DE102015218047A1 - Method and device for operating an internal combustion engine, in particular a motor vehicle with dual fuel injection - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit einer dualen, saugrohrbasierten Kraftstoffzumessung (SRE) sowie einer direkten Kraftstoffzumessung (BDE), wobei die saugrohrbasierte Kraftstoffzumessung und die direkte Kraftstoffzumessung in einem variablen Mischbetrieb anhand einer Aufteilung (415) erfolgen, und wobei insbesondere vorgesehen ist, dass in dem genannten variablen Mischbetrieb eine Abgasrückführung der Brennkraftmaschine mit einer vorgegebenen Abgasrückführrate (405) erfolgt und dass die genannte Aufteilung (415) an die vorgegebene Abgasrückführrate (405) angepasst wird.The present invention relates to a method and a device for operating an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle with a dual suction tube-based fuel metering (SRE) and a direct fuel metering (BDE), wherein the intake-pipe-based fuel metering and the direct metering of fuel in a variable blending operation by means of a division (415 ), and wherein provision is made in particular for exhaust gas recirculation of the internal combustion engine to take place with a predefined exhaust gas recirculation rate (405) in said variable mixing mode and for the said distribution (415) to be adapted to the predetermined exhaust gas recirculation rate (405).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit dualer Kraftstoffzumessung, gemäß den Oberbegriffen der jeweiligen unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Computerprogramm, ein maschinenlesbarer Datenträger zur Speicherung des Computerprogramms und ein elektronisches Steuergerät, mittels derer das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist.The invention relates to a method and a device for operating an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle with dual fuel metering, according to the preambles of the respective independent claims. The present invention also relates to a computer program, a machine-readable data carrier for storing the computer program and an electronic control unit, by means of which the method according to the invention can be carried out.
Stand der TechnikState of the art
Aus der Praxis ist es bekannt, dass eine Brennkraftmaschine in einem Einspritz-Reinbetrieb, bei dem ein Zylinder der Brennkraftmaschine während eines Arbeitstakts des Zylinders ausschließlich mit einem Injektor einer Saugrohreinspritzung (SRE) oder mit einem Injektor einer Direkteinspritzung (BDE) mit Kraftstoff beaufschlagt werden kann, oder in einem Einspritz-Mischbetrieb betrieben werden kann, bei dem ein Zylinder der Brennkraftmaschine während seines Arbeitstakts sowohl mit dem SRE-Injektor als auch dem BDE-Injektor mit Kraftstoff beaufschlagt werden kann. Ein Verhältnis bzw. eine Aufteilung zwischen einer Einspritzmenge des Kraftstoffs mittels des SRE-Injektors und einer Einspritzmenge des Kraftstoffs mittels des BDE-Injektors ist in Abhängigkeit von motorspezifischen Eigenschaften für verschiedene Lastpunkte einstellbar. Die motorspezifischen Eigenschaften müssen für verschiedene Fahrsituationen der Brennkraftmaschine möglichst genau und unter Berücksichtigung von Randbedingungen, wie Emissionsgesetzgebung (z.B. California Air Resources Board(CARB)-Gesetzgebung), Leistung, Startverhalten und auch Diagnosen für Funktionen der Brennkraftmaschine, eingestellt und gesteuert werden.From practice it is known that an internal combustion engine in an injection pure operation, in which a cylinder of the internal combustion engine during a working stroke of the cylinder exclusively with an injector of a port injection (SRE) or with a direct injection injector (BDE) can be fueled , or can be operated in a mixed injection mode, in which a cylinder of the internal combustion engine can be fueled during its working cycle with both the SRE injector and the BDE injector with fuel. A ratio or a division between an injection quantity of the fuel by means of the SRE injector and an injection quantity of the fuel by means of the BDE injector can be set as a function of engine-specific properties for different load points. The engine-specific characteristics must be set and controlled as accurately as possible and in consideration of boundary conditions, such as emission regulations (for example California Air Resources Board (CARB) legislation), performance, starting behavior and also diagnoses for functions of the internal combustion engine.
