DE102015106967A1

DE102015106967A1 - Method for operating an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102015106967A1
Application number: DE102015106967.9A
Authority: DE
Inventors: Oliver Botian; Florian Steimle
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2015-05-05
Filing date: 2015-05-05
Publication date: 2016-11-10

Abstract

Die vorliegende Erfindung schlägt ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine vor, wobei die Brennkraftmaschine zeitweise in einem Scavengingbetrieb betrieben wird, wobei im Scavengingbetrieb bei einem Ladungswechsel der Brennkraftmaschine durch ein gleichzeitiges Öffnen des Einlass- und des Auslassventils (51, 52) eine Scavengingrate festgelegt wird, wobei die Brennkraftmaschine in einem ersten Scavengingmodus mit einer ersten Scavengingrate und in einem zweiten Scavengingmodus mit einer gegenüber der ersten Scavengingrate reduzierten zweiten Scavengingrate betrieben wird.The present invention proposes a method for operating an internal combustion engine, wherein the internal combustion engine is temporarily operated in a scavenging mode, wherein a scavenging rate is determined in the scavenging mode during a charge cycle of the internal combustion engine by a simultaneous opening of the inlet and the outlet valve (51, 52), wherein the internal combustion engine is operated in a first scavenging mode with a first scavenging rate and in a second scavenging mode with a second scavenging rate reduced compared to the first scavenging rate.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine und eine Brennkraftmaschine. The present invention relates to a method of operating an internal combustion engine and an internal combustion engine.

Um eine Hubraumreduzierung auch bei steigenden Mitteldruckanforderungen im Bereich niedriger Drehzahlen von Brennkraftmaschinen zu ermöglichen, ist es wünschenswert, bei einem Ladungswechsel im Brennraum der Brennkraftmaschine eine Füllsteigerung zu beschleunigen. Neben einer Optimierung von am Ladeluftwechsel beteiligten Komponenten, wie z.B. einem Turbolader, einem Verdichter oder einem E-Booster, kennt der Stand der Technik den Betrieb der Brennkraftmaschine im Scavengingbetrieb. Hier wird durch ein zeitgleiches Öffnen des Einlassventils und des Auslassventils am Brennraum beim Ladungswechsel ein Durchspülen des Brennraums mit frischer Ansaugluft bzw. Frischluft bewirkt. Voraussetzung hierfür ist ein möglichst großer Ladedruck bei einem möglichst geringen Abgasgegendruck (positives Spülgefälle) und eine ausreichend große Ventilüberschneidungsfläche von Ein- und Auslassventil beim Ladungswechsel. In order to enable a displacement reduction even with increasing medium pressure requirements in the range of low speeds of internal combustion engines, it is desirable to accelerate a charge increase in a change of charge in the combustion chamber of the internal combustion engine. In addition to an optimization of components involved in the charge air exchange, such as e.g. a turbocharger, a compressor or an e-booster, the prior art knows the operation of the internal combustion engine in the scavenging mode. Here, a simultaneous flushing of the combustion chamber with fresh intake air or fresh air is effected by a simultaneous opening of the intake valve and the exhaust valve on the combustion chamber during the charge exchange. The prerequisite for this is the highest possible boost pressure with the lowest possible exhaust back pressure (positive purge gradient) and a sufficiently large valve overlap area of inlet and outlet valve during the charge cycle.

