DE102007049875A1 - Internal combustion engine e.g. hybrid internal combustion engine, operating method, involves operating engine in externally-supplied ignition mode in multiple cycles based on overrun conditions when engine is operated in self ignition mode - Google Patents

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    • F02D41/12—Introducing corrections for particular operating conditions for deceleration
    • F02D41/123—Introducing corrections for particular operating conditions for deceleration the fuel injection being cut-off

Abstract

The method involves operating an internal combustion engine in an externally-supplied ignition mode in multiple cycles according to overrun conditions of the combustion engine when operation of the combustion engine in a controlled self ignition mode is determined. A query is implemented, and operating data of the engine is received such that the externally-supplied ignition mode is carried out over multiple cycles beyond the externally-supplied ignition mode before the engine is switched into the self ignition mode and continued to operate in the self ignition mode.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors, der zumindest einen Zylinder aufweist, der in der Lage ist in einem kontrollierten Selbstzündungsmodus oder in einem Fremdzündungsmodus betrieben zu werden.The Invention relates to a method for operating an internal combustion engine, having at least one cylinder capable of being controlled Auto-ignition mode or in a spark-ignition mode to be operated.

Verbrennungsmotoren, die in bestimmten Last-/Drehzahlbereichen in einem kontrollierten Selbstzündungsmodus und in davon abweichenden Bereichen in einem Fremdzündungsmodus betreibbar sind, sind bekannt. Die EP 1 233 160 B1 zum Beispiel betrifft Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen, die in welchen jeder Zylinder in der Lage ist, innerhalb eines vorgegebenen Last-/Drehzahlbereiches im gesteuerten Selbstzündungsmodus zu arbeiten. Die EP 1 233 160 B1 offenbart einen beispielhaften Weg, eine kontrollierte Selbstzündung zu erreichen, indem ein hoher Anteil noch heißer Restgase in den Brennräumen der Brennkraftmaschine bzw. der Zylinder zurückgehalten wird. Wenn eine neue, vorgemischte Charge, also ein Kraftstoff-Luft-Gemisch in den jeweiligen Brennraum eingelassen wird, dienen die Restgase dazu, die Temperatur im Brennraum auf einen Punkt anzuheben, an dem sich der Kraftstoff in dem Gemisch selbst entzündet. Wenn das eintritt, beginnt die Verbrennung gleichzeitig an mehreren Zündstellen, so dass sich eine schnelle Verbrennung und gleichmäßige Temperatur ergibt. Es besteht jedoch eine untere Grenze für das Verhältnis von Restgasen zu frischem Kraftstoff-Luft-Gemisch, außerhalb welcher eine Selbstzündung nicht möglich ist, woraus sich eine höhere Lastgrenze für den Selbstzündungsmodus ergibt. Unter Niedriglast-Betriebbedingungen müssen ein hoher Anteil Restgase und ein niedriger Anteil frischen Kraftstoff-Luft-Gemisches vorhanden sein. Mit sinkender Last sinkt aber auch die bei jedem Zyklus erzeugte Wärme, begleitet von einem entsprechenden Abfall der Abgastemperatur Es wird schließlich ein Punkt erreicht, wo die Restgase zu kalt sind, um noch eine Selbstzündung herbeizuführen, wodurch die Niedriglastgrenze des Selbstzündungsmodus entsteht. Unter bestimmten Bedingungen ist es möglich, einen Verbrennungsmotor über einen großen Teil seiner Laufzeit im Selbstzündungsmodus zu betreiben. Es sind aber auch zahlreiche Situationen bekannt, wie zum Beispiel im Leerlauf oder mit konstant niedriger Last, in welchen Selbstzündung einen deutlich verringerten Kraftstoffverbrauch bringen würde, wobei diese Situationen unterhalb der Niedriglastgrenze des Selbstzündungsmodus liegen. Die EP 1 233 160 B1 schlägt daher vor, ausgewählte Zylinder abzuschalten, wenn die mittlere Zylinderauslastung unter dem Selbstzündungs-Last-/Drehzahlbereich liegt, so dass die Auslastung für die verbleibenden, leistungserzeugenden Zylinder erhöht wird, und diesen Zylindern somit ermöglicht wird, weiter innerhalb des Selbstzündungs-Last-/Drehzahlbereiches zu arbeiten.Internal combustion engines that are operable in certain load / speed ranges in a controlled auto-ignition mode and in other regions in a spark-ignition mode are known. The EP 1 233 160 B1 For example, multi-cylinder internal combustion engines which are capable of operating within each predetermined cylinder within a predetermined load / speed range in the controlled auto-ignition mode. The EP 1 233 160 B1 discloses an exemplary way to achieve controlled auto-ignition by retaining a high proportion of still hot residual gases in the combustion chambers of the internal combustion engine or cylinders. When a new, premixed charge, ie a fuel-air mixture, is introduced into the respective combustion chamber, the residual gases serve to raise the temperature in the combustion chamber to a point at which the fuel in the mixture itself ignites. When this happens, combustion will start simultaneously at multiple ignition points, resulting in rapid combustion and uniform temperature. However, there is a lower limit to the ratio of residual gases to fresh fuel-air mixture, outside of which auto-ignition is not possible, resulting in a higher load limit for the auto-ignition mode. Under low load operating conditions, a high proportion of residual gases and a low proportion of fresh air / fuel mixture must be present. However, with decreasing load, the heat generated in each cycle also decreases, accompanied by a corresponding drop in exhaust gas temperature. Eventually, a point is reached where the residual gases are too cold to still cause auto-ignition, thereby creating the low-load limit of the auto-ignition mode. Under certain conditions, it is possible to operate an internal combustion engine over a large part of its running time in the auto-ignition mode. But there are also numerous situations known, such as at idle or at a constant low load, in which auto-ignition would bring a significantly reduced fuel consumption, these situations are below the low load limit of the auto-ignition mode. The EP 1 233 160 B1 suggests therefore to deactivate selected cylinders when the average cylinder utilization is below the auto-ignition load / speed range, so that the load on the remaining power-generating cylinders is increased, thus allowing those cylinders to continue within the auto-ignition load / Speed range to work.

