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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern
einer Brennkraftmaschine, wobei die Brennkraftmaschine in Abhängigkeit
von einem Kriterium entweder in einem Normalmodus betrieben wird,
in dem die maximale Drehmomentabgabe der Brennkraftmaschine auf
einen Normalgrenzwert begrenzt ist, oder in einem Leistungsmodus
betrieben wird, in dem die maximale Drehmomentabgabe auf einen Leistungsgrenzwert
begrenzt ist, welcher größer ist
als der Normalgrenzwert.
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Derartige
Steuerverfahren bzw. Steuervorrichtungen finden vorzugsweise bei
aufgeladene Brennkraftmaschinen Verwendung. Dabei wird bei einer
erhöhten
Drehmomentanforderung durch den Fahrer die maximal zulässige Drehmoment-
bzw. Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine kurzzeitig erhöht. Ein
derartiger Betrieb der Brennkraftmaschine ist auch unter den Begriffen „Overboost"- oder „Overdrive"-Betrieb bekannt.
Häufig
ist diese Phase der höheren
Drehmoment- bzw. Leistungsabgabe nur für eine fest vorgegebene Zeitspanne
verfügbar, wodurch
entweder das Leistungspotential der Brennkraftmaschine nur unzureichend
ausgeschöpft
wird oder es im Fehlerfall, beispielsweise durch „Klopfen", zu Motorschäden kommen
kann.
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Ein
Verfahren gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 ist aus
DE 10 2005 001 962 A1 bekannt. Ferner ist
aus dieser Druckschrift bekannt einen Boost-Betrieb nur dann zuzulassen,
wenn seit dem letzten Boost-Betrieb eine Mindestzeitdauer vergangen
ist.
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Aus
DE 10 2005 047 590
A1 ist ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine
bekannt, gemäß dem bei
einer entsprechenden Betätigung
des Fahrpedals von der Brennkraftmaschine eine Leistungserhöhung angefordert
wird. Dabei wird überprüft, ob die
angeforderte Leistungserhöhung
innerhalb statischer Be grenzungen von Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine
erbracht werden kann. Bei Erreichen einer statischen Begrenzung
einer Betriebsgröße wird überprüft, ob die
betreffende statische Begrenzung zur weiteren Leistungserhöhung durch
Addition einer zugehörigen
dynamischen Begrenzungsüberhöhung erweitert
werden kann. Als mögliche
dynamische Begrenzungsüberhöhungen werden
eine dynamische Drehmoment-, Rauch- oder Abgastemperaturbegrenzungsüberhöhung herangezogen.
Die dynamische Leistungsüberhöhung wird
in Form einer Rampenfunktion aktiviert und deaktiviert. Ferner wird
vorgeschlagen, eine Leistungsüberhöhung nur
dann zuzulassen, wenn seit der letzten Leistungsüberhöhung eine Mindestzeitdauer
vergangen ist.
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DE 38 80 146 T2 offenbart
ein Steuerverfahren für
eine aufgeladene Brennkraftmaschine, wobei in Folge eines Überschreitens
eines Schwellwertes für
das Fahrpedal der Ladedruck und die Einspritzmenge kurzzeitig überhöht werden.
Die für
die Leistungsüberhöhung verfügbare Zeitspanne
wird mittels eines Integrators allmählich verkürzt. Bei Unterschreiten des
Schwellwerts werden die Leistungsüberhöhung mittels einer Rampenfunktion
zurückgenommen
und anschließend
die verfügbare
Zeitspanne mittels des Integrators wieder verlängert.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Steuerverfahren und
eine Steuervorrichtung bereitzustellen, mittels denen das Leistungspotential einer
Brennkraftmaschine unter Vermeidung von Schäden besser ausgeschöpft werden
kann.
