DE102011016639A1 - Steuereinheit zur Kraftstoffzufuhrregelung während einer Kaltlaufphase einer Brennkraftmaschine, Verfahren zur Kraftstoffzufuhrregelung während einer Kaltlaufphase einer Brennkraftmaschine, Computerprogrammprodukt, Computerprogramm sowie Signalfolge - Google Patents

Steuereinheit zur Kraftstoffzufuhrregelung während einer Kaltlaufphase einer Brennkraftmaschine, Verfahren zur Kraftstoffzufuhrregelung während einer Kaltlaufphase einer Brennkraftmaschine, Computerprogrammprodukt, Computerprogramm sowie Signalfolge Download PDF

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Abstract

Eine Ausführungsform der Erfindung ist eine Steuereinheit (14) zur Kraftstoffzufuhrregelung während einer Kaltlaufphase einer Brennkraftmaschine (12), umfassend ein Eingangsport (18) zum Einlesen eines Verbrennungssignals (42) über das Vorliegen einer fetten oder mageren Verbrennung eines Kraftstoffgemischs in der Brennkraftmaschine (12), ein P-Glied (26) zur Bereitstellung einer P-Stellgröße (38), die bei Vorliegen einer fetten Verbrennung einer Kraftstoffreduktion und bei Vorliegen einer mageren Verbrennung einer Kraftstofferhöhung einstellt, ein I-Glied (28) zur Bereitstellung einer I-Stellgröße (40), die eine Kraftstofferhöhung einstellt, und ein Ausgangsport (32) zur Steuerung einer Kraftstoffzufuhr (16), wobei sich die P-Stellgröße (38) und die I-Stellgröße (40) während der Kaltlaufphase bei Vorliegen einer fetten Verbrennung im stationären Zustand weitgehend egalisieren. Dadurch ist während der Kaltlaufphase einer Brennkraftmaschine (12) eine sichere und effiziente Kraftstoffzufuhr ermöglicht.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Steuereinheit zur Kraftstoffzufuhrregelung während einer Kaltlaufphase einer Brennkraftmaschine, Verfahren zur Kraftstoffzufuhrregelung während einer Kaltlaufphase einer Brennkraftmaschine, Computerprogrammprodukt, Computerprogramm sowie Signalfolge, mit deren Hilfe die einer Brennkraftmaschine zuzuführende Kraftstoffmenge während der Kaltlaufphase gesteuert werden kann.
  • Während einer Kaltlaufphase einer Brennkraftmaschine befindet sich die Brennkraftmaschine noch nicht auf Betriebstemperatur, so dass zu Sicherstellung einer Verbrennung eines Kraftstoff/Luft-Gemischs in der Brennkraftmaschine bewusst eine fette Verbrennung, das heißt eine Verbrennung mit überstöchiometrischem Kraftstoffanteil, vorgesehen wird. Wenn als Abgassensor („Lambda-Sonde”) ein Sprungsensor verwendet wird, der nur das Vorligen einer fetten Verbrennung oder das Vorligen einer mageren Verbrennung, das heißt eine Verbrennung mit unterstöchiometrischem Kraftstoffanteil, detektieren kann, kann über eine Abgasregelung die bewusste überstöchiometrische Kraftstoffzufuhr nicht geregelt werden. Daher wird eine Lambda-Regelung der Kraftstoffzufuhr während der Kaltlaufphase deaktiviert.
  • Es besteht ein Bedürfnis während der Kaltlaufphase einer Brennkraftmaschine eine sichere und effiziente Kraftstoffzufuhr zu ermöglichen.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen anzugeben, die während der Kaltlaufphase einer Brennkraftmaschine eine sichere und effiziente Kraftstoffzufuhr ermöglichen.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Steuereinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8, einem Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen des Anspruchs 13, einem Computerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 14 und einer Signalfolge mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Steuereinheit zur Kraftstoffzufuhrregelung während einer Kaltlaufphase einer Brennkraftmaschine, umfassend ein Eingangsport zum Einlesen eines Verbrennungssignals über das Vorliegen einer fetten oder mageren Verbrennung eines Kraftstoffgemischs in der Brennkraftmaschine, ein P-Glied zur Bereitstellung einer P-Stellgröße, die bei Vorliegen einer fetten Verbrennung eine Kraftstoffreduktion und bei Vorliegen einer mageren Verbrennung eine Kraftstofferhöhung einstellt, ein I-Glied zur Bereitstellung einer I-Stellgröße, die eine Kraftstofferhöhung einstellt und ein Ausgangsport zur Steuerung einer Kraftstoffzufuhr, wobei sich die P-Stellgröße und die I-Stellgröße während der Kaltlaufphase bei Vorliegen einer fetten Verbrennung im stationären Zustand weitgehend egalisieren.
