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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine und eine Recheneinheit zu dessen Durchführung.
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Stand der Technik
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Das Luft-/Kraftstoffverhältnis wird in Ottomotoren für den sogenannten Homogenbetrieb durch eine Lambdaregelung derart eingestellt, dass der Mittelwert der Lambdawerte aller Zylinder λ = 1,0 beträgt. Hierdurch wird ein abgasarmer Betrieb mit üblichen Drei-Wege-Katalysatoren ermöglicht, die bei stöchiometrischer Verbrennung bekanntermaßen ihre größte Wirksamkeit besitzen
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Aufgrund von Zumesstoleranzen und zylinderindividuellen Luft-/Füllungsunterschieden, z.B. aufgrund von Systemtoleranzen, können die Lambdawerte in den einzelnen Zylindern einer Brennkraftmaschine trotz identischer Ansteuerung voneinander abweichen. Der nachfolgend auch als Lambda-Summenistwert bezeichnete, im Abgas gemessene Lambdawert, der sich aus den Beiträgen der jeweiligen Einzelzylinder zusammensetzt, kann daher den Sollwert 1,0 annehmen, obwohl die Lambda-Einzelistwerte um diesen Mittelwert schwanken.
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Beispielsweise ergibt sich für die Zylinder Zyl. 1 bis Zyl. 4 eines Vierzylindermotors mit Lambda-Einzelistwerten λZyl.1 = 1,1, λZyl.2 = 0,9, λZyl.3 = 1,2 und λZyl.4 = 0,8 ein Lambda-Summenistwert λZyl.1...4 = 1,0. Eine entsprechende Abweichung von Einzelzylindern vom Mittelwert (also, bezogen auf die Einzelzylinder, eine Vertrimmung) wird im Rahmen dieser Anmeldung als Zylinderunausgeglichenheit bezeichnet.
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Eine Zylinderunausgeglichenheit weist eine Reihe von Nachteilen auf. Die Vertrimmung des zylinderindividuellen Lambdawerts führt zunächst unmittelbar zu einer Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs. Übersteigt die Vertrimmung einen bestimmten Schwellwert, verschlechtern sich gegebenenfalls auch die Emissionen. Hierbei spielt zusätzlich die sogenannte Strähnigkeit des Abgases, also die Ausbildung von Strömungsfäden im Abgasmassenstrom, z.B. aufgrund unterschiedlicher Zylinderladungen, eine Rolle. Es ist wünschenswert und teilweise vom Gesetzgeber gefordert, derartige Abgasverschlechterungen erkennen und/oder durch geeignete Regelstrategien ausregeln zu können.
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Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Verfahren zur Erkennung bzw. Ausregelung einer Zylinderunausgeglichenheit im Homogenbetrieb bekannt.
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Einerseits kann das Signal der Lambdasonde analysiert werden, wobei dieses in einzelne, zylinderbezogene Werte zerlegt und ausgewertet wird. Dies ist bspw. in der
WO 96/35048 A1 beschrieben. Die Brauchbarkeit dieses Verfahrens ist jedoch stark von der Geometrie des Abgasstrangs abhängig und stellt hohe Anforderungen an die Motor- und Abgasstrangkonstruktion, die häufig nicht erfüllt werden können.
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Drehzahlbasierte Methoden andererseits sehen die Erkennung von Mengenfehlern des Motors im Magerbetrieb (λ > 1) vor. Hierbei werden sämtliche Zylinder gleichzeitig in den Magerbetrieb überführt und ein zylinderindividuelles Merkmal zur Laufunruhe ausgewertet. Im Gegensatz zum homogenen Betrieb ist im Magerbetrieb das Motormoment linear mit der Einspritzmenge korreliert. Um einen abgasneutralen Betrieb zu gewährleisten und ein Summenlambda von λ = 1,0 zu erhalten, wird dabei eine späte, momentenunwirksame Nacheinspritzung abgesetzt. Das Verfahren eignet sich daher nicht für Saugrohrmotoren. Entsprechende Verfahren und weitere Aspekte hierzu sind beispielsweise in der
DE 195 27 218 A1 , der
DE 43 19 677 A1 , der
DE 10 2004 010 412 A1 , der
DE 197 33 958 A1 , der
EP 0 929 794 B1 und der
DE 10 2006 026 390 A1 offenbart und erläutert.
