EP0923665A1 - Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine insbesondere eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine insbesondere eines kraftfahrzeugs

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EP0923665A1
EP0923665A1 EP98942470A EP98942470A EP0923665A1 EP 0923665 A1 EP0923665 A1 EP 0923665A1 EP 98942470 A EP98942470 A EP 98942470A EP 98942470 A EP98942470 A EP 98942470A EP 0923665 A1 EP0923665 A1 EP 0923665A1
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EP
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torque
internal combustion
combustion engine
fuel
permissible
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    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
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    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
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    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3017—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
    • F02D41/3023—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the stratified charge spark-ignited mode
    • F02D41/3029—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the stratified charge spark-ignited mode further comprising a homogeneous charge spark-ignited mode

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, in which fuel is injected directly into a combustion chamber either in a first operating mode during a compression phase or in a second operating mode during an intake phase, and in which the fuel mass injected into the combustion chamber Both operating modes are controlled and / or regulated depending on, inter alia, a calculated setpoint torque to be output by the internal combustion engine.
  • the invention further relates to an internal combustion engine, in particular for a motor vehicle, with an injection valve, with which fuel can be injected directly into a combustion chamber either in a first operating mode during a compression phase or in a second operating mode during an intake phase, and with a control unit for controlling and / or regulating the in the Combustion chamber injected fuel mass in the two operating modes, inter alia, as a function of a calculated target torque to be output by the internal combustion engine.
  • the fuel mass to be injected is controlled by a control device as a function of a plurality of input variables
  • Fuel saving, exhaust gas reduction and the like optimal value controlled and / or regulated.
  • This control and / or regulation is dependent, among other things, on a target torque that is calculated by the control unit.
  • the setpoint torque represents the total torque to be output by the internal combustion engine, that is to say the torque that the internal combustion engine is to generate.
  • This setpoint torque is composed, among other things, of the torque desired by the driver and possibly other torque requirements, for example an air conditioning system or the like. The moment desired by the driver is determined from the position of the one actuated by the driver Accelerator pedal derived.
  • the object of the invention is to provide a method with which an error in the calculation of the target torque can be detected.
  • This object is achieved according to the invention in a method or in an internal combustion engine of the type mentioned at the outset by determining an actual torque given by the internal combustion engine and a permissible torque and by comparing the actual torque with the permissible torque.
  • a comparison of the determined output actual torque with a determined permissible torque is therefore carried out.
  • the actual torque and also the permissible torque are independent of the possibly incorrectly calculated target torque. For this reason, one can Target torque errors do not affect the comparison mentioned.
  • a decision is then made as to whether the target torque is faulty or not.
  • the method according to the invention thus makes it possible to check or monitor the target torque calculated by the control device.
  • the comparison can determine whether the target torque has been calculated correctly or incorrectly by the control unit.
  • This check and the detection of an error in the calculation of the target torque that can be achieved in this way can prevent a faulty injection of fuel resulting therefrom into the combustion chambers of the internal combustion engine. This contributes directly to fuel savings and exhaust gas reduction as well as to an overall better operation of the internal combustion engine.
  • a special function is started when the actual torque is greater than the permissible torque.
  • the permissible torque therefore represents a maximum value that the actual torque itself must not exceed.
  • the special function starts, for example, an error routine or the like, with which the control unit either tries to correct the error by means of appropriate corrections For example, to correct parameters or the like, or by which the driver or a mechanic is made aware of the error.
  • the actual torque is determined from the burned fuel mass. This enables a very precise calculation of the actual torque.
  • the combusted fuel mass can be derived, for example, from the signals driving the injection valves or by means of other signals
  • the actual torque is determined from the burned oxygen mass. It is also possible in this way to calculate the actual torque very precisely. The burned fuel mass and then again the actual torque can then be inferred from the then available burned oxygen mass.
  • the burned oxygen mass is determined from the fresh air supplied and the oxygen remaining in the exhaust gas.
  • the difference is formed from the oxygen content of the fresh air supplied and the oxygen mass remaining in the exhaust gas.
  • the fresh air is measured by an air mass sensor and the oxygen remaining in the exhaust gas by a lambda sensor.
  • the air mass sensor and the lambda sensor are usually already provided for other purposes in the internal combustion engine, so that no additional components are required for checking or monitoring the target torque according to the invention.
  • a recirculation of exhaust gas is taken into account when determining the burned oxygen mass. It is therefore taken into account that the exhaust gas fed to the combustion chambers via the recirculation has a lower oxygen content than the fresh air supplied directly to the combustion chambers, and that the proportion of the fresh air supplied is lower due to the recirculated exhaust gas. This in turn has the advantage that the tolerance of the air mass sensor measuring the fresh air supply also plays a smaller role.
  • the permissible torque is derived from a torque requested in particular by a driver and / or from a rotational speed of the Internal combustion engine determined.
  • This is a simple, yet accurate and effective way to calculate the allowable moment.
