DE102006041686A1

DE102006041686A1 - Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102006041686A1
Application number: DE200610041686
Authority: DE
Inventors: Reiner Pischke; Gerald Bonn
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2006-09-06
Filing date: 2006-09-06
Publication date: 2007-11-22

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines mittels Motoröl geschmierten Verbrennungsmotors, insbesondere eines Ottomotors, mit einer Regelung der Einspritzdauer einer Kraftstoffeinspritzung. Es ist vorgesehen, dass die Einspritzdauer in Abhängigkeit der Menge eines Eintrags vom Kraftstoff in das Motoröl korrigiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines mittels Motoröl geschmierten Verbrennungsmotors, insbesondere eines Ottomotors, mit einer Regelung der Einspritzdauer einer Kraftstoffeinspritzung.
Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist bekannt. Dabei ist die Regelung der Einspritzdauer zum Beispiel eine Lambdaregelung, bei der mittels Messung mit einer Lambda-Sonde das Kraftstoff-Luft-Gemisch derart geregelt wird, dass die Gemischzusammensetzung eine vollständige Verbrennung ermöglicht. Durch diese Gemischzusammensetzung wird der Schadstoffausstoß des Verbrennungsmotors minimiert. Um auf diese Veränderung des Gemischverhältnisses schnell reagieren zu können, werden Adaptionsverfahren zur genauen Kraftstoffvorsteuerung angewandt. Eine schnelle Kaltgemischadaption ermöglicht eine kurzfristige Vorsteuerung bei kaltem Verbrennungsmotor. Bei einer langfristigen Adaption werden die Korrekturwerte der Lambdaregelung in einen jeweiligen Langzeitspeicher geschrieben und können bei Bedarf als Startparameter ausgelesen werden. Bei einer niedrigen Starttemperatur des Verbrennungsmotors kondensiert ein Teil des Kraftstoffes an den Laufflächen des Zylinders und sorgt so für ein "Ausmagern" des Verbrennungsgemisches, bei dem das Kraftstoff-Luft-Gemisch einen Kraftstoffmangel aufweist. Diesem Ausmagern kann durch eine Adaption schnell entgegengewirkt werden. Durch die Kondensation des Kraftstoffes kann es jedoch zu einem Eintrag von Kraftstoff in das Motoröl des Verbrennungsmotors über die Kolbenringe kommen. Dadurch wird Kraftstoff in das Motoröl eingebracht. Steigt die Öltemperatur des Motoröls auf etwa 60 °C, so beginnt der Verdampfungsprozess des in das Motoröl eingebrachten Kraftstoffes, was im Brennraum zu einer Überfettung des Kraftstoff-Luftgemisches führt. Bei einer freigegebenen Adaption werden die Korrekturwerte in den jeweiligen Langzeitspeicher geschrieben und sorgen bei einer Reduktion der Ölverdünnung für ein unzulässiges Ausmagern des Gemisches, da die Adaption den Anteil des verdampften Kraftstoffs aus dem Motoröl nicht berücksichtigt. Hat das Motoröl beim nächsten Start eine Temperatur unterhalb der kritischen Temperatur (kritischen Öltemperatur) von etwa 60 °C, so „fehlt" Kraftstoff im Kraftstoff-Luftgemisch. Dieses Ausmagern sorgt für eine verschlechterte Verbrennung und zum Beispiel Zündaussetzer.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors zeichnet sich dadurch aus, dass die Einspritzdauer in Abhängigkeit der Menge eines Eintrags von Kraftstoff in das Motoröl korrigiert wird. Durch eine entsprechende Korrektur wird eine aus dem Motoröl verdampfte und in den Brennraum gelangte Kraftstoffmenge berücksichtigt. Durch diese Maßnahme wird ein Überfetten des Kraftstoff-Luftgemisches, die Einrechnung in die Adaption und ein Ausmagern des Kraftstoff-Luftgemisches während einer Anwärmphase des Motoröls vermieden.
