DE102015219408B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Einspritzen eines gasförmigen Kraftstoffs - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Einspritzen eines gasförmigen Kraftstoffs Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Einspritzen eines gasförmigen Kraftstoffs (108) für eine Brennkraftmaschine (110) mit einem Brennraum (101), einem dem Brennraum (101) zugeordneten Einlassventil (102) und einem Saugrohr, um Luft zu dem Brennraum zu führen, wobei der Brennraum (101) ein Volumen (V_cyl_in_cl) beim Schließen des Einlassventils aufweist und wobei der Kraftstoff (108) gasförmig eingespritzt wird, umfassend:
– Bereitstellen eines Solldrehmoments (TQI_soll),
– Ermitteln eines Sollwerts (MAF_soll) für eine zuzumessende Luftmasse in den Brennraum in Abhängigkeit von dem Solldrehmoment (TQI_soll),
– Ermitteln eines Zwischenwerts (P_soll_ref) für einen Saugrohrdruck in Abhängigkeit von dem Sollwert (MAF_soll) für die Luftmasse und unabhängig von einer Volumenverdrängung (V_CNG) durch den gasförmigen Kraftstoff,
– Ermitteln eines Sollwerts (P_soll_ideal) für den Saugrohrdruck in Abhängigkeit von dem Zwischenwert (P_soll_ref) für den Saugrohrdruck, dem Volumen (V_cyl_in_cl) des Brennraums (101) und der Volumenverdrängung (V_CNG) durch den gasförmigen Kraftstoff.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einspritzen eines gasförmigen Kraftstoffs für eine Brennkraftmaschine. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung, die dazu ausgebildet ist, ein derartiges Verfahren auszuführen.
  • Bei Direkteinspritzung von gasförmigem Kraftstoff in Brennräume einer Brennkraftmaschine ist es möglich, die Einspritzstrategie abhängig von Drehzahl und Last so zu wählen, dass entsprechende Mengen des gasförmigen Kraftstoffs vor einem Schließen eines Einlassventils und nach einem Schließen eines Einlassventils eingespritzt werden. Dabei treten sogenannte Pumpverluste auf, um das Abgas im Brennraum durch Frischgas beziehungsweise Luft zu ersetzen. In der Ansaugphase ist es möglich, dass im gedrosselten Betrieb der Saugrohrdruck kleiner als der Umgebungsdruck ist. Der Kolben muss dieser Druckdifferenz entgegenarbeiten, was zu Drosselverlusten führt. Dies wirkt sich negativ auf den effektiven Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine aus.
  • Die DE 10 2013 213 871 A1 beschreibt ein Einspritzverfahren, bei dem das Volumen von im Zylinder verdampftem Kraftstoff berücksichtigt wird.
  • Es ist wünschenswert, ein Verfahren und eine korrespondierende Vorrichtung anzugeben, das beziehungsweise die einen effizienten Betrieb einer Brennkraftmaschine ermöglicht.
  • Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren zum Einspritzen eines gasförmigen Kraftstoffs und durch eine Vorrichtung, die dazu ausgebildet ist, das Verfahren auszuführen. Der Kraftstoff wird gasförmig eingespritzt.
  • Gemäß Ausführungsformen der Erfindung weist eine Brennkraftmaschine einem Brennraum auf, dem ein Einlassventil zugeordnet ist. Ein Saugrohr ist vorgesehen, um Luft zu dem Brennraum zu führen. Der Brennraum weist ein Volumen beim Schließen des Einlassventils auf. Ein Solldrehmoment wird bereitgestellt. Insbesondere wird das Solldrehmoment für den Brennraum individuell bereitgestellt. Gemäß weiteren Ausführungsformen wird das Solldrehmoment für die Brennkraftmaschine insgesamt bereitgestellt. Ein Sollwert für eine Luftmasse, die in dem Brennraum zugemessen wird, wird in Abhängigkeit von dem Solldrehmoment ermittelt. Ein Zwischenwert für einen Saugrohrdruck wird in Abhängigkeit von dem Sollwert für die Luftmasse ermittelt. Der Zwischenwert wird unabhängig von einer Volumenverdrängung durch den gasförmigen Kraftstoff ermittelt. Ein Sollwert für den Saugrohrdruck wird ermittelt in Abhängigkeit von dem Zwischenwert für den Saugrohrdruck, dem Volumen des Brennraums und der Volumenverdrängung durch den gasförmigen Kraftstoff.
