DE19928825A1 - Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Es wird eine Brennkraftmaschine insbesondere für ein Kraftfahrzeug beschrieben, die mit einem Brennraum versehen ist, in den Kraftstoff in mindestens zwei Betriebsarten einspritzbar ist. Es ist ein Steuergerät vorgesehen, mit dem zwischen den Betriebsarten umgeschaltet werden kann. Durch das Steuergerät kann ein Sollwert (rlmd DOLLAR s) für die Luftfüllung in dem Brennraum (4) ermittelt werden, wobei der Sollwert (rlmd DOLLAR s) einen Maximalwert für die Luftfüllung in dem Brennraum (4) darstellt, der nicht überschritten wird.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem Kraftstoff in mindestens zwei Betriebsarten in einen Brennraum eingespritzt wird, und bei dem zwischen den Betriebsarten umgeschaltet wird. Ebenfalls betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Brennraum, in den Kraftstoff in mindestens zwei Betriebsarten einspritzbar ist, und mit einem Steuergerät, mit dem zwischen den Betriebsarten umgeschaltet werden kann.

Ein derartiges Verfahren und eine derartige Brennkraftmaschine sind beispielsweise von einer sogenannten Benzin-Direkteinspritzung bekannt. Dort wird Kraftstoff in einem Homogenbetrieb während der Ansaugphase oder in einem Schichtbetrieb während der Verdichtungsphase in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt. Der Homogenbetrieb ist vorzugsweise für den Vollastbetrieb der Brennkraftmaschine vorgesehen, während der Schichtbetrieb für den Leerlauf- und Teillastbetrieb geeignet ist. Beispielsweise in Abhängigkeit von dem angeforderten Drehmoment wird bei einer derartigen direkteinspritzenden Brennkraftmaschine zwischen den genannten Betriebsarten umgeschaltet.

Die unterschiedlichen Betriebsarten der Brennkraftmaschine stellen unterschiedliche Anforderungen an die Steuerung und/oder Regelung einer in einem Ansaugrohr angeordneten Drosselklappe. So ist es beispielsweise vorteilhaft, wenn im Schichtbetrieb die Drosselklappe möglichst weit geöffnet wird, um den Kraftstoffverbrauch möglichst zu verringern. Es muss aber vermieden werden, dass aufgrund einer zu weit geöffneten Drosselklappe bestimmte Funktionen der Brennkraftmaschine, z. B. eine Abgasrückführung oder eine Tankentlüftung aufgrund der entstehenden Druckverhältnisse nicht mehr funktionieren.

Im Homogenbetrieb wird ein konstantes Luft-Kraftstoff- Verhältnis gefahren, also Lambda gleich Eins. Dort besteht ein festes Verhältnis zwischen Kraftstoffmenge und Luftmenge, die über die Drosselklappe gesteuert bzw. geregelt wird. Im Schichtbetrieb soll Lambda aus Abgasgründen einen Mindestwert oberhalb von Eins haben. Daraus resultiert eine Mindestöffnung der Drosselklappe. Andererseits soll eine gewisse Androsselung die genannten anderen Funktionen ermöglichen. Daraus ergibt sich ein maximaler Lambda-Wert.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine zu schaffen, mit dem ein möglichst geringer Kraftstoffverbrauch mit geringer Schadstoffentwicklung erreichbar ist, ohne dass hierdurch andere Funktionen der Brennkraftmaschine beeinträchtigt werden.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Sollwert für die Luftfüllung in dem Brennraum ermittelt wird, und dass der Sollwert einen Maximalwert für die Luftfüllung in dem Brennraum darstellt, der nicht überschritten werden darf. Bei einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass durch das Steuergerät ein Sollwert für die Luftfüllung in dem Brennraum ermittelbar ist, wobei der Sollwert einen Maximalwert für die Luftfüllung in dem Brennraum darstellt, der nicht überschritten werden darf.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein Sollwert für die maximal zulässige Luftfüllung des Brennraums in Abhängigkeit von Funktionen der Brennkraftmaschine ermittelt, beispielsweise in Abhängigkeit von einer Abgasrückführung und/oder einer Tankentlüftung und/oder dergleichen. Dieser Sollwert stellt denjenigen Sollwert für die Luftfüllung dar, der aufgrund der Funktionen der Brennkraftmaschine maximal zulässig ist. Damit wird gewährleistet, dass keine der Funktionen der Brennkraftmaschine aufgrund einer zu weit geöffneten Drosselklappe funktionsunfähig wird.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird eine Minimalwertauswahl durchgeführt, an der der Sollwert für die zur Erzeugung des von der Brennkraftmaschine abgeforderten Moments erforderliche Luftfüllung in dem Brennraum und der Sollwert für die maximal zulässige Luftfüllung des Brennraums beteiligt werden. Auf diese Weise wird der kleinere der beiden Sollwerte ausgewählt. Damit wird gewährleistet, dass Lambda im Homogenbetrieb nicht größer als Eins wird.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein Sollwert für die Luftfüllung in dem Brennraum ermittelt, wobei der Sollwert einen Minimalwert für die Luftfüllung in dem Brennraum darstellt, der nicht unterschritten wird.