Die Frischluft, die zusätzlich zu den Abgasen einer Turbine eines Turboladers der Brennkraftmaschine zugeführt wird, steigert deren Leistungsaufnahme und somit auch eine von einem Verdichter des Turboladers abgegebene Leistung. Wenn im Brennraum ein im Wesentlichen stöchiometrisches Brennstoffluftgemisch beibehalten werden soll, hat das ein magereres Brennstoffgemisch im Bereich einer Abgaslambdasonde der Brennkraftmaschine zur Folge. Daraus wird in nachteiliger Weise zum einen der Bereich einer maximalen Abgaskonvertierung des Katalysators der Brennkraftmaschine verlassen und zum anderen stellen freie Sauerstoffatome einen Oxidationspartner für mögliche Kohlenwasserstoffe im Abgas dar. Damit ist weder ein Abgastemperatur bedingter Bauteilschutz durch eine Anfettung des Brennstoffluftgemischs noch ein dauerhafter Brennkraftmaschinenbetrieb mit einem emissionsoptimalen stöchiometrischen Abgaslambda möglich. The fresh air, which is supplied to the engine in addition to the exhaust gases of a turbine of a turbocharger, increases their power consumption and thus also an output from a compressor of the turbocharger power. If a substantially stoichiometric fuel air mixture is to be maintained in the combustion chamber, this results in a leaner fuel mixture in the region of an exhaust gas lambda probe of the internal combustion engine. On the one hand, the range of a maximum exhaust gas conversion of the catalyst of the internal combustion engine leave and on the other free oxygen atoms represent an oxidation partner for possible hydrocarbons in the exhaust gas. Thus, neither an exhaust temperature-related component protection by enrichment of the fuel air mixture nor a permanent engine operation with a emission-optimal stoichiometric exhaust lambda possible.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine zur Verfügung zu stellen, mit dem gleichzeitig Abgasemission und Ansprechverhalten der Brennkraftmaschine optimiert werden. It is an object of the present invention to provide a method of operating an internal combustion engine which simultaneously optimizes exhaust emission and engine response.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, wobei die Brennkraftmaschine zeitweise in einem Scavengingbetrieb betrieben wird, wobei im Scavengingbetrieb bei einem Ladungswechsel der Brennkraftmaschine durch ein gleichzeitiges Öffnen des Einlass- und des Auslassventils eine Scavengingrate festgelegt wird, wobei die Brennkraftmaschine in einem ersten Scavengingmodus mit einer ersten Scavengingrate und in einem zweiten Scavengingmodus mit einer gegenüber der ersten Scavengingrate reduzierten zweiten Scavengingrate betrieben wird. The object of the present invention is achieved by a method for operating an internal combustion engine, wherein the internal combustion engine is operated temporarily in a scavenging mode, wherein in the scavenging operation at a charge cycle of the internal combustion engine by simultaneously opening the inlet and the exhaust valve, a scavenging rate is set, the Internal combustion engine is operated in a first scavenging mode with a first scavenging rate and in a second scavenging mode with a relation to the first scavenging rate reduced second scavenging rate.

Gegenüber dem Stand der Technik hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, dass während des ersten Scavengingmodus ein möglichst großer Ladedruckgradient und während des zweiten Scavengingmodus eine möglichst maximale Katkonvertierung durch einen Katalysator der Brennkraftmaschine möglich ist. Dabei ist die Scavengingrate ein Maß dafür, mit wieviel Frischluft bzw. Ansaugluft der Brennraum beim Ladungswechsel durchspült wird. Insbesondere wird der Übergang vom ersten in den zweiten Scavengingmodus gezielt gesteuert, um in vorteilhafter Weise eine möglichst geringe Abgasemission der Brennkraftmaschine zu ermöglichen, ohne auf die Vorteile einer hohen Scavengingrate mit der damit verbundenen positiven Wirkung auf das Ansprechverhalten der Brennkraftmaschine zu verzichten. Compared to the prior art, the inventive method has the advantage that during the first scavenging mode as large as possible boost pressure gradient and during the second scavenging mode a maximum possible Katkonvertierung by a catalyst of the internal combustion engine is possible. The scavenging rate is a measure of how much fresh air or intake air the combustion chamber is flushed through during the charge cycle. In particular, the transition from the first to the second scavenging mode is selectively controlled in order to advantageously allow the lowest possible exhaust emission of the internal combustion engine, without sacrificing the advantages of a high scavenging rate with the associated positive effect on the response of the internal combustion engine.