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Diese
Aufgabe wird durch das Verfahren und die Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Bei
einem Steuerverfahren gemäß dem Anspruch
1 wird die Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von einem Kriterium
entweder in einem Normalmodus betrieben, in dem die maximale Drehmomentabgabe
der Brennkraftmaschine auf einen Normalgrenzwert begrenzt ist, oder
in einem Leistungsmodus betrieben, in dem die maximale Drehmomentabgabe
auf einen Leistungsgrenzwert begrenzt ist, welcher größer ist
als der Normalgrenzwert. Es wird zumindest eine Betriebsgröße der Brennkraftmaschine erfasst,
welche repräsentativ
ist für
deren Verbrennungsleistung. Unter Verbrennungsleistung ist die Gesamtenergie
zu verstehen, welche bei Verbrennung des Brenngemisches in der Brennkraftmaschine
pro Arbeitsspiel freigesetzt wird. Der Betrieb der Brennkraftmaschine
im Leistungsmodus wird in Abhängigkeit
von dieser mindestens einen Betriebsgröße durchgeführt. Der Leistungsgrenzwert
wird in Abhängigkeit
von der mindestens einen Betriebsgröße bestimmt. Der Leistungsgrenzwert
wird im Leistungsmodus dekrementiert. Nach dem Zurückversetzen der
Brennkraftmaschine vom Leistungsmodus in den Normalmodus wird der
Leistungsgrenzwert wieder inkrementiert, wobei der Leistungsgrenzwert
umso stärker
inkrementiert wird, je geringer die Betriebsgröße bzw. die Verbrennungsleistung
im Normalmodus ist.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Leistungsausbeute
der Brennkraftmaschine bei gleichzeitigem Schutz vor Beschädigung dadurch verbessert
werden kann, dass der Leistungsmodus in Abhängigkeit von einer Betriebsgröße durchgeführt wird,
welche repräsentativ
ist für
die Verbrennungsleistung. Die Verbrennungsleistung ist maßgeblich
für die
Temperatur in den Brennräumen
der Brennkraftmaschine und damit für die thermische und auch mechanische
Belastung der Komponenten der Brennkraftmaschine. Es ist daher möglich, den Leistungsmodus
individuell an die tatsächlich
herrschenden Bedingungen anzupassen. Dabei wird der Leistungsgrenzwert
selbst in Abhängigkeit
von der Betriebsgröße beeinflusst.
Dadurch ist es möglich, den
Betrag der maximalen Drehmomentabgabe selbst im Leistungsmodus zu
beeinflussen. Es wird eine ausreichend große Regenerierungs- bzw. Abkühlphase
der Brennkraftmaschine, insbesondere der Brennräume, im Normalmodus gewährleistet. Der
in dem vorhergehenden Leistungsmodus dekrementierte Leistungsgrenzwert
wird dabei im darauffolgenden Normalmodus in Abhängigkeit von der Betriebsgröße dynamisch
erhöht.
Je geringer die Betriebsgröße ist,
das heißt
je geringer die Verbrennungsleistung der Brennkraftmaschine im Normalmodus,
umso stärker
ist die Inkrementierung des Leistungsgrenzwertes. Dies ist insofern
sinnvoll, da die Brennräume
bzw. die Brennkraftmaschine bei geringerer Verbrennungsleistung
schneller abkühlt.
Durch die dadurch verbesserte Abkühlung bzw. thermische Regenerierung
der Brennkraftmaschine kann bei einem darauffolgenden Umschalten
in den Leistungsmodus ein höheres
Drehmoment angefordert werden, ohne die Brennkraftmaschine zu beschädigen.
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Gemäß der Ausgestaltung
des Verfahrens nach Anspruch 2 ist der Leistungsgrenzwert eine dynamische
Größe, welche
umso stärker
dekrementiert wird, je größer die
Betriebsgröße ist bzw.
je höher
die Verbrennungsleistung ist.
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Bei
dieser Ausgestaltung des Verfahrens steht unmittelbar zu Beginn
des Leistungsmodus das höchste
Drehmoment zur Verfügung,
welches in Abhängigkeit
von der Betriebsgröße stärker oder
weniger stark dekrementiert wird. Hier steht vor allem der Schutz
der Brennkraftmaschine im Vordergrund.
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Bei
den Ausgestaltungen eines Verfahrens gemäß der Ansprüche 3 und 4 wird der Leistungsgrenzwert
vor dem Dekrementieren für
eine Haltezeitspanne konstant gehalten. Die Haltezeitspanne kann
dabei eine dynamische Größe sein,
welche umso schneller verringert wird, je größer die Betriebsgröße bzw.
die Verbrennungsleistung der Brennkraftmaschine ist.
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Dadurch,
dass der Leistungsgrenzwert für eine
bestimmte Haltezeitspanne auf konstantem Niveau gehalten wird, steht
dem Fahrer länger
ein höheres
Drehmoment zur Verfügung.
