DE102007062344A1 - Control circuit for petrol engine of vehicle, has minimum value forming unit forming minimum value from desired value and upper limit value in operating mode of heating converter and providing correcting variable for sucked air mass - Google Patents
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Abstract
Description
Die
Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für einen Ottomotor,
sowie ein Verfahren zum Steuern eines Ottomotors. Zum Reinigen der
Abgase von Motoren werden Katalysatoren verwendet. Ein gebräuchlicher
Katalysator ist der 3-Wege-Katalysator, der das Abgas des Ottomotors
von den Gasen HC, CO und NOx reinigt. Die
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuerschaltung für einen Ottomotor bereitzustellen, mit dem die Menge Emissionen im Abgas verringert wird. Es ist auch Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Steuern eines Motors anzugeben, mit dem die Emissionen im Abgas verringert werden.It is therefore an object of the present invention, a control circuit to provide for a gasoline engine with which the quantity Emissions in the exhaust gas is reduced. It is also an object of the invention to provide a method of controlling an engine with which the emissions be reduced in the exhaust.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.These The object is achieved by the subject matter of the independent claims solved. Advantageous developments emerge from the Dependent claims.
Erfindungsgemäß wird eine Steuerschaltung für einen Ottomotor bereitgestellt, der eine Luftmassenberechnungsschaltung, sowie einen Luftmassenbegrenzer aufweist. In der Luftmassenberechnungsschaltung wird ein Sollwert die Luftmasse berechnet, die in ein Saugrohr des Ottomotors einzusaugen ist. Im Luftmassenbegrenzer wird ein oberer Grenzwert für die in das Saugrohr einzusaugende Luftmasse im Betriebsmodus des Katalysatorheizens berechnet.According to the invention provided a control circuit for a gasoline engine, the air mass calculation circuit, and a Luftmassenbegrenzer having. In the air mass calculation circuit is a setpoint Calculates the air mass to suck in a suction pipe of the gasoline engine is. In Luftmassenbegrenzer is an upper limit for the air mass to be sucked into the intake manifold in the operating mode of the Catalyst heating calculated.
Die Steuerschaltung enthält auch einen Minimalwertbilder zum Bilden des Minimalwertes aus dem Sollwert LS und dem oberen Grenzwert LH und zum Ausgeben dieses Minimalwerts als Stellgröße für die anzusaugende Luftmasse. Der Luftmassenbegrenzer in Verbindung mit dem Minimalwertbilder sorgt dafür, dass die Stellgröße für die einzusaugende Luftmasse während des Katalysatorheizens einen oberen Grenzwert nicht übersteigt. Dadurch wird sichergestellt, dass nur soviel Luft angesaugt wird, wie zum Heizen des Katalysators erforderlich ist. Da weniger Luft angesaugt wird, wird auch weniger Kraftstoff in den Motorraum eingespritzt. Die Menge an Kraftstoff sinkt somit, sodass auch die Emissionen der Gase HC, CO, NOx sinken.The control circuit includes also a minimum value for forming images of the minimum value from the target value L S and the upper limit L H and outputting this minimum value as the manipulated variable for the sucked air mass. The air mass limiter in conjunction with the minimum value images ensures that the manipulated variable for the air mass to be drawn in during catalyst heating does not exceed an upper limit. This ensures that only as much air is drawn in as is necessary to heat the catalytic converter. As less air is drawn in, less fuel is injected into the engine compartment. The amount of fuel thus decreases, so that the emissions of the gases HC, CO, NOx decrease.
