DE102009000444A1

DE102009000444A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, Computerprogramm, Computerprogrammprodukt

Info

Publication number: DE102009000444A1
Application number: DE102009000444A
Authority: DE
Inventors: Armin Huber; Jens Boettcher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-01-28
Filing date: 2009-01-28
Publication date: 2010-07-29
Also published as: WO2010086069A1; CN102301115B; US20120041667A1; CN102301115A; RU2011135413A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, bei dem Kraftstoff mittels eines ersten Einspritzventils zur Verbrennung in einem ersten Brennraum und mittels eines zweiten Einspritzventils zur Verbrennung in einem zweiten Brennraum eingespritzt wird, wobei - die Brennkraftmaschine in einer ersten Betriebsart betrieben wird, in der Kraftstoff mittels des ersten und des zweiten Einspritzventils eingespritzt wird, - eine erste Betriebskenngröße der Brennkraftmaschine während des Betriebs der Brennkraftmaschine in der ersten Betriebsart ermittelt wird, - die Brennkraftmaschine in einer zweiten Betriebsart betrieben wird, in der das Einspritzen des Kraftstoffs mittels des ersten Einspritzventils unterdrückt wird, - eine zweite Betriebskenngröße der Brennkraftmaschine beim Betrieb der Brennkraftmaschine in der zweiten Betriebsart ermittelt wird, - die erste Betriebskenngröße mit der zweiten Betriebskenngröße verglichen wird, - die Brennkraftmaschine abhängig vom Vergleichsergebnis in der zweiten Betriebsart oder einer dritten Betriebsart betrieben wird, in der das Einspritzen des Kraftstoffs mittels des zweiten Einspritzventils unterdrückt wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt.
Aus der DE 40 09 305 ist bereits eine elektronische Zündsteuervorrichtung bekannt, bei der Zündfunken an Zündkerzen in Brennräumen einer Brennkraftmaschine mittels Zündspulen erzeugt werden.
Aus der DE 39 02 254 ist ein Verfahren zur Zuordnung von Zündsignalen zu einem Bezugszylinder bekannt, bei dem unterschiedliche Signalpegel bei Haupt- und Stützfunken oder der zeitliche Versatz zwischen Haupt- und Stützfunkenbeginn zur Zuordnung herangezogen werden. Dazu werden Frequenzteiler verwendet, die ein Signal liefern, durch das auf das Auftreten der Hochspannungsimpulse geschlossen wird.
Bei anderen Brennkraftmaschinen mit Doppelfunkenzündanlagen erfolgt die Erkennung der jeweils aktiven Zylinder mittels eines Phasensensors, der die Position der Nockenwelle misst.
Bei kostengünstigen Brennkraftmaschinen werden häufig Doppelfunkenzündanlagen verwendet, wobei zur weiteren Reduktion der Herstellungskosten auf den Phasensensor verzichtet wird. Bei solchen Brennkraftmaschine soll die Erkennung der jeweils aktiven Zylinder möglichst ohne zusätzliche Komponenten wie dem Phasensensor oder dem Frequenzteiler erfolgen, um zusätzliche Herstellungskosten für diese Bauteile zu vermeiden.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung, das Verfahren, das Computerprogramm und das Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche hat demgegenüber den Vorteil, dass Kraftstoff mittels eines ersten Einspritzventils zur Verbrennung in einem ersten Brennraum und mittels eines zweiten Einspritzventils zur Verbrennung in einem zweiten Brennraum eingespritzt wird, wobei

– die Brennkraftmaschine in einer ersten Betriebsart betrieben wird, in der Kraftstoff mittels des ersten und des zweiten Einspritzventils eingespritzt wird,
– eine erste Betriebskenngröße der Brennkraftmaschine während des Betriebs der Brennkraftmaschine in der ersten Betriebsart ermittelt wird,
– die Brennkraftmaschine in einer zweiten Betriebsart betrieben wird, in der das Einspritzen des Kraftstoffs mittels des ersten Einspritzventils unterdrückt wird,
– eine zweite Betriebskenngröße der Brennkraftmaschine beim Betrieb der Brennkraftmaschine in der zweiten Betriebsart ermittelt wird,
– die erste Betriebskenngröße mit der zweiten Betriebskenngröße verglichen wird,
– die Brennkraftmaschine abhängig vom Vergleichsergebnis in der zweiten Betriebsart oder einer dritten Betriebsart betrieben wird, in der das Einspritzen des Kraftstoffs mittels des zweiten Einspritzventils unterdrückt wird.

