DE102015214930A1 - A method of changing a split to manifold injection and direct injection in an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ändern einer Aufteilung auf Saugrohreinspritzung und Direkteinspritzung bei einer Brennkraftmaschine (100) mit Saugrohreinspritzung und Direkteinspritzung als Einspritzungsarten von einem ersten zu einem zweiten Aufteilungsfaktor, wobei mittels der jeweiligen Einspritzungsart in jeden Brennraum (103) der Brennkraftmaschine (100) entsprechend dem zweiten Aufteilungsfaktor (A') einzubringende Kraftstoffmengen ermittelt werden, wobei jeweils ein Zündwinkel (∆φ) für jeden Brennraum (103) unter Berücksichtigung wenigstens einer Drehmomentanforderung an die Brennkraftmaschine (100) ermittelt wird, und wobei die ermittelten Kraftstoffmengen und die ermittelten Zündwinkel (∆φ) eingestellt werden.The invention relates to a method for changing a split to port injection and direct injection in an internal combustion engine (100) with port injection and direct injection injection types from a first to a second division factor, wherein by means of the respective injection in each combustion chamber (103) of the internal combustion engine (100) accordingly Fuel quantities to be introduced into the second distribution factor (A ') are determined, wherein an ignition angle (Δφ) for each combustion chamber (103) is determined taking into account at least one torque request to the internal combustion engine (100), and wherein the determined fuel quantities and the determined ignition angles ( Δφ).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ändern einer Aufteilung auf Saugrohreinspritzung und Direkteinspritzung bei einer Brennkraftmaschine mit diesen beiden Einspritzungsarten sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.The present invention relates to a method for changing a split to port injection and direct injection in an internal combustion engine with these two types of injection and a computing unit and a computer program for its implementation.
Stand der TechnikState of the art
Ein mögliches Verfahren zur Kraftstoffeinspritzung bei Ottomotoren ist die Saugrohreineinspritzung, welche zunehmend von einer Kraftstoffdirekteinspritzung abgelöst wird. Letzteres Verfahren führt zu deutlich besserer Kraftstoffverteilung in den Brennräumen und somit zu besserer Leistungsausbeute bei geringerem Kraftstoffverbrauch.One possible method of fuel injection in gasoline engines is the intake manifold injection, which is increasingly being replaced by direct fuel injection. The latter method leads to significantly better fuel distribution in the combustion chambers and thus to better power output with lower fuel consumption.
Weiterhin gibt es auch Ottomotoren mit einer Kombination von Saugrohreinspritzung und Direkteinspritzung, einem sog. Dualsystem. Dies ist gerade im Lichte immer strengerer Emissionsanforderungen bzw. Emissionsgrenzwerten vorteilhaft, da die Saugrohreinspritzung bspw. bei mittleren Lastbereichen bessere Emissionswerte zur Folge hat als eine Direkteinspritzung.Furthermore, there are also gasoline engines with a combination of intake manifold injection and direct injection, a so-called dual system. This is particularly advantageous in the light of ever stricter emission requirements or emission limit values, since intake manifold injection, for example, results in better emission values at medium load ranges than direct injection.
Durch die unterschiedliche Leistungsausbeute bei den verschiedenen Einspritzungsarten kann es nun jedoch bei einer Änderung der Aufteilung auf die beiden Einspritzungsarten zu einer Änderung des von der Brennkraftmaschine abgegebenen Drehmoments kommen, was sich für einen Fahrer bspw. in einem Ruckeln aufgrund eines Leistungseinbruchs oder einer Leistungserhöhung bemerkbar machen kann.Due to the different power output in the different types of injection, however, it may now be a change in the distribution of the two types of injection to a change in the output of the engine torque, which is noticeable for a driver, for example. In a jerk due to a power dip or an increase in power can.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Ändern einer Aufteilung auf Saugrohreinspritzung und Direkteinspritzung bei einer Brennkraftmaschine sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a method for changing a split to intake manifold injection and direct injection in an internal combustion engine and a computing unit and a computer program for its implementation with the features of the independent claims are proposed. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims and the following description.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Ändern einer Aufteilung auf Saugrohreinspritzung und Direkteinspritzung bei einer Brennkraftmaschine mit Saugrohreinspritzung und Direkteinspritzung als Einspritzungsarten von einem ersten zu einem zweiten Aufteilungsfaktor. Hierzu werden mittels der jeweiligen Einspritzungsart in jeden Brennraum der Brennkraftmaschine entsprechend dem zweiten Aufteilungsfaktor einzubringende Kraftstoffmengen ermittelt. Weiterhin wird jeweils ein Zündwinkel für jeden Brennraum unter Berücksichtigung wenigstens einer Drehmomentanforderung an die Brennkraftmaschine ermittelt und die ermittelten Kraftstoffmengen und die ermittelten Zündwinkel werden eingestellt.An inventive method is used to change a split on intake manifold injection and direct injection in an internal combustion engine with intake manifold injection and direct injection injection types from a first to a second distribution factor. For this purpose, fuel quantities to be introduced in accordance with the second distribution factor are determined by means of the respective injection type in each combustion chamber of the internal combustion engine. Furthermore, in each case an ignition angle for each combustion chamber is determined, taking into account at least one torque request to the internal combustion engine, and the determined fuel quantities and the determined ignition angles are set.