Insbesondere handelt es sich um eine Brennkraftmaschine für ein Fahrzeug und das Verfahren wird beim Beschleunigen des Fahrzeugs durchgeführt. Dabei ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine wahlweise im Scavengingbetrieb, z.B. beim Erhöhen eines gewünschten Betriebspunktes der Brennkraftmaschine, oder ohne Scavengingbetrieb, beispielsweise wenn ein vorgesehener Ladedruck in einem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine erreicht wird, betrieben wird. Weiterhin ist es vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine einen Katalysator und/oder einen Turbolader mit Turbine und Verdichter umfasst. In particular, it is an internal combustion engine for a vehicle and the method is performed when accelerating the vehicle. It is preferably provided that the internal combustion engine optionally in scavenging mode, e.g. when increasing a desired operating point of the internal combustion engine, or without scavenging operation, for example, when an intended boost pressure is reached in an operating point of the internal combustion engine, is operated. Furthermore, it is provided that the internal combustion engine comprises a catalytic converter and / or a turbocharger with turbine and compressor.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar. Advantageous embodiments and modifications of the invention are the dependent claims and the description with reference to the drawings.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass im zweiten Scavengingmodus ein gegenüber einem ersten Brennstoffgemisch, welches im ersten Scavengingmodus in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird, brennstoffreicheres zweites Brennstoffluftgemisch in den Brennraum eingespritzt wird. According to a further embodiment of the present invention, it is provided that in the second scavenging mode, a fuel-rich second fuel-air mixture is injected into the combustion chamber in comparison to a first fuel mixture, which is injected into a combustion chamber of the internal combustion engine in the first scavenging mode.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass für einen Übergang vom Scavengingbetrieb in einen Nicht-Scavengingbetrieb vom ersten Scavengingbetrieb in den zweiten Scavengingbetrieb gewechselt wird. According to a further embodiment of the present invention, it is provided that, for a transition from the scavenging operation to a non-scavenging operation, the first scavenging operation is changed over to the second scavenging operation.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Scavengingbetrieb in Abhängigkeit eines betriebssituationsbedingten Parameters aktiviert oder deaktiviert wird. Insbesondere werden der erste und der zweite Scavengingmodus durchgeführt, wenn die Brennkraftmaschine im Scavengingbetrieb betrieben wird. Beispielsweise wird der Scavengingbetrieb aktiviert, wenn ein Pedalwert bzw. Pedaldgradient eines die Brennkraftmaschine nutzenden Fahrzeugs und/oder eine Drehmomentanforderung einen, vorzugsweise einstellbaren, Schwellenwert überschreitet. Es ist auch vorstellbar, dass der Scavengingbetrieb aktiviert wird, wenn ein positives Spülgefälle, d.h. ein möglichst großer Ladedruck bei einem möglichst geringen Abgasgegendruck, festgestellt wird. Weiterhin ist es vorgesehen, dass der Scavengingbetrieb deaktiviert wird, wenn ein Sollladedruck, ein Sollmoment, eine bestimmte Turboladertemperatur, eine bestimmte Katalysatortemperatur, eine bestimmte Kühlmitteltemperatur und/oder eine bestimmte Öltemperatur erreicht werden. Denkbar ist auch, dass der Scavengingbetrieb deaktiviert wird, wenn eine Einlassventilstellung unterhalb einer kritischen Stellposition angeordnet ist. Weiterhin ist es vorstellbar, dass ein Überschreiten eines Schwellenwerts für eine Lambdareglerabweichung oder eines Nockenwellenadaptionswerts eine Deaktivierung des Scavengingbetriebs veranlasst. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der Scavengingbetrieb bei einem Fehler deaktiviert wird. According to a further embodiment of the present invention, it is provided that the Scavengingbetrieb depending on a situation-related parameter is activated or deactivated. In particular, the first and second scavenging modes are performed when the engine is operated in scavenging mode. For example, the scavenging operation is activated when a pedal value or pedal gradient of a vehicle using the internal combustion engine and / or a torque request exceeds a, preferably adjustable, threshold value. It is also conceivable that the scavenging operation is activated when a positive purging gradient, ie the highest possible boost pressure at the lowest possible exhaust back pressure, is detected. Furthermore, it is provided that the scavenging operation is deactivated when a setpoint boost pressure, a setpoint torque, a specific turbocharger temperature, a specific catalyst temperature, a specific coolant temperature and / or a specific oil temperature are reached. It is also conceivable that the scavenging operation is deactivated when an intake valve position is arranged below a critical parking position. Furthermore, it is conceivable that exceeding a threshold value for a lambda offset or a camshaft adaptation value causes a deactivation of the scavenging operation. Preferably, it is provided that the scavenging operation is deactivated in the event of an error.