  • Da sich die P-Stellgröße und die I-Stellgröße während der Kaltlaufphase bei Vorliegen einer fetten Verbrennung egalisieren können, erzeugt die Steuereinheit im Rahmen üblicher Regel- und Messungenauigkeiten kein signifikantes Stellsignal, das eine Reduzierung der Kraftstoffzufuhr verursachen würde. Wenn allerdings während der Kaltlaufphase eine magere Verbrennung detektiert wird, kann über das P-Glied die Addition der P-Stellgröße und der I-Stellgröße zu einer besonders hohen Gesamtstellgröße führen, die eine starke Erhöhung der Kraftstoffzufuhr verursacht, um die beabsichtige besonders fette Verbrennung schnell wiederherstellen zu können. Dies ermöglicht auch bei einem vergleichweise geringen Ausmaß an überstöchiometrischer Zufuhr von Kraftstoff Zustände mit magerer Verbrennung zu vermeiden und/oder deren Auftreten und Zeitdauer zu verringern ohne den Betriebszustand einer fetten Verbrennung zu beinträchtigen. Dadurch ist während der Kaltlaufphase einer Brennkraftmaschine eine sichere und effiziente Kraftstoffzufuhr ermöglicht. Nach Ablauf der Kaltlaufphase kann eine Abgasregelung aktiviert werden, wobei die Parameter des P-Glieds und/oder des I-Glieds auf für die aktive Abgasregelung geeignete Werte eingestellt werden können. Die Steuereinheit kann insbesondere mit ihrem Eingangsport und/oder mit ihrem Ausgangsport mit einem Kraftfahrzeug-Datenbus, insbesondere CAN-Bus, verbunden sein, um Daten und Informationen austauschen zu können. Zusätzlich oder alternativ kann der Eingangsport und/oder der Ausgangsport vorzugsweise ausschließlich mit einem Motorsteuergerät verbunden sein, um besonders schnell Daten austauschen zu können.
  • Das P-Glied weist ein im Wesentlichen proportionales Verhalten der P-Stellgröße zu einer Führungsgröße am Eingang des P-Glieds auf. Das I-Glied weist ein im Wesentlichen integrales Verhalten der I-Stellgröße zu einer Führungsgröße am Eingang des I-Glieds auf. Als Führungsgröße wird insbesondere eine stöchiometrische Verbrennung in der Brennkraftmaschine mit einem Lambda-Wert um 1,0 gewählt, wobei wahrend der Kaltlaufphase ein Lambda-Wert kleiner als 1,0 beabsichtigt ist. Das Verbrennungssignal kann von einem insbesondere als Sprungsonde ausgestalteten Abgassensor bereitgestellt werden. Wenn die Gesamtstellgröße der Steuereinheit als Multiplikator für eine Steuerung einer Kraftstoffzufuhr ausgestaltet ist, egalisieren sich die P-Stellgröße und die I-Stellgröße während der Kaltlaufphase bei Vorliegen einer fetten Verbrennung im stationären Zustand, das heißt wenn keine Änderungen der P-Stellgröße und der I-Stellgröße vorgenommen werden, zu einem Wert von 1,0 mit einer zugelassenen Fehlerabweichung von ±0,10, insbesondere ±0,05, vorzugsweise ±0,02 und besonders bevorzugt ±0,01. Wenn die Gesamtstellgröße der Steuereinheit als Summand für eine Steuerung einer Kraftstoffzufuhr ausgestaltet ist, egalisieren sich die P-Stellgröße und die I-Stellgröße während der Kaltlaufphase bei Vorliegen einer fetten Verbrennung im stationären Zustand zu einem Wert von 0,0 mit einer zugelassenen Fehlerabweichung von ±10,0%, insbesondere ±5,0%, vorzugsweise ±2,0% und besonders bevorzugt ±1,0% bezogen auf den weiteren von der Kraftstoffzufuhr bereitgestellten Summand. Durch die weitgehende Egalisierung der P-Stellgröße durch die I-Stellgröße beträgt die verbleibende Differenz der I-Stellgröße und der P-Stellgröße bezogen auf den Mittelwert der P-Stellgröße und der I-Stellgröße insbesondere maximal 0,1%, vorzugsweise maximal 0,05, besonders bevorzugt maximal 0,02 und weiter bevorzugt maximal 0,01.