Bei dem Sollwert handelt es sich vorzugsweise um denjenigen Sollwert für die Luftfüllung, der zur Erzeugung einer Verbrennung in dem Brennraum mindestens erforderlich ist. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass die Luftfüllung in dem Brennraum in jedem Fall so groß ist, dass eine Verbrennung des in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffs sicher erfolgt. Fehlzündungen oder dergleichen werden somit vermieden.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird eine Maximalwertauswahl durchgeführt, an der der zur Erzeugung einer Verbrennung in dem Brennraum mindestens erforderliche Sollwert für die Luftfüllung beteiligt wird. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass in keinem Fall die zur Erzeugung einer Verbrennung erforderliche Luftfüllung in dem Brennraum unterschritten wird.

Bei weiteren vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung wird der Sollwert für die Luftfüllung in Abhängigkeit von der Betriebsart der Brennkraftmaschine ermittelt und/oder es wird von jeder der Funktionen der Brennkraftmaschine eine Öffnung der Drosselklappe angefordert, wobei der Sollwert in Abhängigkeit von der geringsten Öffnung ermittelt wird.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Minimalwertauswahl durchgeführt wird, an der die von den Funktionen angeforderten Androsselungen beteiligt werden. Auf diese Weise wird diejenige Androsselung ermittelt, die maximal vorhanden sein darf, damit sämtliche beteiligten Funktionen der Brennkraftmaschine sicher funktionieren.

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, und

Fig. 2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine der Fig. 1.

In der Fig. 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 eines Kraftfahrzeugs dargestellt, bei der ein Kolben 2 in einem Zylinder 3 hin- und herbewegbar ist. Der Zylinder 3 ist mit einem Brennraum 4 versehen, der unter anderem durch den Kolben 2, ein Einlassventil 5 und ein Auslassventil 6 begrenzt ist. Mit dem Einlassventil 5 ist ein Ansaugrohr 7 und mit dem Auslassventil 6 ist ein Abgasrohr 8 gekoppelt.

Im Bereich des Einlassventils 5 und des Auslassventils 6 ragen ein Einspritzventil 9 und eine Zündkerze 10 in den Brennraum 4. Über das Einspritzventil 9 kann Kraftstoff in den Brennraum 4 eingespritzt werden. Mit der Zündkerze 10 kann der Kraftstoff in dem Brennraum 4 entzündet werden.

In dem Ansaugrohr 7 ist eine drehbare Drosselklappe 11 untergebracht, über die dem Ansaugrohr 7 Luft zuführbar ist. Die Menge der zugeführten Luft ist abhängig von der Winkelstellung der Drosselklappe 11. In dem Abgasrohr 8 ist ein Katalysator 12 untergebracht, der der Reinigung der durch die Verbrennung des Kraftstoffs entstehenden Abgase dient.

