DE19813379A1 - Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs - Google Patents
Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines KraftfahrzeugsInfo
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Abstract
Es ist eine Brennkraftmaschine (1) insbesondere für ein Kraftfahrzeug beschrieben, das mit einem Einspritzventil (8) versehen ist, mit dem Kraftstoff entweder in einer ersten Betriebsart während einer Ansaugphase oder in einer zweiten Betriebsart während einer Verdichtungsphase direkt in einen Brennraum (4) einspritzbar ist. Des weiteren ist ein Steuergerät (16) vorgesehen zur unterschiedlichen Steuerung und/oder Regelung der in den Brennraum (4) eingespritzen Kraftstoffmasse in den beiden Betriebsarten. Durch das Steuergerät (16) wird von der ersten Betriebsart zuerst (26) in einen Übergangsbetrieb der zweiten Betriebsart und dann (31, 37) in einen Normalbereich der zweiten Betriebsart umgeschaltet.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer
Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei
dem Kraftstoff entweder in einer ersten Betriebsart während
einer Verdichtungsphase oder in einer zweiten Betriebsart
während einer Ansaugphase direkt in einen Brennraum
eingespritzt wird, und bei dem die in den Brennraum
eingespritzte Kraftstoffmasse in den beiden Betriebsarten
unterschiedlich gesteuert und/oder geregelt wird. Des
weiteren betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine
insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem
Einspritzventil, mit dem Kraftstoff entweder in einer
ersten Betriebsart während einer Ansaugphase oder in einer
zweiten Betriebsart während einer Verdichtungsphase direkt
in einen Brennraum einspritzbar ist, und mit einem
Steuergerät zur unterschiedlichen Steuerung und/oder
Regelung der in den Brennraum eingespritzten
Kraftstoffmasse in den beiden Betriebsarten.
Derartige Systeme zur direkten Einspritzung von Kraftstoff
in den Brennraum einer Brennkraftmaschine sind allgemein
bekannt. Es wird dabei als erste Betriebsart ein
sogenannter Schichtbetrieb und als zweite Betriebsart ein
sogenannter Homogenbetrieb unterschieden. Der
Schichtbetrieb wird insbesondere bei kleineren Lasten
verwendet, während der Homogenbetrieb bei größeren, an der
Brennkraftmaschine anliegenden Lasten zur Anwendung kommt.
Im Schichtbetrieb wird der Kraftstoff während der
Verdichtungsphase der Brennkraftmaschine in den Brennraum
derart eingespritzt, daß sich im Zeitpunkt der Zündung eine
Kraftstoffwolke in unmittelbarer Umgebung einer Zündkerze
befindet. Diese Einspritzung kann auf unterschiedliche
Weise erfolgen. So ist es möglich, daß die eingespritzte
Kraftstoffwolke sich bereits während bzw. unmittelbar nach
der Einspritzung bei der Zündkerze befindet und von dieser
entzündet wird. Ebenfalls ist es möglich, daß die
eingespritzte Kraftstoffwolke durch eine Ladungsbewegung zu
der Zündkerze geführt und dann erst entzündet wird. Bei
beiden Brennverfahren liegt keine gleichmäßige
Kraftstoffverteilung vor, sondern eine Schichtladung.
Der Vorteil des Schichtbetriebs liegt darin, daß dort mit
einer sehr geringen Kraftstoffmenge die anliegenden
kleineren Lasten von der Brennkraftmaschine ausgeführt
werden können. Größere Lasten können allerdings nicht durch
den Schichtbetrieb erfüllt werden.
Im für derartige größere Lasten vorgesehenen Homogenbetrieb
wird der Kraftstoff während der Ansaugphase der
Brennkraftmaschine eingespritzt, so daß eine Verwirbelung
und damit eine Verteilung des Kraftstoffs in dem Brennraum
noch ohne weiteres erfolgen kann. Insoweit entspricht der
Homogenbetrieb etwa der Betriebsweise von
Brennkraftmaschinen, bei denen in herkömmlicher Weise
Kraftstoff in das Ansaugrohr eingespritzt wird. Bei Bedarf
kann auch bei kleineren Lasten der Homogenbetrieb
eingesetzt werden.