In einem genannten Mischbetrieb ist das Maß der genannten Aufteilung der Kraftstoffmasse bekanntermaßen von Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine abhängig. So kann als Betriebsfunktion eine Bauteilschutzfunktion oder eine Notlauffunktion der Brennkraftmaschine realisiert werden, um eine Dynamikkompensation durchzuführen, um ein Heizen des Katalysators nach einem Kaltstart vorzusehen, oder um eine Gemischadaption, eine Tankentlüftung und/oder verschiedene Diagnosen durchzuführen.In a said mixing operation, the extent of said division of the fuel mass is known to be dependent on operating conditions of the internal combustion engine. Thus, as an operating function, a component protection function or an emergency function of the internal combustion engine can be implemented to perform a dynamic compensation, to provide a heating of the catalyst after a cold start, or to perform a mixture adaptation, a tank ventilation and / or various diagnoses.
Ein Verfahren zum Bestimmen eines genannten Aufteilungsmaßes bei hier betroffenen Brennkraftmaschinen geht aus
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Erfindung geht aus von einer hier betroffenen dualen Kraftstoffzumessvorrichtung, welche in einem genannten Mischbetrieb, insbesondere in einem variablen Mischbetrieb betrieben wird, in dem eine variable Kraftstoffaufteilung mit einem bestimmten Aufteilungsverhältnis zwischen einer genannten saugrohrbasierten Kraftstoffzumessung und einer genannten direkten Kraftstoffzumessung erfolgt.The invention is based on a dual fuel metering device which is operated here and which is operated in a mixed operation, in particular in a variable mixing operation, in which a variable fuel distribution takes place with a certain distribution ratio between a named intake-pipe-based fuel metering and a said direct fuel metering.
Ein solcher variabler Mischbetrieb ermöglicht die Vorteile beider Kraftstoffzumessarten für eine optimale Gemischbildung eines Kraftstoff-Luftgemisches sowie die Verbrennung dieses Gemisches in einem Brennraum der Brennkraftmaschine gleichermaßen zu nutzen. So ist eine direkte Kraftstoffzumessung in einem dynamischen oder Volllastbetrieb der Brennkraftmaschine vorteilhafter, wobei insbesondere auch eine unkontrollierte Verbrennung bzw. Selbstentzündung des zugemessenen Kraftstoffs (sogenanntes „Klopfen“) wirksam verhindert wird. Demgegenüber ist eine saugrohrbasierte Kraftstoffzumessung in einem Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine vorteilhafter, da sie in Bezug auf die Reduzierung von Partikeln und Stickoxiden im Abgas wirksamer ist.Such a variable mixing operation allows the advantages of both types of fuel for optimal mixture formation of a fuel-air mixture and the combustion of this mixture in a combustion chamber of the internal combustion engine to use equally. Thus, a direct fuel metering in a dynamic or full-load operation of the internal combustion engine is more advantageous, and in particular uncontrolled combustion or spontaneous combustion of the metered fuel (so-called "knocking") is effectively prevented. On the other hand, suction pipe-based fuel metering in a partial load operation of the internal combustion engine is more advantageous because it is more effective in reducing particulates and nitrogen oxides in the exhaust gas.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, bei einer Brennkraftmaschine mit einer zur Verringerung von Abgasemissionen dienenden sogenannten Abgasrückführung (AGR) mit einer bestimmten, d.h. vorgegebenen oder vorgebbaren Abgasrückführrate, den genannten Mischbetrieb an die jeweilige bzw. aktuelle Abgasrückführrate anzupassen bzw. mit dieser zu korrelieren.The invention is based on the idea, in an internal combustion engine with a so-called exhaust gas recirculation (EGR) serving to reduce exhaust emissions with a certain, i. predetermined or predefinable exhaust gas recirculation rate to adapt said mixed operation to the respective or current exhaust gas recirculation rate or to correlate with this.
Die Erfindung schlägt ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren und sowie eine entsprechende Vorrichtung vor, bei denen die genannte relative Aufteilung der saugrohrbasierten Kraftstoffzumessung (SRE) und der direkten Kraftstoffzumessung (BDE) im insgesamt sich ergebenden variablen Mischbetrieb eines hier betroffenen Dualsystems abhängig von einer genannten Abgasrückführrate (AGR-Rate) erfolgt.The invention proposes a method which is improved over the prior art and a corresponding device in which said relative split of intake manifold-based fuel metering (SRE) and direct fuel metering (BDE) is the result of the overall variable mixing operation of a person concerned Dualsystems depending on a specified exhaust gas recirculation rate (EGR rate) takes place.