Außerhalb der für den Selbstzündungsmodus vorgegebenen Last-/Drehzahlbereiche ist der Verbrennungsmotor im Fremdzündungsmodus mittels Fremdzündungselementen wie z. B. Zünd- oder Glühkerzen betreibbar.Outside the predetermined for the auto-ignition mode load / speed ranges is the internal combustion engine in the spark ignition mode means Foreign ignition elements such. B. ignition or glow plugs operated.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotor der Eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, bei dem in einem Teillastbereich des Verbrennungsmotors die Vorteile hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs der Selbstzündung gegenüber der Fremdzündung erhalten bleiben.Of the Invention is based on the object, a method for operating an internal combustion engine of the type mentioned above available to provide, in which in a partial load range of the internal combustion engine the advantages in terms of fuel consumption of auto-ignition preserved against the spark ignition.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem der Verbrennungsmotor nach einem Schubbetrieb in einer Mehrzahl von Zyklen in dem Fremdzündungsmodus betrieben wird, wenn festgestellt wird, dass der Verbrennungsmotor im kontrollierten Selbstzündungsmodus betreibbar ist.According to the invention solved the task by the internal combustion engine after a Push operation in a plurality of cycles in the spark ignition mode is operated when it is determined that the internal combustion engine is operable in the controlled auto-ignition mode.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Kraftstoffversorgung zu den Brennkammern normaler Weise abgeschaltet wird, wobei die Fremdzündung angeschaltet bleibt, wenn sich ein Fremdzündungs-Verbrennungsmotor in einem als Schubbetrieb beschreibbaren Lastbereich befindet. Sobald eine Lastanforderung, zum Beispiel durch ein geringes Betätigen des Gaspedals erzeugt wird, also der Verbrennungsmotor in einen Teillastbereich betrieben werden soll, wird die Kraftstoffversorgung wieder angeschaltet, wobei der Verbrennungsmotor im normalen Fremdzündungsmodus betrieben wird, um das angeforderte Moment zur Verfügung zu stellen. Würde so in einem Verbrennungsmotor mit kontrollierter Selbstzündung oder in einem Hybridmotor mit Fremdzündung und Selbstzündung vorgegangen, kann dies zu den Folgenden beispielhaften Konflikten führen: Entspricht die Lastanforderung nach dem Schubbetrieb den Bedingungen, in dem ein Selbstzündungsmodus möglich wäre, ist die Temperatur innerhalb der Brennkammer dennoch nicht so hoch, dass eine Selbstzündung möglich ist. Um den zu begegnen, könnte die Selbstzündung in einem entsprechend angepaßten Vorgehen auf den Schubbetrieb ausgeweitet werden. Dies führt, jedoch nachteiliger Weise zu einem Kraftstoffverbrauch während des Selbstzündungsmodus, was nicht mit der Philosophie des Selbstzündungsmodus in Einklang steht. Bei der Erfindung dagegen, wird ein Verfahren zum Betreiben des Verbrennungsmotors zur Verfügung gestellt, bei dem trotz eines möglichen Selbstzündungsmodus in einem Teillastbereich direkt nach dem Schubbetrieb die Fremdzündung zunächst für eine Mehrzahl von Zyklen angeschaltet bleibt, und erst nach diesen Zyklen auf den Selbstzündungsmodus umgeschaltet wird. Ein Zyklus im Sinne der Erfindung beinhaltet alle vier Takte eines Viertaktmotors. Im Schubbetrieb wird der Verbrennungsmotor also im Fremdzündungsmodus betrieben, nach Anforderung eines Teillastbetriebes zunächst kurzzeitig (mehrere Zyklen) im Fremdzündungsmodus Weiterbetrieben, und erst danach bzw. optional nach vorliegen von für den Selbstzündungsmodus gesicherter Betriebsdaten in diesen geschaltet.The invention is based on the finding that the fuel supply to the combustion chambers is normally switched off, wherein the spark ignition remains switched on when a spark-ignition internal combustion engine is in a load range that can be described as a pushing operation. As soon as a load request is generated, for example by a slight actuation of the accelerator pedal, ie the internal combustion engine is to be operated in a partial load range, the fuel supply is switched on again, the internal combustion engine being operated in the normal spark-ignition mode in order to provide the requested torque. If this were done in a controlled self-ignition internal combustion engine or in a spark-ignition and auto-ignition hybrid engine, this can lead to the following exemplary conflicts: If the load request after overrun corresponds to the conditions in which an auto-ignition mode would be possible, then the temperature within the combustion chamber is still not so high that auto-ignition is possible. To counter this, the self-ignition could be extended in a suitably adapted approach to the overrun operation. This, however, adversely results in fuel consumption during the auto-ignition mode, which is not consistent with the philosophy of auto-ignition mode. In the invention, however, a method for operating the internal combustion engine is provided, in which, despite a possible auto-ignition mode in a partial load range directly after the overrun operation, the spark ignition initially remains turned on for a plurality of cycles, and only after these cycles is switched to the auto-ignition mode , A cycle according to the invention includes all four strokes of a four-stroke engine. In overrun operation, the internal combustion engine is thus operated in the spark-ignition mode, as required a partial load operation initially briefly (multiple cycles) in the spark-ignition mode Further operated, and only then or optionally available according to existing for the auto-ignition secured operating data in this.