Durch das Anpassen des Zündwinkels bei einer Änderung der Aufteilung auf die beiden Einspritzungsarten kann nun gezielt auf das sich nach der Änderung einstellende Drehmoment eingewirkt und dieses ggf. durch diese Anpassung des Zündwinkels verändert werden. Dies ist möglich, da eine Veränderung des Zündwinkels eine Veränderung des im jeweiligen Brennraum erzeugten Drehmoments bewirkt. So kann bspw. bei insgesamt, d.h. über beide Einspritzungsarten gesehen, gleicher Kraftstoffmenge vor und nach der Änderung der Aufteilung erreicht werden, dass sich das von der Brennkraftmaschine abgegebene Drehmoment nicht oder nur unwesentlich ändert. Ohne diese Anpassung des Zündwinkels würde sich aufgrund der unterschiedlichen Leistungsausbeute bei den beiden Einspritzungsarten in der Regel ein merklich anderes Drehmoment ergeben. Ohne die Anpassung des Zündwinkels zugleich mit der Änderung der Aufteilung könnte eine Anpassung des Drehmoments an einen gewünschten Wert erst später erfolgen. Ein Fahrer eines zugehörigen Kraftfahrzeugs spürt bei dem vorgeschlagenen Verfahren somit keine Auswirkungen hinsichtlich des Fahrkomforts in verschiedenen Betriebspunkten. Gleichzeit kann jedoch bspw. eine Verbesserung der Emissions- und Verbrauchswerte der Brennkraftmaschine durch die Änderung der Aufteilung erreicht werden.By adjusting the ignition angle with a change in the distribution of the two types of injection can now be selectively acted on adjusting itself after the change torque and this may be changed by this adjustment of the ignition angle. This is possible since a change in the ignition angle causes a change in the torque generated in the respective combustion chamber. Thus, for example, in total, i. can be achieved over both types of injection, the same amount of fuel before and after the change of the division can be achieved that the output from the engine torque does not change or only insignificantly. Without this adjustment of the ignition angle would result in a noticeable other torque due to the different power output in the two injection types in the rule. Without the adjustment of the ignition angle at the same time as the change in the distribution, an adjustment of the torque to a desired value could be made later. In the proposed method, a driver of an associated motor vehicle therefore does not feel any effects on the ride comfort at various operating points. At the same time, however, for example, an improvement in the emission and consumption values of the internal combustion engine can be achieved by changing the distribution.
Vorzugsweise erfolgt die Ermittlung der Kraftstoffmengen und/oder der Zündwinkel für jeden Brennraum individuell. Auf diese Weise kann ein möglichst gleichmäßiger Betrieb der Brennkraftmaschine erreicht werden, da aufgrund der brennraum-individuellen Zündwinkelanpassung die brennraum-individuellen Drehmomente dem geforderten Drehmoment entsprechen.Preferably, the determination of the fuel quantities and / or the ignition angle for each combustion chamber is done individually. In this way, the most uniform possible operation of the internal combustion engine can be achieved because due to the combustion chamber-individual Zündwinkelanpassung the combustion chamber-individual torques correspond to the required torque.
