DE102016015297A1 - Method for operating an internal combustion engine of a vehicle and device for carrying out the method - Google Patents

Method for operating an internal combustion engine of a vehicle and device for carrying out the method Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine (2) eines Fahrzeugs. Erfindungsgemäß wird eine Betriebsart der Verbrennungskraftmaschine (2), insbesondere ein Brennverfahren, mit welchem die Verbrennungskraftmaschine (2) betrieben wird, in Abhängigkeit von aktuell vorliegenden und zukünftig vorliegenden Betriebsbedingungen ausgewählt. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung (1) zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine (2) of a vehicle. According to the invention, an operating mode of the internal combustion engine (2), in particular a combustion method with which the internal combustion engine (2) is operated, is selected as a function of currently existing and future operating conditions. Furthermore, the invention relates to a device (1) for carrying out the method.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine of a vehicle according to the features of the preamble of claim 1 and to an apparatus for carrying out the method.

Aus dem Stand der Technik ist, wie in der DE 10 2004 017 115 A1 beschrieben, ein Verfahren zur Geschwindigkeitsregelung für ein Fahrzeug mit automatischem oder automatisiertem Getriebe bekannt. Im Rahmen des Verfahrens zur Geschwindigkeitsregelung im Tempomat- bzw. ACC-Betrieb für ein Fahrzeug mit automatischem oder automatisiertem Getriebe kann die Fahrgeschwindigkeit Werte in einem Bereich um die Sollgeschwindigkeit annehmen, wobei eine kraftstoffsparende Betriebsart eingestellt wird. Das Verfahren umfasst eine Beschleunigungsphase und eine Ausrollphase des Fahrzeugs. In der Beschleunigungsphase wird das Fahrzeug auf eine obere Schwelle für die Geschwindigkeit beschleunigt, die höher als die Sollgeschwindigkeit ist. In der anschließenden Ausrollphase wird das Fahrzeug, wenn es eine untere Schwelle für die Geschwindigkeit erreicht, im verbrauchsoptimierten Bereich wieder auf die obere Schwelle für die Geschwindigkeit beschleunigt.From the prior art, as in the DE 10 2004 017 115 A1 described a method for controlling the speed of a vehicle with automatic or automated transmission. As part of the cruise control cruise control method for a vehicle having an automatic or automatic transmission, the vehicle speed may be within a range of the target speed, setting a fuel-saving mode of operation. The method includes an acceleration phase and a coasting phase of the vehicle. In the acceleration phase, the vehicle is accelerated to an upper threshold for the speed which is higher than the target speed. In the subsequent coasting phase, the vehicle, when it reaches a lower threshold for the speed, is accelerated in the consumption-optimized area back to the upper threshold for the speed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.The invention is based on the object to provide a comparison with the prior art improved method for operating an internal combustion engine of a vehicle and an apparatus for performing the method.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 4.The object is achieved by a method for operating an internal combustion engine of a vehicle having the features of claim 1 and an apparatus for performing the method with the features of claim 4.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

In einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs wird eine Betriebsart der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere ein Brennverfahren, mit welchem die Verbrennungskraftmaschine betrieben wird, in Abhängigkeit von aktuell vorliegenden und zukünftig vorliegenden Betriebsbedingungen ausgewählt.In a method according to the invention for operating an internal combustion engine of a vehicle, an operating mode of the internal combustion engine, in particular a combustion method with which the internal combustion engine is operated, is selected as a function of present and future operating conditions.

Durch die erfindungsgemäße Lösung werden eine Verringerung eines Kraftstoffverbrauchs und eine Reduzierung von Schadstoffemissionen erreicht.The solution according to the invention achieves a reduction of fuel consumption and a reduction of pollutant emissions.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.Embodiments of the invention will be explained in more detail below with reference to a drawing.

Dabei zeigt:Showing:

1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs. 1 a schematic representation of an apparatus for performing a method for operating an internal combustion engine of a vehicle.

