DE102014202002A1 - Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Ottomotors, eines Kraftfahrzeugs, mit einer Gemischvorsteuerung, bei der zumindest eine für ein vorbestimmtes Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis erforderliche Zusammensetzung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches bestimmt wird, und mit einer Lambdaregelung, bei der mit wenigstens einer im Abgasstrom der Brennkraftmaschine angeordneten Lambdasonde eine Abweichung des Ist-Luft-Kraftstoffverhältnisses von dem vorbestimmten Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis bestimmt und daraus betriebsparameterabhängige Korrekturfaktoren für die von der Gemischvorsteuerung bestimmte Zusammensetzung des Luft-Kraftstoff-Gemisches bestimmt werden und bei der Gemischvorsteuerung in Abhängigkeit von der Last und/oder der Drehzahl und/oder der Temperatur der Brennkraftmaschine ein für diese Betriebsparameter bestimmter betriebsparameterabhängiger Korrekturfaktor bei der Bestimmung der Zusammensetzung des Luft-Kraftstoff-Gemisches berücksichtigt wird. Erfindungsgemäß wird bei der Gemischvorsteuerung die Zusammensetzung des Luft-Kraftstoffgemisches zusätzlich in Abhängigkeit weiterer Betriebsparameter des Fahrzeugs, insbesondere der Brennkraftmaschine bestimmt.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Ottomotors, eines Kraftfahrzeugs, mit einer Gemischvorsteuerung, bei der zumindest eine für ein vorbestimmtes Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis erforderliche Zusammensetzung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches bestimmt wird, nach Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Grundsätzlich ist bereits bekannt, eine Korrektur bzw. Adaption der Zumessung der Kraftstoffmasse und/oder der den Brennraum zuzuführender Luftmasse im Rahmen einer Vorsteuerung der Kraftstoffmasse und/oder der Luftmasse vorzunehmen, um so eine gewünschtes Luft-Kraftstoffverhältnis präziser einstellen zu können. Eine derartige Gemischadaption bzw. die Ermittlung der entsprechenden Korrekturfaktoren erfolgt in heutigen Fahrzeugen in Abhängigkeit von der Last, der Drehzahl und der Motortemperatur.
  • Ein Verfahren zur Ermittlung von betriebspunktabhängigen Korrekturwerten für die Zusammensetzung des Luft-Kraftstoffverhältnisses ist bereits aus der DE 103 38 058 A1 bekannt. Dabei werden in einer Betriebsphase der Brennkraftmaschine ab Erreichen einer ersten Temperaturschwelle der Brennkraftmaschine bis zum Erreichen einer vorbestimmten Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine Korrekturwerte für verschiedene Temperaturen der Brennkraftmaschine bestimmt und abgespeichert, welche für die Gemischvorsteuerung bzw. zur Adaption dienen. Die so ermittelten Korrekturwerte werden zusätzlich mit einzelnen Motorbetriebsbedingungen und/oder Motorbetriebsbereichen verknüpft, so dass für die Gemischvorsteuerung zum aktuellen Betriebspunkt gehörenden Korrekturwerte herangezogen werden können.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein hinsichtlich der Genauigkeit der Gemischadaption bzw. Gemischvorsteuerung verbessertes Verfahren anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Das erfindungsgemäße Verfahren, sowie dessen vorteilhafte Ausgestaltungen können mittels eines implementierten Algorithmus oder einer entsprechenden Baugruppenanordnung in zumindest einer dafür vorgesehenen Steuervorrichtung, insbesondere in einer Motorsteuervorrichtung umgesetzt werden.
  • Die Erfindung basiert auf der Grundlage eines bekannten Verfahrens zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Ottomotors, eines Kraftfahrzeugs, mit einer Gemischvorsteuerung und mit einer Lambdaregelung, wobei durch die Gemischvorsteuerung zumindest eine für ein vorbestimmtes Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis erforderliche Zusammensetzung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches bestimmt wird und aus der Abweichung des tatsächlichen Ist-Luft-Kraftstoffverhältnis von dem vorbestimmten Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis betriebsparameterabhängige Korrekturfaktoren für die von der Gemischvorsteuerung bestimmte Zusammensetzung des Luft-Kraftstoff-Gemisches bestimmt werden. Die ermittelten Korrekturfaktoren werden dann bei der von Gemischvorsteuerung zu bestimmenden Zusammensetzung des Luft-Kraftstoffgemisches berücksichtigt.
  • Gemäß dem Stand der Technik werden bisher lediglich von der Last und/oder der Drehzahl und/oder der Motortemperatur abhängige Korrekturfaktoren bestimmt, d. h. bei der Bestimmung der Zusammensetzung des Luft-Kraftstoffgemisches wird in Abhängigkeit von der aktuellen Last, der Drehzahl und der Motortemperatur ein für diese Betriebsparameterwerte ermittelter Korrekturfaktor berücksichtigt.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die derzeit übliche Korrektur der Gemischvorsteuerung mittels der lediglich von der Last, der Drehzahl und der Motortemperatur abhängigen betriebsparameterabhängigen Korrekturfaktoren in bestimmten Betriebssituationen zu ungenau ist, so dass das vorbestimmte Luft-Kraftstoff-Verhältnis in Betriebssituationen, in denen die Lambdaregelung (noch) nicht einsatzbereit ist, mit der alleinigen Gemischvorsteuerung nur sehr grob eingestellt werden kann. Ab dem Zeitpunkt, ab dem die Lambdaregelung überhaupt einsatzbereit ist, ist somit noch eine erhebliche (Nach-)Regelung des Lambdawertes (Luft-Kraftstoff-Verhältnisses) notwendig.