Bei der Abgasrückführung (AGR) handelt es sich bevorzugt um eine sogenannte interne AGR. Gegenüber einer sogenannten externen AGR, bei der die Regelung der Abgasrückführung mittels eines außerhalb der Brennkraftmaschine angeordneten Abgasrückführventils erfolgt, liegt der Vorteil einer internen AGR in geringeren Drosselverlusten und daraus sich ergebenden Kraftstoffverbrauchsvorteilen sowie einer Reduktion von Stickoxiden in den Verbrennungsabgasen. Zudem ist eine interne AGR bei transienten Betriebsvorgängen der Brennkraftmaschine, z.B. bei schnellen Lastwechseln, schneller steuerbar oder regelbar und daher genauer als eine externe AGR. Darüber hinaus besteht der bei einer externen AGR typischerweise auftretende Nachteil einer ungleichen Befüllung der Zylinder der Brennkraftmaschine mit rückgeführtem Abgas nicht.The exhaust gas recirculation (EGR) is preferably a so-called internal EGR. Compared with a so-called external EGR, in which the regulation of the exhaust gas recirculation takes place by means of an exhaust gas recirculation valve arranged outside the internal combustion engine, the advantage of internal EGR is lower throttle losses and resulting fuel consumption advantages as well as a reduction of nitrogen oxides in the combustion exhaust gases. In addition, an internal EGR in transient engine operation, e.g. during fast load changes, faster controllable or adjustable and therefore more accurate than an external EGR. In addition, the disadvantage typically occurring with an external EGR of an unequal filling of the cylinder of the internal combustion engine with recirculated exhaust gas does not exist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren liegen insbesondere die Erkenntnis sowie der technische Effekt zugrunde, dass die interne AGR-Rate und eine dadurch verursachte, verbleibende Restgasmenge in einem Zylinder der Brennkraftmaschine durch Überschneidung der Ansteuerzeiten von in einem Einlasskanal und einem Auslasskanal angeordneten Einlass- und/oder Auslassventilen des jeweiligen Zylinders bestimmt wird. Diese Ansteuerzeiten betreffen insbesondere das Öffnen dieser Ventile sowie die zu diesen Zeitpunkten vorliegenden Druckverhältnissen in dem Zylinder. Dabei ist ferner sicherzustellen, dass ein ausreichendes Druckgefälle zwischen der Einlassseite und der Auslassseite vorliegt, damit die Verbrennung in dem jeweiligen Brennraum des Zylinders besser und stabiler regelbar ist und damit die für den Betriebskomfort des Kraftfahrzeugs erforderliche Laufruhe der Brennkraftmaschine erreicht wird.The method according to the invention is based, in particular, on the recognition and the technical effect that the internal EGR rate and a remaining amount of residual gas in a cylinder of the internal combustion engine caused thereby overlap the activation times of inlet and / or outlet valves arranged in an inlet channel and an outlet channel of the respective cylinder is determined. These activation times relate in particular to the opening of these valves as well as the pressure conditions prevailing at these times in the cylinder. It should also be ensured that there is a sufficient pressure gradient between the inlet side and the outlet side, so that the combustion in the respective combustion chamber of the cylinder is better and more stable controllable and thus required for the operating comfort of the motor vehicle smoothness of the internal combustion engine is achieved.