1 zeigt eine schematisch stark vereinfachte Darstellung einer Vorrichtung 1 zur Durchführung eines Verfahrens zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine 2, insbesondere eines Verbrennungsmotors, eines Fahrzeugs. In diesem Verfahren wird eine Betriebsart der Verbrennungskraftmaschine 2, insbesondere ein Brennverfahren, mit welchem die Verbrennungskraftmaschine 2 betrieben wird, in Abhängigkeit von aktuell vorliegenden und zukünftig vorliegenden Betriebsbedingungen ausgewählt. Es wird somit vorteilhafterweise eine fahrsituationsabhängige Betriebsartenwahl durchgeführt. 1 shows a schematically simplified representation of a device 1 for carrying out a method for operating an internal combustion engine 2 , in particular an internal combustion engine, of a vehicle. In this method, an operating mode of the internal combustion engine 2 , in particular a combustion process, with which the internal combustion engine 2 is selected, depending on currently available and future operating conditions. It is thus advantageously carried out a driving situation-dependent mode selection.

Die Vorrichtung 1 zur Durchführung des Verfahrens umfasst daher die Verbrennungskraftmaschine 2, welche zur Durchführung verschiedener Betriebsarten, insbesondere Brennverfahren, ausgebildet ist, zumindest eine Erfassungseinheit 3 zur Erfassung von aktuell vorliegenden und zukünftig vorliegenden Betriebsbedingungen, vorteilhafterweise mehrere solcher Erfassungseinheiten 3, und eine Steuerungs- und/oder Regelungseinheit 4, beispielsweise eine Motorsteuerung, insbesondere ein Motorsteuergerät, zur Auswahl einer jeweiligen Betriebsart der Verbrennungskraftmaschine 2, insbesondere eines jeweiligen Brennverfahrens, mit welchem die Verbrennungskraftmaschine 2 betrieben wird, in Abhängigkeit von den erfassten aktuell vorliegenden und zukünftig vorliegenden Betriebsbedingungen.The device 1 for carrying out the method therefore includes the internal combustion engine 2 , which is designed to carry out various operating modes, in particular combustion methods, at least one detection unit 3 for the detection of currently present and future operating conditions, advantageously several such detection units 3 , and a control and / or regulating unit 4 , For example, an engine control, in particular an engine control unit, for selecting a respective operating mode of the internal combustion engine 2 , in particular a respective combustion process, with which the internal combustion engine 2 is operated, depending on the recorded currently existing and future operating conditions.

Eine solche Kombination verschiedener Betriebsarten, insbesondere Brennverfahren, d. h. die Auswahl einer für die jeweiligen aktuell vorliegenden und zukünftig vorliegenden Betriebsbedingungen am besten geeigneten Betriebsart aus einer Mehrzahl zur Verfügung stehender Betriebsarten, insbesondere eines jeweils am besten geeigneten Brennverfahrens aus einer Mehrzahl zur Verfügung stehender Brennverfahren, welche mit der jeweiligen Verbrennungskraftmaschine 2 durchgeführt werden können, ist insbesondere zur Optimierung eines Kraftstoffverbrauchs des Fahrzeugs besonders vorteilhaft.Such a combination of different operating modes, in particular firing method, ie the selection of a most suitable for each current present and future operating conditions operating mode from a plurality of available operating modes, in particular a respective most suitable combustion method of a plurality of available combustion processes, which with the respective internal combustion engine 2 can be performed, is particularly advantageous for optimizing fuel consumption of the vehicle.

Insbesondere bei einer als ein Ottomotor ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine 2 ist für einen unteren Teillastbereich ein Schichtladeverfahren, auch als Schichtbrennverfahren bezeichnet, vorteilhaft. Bei höheren Lasten sind Brennverfahren mit homogener Zylinderladung (mit magerem oder stöchiometrischem Gemisch) oder eine Kombination aus homogenem und Schichtladeverfahren (Homogen-Schichtverfahren HOS) vorteilhaft. Zusätzlich zu diesen Grundbetriebsarten, insbesondere Brennverfahren, können noch weitere Unterbetriebsarten zur Auswahl vorgesehen sein, zum Beispiel ein Katalysatorheizbetrieb, eine Katalysator-Regeneration, d. h. ein Katalysatorregenerationsbetrieb, eine Abgasrückführung, d. h. ein Abgasrückführungsbetrieb, ein Miller-Zyklus, auch als Miller-Kreisprozess bezeichnet, und/oder ein Atkinson-Zyklus, auch als Atkinson-Kreisprozess bezeichnet.In particular, in a designed as a gasoline engine internal combustion engine 2 For a lower part load range, a stratified charge process, also referred to as a stratified combustion process, is advantageous. At higher loads, homogeneous cylinder charge (lean or burn) combustion processes are used stoichiometric mixture) or a combination of homogeneous and stratified charge method (homogeneous layer method HOS) advantageous. In addition to these basic operating modes, in particular combustion methods, there may be other sub-modes to choose from, for example a catalyst heating operation, a catalyst regeneration, ie a catalyst regeneration operation, an exhaust gas recirculation, ie an exhaust gas recirculation operation, a Miller cycle, also referred to as a Miller cycle process, and / or an Atkinson cycle, also called the Atkinson cycle.