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Sämtliche genannte Verfahren erfordern einen sogenannten Vollmotorbetrieb, bei dem sämtliche Zylinder befeuert werden. Moderne Motorenkonzepte sehen jedoch vor, zur Kraftstoffeinsparung im niedrigen Teillastbereich einzelne Zylinder vollständig abzuschalten, so dass in diesen keine Verbrennung mehr stattfindet. Ein derartiger Betrieb wird auch als Halb- bzw. Teilmotorbetrieb bezeichnet.
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Daher ist auch eine optimale Lambdaeinstellung im Halb- bzw. Teilmotorbetrieb wünschenswert.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund schlägt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine und eine Recheneinheit zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vor. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Maßnahmen kommen im Rahmen eines Verfahrens zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit wenigstens zwei Zylindern zum Einsatz, die in wenigstens zwei Betriebsarten betrieben wird. In einer ersten Betriebsart werden dabei sämtliche Zylinder der Brennkraftmaschine zur Erzeugung eines entsprechenden Motormoments befeuert, also im üblichen Motorbetrieb, z.B. einem Viertaktbetrieb, mit einem Kraftstoff-/Luftgemisch beaufschlagt und aktiv gezündet oder einem Selbstzündeverfahren unterworfen. In wenigstens einer weiteren Betriebsart wird nur ein Teil der Zylinder, gegebenenfalls auch nur ein einziger Zylinder, befeuert.
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In allen Betriebsarten wird ein Lambda-Summenistwert der Brennkraftmaschine mittels eines Lambdareglers durch eine Anpassung der den jeweils befeuerten Zylindern (insgesamt) zugeführten Kraftstoff- und/oder Luftmenge auf einen Lambda-Summensollwert eingestellt. Dies wird als globale Lambdaregelung bezeichnet und ist im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Wie bereits zuvor teilweise erläutert, gibt der Lambdaistwert die in der Brennkraftmaschine jeweils vorliegenden Stöchiometrieverhältnisse an. Durch eine Erhöhung der jeweils zugeführten Kraftstoffmenge in Bezug auf die vorliegende Luft kann ein entsprechendes Kraftstoff-/Luftgemisch "angefettet", der Lambdawert also auf Werte < 1 verschoben, und umgekehrt durch Reduzieren der zugeführten Kraftstoffmenge ein Kraftstoff-/Luftgemisch "abgemagert", der Lambdawert also entsprechend in einen Bereich > 1 verschoben werden.
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Soll nun ein Teilmotorbetrieb, also eine weitere Betriebsart, in der nur ein Teil der Zylinder befeuert wird, realisiert werden, kann es beim Umschalten von der ersten in die zweite Betriebsart durch den Wegfall einzelner Zylinder zu einer Veränderung des Lambda-Summenistwerts kommen. Wie zuvor erläutert, muss jeder Lambda-Einzelistwert nämlich nicht notwendigerweise dem Lambda-Summenistwert entsprechen, z.B. wenn Zumesstoleranzen und/oder zylinderindividuelle Luft-/Füllungsunterschiede vorliegen. Die Lambda-Einzelistwerte können daher von dem Lambda-Summenistwert, den sie in ihrer Gesamtheit bilden, abweichen. Werden nun keine zusätzlichen Maßnahmen getroffen, kann daher unmittelbar nach dem Umschalten ein zu mageres bzw. zu fettes Gemisch – also ein zu hoher bzw. zu niedriger Summen-Lambdaistwert – vorliegen. Ein derartiger Lambdafehler verschlechtert das Emissionsverhalten der Brennkraftmaschine und muss korrigiert werden.
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Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, beim Umschalten von der ersten Betriebsart (dem Vollmotorbetrieb) in eine andere Betriebsart (den Teilmotorbetrieb) den Lambdaregler (bzw. dessen Reglerausgang) mit einem Vorsteuerwert zu beaufschlagen, der einer Verschiebung des Lambda-Summenistwerts entgegenwirkt und diese vorzugsweise weit möglichst kompensiert. Wird also durch eine Abschaltung eines Teils der Zylinder der Lambda-Summenistwert erhöht, kann ein Lambdaregler (bzw. dessen Reglerausgang) mit einem Vorsteuerwert beaufschlagt werden, der die dem Motor insgesamt zugeführte Kraftstoffmenge in entsprechender Weise erhöht (und/oder die Luftmenge verringert), sodass sich wieder der erwünschte Lambda-Summensollwert (von bspw. 1) ergibt. Umgekehrt kann, wenn ein Umschalten von der ersten Betriebsart in die andere Betriebsart eine Reduzierung des Lambdawerts zur Folge haben würde, der Lambdaregler (bzw. dessen Reglerausgang) mit einem Vorsteuerwert beaufschlagt werden, der die Kraftstoffmenge verringert (und/oder die Luftmenge erhöht).