Bei einer Brennkraftmaschine mit zwei in der gleichen Kurbelwellenebene liegenden Zylindern wird so bei einer Brennkraftmaschine, insbesondere mit Doppelfunkenzündung auf einfache Weise der Zylinder abgeschaltet, bei dem eine Verbrennungsaussetzung aufgetreten ist. Dadurch werden durch Weglassen der zusätzlichen Komponenten wie Phasengeber oder Frequenzteiler Herstellungskosten eingespart. Falls ein Phasengeber aus anderen Gründen vorgesehen ist, dient das erfindungsgemäße Verfahren dazu, die Brennkraftmaschine auch bei defektem Phasengeber zu betreiben.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Verfahrens möglich.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn von der ersten Betriebsart in die zweite Betriebsart umgeschaltet wird, sobald in der ersten Betriebsart mehrere Verbrennungsaussetzer, bei dem die Verbrennung des Kraftstoffs im ersten und/oder zweiten Brennraum unterbleibt, erkannt werden. Der Fahrkomfort wird erhöht, wenn die Erkennung erst dann zugeschaltet wird, wenn tatsächlich ein Verbrennungsaussetzer in einem der beiden Zylinder der Brennkraftmaschine erkannt wird.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die erste und zweite Betriebskenngröße ein Signal ist, durch das Rückschlüsse auf die Verbrennung oder Nichtverbrennung von Kraftstoff in den Brennräumen möglich sind. Dadurch können Verbrennungsaussetzer erkannt werden, und anschließend die Verbrennung in dem oder den Zylindern unterdrückt werden, in denen die Verbrennung nicht oder nicht vollständig stattfindet.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die erste und/oder die zweite Betriebskenngröße eine Laufruhe der Brennkraftmaschine, einen Druck im Brennraum, eine Schwingung in einem Dichtspalt zwischen Zylinderkopf und Zylinderblock und/oder einen Ionenstrom eines bei der Verbrennung entstehenden Abgases charakterisieren. Durch die Ermittlung der Laufruhe mittels eines Inkrementgebers an einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine wird der Verbrennungsaussetzer besonders einfach mit bereits in der Brennkraftmaschine vorhandenen Sensoren ermittelt. Wenn in der Brennkraftmaschine bereits andere Sensoren wie Brennraumdruck, Sensor, Klopfsensor oder Ionenstromsensor verbaut sind, wird der Verbrennungsaussetzer besonders sicher auch durch Auswertung der jeweiligen Signale ermittelt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein erster den ersten Brennraum begrenzender Kolben und ein zweiter, den zweiten Brennraum begrenzender Kolben in der gleichen Ebene einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angeordnet sind.
Durch diese Anordnung ist der robuste Betrieb der Brennkraftmaschine mit Doppelfunkenzündung auch ohne Phasengeber oder bei Ausfall des Phasengebers sichergestellt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine am ersten Brennraum angeordnete erste Zündkerze und eine am zweiten Brennraum angeordnete zweite Zündkerze gleichzeitig gezündet werden. Die Doppelfunkenzündung wird somit beispielsweise durch eine einzelne Zündspule, die beide Zündkerzen gleichzeitig ansteuert, besonders kostengünstig realisiert.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die erste Betriebskenngröße ermittelt wird, während der erste Kolben im Wesentlichen einen Momentenbeitrag an die Kurbelwelle abgibt und die zweite Betriebskenngröße ermittelt wird, während der zweite Kolben im Wesentlichen einen Momentenbeitrag an die Kurbelwelle abgibt oder die erste Betriebskenngröße ermittelt wird, während der zweite Kolben im Wesentlichen einen Momentenbeitrag an die Kurbelwelle abgibt und die zweite Betriebskenngröße ermittelt wird, während der erste Kolben im Wesentlichen einen Momentenbeitrag an die Kurbelwelle abgibt.
Bei einer Brennkraftmaschine mit Nockenwellentrieb und Doppelfunkenzündung sind die Nocken der Nockenwelle so eingestellt, dass sich der zweite Zylinder im Ansaugtakt befindet, wenn sich der erste Zylinder im Arbeitstakt befindet. In einem Arbeitsspiel einer Viertaktbrennkraftmaschine durchläuft die Kurbelwelle einen Kurbelwellenwinkelbereich von 0 bis 720°.
Dabei durchlaufen sowohl der erste als auch der zweite Zylinder jeweils einen Arbeitstakt und einen Ansaugtakt. Aufgrund des Fehlens des Phasensensors kann jedoch keine eindeutige Zuordnung der Takte zu bestimmten Kurbelwellenwinkeln vorgenommen werden. Beispielsweise kann sich der erste Zylinder bei einem Kurbelwellenwinkel von 0° entweder in dem Arbeitstakt oder im Ansaugtakt befinden. Durch die Codierung eines zur Ermittlung der Segmentzeiten in einem Inkrementgeber vorgesehenen Polrads, beispielsweise mit 60-2 Zähnen wird die Position der Kurbelwelle eindeutig entweder dem Arbeitstakt oder dem Ansaugtakt zugeordnet.
Wird beispielsweise die Kurbelwellenposition von 0° der Stellung der Kurbelwelle zugeordnet, bei der bereits 72° nach Erkennen der Lücke des Polrads vergangen sind und befindet sich der erste Kolben und der zweite Kolben an ihrem oberen Totpunkt, wenn dies der Fall ist, so ist der Anfang des Arbeitstakts oder des Ansaugtakts eindeutig der Kurbelwellenposition 0° oder 360° zugeordnet.