  • Besonders bevorzugt ist der Betrag der I-Stellgröße größer als der betrag der P-Stellgröße, so dass sich eine Gesamtstellgröße ergibt, die eine geringfügige Kraftstoffanreicherung steuert und mit einer hinreichenden Sicherheit nicht eine magere Verbrennung ansteuert.
  • Insbesondere ergibt sich die P-Stellgröße durch um einen P-Mittelwert umpolbaren P-Stellbetrag. Der P-Stellbetrag ist insbesondere gleich groß bei Vorliegen einer fetten Verbrennung und bei Vorliegen einer mageren Verbrennung, wobei der P-Stellbetrag bei einem Wechsel zwischen einer detektierten fetten Verbrennung und einer detektierten mageren Verbrennung sein Vorzeichen ändert („umpolt”).
  • Vorzugsweise ist der P-Stellbetrag nach einem Umpolen von einem P-Nominalwert bis zu dem maximalen P-Endbetrag erhöhbar. Falls die aktuelle Gesamtstellgröße der Steuereinheit nicht ausreichen sollte einen Wechsel zwischen einem Zustand mit magerer Verbrennung und einem Zustand mit fetter Verbrennung in kurzer Zeit herbeizuführen, kann durch die Erhöhung des P-Stellbetrags eine entsprechend große Gesamtstellgröße bereitgestellt werden. Die Erhöhung des P-Stellbetrag von dem P-Nominalwert bis zu dem maximalen P-Endbetrag erfolgt vorzugsweise allmählich, beispielsweise S- oder Sinus-förmig, um Instabilitäten zu vermeiden. Insbesondere ist nach dem Erreichen des P-Endbetrags der stationäre Zustand für die P-Stellgröße erreicht.
  • Besonders bevorzugt ist der Betrag der I-Stellgröße bei Vorliegen einer mageren Verbrennung von einem I-Stellwert erhöhbar, wobei der Betrag der I-Stellgröße insbesondere inkrementell erhöhbar ist. Falls die aktuelle Gesamtstellgröße der Steuereinheit nicht ausreichen sollte einen Wechsel zwischen einem Zustand mit magerer Verbrennung und einem Zustand mit fetter Verbrennung in kurzer Zeit herbeizuführen, kann durch die Erhöhung der I-Stellgröße eine entsprechend große Gesamtstellgröße bereitgestellt werden. Durch die inkrementelle Erhöhung der I-Stellgröße können Instabilitäten vermieden werden, indem beispielsweise die Höhe des nachfolgenden Inkrements und/oder die zeitliche Dauer bis zur nächsten Inkrementierung geeignet anpasst werden.
  • Insbesondere ist der Betrag der I-Stellgröße bei Vorliegen einer fetten Verbrennung auf einen definierten minimalen I-Stellwert verringerbar, wobei der Betrag der I-Stellgröße insbesondere inkrementell verringerbar ist. Eine zuvor erfolgte Erhöhung der I-Stellgröße kann bis zum Erreichen des definierten minimalen I-Stellwerts rückgängig gemacht werden. Durch die inkrementelle Verringerung der I-Stellgröße können Instabilitäten vermieden werden, indem beispielsweise die Höhe des nachfolgenden Inkrements und/oder die zeitliche Dauer bis zur nachsten Inkrementierung geeignet anpasst werden.