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass im ersten Scavengingmodus als erste Scavengingrate eine maximal mögliche Scavengingrate und/oder als erstes Brennstoffluftgemisch ein stöchiometrisches Brennstoffluftgemisch, d. h. mit einem Brennraumlambda gleich 1, in den Brennraum eingespritzt wird. Dadurch lässt sich in vorteilhafter Weise die positive Wirkung des Scavengingbetriebs während des ersten Scavengingmodus möglichst ausschöpfend ausnutzen. According to a further embodiment of the present invention, it is provided that, in the first scavenging mode, a maximum scavenging rate as the first scavenging rate and / or a stoichiometric mixed fuel air mixture as the first fuel air mixture, ie. H. with a combustion chamber lambda equal to 1, is injected into the combustion chamber. As a result, the positive effect of the scavenging operation during the first scavenging mode can be exploited as fully as possible in an advantageous manner.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass ein Wechsel zwischen dem ersten Scavengingmodus und dem zweiten Scavengingmodus in Abhängigkeit einer Temperatur eines Katalysators der Brennkraftmaschine oder in Abhängigkeit einer Abgasemission der Brennkraftmaschine durchgeführt wird. Dadurch lässt sich in vorteilhafter Weise sicherstellen, dass die Scavengingrate rechtzeitig gedrosselt wird, bevor die Abgasemission einen kritischen Wert überschreitet. Vorzugsweise wird vom ersten Scavengingmodus in den zweiten Scavengingmodus geschaltet, wenn ein kritischer Schwellenwert, insbesondere eine dynamische maximale Temperatur des Katalysators oder eine statische maximale Temperatur des Katalysators, von der Temperatur des Katalysators und/oder ein Abgasschwellenwert von einem gemessenen Abgaswert überschritten wird. Weiterhin ist es vorstellbar, dass in kurzzeitigen Zwischenstufen ein fettes Brennstoffluftgemisch eingespritzt wird, um für ein Katalysatorausräumen bzw. ein eventuelles Absenken der Temperatur des Katalysators zu sorgen. In accordance with a further embodiment of the present invention, it is provided that a changeover between the first scavenging mode and the second scavenging mode is carried out as a function of a temperature of a catalytic converter of the internal combustion engine or as a function of an exhaust emission of the internal combustion engine. As a result, it is advantageously possible to ensure that the scavenging rate is throttled in time before the exhaust gas emission exceeds a critical value. It is preferable to switch from the first scavenging mode to the second scavenging mode when a critical threshold, in particular a dynamic maximum temperature of the catalytic converter or a static maximum temperature of the catalytic converter, the temperature of the catalytic converter and / or an exhaust gas threshold value is exceeded by a measured exhaust gas value. Furthermore, it is conceivable that in short-term intermediate stages, a rich fuel-air mixture is injected in order to provide for a catalyst clearing or a possible lowering of the temperature of the catalyst.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine in einem dritten Scavengingmodus mit einer gegenüber der zweiten Scavengingrate reduzierten dritten Scavengingrate betrieben wird. Insbesondere ist der dritte Scavengingmodus vorgesehen für den Fall, dass ein vorgesehener Ladedruck zum Stellen eines Zieldrehmoments, das mit der Brennkraftmaschine bewirkt werden soll, noch nicht erreicht wurde. Vorzugsweise ist es dann vorgesehen, dass ein Brennstoffluftgemisch mit einem dem Wert 1 entsprechenden Brennstofflambda und eine Nockenwellenvorgabe, die eine überspülte Frischluftmenge zur Folge hat, in Kombination mit einem leicht fetten Brennstoffluftgemisch im Brennraum zu einer stationären Temperatur des Katalysators unterhalb des kritischen Schwellenwerts führt. According to a further embodiment of the present invention, it is provided that the internal combustion engine is operated in a third scavenging mode with a third scavenging rate which is reduced compared to the second scavenging rate. In particular, the third scavenging mode is provided in the case where a proposed boost pressure for setting a target torque to be effected with the internal combustion engine has not yet been reached. Preferably, it is then provided that a fuel-air mixture having a fuel lambda corresponding to the value 1 and a camshaft specification resulting in an amount of fresh air scavenged, in combination with a slightly rich fuel-air mixture in the combustion chamber, leads to a stationary temperature of the catalyst below the critical threshold.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass für den ersten Scavengingmodus, für den zweiten Scavengingmodus und/oder für den dritten Scavengingmodus weitere Steuerungsparameter eingestellt werden. Beispielsweise wird jeweils für den ersten Scavengingmodus, den zweiten Scavengingmodus und/oder den dritten Scavengingmodus als weiterer Steuerungsparameter ein Einspritzzeitpunkt festgelegt. Weitere beispielhafte Steuerungsparameter sind Nockenwellensollwerte, Verstellvorgaben, Einspritzstrategien, eine Korrektur einer Drehmomentmodulierung oder ein Diagnoseeinfluss, beispielsweise in Form einer Scavengingmodus abhängigen Sperrung eines Diagnoseprozesses. According to a further embodiment of the present invention, it is provided that further control parameters are set for the first scavenging mode, for the second scavenging mode and / or for the third scavenging mode. For example, an injection time is defined as the further control parameter for the first scavenging mode, the second scavenging mode and / or the third scavenging mode. Further exemplary control parameters are camshaft setpoint values, adjustment specifications, injection strategies, a correction of a torque modulation or a diagnosis influence, for example in the form of a scavenging mode-dependent blocking of a diagnostic process.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Brennkraftmaschinensteuerung für den Betrieb einer Brennkraftmaschine, insbesondere gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren, wobei mittels der Brennkraftmaschinensteuerung

