DE102004041217A1

DE102004041217A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102004041217A1
Application number: DE102004041217A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Blankenhorn; Stefan Polach; Oliver Brox; Joerg Maas
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-08-26
Filing date: 2004-08-26
Publication date: 2006-03-02
Also published as: ITMI20051594A1; FR2874661A1; US20060047404A1; US7216029B2

Abstract

Es werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine beschrieben. Die der Brennkraftmaschine zugeführte Luftmenge ist mit einem ersten Steller und/oder die der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoffmenge ist mit einem zweiten Steller in wenigstens zwei Betriebsarten ansteuerbar ist. Die Betriebsart wird abhängig von der ihr zugeordneten Priorität abgearbeitet, wobei diese Priorität vorgebbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine.

Fremdgezündeten Brennkraftmaschinen, insbesondere direkteinspritzende Brennkraftmaschinen, werden in unterschiedlichen Betriebsarten betrieben. Diese Betriebsarten unterscheiden sich beispielsweise in der Gemischbildung und damit in der Applikationsstrategie und den Softwarefunktionen für das Einspritzsystem, das Luftsystem und/oder das Zündsystem. Die Applikationsdaten für die betriebsartspezifischen Funktionen werden in unterschiedlichen Sollwertkennfeldstrukturen abgelegt. Der Wechsel in eine bestimmte Betriebsart hängt vom Motorbetriebspunkt, den Umweltbedingungen und/oder dem aktuellen Zustand des Triebstranges und/oder des Fahrzeuges ab. Zur Koordination der Betriebsartenumschaltung bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen wird in Abhängigkeit von den oben genannten Größen, die verbrauchsgünstigste Betriebsart ausgewählt.

Bei modernen direkteinspritzenden Brennkraftmaschinen, insbesondere bei Dieselbrennkraftmaschinen werden Abgasnachbehandlungssysteme eingesetzt. Des weiteren kann vorgesehen sein, dass neue Brennverfahren zur Senkung der Emissionen eingeführt werden. Hierbei werden unterschiedliche Applikationsstrategien und betriebsartenspezifische Softwarefunktionen verwendet, die in Abhängigkeit vom Motorbetriebspunkt, den Umweltbedingungen und/oder dem aktuellen Zustand des Triebstranges und des Fahrzeug koordiniert und umgeschaltet werden.

Bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen hängt die Umschaltung und die Auswahl der Betriebsart im wesentlichen vom Verbrauch ab. D. h. es wird jeweils die verbrauchsgünstigste Betriebsart ausgewählt. Eine Übertragung dieser Vorgehensweise auf eine Brennkraftmaschine mit Kraftstoffdirekteinspritzung ist nicht möglich, da dort andere Anforderungen bezüglich der Auswahl der Betriebsart bestehen. Dort werden die Betriebsarten ausgehend von den Anforderungen einzelner Subsystem ausgewählt. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Brennkraftmaschine mit einem Partikelfilter ausgerüstet ist. Bei Vorliegen bestimmter Betriebszustände ist eine Regeneration dieses Partikelfilters notwendig. In diesem Fall ist auf die Betriebsart Regeneration des Partikelfilters umzuschalten. Diese Betriebsart besitzt gegenüber einer Betriebsart mit geringem Kraftstoffverbrauch unter bestimmten Umständen eine wesentliche höhere Priorität.

Erfindungsgemäß ist bei eine Vorrichtung und einem Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, die der Brennkraftmaschine zugeführte Luftmenge mit einem ersten Steller und/oder die der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoffmenge mit einem zweiten Steller in wenigstens zwei Betriebsarten ansteuerbar, wobei die Betriebsart abhängig von der ihr zugeordneten Priorität abgearbeitet wird, und diese Priorität vorgebbar ist.

Dadurch, dass die Betriebsart abhängig von ihrer Priorität abgearbeitet wird, wobei die Priorität vorgegeben wird, können die Anforderungen der Subsysteme variabel priorisiert werden und mit variabler Priorität abgearbeitet werden. Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Betriebsartenkoordinator neben der Anforderung der Betriebsart des Subsystems zusätzlich eine Prioritätsinformation verarbeitet, die bei einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel von dem Subsystem vorgegeben wird. Die Abarbeitungsreihenfolge der Anforderungen ist nicht festgelegt, sondern durch die zusätzliche Prioritätsinformation variabel. Bevor eine Bearbeitung der Anforderungen innerhalb des Betriebsartenkoordinators vorgenommen, ordnet dieser die Anforderungen gemäß ihrer Priorität.