Dadurch kann die Fahrdynamik eines von der Brennkraftmaschine angetrieben
Fahrzeugs weiter verbessert werden.
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In
einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 5 überschreitet
der Leistungsgrenzwert einen vorgegebenen Maximalwert nicht.
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Die
Inkrementierung des Leistungsgrenzwertes ist somit durch einen Maximalwert
limitiert. Der Maximalwert kann dabei so kalibriert werden, dass
das von der Brennkraftmaschine produzierte, maximale Drehmoment
zu keiner Beschädigung
der Komponenten der Brennkraftmaschine oder aber eines der Brennkraftmaschine
zugeordneten Antriebsstrangs führt.
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In
einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 6 kann es sich
bei der Betriebsgröße um die
Brennraumtemperatur und/oder den Verbrennungsdruck in den Brennräumen und/oder
den Kraftstoffmengenstrom und/oder den Frischluftmassenstrom, welcher
der Brennkraftmaschine für
die Verbrennung zugemessen werden, handeln.
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Die
genannten Größen erlauben
einen sehr präzisen
und unmittelbaren Rückschluss
auf die Verbrennungsleistung der Brennkraftmaschine. Zur Erfassung
einiger der Größen sind
in herkömmlichen Brennkraftmaschinen
bereits Sensoren standardmäßig vorgesehen,
so dass keine zusätzliche
Hardware verbaut werden muss und Kosten gespart werden können.
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In
einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 7 handelt es sich
bei dem Fahrpedal um die Stellung eines Fahrpedals, welches der
Brennkraftmaschine zugeordnet ist.
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Eine
Steuervorrichtung für
eine Brennkraftmaschine gemäß dem Anspruch
8 ist derart ausgebildet, dass sie das Verfahren gemäß dem Anspruch
1 ausführen
kann.
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Bezüglich der
Vorteile, welche eine derartige Steuervorrichtung bietet, wird auf
die Ausführungen zu
Anspruch 1 verwiesen, welche hier analog gelten.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug
auf die beigefügten
Figuren näher
erläutert.
In den Figuren sind:
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1 eine
schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine;
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2 ein Ausführungsbeispiel eines Steuerverfahrens
in Form eines Ablaufdiagramms;
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In 1 ist
eine Brennkraftmaschine 1 schematisch dargestellt. Aus
Gründen
der besseren Übersichtlichkeit
ist die Darstellung vereinfacht ausgeführt.
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Die
Brennkraftmaschine 1 umfasst mindestens einen Zylinder 2 und
einen in dem Zylinder 2 auf und ab bewegbaren Kolben 3.
Die Brennkraftmaschine 1 umfasst ferner einen Ansaugtrakt,
in dem stromabwärts
einer Ansaugöffnung 4 ein
Luftmassensensor 5, ein Verdichter 31, eine Drosselklappe 6,
sowie ein Saugrohr 7 angeordnet sind. Bei dem Verdichter 31 kann
es sich um den Verdichter eines Abgasturboladers, eines mechanischen
Kompressors oder um einen elektrisch betriebenen Verdichter handeln.
In jedem Fall umfasst der Verdichter 31 geeignete Mittel zum
Einstellen der Verdichtungsleistung. Im Ansaugtrakt sind ferner
zwei Drucksensoren 32, 33 angeordnet – einer
im Saugrohr, stromabwärts
der Drosselklappe 6, und einer stromaufwärts der
Drosselklappe 6 und stromabwärts des Verdichters 31.
Der Ansaugtrakt mündet
in einem durch den Zylinder 2 und den Kolben 3 begrenzten
Brennraum 30. Die zur Verbrennung nötige Frischluft wird über den
Ansaugtrakt in den Brennraum 30 eingeleitet, wobei die
Frischluftzufuhr durch Öffnen
und Schließen
eines Einlassventils 8 gesteuert wird.
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Bei
der hier dargestellten Brennkraftmaschine 1 handelt es
sich um eine Brennkraftmaschine 1 mit Kraftstoffdirekteinspritzung,
bei der der für
die Verbrennung nötige
Kraftstoff über
ein Einspritzventil 9 unmittelbar in den Brennraum 30 eingespritzt
wird. Bei dem Einspritzventil 9 handelt es sich beispielsweise
um ein elektromagnetisches, piezoelektrisches oder elektromechanisches
Einspritzventil 9. Zur Auslösung der Verbrennung dient
eine ebenfalls in den Brennraum 30 ragende Zündkerze 10.