Der obere Grenzwert LH wird in Abhängigkeit des Umgebungsdrucks des Ottomotors berechnet. Durch das Berechnen des Grenzwertes LH in Abhängigkeit des Umgebungsdrucks wird gewährleistet, dass der Saugrohrdruck des Motors entsprechend dem Umgebungsdruck eingestellt werden kann. Dadurch wird genügend Bremsunterdruck für die Bremsanlage zur Verfügung gestellt. Da die Luftmasse durch den oberen Grenzwert LH begrenzt wird, kann das zusätzlich geforderte Drehmoment durch eine Verstellung des Zündzeitpunkts des Luft-Kraftstoffgemischs sichergestellt werden. Bei hohem angefordertem Drehmoment ist dies nicht mehr möglich, sodass der o bere Grenzwert LH auch in Abhängigkeit des angeforderten Drehmoments berechnet wird. So wird sichergestellt, dass im Katalysatorheizen auch hohe Drehmomente von dem Motor bereitgestellt werden können. Dies ist z. B. der Fall, wenn elektrische Verbraucher einen hohen Energiebedarf melden, sodass das Drehmoment erhöht werden muss.The upper limit value L H is calculated as a function of the ambient pressure of the gasoline engine. By calculating the limit value L H as a function of the ambient pressure, it is ensured that the intake manifold pressure of the engine can be adjusted in accordance with the ambient pressure. This will provide enough brake vacuum for the brake system. Since the air mass is limited by the upper limit L H , the additionally required torque can be ensured by an adjustment of the ignition timing of the air-fuel mixture. With high requested torque, this is no longer possible, so that the o limit limit L H is also calculated as a function of the requested torque. This ensures that even high torques can be provided by the engine in the catalyst heating. This is z. As is the case when electrical consumers report a high energy demand, so that the torque must be increased.
Zusätzlich kann noch ein mageres Mischungsverhältnisses des Luft-Kraftstoff-Gemisches während des Katalysatorheizens eingestellt werden, sodass das Verhältnis beispielsweise auf 16,2 im Betrieb des Katalysatorheizens statt 14,7 im normalen Betrieb eingestellt wird. Es gibt auch Ausführungsformen, in denen ein leicht fetteres Gemisch im Katalysatorheizen eingestellt wird.additionally may still have a lean mixing ratio of the air-fuel mixture during the catalyst heating can be adjusted so that the ratio for example, to 16.2 in the operation of the catalyst heating 14.7 is set in normal operation. There are also embodiments in which a slightly richer mixture is set in the catalyst heating becomes.
In einer Ausführungsform enthält die Steuerschaltung eine Einspritzsteuerschaltung zum Berechnen des Zündzeitpunkts einer Zündkerze des Ottomotors. Die Einspritzschaltung ist so ausgebildet, dass im Betriebszustand des Katalysators die Zündkerze im Fall LH < LS früher als im Fall LH ≥ LS gezündet wird. Damit kann das erforderliche Drehmoment auch im Fall, dass die Luftmasse durch den oberen Grenzwert LH begrenzt wird, bereitgestellt werden.In one embodiment, the control circuit includes an injection control circuit for calculating the ignition timing of a spark plug of the gasoline engine. The injection circuit is designed such that in the operating state of the catalytic converter the spark plug is ignited earlier in the case L H <L S than in the case L H ≥ L S. Thus, the required torque can be provided even in the case where the air mass is limited by the upper limit L H.
Falls die Stellgröße für die einzusaugende Luftmasse zum Ansteuern einer Drosselklappe des Ottomotors dient, wird die Luftmasse direkt von dem Minimalwertbilder angesteuert. In einer Ausführungsform ist der Luftmassenbegrenzer so ausgebildet, dass bei steigendem Umgebungsluftdruck der obere Grenzwert LH ceteris paribus erhöht wird. Ceteris paribus bedeutet, dass die anderen Bedingungen, unter anderem das angeforderte Drehmoment und der Motortyp, gleich bleiben. Dadurch wird sichergestellt, dass im Saugrohr der Druck so klein ist, dass stets genügend Unterdruck für die Bremsanlage bereitsteht.If the manipulated variable for the air mass to be sucked is used to drive a throttle flap of the gasoline engine, the air mass is directly controlled by the minimum value images. In one embodiment, the air mass limiter is designed so that the upper limit value L H is increased ceteris paribus with increasing ambient air pressure. Ceteris paribus means that the other conditions, including the requested torque and engine type, remain the same. This ensures that the pressure in the intake manifold is so small that there is always enough negative pressure available for the brake system.