Als Betriebsdaten im Sinne der Erfindung können beispielsweise Daten bezüglich Zylinderdruck, Abgastemperatur und/oder Kühlmitteltemperatur verwendet werden, welche beispielsweise über Sensoren aufgenommen werden, und zum Beispiel im Rahmen einer modellbasierten Applikation interpretiert werden können.When Operating data in the context of the invention can, for example Data regarding cylinder pressure, exhaust gas temperature and / or Coolant temperature can be used, which for example via sensors be included, for example, in the context of a model-based Application can be interpreted.

Das Verfahren kann bei allen Zylinder oder individuell bei einem einzelnen Zylinder durchgeführt werden. Insgesamt wird so vorteilhaft erreicht, dass der Vorteil hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs bei einem Selbstzündungsmodus gegenüber dem Kraftstoffverbrauch im Fremdzündungsmodus in einem Teillastbereich des Verbrennungsmotors, insbesondere in einem Hybridverbrennungsmotor (Selbstzündung/Fremdzündung) erhalten bleibt.The Procedure can be applied to all cylinders or individually to a single Cylinder are performed. Overall, it will be so beneficial that achieves the advantage in terms of fuel economy in an auto-ignition mode against fuel consumption in the spark ignition mode in a partial load range of the internal combustion engine, especially in a hybrid internal combustion engine (compression ignition / spark ignition) preserved.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigt die einzigeFurther advantageous embodiments of the invention are in the subclaims and the following description of the figures. It shows the only one

1 ein Ablaufdiagramm des Verfahrens. 1 a flowchart of the method.

In 1 ist ein Verfahren 1 zum Betreiben eines Verbrennungsmotors dargestellt, der zumindest einen Zylinder aufweist, der in der Lage ist in einem kontrollierten Selbstzündungsmodus oder in einem Fremdzündungsmodus betrieben zu werden.In 1 is a procedure 1 for operating an internal combustion engine having at least one cylinder capable of operating in a controlled auto-ignition mode or in a spark-ignition mode.

Das Verfahren 1 umfaßt folgenden Ablauf, wobei nachfolgend die Anwendung auf lediglich einen Zylinder beschrieben wird.The procedure 1 includes the following procedure, wherein the application to only one cylinder is described below.