Darüber hinaus bewirkt ein zu großer Anteil an saugrohrbasiert zugemessener Kraftstoffmenge durch den entsprechend eingebrachten Kraftstoffdampf ein Verdrängen von Luft im Saugrohr. Dadurch reduziert sich das Druckgefälle zwischen einem genannten Einlassventil und Auslassventil, was wiederum zu einer instabilen Restgasmenge führt.In addition, too large a proportion of suction pipe-based metered amount of fuel caused by the corresponding introduced fuel vapor displacement of air in the intake manifold. This reduces the pressure gradient between a named intake valve and exhaust valve, which in turn leads to an unstable amount of residual gas.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann daher vorgesehen sein, dass bei einer Veränderung, insbesondere bei einer Vergrößerung der internen AGR-Rate ein bestimmtes Niveau des Druckgefälles bzw. des Differenzdrucks zwischen einem genannten Einlasskanal, einem jeweiligen Zylinder und einem genannten Auslasskanal möglichst aufrechterhalten wird, um die AGR-Rate im Brennraum zuverlässig und reproduzierbar einstellen zu können. Wird nun festgestellt, dass ein entsprechendes Mindestdruckgefälle nicht aufrechterhalten wird bzw. gewährleistet ist, kann die genannte Aufteilung der über den SRE- und den BDE-Einspritzpfad jeweils einzuspritzenden Kraftstoffmenge zu einem (relativ) verringerten Anteil des SRE-Beitrags und einem (relativ) erhöhten Anteil des BDE-Beitrags hin verstellt werden.In the case of the method according to the invention, it can therefore be provided that in the case of a change, in particular an increase in the internal EGR rate, a certain level of the pressure gradient or the differential pressure between a given inlet channel, a respective cylinder and an outlet channel is maintained as far as possible To be able to set the EGR rate in the combustion chamber reliably and reproducibly. If it is determined that a corresponding minimum pressure gradient is not maintained or guaranteed, the said distribution of the fuel quantity to be injected via the SRE and the BDE injection path can lead to a (relatively) reduced proportion of the SRE contribution and a (relatively) increased Proportion of the BDE contribution.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ferner vorgesehen sein, dass für eine gegebene relative Aufteilung zwischen einer genannten SRE- und BDE-Kraftstoffzumessung eine Ansteuerung des Einlassventils und/oder des Auslassventils erfolgt, dass als Ergebnis dieser Ansteuerung geprüft wird, ob bei der Ansteuerung ein ausreichendes Druckgefälle zwischen dem Einlasskanal, dem Zylinder und dem Auslasskanal gewährleistet ist bzw. vorliegt, dass bei Nicht-Erfülltsein dieser Bedingung eine geänderte Aufteilung bestimmt wird, und dass eine Ansteuerung des Einlassventils und/oder des Auslassventils für die geänderte Aufteilung erfolgt.In the method according to the invention, it can further be provided that, for a given relative distribution between a given SRE and BDE fuel metering, an activation of the intake valve and / or the exhaust valve takes place, as a result of this actuation it is checked whether there is a sufficient pressure gradient during activation between the inlet channel, the cylinder and the outlet channel, it is ensured that if this condition is not met, a changed division is determined, and that the inlet valve and / or the outlet valve are controlled for the changed division.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung ermöglichen einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten, insbesondere sichereren, komfortableren, emissionsärmeren und gleichzeitig stabileren Verbrennungsbetrieb einer hier betroffenen, in einem genannten variablen Mischbetrieb betriebenen Brennkraftmaschine mit dualer Kraftstoffzumessung, insbesondere auch im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs und auch unter Einhaltung der von der eingangs genannten Gesetzgebung geforderten Abgasemissionen der Brennkraftmaschine.The method and the device according to the invention make possible an improved, in particular safer, more comfortable, lower-emission and at the same time more stable combustion mode of an internal combustion engine with dual fuel metering, in particular during driving operation of the motor vehicle and also while maintaining it, operated in a named variable mixing operation the required by the aforementioned legislation exhaust emissions of the internal combustion engine.
Es ist hervorzuheben, dass ein genannter variabler Mischbetrieb eine ausschließlich saugrohrbasierte Kraftstoffzumessung, eine ausschließlich direkte Kraftstoffzumessung sowie eine beliebige, variable Aufteilung zwischen den beiden Betriebsarten umfasst. Zudem kann ein solcher Mischbetrieb in der Startphase der Brennkraftmaschine angewendet werden und dadurch verschiedene Startarten ermöglichen.It should be emphasized that a named variable mixing operation comprises exclusively intake-pipe-based metering of fuel, exclusively direct fuel metering and any variable division between the two operating modes. In addition, such a mixed operation can be applied in the starting phase of the internal combustion engine and thereby enable different start types.