Der obere Grenzwert LH bleibt in Abhängigkeit von dem angeforderten Drehmoment bis zu einem vorbestimmten Drehmoment konstant und steigt anschließend, falls das angeforderte Drehmoment das vorbestimmte Drehmoment übersteigt, an.The upper limit L H remains constant depending on the requested torque up to a predetermined torque, and then increases if the requested torque exceeds the predetermined torque.
Falls die Steuerschaltung Teil eines Mikroprozessors ist, kann die Abhängigkeit der Luftmassenbegrenzung von dem Umgebungsdruck per Software programmiert und so einfach an unterschiedliche Motortypen angepasst werden. Vorteilhaft ist dabei besonders, dass bereits vorhandene Motorsteuerungen um die vorgestellte Luftmassenbegrenzung erweitert werden können, ohne die bereit vorhandenen Berechnungseinheiten für die anzusaugende Luftmasse ändern zu müssen.If the control circuit is part of a microprocessor, the dependency can the air mass limitation of the ambient pressure programmed by software and so easily adapted to different engine types. It is advantageous in particular that already existing engine controls can be extended to the presented air mass limit, without the ready calculation units for the to change to be sucked air mass.
Die Erfindung betrifft auch eine Baugruppe einer erfindungsgemäßen Steuerschaltung und eines von dieser Steuerschaltung angesteuerten Ottomotors.The The invention also relates to an assembly of an inventive Control circuit and one of this control circuit controlled Otto engine.
Es wird auch ein Verfahren zum Steuern eines Ottomotors bereitgestellt, das im Betriebsmodus des Katalysatorheizens folgende Schritte enthält. Es wird ein Sollwert LS für die Luftmasse berechnet, die in einem Saugrohr des Ottomotors anzusaugen ist. Der Sollwert LS wird in Abhängigkeit von dem angeforderten Drehmoment berechnet.There is also provided a method of controlling a gasoline engine including the steps of operating in the catalyst heating mode. It is calculated a target value L S for the air mass, which is to be sucked in a suction pipe of the gasoline engine. The setpoint L S is calculated as a function of the requested torque.
Ein oberer Grenzwert LH für die in das Saugrohr einzusaugende Luftmasse wird berechnet und ein Minimalwert aus dem Sollwert LS und dem oberen Grenzwert LH gebildet. Die einzusaugende Luft wird gemäß diesem Minimalwert eingestellt. Der obere Grenzwert wird in Abhängigkeit des Umgebungsdrucks des Otto motors berechnet. Das Verfahren bietet eine genaue Einstellung der geforderten Luftmasse im Betriebsmodus des Katalysatorheizens, sodass nur soviel Luft eingesaugt wird, wie zum Heizen des Katalysators gefordert ist. Dies hat den Vorteil, dass weniger Kraftstoff verbraucht wird und somit geringere Emissionen während des Katalysatorheizens ausgestoßen werden.An upper limit value L H for the air mass to be sucked into the intake manifold is calculated and a minimum value is formed from the desired value L S and the upper limit value L H. The air to be drawn in is adjusted according to this minimum value. The upper limit value is calculated as a function of the ambient pressure of the gasoline engine. The method provides a precise adjustment of the required air mass in the mode of operation of the catalyst heating, so that only as much air is sucked in, as required for heating the catalyst. This has the advantage that less fuel is consumed and thus lower emissions are emitted during catalyst heating.
In einer Ausführungsform wird der obere Grenzwert auch in Abhängigkeit des angeforderten Drehmoments berechnet, sodass bei hohem Drehmoment entsprechend der obere Grenzwert LH hochgesetzt werden kann. Damit kann bei plötzlichen Anforderungen zur Erhöhung des Drehmoments der obere Grenzwert verändert werden, aber gleichzeitig sichergestellt werden, dass nur die erforderliche Luftmasse eingesaugt wird.In one embodiment, the upper limit value is also calculated as a function of the requested torque, so that the upper limit value L H can be increased in accordance with high torque. This can be changed in sudden requests to increase the torque, the upper limit, but at the same time ensure that only the required air mass is sucked.