In einem ersten Schritt 2 wird festgestellt, ob sich der Verbrennungsmotor in einem Schubbetrieb befindet, in dem die Kraftstoffversorgung zu der Brennkammer des Verbrennungsmotors abgeschaltet ist. Ist dies nicht der Fall, und befindet sich der Motor im Fremdzündungsmodus sind keine weiteren Aktionen notwendig, was bedeutet, dass der Verbrennungsmotor weiter in dem Fremdzündungsmodus betrieben wird. Dies ist mittels des Entscheidungskastens 3 dargestellt.In a first step 2 it is determined whether the internal combustion engine is in a coasting operation, in which the fuel supply to the combustion chamber of the internal combustion engine is switched off. If this is not the case, and the engine is in the spark-ignition mode, no further actions are necessary, which means that the internal combustion engine continues to be operated in the spark-ignition mode. This is by means of the decision box 3 shown.

Ist die Bedingung im ersten Schritt 2 erfüllt, wird in einem zweiten Schritt 4 festgestellt, ob eine Lastanforderung besteht. Insbesondere wird festgestellt, ob eine geringe Lastanforderung besteht, so dass der Verbrennungsmotor nach dem Schubbetrieb in einem Teillastbereich betrieben werden soll.Is the condition in the first step 2 is met, in a second step 4 determines if there is a load request. In particular, it is determined whether a low load requirement exists, so that the internal combustion engine is to be operated after the overrun operation in a partial load range.

In einem dritten Schritt 6 wird festgestellt, ob die Lastanforderungen derart sind, dass der Verbrennungsmotor in einem für den Selbstzündungsmodus geeigneten Bereich betrieben werden soll. Ist dies nicht der Fall, sind keine weiteren Aktionen notwendig, was bedeutet, dass der Verbrennungsmotor weiter in dem Fremdzündungsmodus betrieben wird. Dies ist mittels des Entscheidungskastens 3 dargestellt.In a third step 6 it is determined whether the load requirements are such that the engine is to be operated in a suitable area for the auto-ignition mode. If this is not the case, no further actions are necessary, which means that the internal combustion engine continues to be operated in the spark-ignition mode. This is by means of the decision box 3 shown.

Wird in dem dritten Schritt 6 festgestellt, dass die Lastanforderung derart ist, dass der Verbrennungsmotor in einem für den Selbstzündungsmodus geeigneten Bereich betrieben werden soll, wird der Verbrennungsmotor in einem vierten Schritt 7 für eine Mehrzahl von Zyklen, beispielsweise für zwei oder drei Zyklen im Fremdzündungsmodus betrieben. Erst danach, also nach Ablauf der vorgegebenen Zyklenanzahl in welchen der Verbrennungsmotor in dem Fremdzündungsmodus betrieben wird, wird der Verbrennungsmotor in einem fünften Schritt 8 in den Selbstzündungsmodus geschaltet und in diesem Weiterbetrieben. Natürlich kann auch nach nur einem einzigen Zyklus bereits in den Selbstzündungsmodus geschaltet werden.Will in the third step 6 when it is determined that the load request is such that the engine is to be operated in a range suitable for the auto-ignition mode, the engine becomes a fourth step 7 for a plurality of cycles, for example, operated for two or three cycles in the spark-ignition mode. Only then, after expiration of the predetermined number of cycles in which the internal combustion engine is operated in the spark-ignition mode, the internal combustion engine in a fifth step 8th switched to the auto-ignition mode and in this continued operation. Of course, even after only a single cycle already in the auto-ignition mode can be switched.

Optional kann zwischen dem vierten Schritt 7 und dem fünften Schritt 8 eine Abfrage 9 nach Betriebsdaten des Verbrennungsmotors, beispielsweise nach dem Zylinderdruck, nach der Abgastemperatur und/oder der Kühlmitteltemperatur in das Verfahren implementiert werden. Die Abfrage kann Beispielweise über entsprechende Sensoren durchgeführt werden, wobei die beispielhaft genannten Betriebsdaten im Rahmen einer modellbasierten Applikation interpretiert werden können. Ergibt die Abfrage 9, dass beispielsweise die Abgastemperatur für einen Selbstzündungsmodus noch zu gering ist, kann der Fremdzündungsmodus im vierten Schritt 7 um einen oder mehrere Zyklen, über die vorgegebene Anzahl der Zyklen hinaus verlängert werden. Dies ist im Entscheidungskasten 11 dargestellt. Ergibt die Abfrage 9 aber, dass beispielsweise eine für den Selbstzündungsmodus genügende Abgastemperatur vorliegt, wird nach dem Ablauf der vorgegebenen Zyklenanzahl (Schritt 7), oder den dazu zusätzlichen Zyklen im Fremdzündungsmodus (Entscheidung 11) in den Selbstzündungsmodus (Schritt 8) geschaltet.Optionally, between the fourth step 7 and the fifth step 8th a query 9 be implemented according to operating data of the internal combustion engine, for example, after the cylinder pressure, the exhaust gas temperature and / or the coolant temperature in the process. The query can be carried out, for example, via corresponding sensors, wherein the operating data mentioned by way of example can be interpreted as part of a model-based application. Returns the query 9 in that, for example, the exhaust gas temperature is still too low for an auto-ignition mode, the spark-ignition mode in the fourth step 7 extended by one or more cycles beyond the predetermined number of cycles. This is in the decision box 11 shown. Returns the query 9 but that, for example, there is a sufficient exhaust gas temperature for the auto-ignition, after the expiration of the predetermined number of cycles (step 7 ), or the additional cycles in the spark-ignition mode (decision 11 ) into the auto-ignition mode (step 8th ).