Die Verbrennungsabgase werden über
ein Auslassventil 11 in einen Abgastrakt der Brennkraftmaschine 1 abgeführt und
mittels eines dort angeordneten Abgaskatalysators 12 gereinigt.
Die Kraftübertragung
an einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt) geschieht über eine
mit dem Kolben 3 gekoppelte Kurbelwelle 13. Die
Brennkraftmaschine 1 verfügt ferner über einen Brennraumdrucksensor 14,
oder alternativ einen Brennraumtemperatursensor, einen Drehzahlsensor 15 zur
Erfassung der Drehzahl der Kurbelwelle 13 sowie einen Lambda-Sensor 16 zur Messung
der Abgaszusammensetzung.
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Der
Brennkraftmaschine 1 sind weiterhin ein Kraftstofftank 17 sowie
eine darin angeordnete Kraftstoffpumpe 18 zugeordnet. Der
Kraftstoff wird mittels der Kraftstoffpumpe 18 über eine
Versorgungsleitung 19 einem Druckspeicher 20 zugeführt. Dabei
handelt es sich um einen gemeinsamen Druckspeicher 20, von
dem aus die Einspritzventile 9 für mehrere Zylinder 2 mit
druckbeaufschlagtem Kraftstoff versorgt werden. In der Versorgungsleitung 19 sind
ferner ein Kraftstofffilter 21 und eine Hochdruckpumpe 22 angeordnet.
Die Hochdruckpumpe 22 dient dazu, den durch die Kraftstoffpumpe 18 mit
relativ niedrigem Druck (ca. 3 Bar) geförderten Kraftstoff dem Druckspeicher 20 mit
hohem Druck zuzuführen
(bei Ottomotoren typischerweise bis zu 150–200 bar). Die Hochdruckpumpe 22 wird
dabei beispielsweise durch entsprechende Koppelung mit der Kurbelwelle 13 angetrieben.
Zur Steuerung des Drucks im Druckspeicher 20 ist an diesem
ein Druckeinstellmittel 23, beispielsweise ein Drucksteuerventil
oder ein Mengensteuerventil angeordnet, über welches der in dem Druckspeicher 20 befindliche
Kraftstoff über
eine Rückflussleitung 24 in
die Versorgungsleitung 19 bzw. den Kraftstofftank 17 zurückfließen kann.
Zur Überwachung
des Drucks im Druckspeicher 20 ist ferner ein Drucksensor 25 vorgesehen.
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Der
Brennkraftmaschine 1 ist eine Reglervorrichtung 26 zugeordnet,
welche über
Signal- und Datenleitungen mit allen Aktuatoren und Sensoren verbunden
ist. In der Reglervorrichtung 26 sind kennfeldbasierte
Motorsteuerungsfunktionen (KF1 bis KF5) softwaremäßig implementiert.
Basierend auf den Messwerten der Sensoren und den kennfeldbasierten
Motorsteuerungsfunktionen werden Steuersignale an die Aktuatoren
der Brennkraftmaschine 1 ausgesendet. So ist die Reglervorrichtung 26 über Daten-
und Signalleitungen mit der Kraftstoffpumpe 18, dem Druckeinstellmittel 23,
dem Drucksensor 25, dem Luftmassensensor 5, dem
Verdichter 31, der Drosselklappe 6, den Drucksensoren 32, 33,
der Zündkerze 10,
dem Einspritzventil 9, dem Brennraumdrucksensor 14,
dem Drehzahlsensor 15 und dem Lambda-Sensor 16 gekoppelt.
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Der
Brennkraftmaschine 1 ist ein Fahrpedal 34 zugeordnet,
welches von einem Fahrer mit dem Fuß 35 betätigt werden
kann. Das Fahrpedal 34 weist einen Winkelsensor 36 auf,
welcher die Winkelstellung des Fahrpedals 34 erfasst und
an die Steuervorrichtung 26 übermittelt. Die Winkelstellung
des Fahrpedals 34 wird von der Steuervorrichtung 26 als Drehmomentanforderung
des Fahrers interpretiert. Je weiter das Fahrpedal 34 gedrückt ist,
umso größer die
Drehmomentanforderung des Fahrers.