Von dem Abgasrohr 8 führt ein Abgasrückführrohr 13 zurück zu dem Ansaugrohr 7. In dem Abgasrückführrohr 13 ist ein Abgasrückführventil 14 untergebracht, mit dem die Menge des in das Ansaugrohr 7 rückgeführten Abgases eingestellt werden kann. Das Abgasrückführrohr 13 und das Abgasrückführventil 14 bilden eine sogenannte Abgasrückführung AGR.

Von einem Kraftstofftank 15 führt eine Tankentlüftungsleitung 16 zu dem Ansaugrohr 7. In der Tankentlüftungsleitung 16 ist ein Tankentlüftungsventil 17 untergebracht, mit dem die Menge des dem Ansaugrohr 7 zugeführten Kraftstoffdampfes aus dem Kraftstofftank 15 einstellbar ist. Die Tankentlüftungsleitung 16 und das Tankentlüftungsventil 17 bilden eine sogenannte Tankentlüftung TE.

Der Kolben 2 wird durch die Verbrennung des Kraftstoffs in dem Brennraum 4 in eine Hin- und Herbewegung versetzt, die auf eine nicht-dargestellte Kurbelwelle übertragen wird und auf diese ein Drehmoment ausübt.

Ein Steuergerät 18 ist von Eingangssignalen 19 beaufschlagt, die mittels Sensoren gemessene Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 darstellen. Beispielsweise ist das Steuergerät 18 mit einem Luftmassensensor, einem Lambda- Sensor, einem Drehzahlsensor und dergleichen verbunden. Des weiteren ist das Steuergerät 18 mit einem Fahrpedalsensor verbunden, der ein Signal erzeugt, das die Stellung eines von einem Fahrer betätigbaren Fahrpedals und damit das angeforderte Drehmoment angibt. Das Steuergerät 18 erzeugt Ausgangssignale 20, mit denen über Aktoren bzw. Steller das Verhalten der Brennkraftmaschine 1 beeinflusst werden kann. Beispielsweise ist das Steuergerät 18 mit dem Einspritzventil 9, der Zündkerze 10 und der Drosselklappe 11 und dergleichen verbunden und erzeugt die zu deren Ansteuerung erforderlichen Signale.

Unter anderem ist das Steuergerät 18 dazu vorgesehen, die Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 zu steuern und/oder zu regeln. Beispielsweise wird die von dem Einspritzventil 9 in den Brennraum 4 eingespritzte Kraftstoffmasse von dem Steuergerät 18 insbesondere im Hinblick auf einen geringen Kraftstoffverbrauch und/oder eine geringe Schadstoffentwicklung gesteuert und/oder geregelt. Zu diesem Zweck ist das Steuergerät 18 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.

In einer ersten Betriebsart, einem sogenannten Homogenbetrieb "hom" der Brennkraftmaschine 1, wird die Drosselklappe 11 in Abhängigkeit von dem erwünschten Drehmoment teilweise geöffnet bzw. geschlossen. Der Kraftstoff wird von dem Einspritzventil 9 während einer durch den Kolben 2 hervorgerufenen Ansaugphase in den Brennraum 4 eingespritzt. Durch die gleichzeitig über die Drosselklappe 11 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 10 entzündet zu werden. Durch die Ausdehnung des entzündeten Kraftstoffs wird der Kolben 2 angetrieben. Das entstehende Drehmoment hängt im Homogenbetrieb unter anderem von der Stellung der Drosselklappe 11 ab. Im Hinblick auf eine geringe Schadstoffentwicklung wird das Kraftstoff/Luft-Gemisch möglichst auf Lambda gleich Eins eingestellt.

In einer zweiten Betriebsart, einem sogenannten homogenen Magerbetrieb "hmm" der Brennkraftmaschine 1, wird der Kraftstoff wie bei dem Homogenbetrieb während der Ansaugphase in den Brennraum 4 eingespritzt. Im Unterschied zu dem Homogenbetrieb kann das Kraftstoff/Luft-Gemisch jedoch auch mit Lambda < 1 auftreten.