Vorteilhafterweise wird als die wenigstens eine Drehmomentanforderung an die Brennkraftmaschine eine Drehmomentanforderung vor und/oder nach der Änderung der Aufteilung verwendet. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass möglichst das gewünschte Drehmoment von der Brennkraftmaschine abgegeben wird. Advantageously, as the at least one torque request to the internal combustion engine, a torque request is used before and / or after the change in the distribution. In this way it can be achieved that as far as possible the desired torque is delivered by the internal combustion engine.
Zweckmäßigerweise weichen dabei die Drehmomentanforderungen vor und nach der Änderung der Aufteilung um höchstens 5%, insbesondere um höchstens 2%, voneinander ab. Besonders bevorzugt ist, wenn gar keine Abweichung zwischen den Drehmomentanforderungen vor und nach der Änderung der Aufteilung auftritt. Mit anderen Worten wird auf diese Weise ein konstanter oder zumindest nahezu konstanter Betriebspunkt bzgl. der Drehmomentanforderung trotz Änderung der Aufteilung auf die Einspritzungsarten verwirklicht. Für einen Fahrer ist somit eine Aufteilungsänderung trotz der bspw. erreichten Emissionswerteverbesserung nicht oder zumindest nahezu nicht spürbar.Expediently, the torque requirements before and after the change of the distribution deviate from one another by at most 5%, in particular by at most 2%. It is particularly preferred if no deviation occurs between the torque requirements before and after the change in the distribution. In other words In this way, a constant or at least almost constant operating point with respect to the torque request is realized in spite of a change in the allocation to the types of injection. For a driver, therefore, a change in distribution is not or at least almost unnoticeable despite, for example, the achieved emission value improvement.
Es ist von Vorteil, wenn die Zündwinkel unter Berücksichtigung des zweiten Aufteilungsfaktors zwischen entsprechenden Zündwinkeln für eine reine Saugrohreinspritzung und eine reine Direkteinspritzung interpoliert werden. Die Zündwinkel für die reine Saugrohreinspritzung und die reine Direkteinspritzung können dabei bevorzugt in einer Tabelle oder einem Kennfeld, insbesondere für verschiedene Drehmomentanforderungen und/oder Kraftstoffmengen, hinterlegt sein. Dabei ist zu beachten, dass die Zündwinkel für die gleiche Drehmomentanforderung bei den beiden Einspritzungsarten in der Regel unterschiedlich sind. Bei welcher von beiden Einspritzungsarten der Zündwinkel früher ist, kann dabei von der Bauart und Geometrie der betreffenden Brennkraftmaschine abhängen. Durch eine geeignete Interpolation kann somit sehr einfach ein passender Zündwinkel für einen Mischbetrieb, d.h. gleichzeitig Saugrohr- und Direkteinspritzung, ermittelt und eingestellt werden.It is advantageous if the ignition angles are interpolated taking into account the second distribution factor between corresponding ignition angles for a pure intake manifold injection and a pure direct injection. The ignition angle for the pure intake manifold injection and the pure direct injection can preferably be stored in a table or a map, in particular for different torque requirements and / or fuel quantities. It should be noted that the firing angle for the same torque requirement in the two types of injection are usually different. In which of the two types of injection the ignition angle is earlier, can depend on the type and geometry of the engine concerned. Thus, by suitable interpolation, a suitable firing angle for a mixed operation, i. intake manifold and direct injection at the same time, can be determined and set.
Vorzugsweise erfolgt im Rahmen der Ermittlung der mittels der jeweiligen Einspritzungsart in jeden Brennraum der Brennkraftmaschine entsprechend dem zweiten Aufteilungsfaktor einzubringenden Kraftstoffmengen eine Anpassung der Kraftstoffmengen unter Berücksichtigung der wenigstens einen Drehmomentanforderung an die Brennkraftmaschine. Auf diese Weise können etwaige Drehmomentunterschiede aufgrund der Änderung der Aufteilung der Einspritzungsarten und der damit einhergehenden Änderung der Aufteilung der jeweiligen Kraftstoffmengen für die jeweiligen Einspritzungsarten auch zusätzlich durch Mehrbzw. Mindermengen an Kraftstoff berücksichtigt werden. Dies ermöglicht eine noch bessere Beibehaltung oder Einhaltung des gewünschten Drehmoments.Preferably, as part of the determination of the amounts of fuel to be introduced by means of the respective type of injection into each combustion chamber of the internal combustion engine in accordance with the second distribution factor, an adjustment of the fuel quantities taking into account the at least one torque request to the internal combustion engine. In this way, any torque differences due to the change in the distribution of the types of injection and the concomitant change in the distribution of the respective fuel quantities for the respective types of injection also by Mehrbzw. Reduced quantities of fuel are taken into account. This allows an even better retention or maintenance of the desired torque.