– ein gleichzeitiges Öffnen des Einlassventils und des Auslassventils und
– ein Einspritzen eines Brennstoffluftgemischs

steuerbar ist. Another object of the present invention is an internal combustion engine control for the operation of an internal combustion engine, in particular according to a method according to the invention, wherein by means of the internal combustion engine control

- a simultaneous opening of the inlet valve and the exhaust valve and
- Injecting a fuel mixture

is controllable.

Gegenüber dem Stand der Technik lässt sich in vorteilhafter Weise mit der Brennkraftmaschinesteuerung dafür sorgen, dass sich die Scavengingrate und das Einspritzen derart miteinander abstimmen lassen, dass sich gleichzeitig eine minimale Abgasemission und ein möglichst maximales Ansprechverhalten beim Betrieb einstellen. In contrast to the prior art, the internal combustion engine control can advantageously ensure that the scavenging rate and the injection can be coordinated with one another in such a way that at the same time a minimum exhaust emission and a maximum possible response during operation are established.

Insbesondere sind eine Scavengingrate und das in den Brennraum eingespritzte Brennstoffgemisch miteinander abgestimmt. In particular, a scavenging rate and the fuel mixture injected into the combustion chamber are coordinated with one another.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den wesentlichen Erfindungsgedanken nicht einschränken. Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the drawings and from the following description of preferred embodiments with reference to the drawings. The drawings illustrate only exemplary embodiments of the invention, which do not limit the essential inventive idea.

Die 1 zeigt einen Brennraum für ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. The 1 shows a combustion chamber for a method of operating an internal combustion engine according to an exemplary embodiment of the present invention.

Die 2 zeigt eine zeitliche Entwicklung einer Temperatur eines Katalysators beim Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. The 2 FIG. 10 shows a time evolution of a temperature of a catalyst in the method of operating an internal combustion engine according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG.

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt. In the various figures, the same parts are always provided with the same reference numerals and are therefore usually named or mentioned only once in each case.