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Die vorliegende Erfindung bewirkt daher eine vorteilhafte Vorsteuerung einer globalen Lambdaregelung, mit der einer Verschiebung des Lambda-Summenistwerts entgegengewirkt werden kann. Ein geeigneter Vorsteuerwert kann bspw. durch Beobachten einer Veränderung des Lambdareglerausgangs beim Umschalten bestimmt werden. Die Veränderung wird als geeigneter Vorsteuerwert gespeichert.
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Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Maßnahmen ist darin zu sehen, dass durch den genannten zusätzlichen Eingriff am Ausgang des Lambdareglers die Regelgröße (also der Lambda-Summenistwert) nahezu unverändert bleibt. Eine Lambdakorrektur ist im Betrieb unvorteilhaft, weil die Stellgrößen des Lambdareglers häufig durch Kraftfahrzeugsysteme überwacht werden und ungünstige Adaptionswerte zu (hier falschpositiven) Fehlereinträgen in Fehlerspeichern führen können.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist neben der globalen Lambdaregelung noch eine zylinderindividuelle Lambdaregelung vorgesehen. Bei der zylinderindividuellen Lambdaregelung wird für jeden befeuerten Zylinder ein Korrekturfaktor zur Korrektur der dem jeweiligen Zylinder zugeführten Kraftstoffund/oder Luftmenge bestimmt, um auch einen Lambda-Einzelistwert des jeweiligen Zylinders auf einen erwünschten Lambda-Einzelsollwert, üblicherweise im Wesentlichen λ = 1, einzustellen. In dieser Ausgestaltung kann die Erfindung besondere Vorteile entfalten. Bei den gewissen zylinderindividuellen Lambdaregelungen werden nämlich die Korrekturfaktoren so bestimmt, dass sie im Mittel 100% ergeben (damit die resultierende Korrektur des Gesamtsystems durch die zylinderindividuellen Adaptionswerte lambdaneutral erfolgt; es ist gerade keine Verschiebung des Lambda-Summenistwerts gewünscht). Daher wird es üblicherweise vorkommen, dass beim Umschalten die Korrekturfaktoren der verbleibenden Zylinder nicht 100% ergeben und entsprechend nachgeführt werden. Diese Nachführung verändert jedoch den Lambda-Summenistwert und verursacht einen Eingriff des Lambdareglers, was vermieden werden soll.
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Die zylinderindividuelle Lambdaregelung erfolgt vorteilhafterweise dann, wenn der Lambda-Summenistwert durch den Lambdaregler der Brennkraftmaschine auf den Lambda-Summensollwert eingestellt ist und den Zylindern jeweils identische Kraftstoffsollmengen zugeführt werden. In diesem Rahmen sind die zylinderindividuellen Abweichungen am besten bestimmbar. Die Kraftstoffsollmengen müssen dabei nicht notwendigerweise den zugeführten Kraftstoffistmengen entsprechen, beispielsweise dann, wenn Abweichungen im Einspritzverhalten der Einspritzventile vorliegen, Düsennadeln belegt sind oder dergleichen. Eine Sollwert-Istwert-Diskrepanz kann dabei eine Quelle zylinderindividueller Lambdaabweichungen sein, muss jedoch nicht die einzige Quelle darstellen. In der ersten Betriebsart, d. h. wenn sämtliche Zylinder befeuert werden, wird die jedem befeuertem Zylinder zugeführte Kraftstoffmenge auf Grundlage der jeweils bestimmten Kenngröße mittels eines der (globalen) Lambdaregelung überlagerten Adaptionswerts (lokale, d. h. zylinderindividuelle Lambdaregelung) derart angepasst, dass jeder Lambda-Einzelistwert dem Lambda-Summenistwert zumindest weitgehend entspricht. Weist ein individueller Zylinder dabei, wie zuvor erläutert, einen Lambdawert von > 1 auf, wird die entsprechende Kraftstoffmenge durch den Adaptionswert entsprechend erhöht (und/oder die Luftmenge reduziert). Umgekehrt wird die Kraftstoffmenge reduziert (und/oder die Luftmenge erhöht), wenn der zylinderindividuelle Lambdawert < 1 beträgt. Es erfolgt also mit anderen Worten eine zylinderindividuelle Adaption der Lambda-Einzelistwerte an den Lambda-Summenistwert.