Die Motorsteuerung, d. h. die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit 4, beispielsweise das Motorsteuergerät, entscheidet beispielsweise in Abhängigkeit von einer an der Verbrennungskraftmaschine 2 aktuell und zukünftig anliegenden Last und/oder in Abhängigkeit von einem Fahrerwunsch und/oder in Abhängigkeit von aktuellen Betriebszuständen, zum Beispiel in Abhängigkeit von einer Katalysatortemperatur, und/oder in Abhängigkeit von einer oder mehreren Umweltbedingungen, zum Beispiel in Abhängigkeit von einer Außentemperatur, und/oder in Abhängigkeit von einer oder mehreren Fehlermeldungen einer Onboarddiagnose und/oder in Abhängigkeit von einer oder mehreren anderen Größen, welche Betriebsart ausgewählt und eingestellt wird.The engine control, ie the control and / or regulating unit 4 For example, the engine control unit decides, for example, depending on one of the internal combustion engine 2 current and future applied load and / or depending on a driver's request and / or depending on current operating conditions, for example, as a function of a catalyst temperature, and / or as a function of one or more environmental conditions, for example, as a function of an outside temperature, and Depending on one or more error messages of an on-board diagnosis and / or depending on one or more other variables, which operating mode is selected and set.

Da sich Randbedingungen in Abhängigkeit von einer jeweiligen Fahrsituation schnell ändern können, würde sich, wenn nur die oben genannten Betriebsbedingungen berücksichtigt werden würden, jedoch häufig eine suboptimale Betriebsartenwahl ergeben oder es müsste häufig die Betriebsart gewechselt werden. Beispielsweise ist das Umschalten auf den Katalysatorheizbetrieb kurz vor einer Steigung oder kurz vor einer Autobahnstrecke nicht sinnvoll. Betriebsartenwechsel sind mit kurzzeitig erhöhtem Kraftstoffverbrauch und erhöhten Schadstoffemissionen verbunden. Zusätzlich verschlechtert sich eine Laufruhe der Verbrennungskraftmaschine 2.However, since boundary conditions can change rapidly depending on a particular driving situation, if only the above-mentioned operating conditions were taken into account, suboptimal mode selection would often result, or the mode of operation would often have to be changed. For example, the switching to the catalyst heating shortly before a slope or just before a motorway route does not make sense. Mode changes are associated with short-term increased fuel consumption and increased pollutant emissions. In addition, smoothness of the internal combustion engine deteriorates 2 ,

Daher wird die Betriebsartenwahl des Weiteren automatisiert, vorausschauend und fahrsituationsabhängig durchgeführt, um derartige Probleme zu vermeiden oder zumindest zu minimieren. Hierzu werden zusätzlich zu den oben genannten Betriebsbedingungen eine oder mehrere weitere Betriebsbedingungen berücksichtigt, insbesondere ein vorausliegendes Streckenprofil, beispielsweise ein Höhenprofil, Kurven und/oder Kreuzungen, und/oder ein oder mehrere Verkehrszeichen, zum Beispiel Warnzeichen, und/oder eine oder mehrere Geschwindigkeitsbegrenzungen und/oder ein Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem vorausfahrenden Objekt. Beispielsweise wird eine Position des Fahrzeugs mittels eines globalen Navigationssatellitensystems festgestellt und das vorausliegende Streckenprofil ermittelt.Therefore, the mode selection is further automated, predictive, and driving-dependent, to avoid or at least minimize such problems. For this purpose, in addition to the above-mentioned operating conditions, one or more further operating conditions are taken into account, in particular a preceding route profile, for example a height profile, curves and / or intersections, and / or one or more traffic signs, for example warning signs, and / or one or more speed limits and / or a distance between the vehicle and a preceding object. By way of example, a position of the vehicle is determined by means of a global navigation satellite system and the preceding route profile is determined.