Im Schichtbetrieb wird die Drosselklappe in dem zu dem
Brennraum führenden Ansaugrohr weit geöffnet und die
Verbrennung wird im wesentlichen nur durch die
einzuspritzende Kraftstoffmasse gesteuert und/oder
geregelt. Im Homogenbetrieb wird die Drosselklappe in
Abhängigkeit von dem angeforderten Moment geöffnet bzw.
geschlossen und die einzuspritzende Kraftstoffmasse wird in
Abhängigkeit von der angesaugten Luftmasse gesteuert
und/oder geregelt.
In beiden Betriebsarten, also im Schichtbetrieb und im
Homogenbetrieb, wird die einzuspritzende Kraftstoffmasse in
Abhängigkeit zusätzlich von einer Mehrzahl weiterer
Eingangsgrößen auf einen im Hinblick auf
Kraftstoffeinsparung, Abgasreduzierung und dergleichen
optimalen Wert gesteuert und/oder geregelt. Die Steuerung
und/oder Regelung ist dabei in den beiden Betriebsarten
unterschiedlich.
Es ist erforderlich, die Brennkraftmaschine von dem
Schichtbetrieb in den Homogenbetrieb und wieder zurück
umzuschalten. Während im Schichtbetrieb die Drosselklappe
weit geöffnet ist und die Luft damit weitgehend entdrosselt
zugeführt wird, ist die Drosselklappe im Homogenbetrieb nur
teilweise geöffnet und vermindert damit die Zufuhr von
Luft. Vor allem bei der Umschaltung vom Schichtbetrieb in
den Homogenbetrieb muß dabei die Fähigkeit des zu dem
Brennraum führenden Ansaugrohrs berücksichtigt werden, Luft
zu speichern. Wird dies nicht berücksichtigt, so kann das
Umschalten zu einer Erhöhung des von der Brennkraftmaschine
abgegebenen Moments führen.
Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zum Betreiben
einer Brennkraftmaschine zu schaffen, mit dem ein optimales
Umschalten zwischen den Betriebsarten möglich ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs
genannten Art bzw. bei einer Brennkraftmaschine der
eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
von der ersten Betriebsart zuerst in einen Übergangsbetrieb
der zweiten Betriebsart und dann in einen Normalbetrieb der
zweiten Betriebsart umgeschaltet wird.
Es wird also nicht sofort in den Homogenbetrieb, also zu
einem stöchiometrischen oder fetten Luft/Kraftstoffgemisch
umgeschaltet, sondern es wird die Brennkraftmaschine zuerst
in einem Übergangsbetrieb des Homogenbetriebs betrieben.
Durch diesen Übergangsbetrieb wird erreicht, daß der
gesamte Umschaltvorgang vom Schichtbetrieb in den
Homogenbetrieb eine wesentlich geringere Erhöhung des von
der Brennkraftmaschine erzeugten Moments zur Folge hat. Es
muß also wesentlich weniger überschüssiges Moment
beispielsweise durch eine Spätverstellung des Zündwinkels
wieder vernichtet werden. Dies stellt nicht nur eine
deutliche Kraftstoffeinsparung dar, sondern es wird auch
durch die geringere Spätverstellung des Zündwinkels die
Möglichkeit von Veränderungen des von der
Brennkraftmaschine erzeugten Moments deutlich verringert.
Störungen haben somit nur noch eine verminderte Einwirkung
auf die Laufruhe der Brennkraftmaschine. Des weiteren wird
durch die verringerte Spätverstellung des Zündwinkels auch
eine geringere Erhöhung der Abgastemperatur erreicht, was
ebenfalls für die Laufruhe der Brennkraftmaschine und deren
Lebensdauer vorteilhaft ist.