Besonders vorteilhaft ist es, dass die Betriebsart und/oder die Priorität der Betriebsart abhängig von einem Motorbetriebspunkt, Umweltbedingungen und/oder einem Zustand eines Abgasnachbehandlungssystems vorgegeben wird.

Vorzugsweise werden die Betriebsarten von einem Subsystem angefordert. Das entsprechende Subsystem gibt auch die Priorität vor, mit der die Anforderung abzuarbeiten ist.

Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform erläutert. Die einzige Figur zeigt ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorgehensweise.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In 1 sind die für das Verständnis der Erfindung erforderlichen Bauelemente dargestellt.
Ein Kraftstoffsteller ist in 1 mit 100 und ein Luftsteller mit 110 bezeichnet. Der Luftsteller wird von einem Luftsystem 115 und der Kraftstoffsteller 100 von einem Einspritzsystem 105 angesteuert. Eine Momentenvorgabe 120 beaufschlagt sowohl das Luftsystem 115 als auch das Einspritzsystem 105 mit einem Signal M, dass das vom Fahrer gewünschte Moment der Brennkraftmaschine charakterisiert. Bei diesem Signal M handelt es sich vorzugsweise um eine Momentengröße. Diese wird ausgehend vom Fahrerwunsch, der beispielsweise mit einem Fahrpedalstellungsgeber erfasst wird, vorgegeben.
Ferner erhalten das Luftsystem 115 und das Einspritzsystem 105 weitere Eingangssignale von verschiedenen Zusatzfunktionen 130. Solche Zusatzfunktionen sind beispielsweise, eine Regelung eines Lambda-Werts, eine Regelung einer Abgastemperatur, eine Regelung eines Zündzeitpunkts und/oder einer Regelung eines Verbrennungsschwerpunktes. Die Regelung des Lambda-Werts regelt durch Beeinflussung der eingespritzten Kraftstoffmenge und/oder der Luftmenge eine Größe, die die Sauerstoffkonzentration in der Abgasleitung charakterisiert auf einen Sollwert. Die Regelung der Abgastemperatur regelt durch Beeinflussung wenigstens einer Betriebskenngröße, insbesondere der eingespritzten Kraftstoffmenge und/oder den Beginn der Einspritzung der Haupteinespritzung und/oder einer Nacheinspritzung, die die Abgastemperatur charakterisiert auf einen Sollwert. Zur Regelung des Zündzeitpunktes und/oder des Verbrennungsschwerpunktes wird mittels eines Sensors eine Größe, die den Verbrennungsvorgang charakterisiert erfasst. Hierbei werden insbesondere Sensoren verwendet, die eine Größe ermittelt, die den Brennraumdruck und/oder den Körperschall des Motors charakterisiert. Ausgehend von diesen Sensorsignalen werden Merkmale ermittelt, die den Verbrennungsvorgang cha rakterisieren. Diese Merkmale werden durch Beeinflussung der eingespritzten Kraftstoffmenge, des Beginns der Kraftstoffzumessung und/oder der Luftmenge eingeregelt.
Ferner beaufschlagt ein Betriebsartenkoordinator 140 das Luftsystem 115 und/oder Einspritzsystem 105 mit Signalen. Verschiedene Subsysteme 150 beaufschlagen den Betriebsartenkoordinator mit Anforderungen A1 bis A4 und den zugeordneten Prioritäten P1 bis P4.
Ausgehend von dem gewünschten Moment M, dass von der Momentenvorgabe 120 abhängig vom Fahrerwunsch und ggf. weiteren Größen vorgegeben wird, bestimmt das Luftsystem 115 eine der Brennkraftmaschine zuzuführende Luftmenge. Ausgehend von dieser gewünschten Luftmenge bestimmt dann das Luftsystem 115 ein Ansteuersignal zur Beaufschlagung des Luftstellers 110. Bei dem Luftsteller 110 handelt es sich bevorzugt um ein Stellelement zur Beeinflussung der Abgasrückführrate insbesondere um ein Abgasrückführventil und/oder eine Drosselklappe zur Drosselung der der Brennkraftmaschine zugeführten Frischluftmenge. Entsprechend bestimmt das Einspritzsystem 105 ausgehend von dem Momentenwunsch M die einzuspritzende Kraftstoffmenge und daraus ein Ansteuersignal für den Kraftstoffsteller 100. Bei dem Kraftstoffsteller 100 handelt es sich vorzugsweise um ein Magnetventil bzw. um einen Piezoaktor, der die der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoffmenge bestimmt. Insbesondere gibt das Einspritzsystem 105 die Ansteuerdauer sowie den Ansteuerzeitpunkt vor.
Eine solche Brennkraftmaschine kann in verschiedenen Betriebsarten betrieben werden. Eine erste Betriebsart ist vorzugsweise der Normalbetrieb, bei dem Brennkraftmaschine derart betrieben wird, dass bezüglich Abgasemissionen und Verbrauch von Kraftstoff ein Optimum erzielt wird. In einer zweiten Betriebsart ist beispielsweise vorgesehen, dass ein Partikelfilter regeneriert wird. Wobei hier ggf. in unterschiedlichen Phasen der Regeneration unterschiedliche Betriebsarten gewählt werden können. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass in einer ersten Bettriebsart der Abgasregeneration eine Erhöhung der Abgastemperatur erzielt werden soll und in einer zweiten Betriebsart soll unverbrannte Kohlenwasserstoffe in das Abgas eingebracht werden. Bei einer weiteren Betriebsar kann vorgesehen sein, dass ein Katalysator insbesondere ein Stickoxidkatalysator regeneriert wird. Weiter kann vorgesehen sein das bei einer Betriebsar ein Katalysator aufgeheizt wird.