Bei diesen Kurbelwellenwinkeln befindet sich der erste Kolben und der zweite Kolben in ihrem oberen Totpunkt. Die Länge der Takte ist dabei 180° Kurbelwellenwinkel. Zur Bestimmung der Laufruhe der Brennkraftmaschine soll der Kurbelwellenwinkelbereich betrachtet werden, in dem einer der beiden Zylinder einen Momentenbeitrag an die Kurbelwelle abgibt.
Wenn also die erste Zeitdauer in einem Kurbelwellenwinkelbereich von 0° bis 180° und die zweite Zeitdauer in einem Kurbelwellenwinkelbereich von 360° bis 540° bestimmt wird, sind die Segmentzeiten für beide Arbeitstakte des ersten und des zweiten Zylinders bestimmt.
Für die Laufruhe entscheidend ist der Segmentbereich, in dem ein Momentenbeitrag vom ersten Zylinder oder vom zweiten Zylinder an die Kurbelwelle abgegeben wird. Daher ist der zu betrachtende Segmentbereich und damit die erste Zeitdauer und die zweite Zeitdauer nicht notwendigerweise identisch mit dem Kurbelwellenwinkel von 0° bis 180° bzw. 360° bis 540°. Daher ist vorgesehen, dass die zu betrachtenden Segmente zur Ermittlung der ersten und der zweiten Zeitdauer sich am Beginn und Ende des Arbeitstakts eines der Zylinder orientieren. Jedoch können die betrachteten Winkelsegmente auch abweichend vom Beginn und Ende des Arbeitstaktes in dem Bereich gewählt werden, in dem der Momentenbeitrag des ersten oder des zweiten Zylinders an die Kurbelwelle abgegeben wird.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Vergleich abhängig von einer Differenz oder eines Verhältnisses zwischen dem Betrag der ersten Betriebskenngröße und dem Betrag der zweiten Betriebskenngröße erfolgt. Dadurch wird der Vergleich auf besonders einfache Weise durchgeführt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn längerfristige Mittelwerte, insbesondere über mehr als drei Werte gemittelt, für den Vergleich verwendet werden. Durch die Verwendung des Filters wird der Vergleich besonders robust durchgeführt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 schematisch eine Brennkraftmaschine,
2 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels.
Ausführungsformen der Erfindung
In 1 ist eine fremdgezündete Brennkraftmaschine, beispielsweise ein Viertakt-Ottomotor mit beispielsweise vier Zylindern und Doppelfunkenzündanlage dargestellt und mit 100 bezeichnet. Der Übersichtlichkeit halber sind in 1 nur zwei der Zylinder dargestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung sind dabei nicht auf Ottomotoren mit vier Zylindern beschränkt. Analog erfolgt die Anwendung bei zwei- oder mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen.
Die Brennkraftmaschine 100 umfasst beispielsweise 4 Zylinder, von denen in 1 ein erster Zylinder 103 und ein zweiter Zylinder 113 dargestellt sind. Der erste Zylinder 103 umschließt mit dem ersten Kolben 102 einen ersten Brennraum 101. Der erste Kolben 102 ist über ein erstes Pleul 121 mit einer Kurbelwelle 120 verbunden.
Der zweite Zylinder 113 umschließt mit dem zweiten Kolben 112 einen zweiten Brennraum 111. Der zweite Kolben 112 ist über ein zweites Pleul 122 mit der Kurbelwelle 120 verbunden.
Das erste Pleul 121 und das zweite Pleul 122 sind in der gleichen Ebene der Kurbelwelle 120 angeordnet. Das bedeutet, dass das erste Pleul 121 und das zweite Pleul 122 so an der Kurbelwelle 120 befestigt sind, dass sich der erste Kolben 102 und der zweite Kolben 112 bei einer Drehung der Kurbelwelle 120 gleichzeitig heben oder senken. Durch diese synchrone Bewegung des ersten Kolbens 102 und des zweiten Kolbens 112 erreichen beide Kolben gleichzeitig ihren oberen Totpunkt und ihren unteren Totpunkt.
Im ersten Zylinder 103 ist ein erstes Einlassventil 104 und ein erstes Auslassventil 105 angeordnet. Im zweiten Zylinder 113 ist ein zweites Einlassventil 114 und ein zweites Auslassventil 115 angeordnet. Die Einlass- und Auslassventile sind beispielsweise über eine in 1 nicht dargestellte Nockenwelle mit der Kurbelwelle 120 verbunden. In bekannter Weise werden die Einlass- und Auslassventile durch die Nockenwelle synchron zur Bewegung der Kolben der Brennkraftmaschine 100 geöffnet oder geschlossen.
Während eines Arbeitsspiels des ersten Zylinders 103 und des zweiten Zylinders 113 durchläuft die Kurbelwelle 120 zwei Umdrehungen, was einem Kurbelwellenwinkelbereich von 0° bis 720° entspricht. Das Arbeitsspiel des ersten Zylinders 103 besteht dabei aus einem ersten Ansaugtakt, einem ersten Kompressionstakt, einem ersten Arbeitstakt und einem ersten Ausschiebetakt. Das Arbeitsspiel des zweiten Zylinders 113 besteht aus einem zweiten Ansaugtakt, einem zweiten Kompressionstakt, einem zweiten Arbeitstakt und einem zweiten Ausschiebetakt. Die Ventilsteuerung über die Nockenwelle ist dabei so konstruiert bzw. eingestellt, dass sich der zweite Zylinder 113 immer dann im Ansaugtakt befindet, wenn sich der erste Zylinder 103 im Arbeitstakt befindet.