In
einer Ausführungsform wird der Unterdruck für
eine Bremsanlage des Fahrzeugs von aus Druck im Saugrohr (
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Luftdurchsatz durch eine Umgebungsdruck-abhängige und Drehmoment-abhängige Grenze begrenzt wird. Der begrenzte Luftdurchsatz stellt die Menge an Wärme bereit, um den Katalysator zu heizen, aber verhindert, dass die Verbrennung in einem unruhigen Leerlauf erfolgt.In summary can be said that the air flow through an ambient pressure-dependent and torque-dependent limit is limited. The limited Air flow provides the amount of heat to the Catalyst to heat, but prevents combustion in a restless idling takes place.
Die Vorteile der Erfindung können folgendermaßen zusammengefasst werden
- – Es werden geringere Emissionen während des Katalysatorheizens erreicht.
- – Die Emissionsregulierungsvorschriften wie Euro5 oder SULEV werden besser erfüllt.
- – Auch während des Katalysatorheizens wird der Bremsunterdruck sichergestellt, dass er zum Bremsen ausreicht. Dadurch kann gegebenenfalls auf Zusatzaggregate verzichtet wird, was die Kosten verringert.
- - Lower emissions are achieved during catalyst heating.
- - Emissions regulation regulations such as Euro5 or SULEV are better fulfilled.
- - Even during catalyst heating, the brake vacuum is ensured that it is sufficient for braking. This may optionally be dispensed with additional units, which reduces the cost.
Durch Eliminierung von Toleranzeinflüssen und eine effiziente Katalysatorheizenansteuerung durch das Luftmassenbegrenzungsverfahren können deutliche CO2-Reduzierungen und Kraftstoffverbrauchs-Reduzierungen erreicht werden.By Elimination of tolerances and efficient Catalyst heating control by the air mass limitation method can make significant CO2 reductions and fuel economy reductions be achieved.
Die Erfindung wird nun in einem Ausführungsbeispiel anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigt dieThe Invention will now be in one embodiment of the figures explained. It shows the
Am
Eingang
Die
Drehmomentanforderung ist auch Grundlage für den Wert Luftmassen-Soll
LS der Regelungsschaltung
An
den Eingängen
Die
Umschalter
Der
erste Umschalter
Der
zweite Umschalter
An
dem zweiten Eingang empfängt der zweite Umschalter
Im
Fall, dass das Fahrzeug sich nicht im Leerlauf befindet oder das
Fahrzeug nicht im Betriebsmodus des Katalysatorheizens ist, gibt
das erste UND-Gatter
Falls
das Fahrzeug im Leerlauf und im Betriebszustand des Katalysatorheizens
ist, wird das Minimum der Luftmasse von dem zweiten Umsteller
In
dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Luftmasse auf
60% des Luftmassen-Solls, das am Eingang
Durch die verringerte Luftmasse wird die Menge an eingespritztem Kraftstoffmenge verringert. Dadurch wird auch der Kraftstoffverbrauch während der Katalysatorheizens insgesamt reduziert.By the reduced air mass becomes the amount of fuel injected reduced. This will also reduce fuel consumption during the Total catalyst heating reduced.
Als hauptsächliche Maßnahme für das Katalysatorheizen ist die Zündverstellung. Während im normalen Leerlauf die Zündung um 20° gegenüber dem normalen Zündzeitpunkt verzögert wird, wird im Betriebszustand des Katalysatorheizens der Zündzeitpunkt um 30–45° verzögert, mit anderen Worten nach spät verstellt.When main measure for the catalyst heating is the ignition timing. While in normal idle the ignition by 20 ° compared to the normal Ignition timing is delayed, is in the operating state the catalyst heating retarded the ignition timing by 30-45 °, in other words retarded.