In 1 ist ein Brennraum 50 für ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine gemäß einer beispielhaften Ausführungsform dargestellt. Insbesondere handelt es sich um ein Verfahren, bei dem das Einspritzen eines Brennstoffluftgemischs in den Brennraum 50 und ein Scavengingbetrieb gesteuert werden. Im Scavengingbetrieb ist es insbesondere vorgesehen, dass ein Einlassventil 51 und ein Auslassventil 52 am Brennraum 50 bei einem Ladungswechsel gleichzeitig geöffnet sind. Unter der Voraussetzung, dass einem möglichst großen Ladedruck ein möglichst geringer Abgasgegendruck entgegensteht, lässt sich der Brennraum 50 mit frischer Ansaugluft, d. h. Frischluft, durchspülen. Diese Frischluft, die zusätzlich zu Abgasen als Massestrom einer Turbine eines Turboladers zugeführt wird, steigert dadurch eine Leistungsaufnahme der Turbine und damit die von einem Verdichter des Turboladers abgegebene Leistung. Durch den Scavengingbetrieb, d. h. durch ein zeitgleiches Öffnen des Einlassventils 51 und des Auslassventils 52, lässt sich demnach ein Ansprechverhalten des Turboladers und damit der gesamten Brennkraftmaschine verbessern. Wenn nun allerdings im Brennraum 50 ein im Wesentlichen stöchiometrisches Brennstoffluftgemisch beibehalten werden soll, hat das ein mageres Brennstoffluftgemisch an einer Abgaslambdasonde der Brennkraftmaschine im Abgasbereich zur Folge. Entsprechend hat ein Scavengingbetrieb zur Folge, dass ein Bereich mit einer maximalen Abgaskonvertierungsrate eines Katalysators der Brennkraftmaschine verlassen wird und dass freie Sauerstoffatome als Oxidationspartner möglichen Kohlenwasserstoffen bereitstehen. Um einen Abgastemperatur bedingten Bauteilschutz durch eine Anfettung des Brennstoffluftgemischs und bei gleichzeitigem Ausnutzung der positiven Wirkung des Scavengingebetriebs ein Betrieb mit einem emissionsoptimalen stöchiometrischen Abgaslambda möglich zu machen, ist es vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine in einem ersten Scavengingmodus 1 mit einer ersten Scavengingrate und in einem zweiten Scavengingmodus 2 mit einer gegenüber der ersten Scavengingrate reduzierten zweiten Scavengingrate betrieben wird. Insbesondere ist es vorgesehen, dass im ersten Scavengingmodus 1 ein Brennstoffluftgemisch für ein wirkungsgradoptimales oder performanceoptimales Brennraumlambda, d. h. ein Brennraumlambda gleich 1 (wirkungsgradoptimal) oder kleiner 1 (performanceoptimal), eingespritzt wird. In diesem ersten Scavengingmodus 1 wird in erster Linie die Performance, d. h. die Leistung, der Brennkraftmaschine derart optimiert, dass ein möglichst großer Ladedruck eingestellt wird. Um einen Durchbruch des Katalysators der Brennkraftmaschine und damit einen rapiden Verlust der Abgasrate zu verhindern, ist es vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine vorzugweise im ersten Scavengingmodus 1 betrieben wird, bis

– eine Temperaturschwelle, insbesondere eine maximal zulässige Temperatur 10 eines Katalysators, von einer Temperatur im Katalysator überschritten wird und/oder
– ein Schwellenwert für eine Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators unterschritten wird. Insbesondere wird im Anschluss an den ersten Scavengingmodus 1, vorzugsweise wenn einer der genannten Abbruchkriterien für den ersten Scavengingmodus 1 erfüllt ist, in den zweiten Scavengingmodus 2 gewechselt. Insbesondere ist es im zweiten Scavengingmodus 2 vorgesehen, dass bei einer reduzierten Scavengingrate ein stöchiometrisches Brennstoffluftgemisch und somit ein fettes Brennstoffluftgemisch in den Brennraum 50 eingespritzt wird. In diesem zweiten Scavengingmodus 2 wird eine maximale Katkonvertierung sichergestellt, wobei der zweite Scavengingmodus 2 begrenzt wird durch die maximale dynamische Temperatur des Katalysators 112. Sollte im zweiten Scavengingmodus 2 ein vorgegebener Ladedruck zum Bereitstellen eines Zielmoments, das mit der Brennkraftmaschine bewirkt werden soll, noch nicht erreicht sein, wird die Brennkraftmaschine in einem dritten Scavengingmodus 3 betrieben, um den Katalysator vor einer Überhitzung zu schützen. In dem dritten Scavengingmodus ist es vorgesehen, dass ein Brennstoffluftgemisch zur Bildung eines Abgaslambdas von 1 eingespritzt wird. Vorzugsweise ist es im dritten Scavengingmodus 3 vorgesehen, dass eine Nockenwelle so betrieben wird, dass der Betrieb der Nockenwelle eine überspülte Frischluftmenge zur Folge hat. Zusammen mit dem leicht fettenden Brennstoffluftgemisch führt die überspülte Frischluftmenge zu einer stationären Temperatur im Katalysator, vorzugsweise unterhalb des Schwellenwerts, insbesondere unterhalb der maximalen statischen Temperatur des Katalysators. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine ohne Scavenging betrieben wird, wenn die Brennkraftmaschine in der Lage ist, das gewünschte Zielmoment zu stellen. Insbesondere ist es vorgesehen, dass dann der Scavengingbetrieb verlassen wird und sich ein regulärer Brennkraftmaschinenbetrieb ohne überspülte Frischluft einstellt, bei dem das Abgaslambda dem Brennraumlambda entspricht.