Bei vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung wird die
zugeführte Luftmasse ermittelt, und es wird in Abhängigkeit
von der zugeführten Luftmasse von der ersten Betriebsart in
den Übergangsbetrieb der zweiten Betriebsart umgeschaltet,
und zwar insbesondere nach Unterschreiten der zugeführten
Luftmasse unter einen ersten Schwellwert, bzw. es wird in
Abhängigkeit von der zugeführten Luftmasse von dem
Übergangsbetrieb der zweiten Betriebsart in den
Normalbetrieb der zweiten Betriebsart umgeschaltet, und
zwar insbesondere nach Unterschreiten der zugeführten
Luftmasse unter einen zweiten Schwellwert.
Die Umschaltvorgänge werden also in Abhängigkeit von der
zugeführten Luftmasse durchgeführt. Die zugeführte
Luftmasse kann dabei beispielsweise mit Hilfe eines
Luftmassensensors ermittelt werden. Dann werden
gegebenenfalls in Abhängigkeit von der Drehzahl der
Brennkraftmaschine und/oder sonstigen Parametern die beiden
Schwellwerte für die Umschaltvorgänge ermittelt. Verringert
sich nun die in dem Ansaugrohr gespeicherte Luftmasse, so
wird zuerst der erste Schwellwert unterschritten. Die
Brennkraftmaschine wird daraufhin von dem Schichtbetrieb in
den Übergangsbetrieb des Homogenbetriebs umgeschaltet. Die
in dem Ansaugrohr zwischengespeicherte Luftmasse verringert
sich weiter und unterschreitet dann den zweiten
Schwellwert. Die Brennkraftmaschine wird dann von dem
Übergangsbetrieb in den Normalbetrieb des Homogenbetriebs
umgeschaltet. Die Abhängigkeit der Umschaltvorgänge von der
zugeführten Luftmasse stellt dabei eine besonders einfache
und genaue Möglichkeit dar, die gesamte Umschaltung der
Brennkraftmaschine vom Schichtbetrieb in den Homogenbetrieb
durchzuführen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird in
dem Übergangsbetrieb der zweiten Betriebsart das zugeführte
Kraftstoff/Luft-Gemisch auf einen etwa mageren Wert
gesteuert und/oder geregelt. Bei dem Übergangsbetrieb des
Homogenbetriebs handelt es sich also um einen mageren
Homogenbetrieb bzw. homogenen Magerbetrieb mit einem
mageren Luft/Kraftstoffverhältnis. Das Kraftstoff/Luft-
Gemisch besitzt somit einen Wert größer als 1.
Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn die einzuspritzende
Kraftstoffmasse nach dem Umschalten von der ersten
Betriebsart auf den Übergangsbetrieb der zweiten
Betriebsart aus der zugeführten Luftmasse und dem
angeforderten Moment ermittelt wird. Dies stellt eine
einfache und genaue Möglichkeit dar, den mageren
Homogenbetrieb zu realisieren.
Des weiteren ist es besonders zweckmäßig, wenn der
Zündwinkel nach dem Umschalten von der ersten Betriebsart
auf den Übergangsbetrieb der zweiten Betriebsart aus der
zugeführten Luftmasse, der eingespritzten Kraftstoffmasse
und dem angeforderten Moment ermittelt wird. Damit kann das
angeforderte Moment einfach und genau während des mageren
Homogenbetriebs erzeugt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der
Erfindung wird in dem Normalbetrieb der zweiten Betriebsart
das zugeführte Kraftstoff/Luft-Gemisch auf einen
vorgegebenen, insbesondere stöchiometrischen Wert gesteuert
und/oder geregelt wird. Das Kraftstoff/Luft-Gemisch besitzt
somit einen definierten vorgegebenen Wert, beispielsweise
l. Damit wird ein besonders schadstoffarmer Betrieb der
Brennkraftmaschine erreicht.
Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn die einzuspritzende
Kraftstoffmasse nach dem Umschalten von dem
Übergangsbetrieb in den Normalbetrieb der zweiten
Betriebsart aus der zugeführten Luftmasse ermittelt wird.
Auf diese Weise kann gewährleistet werden, daß der
vorgegebene bzw. stöchiometrische Wert des Kraftstoff/Luft-
Gemischs erhalten bleibt.