  • Vorzugsweise ist ein Temperaturport zum Einlesen eines Temperatursignals zur Abschätzung der Temperatur der Brennkraftmaschine, insbesondere Kühlwassertemperatur, vorgesehen, wobei in Abhängigkeit von dem Temperatursignal der Betrag der P-Stellgröße und der Betrag der I-Stellgröße verringerbar ist. Durch die Detektion einer sich erhöhenden Temperatur, insbesondere der Kühlwassertemperatur des Kühlwassers für die Brennkraftmaschine, kann eine Beendigung der Kaltlaufphase abgeschätzt werden. Dies ermoglicht es den Betrag der Gesamtstellgröße allmählich zu reduzieren und auf einen Betrag anzupassen, wie er bei einer aktivierten Abgasregelung verwendet wird.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Motorsteuerung zur Kraftstoffzufuhrregelung während einer Kaltlaufphase einer Brennkraftmaschine, umfassend eine Steuereinheit, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, ein mit der Steuereinheit verbundener Abgassensor, insbesondere eine Sprungsonde, zur Detektion einer fetten und/oder mageren Verbrennung in der Brennkraftmaschine und eine mit der Steuereinheit verbundenen Kraftstoffzufuhr zur Steuerung einer der Brennkraftmaschine zuzuführenden Kraftstoffmenge. Dadurch ist während der Kaltlaufphase einer Brennkraftmaschine eine sichere und effiziente Kraftstoffzufuhr ermöglicht. Vorzugsweise ist ein Temperaturmessfühler, insbesondere zur Messung einer Temperatur eines Kühlwassers zum Kühlen der Brennkraftmaschine, mit der Steuereinheit verbunden.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kraftstoffzufuhrregelung während einer Kaltlaufphase einer Brennkraftmaschine mit Hilfe einer Steuereinheit, die insbesondere wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, wobei die Steuereinheit ein P-Glied zur Bereitstellung einer P-Stellgröße, die bei Vorliegen einer fetten Verbrennung eine Kraftstoffreduktion und bei Vorliegen einer mageren Verbrennung eine Kraftstofferhöhung einstellt, und ein I-Glied zur Bereitstellung einer I-Stellgröße, die eine Kraftstofferhöhung einstellt, aufweist, bei dem sich die P-Stellgröße und die I-Stellgröße während der Kaltlaufphase bei Vorliegen einer fetten Verbrennung im stationären Zustand weitgehend egalisieren. Dadurch ist während der Kaltlaufphase einer Brennkraftmaschine eine sichere und effiziente Kraftstoffzufuhr ermöglicht. Nach Ablauf der Kaltlaufphase kann eine Abgasregelung aktiviert werden, wobei die Parameter des P-Glieds und/oder des I-Glieds auf für die aktive Abgasregelung geeignete Werte eingestellt werden können. Das Verfahren ist insbesondere wie vorstehend anhand der Steuereinheit beschrieben aus- und weitergebildet.
  • Insbesondere addieren sich die P-Stellgröße und die I-Stellgröße bei Vorliegen einer mageren Verbrennung zu einer Gesamtstellgröße, wobei der maximale Betrag der Gesamtstellgröße während der Kaltlaufphase größer als nach Ablauf der Kaltlaufphase ist. Dadurch kann bei der Detektion einer mageren Verbrennung eine besonders starke Erhöhung der Kraftstoffzufuhr eingeleitet werden, so dass der bewusst kraftstoffreiche Betrieb wieder erreicht werden kann, wobei im falle einer aktivierten Abgasregelung („Lambda-Regelung”) kleinere Beträge der Gesamtstellgröße verwendet werden können, um die Verbrennung in einem Lambda-Fenster von insbesondere λ = 1,0 ± 0,03 halten zu können.
  • Vorzugsweise wird der Betrag der P-Stellgröße während der Kaltlaufphase bei Vorliegen einer mageren Verbrennung nach Ablauf einer P-Totzeit erhöht. Falls die aktuelle Gesamtstellgröße der Steuereinheit nicht ausreichen sollte einen Wechsel zwischen einem Zustand mit magerer Verbrennung und einem Zustand mit fetter Verbrennung innerhalb der P-Totzeit herbeizuführen, kann durch die Erhöhung des Betrags der P-Stellgröße eine entsprechend große Gesamtstellgröße bereitgestellt werden. Die Erhöhung des Betrags der P-Stellgröße erfolgt vorzugsweise allmählich, beispielsweise S- oder Sinus-förmig, um Instabilitäten zu vermeiden. Die P-Totzeit ist insbesondere derart gewählt, dass Instabilitäten vermieden sind.
  • Besonders bevorzugt wird der Betrag der I-Stellgröße während der Kaltlaufphase bei Vorliegen einer mageren Verbrennung nach Ablauf einer I-Totzeit von einem I-Stellwert aus erhöht, wobei die Erhöhung des Betrags der I-Stellgröße insbesondere inkrementell erfolgt. Falls die aktuelle Gesamtstellgröße der Steuereinheit nicht ausreichen sollte einen Wechsel zwischen einem Zustand mit magerer Verbrennung und einem Zustand mit fetter Verbrennung innerhalb der I-Totzeit herbeizuführen, kann durch die Erhöhung des Betrags der I-Stellgröße eine entsprechend große Gesamtstellgröße bereitgestellt werden. Durch die inkrementelle Erhöhung der I-Stellgröße können Instabilitäten vermieden werden, indem beispielsweise die Höhe des nachfolgenden Inkrements und/oder die zeitliche Dauer bis zur nächsten Inkrementierung geeignet anpasst werden. Die I-Totzeit ist insbesondere derart gewählt, dass Instabilitäten vermieden sind, wobei die I-Totzeit vorzugsweise von der P-Totzeit verschieden ist.