In 1 is a combustion chamber 50 for a method of operating an internal combustion engine according to an exemplary embodiment. In particular, it is a method in which the injection of a fuel-air mixture into the combustion chamber 50 and a scavenging operation are controlled. In scavenging mode, it is provided in particular that an inlet valve 51 and an exhaust valve 52 at the combustion chamber 50 are open at a charge change at the same time. Provided that the greatest possible boost pressure is counteracted by the lowest possible backpressure of the exhaust gas, the combustion chamber can be opened 50 flush with fresh intake air, ie fresh air. This fresh air, which is supplied in addition to exhaust gases as a mass flow of a turbine of a turbocharger, thereby increasing a power consumption of the turbine and thus the output of a compressor of the turbocharger power. By the scavenging operation, ie by a simultaneous opening of the inlet valve 51 and the exhaust valve 52 Thus, a response of the turbocharger and thus the entire internal combustion engine can be improved. If, however, in the combustion chamber 50 a substantially stoichiometric fuel air mixture is to be maintained, the result is a lean fuel air mixture on an exhaust gas lambda probe of the internal combustion engine in the exhaust gas area. Accordingly, a scavenging operation results in leaving an area with a maximum exhaust gas conversion rate of a catalytic converter of the internal combustion engine and that free oxygen atoms as oxidation partners are available for possible hydrocarbons. In order to make it possible for exhaust gas temperature-related component protection by enrichment of the fuel-air mixture and simultaneous utilization of the positive effect of the scavenging operation to operate with an emission-optimal stoichiometric exhaust lambda, it is provided that the internal combustion engine is in a first scavenging mode 1 with a first scavenging rate and in a second scavenging mode 2 is operated at a reduced second scavenging rate compared to the first scavenging rate. In particular, it is provided that in the first scavenging mode 1 a fuel-air mixture for an efficiency-optimal or performance-optimal combustion chamber lambda, ie a combustion chamber lambda equal to 1 (efficiency optimum) or less than 1 (performance optimal), is injected. In this first scavenging mode 1 In the first place, the performance, ie the performance of the internal combustion engine is optimized so that the largest possible boost pressure is set. In order to prevent a breakthrough of the engine of the internal combustion engine and thus a rapid loss of the exhaust gas rate, it is provided that the internal combustion engine preferably in the first scavenging mode 1 is operated until

A temperature threshold, in particular a maximum permissible temperature 10 a catalyst is exceeded by a temperature in the catalyst and / or
- A threshold for an oxygen storage capacity of the catalyst is exceeded. In particular, following the first scavenging mode 1 , preferably if one of the aborted criteria for the first scavenging mode 1 is satisfied, in the second scavenging mode 2 changed. In particular, it is in the second scavenging mode 2 provided that at a reduced scavenging rate, a stoichiometric fuel air mixture and thus a rich fuel mixture in the combustion chamber 50 is injected. In this second scavenging mode 2 a maximum cat conversion is ensured, the second scavenging mode 2 is limited by the maximum dynamic temperature of the catalyst 112 , Should be in the second scavenging mode 2 a predetermined boost pressure for providing a target torque, which is to be effected with the internal combustion engine, not yet reached, the internal combustion engine is in a third scavenging mode 3 operated to protect the catalyst from overheating. In the third scavenging mode, it is provided that a fuel-air mixture is injected to form an exhaust lambda of 1. Preferably, it is in the third scavenging mode 3 provided that a camshaft is operated so that the operation of the camshaft has an overflowed fresh air quantity result. Together with the slightly greasy fuel-air mixture, the overflowed fresh-air quantity leads to a stationary temperature in the catalyst, preferably below the threshold value, in particular below the maximum static temperature of the catalyst. In particular, it is provided that the internal combustion engine is operated without scavenging when the internal combustion engine is able to set the desired target torque. In particular, it is provided that the scavenging operation is then left and a regular internal combustion engine operation without overflowed fresh air occurs, in which the exhaust lambda corresponds to the combustion chamber lambda.