Die Erfindung kann insbesondere in einem hier betroffenen dualen Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs zur Anwendung kommen. Darüber hinaus ist auch eine Anwendung bei im industriellen Bereich, z.B. in der chemischen Verfahrenstechnik eingesetzten Brennkraftmaschinen mit einer solchen dualen Kraftstoffeinspritzung möglich.The invention can be used in particular in a dual fuel injection system of an internal combustion engine of a motor vehicle which is affected here. In addition, an application in the industrial field, e.g. In internal combustion engine used in chemical engineering with such a dual fuel injection possible.
Das erfindungsgemäße Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere wenn es auf einem Rechengerät oder einem Steuergerät abläuft. Es ermöglicht die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einem elektronischen Steuergerät, ohne an diesem bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist der maschinenlesbare Datenträger vorgesehen, auf welchem das erfindungsgemäße Computerprogramm gespeichert ist. Durch Aufspielen des erfindungsgemäßen Computerprogramms auf ein elektronisches Steuergerät wird das erfindungsgemäße elektronische Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist, um eine hier betroffene duale Kraftstoffzumessvorrichtung mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zu steuern.The computer program according to the invention is set up to carry out each step of the method, in particular if it runs on a computing device or a control device. It allows the implementation of the method according to the invention on an electronic control unit, without having to make structural changes to this. For this is the machine-readable Data carrier provided on which the computer program according to the invention is stored. By loading the computer program according to the invention onto an electronic control unit, the electronic control unit according to the invention is obtained, which is set up to control a dual fuel metering device affected here by means of the method according to the invention.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweiligen angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Beschreibung von AusführungsbeispielenDescription of exemplary embodiments
Die in
Die gezeigte Kraftstoffeinspritzvorrichtung umfasst einen Luftströmungsweg
Die erste Gruppe von Kraftstoffeinspritzventilen
Die Kraftstoffeinspritzventile
Es ist auch bekannt, dass bei einer genannten Kraftstoff-Saugrohreinspritzung einer hier betroffenen Brennkraftmaschine das Luft-Kraftstoff-Gemisch außerhalb des Brennraums im Saugrohr entsteht. Das jeweilige Einspritzventil spritzt den Kraftstoff dabei vor ein Einlassventil, wobei das Gemisch im Ansaugtakt durch das geöffnete Einlassventil in den Verbrennungsraum strömt. Die Kraftstoffversorgung erfolgt mittels eines Kraftstofffördermoduls, welches die benötigte Kraftstoffmenge mit definiertem Druck vom Tank zu den Einspritzventilen fördert. Eine Luftsteuerung sorgt dafür, dass der Brennkraftmaschine in jedem Betriebspunkt die richtige Luftmasse zur Verfügung steht. Die an einem Kraftstoffzuteiler angeordneten Einspritzventile dosieren die gewünschte Kraftstoffmenge präzise in den Luftstrom. Das genannte Motorsteuergerät regelt auf der Grundlage des Drehmoments als zentrale Bezugsgröße das jeweils benötigte Luft-Kraftstoff-Gemisch ein. Eine wirksame Abgasreinigung wird mit einer Lambda-Regelung erreicht, mittels der immer ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ = 1) eingeregelt wird.It is also known that, in the case of a named fuel intake manifold injection of an internal combustion engine affected here, the air-fuel mixture arises outside the combustion chamber in the intake manifold. The respective injection valve injects the fuel before an inlet valve, wherein the mixture flows in the intake stroke through the open inlet valve into the combustion chamber. The fuel is supplied by means of a fuel delivery module, which promotes the required amount of fuel with a defined pressure from the tank to the injectors. An air control ensures that the engine is the right air mass available at each operating point. The injectors arranged on a fuel feeder precisely meter the desired amount of fuel into the airflow. Said engine control unit regulates based on the torque as a central reference the required air-fuel mixture. An effective exhaust gas purification is achieved with a lambda control, by means of which always a stoichiometric air-fuel ratio (λ = 1) is adjusted.