Des weiteren ist es besonders zweckmäßig, wenn der
Zündwinkel nach dem Umschalten von dem Übergangsbetrieb in
den Normalbetrieb der zweiten Betriebsart aus dem
angeforderten Moment ermittelt wird. Mit Hilfe des
Zündwinkels können damit insbesondere kurzfristige
Momentenänderungen erreicht werden, ohne den vorgegebenen
bzw. stöchiometrischen Wert verändern zu müssen.
Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des
erfindungsgemäßen Verfahrens in der Form eines
Steuerelements, das für ein Steuergerät einer
Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs,
vorgesehen ist. Dabei ist auf dem Steuerelement ein
Programm abgespeichert, das auf einem Rechengerät,
insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig und zur
Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.
In diesem Fall wird also die Erfindung durch ein auf dem
Steuerelement abgespeichertes Programm realisiert, so daß
dieses mit dem Programm versehene Steuerelement in gleicher
Weise die Erfindung darstellt wie das Verfahren, zu dessen
Ausführung das Programm geeignet ist. Als Steuerelement
kann insbesondere ein elektrisches Speichermedium zur
Anwendung kommen, beispielsweise ein Read-Only-Memory.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren
der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle
beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in
beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung,
unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den
Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig
von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung
bzw. in der Zeichnung.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines
Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen
Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs,
Fig. 2 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines
Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen
Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine
der Fig. 1, und
Fig. 3 zeigt ein schematisches Zeitdiagramm von Signalen
der Brennkraftmaschine der Fig. 1 bei
Durchführung des Verfahrens nach der Fig. 2.
In der Fig. 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 dargestellt,
bei der ein Kolben 2 in einem Zylinder 3 hin- und
herbewegbar ist. Der Zylinder 3 ist mit einem Brennraum 4
versehen, an den über Ventile 5 ein Ansaugrohr 6 und ein
Abgasrohr 7 angeschlossen sind. Des weiteren sind dem
Brennraum 4 ein mit einem Signal TI ansteuerbares
Einspritzventil 8 und eine mit einem Signal ZW ansteuerbare
Zündkerze 9 zugeordnet.
Das Ansaugrohr 6 ist mit einem Luftmassensensor 10 und das
Abgasrohr 7 kann mit einem Lambda-Sensor 11 versehen sein.
Der Luftmassensensor 10 mißt die Luftmasse der dem
Ansaugrohr 6 zugeführten Frischluft und erzeugt in
Abhängigkeit davon ein Signal LM. Der Lambda-Sensor 11 mißt
den Sauerstoffgehalt des Abgases in dem Abgasrohr 7 und
erzeugt in Abhängigkeit davon ein Signal λ.
In dem Ansaugrohr 6 ist eine Drosselklappe 12
untergebracht, deren Drehstellung mittels eines Signals DK
einstellbar ist.
In einer ersten Betriebsart, dem Schichtbetrieb der
Brennkraftmaschine 1, wird die Drosselklappe 12 weit
geöffnet. Der Kraftstoff wird von dem Einspritzventil 8
während einer durch den Kolben 2 hervorgerufenen
Verdichtungsphase in den Brennraum 4 eingespritzt, und zwar
örtlich in die unmittelbare Umgebung der Zündkerze 9 sowie
zeitlich in geeignetem Abstand vor dem Zündzeitpunkt. Dann
wird mit Hilfe der Zündkerze 9 der Kraftstoff entzündet, so
daß der Kolben 2 in der nunmehr folgenden Arbeitsphase
durch die Ausdehnung des entzündeten Kraftstoffs
angetrieben wird.
In einer zweiten Betriebsart, dem Homogenbetrieb der
Brennkraftmaschine 1, wird die Drosselklappe 12 in
Abhängigkeit von der erwünschten, zugeführten Luftmasse
teilweise geöffnet bzw. geschlossen. Der Kraftstoff wird
von dem Einspritzventil 8 während einer durch den Kolben 2
hervorgerufenen Ansaugphase in den Brennraum 4
eingespritzt. Durch die gleichzeitig angesaugte Luft wird
der eingespritzte Kraftstoff verwirbelt und damit in dem
Brennraum 4 im wesentlichen gleichmäßig verteilt. Danach
wird das Kraftstoff/Luft-Gemisch während der
Verdichtungsphase verdichtet, um dann von der Zündkerze 9
entzündet zu werden. Durch die Ausdehnung des entzündeten
Kraftstoffs wird der Kolben 2 angetrieben.