Die Betriebsarten unterscheiden sich dadurch, dass unterschiedliche Abhängigkeiten der Ausgangsgrößen von den Eingangsgrößen gewählt werden, dass die Ausgangsgrößen abhängig von unterschiedlichen Eingangsgrößen ermittelt werden und/oder dass unterschiedliche Ausgangsgrößen ermittelt werden. Dabei wird kann lediglich auf das Luftsystem oder auf das Einspritzsystem in unterschiedlicher Weise zugegriffen werden. Alternativ kann auf das Luftsystem und auf das Einspritzsystem in unterschiedlicher Weise zugegriffen werden.
So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass bei unterschiedlichen Betriebsarten unterschiedliche Anzahlen von Teileinspritzungen durchgeführt werden. So wird beispielsweise in verschiedenen Betriebsarten eine Nacheinspritzung durchgeführt. In anderen Betriebsarten erfolgt keine Nacheinspritzung sondern lediglich eine Haupteinspritzung und ggf. eine Voreinspritzung. Dies bedeutet, die Ausgangsgröße Dauer der Nacheinspritzung wird in unterschiedlichen Betriebsarten ermittelt oder nicht ermittelt.
Die Betriebsarten können sich auch dadurch unterscheiden, dass sowohl bei dem Luftsystem 115 als auch bei dem Einspritzsystem 105 unterschiedliche Kennfelder verwendet werden. D. h. die Abhängigkeit der Ausgangsgrößen von den Eingangsgrößen ist in den unterschiedlichen Betriebsarten unterschiedlich.
Des weiteren kann vorgesehen sein, dass in unterschiedlichen Betriebsarten unterschiedliche Eingangsgrößen zur Bildung der Ausgangsgrößen verwendet werden. Insbesondere wird dabei die Luftmenge unterschiedlich vorgegeben. Im Einspritzsystem wird die Einspritzmenge der einzelnen Teileinspritzungen und ggf. der Einspritzbeginn der einzelnen Teileinspritzungen unterschiedlich vorgegeben.
Diese Maßnahmen können dabei beliebig kombiniert werden. So können sich zwei Betriebsarten in der Anzahl der Teileinspritzungen, der Abhängigkeit der Menge der Haupteinspritzung von wenigstens einer Eingangsgröße und der Eingangsgrößen zur Berechnung der Menge der Nacheinspritzung unterscheiden.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die unterschiedlichen Anforderungen unterschiedliche Prioritäten aufweisen. D. h. im Normalbetrieb besitzt dieser die höchste Priorität, damit die Emissionen an Abgas und Geräusch sowie der Verbrauch möglichst gering gehalten werden. Ist nun eine Regeneration des Abgasnachbehandlungssystems erforderlich, beispielsweise der Stickoxidkatalysator muss regeneriert bzw. der Partikelfilter ist zu regenerieren, so besitzt ggf. diese Betriebsart eine höhere Priorität als der Normalbetrieb. D. h. in den Betriebsartenkoordinator wird vom Subsystem die Anforderung der Betriebsart beispielsweise Partikelfilterregenerieren und die entsprechende Priorität P1 vergeben. Der Betriebsartenkoordinator gibt dann die entsprechende Betriebsart abhängig von der Priorität an das Luftsystem und das Einspritzsystem weiter.
Beispielsweise bedeutet dies, wenn das Subsystem Partikelfilterregenerieren erkennt das eine Regeneration des Partikelfilters notwendig ist, gibt es die Anforderung A1 mit der Priorität P1 an den Betriebsartenkoordinator weiter. Diesem liegt die Anforderung A2 Normalbetrieb mit der Priorität P2 bereits vor. Der Betriebsartenkoordinator überprüft nun ob die Priorität P1 größer als die Priorität P2 ist. Ist dies der Fall d. h. die Regeneration des Partikelfilters ist wichtiger als der Normalbetrieb, so veranlasst der Betriebsartenkoordinator sowohl das Luftsystem als auch das Einspritzsystem die Steuerung des Luftstellers und des Kraftstoffstellers derart, dass eine Regeneration des Partikelfilters erfolgt.
D. h. in dem Betriebsartenkoordinator wird die Anforderung und die Priorität mit der die Anforderung abzuarbeiten ist abgelegt. Diese Anforderung und diese Priorität werden von einem Subsystem beispielsweise dem Subsystem Partikelfilterregenerieren oder Stickoxidkatalysatorregenerieren vorgegeben wobei diese Subsysteme sowohl die Priorität als auch die Anforderung vorgeben.
Die Subsysteme geben sowohl die Anforderung als auch die Priorität abhängig von einem Motorbetriebspunkt, von Umweltbedingungen und/oder einem Zustand des Abgasnachbehandlungssystems vor. Dabei können eine und/oder mehrere dieser Größen verwendet werden. Der Motorbetriebspunkt ist insbesondere durch das Moment und die Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder weitere Größen, wie beispielsweise Temperatur und Druckwerte, definiert. Der Zustand des Nachbehandlungssystems wird insbesondere die Beladung des Partikelfilters mit Partikeln bzw. die Beladung des Stickoxidkatalysators mit Stickoxid und/oder weitere Größen, wie beispielsweise Temperatur und Druckwerte, definiert.
Abhängig von der Priorität werden dann die Anforderungen von dem Luftsystem und dem Einspritzsystem abgearbeitet.