In einer dritten Betriebsart, einem sogenannten Schichtbetrieb "sch" der Brennkraftmaschine 1, wird die Drosselklappe 11 weit geöffnet. Der Kraftstoff wird von dem Einspritzventil 9 während einer durch den Kolben 2 hervorgerufenen Verdichtungsphase in den Brennraum 4 eingespritzt, und zwar örtlich in die unmittelbare Umgebung der Zündkerze 10 sowie zeitlich in geeignetem Abstand vor dem Zündzeitpunkt. Dann wird mit Hilfe der Zündkerze 10 der Kraftstoff entzündet, so dass der Kolben 2 in der nunmehr folgenden Arbeitsphase durch die Ausdehnung des entzündeten Kraftstoffs angetrieben wird. Das entstehende Drehmoment hängt im Schichtbetrieb weitgehend von der eingespritzten Kraftstoffmasse ab. Im Wesentlichen ist der Schichtbetrieb für den Leerlaufbetrieb und den Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine 1 vorgesehen.

In einer vierten Betriebsart, einem sogenannten Homogen- Schicht-Betrieb "hos" der Brennkraftmaschine 1, erfolgt eine Doppeleinspritzung in demselben Arbeitsspiel. Es wird Kraftstoff von dem Einspritzventil 9 während der Ansaugphase und während der Verdichtungsphase in den Brennraum 4 eingespritzt. Der Homogen-Schicht-Betrieb verknüpft damit die Eigenschaften des Schichtbetriebs und des Homogenbetriebs. Mit Hilfe des Homogen-Schicht-Betriebs kann beispielsweise ein besonders weicher Übergang von dem Schichtbetrieb in den Homogenbetrieb und umgekehrt erreicht werden.

In einer fünften Betriebsart, einem sogenannten Schicht- Katheizen "skh" der Brennkraftmaschine 1, erfolgt ebenfalls eine Doppeleinspritzung. Es wird Kraftstoff von dem Einspritzventil 9 während der Verdichtungsphase und während der Arbeitsphase in den Brennraum 4 eingespritzt. Auf diese Weise wird im Wesentlichen kein zusätzliches Drehmoment erreicht, sondern es wird durch den in der Arbeitsphase eingespritzten Kraftstoff eine schnelle Erwärmung des Katalysators 12 bewirkt. Dies ist beispielsweise bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine 1 von Bedeutung.

Zwischen den beschriebenen Betriebsarten der Brennkraftmaschine 1 kann hin- und her- bzw. umgeschaltet werden. Derartige Umschaltungen werden von dem Steuergerät 18 durchgeführt. Die Auslösung einer Umschaltung erfolgt durch einen Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 bzw. durch dessen ausführende Funktion des Steuergeräts 18. Beispielsweise kann bei einem Kaltstart die fünfte Betriebsart, nämlich das Schicht-Katheizen ausgelöst werden, mit dem der Katalysator 12 schnell auf eine Betriebstemperatur erwärmt wird.

In der Fig. 2 ist ein Verfahren dargestellt, das von dem Steuergerät 18 ausgeführt werden kann, und das dazu geeignet ist, ein Signal zur Ansteuerung der Drosselklappe 11 zu erzeugen. Die in der Fig. 2 dargestellten Blöcke sind in dem Steuergerät 18 durch Programme repräsentiert.

In einem Block 21 wird eine Minimalwertauswahl 22 aus einer Mehrzahl von Signalen durchgeführt, von denen jedes einer bestimmten Funktion zugehörig ist.

An sich wäre es wünschenswert, wenn - außer im Homogenbetrieb - in allen anderen Betriebsarten die Drosselklappe 11 möglichst ganz geöffnet ist. Dies ist jedoch aufgrund von anderen Randbedingungen der Funktionen nicht immer möglich. So ist es möglich, dass die Tankentlüftung TE bei vollständig geöffneter Drosselklappe 11 aufgrund von ungünstigen Druckverhältnissen gar nicht funktioniert. Entsprechendes kann für die Abgasrückführung AGR gelten.