Im Schichtbetrieb wie auch im Homogenbetrieb wird durch den
angetriebenen Kolben eine Kurbelwelle 14 in eine
Drehbewegung versetzt, über die letztendlich die Räder des
Kraftfahrzeugs angetrieben werden. Der Kurbelwelle 14 ist
ein Drehzahlsensor 15 zugeordnet, der in Abhängigkeit von
der Drehbewegung der Kurbelwelle 14 ein Signal N erzeugt.
Die im Schichtbetrieb und im Homogenbetrieb von dem
Einspritzventil 8 in den Brennraum 4 eingespritzte
Kraftstoffmasse wird von einem Steuergerät 16 insbesondere
im Hinblick auf einen geringen Kraftstoffverbrauch und/oder
eine geringe Schadstoffentwicklung gesteuert und/oder
geregelt. Zu diesem Zweck ist das Steuergerät 16 mit einem
Mikroprozessor versehen, der in einem Speichermedium,
insbesondere in einem Read-Only-Memory ein Programm
abgespeichert hat, das dazu geeignet ist, die genannte
Steuerung und/oder Regelung durchzuführen.
Das Steuergerät 16 ist von Eingangssignalen beaufschlagt,
die mittels Sensoren gemessene Betriebsgrößen der
Brennkraftmaschine darstellen. Beispielsweise ist das
Steuergerät 16 mit dem Luftmassensensor 10, dem Lambda-
Sensor 11 und dem Drehzahlsensor 15 verbunden. Des weiteren
ist das Steuergerät 16 mit einem Fahrpedalsensor 17
verbunden, der ein Signal FP erzeugt, das die Stellung
eines von einem Fahrer betätigbaren Fahrpedals angibt. Das
Steuergerät 16 erzeugt Ausgangssignale, mit denen über
Aktoren das Verhalten der Brennkraftmaschine entsprechend
der erwünschten Steuerung und/oder Regelung beeinflußt
werden kann. Beispielsweise ist das Steuergerät 16 mit dem
Einspritzventil 8, der Zündkerze 9 und der Drosselklappe 12
verbunden und erzeugt die zu deren Ansteuerung
erforderlichen Signale TI, ZW und DK.
Von dem Steuergerät 16 wird das nachfolgend anhand der
Fig. 2 und 3 beschriebene Verfahren zum Umschalten von
einem Schichtbetrieb in einen Homogenbetrieb durchgeführt.
Die in der Fig. 2 gezeigten Blöcke stellen dabei
Funktionen des Verfahrens dar, die beispielsweise in der
Form von Softwaremodulen oder dergleichen in dem
Steuergerät 16 realisiert sind.
In der Fig. 2 wird in einem Block 18 davon ausgegangen,
daß sich die Brennkraftmaschine 1 in einem stationären
Schichtbetrieb befindet. In einem Block 19 wird dann
beispielsweise aufgrund einer von dem Fahrer erwünschten
Beschleunigung des Kraftfahrzeugs ein Übergang in einen
Homogenbetrieb angefordert. Der Zeitpunkt der Anforderung
des Homogenbetriebs ist auch aus der Fig. 3 ersichtlich.
Danach erfolgt mittels der Blöcke 20, 21 eine Entprellung,
mit der ein kurz aufeinanderfolgendes Hin- und Herschalten
zwischen dem Schicht- und dem Homogenbetrieb verhindert
wird. Wenn der Homogenbetrieb freigegeben ist, dann wird
der Übergang von dem Schichtbetrieb in den Homogenbetrieb
durch einen Block 22 gestartet. Der Zeitpunkt, in dem der
Umschaltvorgang beginnt, ist in der Fig. 3 mit dem
Bezugszeichen 23 gekennzeichnet.