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In
der Steuervorrichtung 26 ist ein Drehmomentmodell softwaremäßig implementiert.
Das Drehmomentmodell berechnet ausgehend von der Drehmomentanforderung
des Fahrers die Stellsignale für diejenigen
Aktuatoren der Brennkraftmaschine 1, deren Stellung bzw.
zeitliche Steuerung einen Einfluss auf das von der Brennkraftmaschine 1 erzeugte Drehmoment
haben. Bei einem aufgeladenen Ottomotor handelt es sich dabei beispielsweise
um die Aktuatoren der Drosselklappe 6 oder des Verdichters 31.
Je größer der Öffnungswinkel
der Drosselklappe 6 und je höher die Verdichtungsleistung
des Verdichters 31 ist, umso größer ist die der Brennkraftmaschine
zugeführte
Frischluftmenge und damit die Drehmomentabgabe. Das produzierte
Drehmoment kann ferner auch durch Veränderung des Zündzeitpunkts, welcher
durch entsprechende Ansteuerung der Zündkerze 10 eingestellt
wird, oder des Luft-Kraftstoffverhältnisses
der Brenngase, welches durch entspre chende Ansteuerung der Einspritzventile 9 eingestellt
wird, beeinflusst werden.
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Die
Brennkraftmaschine 1 kann wahlweise in einem Normalmodus,
in dem das maximale Drehmoment softwaremäßig auf einen Normalgrenzwert
beschränkt
ist, oder in einem Leistungsmodus betrieben werden, in dem das maximale
Drehmoment softwaremäßig auf
einen Leistungsgrenzwert beschränkt ist,
welcher höher
ist als der Normalgrenzwert. Die Überhöhung des produzierten maximalen
Drehmoments im Leistungsmodus ist nur für eine bestimmte Dauer begrenzt
verfügbar.
Grund für
die begrenzte Dauer ist vor allem der Komponentenschutz. Ein dauerhafter
Betrieb der Brennkraftmaschine 1 im Leistungsmodus würde zu einer
thermischen und mechanischen Überlastung
der Brennkraftmaschine 1, insbesondere der Zylinder 2,
der Kolben 3, des (nicht dargestellten) Antriebsstrangs
und des Abgastrakts führen.
Das höhere
Drehmoment im Leistungsmodus kann beispielsweise durch entsprechende
Ansteuerung des Verdichters 31 und/oder der Drosselklappe 6 erfolgen,
um so den zugemessenen Frischluftmassenstrom zu erhöhen. Alternativ
oder zusätzlich
können
eine Anfettung des Brenngemisches und eine „Frühstellung" des Zündwinkels vorgenommen werden.
Als mögliches
Kriterium zur Aktivierung des Leistungsmodus' kann dabei die Stellung des Fahrpedals 34 dienen.
Die Steuerung der Brennkraftmaschine 1 im Leistungsmodus
und im Normalmodus wird im Folgenden näher erläutert.
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In 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines Steuerverfahrens
für eine
oben beschriebene Brennkraftmaschine 1 in Form eines Ablaufdiagramms
dargestellt. Das Verfahren wird im Schritt 200, beispielsweise
beim Einschalten der Zündung
oder beim Anlassen der Brennkraftmaschine 1, gestartet.
Von diesem Zeitpunkt an erfasst die Steuervorrichtung 26 eine
für die
Verbrennungsleistung repräsentative
Betriebsgröße, welche
beispielsweise mittels eines Sensors gemessen oder mittels eines
physikalischen Modells berechnet wird. Bei dieser Betriebsgröße kann
es sich im Falle der oben beschriebenen Brennkraftmaschine 1 um
den Druck im Saugrohr (gemessen durch den Drucksensor 33),
den Frischluftmassenstrom (gemessen durch den Luftmassensensor 5)
oder den eingespritzten Kraftstoffmengenstrom (von der Steuervorrichtung
berechnet basierend auf der Öffnungsdauer
der Einspritzventile 9 und dem Druck im Druckspeicher 20)
handeln. Bei Dieselmotoren ist es bevorzugt der zugemessene Kraftstoffmengenstrom.