Demgegenüber wird bei einer Kraftstoff-Direkteinspritzung das Luft-Kraftstoff-Gemisch direkt im Brennraum gebildet. Über ein genanntes Einlassventil strömt dabei Frischluft ein, wobei in diesen Luftstrom mit hohem Druck (bis zu 200 bar) der Kraftstoff eingespritzt wird. Dies ermöglicht eine optimale Verwirbelung des Luft-Kraftstoff-Gemisches sowie eine verbesserte Kühlung des Brennraums.In contrast, in a direct fuel injection, the air-fuel mixture is formed directly in the combustion chamber. Fresh air flows in via a designated inlet valve, the fuel being injected into this air stream at high pressure (up to 200 bar). This allows optimal turbulence of the air-fuel mixture and improved cooling of the combustion chamber.
Es ist ferner bekannt, dass bei einer viertaktigen Brennkraftmaschine (Ottomotor) das Arbeitsspiel die Vorgänge Ansaugen, Verdichten, Arbeiten und Ausstoßen umfasst, wobei sich jeder Zylinder zweimal auf und abwärts bewegt und dabei in zwei oberen Totpunkten (OT) und zwei unteren Totpunkten (UT) zum Stillstand kommt. Die Kurbelwelle führt also bei einem Arbeitsspiel zwei Umdrehungen aus, die Nockenwelle eine Umdrehung. Die Zündung des in einen Zylinder verbrachten Gas-Kraftstoff-Gemisches erfolgt bei einem oberen Totpunkt, in dem das Gemisch gerade verdichtet ist. Hier spricht man vom Zünd-OT (ZOT). Demgegenüber gibt es noch einen Überschneidungs-OT (ÜOT), bei dem beim Übergang vom Ausstoßen zum Ansaugen sowohl die Einlass- als auch die Auslassventile geöffnet sind.It is also known that in a four-stroke internal combustion engine (gasoline engine) the working cycle includes the processes suction, compression, working and ejection, each cylinder moves up and down twice and thereby in two top dead centers (TDC) and two bottom dead centers (UT ) comes to a standstill. The crankshaft thus executes two revolutions in a working cycle, the camshaft one revolution. The ignition of the spent in a cylinder gas-fuel mixture takes place at a top dead center, in which the mixture is just compressed. This is called the ignition TDC (ZOT). On the other hand, there is an overlap OT (ÜOT) where both the intake and exhaust valves are open at the transition from exhaust to intake.
Demgemäß wird unmittelbar nach dem Starten zumindest in einem Zylinder eine Zündung bei allen oberen Totpunkten (OT) durchgeführt, wobei bei bestimmten oberen Totpunkten, insbesondere bei jedem zweiten OT, bei Kurbelwellenwinkeln von 720° jeweils eine Verschiebung des Zündzeitpunktes erfolgt. Je nachdem, ob bei dem oberen Totpunkt (OT), bei dem die Zündzeitpunktverschiebung durchgeführt wird, oder aber beim einem um 360 verschobenen Kurbelwellenwinkel, das Luft-Kraftstoff-Gemisch tatsächlich gezündet wird, ist eine Minderung der im jeweiligen Zylinder erfolgten physikalischen Arbeit festzustellen.Accordingly, ignition is carried out at all top dead centers (TDC) immediately after starting, at least in one cylinder, wherein at certain top dead centers, in particular every second TDC, at crankshaft angles of 720 ° there is a shift in the ignition time. Depending on whether at the top dead center (TDC), in which the ignition timing is performed, or at a shifted by 360 crankshaft angle, the air-fuel mixture is actually ignited, a reduction of the physical work done in each cylinder is observed.