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Die erforderliche Korrektur, d. h. entsprechende Vorsteuerwerte für den Lambdaregler, die bei der Umschaltung verwendet werden, lassen sich beispielsweise dadurch bestimmen, dass die Brennkraftmaschine (z.B. im Rahmen eines Testbetriebsmodus) von der ersten Betriebsart in die andere überführt und eine hierdurch bewirkte Verschiebung des Lambda-Summenistwerts bestimmt wird. Die bestimmte Verschiebung des Lambda-Summenistwerts kann später direkt in eine entsprechende Vorsteuerung im Rahmen eines Regelbetriebs übernommen werden.
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Vorteilhaft kann auch sein, den Vorsteuerwert dadurch zu bestimmen, dass eine zu erwartende Verschiebung des Lambda-Summenistwerts auf Grundlage der Korrekturfaktoren (Adaptionswerte) der jeweils befeuerten Zylinder ermittelt wird. Hierzu kann beispielsweise eine Kennlinie verwendet werden, in der entsprechende Abweichungen der Summenadaptionswerte in Lambdakorrekturwerte umgerechnet werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Korrektur aus einer Reaktion bzw. Stellgrößenänderung des Lambdareglers nach (zunächst unkorrigierter) Umschaltung in den Teil- bzw. Halbmotorbetrieb bestimmt werden.
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Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs bzw. einer Brennkraftmaschine, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
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Auch die Implementierung des Verfahrens in Form von Software ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere Disketten, Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs u. a. m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine Brennkraftmaschine, bei der erfindungsgemäße Aspekte realisiert sein können, in Draufsicht.
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2 zeigt eine Brennkraftmaschine, bei der erfindungsgemäße Aspekte realisiert sein können, in Seitenansicht.
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3 zeigt ein Verfahren, bei dem erfindungsgemäße Aspekte realisiert sein können, in schematischer Darstellung.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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In 1 ist ein Ausschnitt eines Kraftfahrzeugs aufweisend eine Brennkraftmaschine 10 mit Kraftstoffsystem 20, Zuluftsystem 30 und Abgassystem 40 sowie eine Recheneinheit 50 als Steuergerät zu deren Ansteuerung schematisch in Draufsicht dargestellt. Die Brennkraftmaschine 10 ist vorzugsweise als Ottomotor mit Kraftstoff-Direkteinspritzung ausgebildet. Die Brennkraftmaschine 10 umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel vier Zylinder 11, 12, 13, 14, es ist jedoch auch jede andere Zahl von Zylindern möglich. Kraftstoff wird durch das Kraftstoffsystem 20 bereitgestellt und über entsprechende Einspritzventile 21 jeweils in die Zylinder 11, 12, 13, 14 eingespritzt.
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Den Zylindern 11, 12, 13, 14 wird Luft über das Zuluftsystem 30 zugeführt, wobei für jeden der Zylinder 11, 12, 13, 14 ein Einlassventil 31 vorgesehen ist. Verbrennungsabgas wird über Auslassventile 41 aus den Zylindern 11, 12, 13, 14 ausgestoßen und über das Abgassystem 40 abgeführt. Im Abgassystem 40 ist ein Katalysator 42 vorgesehen, der unter anderem Kohlenmonoxid und Stickoxide umwandelt und vorteilhafterweise als Drei-Wege-Katalysator ausgebildet ist.
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Das Steuergerät 50 steht mit Stellgliedern der Brennkraftmaschine 10, des Kraftstoffsystems 20, des Zuluftsystems 30 und/oder des Abgassystems 40 in Wirkverbindung, um diese in geeigneter Weise anzusteuern. Im Detail steuert das Steuergerät 50 z.B. die Einspritzventile 21, die Einlassventile 31, die Auslassventile 41 und weitere Stellglieder an. Insbesondere ist das Steuergerät 50 dazu ausgebildet, eine definierte Kraftstoffmenge mittels der Einspritzventile 21 vorzugeben. Das Steuergerät 50 kann einen als Teil des Steuergeräts 50 ausgebildeten Lambdaregler 52 aufweisen. Das Steuergerät 50 ist programmtechnisch zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet.