Der Zündzeitpunkt kennzeichnet die Kurbelwellenstellung des Verbrennungsmotors. Er wird in Grad Kurbelwellenwinkel vor dem oberen Todpunkt, d. h. dem höchsten Stellung des Kolbens im Zylinder, angegeben. Der Zündzeitpunkt wird abhängig von der Drehzahl, der Last und des Arbeitsprinzips, d. h., Zweitakt- oder Viertaktmotor, bei einen üblichen Ottomotor zwischen 6° und 40° Kurbelwinkel vor dem oberen Todpunkt eingestellt. Der jeweilige Zündzeitpunkt wird im Leerlauf um etwa 20° und im Leerlauf mit Katalysatorheizen um etwa 30° gegenüber den Zündzeitpunkten bei Teillast verzögert.Of the Timing marks the crankshaft position of the engine Combustion engine. He will crankshaft angle in front of the top in degrees Dead center, d. H. the highest position of the piston in the cylinder, indicated. The ignition timing depends on the speed, the burden and the working principle, d. h., two-stroke or four-stroke engine, at a standard gasoline engine between 6 ° and 40 ° crank angle set before the top dead center. The respective ignition timing becomes idle by about 20 ° and idle with catalyst heating about 30 ° from the ignition timing Delayed at partial load.
Nach
der Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches wird das Auslassventil
Die
Motorsteuerung
Das
gezeigte Diagramm ist Teil der Kennlinienfunktion
Bei geringerem Umgebungsdruck wird auch die Luftmasse verringert. Dies kann unter anderem auch dazu dienen, den Bremsunterdruck aufrechtzuerhalten. Wenn weniger Luftmasse in das Saugrohr eingesaugt wird, erniedrigt sich auch der Druck im Saugrohr, sodass ein entsprechender Bremsunterdruck bereitge stellt werden kann. Es wird somit im Saugrohr entsprechend dem Umgebungsdruck der Druck verringert.at lower ambient pressure also reduces the air mass. This can also serve, among other things, to maintain the brake vacuum. If less air mass is sucked into the intake manifold, lowered also the pressure in the intake manifold, so that a corresponding brake vacuum can be provided. It is thus in the suction pipe accordingly the ambient pressure reduces the pressure.
Ab der Drehmomentanforderung T2 ist es nicht mehr möglich, das geforderte Drehmoment TRQ_R allein durch Verstellen der Zündung bereitzustellen. Der Wert für LH steigt, womit auch der Stellwert L ansteigt. Mit der gestrichelten Linie ist der Stellwert für Luftmassenstrom in den Betriebmodi, in denen der Katalysator nicht geheizt wird, dargestellt.From the torque request T2, it is no longer possible to provide the required torque TRQ_R solely by adjusting the ignition. The value for L H increases, whereby the manipulated value L increases. With the dashed line, the control value for air mass flow in the operating modes in which the catalyst is not heated, is shown.
- 11
- Motorsteuerungmotor control
- 1010
- Regelungsschaltungcontrol circuit
- 1111
- LuftmassenbegrenzerLuftmassenbegrenzer
- 1212
- KennlinienfunktionCharacteristic function
- 1313
- KennlinienfunktionCharacteristic function
- 1414
- erster Umschalterfirst switch
- 1515
- zweiter Umschaltersecond switch
- 1616
- UND-GatterAND gate
- 1717
- MinimalwertbilderMinimum value images
- 1818
- SpeicherStorage
- 2020
- EinsaugöffnungIntake vent
- 2121
- Drosselklappethrottle
- 2222
- Saugrohrsuction tube
- 2323
- Einlassventilintake valve
- 2424
- EinspritzkanalInjection channel
- 2525
- Brennraumcombustion chamber
- 2626
- Zündkerzespark plug
- 2727
- Kolbenpiston
- 2828
- Pleuelstangeconnecting rod
- 2929
- Kurbelwellecrankshaft
- 3030
- Auslassventiloutlet valve
- 3131
- Auslassrohroutlet pipe
- 3232
- Katalysatorcatalyst
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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