Als Betriebsgröße kann
auch der von dem Brennraumdrucksensor 14 gemessene mittlere Brennraumdruck
pro Verbrennungsvorgang verwendet werden. In dem Fall, dass die
Brennkraftmaschine 1 über
einen Brennraumtemperatursensor verfügt, kann unmittelbar der Wert
dieses Sensors verwendet werden.
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Nach
dem Start der Brennkraftmaschine 1 wird diese in Schritt 201 zunächst in
einem Normalmodus betrieben, in welchem die maximale Drehmomentabgabe
der Brennkraftmaschine 1 auf dem Normalgrenzwert begrenzt
ist. Dieser Normalgrenzwert liegt unterhalb des von der Brennkraftmaschine 1 tatsächlich produzierbaren,
maximalen Drehmoments. Der Normalgrenzwert ist derart bemessen,
dass auch eine dauerhafte Drehmomentabgabe auf Höhe des Normalgrenzwerts zu
keinerlei Schaden an der Brennkraftmaschine 1, wie einer Überhitzung
der Brennräume
oder des Abgastrakts, führt.
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Im
Schritt 202 wird überprüft, ob ein
Kriterium zum Betrieb der Brennkraftmaschine 1 im Leistungsmodus
erfüllt
ist. Im Leistungsmodus ist die maximale Drehmomentabgabe der Brennkraftmaschine 1 auf einen
Leistungsgrenzwert beschränkt,
welcher größer ist
als der Normalgrenzwert. Das Kriterium zum Betrieb der Brennkraftmaschine 1 im
Leistungsmodus ist beispielsweise dann erfüllt, wenn eine weitere Betriebsgröße der Brennkraftmaschine 1 auf
einen erhöhten
Drehmomentwunsch des Fahrers hinweist. Wie weiter oben schon erwähnt wurde,
kann ein erhöhter
Drehmomentwunsch des Fahrers beispielsweise dadurch erkannt werden,
dass das Fahrpedal 34 vom Fahrer über einen bestimmten Schwellenwert
hinaus betätigt
wird. Alternativ dazu kann beispielsweise bei einem Ottomotor das
Kriterium dann erfüllt
sein, wenn der Öffnungswinkel
der Drosselklappe einen Öffnungsschwellenwert übersteigt.
Die Abfrage im Schritt 202 wird solange wiederholt, bis das
Kriterium erfüllt
ist.
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Bei
einem positiven Ergebnis der Abfrage im Schritt 202 wird
die Brennkraftmaschine 1 im Schritt 203 vom Normalmodus
in den Leistungsmodus versetzt, wobei das Limit für die maximale
Drehmomentabgabe vom Normalgrenzwert auf den Leistungsgrenzwert
erhöht
wird. Der Leistungsgrenzwert ist dabei derart bemessen, dass die
Brennkraftmaschine 1 bei diesem Leistungsgrenzwert für gewisse Dauer
ohne Schäden
betrieben werden kann. Dem Fahrer steht demnach im Leistungsmodus
für eine begrenzte
Dauer ein erhöhtes
maximales Drehmoment zur Verfügung.
Beim erstmaligen Versetzen der Brennkraftmaschine 1 in
den Leistungsmodus wird der Leistungsgrenzwert mit einem vorgegebenen
Initialwert initialisiert. Dieser kann beispielsweise aus einem
von der Drehzahl und der Frischluftmengenstrom abhängigen Kennfeld
ermittelt werden. Auch weitere Abhängigkeiten, beispielsweise
von der Kühlmitteltemperatur,
sind denkbar.
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Sobald
die Brennkraftmaschine 1 in den Leistungsmodus versetzt
ist, wird ein Timer gestartet. Der Leistungsgrenzwert wird im Schritt 204 solange auf
dem Ausgangswert gehalten, bis im Schritt 205 erkannt wird,
dass eine vorgegebene Haltezeitspanne abgelaufen ist. Dem Fahrer
steht demnach für
die Haltezeitspanne eine konstante maximale Drehmomentabgabe zur
Verfügung.
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Wird
im Schritt 205 erkannt, dass die Haltezeitspanne abgelaufen
ist, so wird im Schritt 206 der Leistungsgrenzwert in Abhängigkeit
von der für
die Verbrennungsleistung repräsentativen
Betriebsgröße dekrementiert.