Durch das Einspritzen von Kraftstoff mittels eines ersten Einspritzventils 141 in ein erstes Saugrohr 143 entsteht ein erstes Kraftstoff-Luft-Gemisch, welches durch das Einlassventil 104 während des ersten Ansaugtakts in den ersten Brennraum 101 gelangt. Dieses erste Kraftstoff-Luft-Gemisch wird im Brennraum 101 im ersten Kompressionstakt komprimiert und beispielsweise kurz bevor der erste Kolben 102 den oberen Totpunkt erreicht, mittels einer ersten Zündkerze 154 gezündet.
Eine durch die Verbrennung des ersten Kraftstoff-Luft-Gemischs im ersten Arbeitstakt entstehende thermische Energie wird zumindest teilweise durch den ersten Kolben 102 in mechanische Energie umgewandelt und mittels des ersten Pleuels 121 an die Kurbelwelle 120 übertragen.
Ein durch die Verbrennung des ersten Kraftstoff-Luft-Gemischs entstehendes erstes Abgas wird im ersten Ausschiebetakt durch das erste Auslassventil 105 in ein erstes Abgasrohr 106 ausgeschoben.
Durch Einspritzen von Kraftstoff mittels eines zweiten Einspritzventils 142 in ein zweites Saugrohr 144 entsteht ein zweites Kraftstoff-Luft-Gemisch, welches durch das zweite Einlassventil 114 in dem zweiten Ansaugtakt in den zweiten Brennraum 111 gelangt. Dieses zweite Kraftstoff-Luft-Gemisch wird in dem zweiten Kompressionstakt im Brennraum 111 komprimiert und beispielsweise kurz bevor der zweite Kolben 112 seinen oberen Totpunkt erreicht, mittels einer zweiten Zündkerze 155 gezündet.
Eine durch die Verbrennung des zweiten Kraftstoff-Luft-Gemischs im zweiten Arbeitstakt entstehende thermische Energie wird zumindest teilweise durch den zweiten Kolben 112 in mechanische Energie umgewandelt und mittels des zweiten Pleuels 122 an die Kurbelwelle 120 übertragen.
In dem anschließenden zweiten Ausschiebetakt wird ein bei der Verbrennung des zweiten Kraftstoff-Luft-Gemischs entstehendes zweites Abgas durch das zweite Auslassventil 115 in ein zweites Abgasrohr 116 ausgeschoben.
Die Ansteuerung der Einlass- und Auslassventile kann alternativ zu einer Nockenwellenansteuerung auch mit einem variablen Ventiltrieb erfolgen. Das erfindungsgemäße Verfahren wird dann analog angewandt.
Das Einspritzen des Kraftstoffs mittels der Einspritzventile kann zusätzlich oder alternativ auch direkt in die Brennräume der Zylinder erfolgen. Das erfindungsgemäße Verfahren wird dann analog angewandt.
Als Kraftstoff kann beispielsweise Benzin verwendet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren wird analog angewandt, wenn anstelle von Benzin beispielsweise komprimiertes Erdgas oder ein anderer Kraftstoff verwendet wird.
Die Zündung des ersten Kraftstoff-Luft-Gemischs und des zweiten Kraftstoff-Luft-Gemischs erfolgt beispielsweise mittels einer Doppelfunkenzündanlage. Eine Doppelfunkenzündanlage besteht beispielsweise aus der ersten Zündkerze 154 und der zweiten Zündkerze 155, die mit einer gemeinsamen Zündspule verbunden sind. Die Zündspule besteht beispielsweise aus einer Primärspule 150 und einer Sekundärspule 151, die magnetisch gekoppelt sind. Zudem umfasst die Zündspule beispielsweise einen ersten Schalter 152, beispielsweise einen Transistor. Die Primärspule 150 ist eingangsseitig mit Batteriespannung Ubat und ausgangsseitig mit dem Schalter 152 verbunden. Der Schalter ist eingangsseitig mit der Primärspule 150 und ausgangsseitig mit Masse verbunden.
Jeweils eine Elektrode der ersten Zündkerze 154 und der zweiten Zündkerze 155 ist ebenfalls mit Masse verbunden. Die zweite Elektrode der ersten Zündkerze 154 ist mit dem ersten Eingang der Sekundärspule 151 verbunden. Die zweite Elektrode der zweiten Zündkerze 155 ist mit dem zweiten Eingang der Sekundärspule 151 verbunden.
Falls keine Zündung erfolgen soll, ist der Schalter 152 geschlossen, so dass ein Strom durch die Spule 150 fließt. Zum Zündzeitpunkt wird der Schalter 152 geöffnet und der Stromfluss durch die Primärspule 150 unterbrochen. Durch diese Änderung des Stromflusses wird über die Sekundärspule 151 eine Zündspannung induziert, die gleichzeitig zu einer Funkenbildung in der ersten Zündkerze 154 und der zweiten Zündkerze 155 führt.