  • Insbesondere wird der Betrag der I-Stellgröße unmittelbar nach der Detektion einer fetten Verbrennung bis auf einen definierten minimalen I-Stellwert verringert, wobei die Verringerung des Betrags der I-Stellgröße insbesondere inkrementell erfolgt. Eine zuvor erfolgte Erhöhung der I-Stellgroße kann bis zum Erreichen des definierten minimalen I-Stellwerts rückgängig gemacht werden. Durch die inkrementelle Erhöhung der I-Stellgröße können Instabilitäten vermieden werden, indem beispielsweise die Höhe des nachfolgenden Inkrements und/oder die zeitliche Dauer bis zur nächsten Inkrementierung geeignet anpasst werden.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das vorstehend beschriebene Verfahren durchzuführen, wenn das Programmprodukt auf einem Computer, insbesondere einer Steuereinheit und/oder einer Motorsteuerung ausgeführt wird. Die Steuereinheit und/oder die Motorsteuerung können wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein. Mit Hilfe des Computerprogrammprodukts ist während der Kaltlaufphase einer Brennkraftmaschine eine sichere und effiziente Kraftstoffzufuhr ermöglicht.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Computerprogramm mit kodierten Anweisungen zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, wenn das Computerprogramm auf einem Computer, insbesondere einer Steuereinheit und/oder einer Motorsteuerung, ausgeführt wird.
  • Die Steuereinheit und/oder die Motorsteuerung können wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein. Mit Hilfe des Computerprogramms ist während der Kaltlaufphase einer Brennkraftmaschine eine sichere und effiziente Kraftstoffzufuhr ermöglicht. Das Computerprogramm kann insbesondere auf dem vorstehend beschriebenen Computerprogrammprodukt, beispielsweise eine Diskette, CD-ROM, DVD, Speicher, eine an das Internet angeschlossene Rechnereinheit, gespeichert sein. Das Computerprogramm kann insbesondere als eine kompilierte oder unkompilierte Datenfolge ausgestaltet sein, die vorzugsweise auf einer höheren, insbesondere Objekt-basierten Computersprache, wie beispielsweise C, C++, Java, Smalltalk, Pascal, Turbo Pascal basiert.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Signalfolge mit computerlesbaren Anweisungen zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, wenn die Signalfolge von einem Computer, insbesondere einer Steuereinheit und/oder einer Motorsteuerung, verarbeitet wird. Die Steuereinheit und/oder die Motorsteuerung können wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein. Mit Hilfe der Signalfolge ist während der Kaltlaufphase einer Brennkraftmaschine eine sichere und effiziente Kraftstoffzufuhr ermöglicht. Die Signalfolge kann insbesondere mit Hilfe des vorstehend beschriebenen Computerprogramms und/oder mit Hilfe des vorstehend beschriebenen Computerprogrammprodukts erzeugt werden. Die Signalfolge kann als elektrische Impulse und/oder elektromagnetische Welle und/oder optische Impulse drahtlos oder drahtgebunden bereitgestellt werden.
  • Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
  • Es zeigen:
  • 1: eine schematische Prinzipdarstellung einer Motorsteuerung,
  • 2: ein schematisches Diagramm des zeitlichen Verlaufs von Parametern der in 1 dargestellten Motorsteuerung in einem ersten Betriebsverlauf,
  • 3: ein schematisches Diagramm des zeitlichen Verlaufs von Parametern der in 1 dargestellten Motorsteuerung in einem zweiten Betriebsverlauf und
  • 4: ein schematisches Diagramm des zeitlichen Verlaufs von Parametern der in 1 dargestellten Motorsteuerung in einem dritten Betriebsverlauf.