  • Bei der Berechnung des Sollwerts für den Saugrohrdruck wird das Volumen berücksichtigt, das der gasförmige Kraftstoff im Brennraum einnimmt. Wird der gasförmige Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt, während das Einlassventil geöffnet ist, gelangt entsprechend weniger Luft aus dem Saugrohr in den Brennraum. Somit ist es möglich, beim Einstellen einer Öffnung einer Drosselklappe, die in dem Saugrohr angeordnet ist, das Volumen des eingespritzten gasförmigen Kraftstoffs und die daraus veränderte Luftmasse zu berücksichtigen. Es wird insbesondere ein höherer Sollwert für den Saugrohrdruck berechnet, als wenn die Volumenverdrängung durch den gasförmigen Kraftstoff unberücksichtigt bleibt. Somit ist es möglich, die Brennkraftmaschine, bei der der gasförmige Kraftstoff direkt in den Brennraum eingespritzt wird, mit möglichst wenig Pumpverlusten beziehungsweise Drosselverlusten zu betreiben. Zudem ist ein glatter Übergang der Drehmomentrealisierung ohne Sprung möglich.
  • Somit wird der Fahrkomfort erhöht. Der Applikationsaufwand ist dabei gering.
  • Gemäß weiteren Ausführungsformen wird ein Wert eines Drucks stromaufwärts der Drosselklappe ermittelt. Der ermittelte Wert des Drucks wird mit dem ermittelten Sollwert für den Saugrohrdruck verglichen. Wenn der ermittelte Sollwert für den Saugrohrdruck größer als der ermittelte Werts des Drucks ist, wird der ermittelte Wert des Drucks als Sollwert für den Saugrohrdruck verwendet. Somit ist es möglich, auch bei steigendem Solldrehmoment einen plausiblen Wert für den Sollwert für den Saugrohrdruck zu realisieren. Der ermittelte Sollwert für den Saugrohrdruck wird maximal der Wert des Drucks stromaufwärts der Drosselklappe.
  • Gemäß weiteren Ausführungsformen wird ein Schwellenwert für die Luftmasse bereitgestellt. Der Sollwert für die Luftmasse wird mit dem Schwellenwert verglichen. Wenn der Sollwert für die Luftmasse kleiner als der Schwellenwert ist wird eine erste Einspritzmenge für den gasförmigen Kraftstoff in Abhängigkeit eines Istwerts der Luftmasse ermittelt. Die erste Einspritzmenge wird vor dem Schließen des Einlassventils eingespritzt. Der Schwellenwert für die Luftmasse wird insbesondere in Abhängigkeit von dem Istwert der Luftmasse berechnet. Wenn beispielsweise der Sollwert für die Luftmasse größer als ein vorgegebener Faktor mal dem Istwert der Luftmasse ist, wird ein weiterer Istwert der Luftmasse direkt gleich dem Sollwert für die Luftmasse gesetzt. Der weitere Istwert der Luftmasse ist insbesondere die Luftmasse im Zylinder, wenn die Einspritzung des gasförmigen Kraftstoffs teilweise oder vollständig nach dem Schließen des Einlassventils eingespritzt worden ist. Der Istwert der Luftmasse ist entsprechend die Luftmasse im Zylinder, wenn die Einspritzung des gasförmigen Kraftstoffs während der Ansaugphase vor dem Schließen des Einlassventils eingespritzt worden ist.
  • Wenn der Sollwert für die Luftmasse größer oder gleich dem Schwellenwert ist, wird eine zweite Einspritzmenge aus der Differenz der Volumenverdrängung und der ersten Einspritzmenge ermittelt. Die zweite Einspritzmenge wird nach dem Schließen des Einlassventils eingespritzt. Der Beginn der Einspritzung wird so verschoben, dass die erste Einspritzmenge vor dem Schließend des Einlassventils eingespritzt wird, und die zweite Einspritzmenge nach dem Schließen des Einlassventils eingespritzt wird. Wenn die erste Einspritzmenge als kleiner Null ermittelt wird, wird die erste Einspritzmenge auf null begrenzt. Somit wird vermieden, dass eine negative Einspritzmenge in der weiteren Berechnung verwendet wird. Die vollständige einzuspritzende Kraftstoffmenge wird dann mit der zweiten Einspritzmenge eingespritzt.