Falls im ersten Brennraum 101 unverbrauchtes erstes Kraftstoff-Luft-Gemisch komprimiert vorliegt, führt der Zündfunke in der ersten Zündkerze 154 zur Entzündung des ersten Kraftstoff-Luft-Gemischs. Anderenfalls befindet sich der erste Zylinder 103 im Ausschiebetakt und der Zündfunke in der Zündkerze 154 bleibt bezüglich einer Entzündung wirkungslos. Für den zweiten Zylinder 113 gilt entsprechendes.
Der Zündzeitpunkt wird beispielsweise mittels eines in der Brennkraftmaschine 100 eingeordneten Steuergeräts 160 ermittelt. Alternativ dazu kann der Zündzeitpunkt auch mittels eines Signals eines Hall-Sensors, der an der Kurbelwelle 120 angeordnet ist, erzeugt werden. Typischerweise wird der Zündzeitpunkt so gewählt, dass die Zündung erfolgt, kurz bevor der erste Kolben 102 oder der zweite Kolben 112 ihren oberen Totpunkt erreichen.
Das Steuergerät 160 umfasst eine erste Vorgabeeinrichtung 161, eine zweite Vorgabeeinrichtung 162, eine dritte Vorgabeeinrichtung 163, eine Erfassungseinrichtung 164 und eine Berechnungseinrichtung 165.
Die Erfassungseinrichtung 164 erfasst das Signal eines Inkrementgebers 170, der mittels eines an der Kurbelwelle 120 angeordneten Polrads Signale an die Erfassungseinrichtung 164 überträgt. Beispielsweise wird ein Polrad mit 60-2 Zähnen eingesetzt, bei dem die aus zwei fehlenden Zähnen bestehende Zahnlücke so an der Kurbelwelle 120 angeordnet ist, dass die Lücke vom Inkrementgeber 170 genau dann erkannt wird, wenn noch 72° KW zurückzulegen sind, bis sich der erste Kolben 102 und der zweite Kolben 112 in ihrem oberen Totpunkt befinden.
Die Erfassungseinrichtung 164 ermittelt aus den fallenden Flanken des vom Inkrementgeber 170 gesendeten Signals beispielsweise in bekannter Weise den Kurbelwellenwinkel KW. Beispielsweise wird der Kurbelwellenwinkel KW für zwei Umdrehungen der Kurbelwelle 120 im Bereich 0° bis 720° ermittelt. Beispielsweise wird der Kurbelwellenwinkel von 0° genau dann erkannt, wenn 720° Kurbelwellenwinkel vergangen sind, nachdem die Zahnlücke des Polrads 171 vom Inkrementgeber 170 beim Start der Brennkraftmaschine 100 zum ersten Mal erkannt wurde. Die Erfassungseinrichtung 164 ermittelt außerdem eine erste Betriebskenngröße L1 und eine zweite Betriebskenngröße L2. Dazu erfasst die Erfassungseinrichtung 164 eine erste Segmentzeit ts_k für den Kurbelwellenwinkelbereich von 0° bis 180° und eine zweite Segmentzeit tsk + 1 für den Kurbelwellenwinkelbereich von 360° bis 540°.
Die erste Betriebskenngröße L1 und die zweite Betriebskenngröße L2 werden dann beispielsweise abhängig von der ersten Segmentzeit ts_k und der zweiten Segmentzeit ts_k+1 und der Anzahl z der Zylinder der Brennkraftmaschine 100 beispielsweise nach folgender Formel ermittelt:
Die erste Betriebskenngröße L1 und die zweite Betriebskenngröße L2 charakterisieren eine Laufruhe der Brennkraftmaschine. Alternativ oder zusätzlich dazu wird anstelle des Signals des Inkrementgebers 170 ein Druck im Brennraum, eine Schwingung in einem Luftspalt zwischen Zylinderkopf und Zylinderblock und/oder ein Ionenstrom eines bei der Verbrennung entstehenden Abgases zur Ermittlung der ersten Betriebskenngröße L1 und der zweiten Betriebskenngröße L2 verwendet.
Die Erfassungseinrichtung 164 überträgt die erste Betriebskenngröße L1 und die zweite Betriebskenngröße L2 an die Berechnungseinheit 165.
Die Berechnungseinheit 165 vergleicht die erste Betriebskenngröße L1 mit der zweiten Betriebskenngröße L2, beispielsweise abhängig von der Differenz zwischen dem Betrag der ersten Betriebskenngröße L1 und dem Betrag der zweiten Betriebskenngröße L2. Alternativ dazu wird ein Filter, beispielsweise ein Tiefpassfilter verwendet, der längerfristige Mittelwerte, insbesondere über mehr als drei Werte gemittelt, bildet. Diese Mittelwerte werden für den Vergleich verwendet. Beispielsweise wird ein Startwert des Filters abhängig von der ersten Betriebskenngröße L1 gewählt und ein Eingangswert des Filters abhängig von der zweiten Betriebskenngröße L2 gewählt. Der Vergleich wird dann abhängig von der Änderung des Ausgangs des Filters durchgeführt.