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Weiterhin sind geeignete Sensoren, wie insbesondere eine Lambdasonde 51, die im Abgassystem 40 stromaufwärts des Katalysators 42 angeordnet ist, sowie nicht dargestellte Temperatur- und/oder Drucksensoren vorgesehen, um entsprechende Motorzustände zu erfassen, so dass der Betrieb der Bennkraftmaschine 10 in Abhängigkeit von diesen mittels des Steuergeräts 50 realisieren werden kann. Die Lambdasonde 51 ist zur Erfassung eines Sauerstoffgehalts im Abgassystem 40 eingerichtet und übermittelt diesen oder einen entsprechenden hiervon abgeleiteten Wert z.B. an den in dem Steuergerät 50 implementierten Lambdaregler 52.
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Das Steuergerät 50 steuert die Brennkraftmaschine mittels Ansteuerbefehlen O oder durch Übermittlung entsprechender Parameter an, um ein Antriebsmoment bereitzustellen. Hierzu erhält das Steuergerät 50 Eingaben I, die beispielsweise externe Anforderungen, wie ein Fahrerwunschmoment, eine Fahrpedalstellung und dergleichen umfassen, mit denen von extern ein Antriebsmomentenwunsch vorgegeben werden kann. Weiterhin erhält das Steuergerät 50 von den genannten Sensoren entsprechende Informationen über Motorzustände als Eingaben I, beispielsweise eine Drehzahl, Drücke und Temperaturen im Luftzufuhrsystem 20 und/oder im Abgassystem 40.
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Im Vollmotorbetrieb sind alle Zylinder 11, 12, 13, 14 der Brennkraftmaschine 10 aktiv und werden z.B. gemäß eines hinlänglich bekannten und hier nicht näher erläuterten Viertaktbetriebs in einer vorgegebenen Reihenfolge befeuert.
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Je nach gewünschtem Betriebszustand, beispielsweise der Vorgabe eines Fahrerwunschmoments oder einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 10, wie beispielsweise einem Leerlaufbetrieb, kann das Steuergerät 50 entscheiden, dass das Antriebsmoment von jeweils nur einem oder nur von einem Teil der Zylinder 11, 12, 13, 14 bereitgestellt werden soll. In diesem Fall wird wenigstens einer der Zylinder 11, 12, 13, 14 abgeschaltet und das gesamte Antriebsmoment nur noch von einem befeuerten Zylinder 11, 12, 13, 14 oder einem entsprechenden Satz von befeuerten Zylindern 11, 12, 13, 14 bereitgestellt. Eine entsprechende Teilabschaltung wird als Teilmotorbetrieb bezeichnet. Wird dabei die Hälfte der Zylinder 11, 12, 13, 14 abgeschaltet, spricht man von einem Halbmotorbetrieb. Der Halbmotorbetrieb stellt den Standard des Teilmotorbetriebs dar, da dieser die Mechanik der Brennkraftmaschine 10 am wenigsten belastet. Hierbei kann auch vorgesehen sein, von einem Satz von Zylindern 11, 12, 13, 14 zu einem anderen Satz von Zylindern 11, 12, 13, 14 umzuschalten, so dass in einer ersten Betriebsart z.B. die Zylinder 11 und 13 und in einer zweiten Betriebsart die Zylinder 12 und 14 befeuert werden.
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2 zeigt eine alternative Darstellung des Ausschnitts der 1 in Seitenansicht, wobei der 1 entsprechende Elemente der Übersichtlichkeit halber nicht erneut erläutert sind. Auf die Darstellung einer Reihe von Komponenten, insbesondere des Kraftstoffsystems 20, des Zuluftsystems 30 und des Abgassystems 40 wurde dabei verzichtet.
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In den Zylindern 11, 12, 13, 14 sind jeweils Kolben 11', 12', 13', 14' angeordnet. Die auf die Kolben 11', 12', 13', 14' bei Befeuerung des entsprechenden Zylinders 11, 12, 13, 14 wirkenden Gaskräfte werden über diesen zugeordnete Kolbenstangen 11'', 12'', 13'', 14'' auf eine Kurbelwelle 15 übertragen. Bei einer zuvor erläuterten Zylinderunausgeglichenheit, z.B. bei unterschiedlichen Kraftstoffmengen, variieren die auf die Kolben 11', 12', 13', 14' wirkenden Gaskräfte und damit auch die Gleichförmigkeit der Drehbewegung der Kurbelwelle 15. Eine entsprechend Ungleichförmigkeit wird als Laufunruhe bezeichnet.