In
Die genannten zeitlichen Bezugsmarken werden für die beiden Einspritzpfade sehr unterschiedlich vorgegeben. So wird bei einer Saugrohreinspritzung (SRE), wie in
Demgegenüber werden bei einer Benzindirekteinspritzung (BDE) bei den jeweiligen Einspritzungen
In einem eingangs genannten Dualsystem werden die beschriebenen beiden Anteile bekanntermaßen in Form von Systemen bzw. Systemkomponenten kombiniert. Dabei ist insbesondere eine korrekte Aufteilung der zur Verfügung stehenden bzw. zuzumessenden gesamten Kraftstoffmasse erforderlich. Die Gesamtkraftstoffmasse KMges für einen Zylinder setzt sich wie in der folgenden Gleichung (1) zusammen:
Wie nachfolgend beschrieben, erfolgt die Berechnung eines für eine vorliegende Betriebssituation der Brennkraftmaschine geeigneten Aufteilungsfaktors zwischen SRE- und BDE-Betrieb. Dabei werden zunächst mögliche Betriebszustände und/oder aktuell vorliegende Betriebsanforderungen einer hier betroffenen Brennkraftmaschine bzw. eines eine solchen Brennkraftmaschine aufweisenden Kraftfahrzeugs erfasst. Die so erfassten Betriebszustände bzw. -anforderungen werden zunächst den folgenden, beispielhaften Kategorien zugeordnet:
- – Temperatur der Brennkraftmaschine bzw. des/der jeweiligen Brennraums/-räume
- – Hochdruck im BDE-Betrieb einer hier betroffenen dualen Kraftstoffzumessvorrichtung
- – Vorliegender Fehlerfall
- – Ergebnis einer On-Board-Diagnose
- – Etwa durchgeführte Adaptionen bei der Kraftstoffzumessung bzw. -einspritzung
- – Besondere Fahrsituationen, z.B. fahrerseitige Aktivierung eines „Kick-down“ an einem Fahrpedal oder fahrerseitiges Zurückschalten eines Zwischengangs
- - Temperature of the internal combustion engine or the / the respective combustion chamber / spaces
- - High pressure in the BDE operation of a dual fuel metering device concerned here
- - Present error case
- - Result of an on-board diagnosis
- - Approximately carried out adaptations in the fuel metering or injection
- - Special driving situations, eg driver-side activation of a "kick-down" on an accelerator pedal or driver-side downshift of an intermediate gear
So kann, je nach vorliegender Temperatur der Brennkraftmaschine, ein optimaler Betriebsbereich beim Start einer Brennkraftmaschine mit einer dualen Kraftstoffzumessvorrichtung z.B. hinsichtlich Schnelligkeit, Partikelbildung oder Ansprechverhalten ermittelt werden, anhand dessen eine genannte Priorisierung durchgeführt werden kann. Weitere Erfassungsmöglichkeiten für die genannten, unterschiedlichen Startarten sind, neben der Temperatur, der für einen Hochdruckstart oder einen Start/Stopp-Betrieb mit schnellem Wiederstart erforderliche Hochdruck in einem genannten BDE-Betrieb.Thus, depending on the temperature of the internal combustion engine, an optimum operating range may be at the start of an internal combustion engine having a dual fuel meter, e.g. with regard to speed, particle formation or response, by means of which a named prioritization can be carried out. Other detection options for the mentioned different types of start are, in addition to the temperature, the high pressure required for a high-pressure start or a start / stop operation with rapid restart in a named BDE mode.
Aufgrund der genannten Vielzahl von Möglichkeiten für den Aufteilungsfaktor, die zwar physikalisch gleichwertig möglich sind, jedoch unter den genannten, verschiedenen Betriebsaspekten im realen Fahrbetrieb zu bevorzugen sind, ist eine geeignete Priorisierung erforderlich, damit eine eindeutige Bestimmung bzw. Festlegung eines Aufteilungsfaktors ermöglicht wird und nicht ständig zwischen verschiedenen Aufteilungsfaktoren gewechselt werden muss. Solche häufigen Wechsel sind deshalb zu vermeiden, da eine Änderung des Aufteilungsfaktors zum Einen mit einem erhöhten applikativen Aufwand verbunden ist, um die Änderung im realen Betrieb möglichst momenten- und gemischneutral einstellen zu können.Due to the mentioned plurality of possibilities for the distribution factor, which are physically equivalent but are preferable under the mentioned, different operational aspects in real driving, an appropriate prioritization is required, so that an unambiguous determination or determination of a distribution factor is made possible constantly between different distribution factors must be changed. Such frequent changes are therefore to be avoided, since a change in the distribution factor on the one hand is associated with an increased applicative effort in order to adjust the change in real operation as possible torque and mixture neutral.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachfolgend anhand eines in
In Schritt
Ein hierbei zugrunde liegender Zylinder
Bei einer Vergrößerung der internen AGR-Rate ist es erforderlich, ein bestimmtes Niveau des Druckgefälles bzw. des Differenzdrucks ∆p = paus – pein zwischen dem Einlasskanal
Es ist hierbei anzumerken, dass die durch die genannte Betätigung der als Gaswechselventile fungierenden Einlass- und Auslassventile erzeugten Druckverhältnisse in an sich bekannter Weise durch während der genannten relevanten Zeiträume, z.B. während eines genannten Lastwechsels der Brennkraftmaschine, durchgeführte Messungen erfassbar sind oder aber über entsprechende Modellwerte bestimmbar sind.It should be noted here that the pressure conditions generated by said actuation of the intake and exhaust valves acting as gas exchange valves are achieved in a manner known per se during the relevant periods of time, e.g. during a specified load change of the internal combustion engine, measurements performed can be detected or can be determined via corresponding model values.