  • Wenn der Sollwert für die Luftmasse größer oder gleich dem Schwellenwert ist, wird gemäß Ausführungsformen die erste Einspritzmenge für den gasförmigen Kraftstoff in Abhängigkeit von dem Volumen beim Schließen des Einlassventils dem Zwischenwert für den Saugrohrdruck und dem Istwert des Saugrohrdrucks ermittelt.
  • Gemäß Ausführungsformen werden die erste Einspritzmenge und die zweite Einspritzmenge kontinuierlich aufeinanderfolgend eingespritzt. Folglich wird pro Arbeitszyklus nur eine einzige Einspritzung durchgeführt, wobei die erste Einspritzmenge vor dem Schließen des Einlassventils eingespritzt wird und die zweite Einspritzmenge nach dem Schließen des Einlassventils eingespritzt wird. Alternativ ist auch eine Mehrfacheinspritzung möglich, bei der die erste Einspritzmenge und die zweite Einspritzmenge zeitlich beabstandet zueinander separat voneinander eingespritzt werden. Die erste Einspritzmenge wird dann während der Ansaugphase insbesondere deutlich früher vor dem Schließen des Einlassventils eingespritzt, um eine möglichst optimale Mischung zu ermöglichen. Die zweite Einspritzmenge wird nach dem Schließen des Einlassventils eingespritzt.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Weiterbildungen ergeben sich aus den nachfolgenden in Verbindung mit den Figuren erläuterten Beispielen. Gleiche, gleichartige oder gleichwertige Elemente sind dabei figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Einspritzsystems gemäß einer Ausführungsform,
  • 2 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Einspritzen eines gasförmigen Kraftstoffs, und
  • 3 einen zeitlichen Verlauf verschiedener Einflussgrößen beim Einspritzen eines gasförmigen Kraftstoffs gemäß einer Ausführungsform.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Einspritzsystems 100 gemäß einer Ausführungsform. Das Einspritzsystem 100 dient zum Einspritzen beziehungsweise Einblasen eines gasförmigen Kraftstoffs 108 in einen Brennraum 101 einer Brennkraftmaschine 110. In der 1 ist ein Brennraum 101 dargestellt, gewöhnlich weist die Brennkraftmaschine 110 jedoch eine Mehrzahl von Brennräumen 101 auf. Diese sind korrespondierend zu dem in der Figur dargestellten Brennraum 101 ausgebildet.
  • Ein Saugrohr 105 ist mit dem Brennraum 101 gekoppelt zum Zuführen von Luft in den Brennraum 101. Ein Abgasrohr 106 ist mit dem Brennraum 101 gekoppelt, zum Abführen von Abgasen. Am Saugrohr 105 ist ein Einlassventil 103 angeordnet. Das Einlassventil 103 dient zur Steuerung der Menge beziehungsweise Masse an Luft, die durch das Saugrohr 105 in den Brennraum 101 gelangen. Bei geöffnetem Einlassventil 103 kann Luft von dem Saugrohr 105 in den Brennraum 101 gelangen. Bei geschlossenem Einlassventil 103 ist ein Einströmen von Luft aus dem Saugrohr 105 in den Brennraum 101 möglichst verhindert. Ein Auslassventil 105 ist am Abgasrohr 106 angeordnet, um ein Auslassen des Abgases zu steuern.
  • Ein Einspritzventil 102 ist angeordnet, um den gasförmigen Kraftstoff 108 in den Brennraum 101 einzuspritzen. Beispielsweise ist eine Gasdirekteinspritzung vorgesehen, bei der als Kraftstoff 108 komprimiertes Erdgas (englisch compressed natural gas, CNG) eingespritzt wird. Im Zusammenhang mit gasförmigem Kraftstoff werden auch die Begriffe Einblasen und Zumessen des Kraftstoffs in den Brennraum 101 verwendet. Entsprechend kann das Einspritzventil auch als Einblasventil bezeichnet werden.