Beispielsweise wird zum Vergleich geprüft, ob die Differenz zwischen dem Betrag der ersten Betriebskenngröße L1 und dem Betrag der zweiten Betriebskenngröße L2 kleiner als ein erster Schwellwert S1 ist. Alternativ dazu wird geprüft, ob die Änderung eines Ausgangssignals des Filters kleiner als ein zweiter Schwellwert S2 ist.
Falls die Differenz zwischen dem Betrag der ersten Betriebskenngröße L1 und dem Betrag der zweiten Betriebskenngröße L2 größer oder gleich des ersten Schwellwerts S1 ist, wird ein Verbrennungsaussetzer in einem der Zylinder der Brennkraftmaschine 100 erkannt. Gleiches gilt für den Fall, dass die Änderung des Ausgangssignals des Filters größer oder gleich des zweiten Schwellwerts S2 ist.
Aufgrund der Symmetrie der Kolbenbewegungen des ersten Kolbens 102 und des zweiten Kolbens 112 lässt sich aus dem Signal des Inkrementgebers 170 nicht unterscheiden, welcher der beiden Zylinder sich gerade im Arbeitstakt befindet. Daher lässt sich auch nicht unterscheiden, in welchem der erkannte Verbrennungsaussetzer stattgefunden hat. Durch zusätzlichen Einbau eines Phasensensors zur Erfassung des Nockenwellen-Drehwinkels lässt sich die Position der Nockenwelle und damit auch der Zylinderindex des Zylinders, der sich gerade im Arbeitstakt befindet, ermitteln. Im Falle, dass das Signal des Phasensensors gestört ist oder auf den Einbau eines Phasensensors aus Kostengründen ganz verzichtet werden soll, steht diese gemessene Information nicht zur Verfügung. Erfindungsgemäß wird daher von der Berechnungseinrichtung 165 von einer ersten Betriebsart, in dem mittels des ersten Einspritzventils 141 und des zweiten Einspritzventils 142 eingespritzt wird, in eine zweite Betriebsart umgeschaltet, sobald der Verbrennungsaussetzer erkannt wurde.
In der zweiten Betriebsart wird die Einspritzung mittels des ersten Einspritzventils 141 unterdrückt. Dazu ermittelt die Berechnungseinheit 165 eine erste Größe Z1_AUS und eine zweite Größe Z2_AUS. Die erste Größe Z1_AUS wird auf den Wert 0 gesetzt, wenn die Einspritzung mittels des ersten Einspritzventils 141 erfolgen soll. Die erste Größe Z1_AUS wird auf den Wert 1 gesetzt, wenn die Einspritzung mittels des ersten Einspritzventils 141 unterdrückt werden soll. Die zweite Größe Z2_AUS wird auf den Wert 0 gesetzt, wenn die Einspritzung mittels des zweiten Einspritzventils 142 erfolgen soll. Die zweite Größe Z2_AUS wird auf den Wert 1 gesetzt, wenn die Einspritzung mittels des zweiten Einspritzventils 142 unterdrückt werden soll. In der zweiten Betriebsart wird also die erste Größe Z1_AUS auf den Wert 1 gesetzt und die zweite Größe Z2_AUS auf den Wert 0 gesetzt.
In einer dritten Betriebsart wird die erste Größe Z1_AUS auf den Wert 0 gesetzt und die zweite Größe Z2_AUS auf den Wert 1. Damit wird in der dritten Betriebsart die Brennkraftmaschine 100 so betrieben, dass die Einspritzung mittels des zweiten Einspritzventils 142 unterdrückt wird. Die Verwendung der dritten Betriebsart wird weiter unten beschrieben.
Die erste Größe Z1 wird von der Berechnungseinrichtung 165 an die erste Vorgabeeinrichtung 161 und die Erfassungseinrichtung 164 übermittelt. Die zweite Größe Z2 wird von der Berechnungseinrichtung 165 an die zweite Vorgabeeinrichtung 162 übermittelt.
Die erste Vorgabeeinrichtung 161 empfängt außerdem den Kurbelwellenwinkel KW von der Erfassungseinrichtung 164. Die erste Vorgabeeinrichtung ermittelt ein Ansteuersignal für das erste Einspritzventil 141 abhängig vom Kurbelwellenwinkel KW und der ersten Größe Z1. Bekannter Weise wird das Einspritzventil 141 beispielsweise abhängig vom Kurbelwellenwinkel KW mittels eines Stromsignals geöffnet, beispielsweise wenn der Kurbelwellenwinkel 0° beträgt. Falls die erste Größe Z1 den Wert 1 hat, wird die Ansteuerung des ersten Einspritzventils 141 unterdrückt.
Die zweite Vorgabeeinrichtung 162 ließt ebenfalls den Kurbelwellenwinkel KW von der Erfassungseinrichtung 164 ein. Die Ermittlung des Ansteuersignals für das zweite Einspritzventil 142 erfolgt in der zweiten Vorgabeeinrichtung 162 analog zur Ermittlung des Ansteuersignals für das erste Einspritzventil 141. Beispielsweise wird das zweite Einspritzventil 142 bekannter Weise immer dann geöffnet, wenn der Kurbelwellenwinkel 0° beträgt. Falls die zweite Größe Z2 den Wert 1 hat, wird die Ansteuerung des zweiten Einspritzventils 142 unterdrückt.