Die genannte Änderung der Aufteilung bzw. des Aufteilungsfaktors zu dem oben genannten Zweck kann von folgenden Betriebsparametern der Brennkraftmaschine abhängig gemacht werden:
- – Interne AGR-Rate;
- – Drehzahl;
- – Last;
- – Luftmassenstrom;
- – Drosselklappenstellung;
- – Druck im Ansaugkanal.
- - Internal EGR rate;
- - Rotation speed;
- - Load;
- - air mass flow;
- - Throttle position;
- - Pressure in the intake duct.
Eine Erhöhung der AGR-Rate führt bekanntermaßen zu einem langsameren Durchbrennverhalten des Kraftstoff-/Luft-Gemisches in dem Brennraum. Eine erhöhte AGR-Rate führt allerdings wiederum zu einer den Komfort negativ beeinträchtigenden Erhöhung der Laufunruhe der Brennkraftmaschine.An increase in the EGR rate is known to result in a slower burn through behavior of the fuel / air mixture in the combustion chamber. However, an increased EGR rate, in turn, leads to an increase in the noise of the internal combustion engine negatively affecting the comfort.
Durch die genannte Erhöhung der über den BDE-Pfad eingespritzten Kraftstoffmenge kommt es aufgrund der durch den Einspritzimpuls des Kraftstoffes zugeführten kinetischen Energie zu vermehrter Turbulenz und entsprechender Durchmischung des Kraftstoff-/Luft-Gemisches in dem Brennraum. Dies führt wiederum zu einer verbesserten, schnelleren Verbrennung bzw. einem schnelleren Durchbrand des Kraftstoff/Luft-Gemisches und dadurch zu einer verbesserten Stabilität des gesamten Gemischumsatzes durch die Verbrennung.Due to the increase in the amount of fuel injected via the BDE path, increased turbulence and corresponding thorough mixing of the fuel / air mixture in the combustion chamber occur due to the kinetic energy supplied by the injection pulse of the fuel. This in turn leads to an improved, faster combustion or a faster burnout of the fuel / air mixture and thereby to an improved stability of the total mixture conversion through the combustion.
Das beschriebene Verfahren ist besonders vorteilhaft einsetzbar bei Kraftstoffzumesssystemen, bei denen der Ventiltrieb nicht oder nur stufenweise verstellbar ist, und zwar sowohl hinsichtlich entsprechender Öffnungszeitpunkte, Öffnungsdauern und veränderlicher Ventilhübe.The described method can be used particularly advantageously in fuel metering systems in which the valve drive is not or only gradually adjustable, both with regard to corresponding opening times, opening times and variable valve lifts.
Das beschriebene Verfahren kann in Form eines Steuerprogramms für ein elektronisches Steuergerät zur Steuerung einer Brennkraftmaschine oder in Form einer oder mehrerer entsprechender elektronischer Steuereinheiten (ECUs) realisiert werden.The method described can be implemented in the form of a control program for an electronic control unit for controlling an internal combustion engine or in the form of one or more corresponding electronic control units (ECUs).
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