Aus diesem Grund werden von den einzelnen Funktionen die vorstehend genannten Signale erzeugt, mit denen die jeweilige Funktion die jeweils maximal zulässige Öffnung der Drosselklappe 11 angibt. Die Signale stellen somit die von der jeweiligen Funktion erwünschte Stellung der Drosselklappe 11 dar, also die von den Funktionen angeforderten sogenannten Androsselungen.

Bei den Signalen und den Funktionen handelt es sich um die Androsselung durch die Abgasrückführung AGR, um die Androsselung durch die Tankentlüftung TE, um die Androsselung durch einen Bremskraftverstärker BKV, um die Androsselung aufgrund von Brennbarkeitsgrenzen, und um die Androsselung bei Schubabschaltung.

Die einzelnen Signale können sich in Abhängigkeit von der jeweiligen Betriebsart ändern. So weicht z. B. bei der Abgasrückführung AGR die Androsselung im Homogenbetrieb von der Androsselung im Schichtbetrieb wesentlich ab. Dies führt dazu, dass die einzelnen Signale und auch daraus abgeleitete Signale in Abhängigkeit von der jeweiligen Betriebsart verschieden sind. Dies ist nachfolgend als Betriebsartabhängigkeit bezeichnet und ist in den Bezeichnungen der beschriebenen Signale durch das Zeichen "$" kenntlich gemacht.

Aus den genannten Signalen wird von der Minimalwertauswahl 22 dasjenige Signal ausgewählt, das den kleinsten Wert besitzt und damit die kleinste Öffnung der Drosselklappe 11 darstellt. Je weniger die Drosselklappe 11 geöffnet ist, desto kleiner ist der Druck in dem Ansaugrohr 7. Das ausgewählte kleinste Signal stellt damit eine obere Begrenzung für den Druck im Ansaugrohr 7 dar. Am Ausgang der Minimalwertauswahl 22 ist ein Signal psx$s vorhanden, das einen betriebsartabhängigen Sollwert für den maximal zulässigen Druck im Ansaugrohr 7 darstellt.

Durch die Minimalwertauswahl 22 wird erreicht, dass die sich aus den einzelnen Funktionen ergebende maximale Androsselung der Drosselklappe 11 berücksichtigt wird.

Das Signal psx$s ist einem Block 23 zugeführt, dem ebenfalls ein Signal fupsrl zugeführt ist, bei dem es sich um einen Faktor zur Umrechnung des Drucks im Ansaugrohr 7 in eine Füllung des Brennraums 4 handelt. Die beiden Signale psx$s und fupsrl werden von einem Block 24 miteinander multipliziert und es ergibt sich ein Signal rfmx$s, bei dem es sich um einen betriebsartabhängigen Sollwert für die maximal zulässige Füllung des Brennraums 4 mit Luft und Abgas handelt.

In einem nachfolgenden Block 25 wird von dem Signal rfmx$s ein Signal rir$s subtrahiert. Bei dem Signal rir$s handelt es sich um den betriebsartabhängigen Sollwert für den Inertgasanteil in dem über die Abgasrückführung AGR extern rückgeführten Abgas und dem im Brennraum 4 verbliebenen Restgas, also der inneren Abgasrückführung. Am Ausgang des Blocks 25 ist damit ein Signal rlmx$s vorhanden, das einen betriebsartabhängigen Sollwert für die maximal zulässige Luftfüllung des Brennraums 4 darstellt.

Das Signal rlmx$s ist einer Minimalwertauswahl 26 zugeführt, die ebenfalls mit einem Signal rlmd$s beaufschlagt ist. Das Signal rlmd$s wird von einem Block 27 erzeugt und stellt einen betriebsartabhängigen Sollwert für die Luftfüllung in dem Brennraum 4 dar, der zur Erzeugung und Abgabe des von der Brennkraftmaschine 1 abgeforderten Moments erforderlich ist. Dieser Sollwert darf nicht überschritten werden, da ansonsten die Brennkraftmaschine 1 einen maximalen Lambdawert überschreiten und damit mit einem zu großen Lambda betrieben wurde.