Weiterhin ist vorgehen, dass die Korrektur bei einem Neustart erfolgt. Bei einem Neustart muss zum Beispiel eine Adaption auf Daten aus einem Langzeitspeicher zurückgreifen, die den Anteil des verdampften Kraftstoffs aus dem Motoröl nicht berücksichtigt. Eine entsprechende Korrektur ist insbesondere in einem Temperaturbereich sinnvoll, bei dem das Verdampfen des Kraftstoffes aus dem Motoröl gerade einsetzt. Bleibt die Temperatur des Motoröls dauerhaft unterhalb oder oberhalb eines solchen Übergangsbereichs, so können entsprechende Adaptionen und Regelungen ohne Berücksichtigung des Kraftstoffeintrages arbeiten.
Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass der Neustart ein Kaltstart ist, bei dem das Motoröl eine Temperatur unterhalb einer kritischen Temperatur aufweist. Bei einem derartigen Kaltstart durchläuft das Motoröl einen Temperaturbereich, der unterhalb der kritischen Temperatur beginnt und oberhalb dieser Temperatur endet, sodass eine Korrektur des Kraftstoff-Luft-Gemisches aufgrund des Kraftstoffeintrages notwendig ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Bestimmung der Menge des Eintrages an Kraftstoff im Motoröl die Tankentlüftung unterbrochen wird. Dazu wird insbesondere eine Verbindungsleitung zwischen der Tankentlüftung und dem Verbrennungsmotor über einen Ansaugluftpfad gesperrt. Eine weitere, mögliche Ursache für eine Überfettung des Kraftstoff-Luft-Gemisches ist ein Eintrag von Kraftstoff in den Verbrennungsraum über ein Leitungssystem zwischen der Tankentlüftung des Kraftstofftanks und mindestens einem Saugrohr des Verbrennungsmotors. Durch das Leitungssystem kann Kraftstoff über das Saugrohr der angesaugten Frischluft beigemengt werden.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die Bestimmung der Menge des Eintrages an Kraftstoff in das Motoröl nur bei einer Öltemperatur oberhalb einer Temperaturschwelle erfolgt. Diese Temperaturschwelle wird von der kritischen Temperatur (zum Beispiel der Siedetemperatur des Kraftstoffes) vorgegeben und liegt damit insbesondere oberhalb der kritischen Temperatur. Die Temperaturschwelle wird dabei zum Beispiel so gewählt, dass sich oberhalb des Motoröls ein gesättigter Kraftstoffdampfdruck einstellt. Dieser sorgt für einen konstanten Eintrag des Kraftstoffdampfes in den Brennraum. Unterhab dieser Temperaturschwelle ist eine Bestimmung des Eintrages von Kraftstoff in das Motoröl über eine Bestimmung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses nicht möglich.
Insbesondere ist vorgesehen, dass bei einem Eintrag von Kraftstoff in das Motoröl oberhalb eines Schwellwertes die Tankentlüftung unterbrochen wird. Dazu wird insbesondere die Verbindungsleitung zwischen der Tankentlüftung und dem Verbrennungsmotor über den Ansaugluftpfad gesperrt. Solange ein Eintrag von Kraftstoff in das Motoröl ermittelt wird, bleibt die Verbindung zwischen der Tankentlüftung und dem Ansaugluftpfad (zum Beispiel über das Saugrohr) geschlossen.
Mit Vorteil ist vorgesehen, dass die Regelung der Einspritzdauer eine Lambdaregelung ist. Die Lambdaregelung regelt das Kraftstoff-Luftverhältnis des Kraftstoff-Luft-Gemisches. Dabei werden Ottomotoren im Bereich eines stöchiometrischen Mischungsverhältnisses mit der Luftzahl Lambda (λ) mit λ = 1 betrieben. Eine Luftzahl λ > 1 charakterisiert ein "mageres" Kraftstoff-Luftgemisch mit Luftüberschuss und λ < 1 ein "fettes" Kraftstoff-Luftgemisch mit Luftmangel. Die Luftzahl Lambda des dem Verbrennungsmotor zugeführten Kraftstoff-Luftgemisches hat einen dominierenden Einfluss auf die Abgaszusammensetzung. Zur Einhaltung extrem niedriger Abgasgrenzwertes wird ein Dreiwege-Katalysator mit einer Lambdaregelung betrieben, dessen wesentliche Eingangsgröße das Signal einer Lambda-Sonde ist.
In bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, dass die Menge des Eintrags an Kraftstoff im Motoröl durch Auswertung der Lambda-Regelung und eine Messung der Temperatur des Motoröls bestimmt wird. Die Lambdaregelung lässt dabei Rückschlüsse auf das Kraftstoff-Luftverhältnis und die Öltemperatur auf einen Kraftstoffeintrag vom Motoröl in den Brennraum zu. Beide Größen sind leicht ermittelbar beziehungsweise werden im herkömmlichen Betrieb ermittelt.
Weiterhin ist vorgesehen, dass eine Adaption zur Vorsteuerung der Kraftstoffversorgung erfolgt, bei der eine Regelabweichung der Regelung berücksichtigt wird. Die Regelung ist die Regelung der Einspritzdauer. Eine derartige Adaption ermöglicht einen Start der Regelung mit Startparametern, die die Adaption vorgibt. Dabei können die Ergebnisse der Regelung in die Adaption eingehen. Dazu werden zum Beispiel die Stellgrößen der Regelung als derartige Startparameter abgespeichert. Diese können zu einem späteren Zeitpunkt im Adaptionsverfahren der Adaption ein Startparameter aufgerufen werden.
Schließlich ist vorgesehen, dass Regelabweichungen der Regelung als Steuergrößen der Adaption abgespeichert werden. Die Steuergrößen werden dazu in einem Langzeitspeicher abgelegt.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein stark vereinfachtes Ablaufdiagramm einer Lambda-Regelung mit Adaption zur Vorsteuerung und
2 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels zur Korrektur einer Regelung der Einspritzdauer in Abhängigkeit der Menge eines Eintrages von Kraftstoff in das Motoröl eines Verbrennungsmotors.
Die 1 zeigt ein stark vereinfachtes Ablaufdiagramm einer Regelungssequenz der Einspritzdauer bei einem als Ottomotor ausgebildeten Verbrennungsmotor. Die Regelung der Einspritzdauer ist eine Lambda-Regelung, bei der Kraftstoff-Luftverhältnis eines Kraftstoff-Luftgemisches mittels einer Lambda-Sonde bestimmt und zur Regelung der Einspritzdauer genutzt wird. Bei dem in 1 gezeigten Verfahrensablauf wird von einem Startpunkt 1 der Regelungssequenz ausgegangen, der auf eine Abfrage 2 verweist. Bei der Abfrage 2 wird die Luftzahl Lambda mit einem Sollwert verglichen. Ist Lambda (λ) kleiner als der Sollwert, so hat das Kraftstoff-Luft-Gemisch einen Kraftstoffüberschuss (Überfettung) und es wird entlang des mit dem Buchstaben j (ja) gekennzeichneten Pfades zu einem Programmpunkt 3 verwiesen, bei dem die Regelung die Einspritzzeit entsprechend des Kraftstoffüberschusses regelt. Ist bei der Abfrage 2 der Wert von Lambda größer dem Sollwert, so wird entlang dem mit dem Buchstaben n (nein) gekennzeichneten Pfad auf einen nicht dargestellten Teil X der Regelung verwiesen. Der Programmpunkt 3 verweist auf eine Abfrage 4, bei der abgefragt wird ob eine Adaption zur Vorsteuerung der Kraftstoffversorgung zugelassen ist. Ist dies der Fall, so wird entlang des mit j gekennzeichneten Pfades auf einen Programmpunkt 5 verwiesen, bei dem die Korrekturwerte der Regelung in einem jeweiligen Langzeitspeicher abgespeichert wird. Der Programmpunkt 5 verweist wie der mit dem Buchstaben n gekennzeichnete Pfad der Abfrage 4 auf einen Programmpunkt 6, bei dem diese Regelungssequenz endet.