  • Insbesondere ist es mit dem Einspritzventil 102 möglich, die Menge an Kraftstoff 108 einzuspritzen, die von einer Vorrichtung 120 vorgegeben wird. Die Vorrichtung 120 ist beispielsweise Teil einer Motorsteuerung der Brennkraftmaschine 110. Die Vorrichtung 120 ist zudem mit dem Einlassventil 103 gekoppelt. Beispielsweise steuert die Vorrichtung 120 das Öffnen und Schließen des Einlassventils 103. Gemäß weiteren Ausführungsformen wird das Öffnen und Schließen des Einlassventils 103 in einer weiteren Vorrichtung gesteuert (nicht explizit dargestellt). Die Vorrichtung 120 wird dann zumindest über den Zeitpunkt des Schließens des Einlassventils 103 informiert.
  • In dem Brennraum 101 ist ein Kolben 107 angeordnet. Der Kolben 107 ist in dem Brennraum 101 bewegbar. Bei einer Abwärtsbewegung des Kolbens 107 wird Luft über einen Ansaugtrakt mit dem Saugrohr 105 in den Brennraum 101 des Zylinders angesaugt. In einem Arbeitstakt der Brennkraftmaschine 110 wird ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff 108 im Brennraum 101 gezündet. Infolge der Explosion wird der Kolben 107 wieder nach unten getrieben.
  • In dem Saugrohr ist eine Drosselklappe 109 angeordnet. Die Steuerung der Drosselklappe 107 zum Einstellen der Füllung des Saugrohrs 105, die Steuerung des Ein- und Auslassventils 103 und 104 sowie die Steuerung des Einspritzens des gasförmigen Kraftstoffs 108 durch das Einspritzventil 102 und die Zündung des Kraftstoffluftgemischs erfolgt über die Vorrichtung 120.
  • In Zusammenhang mit 2 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem Pumpverluste minimiert werden können und bei höherem Drehmomentbedarf die Drehmomentrealisierung kontinuierlich und einfach möglich ist. Dabei wird die Solleinspritzmenge vom gasförmigen Kraftstoff 108 in die Berechnung für einen Sollwert P_soll_ideal für den Saugrohrdruck berücksichtigt. Im weiteren Verlauf der Berechnung wird die Solleinspritzmenge vom gasförmigen Kraftstoff 108 für die Berechnung der Drosselklappenöffnung der Drosselklappe 109 berechnet. Zudem wird die Solleinspritzmenge vom gasförmigen Kraftstoff 108 bei der Synchronisation einer Einspritzphase 301, 302 (3) und bei der Berechnung eines Sollwerts MAF_soll für die Luftmasse berücksichtigt.
  • In einem ersten Schritt 201 wird beispielsweise in der Vorrichtung 120 ein Solldrehmoment TQI_soll bereitgestellt. Dieses resultiert beispielsweise aus einem Signal eines Pedalwertgebers eines Gaspedals.
  • In einem Schritt 202 wird in Abhängigkeit des Solldrehmoments TQI_soll der korrespondierende Sollwert MAF_soll für die Luftmasse in dem Brennraum 101 berechnet.
  • In einem Schritt 203 wird in Abhängigkeit von dem Sollwert MAF_soll für die Luftmasse ein Zwischenwert P_soll_ref für den Saugrohrdruck ermittelt. Der Zwischenwert P_soll_ref wird ohne Berücksichtigung einer eventuellen Volumenverdrängung durch das Einspritzen des gasförmigen Kraftstoffs 108 in den Brennraum 101 während der Ansaugphase ermittelt.
  • In einem Schritt 204 wird der Sollwert P_soll_ideal für den Saugrohrdruck unter Berücksichtigung einer möglichen Einspritzung einer ersten Kraftstoffmenge V_CNG_in des gasförmigen Kraftstoffs 108 während der Ansaugphase berechnet.
  • Der Sollwert P_soll_ideal für den Saugrohrdruck wird aus dem Zwischenwert P_soll_ref für den Saugrohrdruck und einem Volumen V_cyl_in_cl des Brennraums 101 sowie einem Volumenbedarf V_CNG des gasförmigen Kraftstoffs 108 im Brennraum 101 berechnet. V_CNG kann auch als Einspritzmenge bezeichnet werden. Falls ein System zur Abgasrückführung vorgesehen ist, wird zusätzlich das Volumen des in den Brennraum 101 eingeleiteten Abgases berücksichtigt.