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - EP 1233160 B1 [0002, 0002, 0002] - EP 1233160 B1 [0002, 0002, 0002]

Claims (3)

Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors, der zumindest einen Zylinder aufweist, der in der Lage ist in einem kontrollierten Selbstzündungsmodus oder in einem Fremdzündungsmodus betrieben zu werden, umfassend das Betreiben des Verbrennungsmotors in dem Fremdzündungsmodus, in einer Mehrzahl von Zyklen nach einem Schubbetrieb des Verbrennungsmotors, wenn festgestellt wird, dass der Verbrennungsmotor in einem kontrollierten Selbstzündungsmodus betreibbar ist.Method for operating an internal combustion engine, having at least one cylinder which is capable in one controlled auto-ignition mode or in a spark-ignition mode to be operated full the operation of the internal combustion engine in the spark-ignition mode, in a plurality of cycles a coasting operation of the internal combustion engine when it is determined that the internal combustion engine in a controlled auto-ignition mode is operable. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend dass in einem ersten Schritt (2) festgestellt wird, ob sich der Verbrennungsmotor in dem Schubbetrieb befindet; und dass bei Vorliegen der Bedingung aus dem ersten Schritt (2) in einem zweiten Schritt (4) festgestellt wird, ob eine Lastanforderung besteht, so dass der Verbrennungsmotor nach dem Schubbetrieb in einem Teillastbereich betrieben werden soll; und dass in einem dritten Schritt (6) festgestellt wird, ob die Lastanforderungen derart sind, dass der Verbrennungsmotor in einem für den Selbstzündungsmodus geeigneten Bereich betrieben werden soll; und dass der Verbrennungsmotor bei Vorliegen der Bedingung aus dem dritten Schritt (6) in einem vierten Schritt (7) für eine vorgegebene Mehrzahl von Zyklen in dem Fremdzündungsmodus betrieben wird; und dass der Verbrennungsmotor nach dem vierten Schritt (7) in einem fünften Schritt (8) in den Selbstzündungsmodus geschaltet und in diesem Weiterbetrieben wird.Method according to claim 1, comprising in a first step ( 2 ) is determined whether the internal combustion engine is in the overrun mode; and if the condition of the first step ( 2 ) in a second step ( 4 ) is determined whether a load request exists, so that the internal combustion engine to be operated after the overrun operation in a partial load range; and that in a third step ( 6 ) is determined whether the load requirements are such that the internal combustion engine is to be operated in a suitable area for the auto-ignition mode; and that the internal combustion engine, if the condition from the third step ( 6 ) in a fourth step ( 7 ) is operated for a predetermined plurality of cycles in the spark-ignition mode; and that the internal combustion engine after the fourth step ( 7 ) in a fifth step ( 8th ) is switched to the auto-ignition mode and operated in this. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, umfassend, dass eine Abfrage (8) implementiert wird, in welcher Betriebsdaten des Verbrennungsmotors aufgenommen werden, so dass der Fremdzündungsmodus über die vorgegebenen Mehrzahl von Zyklen hinaus in dem Fremdzündungsmodus betrieben wird, bevor der Verbrennungsmotor in den Selbstzündungsmodus geschaltet und in diesem weiter betrieben wird.Method according to one of claims 1 or 2, comprising that a query ( 8th ), in which operating data of the internal combustion engine are received, so that the spark-ignition mode is operated beyond the predetermined plurality of cycles in the spark-ignition mode before the internal combustion engine is switched to and operated in the auto-ignition mode.
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US7121233B2 (en) * 2003-04-16 2006-10-17 Honda Motor Co., Ltd. Control apparatus for an internal combustion engine
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