In dem genannten Zeitpunkt 23 wird die Drosselklappe 12
mittels eines Blocks 24 aus ihrem im Schichtbetrieb
vollständig geöffneten Zustand wdksch in einen zumindest
teilweise geöffneten bzw. geschlossenen Zustand wdkhom für
den Homogenbetrieb gesteuert. Die Drehstellung der
Drosselklappe im Homogenbetrieb ist dabei auf ein
stöchiometrisches Kraftstoff/Luft-Gemisch, also auf λ = 1
ausgerichtet und hängt des weiteren von z. B. dem
angeforderten Moment und/oder der Drehzahl N der
Brennkraftmaschine 1 usw. ab.
Durch die Verstellung der Drosselklappe 12 geht die
Brennkraftmaschine 1 von dem stationären Schichtbetrieb in
einen instationären Schichtbetrieb über. In diesem
Betriebszustand fällt die dem Brennraum 4 zugeführte
Luftmasse von einer Füllung rlsch während des
Schichtbetriebs langsam zu kleineren Füllungen hin ab. Dies
ist aus der Fig. 3 ersichtlich. Die dem Brennraum 4
zugeführte Luftmasse rl bzw. dessen Füllung wird dabei von
dem Steuergerät 16 u. a. aus dem Signal LM des
Luftmassensensors 10 ermittelt.
In einem Block 25 der Fig. 2 wird geprüft, ob die dem
Brennraum 4 zugeführte Luftmasse einen bestimmten Wert
erreicht hat, und zwar ob die Füllung rl kleiner geworden
ist als eine maximale Füllung für einen homogenen
Magerbetrieb rlmaxhommager. Es wird also geprüft, ob rl <
rlmaxhommager ist. Die Füllung rlmaxhommager ist dabei
derart vorgegeben, daß das von der Brennkraftmaschine 1
abgegeben Moment etwa konstant bleibt.
Ist rl < rlmaxhommager nicht erfüllt, so wird in einer
Schleife über den Block 24 weiter abgewartet. Ist dies
jedoch der Fall, was in der Fig. 3 in einem mit der
Bezugsziffer 26 gekennzeichneten Zeitpunkt gegeben ist, so
wird in diesem Zeitpunkt von dem instationären
Schichtbetrieb in einen instationären Homogenbetrieb
umgeschaltet. Gemäß der Fig. 2 wird das Umschalten dabei
mittels eines Blocks 27 durchgeführt.
Der instationäre Homogenbetrieb unterscheidet sich von
einem stationären Homogenbetrieb dadurch, daß das
Kraftstoff/Luft-Gemisch mager ist, λ also größer als 1 ist,
und sich die Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1, z. B.
die Füllung des Brennraums 4, weiter verändern. Es handelt
sich also um einen mageren Homogenbetrieb bzw. einen
homogenen Magerbetrieb der Brennkraftmaschine 1. Dieser
magere Homogenbetrieb stellt eine Übergangsbetriebsart zu
der Normalbetriebsart des Homgenbetriebs dar.
In dem mageren Homogenbetrieb wird die Brennkraftmaschine 1
gemäß einem Block 28 der Fig. 2 derart gesteuert bzw.
geregelt, daß die Kraftstoffmasse rk aus dem angeforderten
Moment mdsoll und der dem Brennraum 4 zugeführten Luftmasse
rl ermittelt wird. Aus der zugeführten Luftmasse rl und der
in den Brennraum 4 eingespritzten Kraftstoffmasse rk ergibt
sich dann das Kraftstoff/Luft-Gemisch λ. Der Zündwinkel ZW
für die Zündkerze 9 der Brennkraftmaschine 1 wird in
Abhängigkeit von dem angeforderten Moment mdsoll, der
Luftmasse rl und der Kraftstoffmasse rk ermittelt und
eingestellt.