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Mit der Kurbelwelle 15 ist zur Bestimmung der Laufunruhe ein Geberrad 16 drehfest gekoppelt. Die Drehbewegung des Geberrades 16 bildet sich z.B. in einem Signal 53' eines Drehwinkelsensors 53 ab. Das Steuergerät 50 bzw. ein entsprechend vorgesehenes Auswertemodul 54 wertet das Signal 53' aus und bestimmt hieraus zylinderindividuelle Werte.
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Das Geberrad 16, das in der 2 in Seitenansicht zu sehen ist, weist über seinen Umfang verteilte Markierungen 16' auf. Bei diesen Markierungen 16' kann es sich z.B. um ferromagnetische Vorsprünge handeln, deren Flanken beim Vorbeilaufen an einem als Drehzahlsensor 53 verwendeten Induktivsensor steile Flanken im Signal 53' erzeugen. Das Geberrad 16 kann in Segmente eingeteilt sein. Jedes Segment kann eine vorbestimmte Anzahl von Markierungen 16' aufweisen. Durch Abzählen der Signalflanken stellt das Steuergerät 50 jeweils Beginn und Ende eines entsprechenden Segments fest und bestimmt Segmentzeiten in denen die Segmente an dem Drehzahlsensor 53 vorbeilaufen.
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In 3 ist ein Verfahren gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt und insgesamt mit 100 bezeichnet.
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In einem ersten Verfahrensschritt 1 läuft eine Brennkraftmaschine, wie beispielsweise die Brennkraftmaschine 10 der 1 und 2, in einem Vollmotorbetrieb. Ein Lambdaregler stellt hierbei kontinuierlich einen Lambda-Summenistwert der Brennkraftmaschine 10 auf einen Lambda-Summensollwert, beispielsweise den Wert 1,0 zur Erzielung eines Homogenbetriebs, ein. Durch ein geeignetes Verfahren, beispielsweise mittels eines Laufunruheverfahrens, werden zylinderindividuelle Lambdaabweichungen ermittelt und jeweils durch entsprechend der Lambdaregelung überlagerte Adaptionswerte ausgeglichen, d. h. auch Lambda-Einzelistwerte der einzelnen Zylinder werden auf einen Lambda-Einzelsollwert, beispielsweise den Wert 1,0 geregelt.
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In einem zweiten Verfahrensschritt 2 wird von einer Steuereinrichtung, zum Beispiel dem Steuergerät 50 der 1 und 2, ein entsprechendes Ansteuersignal 50' erhalten, das einen Teil- oder Halbmotorbetrieb anfordert. Wird ein entsprechendes Signal 50' erhalten, erfolgt eine Ansteuerung des Lambdareglers 52 mit einem Vorsteuersignal 52', das eine, Eingriff des Lambdareglers 52 entgegenwirkt. Dazu wird insbesondere das Ausgangssignal des Lambdareglers, insbesondere multiplikativ, mit einem Vorsteuerwert beaufschlagt. Der Vorsteuerwert kann, wie zuvor erläutert, in einer entsprechenden Steuereinrichtung hinterlegt sein. Er kann ermittelt werden, indem beispielsweise nach einem ersten Umschalten die Reaktion des Lambdareglers erfasst und gespeichert wird. Bei späteren Umschaltvorgängen wird dann das gespeicherte Ergebnis als Vorsteuerwert auf den Lambdareglerausgang aufgeschaltet, so dass der Lambdaregler selbst nicht mehr reagieren muss.
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In einem dritten Verfahrensschritt 3 läuft die Brennkraftmaschine im Halbmotorbetrieb, wobei die entsprechende Vorsteuerung für die Lambdaregelung 52 aktiv ist und diese hierdurch ein Summenlambda auf dem gewünschten Sollwert hält. Das Verfahren kann zyklisch ausgeführt werden und, wie durch den gestrichelten Pfeil 110 veranschaulicht, zu Schritt 1 zurückkehren, d. h. die Brennkraftmaschine 10 kann erneut in einen Vollmotorbetrieb überführt werden.
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Beispielsweise könnten sich bei einem Vierzylindermotor im Vollmotorbetrieb für die einzelnen Zylinder Zyl_1 bis Zyl_4 die folgenden Isteinspritzmengen (EM) bei einer Solleinspritzmenge von 100% ergeben: EM_Zyl_1 = 100%, EM_Zyl_2 = 100%, EM_Zyl_3 = 100%, EM_Zyl_4 = 140%.