Vorteilhafterweise wird weiterhin eine Luftfüllung für jeden Brennraum unter Berücksichtigung der wenigstens einen Drehmomentanforderung an die Brennkraftmaschine ermittelt und eingestellt. Auch dies ermöglicht eine noch bessere Beibehaltung oder Einhaltung des gewünschten Drehmoments, da über die zugeführte Luftmenge die Verbrennung und damit das abgegebene Drehmoment beeinflusst werden kann. Zudem können auf diese Weise auch die Emissionswerte verbessert werden.Advantageously, an air charge for each combustion chamber is further determined and adjusted taking into account the at least one torque request to the internal combustion engine. This also allows even better maintenance or compliance with the desired torque, since the combustion and thus the torque output can be influenced by the amount of air supplied. In addition, the emission values can also be improved in this way.
Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät, insbesondere ein Motorsteuergerät, eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.An arithmetic unit according to the invention, e.g. a control unit, in particular an engine control unit, of a motor vehicle is, in particular programmatically, configured to perform a method according to the invention.
Auch die Implementierung des Verfahrens in Form eines Computerprogramms 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 magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.Also, the implementation of the method in the form of a computer program is advantageous because this causes very low costs, especially if an executive controller is still used for other tasks and therefore already exists. Suitable data carriers for providing the computer program are in particular magnetic, optical and electrical memories, such as e.g. Hard drives, flash memory, EEPROMs, DVDs, etc. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.).
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.The invention is illustrated schematically with reference to an embodiment in the drawing and will be described below with reference to the drawing.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention
In
Das Saugrohr
In
Das Saugrohr
Beide gezeigten Brennkraftmaschinen
In
Der Zylinder
Die Brennkraftmaschine kann im Zuge einer Saugrohreinspritzung betrieben werden. Mit Hilfe des Kraftstoffinjektors
Die Brennkraftmaschine kann auch im Zuge einer Direkteinspritzung betrieben werden. Zu diesem Zweck ist der Kraftstoffinjektor
Der Zylinder
Verbrennungsabgase werden nach einer Verbrennung aus dem Zylinder
Die Brennkraftmaschine
Weiterhin ist eine als Steuergerät
Die in Bezug auf
In
Bei der Änderung dieser Aufteilung sollen weiterhin auch eine Drehmomentanforderung D vor der Änderung und eine Drehmomentanforderung D' nach der Änderung berücksichtigt werden. Insbesondere können diese beiden Drehmomentanforderungen gleich sein, d.h. D = D'. Dies bedeutet, dass die Änderung der Aufteilung bei konstantem Betriebspunkt bzgl. der Drehmomentanforderung bzw. Drehmomentabgabe erfolgen soll. Dies kann bspw. wünschenswert sein, damit ein Fahrer eines zugehörigen Kraftfahrzeugs die Änderung der Aufteilung nicht oder zumindest so wenig wie möglich spürt. When changing this division, furthermore, a torque request D before the change and a torque request D 'after the change should also be taken into account. In particular, these two torque requirements may be the same, i. D = D '. This means that the change in the division at a constant operating point with respect to the torque request or torque output should be made. This may be desirable, for example, so that a driver of an associated motor vehicle does not feel the change in the distribution or at least as little as possible.
Den beiden Aufteilungsfaktoren A und A' entsprechen jeweilige Kraftstoffmengen MS und MD bzw. M'S und M'D für die jeweiligen Anteile an der Saugrohr- bzw. Direkteinspritzung. Im einfachsten Fall können dabei die jeweiligen Gesamtkraftstoffmengen vor und nach der Änderung der Aufteilung gleich bleiben, d.h. MS + MD = M'S + M'D. Es ist jedoch bspw. auch eine zusätzliche Anpassung der Kraftstoffmengen M'S und M'D nach der Änderung denkbar.The two distribution factors A and A 'correspond to respective amounts of fuel M S and M D or M' S and M ' D for the respective portions of the intake manifold or direct injection. In the simplest case, the respective total fuel quantities before and after the change of the distribution can remain the same, ie M S + M D = M ' S + M' D. However, it is for example., An additional adjustment of the fuel quantity M 'S and M' D after the change conceivable.