  • Die in 1 dargestellte Motorsteuerung 10 für eine Brennkraftmaschine 12 weist eine Steuereinheit 14 auf, die eine Kraftstoffzufuhr 16 der Brennkraftmaschine 12 steuern kann. Die Steuereinheit 14 kann über einen Eingangsport 18 ein von einer als Sprungsonde ausgestalteten Abgassonde 20 bereitgestelltes Verbrennungssignal über das Vorliegen einer fetten oder mageren Verbrennung eines Kraftstoffgemischs in der Brennkraftmaschine 12 einlesen. Ferner kann die Steuereinheit 14 über einen Temperaturport 22 ein Temperatursignal einlesen, mit deren Hilfe die Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine 12 abgeschatzt werden kann. Hierzu kann insbesondere mit Hilfe eines Temperaturmessfühlers 24 die Kühlwassertemperatur eines die Brennkraftmaschine kühlenden Kühlwassers das Temperatursignal bereitgestellt werden. Aus den eingelesenen Informationen kann die Steuereinheit 14 mit Hilfe eines P-Glieds 26 und eines I-Glieds 28 eine Gesamtstellgröße 30 geregelt werden, die über einen Ausgangsport 32 der Kraftstoffzufuhr 16 zugeführt werden kann.
  • Das Verfahren, nach dem die Steuereinheit 14 arbeitet, kann als Computerprogramm 32 auf einem Computerprogrammprodukt 34 in Form eines Datenspeichers gespeichert sein und als Signalfolge 36 die Steuereinheit 32 betreiben. Das Computerprogrammprodukt 32 kann auch Teil der Steuereinheit 14 sein, beispielsweise als Rechnereinheit der Steuereinheit 14.
  • In 2 ist der zeitliche Verlauf einer P-Stellgröße 38 der P-Glieds 26 und der zeitliche Verlauf einer I-Stellgröße 40 der P-Glieds 28. Ferner ist die Gesamtstellgröße 30 der Steuereinheit 14 dargestellt, die sich aus der Summe der P-Stellgröße 38 und der I-Stellgröße 40 ergibt. Die Gesamtstellgröße 30 ist als Korrekturfaktor ausgestaltet, so dass sich bei dem Wert 1,0 für die Gesamtstellgröße 30 durch die Steuereinheit 14 keine Änderung der bei der Kraftstoffversorgung 16 eingestellten Kraftstoffmenge ergibt. Es ist jedoch möglich, dass die bei der Kraftstoffversorgung 16 eingestellte Kraftstoffmenge aufgrund von anderweitigen Einstellungen verändert wird. Darüber hinaus ist ein Verbrennungssignal 42 aufgetragen, das von dem als Sprungsensor ausgestalteten Abgassensor 20 bei einem tatsächlichen Lambda-Wert 44 bereitgestellt wird.
  • Nach einem Start der Brennkraftmaschine 12 wird die I-Stellgroße auf einen Wert von 1,1 eingestellt, der einem um 10% erhöhten Kraftstoffmenge im Vergleich zu einem stöchiometrischen Betrieb (λ = 1,0) entspricht. Die P-Stellgröße 38 springt zunächst auf einen Wert von 0,05 und danach sofort auf einen Wert von –0,05, da das Verbrennungssignal 42 eine fette Verbrennung detektiert. Die P-Stellgröße 38 weist in diesem Ausführungsbeispiel P-Mittelwert von 0,0 auf, um den ein umpolbarer P-Stellbetrag von 0,05 bei Vorliegen einer mageren Verbrennung addiert oder bei Vorliegen einer fetten Verbrennung subtrahiert wird. Da innerhalb einer P-Totzeit 46 aufgrund der erhöhten Einstellung der P-Stellgröße 38 kein Wechsel von einer fetten Verbrennung zu einer mageren Verbrennung erfolgt, wird der P-Stellbetrag bis zu einem maximalen P-Endbetrag von 0,08 allmählich erhöht, so dass sich für die P-Stellgröße 38 ein Wert von –0,08 ergibt. Die P-Stellgröße 38 und die I-Stellgröße 40 egalisieren sich dadurch zu einer Gesamtstellgroße 30 von 1,02, wodurch sich eine geringfügige Kraftstoffanreicherung von 2% ergibt. Wenn durch das Verbrennungssignal 42 bei einem tatsächlichen Lambda-Wert 44 von größer 1,0 eine magere Verbrennung detektiert wird, wird der P-Stellbetrag umgepolt, so dass die P-Stellgröße 38 von –0,08 auf 0,05 springt und sich mit der I-Stellgröße 40 zu einer Gesamtstellgröße 30 von 1,15 addiert, die einer sehr staken Kraftstoffanreicherung von 15% entspricht. Dadurch wird besonders schnell wieder eine fette Verbrennung erreicht, so dass die P-Stellgröße 38 wieder auf –0,05 springen kann und im weiteren Verlauf bis auch –0,08 abfällt. Die starke Kraftstoffanreicherung wird durch die weitgehende Egalisierung der P-Stellgröße durch die I-Stellgröße wieder auf eine geringfügige Kraftstoffanreicherung reduziert.