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Die Lambda-Einzelistwerte verhalten sich in ausreichender Genauigkeit indirekt proportional zur Einspritzmenge, λ_Zyl_1 = 1, λ_Zyl_2 = 1, λ_Zyl_3 = 1, λ_Zyl_4 ≈ 0,71, woraus sich ein Lambda-Summenistwert von etwa 0,93 ergibt.
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Die globale Lambdaregelung könnte die Einspritzmenge über alle Zylinder reduzieren zu: EM_Zyl_1 ≈ 93%, EM_Zyl_2 ≈ 93%, EM_Zyl_3 ≈ 93%, EM_Zyl_4 = 130%, um einen Lambda-Summenistwert von 1 zu erreichen.
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Die Lambda-Einzelistwerte in ausreichender Genauigkeit betragen nun etwa: λ_Zyl_1 ≈ 1,08, λ_Zyl_2 ≈ 1,08, λ_Zyl_3 ≈ 1,08, λ_Zyl_4 ≈ 0,77.
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Die zylinderindividuelle Lambdaregelung könnte folgende Korrekturfaktoren (FAK) bestimmen mit Mittelwert = 1: FAK_Zyl_1 ≈ 1,08, FAK_Zyl_2 ≈ 1,08, FAK_Zyl_3 ≈ 1,08, FAK_Zyl_4 ≈ 0,77.
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Daraus ergäbe sich im Vollmotorbetrieb: EM_Zyl_1 = 100%, EM_Zyl_2 = 100%, EM_Zyl_3 = 100%, EM_Zyl_4 = 100%.
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Eine Abschaltung bspw. der Zylinder 3 und 4 würde zu einer Veränderung der Korrekturfaktoren führen, um den Mittelwert = 1 zu erhalten: FAK_Zyl_1 = 1, FAK_Zyl_2 = 1 und dementsprechend zu einer globalen Abmagerung: EM_Zyl_1 ≈ 93%, EM_Zyl_2 ≈ 93%.
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Hier würde der Lambdaregler anspringen und das Gemisch anfetten, im vorliegenden Beispiel um einen Faktor 1,08. Dies soll aus den oben bereits erläuterten Gründen vermieden werden. Überdies müsste diese Anfettung bei einer späteren Rückschaltung in den Vollmotorbetrieb wieder ausgeregelt werden. Beide Eingriffe des Lambdareglers sind eigentlich unnötig.
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Bei der Umsetzung der Erfindung wird nun parallel zur Umschaltung in den Halbmotorbetrieb eine Vorsteuerung innerhalb der globalen Lambdaregelung vorgenommen. Durch diesen Eingriff wird die Abmagerung aufgrund der Verstellung der Korrekturfaktoren durch eine zeitgleiche Anfettung durch den vorgesteuerten Lambdaregler (im obigen Beispiel würde der globale Lambdareglerausgang z.B. mit einem Faktor 1,08 vorgesteuert) kompensiert. Die Vorsteuerung des Lambdareglers kann z. B. durch vorherige Applikation festgelegt werden. Hierbei wird, wie erläutert, für jede Fett- bzw. Magerverschiebung, die bei Umschaltung auf Halbmotorbetrieb durch die Adaptionswerte auftreten kann, eine entsprechende Korrektur des Lambdareglers hinterlegt. Alternativ ist auch denkbar, die Lambdaänderung nach Umschaltung in den Halbmotorbetrieb zu messen und die daraus resultierende Korrektur des Lambdareglers dauerhaft für eine Vorsteuerung zu adaptieren.
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Ein besonderer Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens ist der, dass gegebenenfalls vorhandene "Fehlsichtigkeiten" (systematische Fehler) der Lambdasonde im Halbmotorbetrieb mit in der Vorsteuerung berücksichtigt werden. Hierdurch wird nach einer Adaption beim ersten Umschalten in einen Teilmotorbetrieb ein entsprechender Wert erlernt, so dass bei zukünftigen Umschaltungen keine erneute Reaktion des Lambdareglers mehr notwendig ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 96/35048 A1 [0007]
- DE 19527218 A1 [0008]
- DE 4319677 A1 [0008]
- DE 102004010412 A1 [0008]
- DE 19733958 A1 [0008]
- EP 0929794 B1 [0008]
- DE 102006026390 A1 [0008]