Durch die Minimalwertauswahl 26 wird das kleinere der beiden Signale rlmx$s und rlmd$s ausgewählt. Am Ausgang der Minimalwertauswahl 26 ist damit entweder das Signal rlmx$s vorhanden, wenn dieser von den einzelnen Funktionen der Brennkraftmaschine 1 abhängige Sollwert kleiner ist als der für die Erzeugung des angeforderten Moments erforderliche Sollwert, oder es ist das Signal rlmd$s vorhanden, wenn der maximale Lambdawert der kleinere Sollwert ist. In jedem Fall ist am Ausgang der Minimalwertauswahl 26 maximal das Signal rlmd$s vorhanden.

Durch die Minimalwertauswahl 26 wird somit erreicht, dass in keinem Fall die sich aus der maximalen Androsselung ergebende maximale Luftfüllung in dem Brennraum 4 zu einem zu großen Lambda der Brennkraftmaschine 1 führt.

Das Ausgangssignal as1 der Minimalwertauswahl 26 ist einer Maximalwertauswahl 28 zugeführt, die ebenfalls von einem Signal rlmin$s beaufschlagt ist, das einen betriebsartabhängigen Sollwert für die minimal erforderliche Luftfüllung in dem Brennraum 4 darstellt. Dieser Sollwert darf nicht unterschritten werden, da ansonsten keine Verbrennung in dem Brennraum 4 stattfinden kann.

Durch die Maximalwertauswahl 28 wird das größere der beiden Signale rlmin$s und as1 ausgewählt. Am Ausgang der Maximalwertauswahl 28 ist damit zumindest das Signal rlmin$s vorhanden.

Durch die Maximalwertauswahl 28 wird somit erreicht, dass in keinem Fall die sich aus der Minimalwertauswahl 26 ergebende Luftfüllung des Brennraums 4 so klein wird, dass eine Verbrennung nicht mehr stattfinden kann.

Am Ausgang des Maximalwertauswahl 28 ist ein Signal rlsol$ vorhanden, bei dem es sich um den betriebsartabhängigen Sollwert für die Luftfüllung in dem Brennraum 4 handelt. Dieses Signal rlsol$ ist einer Verknüpfung 29 zugeführt, die ebenfalls von einem Signal rlbr$ beaufschlagt ist, bei dem es sich um den betriebsartabhängigen Frischgasanteil in dem über die Abgasrückführung AGR rückgeführten Abgas und der Luft des im Brennraum 4 verbliebenen Restgases handelt. Die Verknüpfung 29 subtrahiert das Signal rlrbr$ von dem Signal rlsol$.

Am Ausgang der Verknüpfung 29 steht somit ein Signal as2 zur Verfügung, das denjenigen Anteil für die Luftfüllung in dem Brennraum 4 darstellt, der über die Drosselklappe 11 zugeführt werden muss. Das Signal as2 ist damit zur Ansteuerung der Drosselklappe 11 geeignet. Das Signal as2 stellt diejenige Stellung bzw. Öffnung der Drosselklappe 11 dar, die erforderlich ist, um die Ausführung der genannten Funktionen zu ermöglichen, ohne dass ein nicht zulässiges Lambda von der Brennkraftmaschine 1 erzeugt wird oder eine Verbrennung in dem Brennraum 4 gar nicht möglich ist.

Wie erwähnt, wird das Signal rlmd$s von dem Block 27 erzeugt. Dieses Signal rlmd$s stellt, wie ebenfalls erwähnt, einen betriebsartabhängigen Sollwert für die Luftfüllung in dem Brennraum 4 dar, der zur Erzeugung und Abgabe des von der Brennkraftmaschine 1 abgeforderten Lambdas erforderlich ist.

In dem Block 27 ist ein Signal milsol einem Block 30 zugeführt. Das Signal milsol stellt den Sollwert des zu erzeugenden Moments im Hinblick auf die Einstellung der Luft und damit der Drosselklappe 11 dar. In dem Block 30 wird das Signal milsol durch einen Zahlenwert etalam dividiert. Der Zahlenwert etalam stellt den von Lambda abhängigen Momentenwirkungsgrad dar und ist in erster Näherung der Reziprokwert von Lambda.