Durch die Einspritzung bei einem Kurbelwellenwinkel von 0° entsteht in beiden Saugrohren ein Kraftstoff-Luft-Gemisch, das, sobald das jeweilige Einlassventil geöffnet wird, in den Brennraum des jeweiligen Zylinders gelangt. Aufgrund dieser Anordnung ist sichergestellt, dass das Kraftstoff-Luft-Gemisch für jeden Zylinder bereitsteht, wenn das jeweilige Einlassventil geöffnet wird. Die Einspritzung kann auch bei einem von 0° verschiedenen Kurbelwellenwinkel erfolgen.
Die Umschaltung der Betriebsarten und die Ermittlung der ersten Betriebskenngröße L1 und der zweiten Betriebskenngröße L2 erfolgen beispielsweise gemäß dem in 2 dargestellten Ablaufplan eines Ausführungsbeispiels.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird beispielsweise immer dann gestartet, wenn ein Verbrennungsaussetzer erkannt wurde. Die Erkennung des Verbrennungsaussetzers kann dabei beispielsweise mittels des beschriebenen Vergleichs der ersten Betriebskenngröße L1 mit der zweiten Betriebskenngröße L2 erfolgen oder alternativ dazu mittels einer Aussetzererkennungseinrichtung, die in modernen Brennkraftmaschinen in bekannter Weise überwacht, ob ein Verbrennungsaussetzer vorliegt. Anschließend wird das Verfahren bei einem Schritt 200 fortgesetzt.
Beim Schritt 200 wird die erste Größe Z1 und die zweite Größe Z2 mit dem Wert 0 initialisiert. Anschließend wird ein Schritt 201 ausgeführt.
Beim Schritt 201 wird die erste Segmentzeit ts_k für den Kurbelwellenwinkelbereich 0° bis 180° ermittelt. Abhängig davon, wann der erste Kolben 102 oder der zweite Kolben 112 ihren Drehmomentenbeitrag an die Kurbelwelle 120 abgeben, kann vorgesehen sein, dass die erste Segmentzeit ts_k für einen anderen Kurbelwellenbereich ermittelt wird, der beispielsweise genau den Kurbelwellenwinkelbereich abdeckt, in dem der Drehmomentenbeitrag erfolgt. Anschließend wird ein Schritt 202 ausgeführt.
Beim Schritt 202 wird die zweite Segmentzeit ts_k+1 in dem Kurbelwellenwinkelbereich von 360° bis 540° ermittelt. Alternativ dazu wird die zweite Segmentzeit ts_k+1 in dem Kurbelwellenwinkelbereich ermittelt, in dem der Drehmomentenbeitrag tatsächlich an die Kurbelwelle 120 erfolgt. Anschließend wird ein Schritt 203 ausgeführt.
Beim Schritt 203 wird eine erste Hilfsgröße luts abhängig von der ersten Segmentzeit ts_k, der zweiten Segmentzeit ts_k+1 und der Anzahl z der Zylinder der Brennkraftmaschine beispielsweise mittels folgender Formel ermittelt:
Anschließend wird ein Schritt 204 ausgeführt.
Beim Schritt 204 wird geprüft, ob die erste Größe Z1 den Wert 0 hat. Falls die erste Größe Z1 den Wert 0 hat, wird ein Schritt 205 ausgeführt. Andernfalls wird ein Schritt 207 ausgeführt.
Beim Schritt 205 wird die erste Größe Z1 auf den Wert 1 gesetzt und damit die Einspritzung mittels des ersten Zylinders 103 unterdrückt. Anschließend wird ein Schritt 206 ausgeführt.
Beim Schritt 206 wird die erste Betriebskenngröße L1 auf den Wert der ersten Hilfsgröße luts gesetzt. Anschließend wird der Schritt 201 ausgeführt.
Beim Schritt 207 wird die zweite Betriebskenngröße L2 auf den Wert der ersten Hilfsgröße luts gesetzt. Anschließend wird ein Schritt 208 ausgeführt.
Beim Schritt 208 wird die erste Betriebskenngröße L1 mit der zweiten Betriebskenngröße L2 verglichen. Beispielsweise wird dazu geprüft, ob die Differenz des Betrags der ersten Betriebskenngröße L1 und der zweiten Betriebskenngröße L2 kleiner als ein erster Schwellwert S1 ist. Falls dies der Fall ist, wird das erfindungsgemäße Verfahren beendet. Andernfalls wird ein Schritt 209 ausgeführt.
Beim Schritt 209 wird die erste Größe Z1 auf den Wert 0 gesetzt und die zweite Größe Z2 auf den Wert 1 gesetzt. Dadurch wird die Brennkraftmaschine 100 in die dritte Betriebsart umgeschaltet, in der die Einspritzung mittels des zweiten Einspritzventils 142 unterdrückt wird. Anschließend wird das erfindungsgemäße Verfahren beendet.