In 2 ist eine zeitliche Entwicklung der Temperatur des Katalysators 10 beim Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dabei ist die Temperatur des Katalysators 10 in einem Temperatur 110 – Zeit 100 – Diagramm gegen die Zeit 100 während des Scavengingbetriebs aufgetragen. Während des ersten Scavengingmodus 1 steigt die Temperatur des Katalysators. Durch den Wechsel in den zweiten Scavengingmodus 2 bzw. den dritten Scavengingmodus 3 wird verhindert, dass eine maximale dynamische Temperatur des Katalysators 112 bzw. eine maximale statische Temperatur des Katalysators 111 überschritten wird. In 2 is a temporal evolution of the temperature of the catalyst 10 in the method of operating an internal combustion engine according to an exemplary embodiment of the present invention. Here is the temperature of the catalyst 10 in a temperature 110 - Time 100 - Chart against time 100 applied during scavenging operation. During the first scavenging mode 1 the temperature of the catalyst rises. By switching to the second scavenging mode 2 or the third scavenging mode 3 prevents a maximum dynamic temperature of the catalyst 112 or a maximum static temperature of the catalyst 111 is exceeded.

Claims

Method for operating an internal combustion engine, wherein the internal combustion engine is temporarily operated in a scavenging mode, wherein in the scavenging mode during a charge cycle of the internal combustion engine by a simultaneous opening of the intake and the exhaust valve ( 51 . 52 ) a scavenging rate is set, characterized in that the internal combustion engine is in a first scavenging mode ( 1 ) with a first scavenging rate and in a second scavenging mode ( 2 ) is operated at a second scavenging rate reduced relative to the first scavenging rate.

Method according to claim 1, wherein in the second scavenging mode ( 2 ) compared to a first fuel mixture, which in the first scavenging mode ( 1 ) is injected into a combustion chamber of the internal combustion engine, fuel-rich second fuel air mixture in the combustion chamber ( 50 ) is injected.

Method according to one of the preceding claims, wherein for a transition from the scavenging operation to a non-scavenging operation from the first scavenging mode ( 1 ) into the second scavenging mode ( 2 ) is changed.

Method according to one of the preceding claims, wherein the scavenging operation is activated or deactivated as a function of a situation-related parameter.

Method according to one of the preceding claims, wherein in the first scavenging mode ( 1 ) as the first scavenging rate a maximum possible scavenging rate and / or as the first fuel air mixture a stoichiometric fuel air mixture in the combustion chamber ( 50 ) is injected.

Method according to one of the preceding claims, wherein a change between the first scavenging mode ( 1 ) and the second scavenging mode ( 2 ) is performed as a function of a temperature of a catalytic converter of the internal combustion engine or in dependence on an exhaust emission of the internal combustion engine.

Method according to one of the preceding claims, wherein the internal combustion engine in a third scavenging mode ( 3 ) is operated at a reduced third scavenging rate compared to the second scavenging rate.

Method according to one of the preceding claims, wherein for the first scavenging mode ( 1 ), for the second scavenging mode ( 2 ) and / or for the third scavenging mode ( 3 ) further control parameters, such as an injection timing, a camshaft parameter or an ignition timing can be adjusted.

Internal combustion engine control for the operation of an internal combustion engine, in particular according to one of the preceding claims, wherein by means of the internal combustion engine control - a simultaneous opening of the inlet valve ( 51 ) and the exhaust valve ( 52 ) and - injecting a fuel-air mixture is controllable.