Die Dekrementierung ist dabei umso stärker, je höher die Verbrennungsleistung
der Brennkraftmaschine 1 ist. Bei einem Ottomotor wird daher
der Leistungsgrenzwert beispielsweise umso schneller bzw. umso stärker dekrementiert,
je höher der
durch den Luftmassensensor gemessene Frischluftmassenstrom ist.
Bei einem Dieselmotor wird der Leistungsgrenzwert umso stärker bzw.
umso schneller dekrementiert, je höher die pro Arbeitstakt eingespritzte
Kraftstoffmenge bzw. der Kraftstoffmengenstrom ist. Der zugrunde
liegende Gedanke ist darin zu sehen, dass, je höher die Verbrennungsleistung der
Brennkraftmaschine 1 ist, umso schneller die Temperatur
in den Brennräumen
der Brennkraftmaschine 1 ansteigt. Der Leistungsgrenzwert
wird daher umso schneller bzw. umso stärker dekrementiert, je schneller
die Temperatur in den Brennräumen
ansteigt. Dadurch wird gewährleistet,
dass trotz einer höheren
Drehmomentabgabe es zu keiner Beschädigung der Brennkraftmaschine 1 kommt.
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Im
Schritt 207 wird die Brennkraftmaschine 1 vom
Leistungsmodus wieder in den Normalmodus zurückversetzt. Das Zurückversetzen
kann entweder dadurch veranlasst sein, dass das Kriterium zum Betrieb
im Leistungsmodus nicht mehr erfüllt
ist oder der Leistungsgrenzwert bis auf einen unteren Schwellenwert,
welcher sich knapp oberhalb des Normalgrenzwerts befindet, dekrementiert
wurde. In diesem Fall wird zum Schutz der Brennkraftmaschine 1 wieder
in den Normalmodus zurückgeschaltet.
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Im
Schritt 208 wird nochmals geprüft, ob das Kriterium zum Betrieb
in dem Leistungsmodus immer noch erfüllt ist. Diese Überprüfung ist
relevant für
den Fall, dass die Brennkraftmaschine 1 deshalb vom Leistungsmodus
in den Normalmodus versetzt wurde, da der Leistungsgrenzwert bis
auf den unteren Schwellenwert dekrementiert wurde, das Kriterium zum
Betrieb im Leistungsmodus jedoch immer noch erfüllt ist. In dem Fall, dass
das Zurückverssetzen
in den Normalmodus aufgrund der Nichterfüllung des Kriteriums zum Betrieb
in den Leistungsmodus erfolgte, kann sofort mit Schritt 209 fortgefahren
werden.
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Bei
einem positiven Ergebnis der Abfrage im Schritt 208 ist
das Kriterium zum Betrieb im Leistungsmodus weiterhin erfüllt. Dies
kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn der Fahrer das Fahrpedal 34 immer
noch über
den Schwellenwert zur Erkennung des Leistungsmodus gedrückt hält, obwohl
das Kraft fahrzeug bereits aus Sicherheitsgründen wieder in den Normalmodus
geschaltet ist. In diesem Fall wird diese erhöhte Drehmomentanforderung des Fahrers
jedoch ignoriert und das Kraftfahrzeug bleibt im Normalmodus. Dies
ist daher sinnvoll, da die Brennkraftmaschine 1 bereits
aus Gründen
des Komponentenschutzes vom Leistungsmodus in den Normalmodus versetzt
wurde und verhindert werden soll, dass die Brennkraftmaschine 1 ohne
vorherige thermische Regeneration in den Leistungsmodus versetzt
wird.
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Bei
einem negativen Ergebnis der Abfrage im Schritt 208, das
heißt
wenn das Kriterium zum Betrieb der Brennkraftmaschine 1 im
Leistungsmodus nicht erfüllt
ist, wird mit Schritt 209 fortgefahren, in dem der Leistungsgrenzwert
in Abhängigkeit
von der für
die Verbrennungsleistung repräsentativen
Betriebsgröße inkrementiert
wird. Der Leistungsgrenzwert wird dabei ausgehend von dem Betrag
inkrementiert, welchen er beim Übergang
vom Leistungsmodus in den Normalmodus hatte. Die Inkrementierung
ist dabei umso stärker
bzw. umso schneller je geringer die Verbrennungsleistung bzw. die
Betriebsgröße im Normalmodus
ist. Die Inkrementierungsphase nach Schritt 209 kann auch
als Regenerierungsphase bezeichnet werden, während der die Brennkraftmaschine 1 bzw.
die Brennräume 30 thermisch
regeneriert werden. Die Regenerierungsphase ist umso kürzer, je
größer der
Betrag des Leistungsgrenzwerts beim Übergang vom Leistungsmodus
in den Normalmodus war und je geringer die Verbrennungsleistung
bzw. die Betriebsgröße in der
Regenerierungsphase ist.