Weiterhin sind die Drehmomentanforderungen bei der Änderung der Aufteilung zu berücksichtigen. In einem Kennfeld können dabei bspw. für verschiedene Drehmomentanforderungen entsprechende Zündwinkel für die reine Saugrohreinspritzung und die reine Direkteinspritzung hinterlegt sein. So können also bspw. für die Drehmomentanforderung D' ein Zündwinkel ∆φS für eine reine Saugrohreinspritzung und ein Zündwinkel ∆φD für eine reine Direkteinspritzung hinterlegt sein.Furthermore, the torque requirements when changing the distribution must be considered. In a map, for example, for different torque requirements corresponding ignition angle for the pure intake manifold injection and pure direct injection can be deposited. Thus, for example, for the torque request D 'an ignition angle Δφ S for a pure intake manifold injection and a firing angle Δφ D be deposited for a pure direct injection.
Aus diesen beiden Zündwinkeln, ∆φS und ∆φD, kann nun in Abhängigkeit vom zweiten Aufteilungsfaktor A' der einzustellende Zündwinkel ∆φ ermittelt werden. Der Zündwinkel ∆φ kann dabei bspw. im Rahmen einer Interpolation, insbesondere einer linearen Interpolation, zwischen den beiden Zündwinkeln ∆φS und ∆φD ermittelt werden. Diese Zündwinkel sollten dabei, wie auch die jeweiligen Kraftstoffmengen, individuell für jeden Brennraum ermittelt werden. Insbesondere beim Zündwinkel ist darauf zu achten, dass die Zündzeitpunkte der einzelnen Brennräume aufgrund der Anbindung der jeweiligen Kolben an die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gegeneinander versetzt sind.From these two ignition angles, Δφ S and Δφ D , the ignition angle Δφ to be set can now be determined as a function of the second distribution factor A '. The ignition angle Δφ can be determined, for example, in the context of an interpolation, in particular a linear interpolation, between the two ignition angles Δφ S and Δφ D. These ignition angles should be determined individually for each combustion chamber, as well as the respective fuel quantities. In particular, at the ignition angle is important to ensure that the ignition timing of the individual combustion chambers are offset due to the connection of the respective pistons to the crankshaft of the internal combustion engine against each other.
Im Zuge der Änderung der Aufteilung auf die beiden Einspritzungsarten können somit die neuen Kraftstoffmengen und der neue Zündwinkel, die wie oben erläutert ermittelt worden sind, eingestellt werden. Durch die Berücksichtigung des Zündwinkels kann erreicht werden, dass sich das Drehmoment, das nach der Änderung von der Brennkraftmaschine abgegeben wird, im Vergleich zu vor der Änderung nicht oder zumindest nur kaum ändert. Je nach Situation kann jedoch auch eine gezielte Änderung des Drehmoments erreicht werden.In the course of the change of the distribution on the two types of injection thus the new fuel quantities and the new ignition angle, which have been determined as explained above, can be adjusted. By taking into account the ignition angle can be achieved that the torque that is released after the change of the internal combustion engine, compared to before the change is not or at least barely changes. Depending on the situation, however, a targeted change in the torque can be achieved.
Eine Umsetzung dieses Verfahrens in einem Motorsteuergerät kann dabei derart erfolgen, dass bspw. in einer verwendeten Software eine Statusvariable definiert wird, die einen Umschaltewunsch, d.h. eine gewünschte Änderung der Aufteilung der Einspritzungsart, angibt bzw. bei einem solchen Umschaltewunsch entsprechend ihren Wert ändert. Durch diese Statusvariable kann dann sowohl die Ermittlung der neuen Kraftstoffmengen als auch die Ermittlung des neuen Zündwinkels angestoßen werden. Dies ermöglicht eine besonders einfache und schnelle Umsetzung des vorgeschlagenen Verfahrens.An implementation of this method in an engine control unit can be carried out in such a way that, for example, in a software used, a status variable is defined, which is a Umschaltewunsch, i. indicates a desired change in the distribution of the type of injection, or changes its value according to such a changeover request. This status variable can then trigger both the determination of the new fuel quantities and the determination of the new ignition angle. This allows a particularly simple and fast implementation of the proposed method.
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DE102015214930B4 (en) | 2017-02-23 |
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