In dem mageren Homogenbetrieb fällt die dem Brennraum 4
zugeführte Luftmasse rl weiter zu kleineren Füllungen hin
ab. Dies ist in der Fig. 2 mittels eines Blocks 29
dargestellt. In einem Block 30 wird geprüft, ob die dem
Brennraum 4 zugeführte Luftmasse einen bestimmten Wert
erreicht hat, und zwar ob die Füllung rl kleiner geworden
ist als eine maximale Füllung für den normalen
Homogenbetrieb rlmaxhom. Es wird also geprüft, ob rl <
rlmaxhom ist. Die Füllung rlmaxhom ist dabei derart
vorgegeben, daß in dem normalen Homogenbetrieb ein
stöchiometrisches Kraftstoff/Luft-Gemisch, also λ = 1
vorhanden ist. Des weiteren ist diese Füllung derart
vorgegeben, daß das abgegebene Moment Md konstant bleibt.
Ist rl < rlmaxhom nicht erfüllt, so wird in einer Schleife
über die Blöcke 28, 29 weiter abgewartet. Ist dies jedoch
der Fall, was in der Fig. 3 in einem mit der Bezugsziffer
31 gekennzeichneten Zeitpunkt gegeben ist, so wird in
diesem Zeitpunkt von dem instationären mageren
Homogenbetrieb in einen Homogenbetrieb umgeschaltet. Gemäß
der Fig. 2 wird das Umschalten dabei mittels eines Blocks
32 durchgeführt.
In dem genannten Zeitpunkt 31 wird die Lambda-Regelung
eingeschaltet, damit der genannte Homogenbetrieb mit einem
vorgegebenen λ-Wert, beispielsweise mit λ = 1, also einem
stöchiometrischen Kraftstoff/Luftgemisch weitergeführt
wird. Dies ist in der Fig. 2 in einem Block 33
dargestellt. Die Lambda-Regelung steuert und/oder regelt
die in den Brennraum 4 eingespritzte Kraftstoffmasse rk
derart, daß z. B. ein stöchiometrisches Kraftstoff/Luft-
Gemisch entsteht, daß also λ = 1 ist.
Die auf diese Weise beeinflusste Kraftstoffmasse rk hat zur
Folge, daß - zumindest während einer gewissen Zeitdauer -
das von der Brennkraftmaschine 1 abgegebene Moment Md
ansteigen würde. Dies wird dadurch ausgeglichen, daß im
Zeitpunkt 31, also mit dem Zuschalten der Lambda-Regelung,
der Zündwinkel ZW derart verstellt wird, daß das abgegebene
Moment Md etwa konstant bleibt.
Dies wird in der Fig. 2 über einen Block 34 erreicht. Dort
wird die Kraftstoffmasse rk aus der dem Brennraum 4
zugeführten Luftmasse rl unter Zugrundelegung eines
stöchiometrischen Kraftstoff/Luft-Gemischs ermittelt. Des
weiteren wird der Zündwinkel ZW in Abhängigkeit von dem
abzugebenden Moment mdsoll in Richtung einer Spätzündung
verstellt. Im Hinblick auf diese Spätverstellung liegt
somit noch eine gewisse Abweichung von dem normalen
Homogenbetrieb vor, mit der vorübergehend die noch zuviel
zugeführte Luftmasse und das daraus resultierende zuviel
erzeugte Moment der Brennkraftmaschine 1 vernichtet wird.
In einem Block 35 wird geprüft, ob die dem Brennraum 4
zugeführte Luftmasse rl schließlich auf diejenige Füllung
gefallen ist, die zu einem stationären Homogenbetrieb bei
einem stöchiometrischem Kraftstoff/Luft-Gemisch gehört. Ist
dies noch nicht der Fall, so wird in einer Schleife über
den Block 34 weiter abgewartet. Ist dies jedoch der Fall,
so wird die Brennkraftmaschine 1 in dem stationären
Homogenbetrieb ohne eine Zündwinkelverstellung mittels des
Blocks 36 weiterbetrieben. In der Fig. 3 ist dies in einem
mit der Bezugsziffer 37 gekennzeichneten Zeitpunkt der
Fall.
In diesem stationären Homogenbetrieb entspricht die dem
Brennraum 4 zugeführte Luftmasse der Fülling rlhom für den
Homogenbetrieb und der Zündwinkel zwhom für die Zündkerze 9
entspricht ebenfalls demjenigen für den Homogenbetrieb.
Entsprechendes gilt für die Drehstellung wdkhom der
Drosselklappe 12.