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Schon
während
der Regenerierungsphase, das heißt während dem Inkrementieren des
Leistungsgrenzwertes, wird im Schritt 210 geprüft, ob das Kriterium
zum Betrieb in den Leistungsmodus erfüllt ist. Bei einem negativen
Ergebnis der Abfrage in 210 wird die Brennkraftmaschine 1 weiterhin
im Normalmodus betrieben und der Leistungsgrenzwert wird bis zu
einem Maximalwert weiter inkrementiert. Der Maximalwert ist dabei
derart bemessen, dass die Brennkraftmaschine 1 nicht überbeansprucht
wird. Sollte jedoch im Schritt 210 das Kriterium zum Betrieb im
Leistungsmodus erfüllt
werden, wird das Verfahren wieder mit Schritt 203 fortgeführt, dass
heißt, die
Brennkraftmaschine 1 wird wieder in den Leistungsmodus
versetzt. Im Unterschied zum erstmaligen Versetzen in den Leistungsmodus
nach Start der Brennkraftmaschine 1 wird jedoch der Leistungsgrenzwert
hier nicht mit dem Initialisierungswert sondern mit dem aktuellen
Betrag des Leistungsgrenzwerts initialisiert. Dies bedeutet, dass,
falls das Kriterium zum Betrieb im Leistungsmodus vor einer vollständigen Inkrementierung
des Leistungsgrenzwerts bis zum Maximalwert erfolgt (vollständige Regenerierung
der Brennkraftmaschine), der Leistungsgrenzwert einen geringeren
Betrag aufweist. Dies ist dadurch zu rechtfertigen, da die Regenerierung,
das heißt
die Inkrementierung bis zum Maximalwert, noch nicht abgeschlossen
war und die maximale Drehmomentabgabe daher auf einen geringeren Leistungsgrenzwert
minimiert wird. Dies hat zur Folge, dass der Leistungsmodus nur
für eine
kürzere Dauer
oder bei geringerer Verbrennungsleistung betrieben werden kann.
Beides führt
zu einem weitgehenden Schutz der Brennkraftmaschine 1 vor Überbelastung.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß der 2 auch ohne die Schritte 204 und 205 ausgeführt werden
kann, wodurch die Dekrementierung des Leistungsgrenzwertes unmittelbar
nach dem Versetzen der Brennkraftmaschine 1 in den Leistungsmodus
beginnt. In dem Fall ist die Dynamik der Brennkraftmaschine 1 etwas eingeschränkt, jedoch
wird der Komponentenschutz mehr betont.
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Es
wird ferner darauf hingewiesen, dass auch die Haltezeitspanne, für welche
der Leistungsgrenzwert in Schritt 205 auf einem konstanten
Niveau gehalten wird, abhängig
von der Betriebsgröße sein kann.
Je größer die
Verbrennungsleistung bzw. die Betriebsgröße ist, umso stärker verringert
sich ausgehend von einem zweiten Initialwert die Haltezeitspanne.
Dies bedeutet, dass bei höherer
thermischer Beanspruchung der Brennkraftmaschine 1 die
Haltezeitspanne, für
welche die Brennkraftmaschine 1 auf konstantem Drehmomentniveau
betrie ben werden kann, kürzer
wird. Auch dies trägt
zu einer verbesserten Haltbarkeit der Brennkraftmaschine 1 bei.
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Auch
wenn es sich im Ausführungsbeispiel der
Brennkraftmaschine 1 um einen Ottomotor handelt, so ist
Erfindung auch auf Dieselmotoren entsprechend anwendbar. Ferner
ist die Erfindung auch auf Ottomotoren mit Saugrohreinspritzung
anwendbar.