Claims

Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, wobei die der Brennkraftmaschine zugeführte Luftmenge mit einem ersten Steller und/oder die der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoffmenge mit einem zweiten Steller in wenigstens zwei Betriebsarten ansteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsart abhängig von der ihr zugeordneten Priorität abgearbeitet wird, wobei diese Priorität vorgebbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Priorität abhängig von einem Motorbetriebspunkt, Umweltbedingungen und/oder einem Zustand eines Abgasnachbehandlungssystems vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Priorität von einem Subsystem vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsart von einem Subsystem angefordert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsart abhängig von einem Motorbetriebspunkt, Umweltbedingungen und/oder einem Zustand eines Abgasnachbehandlungssystem angefordert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Betriebsarten dadurch unterscheiden, dass unterschiedliche Abhängigkeiten der Ausgangsgrößen von den Eingangsgrößen gewählt werden, dass die Ausgangsgrößen abhängig von unter schiedlichen Eingangsgrößen ermittelt werden, dass unterschiedliche Ausgangsgrößen ermittelt werden.
Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, mit einem ersten Steller, der die der Brennkraftmaschine zugeführte Luftmenge bestimmt und/oder mit einem zweiten Steller, der die der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoffmenge bestimmt, wobei der erste und/oder der zweite Steller in wenigstens zwei Betriebsarten ansteuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die die Betriebsart abhängig von der ihr zugeordneten Priorität abarbeiten, wobei diese Priorität vorgebbar ist.