Claims (11)
1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1)
insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem Kraftstoff
entweder in einer ersten Betriebsart während einer
Verdichtungsphase oder in einer zweiten Betriebsart
während einer Ansaugphase direkt in einen Brennraum
(4) eingespritzt wird, und bei dem die in den
Brennraum (4) eingespritzte Kraftstoffmasse in den
beiden Betriebsarten unterschiedlich gesteuert
und/oder geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
von der ersten Betriebsart zuerst (26) in einen
Übergangsbetrieb der zweiten Betriebsart und dann (31,
37) in einen Normalbetrieb der zweiten Betriebsart
umgeschaltet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die zugeführte
Luftmasse (rl) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß in Abhängigkeit von der zugeführten Luftmasse (rl)
von der ersten Betriebsart in den Übergangsbetrieb der
zweiten Betriebsart umgeschaltet wird, insbesondere
nach Unterschreiten (26) der zugeführten Luftmasse
(rl) unter einen ersten Schwellwert (rlmaxhommager)
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem
die zugeführte Luftmasse (rl) ermittelt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der
zugeführten Luftmasse (rl) von dem Übergangsbetrieb
der zweiten Betriebsart in dem Normalbetrieb der
zweiten Betriebsart umgeschaltet wird, insbesondere
nach Unterschreiten (31) der zugeführten Luftmasse
(rl) unter einen zweiten Schwellwert (rlmaxhom)
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß in dem Übergangsbetrieb
der zweiten Betriebsart das zugeführte
Kraftstoff/Luft-Gemisch auf einen etwa mageren Wert (λ
< 1) gesteuert und/oder geregelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die einzuspritzende Kraftstoffmasse (rk) nach dem
Umschalten (26) von der ersten Betriebsart auf den
Übergangsbetrieb der zweiten Betriebsart aus der
zugeführten Luftmasse (rl) und dem angeforderten
Moment (mdsoll) ermittelt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Zündwinkel (ZW) nach dem
Umschalten (26) von der ersten Betriebsart auf den
Übergangsbetrieb der zweiten Betriebsart aus der
zugeführten Luftmasse (rl), der eingespritzten
Kraftstoffmasse (rk) und dem angeforderten Moment
(mdsoll) ermittelt wird.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß in dem Normalbetrieb der
zweiten Betriebsart das zugeführte Kraftstoff/Luft-
Gemisch auf einen vorgegebenen, insbesondere
stöchiometrischen Wert (λ = 1) gesteuert und/oder
geregelt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die einzuspritzende Kraftstoffmasse (rk) nach dem
Umschalten (31) von dem Übergangsbetrieb in den
Normalbetrieb der zweiten Betriebsart aus der
zugeführten Luftmasse (rl) ermittelt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der Zündwinkel (ZW) nach dem
Umschalten (31) von dem Übergangsbetrieb in den
Normalbetrieb der zweiten Betriebsart aus dem
angeforderten Moment (mdsoll) ermittelt wird.
10. Steuerelement, insbesondere Read-Qnly-Memory, für
ein Steuergerät (16) einer Brennkraftmaschine (1)
insbesondere eines Kraftfahrzeugs, auf dem ein
Programm abgespeichert ist, das auf einem Rechengerät,
insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig und
zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1 bis 9 geeignet ist.
11. Brennkraftmaschine (1) insbesondere für ein
Kraftfahrzeug, mit einem Einspritzventil (8), mit dem
Kraftstoff entweder in einer ersten Betriebsart
während einer Verdichtungsphase oder in einer zweiten
Betriebsart während einer Ansaugphase direkt in einen
Brennraum (4) einspritzbar ist, und mit einem
Steuergerät (16) zur unterschiedlichen Steuerung
und/oder Regelung der in den Brennraum (4)
eingespritzten Kraftstoffmasse in den beiden
Betriebsarten, dadurch gekennzeichnet, daß durch das
Steuergerät (16) von der ersten Betriebsart zuerst
(26) in einen Übergangsbetrieb der zweiten Betriebsart
und dann (31, 37) in einen Normalbetrieb der zweiten
Betriebsart umgeschaltet wird.
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