Nachfolgend wird zuerst der Homogenbetrieb betrachtet, bei dem das Verhältnis des Kraftstoff/Luft-Gemischs, also Lambda, gleich "1" ist, und bei dem der Zahlenwert etalam ebenfalls gleich "1" ist. Damit hat in diesem Fall die Division in dem Block 30 keine Auswirkung auf das Signal milsol.

Das Signal milsol wird unverändert in ein Kennfeld 31 eingegeben, dem als weiteres Eingangssignal die Drehzahl nmot der Brennkraftmaschine 1 zugeführt ist. Am Ausgang des Kennfelds 31 ist das Signal rlmd$s vorhanden, das, wie bereits erläutert, an die Minimalwertauswahl 26 des Blocks 23 weitergegeben wird.

In dem Kennfeld 31 wird aus dem Signal milsol, also aus dem Momentensollwert, in Abhängigkeit von der Drehzahl nmot der Sollwert für die Luftfüllung in dem Brennraum 4 ermittelt, der zur Erzeugung und Abgabe des von der Brennkraftmaschine 1 abgeforderten Lambdas erforderlich ist. Im vorliegend beschriebenen Fall bezieht sich das von dem Kennfeld erzeugte Signal rlmd$s auf den Homogenbetrieb.

Liegt nun kein Homogenbetrieb, sondern beispielsweise Schichtbetrieb vor, so ist Lambda beispielsweise gleich "2". Dieser Schichtbetrieb, wie auch die anderen, vom Homogenbetrieb abweichenden Betriebsarten werden durch eine Kennlinie 32 des Blocks 27 sowie durch einen Block 33 berücksichtigt. An dem Signal milsol ändert sich jedoch nichts.

Der Block 33 wird von den verschiedenen Anforderungen von Lambda-Werten der verschiedenen Betriebsarten beaufschlagt. Aus diesen Anforderungen erzeugt der Block 33 den maximalen Lambdawert für die jeweils vorliegende Betriebsart und gibt diesen maximalen Lambdawert an die Kennlinie 32 weiter.

Liegt, wie beispielhaft angenommen, der Schichtbetrieb vor, so muss zur Erreichung des mageren Kraftstoff/Luft-Gemischs für diesen Schichtbetrieb ein Luftüberschuss im Vergleich zum Homogenbetrieb erzeugt werden. Dies wird durch die Kennlinie 32 bewirkt. Mit Hilfe der Kennlinie 32 wird aus dem von dem Block 33 erhaltenen maximalen Lambdawert der bereits erwähnte Zahlenwert etalan erzeugt, der an den Block 30 weitergegeben wird. Durch diesen Zahlenwert etalam wird dann das Signal milsol dividiert.

Ist bspw. Lambda gleich "2", so ist der Zahlenwert etalam etwa 0,5. Durch die Division im Block 30 erhält man damit eine Verdoppelung des Signals milsol und damit des Sollwerts für das zu erzeugende Moment. Dieses verdoppelte Signal milsol beaufschlagt das Kennfeld 31.

Das Kennfeld 31 liefert als Ausgangsgröße das Signal rlmd$s, das bei Lambda gleich Eins erforderlich wäre. Durch die Berücksichtigung des Lambda-Wirkungsgrades in der Form des Zahlenwerts etalam ist diese Ausgangsgröße auch für Lambda größer Eins gültig.

Im Falle des Schichtbetriebs wird durch die Division durch den Zahlenwert etalam erreicht, dass letztlich das Signal rlmd$s größer wird. Dies bedeutet, dass der betriebsartabhängige Sollwert für die Luftfüllung in dem Brennraum 4, der zur Erzeugung und Abgabe des von der Brennkraftmaschine 1 abgeforderten Moments erforderlich ist, größer wird. Es wird dem Brennraum 4 also mehr Luft zugeführt. Durch die vermehrte Zuführung von Luft wird das Kraftstoff/Luft-Gemisch wie erwünscht magerer.