  • Falls, wie in 3 dargestellt, nach der Detektion einer mageren Verbrennung nicht umgehend eine fette Verbrennung detektiert wird, kann sich nach Ablauf der P-Totzeit 46 die P-Stellgröße bis auf maximal 0,08 erhöhen. Ferner kann nach Ablauf einer I-Totzeit 48 die I-Stellgröße 40 inkrementell um einzelne Inkremente 50 erhöht werden, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel die einzelnen Inkremente 50 jeweils nach Ablauf der I-Totzeit 48 addiert werden. Es ist aber auch möglich zwischen den Inkrementen 50 eine von der I-Totzeit 48 verschiedene Zeitdauer vorzusehen, die für nachfolgende Inkremente 50 konstant oder variabel sein kann. Die Gesamtstellgröße 30 wird dadurch immer weiter erhöht bis eine fette Verbrennung detektiert wird. Die I-Stellgröße wird danach um die Inkremente 50 reduziert bis der definierte minimale I-Stellwert von 1,1 wieder erreicht ist.
  • Wie in 4 dargestellt kann zusätzlich ein Temperatursignal 52 beispielsweise eine Kühlwassertemperatur von der Steuereinrichtung 14 eingelesen werden. Ein hinreichend hohes gemessenes Temperatursignal 52 indiziert, dass die Kaltlaufphase der Brennkraftmaschine bald beendet sein kann. Die Beträge der P-Stellgröße 38 und der I-Stellgröße 40 können dann vorzugsweise rampenförmig reduziert werden, so dass sich in dem Fall einer Detektierten mageren Verbrennung eine geringere Gesamtstellgröße 30 ergibt. Kurz vor Ende der Kaltlaufphase ist eine besonders fette Verbrennung nicht mehr erforderlich, so dass durch die geringere Gesamtstellgröße 30 ein geringerer Kraftstoffverbrauch erreicht werden kann ohne die in der Brennkraftmaschine 12 vorgesehene Verbrennung nachteilig zu beeinflussen.
  • Während zumindest ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel in der vorstehenden Beschreibung näher erläutert wurde, sollte anerkannt werden, dass eine Vielzahl von Variationen möglich sind. Die Ausführungsbeispiele in der Beschreibung geben dem Fachmann eine nützliche Erläuterung an die Hand, um zumindest ein Ausführungsbeispiel zu verwirklichen, wobei Änderungen in Funktion und Anordnung der in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Elemente vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche und deren Äquivalente zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Motorsteuerung
    12
    Brennkraftmaschine
    14
    Steuereinheit
    16
    Kraftstoffzufuhr
    18
    Eingangsport
    20
    Abgassonde
    22
    Temperaturport
    24
    Temperaturmessfühler
    26
    P-Glied
    28
    I-Glied
    30
    Gesamtstellgröße
    32
    Computerprogramm
    34
    Computerprogrammprodukt
    36
    Signalfolge
    38
    P-Stellgröße
    40
    I-Stellgröße
    42
    Verbrennungssignal
    44
    tatsächlicher Lambda-Wert
    46
    P-Totzeit
    48
    I-Totzeit
    50
    Inkrement
    52
    Temperatursignal

Claims (15)

  1. Steuereinheit zur Kraftstoffzufuhrregelung während einer Kaltlaufphase einer Brennkraftmaschine (12), umfassend ein Eingangsport (18) zum Einlesen eines Verbrennungssignals (42) über das Vorliegen einer fetten oder mageren Verbrennung eines Kraftstoffgemischs in der Brennkraftmaschine (12), ein P-Glied (26) zur Bereitstellung einer P-Stellgröße (38), die bei Vorliegen einer fetten Verbrennung eine Kraftstoffreduktion und bei Vorliegen einer mageren Verbrennung eine Kraftstofferhöhung einstellt, ein I-Glied (28) zur Bereitstellung einer I-Stellgröße (40), die eine Kraftstofferhöhung einstellt, und ein Ausgangsport (32) zur Steuerung einer Kraftstoffzufuhr (16), wobei sich die P-Stellgröße (38) und die I-Stellgröße (40) während der Kaltlaufphase bei Vorliegen einer fetten Verbrennung im stationären Zustand weitgehend egalisieren.