  • Hierbei gelten die folgenden Zusammenhänge: L_v_st = V_air/V_CNG V_cyl_in_cl = V_air + V_CNG => V_CNG = V_cyl_in_cl/(1 + L_v_st) P_soll_ideal = P_soll_ref·V_cyl_in_cl/(V_cyl_in_cl – V_CNG) P_soll_ideal = P_soll_ref·(1 + L_v_st)/L_v_st
  • L_v_st ist das Stöchiometrieverhältnis von Luft und gasförmigem Kraftstoff 108. V_air ist der Volumenbedarf von Luft im Brennraum 101.
  • Somit wird der Sollwert P_soll_ideal für den Saugrohrdruck höher berechnet als der Zwischenwert P_soll_ref für den Saugrohrdruck. Ein Sollwert für die Drosselplattenöffnung der Drosselklappe 109 wird aus dem Sollluftmassenstrom, dem Sollwert P_soll_ideal für den Saugrohrdruck und einem Druck P_vor_DK stromaufwärts der Drosselklappe 109 berechnet. Somit wird der Sollwert P_soll_ideal für den Saugrohrdruck so berechnet, dass eine etwaige Volumenverdrängung durch Einspritzen der ersten Kraftstoffmenge V_CNG_in des gasförmigen Kraftstoffs 108 berücksichtigt wird und dabei die korrekte Menge beziehungsweise Masse an Luft zugeführt wird.
  • In einem Schritt 205 wird überprüft, ob der in Schritt 204 ermittelte Sollwert P_soll_ideal für den Saugrohrdruck den Druck P_vor_DK vor der Drosselklappe 109 erreicht hat. Wenn der Sollwert P_soll_ideal für den Saugrohrdruck größer oder gleich dem Druck P_vor_DK vor der Drosselklappe errechnet wird, wird der Sollwert P_soll_ideal für den Saugrohrdruck auf den Wert des Drucks P_vor_DK vor der Drosselklappe 109 gesetzt. Somit wird der Sollwert P_soll_ideal vor dem Saugrohrdruck auf den Druck P_vor_DK vor der Drosselklappe 109 begrenzt.
  • In einem Schritt 206, der vor oder nach dem Schritt 205 erfolgen kann, wird aus einem Istwert P_ist des Saugrohrdrucks unter Berücksichtigung des Einspritzens der ersten Einspritzmenge V_CNG_in in der Ansaugphase berechnet. Solange der Sollwert MAF_soll für die Luftmasse im Vergleich zu einem Istwert MAF_ist_vor eine Schwelle nicht überschreitet, wird eine erste Einspritzmenge V_CNG_in für den gasförmigen Kraftstoff 108 abhängig von der oben beschriebenen Istluftmasse berechnet und die Einspritzung wird vollständig während der Ansaugphase vor dem Schließen des Einlassventils 103 mittels der ersten Einspritzmenge V_CNG_in realisiert. MAF_ist_vor beschreibt eine Istluftmasse, wenn die Einspritzung während der Ansaugphase eingespritzt worden ist. Beispielsweise ist die Schwelle 1,03 mal der Istluftmasse MAF_ist_vor, wenn die Einspritzung während der Ansaugphase eingespritzt worden ist.
  • Beispielsweise wird überprüft, ob folgende Beziehung gilt: 1,03·MAF_ist_vor > MAF_soll
  • Auch andere Werte für die Schwelle sind möglich.
  • Wenn der Sollwert MAF_soll für die Luftmasse im Vergleich zur Istluftmasse MAF_ist_vor eine Schwelle überschreitet, beispielsweise wenn der Sollwert MAF_soll für die Luftmasse größer oder gleich 1,03 mal der Istluftmasse MAF_ist_vor ist, wird ein weiterer Istwert MAF_ist_nach der Luftmasse direkt gleich der Sollluftmasse gesetzt. MAF_ist_nach beschreibt eine Istluftmasse, wenn die Einspritzung teilweise oder voll nach Einlassschließen eingespritzt worden ist.
