Basis-Drehmoment TQI_BASEE in dem zweiten
Betriebszustand. Ist dies der Fall, so kann bei einem unter diesen
Betriebsbedingungen direkt erfolgenden Übergang von dem ersten Betriebszustand
ME in den zweiten Betriebszustand EE das schnell einstellbare Drehmoment
TQI_FAST nicht mehr wie gewünscht
eingestellt werden und es würde zu
einem zumindest kurzzeitigen Einbruch des Drehmoments kommen. Ist
die Bedingung des Schrittes S30 erfüllt, so wird die Bearbeitung
in dem Schritt S32 fortgesetzt.
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Ist
die Bedingung des Schrittes S30 hingegen nicht erfüllt, so
wird in einem Schritt S34 geprüft, ob
das schnell einstellbare Drehmoment TQI_FAST kleiner ist als das
minimale Drehmoment TQI_MINEE in dem zweiten
Betriebszustand EE. Ist dies der Fall, so wird in dem Schritt S36
das Differenz-Luftpfad-Drehmoment
DTQI_MAF ermittelt.
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Ist
die Bedingung des Schrittes S34 hingegen nicht erfüllt so kann
ein Umschalten von dem ersten Betriebszustand ME in den zweiten
Betriebzustand EE in einem Schritt S37 erfolgen ohne dass ein gleich
bleibendes Einstellen des schnell einstellbaren Drehmoments TQI_FAST
verhindert ist.
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Die
erwähnten
Kennfelder sind bevorzugt vorab an einem Motorprüfstand oder durch entsprechende
Simulationen ermittelt und in einem Datenspeicher der Steuereinrichtung
gespeichert.
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Ein
derartiges dynamisches Füllungsmodell des
Ansaugtraktes ist beispielsweise in dem Fachbuch "Handbuch Verbrennungsmotor", 2. Auflage, Seiten
557 ff. und in der WO 97/35106 offenbart, deren Inhalt hiermit diesbezüglich einbezogen
ist. Ferner ist in dem oben genannten Fachbuch auch die grundsätzliche
Struktur zum Ermitteln des Luftpfad-Drehmoments TQI_MAF und das
schnell einstellbaren Drehmoments TQI_FAST auf den Seiten 554 und
556 offenbart, deren Inhalt hier mit diesbezüglich ebenfalls einbezogen
ist.
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Die
beschriebene Vorgehensweise kann auch entsprechend bei einem gewünschten Übergang
von dem zweiten Betriebszustand EE auf den ersten Betriebszustand
ME angewendet werden.