  2. Steuereinheit nach Anspruch 1, wobei sich die P-Stellgröße (38) durch um einen P-Mittelwert umpolbaren P-Stellbetrag ergibt.
  3. Steuereinheit nach Anspruch 2, wobei der P-Stellbetrag nach einem Umpolen von einem P-Nominalwert bis zu dem maximalen P-Endbetrag erhöhbar ist.
  4. Steuereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Betrag der I-Stellgröße (40) bei Vorliegen einer mageren Verbrennung von einem I-Stellwert erhöhbar ist, wobei der Betrag der I-Stellgröße (40) insbesondere inkrementell erhöhbar ist.
  5. Steuereinheit nach Anspruch 4, wobei der Betrag der I-Stellgröße (40) bei Vorliegen einer fetten Verbrennung auf einen definierten minimalen I-Stellwert verringerbar ist, wobei der Betrag der I-Stellgröße (40) insbesondere inkrementell verringerbar ist.
  6. Steuereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Temperaturport (22) zum Einlesen eines Temperatursignals (52) zur Abschätzung der Temperatur der Brennkraftmaschine (12), insbesondere Kühlwassertemperatur, vorgesehen ist, wobei in Abhängigkeit von dem Temperatursignal (52) der Betrag der P-Stellgröße (38) und der Betrag der I-Stellgröße (40) verringerbar ist.
  7. Motorsteuerung zur Kraftstoffzufuhrregelung während einer Kaltlaufphase einer Brennkraftmaschine (12), umfassend eine Steuereinheit (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ein mit der Steuereinheit (14) verbundener Abgassensor (20), insbesondere eine Sprungsonde, zur Detektion einer fetten und/oder mageren Verbrennung in der Brennkraftmaschine (12) und eine mit der Steuereinheit (14) verbundenen Kraftstoffzufuhr (16) zur Steuerung einer der Brennkraftmaschine (12) zuzuführenden Kraftstoffmenge.
  8. Verfahren zur Kraftstoffzufuhrregelung während einer Kaltlaufphase einer Brennkraftmaschine (12) mit Hilfe einer Steuereinheit (14), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuereinheit (14) ein P-Glied (26) zur Bereitstellung einer P-Stellgröße (38), die bei Vorliegen einer fetten Verbrennung eine Kraftstoffreduktion und bei Vorliegen einer mageren Verbrennung eine Kraftstofferhöhung einstellt, und ein I-Glied (28) zur Bereitstellung einer I-Stellgröße (40), die eine Kraftstofferhöhung einstellt, aufweist, bei dem sich die P-Stellgröße (38) und die I-Stellgröße (40) während der Kaltlaufphase bei Vorliegen einer fetten Verbrennung im stationären Zustand weitgehend egalisieren.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem sich die P-Stellgröße (38) und die I-Stellgröße (40) bei Vorliegen einer mageren Verbrennung zu einer Gesamtstellgröße (30) addieren, wobei der maximale Betrag der Gesamtstellgröße (30) während der Kaltlaufphase größer als nach Ablauf der Kaltlaufphase ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem der Betrag der P-Stellgröße (38) während der Kaltlaufphase bei Vorliegen einer mageren Verbrennung nach Ablauf einer P-Totzeit (46) erhöht wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem der Betrag der I-Stellgröße (40) während der Kaltlaufphase bei Vorliegen einer mageren Verbrennung nach Ablauf einer I-Totzeit (48) von einem I-Stellwert aus erhöht wird, wobei die Erhöhung des Betrags der I-Stellgröße (40) insbesondere inkrementell erfolgt.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Betrag der I-Stellgröße (40) unmittelbar nach der Detektion einer fetten Verbrennung bis auf einen definierten minimalen I-Stellwert verringert wird, wobei die Verringerung des Betrags der I-Stellgröße (40) insbesondere inkrementell erfolgt.
  13. Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12 durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer, insbesondere einer Steuereinheit (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und/oder einer Motorsteuerung (10) nach Anspruch 7, ausgeführt wird.
  14. Computerprogramm mit kodierten Anweisungen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wenn das Computerprogramm auf einem Computer, insbesondere einer Steuereinheit (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und/oder einer Motorsteuerung (10) nach Anspruch 7, ausgeführt wird.
  15. Signalfolge mit computerlesbaren Anweisungen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wenn die Signalfolge von einem Computer, insbesondere einer Steuereinheit (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und/oder einer Motorsteuerung (10) nach Anspruch 7, verarbeitet wird.
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