  • Um nun eine auch bereits vor dem Einsetzen der Lambdaregelung präzisere Einstellung der Gemischvorsteuerung durch eine entsprechende Gemischadaption erreichen zu können, sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass bei der Gemischvorsteuerung die Zusammensetzung des Luft-Kraftstoffgemisches zusätzlich in Abhängigkeit weiterer Betriebsparameter des Fahrzeugs, insbesondere der Brennkraftmaschine bestimmt wird. Mit anderen Worten werden nicht nur die Last, die Drehzahl und die Motortemperatur ausgewertet und bei der Bestimmung der Zusammensetzung berücksichtigt, sondern auch weitere auswertbare Betriebsparameter.
  • Vorteilhafterweise wird dazu für zumindest einen weiteren Betriebsparameter oder eine weitere Betriebsparameterkombination des Fahrzeugs, insbesondere der Brennkraftmaschine, ein weiterer betriebsparameterabhängiger Korrekturfaktor für die von der Gemischvorsteuerung zu bestimmende Zusammensetzung des Luft-Kraftstoff-Gemisches bestimmt, der bei der Gemischvorsteuerung berücksichtigt wird. Es werden also zusätzliche Gemischkorrekturfaktoren definiert, die bei bestimmten Betriebsbedingungen des Fahrzeugs aus der auftretenden Gemischabweichung gelernt und eingerechnet werden. Somit können bei der Gemischadaption z. B. auch verschiedene Motorbetriebsarten berücksichtigt werden.
  • Vorteilhafterweise kann ein weiterer betriebsparameterabhängiger Korrekturfaktor in Abhängigkeit der Einspritzstrategie, insbesondere in Abhängigkeit davon, ob eine Einfach- oder Mehrfacheinspritzung von Kraftstoff in den Zylinder vorgenommen wird, bestimmt werden. Demzufolge können somit auch bei ansonsten gleichen Betriebsbedingungen (Last, Drehzahl, Motortemperatur) unterschiedliche bzw. zusätzliche Korrekturfaktoren für eine Einfacheinspritzung oder Mehrfacheinspritzung gelernt und für die Gemischadaption bereitgestellt werden.
  • Alternativ oder zusätzlich kann ein weiterer betriebsparameterabhängiger Korrekturfaktor in Abhängigkeit davon, ob ein gedrosselter Motorbetrieb oder ein ungedrosselter Motorbetrieb erfolgt, bestimmt werden. Somit würden auch für den Fall des gedrosselten Betriebs oder des ungedrosselten Motorbetriebs verschiedene bzw. zusätzliche Korrekturfaktoren gelernt werden.
  • Alternativ oder zusätzlich kann ein weiterer betriebsparameterabhängiger Korrekturfaktor in Abhängigkeit vom Betriebszustand eines Abgaskatalysators, insbesondere in Abhängigkeit davon, ob sich der Abgaskatalysator in einem Heizbetrieb befindet oder nicht, für die Gemischvorsteuerung bestimmt werden.
  • Ebenso möglich ist eine Bestimmung eines weiterer betriebsparameterabhängigen Korrekturfaktors in Abhängigkeit von der Ansauglufttemperatur, insbesondere in Abhängigkeit davon, ob die Ansauglufttemperatur einen definierten Schwellwert überschreitet oder nicht und/oder in Abhängigkeit vom aktuellen Getriebebetrieb, insbesondere in Abhängigkeit davon, ob eine Fahrstufe eingelegt ist oder sich das Getriebe im Leerlauf befindet.
  • Je nach Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Weiterbildung können für jeden der genannten Betriebsparameter eigene Korrekturfaktoren oder für eine bestimmte Kombination von Betriebsparameter entsprechende Korrekturfaktoren ermittelt werden.
  • Um einen komfortablen Übergang beim Wechsel auf einen neuen Korrekturfaktor (z. B. beim Wechsel vom Leerlauf in eine Getriebestufe) sicherstellen zu können, wird bei einem Wechsel des Betriebspunkt bzw. der Betriebsparameter, die einen Wechsel des betriebsparameterabhängigen Korrekturfaktors vom ursprünglichen Korrekturfaktor auf einen neuen Korrekturfaktor erfordern, der Wechsel des betriebsparameterabhängigen Korrekturfaktors vom ursprünglichen Korrekturfaktor auf den neuen Korrekturfaktor ggf. mittels eines limitierenden Gradienten durchgeführt werden. Dadurch können ansonsten auftretende Sprünge in der Gemischzusammensetzung vermieden werden.