Dieses Signal rlmd$s stellt damit für die jeweilige Betriebsart einen Maximalwert für die Luftfüllung in dem Brennraum 4 dar, der aufgrund der Verknüpfung in der Minimalwertauswahl 26 nicht überschritten werden kann.

Claims (18)

1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem Kraftstoff in mindestens zwei Betriebsarten in einen Brennraum (4) eingespritzt wird, und bei dem zwischen den Betriebsarten umgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sollwert (rlmd$s) für die Luftfüllung in dem Brennraum (4) ermittelt wird, und dass der Sollwert (rlmd$s) einen Maximalwert für die Luftfüllung in dem Brennraum (4) darstellt, der nicht überschritten werden darf.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sollwert (rlmx$s) für die maximal zulässige Luftfüllung des Brennraums (4) in Abhängigkeit von Funktionen der Brennkraftmaschine (1) ermittelt wird, beispielsweise in Abhängigkeit von einer Abgasrückführung (AGR) und/oder einer Tankentlüftung (TE) und/oder dergleichen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sollwert (as1) für die Luftfüllung in dem Brennraum (4) ermittelt wird, der ein Überschreiten der beiden Sollwerte (rlmd$s, rlmx$s) verhindert.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Minimalwertauswahl (26) durchgeführt wird, an der der Sollwert (rlmd$s) und der Sollwert (rlmx$s) beteiligt werden.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sollwert (rlmin$s) für die Luftfüllung in dem Brennraum (4) ermittelt wird, und dass der Sollwert (rlmin$s) einen Minimalwert für die Luftfüllung in dem Brennraum (4) darstellt, der nicht unterschritten wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert (rlmin$s) für die Luftfüllung zur Erzeugung einer Verbrennung in dem Brennraum (4) mindestens erforderlich ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Maximalwertauswahl (28) durchgeführt wird, an der der Sollwert (rlmin$s) für die Luftfüllung beteiligt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert (rlmd$s) für die Luftfüllung in Abhängigkeit von der Betriebsart der Brennkraftmaschine (1) ermittelt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert (rlmd$s) für die Luftfüllung in Abhängigkeit von den Lambda-Anforderungen der jeweiligen Betriebsart ermittelt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert (rlmd$s) für die Luftfüllung mit Hilfe eines Kennfelds aus einem Sollwert (milsol) für das angeforderte Moment ermittelt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert (milsol) für das angeforderte Moment in Abhängigkeit von den Lambda-Anforderungen der jeweiligen Betriebsart verändert wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert (rlmx$s) für die Luftfüllung in Abhängigkeit von der Betriebsart der Brennkraftmaschine (1) ermittelt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass von jeder der Funktionen der Brennkraftmaschine (1) eine Öffnung der Drosselklappe (11) angefordert wird, und dass der Sollwert (rlmx$s) in Abhängigkeit von der geringsten Öffnung ermittelt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Minimalwertauswahl (22) durchgeführt wird, an der die von den Funktionen angeforderten Androsselungen beteiligt werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert (rlmx$s) aus einem maximal zulässigen Druck (psx$s) im Ansaugrohr (7) ermittelt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Sollwert (rlmx$s) ein Inertgasanteil (rir$s) enthalten ist.

17. Steuerelement, insbesondere Read-Only-Memory, für ein Steuergerät (18) 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 16 geeignet ist.

18. Brennkraftmaschine (1) insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Brennraum (4), in den Kraftstoff in mindestens zwei Betriebsarten einspritzbar ist, und mit einem Steuergerät (18), mit dem zwischen den Betriebsarten umgeschaltet werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Steuergerät (18) ein Sollwert (rlmd$s) für die Luftfüllung in dem Brennraum (4) ermittelbar ist, wobei der Sollwert (rlmd$s) einen Maximalwert für die Luftfüllung in dem Brennraum (4) darstellt, der nicht überschritten werden darf.