Zusätzlich werden beispielsweise ein Streckenziel aus einer Eingabe in ein Navigationssystem des Fahrzeugs, eine Fahrtroute aus dem Navigationssystem und/oder eine oder mehrere Informationen aus einem Radarsensorsystem des Fahrzeugs und/oder eine oder mehrere Informationen aus einer Bordkamera des Fahrzeugs berücksichtigt.In addition, for example, a route destination from an input to a navigation system of the vehicle, a route from the navigation system and / or one or more information from a radar sensor system of the vehicle and / or one or more information from an on-board camera of the vehicle are taken into account.

Das beschriebene Verfahren und die Vorrichtung 1 zu dessen Durchführung ermöglichen eine Verringerung des Kraftstoffverbrauchs und eine Reduzierung der Schadstoffemissionen.The described method and the device 1 to carry it out allow a reduction in fuel consumption and a reduction in pollutant emissions.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102004017115 A1 [0002] DE 102004017115 A1 [0002]

Claims (4)

Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine (2) eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass eine Betriebsart der Verbrennungskraftmaschine (2), insbesondere ein Brennverfahren, mit welchem die Verbrennungskraftmaschine (2) betrieben wird, in Abhängigkeit von aktuell vorliegenden und zukünftig vorliegenden Betriebsbedingungen ausgewählt wird.Method for operating an internal combustion engine ( 2 ) of a vehicle, characterized in that an operating mode of the internal combustion engine ( 2 ), in particular a combustion process, with which the internal combustion engine ( 2 ) is selected depending on currently available and future operating conditions. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als jeweilige aktuell vorliegende oder zukünftig vorliegende Betriebsbedingung ein Fahrerwunsch, eine Katalysatortemperatur, zumindest eine Umweltbedingung, insbesondere eine Außentemperatur, zumindest eine Fehlermeldung einer Onboarddiagnoseeinheit, ein vorausliegendes Streckenprofil, zumindest ein Verkehrszeichen, eine Geschwindigkeitsbegrenzung, ein Abstand des Fahrzeugs zu einem vorausfahrenden Objekt, ein angegebenes Streckenziel, eine geplante Fahrtroute und/oder zumindest eine mittels eines Radarsensorsystems und/oder einer Kamera des Fahrzeugs ermittelte Information berücksichtigt wird.A method according to claim 1, characterized in that as each current present or future operating condition, a driver request, a catalyst temperature, at least one environmental condition, in particular an outside temperature, at least an error message of an onboard diagnostic unit, a forward route profile, at least one traffic sign, a speed limit, a distance the vehicle to a preceding object, a specified route destination, a planned route and / or at least one by means of a radar sensor system and / or a camera of the vehicle determined information is taken into account. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als jeweilige Betriebsart der Verbrennungskraftmaschine (2) ein Schichtladeverfahren, ein Brennverfahren mit einer homogenen Zylinderladung, ein Homogen-Schichtverfahren, ein Katalysatorheizbetrieb, ein Katalysatorregenerationsbetrieb, ein Abgasrückführungsbetrieb, ein Miller-Zyklus oder ein Atkinson-Zyklus ausgewählt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that as the respective operating mode of the internal combustion engine ( 2 ) a stratified charge method, a homogeneous cylinder charge combustion method, a homogeneous stratified method, a catalyst heating operation, a catalyst regeneration operation, an exhaust gas recirculation operation, a Miller cycle or an Atkinson cycle is selected. Vorrichtung (1) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine Verbrennungskraftmaschine (2), welche zur Durchführung verschiedener Betriebsarten, insbesondere Brennverfahren, ausgebildet ist, zumindest eine Erfassungseinheit (3) zur Erfassung von aktuell vorliegenden und zukünftig vorliegenden Betriebsbedingungen und eine Steuerungs- und/oder Regelungseinheit (4) zur Auswahl einer jeweiligen Betriebsart der Verbrennungskraftmaschine (2), insbesondere eines jeweiligen Brennverfahrens, mit welchem die Verbrennungskraftmaschine (2) betrieben wird, in Abhängigkeit von den erfassten aktuell vorliegenden und zukünftig vorliegenden Betriebsbedingungen.Contraption ( 1 ) for carrying out a method according to one of the preceding claims, comprising an internal combustion engine ( 2 ), which is designed to carry out various operating modes, in particular firing methods, at least one detection unit ( 3 ) for recording current and future operating conditions and a control and / or regulating unit ( 4 ) for selecting a respective operating mode of the internal combustion engine ( 2 ), in particular a respective combustion process, with which the internal combustion engine ( 2 ) is operated, depending on the detected currently existing and future operating conditions.
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