Durch das beschriebene Verfahren wird sichergestellt, dass genau der Zylinder abgeschaltet wird, indem der Verbrennungsaussetzer stattgefunden hat. Dabei ist es möglich, die Zuordnung auch ohne Phasengeber oder bei defektem Phasengeber herzustellen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4009305 [0003]
- DE 3902254 [0004]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, bei dem Kraftstoff mittels eines ersten Einspritzventils zur Verbrennung in einem ersten Brennraum und mittels eines zweiten Einspritzventils zur Verbrennung in einem zweiten Brennraum eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet dass – die Brennkraftmaschine in einer ersten Betriebsart betrieben wird, in der Kraftstoff mittels des ersten und des zweiten Einspritzventils eingespritzt wird, – eine erste Betriebskenngröße der Brennkraftmaschine während des Betriebs der Brennkraftmaschine in der ersten Betriebsart ermittelt wird, – die Brennkraftmaschine in einer zweiten Betriebsart betrieben wird, in der das Einspritzen des Kraftstoffs mittels des ersten Einspritzventils unterdrückt wird, – eine zweite Betriebskenngröße der Brennkraftmaschine beim Betrieb der Brennkraftmaschine in der zweiten Betriebsart ermittelt wird, – die erste Betriebskenngröße mit der zweiten Betriebskenngröße verglichen wird, – die Brennkraftmaschine abhängig vom Vergleichsergebnis in der zweiten Betriebsart oder einer dritten Betriebsart betrieben wird, in der das Einspritzen des Kraftstoffs mittels des zweiten Einspritzventils unterdrückt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von der ersten Betriebsart in die zweite Betriebsart umgeschaltet wird, sobald in der ersten Betriebsart mehrere Verbrennungsaussetzer, bei dem die Verbrennung des Kraftstoffs im ersten und/oder zweiten Brennraum unterbleibt, erkannt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Betriebskenngröße ein Signal ist, durch das Rückschlüsse auf die Verbrennung oder Nichtverbrennung von Kraftstoff in den Brennräumen möglich sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Betriebskenngröße eine Laufruhe der Brennkraftmaschine, einen Druck im Brennraum, eine Schwingung in einem Dichtspalt zwischen Zylinderkopf und Zylinderblock und/oder einen Ionenstrom eines bei der Verbrennung entstehenden Abgases charakterisieren.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster den ersten Brennraum begrenzender Kolben und ein zweiter den zweiten Brennraum begrenzender Kolben in der gleichen Ebene einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angeordnet sind.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine am ersten Brennraum angeordnete erste Zündkerze und eine am zweiten Brennraum angeordnete zweite Zündkerze gleichzeitig gezündet werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Betriebskenngröße ermittelt wird, während der erste Kolben im Wesentlichen einen Momentenbeitrag an die Kurbelwelle abgibt und die zweite Betriebskenngröße ermittelt wird, während der zweite Kolben im Wesentlichen einen Momentenbeitrag an die Kurbelwelle abgibt oder die erste Betriebskenngröße ermittelt wird, während der zweite Kolben im Wesentlichen einen Momentenbeitrag an die Kurbelwelle abgibt und die zweite Betriebskenngröße ermittelt wird, während der erste Kolben im Wesentlichen einen Momentenbeitrag an die Kurbelwelle abgibt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich abhängig von einer Differenz oder eines Verhältnisses zwischen dem Betrag der ersten Betriebskenngröße und dem Betrag der zweiten Betriebskenngröße erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass langfristige Mittelwerte, insbesondere über mehr als drei Werte gemittelt, für den Vergleich verwendet werden.
Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine bei dem Kraftstoff mittels eines ersten Einspritzventils zur Verbrennung in einem ersten Brennraum und mittels eines zweiten Einspritzventils zur Verbrennung in einem zweiten Brennraum eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass – eine Berechnungseinrichtung eine erste Betriebsart vorgibt, in der Kraftstoff mittels des ersten Einspritzventils und des zweiten Einspritzventils einspritzt wird, – eine Erfassungseinrichtung eine erste Betriebskenngröße der Brennkraftmaschine während des Betriebs der Brennkraftmaschine in der ersten Betriebsart ermittelt, – die Berechnungseinrichtung eine zweite Betriebsart vorgibt, in der das Einspritzen des Kraftstoffs mittels des ersten Einspritzventils unterdrückt wird, – die Ermittlungseinrichtung eine zweite Betriebskenngröße der Brennkraftmaschine beim Betrieb der Brennkraftmaschine in der zweiten Betriebsart ermittelt, – eine Berechnungseinrichtung die erste Betriebskenngröße mit der zweiten Betriebskenngröße vergleicht, – die Vorgabeeinrichtung abhängig vom Vergleichsergebnis die zweite Betriebsart oder eine dritten Betriebsart vorgibt, in der Kraftstoff nur mittels des ersten Einspritzventils eingespritzt wird.
Computerprogramm, das alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausführt, wenn es auf einem Rechengerät abläuft.
Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wenn das Programm auf einem Computer oder Steuergerät ausgeführt wird.