  • Beispielsweise wird überprüft, ob folgende Beziehung gilt: MAF_soll >= 1,03·MAF_ist_vor
  • Der weitere Istwert MAF_ist_nach ist der Istwert der Luftmasse, wenn die Einspritzung des gasförmigen Kraftstoffs 108 teilweise oder voll nach Einlassschließen eingespritzt worden ist. Die erste Einspritzmenge V_CNG_in beziehungsweise das entsprechende Volumen des gasförmigen Kraftstoffs 108 in der Ansaugphase wird dann wie folgt neu berechnet: P_ist·(V_cyl_in_cl – V_CNG_in) = P_soll_ref·V_cyl_in_cl V_CNG_in = V_cyl_in_cl·(1 – P_soll_ref/P_ist)
  • Die erste Einspritzmenge V_CNG_in wird aus dem Volumen V_cyl_in_cl des Brennraums 108 und dem Zwischenwert P_soll_ref für den Saugrohrdruck sowie dem Istwert P_ist des Saugrohrdrucks berechnet.
  • In einem Schritt 207 wird überprüft, ob die erste Einspritzmenge V_CNG_in als kleiner Null ermittelt wurde. Wenn die erste Einspritzmenge V_CNG_in als kleiner Null ermittelt wurde, wird der Wert für die erste Einspritzmenge V_CNG_in auf null gesetzt.
  • In einem Schritt 208 wird ein Beginn des Einspritzens des gasförmigen Kraftstoffs 108 und ein Ende des Einspritzens des gasförmigen Kraftstoffs 108 jeweils so verschoben, dass die erste Einspritzmenge V_CNG_in vor dem Schließen des Einlassventils 103 eingespritzt wird. Eine zweite Einspritzmenge V_CNG_2, die sich aus der Differenz des Volumenbedarfs V_CNG des gasförmigen Kraftstoffs 108 und der ersten Einspritzmenge V_CNG_in berechnet, wird nach dem Schließen des Einlassventils 103 eingespritzt: V_CNG_2 = V_CNG – V_CNG_in
  • Der gasförmige Kraftstoff verdrängt Luft aus dem Brennraum. Somit wird die Luftmenge reduziert, die vor dem Schließen des Einlassventils in den Brennraum gelangt. Sowohl der Kraftstoff als auch die Luft sind gasförmig. Bei geöffnetem Einlassventil verringert sich somit das Volumen, das für Luft zu Verfügung steht, wenn mehr Kraftstoff eingespritzt wird. Dann erhöht sich nämlich das Volumen, das der Kraftstoff im Brennraum einnimmt. Das Volumen, das die Luft im Brennraum einnimmt, reduziert sich korrespondierend. Bei einer Verringerung der Einspritzmenge an Kraftstoff erhöht sich die Luftmenge entsprechend, wenn das Einlassventil geöffnet ist.
  • Bei geschlossenem Einlassventil verdrängt der eingespritzte gasförmige Kraftstoff 108 während des Ansaugtakts keine Luft aus dem Brennraum 101 hinaus. Der eingespritzte gasförmige Kraftstoff 108 verändert nicht die Luftmasse im Brennraum 101.
  • Bei einer alternativen Realisierung mittels einer Mehrfacheinspritzung, beispielsweise von zwei oder mehr separaten Einspritzungen, wird die erste Einspritzmenge V_CNG_in während der Ansaugphase deutlich früher beabstandet zu dem Zeitpunkt des Schließens des Einlassventils 103 eingespritzt. Somit ist eine gute Mischung von Kraftstoff 108 und Luft realisierbar. Die zweite Einspritzmenge V_CNG_2 wird nach dem Schließen des Einspritzventils 102 eingespritzt.
  • In einem Schritt 209 wird die Einspritzmenge V_CNG berechnet, wenn die erste Einspritzmenge V_CNG_in als Null berechnet wurde und die gesamte Menge an Kraftstoff mittels der zweiten Einspritzmenge V_CNG_2 eingespritzt wird. Die Berechnung des einzuspritzenden Kraftstoffs 108 erfolgt parallel zu dem oben erläuterten in Abhängigkeit von dem Istwert der Luftmasse. Der Istwert der Luftmasse wird aus dem Istwert P_ist des Saugrohrdrucks ohne Berücksichtigung eines Einspritzens des Kraftstoffs in der Ansaugphase berechnet.