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Korrektur der Einspritzdauer in Abhängigkeit der Menge eines Eintrages von Kraftstoff in das Motoröl für Regelung der Einspritzdauer ist in 2 dargestellt. Der Verfahrensablauf der Korrektur startet in einem Startpunkt 7, der auf eine Abfrage 8 verweist. Bei der Abfrage 8 wird die Öltemperatur des Motoröls mit einer Temperaturschwelle verglichen. Ist die Öltemperatur kleiner als diese Temperaturschwelle, so wird entlang des mit j gekennzeichneten Pfades zur Abfrage 9 verwiesen. In der Abfrage 9 wird abgefragt, ob eine Adaption zur Vorsteuerung der Kraftstoffversorgung zugelassen ist. Ist eine solche Adaption zugelassen, so wird entlang des mit j gekennzeichneten Pfades auf den Programmpunkt 10 verwiesen, in dem der Langzeitspeicher ausgelesen wird. Der Programmpunkt 10 verweist auf den Programmpunkt 11, bei dem eine Korrektur der Einspritzdauer aufgrund der Adaption erfolgt. Der Programmpunkt 11 verweist auf einen Programmpunkt 12, bei der die Korrektursequenz des Verfahrens beendet ist. Ist bei der Abfrage 9 eine Adaption nicht zugelassen, so wird entlang des mit n gekennzeichneten Pfades direkt auf den Programmpunkt 12 verwiesen. Ist bei der Abfrage 8 zu Beginn der Korrektur die Öltemperatur oberhalb der kritischen Temperaturschwelle, so wird entlang des mit dem n gekennzeichneten Pfades auf einer Abfrage 13 verwiesen, bei der der Luftwert Lambda mit dem Sollwert verglichen wird. Ist der Wert von Lambda kleiner als der Sollwert, so wird entlang des mit j gekennzeichneten Pfades auf einen Programmpunk 14 verwiesen, bei dem eine Verbindung zwischen einer Tankentlüftung eines Kraftstofftanks des Verbrennungsmotors und einem Luftweg des Verbrennungsmotors unterbrochen wird. Der Programmpunkt 14 verweist auf eine weitere Abfrage 15, bei der erneut der Wert von Lambda mit dem Sollwert verglichen wird. Ist der Wert von Lambda größer als der Sollwert, so wird entlang des mit n gekennzeichneten Pfades zu einem Programmpunkt 16 verwiesen, bei der die Korrektur der Einspritzdauer in Abhängigkeit der Menge des Eintrages von Kraftstoff abbricht und zum Beispiel auf eine weitere Programmsequenz verweist. An diesen Abbruch kann sich zum Beispiel eine Fehlermeldung anschließen, die anzeigt, dass die Tankentlüftung Ursache der Überfettung des Kraftstoff-Luftgemisches ist. Ist bei der Abfrage 15 der Wert von Lambda kleiner als der Sollwert, so wird entlang des mit j gekennzeichneten Pfades auf einen Programmpunkt 17 verwiesen, bei dem die Menge des Eintrages von Kraftstoff in das Motoröl bestimmt wird. Diese kann zum Beispiel durch die Differenz einer benötigten Kraftstoffmasse und der aus dem Motoröl in den Verbrennungsraum verdampften Kraftstoffmasse bestimmt werden. Die benötigte Kraftstoffmasse ist dabei die Kraftstoffmasse, die einer im Verbrennungsraum zur Verfügung stehenden Luftmasse entspricht. Der Programmpunkt 17 verweist auf einen Programmpunkt 18, bei dem aus dem Eintrag die Kraftstoffmenge bestimmt wird. Der Pro grammpunkt 18 verweist auf einen Programmpunkt 19, bei dem die Korrektur der Einspritzzeit in Abhängigkeit der Menge des Eintrags von Kraftstoff in dem Motoröl erfolgt. Der Programmpunkt 19 verweist auf einen Programmpunkt 20, bei dem die Adaption zur Vorsteuerung der Kraftstoffversorgung unterbunden wird. Der Programmpunkt 20 verweist auf den Programmpunkt 12 – das Ende der Verfahrenssequenz zur Korrektur der Einspritzdauer in Abhängigkeit der Menge des Kraftstoffeintrags im Motoröl. Ist bei der Abfrage 13 der Wert von Lambda größer als der Sollwert, so wird entlang des mit n gekennzeichneten Pfades zu einem Programmpunkt 21 verwiesen, bei dem eine Verbindung zwischen Tankentlüftung und Luftpfad des Verbrennungsmotors hergestellt wird. Der Programmpunkt 21 verweist anschließend auf den Programmpunkt 10.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird im Betrieb des Verbrennungsmotors erkannt, dass es einen Eintrag von Kraftstoff in das Motoröl gibt. Weiterhin berücksichtigt das Verfahren den Grad der Ölverdünnung – die Menge des Eintrags von Kraftstoff in das Motoröl – in der Einspritzung. Eine Adaption zur Vorsteuerung der Kraftstoffversorgung wird bei erkannter Ölverdünnung unterbunden, bis die Ölverdünnung auf ein normales Maß reduziert ist.