  • Zur Ermittlung der betriebsparameterabhängigen Korrekturfaktoren können verschiedene Modelle herangezogen werden. Optimalerweise werden diese betriebsparameterabhängigen Korrekturfaktoren jedoch mittels eines neuronalen Korrekturgebers bestimmt. Dabei erhält der neuronale Korrekturgeber die relevanten Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs, Reglereingangsgrößen und Stellgrößen der übergeordneten Lambda-Reglung bzw. -einrichtung und erzeugt aufgrund dieser Eingangsgrößen entsprechende Korrekturfaktoren für die von der Gemischvorsteuerung bestimmte Zusammensetzung des Luft-Kraftstoff-Gemisches, um eine Adaption von den – den neuronalen Korrekturgeber in seiner Wirkungsweise beeinflussenden – Parametern herbeizuführen.
  • Durch dieses hier dargestellte Verfahren kann auf einfache und kostengünstige Weise die Gemischvorsteuerung bereits vor dem Einsetzen der Lambda-Regelung sehr präzise erfolgen, so dass auch bei anschließend betriebsbereiter Lambda-Regelung diese deutlich entlastet wird. Weiter werden damit wesentliche Verbesserungen im Fahr- und Emissionsverhalten erzielt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10338058 A1 [0003]

Claims (9)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Ottomotors, eines Kraftfahrzeugs, mit einer Gemischvorsteuerung, bei der zumindest eine für ein vorbestimmtes Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis erforderliche Zusammensetzung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches bestimmt wird, und mit einer Lambdaregelung, bei der mit wenigstens einer im Abgasstrom der Brennkraftmaschine angeordneten Lambdasonde eine Abweichung des Ist-Luft-Kraftstoffverhältnisses von dem vorbestimmten Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis bestimmt und daraus betriebsparameterabhängige Korrekturfaktoren für die von der Gemischvorsteuerung bestimmte Zusammensetzung des Luft-Kraftstoff-Gemisches bestimmt werden und bei der Gemischvorsteuerung in Abhängigkeit von der Last und/oder der Drehzahl und/oder der Temperatur der Brennkraftmaschine ein für diese Betriebsparameter bestimmter betriebsparameterabhängiger Korrekturfaktor bei der Bestimmung der Zusammensetzung des Luft-Kraftstoff-Gemisches berücksichtigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Gemischvorsteuerung die Zusammensetzung des Luft-Kraftstoffgemisches zusätzlich in Abhängigkeit weiterer Betriebsparameter des Fahrzeugs, insbesondere der Brennkraftmaschine bestimmt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für zumindest einen weiteren Betriebsparameter oder eine Betriebsparameterkombination des Fahrzeugs ein weiterer betriebsparameterabhängiger Korrekturfaktor für die von der Gemischvorsteuerung zu bestimmende Zusammensetzung des Luft-Kraftstoff-Gemisches bestimmt wird, der bei der Gemischvorsteuerung berücksichtigt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer betriebsparameterabhängiger Korrekturfaktor in Abhängigkeit der Einspritzstrategie, insbesondere in Abhängigkeit davon, ob eine Einfach- oder Mehrfacheinspritzung von Kraftstoff in den Zylinder vorgenommen wird, bestimmt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer betriebsparameterabhängiger Korrekturfaktor in Abhängigkeit davon, ob ein gedrosselter Motorbetrieb oder ein ungedrosselter Motorbetrieb erfolgt, bestimmt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer betriebsparameterabhängiger Korrekturfaktor in Abhängigkeit vom Betriebszustand eines Abgaskatalysators, insbesondere in Abhängigkeit davon, ob sich der Abgaskatalysator in einem Heizbetrieb befindet, bestimmt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer betriebsparameterabhängiger Korrekturfaktor in Abhängigkeit von der Ansauglufttemperatur, insbesondere in Abhängigkeit davon, ob die Ansauglufttemperatur einen definierten Schwellwert überschreitet, bestimmt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer betriebsparameterabhängiger Korrekturfaktor in Abhängigkeit vom aktuellen Getriebebetrieb, insbesondere in Abhängigkeit davon, ob eine Fahrstufe eingelegt ist oder sich das Getriebe im Leerlauf befindet, bestimmt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Wechsel auf einen neuen betriebsparameterabhängigen Korrekturfaktor der Wechsel vom ursprünglichen Korrekturfaktor auf den neuen Korrekturfaktor mittels eines limitierenden Gradienten durchgeführt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die betriebsparameterabhängigen Korrekturfaktoren mittels eines neuronalen Korrekturgebers bestimmt werden, wobei der neuronale Korrekturgeber für die Bestimmung der Korrekturfaktoren relevante Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs, und Reglereingangsgrößen und Stellgrößen der übergeordneten Lambda-Regelung zur Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erhält, und der derart ausgebildet ist, aufgrund dieser Eingangsgrößen Korrekturfaktoren für die von der Gemischvorsteuerung bestimmte Zusammensetzung des Luft-Kraftstoff-Gemisches zu erzeugen, um eine Adaption von den, den neuronalen Korrekturgeber in seiner Wirkungsweise beeinflussenden Parameter herbeizuführen.
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