  • Wenn das Solldrehmoment TQI_soll von einem hohen Wert in Richtung einem niedrigeren Wert reduziert wird, wird die oben beschriebene Strategie rückwärts verwendet. Entsprechend wird der Beginn des Einspritzens und das Ende des Einspritzens jeweils so in Richtung vor dem Schließen des Einlassventils 103 verschoben, dass der Istwert der Luftmasse dem Sollwert MAF_soll für die Luftmasse folgt, wenn der Istwert P_ist des Saugrohrdrucks größer als der Zwischenwert P_soll_ref für den Saugrohrdruck ist.
  • Die Schritte 201 bis 209 des Verfahrens können in der beschriebenen Reihenfolge oder in einer anderen Reihenfolge durchlaufen werden. Die Verfahrensschritte können zumindest teilweise auch gleichzeitig ablaufen. Zudem sind die Schritte 205 bis 209 gemäß Ausführungsbeispielen optional.
  • 3 zeigt den zeitlichen Verlauf der Einflussgrößen bei der Direkteinspritzung des gasförmigen Kraftstoffs 108. Der Sollwert MAF_soll für die Luftmasse und der Istwert für die Luftmasse steigen bei steigendem Solldrehmoment TQI_soll. Der Sollwert P_soll_ideal für den Saugrohrdruck wird angehoben, durch das Einspritzen des gasförmigen Kraftstoffs 108 vor dem Schließen des Einlassventils 103.
  • Die Einspritzphase, also der Beginn des Einspritzens und das Ende des Einspritzens, wird so verschoben, dass die erste Einspritzmenge V_CNG_in vor dem Schließen des Einlassventils 103 eingespritzt wird und dass die zweite Einspritzmenge V_CNG_2 nach dem Schließen des Einlassventils 103 eingespritzt wird. Dabei kann die Einspritzphase 301 so gewählt werden, dass das Ende des Einspritzens vor dem Schließen des Einlassventils 103 liegt. Die Einspritzphase 302 kann auch so gewählt werden, dass das Ende des Einspritzens nach dem Schließen des Einlassventils 103 liegt.
  • Mit dem anmeldungsgemäßen Verfahren ist es möglich, dass auf der einen Seite das Einspritzen des gasförmigen Kraftstoffs 108 mit möglichst wenig Pumpverlust realisiert ist. Auf der anderen Seite ist ein glatter Übergang der Drehmomentrealisierung ohne Sprung möglich. Das anmeldungsgemäße Verfahren ist mit geringem Applikationsaufwand möglich. Die Brennkraftmaschine 110 bleibt möglichst entdrosselt, um den Pumpverlust zu minimieren. Bei höherem Drehmomentbedarf ist die Drehmomentrealisierung kontinuierlich und einfach möglich. Es ist möglich, eine gute Balance zwischen Entdrosselung und Drehmomentrealisierung ohne Sprung zu realisieren.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Einspritzsystem
    101
    Brennraum
    102
    Einspritzventil
    103
    Einlassventil
    104
    Auslassventil
    105
    Saugrohr
    106
    Abgasrohr
    107
    Kolben
    108
    Kraftstoff
    109
    Drosselklappe
    110
    Brennkraftmaschine
    120
    Vorrichtung
    201–209
    Verfahrensschritte
    301, 302
    Einspritzphase
    TQI_soll
    Solldrehmoment
    MAF_soll
    Sollwert für die Lufmasse
    P_soll_ref
    Zwischenwert für den Saugrohrdruck
    P_soll_ideal
    Sollwert für den Saugrohrdruck
    P_ist
    Istwert des Saugrohrdrucks
    L_v_st
    Volumen Stöchiometrieverhältnis
    V_air
    Volumenbedarf von Luft im Brennraum
    V_CNG
    Volumenbedarf von gasförmigem Kraftstoff im Brennraum
    V_CNG_in
    erste Einspritzmenge
    V_CNG_2
    zweite Einspritzmenge
    V_cylin_cl
    Volumen des Brennraums
    P_vor_DK
    Druck vor Drosselklappe
    MAF_ist_vor
    Istluftmasse
    MAF_ist_nach
    Istluftmasse
    MAF_soll
    Sollluftmasse

Claims (10)