Die Ölverdünnung wird durch Beobachtung der Lambda-Regelung erkannt. Die Ölverdünnung ist dadurch gekennzeichnet, dass es oberhalb einer kritischen Temperaturschwelle zu einem deutlichen Kraftstoffüberschuss kommt (λ < Sollwert).
Um die Tankentlüftung als Ursache des Kraftstoffesüberschusses (Überfettung) auszuschließen, wird die Verbindung zwischen der Tankentlüftung und dem Luftpfad des Verbrennungsmotors unterbrochen. Dazu wird insbesondere das Taktventil des Aktivkohlefilters geschlossen. Geht dabei der Kraftstoffüberschuss zurück, so liegt kein Eintrag von Kraftstoff in das Motoröl vor. Mit Hilfe einer schnellen Berechnung – vergleichbar zur Tankentlüftung – wird die durch das verdünnte Motoröl in den Brennraum eingetragene Kraftstoffmasse berechnet. Diese Kraftstoffmasse wird bei der anschließenden Korrektur der Einspritzdauer berücksichtigt.
Solange ein Eintrag von Kraftstoff in das Motoröl vorliegt, müssen die Adaptionen der Kraftstoffvorsteuerung, sowie die Tankentlüftung gesperrt sein. Eine Ausnahme ist die schnelle Kaltgemischadaption, die weiterhin berechnet werden kann, da diese unterhalb der kritischen Temperaturschwelle arbeitet. Wird unterhalb der kritischen Temperaturschwelle ein Fehler im Kraftstoffsystem diagnostiziert, ist die Bestimmung der Menge des Eintrags an Kraftstoff in das Motoröl zu unterbinden, da die Ursache der Änderung des Kraftstoff-Luftverhältnisses im Kraftstoff-Luft-Gemisch dem Eintrag von Kraftstoff in das Motoröl nicht zuzuordnen ist.

1: Startpunkt
2: Abfrage
3: Programmpunkt
4: Abfrage
5: Programmpunkt
6: Programmpunkt
7: Startpunkt
8: Abfrage
9: Abfrage
10: Programmpunkt
11: Programmpunkt
12: Programmpunkt
13: Abfrage
14: Programmpunkt
15: Abfrage
16: Programmpunkt
17: Programmpunkt
18: Programmpunkt
19: Programmpunkt
20: Programmpunkt
21: Programmpunkt
X: Teil

Claims

Verfahren zum Betreiben eines mittels Motoröl geschmierten Verbrennungsmotors, insbesondere eines Ottomotors, mit einer Regelung der Einspritzdauer einer Kraftstoffeinspritzung, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzdauer in Abhängigkeit der Menge eines Eintrags vom Kraftstoff in das Motoröl korrigiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektur bei einem Neustart erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Neustart ein Kaltstart ist, bei dem das Motoröl eine Temperatur unterhalb einer kritischen Temperatur aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Menge des Eintrags an Kraftstoff in das Motoröl die Tankentlüftung unterbrochen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Menge des Eintrags an Kraftstoff in das Motoröl nur bei einer Öltemperatur oberhalb einer Temperaturschwelle erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Eintrag von Kraftstoff in das Motoröl oberhalb eines Schwellwertes die Tankentlüftung unterbrochen ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Einspritzdauer eine Lambda-Regelung ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des Eintrags an Kraftstoff im Motoröl durch Auswertung der Lambda-Regelung und eine Messung der Temperatur des Motoröls bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Adaption zur Vorsteuerung der Kraftstoffversorgung erfolgt, bei der eine Regelabweichung berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Adaption bei einem Eintrag des Kraftstoffes oberhalb des Schwellwertes nicht erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Regelabweichungen der Regelung als Steuergrößen der Adaption abgespeichert werden.