  1. Verfahren zum Einspritzen eines gasförmigen Kraftstoffs (108) für eine Brennkraftmaschine (110) mit einem Brennraum (101), einem dem Brennraum (101) zugeordneten Einlassventil (102) und einem Saugrohr, um Luft zu dem Brennraum zu führen, wobei der Brennraum (101) ein Volumen (V_cyl_in_cl) beim Schließen des Einlassventils aufweist und wobei der Kraftstoff (108) gasförmig eingespritzt wird, umfassend: – Bereitstellen eines Solldrehmoments (TQI_soll), – Ermitteln eines Sollwerts (MAF_soll) für eine zuzumessende Luftmasse in den Brennraum in Abhängigkeit von dem Solldrehmoment (TQI_soll), – Ermitteln eines Zwischenwerts (P_soll_ref) für einen Saugrohrdruck in Abhängigkeit von dem Sollwert (MAF_soll) für die Luftmasse und unabhängig von einer Volumenverdrängung (V_CNG) durch den gasförmigen Kraftstoff, – Ermitteln eines Sollwerts (P_soll_ideal) für den Saugrohrdruck in Abhängigkeit von dem Zwischenwert (P_soll_ref) für den Saugrohrdruck, dem Volumen (V_cyl_in_cl) des Brennraums (101) und der Volumenverdrängung (V_CNG) durch den gasförmigen Kraftstoff.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Brennkraftmaschine eine Drosselklappe aufweist, die in dem Saugrohr angeordnet ist, umfassend: – Ermitteln eines Werts eines Drucks (P_vor_DK) stromaufwärts der Drosselklappe, – Vergleichen des ermittelten Werts des Drucks (P_vor_DK) mit dem ermittelten Sollwert (P_soll_ideal) für den Saugrohrdruck, – wenn der ermittelten Sollwert (P_soll_ideal) für den Saugrohrdruck größer als der ermittelte Werts des Drucks (P_vor_DK) ist: Verwenden des ermittelten Werts des Drucks (P_vor_DK) als Sollwert (P_soll_ideal) für den Saugrohrdruck.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, umfassend: – Bereitstellen eines Schwellenwerts für die Luftmasse, – Vergleichen des Sollwerts (MAF_soll) für die Luftmasse mit dem Schwellenwert, – wenn der Sollwert (MAF_soll) für die Luftmasse kleiner als der Schwellenwert ist: – Ermitteln einer ersten Einspritzmenge (V_CNG_in) für den gasförmigen Kraftstoff in Abhängigkeit eines Istwerts (MAF_ist_vor) der Luftmasse, wobei die erste Einspritzmenge (V_CNG_in) vor dem Schließen des Einlassventils eingespritzt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, umfassend: – Ermitteln des Schwellenwerts in Abhängigkeit von dem Istwert (MAF_ist_vor) der Luftmasse.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, umfassend: – wenn der Sollwert (MAF_soll) für die Luftmasse größer oder gleich dem Schwellenwert ist: – Ermitteln einer zweiten Einspritzmenge (V_CNG_2) aus der Differenz der Volumenverdrängung (V_CNG) und der ersten Einspritzmenge (V_CNG_in), wobei die zweite Einspritzmenge (V_CNG_2) nach dem Schließen des Einlassventils eingespritzt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, umfassend: – wenn der Sollwert (MAF_soll) für die Luftmasse größer oder gleich dem Schwellenwert ist: Verwenden des Sollwerts (MAF_soll) für die Luftmasse als weiteren Istwert (MAF_ist_nach) der Luftmasse.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, umfassend: – wenn der Sollwert (MAF_soll) für die Luftmasse größer oder gleich dem Schwellenwert ist: – Ermitteln der ersten Einspritzmenge (V_CNG_in) für den gasförmigen Kraftstoff in Abhängigkeit von dem Volumen (V_cyl_in_cl) beim Schließen des Einlassventils, dem Zwischenwert (P_soll_ref) für den Saugrohrdruck und einem Istwert (P_ist) des Saugrohrdrucks.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die erste Einspritzmenge und die zweite Einspritzmenge kontinuierlich aufeinanderfolgend eingespritzt werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die die erste Einspritzmenge und die zweite Einspritzmenge zeitlich beabstandet zueinander eingespritzt werden.
  10. Vorrichtung, die dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102009045359A1 (de) * 2009-10-06 2011-04-07 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur momentenneutralen Reaktivierung einer abgeschalteten Motorbank eines Verbrennungsmotors
DE102013213871A1 (de) * 2013-07-16 2015-01-22 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine

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