  • a maximum value can be calculated in this way as a function of the torque desired by the driver such that exceeding this maximum value by the actual value emitted by the internal combustion engine indicates an error in the setpoint value calculated by the control unit.
  • the requested torque is measured by an accelerator pedal sensor and the speed by a speed sensor.
  • the accelerator pedal sensor and the speed sensor are usually already provided for other purposes in the internal combustion engine, so that no additional components for the invention
  • the implementation of the method according to the invention in the form of an electrical storage medium which is provided for a control unit of an internal combustion engine, in particular a motor vehicle.
  • a program is stored on the electrical storage medium and can be run on a computing device, in particular on a microprocessor, and is suitable for executing the method according to the invention.
  • the Invention realized by a program stored on the electrical storage medium, so that this storage medium provided with the program represents the invention in the same way as the method for the execution of which the program is suitable.
  • FIG. 1 shows a schematic block diagram of an exemplary embodiment of an internal combustion engine of a motor vehicle
  • FIG. 2 shows a schematic block diagram of an exemplary embodiment of a method according to the invention for operating the internal combustion engine according to FIG. 1.
  • FIG. 1 shows an internal combustion engine 1, in which a piston 2 reciprocates in a cylinder 3 is movable.
  • the cylinder 3 is provided with a combustion chamber 4, to which an intake pipe 6 and an exhaust pipe 7 are connected via valves 5. Furthermore, an injection valve 8 which can be controlled with a signal TI and a spark plug 9 are assigned to the combustion chamber 4.
  • Exhaust pipe 7 is connected to intake pipe 6 via an exhaust gas recirculation line 10 and an exhaust gas recirculation valve 11 that can be controlled with a signal EGR.
  • the intake pipe 6 is provided with an air mass sensor 12 and the exhaust pipe 7 is provided with a lambda sensor 13.
  • the air mass sensor measures the air mass flow of the fresh air supplied to the intake pipe 6 and generates a signal LM as a function thereof.
  • the lambda sensor 13 measures the oxygen content of the exhaust gas in the exhaust pipe 7 and generates a signal ⁇ as a function thereof.
  • a first operating mode the stratified operation of the internal combustion engine 1, the fuel is injected from the injection valve 8 into the combustion chamber 4 during a compression phase caused by the piston 2, locally in the immediate vicinity of the spark plug 9 and in time immediately before the top dead center of the Piston 2. The fuel is then ignited with the aid of the spark plug 9, so that the piston 2 is driven in the now following working phase by the expansion of the ignited fuel.
  • a second operating mode the homogeneous operation of the internal combustion engine 1, the fuel is injected from the injection valve 8 into the combustion chamber 4 during an induction phase caused by the piston 2. The injected fuel is swirled by the air drawn in at the same time and is thus distributed substantially uniformly in the combustion chamber 4. The fuel-air mixture is then compressed during the compression phase in order to then be ignited by the spark plug 9. The piston 2 is driven by the expansion of the ignited fuel.
  • crankshaft 14 In shift operation, as well as in homogeneous operation, a crankshaft 14 is set in rotation by the driven piston, via which ultimately the wheels of the
  • a speed sensor 15 is assigned to the crankshaft 14 and generates a signal N as a function of the rotation of the crankshaft 14.
  • the fuel mass injected into the combustion chamber 4 by the injection valve 8 in stratified operation and in homogeneous operation is controlled and / or regulated by a control unit 16, in particular with regard to low fuel consumption and / or low exhaust gas development.
  • the control unit 16 is equipped with a
  • Microprocessor provided a program in a storage medium, in particular in a read-only memory has saved, which is suitable for carrying out said control and / or regulation.
  • the control device 16 is acted upon by input signals, the operating variables of the measured by means of sensors
  • the control unit 16 is connected to the air mass sensor 12, the lambda sensor 13 and the speed sensor 15. Furthermore, the control unit 16 is connected to an accelerator pedal sensor 17 which generates a signal FP which indicates the position of an accelerator pedal which can be actuated by a driver.
  • the control unit 16 generates output signals with which the behavior of the internal combustion engine can be influenced via actuators in accordance with the desired control and / or regulation.
  • the control unit 16 is connected to the injection valve 8, the spark plug 9 and the exhaust gas recirculation valve 11 and generates the signals required to control them.
  • the control and / or regulation, for example, the injected into the combustion chamber 4 fuel mass is performed by the control unit 16 is to in the two operating modes, inter alia, a function of a setpoint torque M.
  • This setpoint torque represents the torque that the internal combustion engine 1 is to deliver or generate.
  • the setpoint torque to be output is determined by the control unit 16 as a function of the torque requested by the driver and calculated from further torque requests of the internal combustion engine 1.
  • the torque requested by the driver results from the position of the accelerator pedal sensor 17 and other torque requirements, for example from an air conditioning system, can be derived from corresponding changes in the speed N of the internal combustion engine 1.
  • control and / or regulation carried out by the control device 16 now has the effect that an actually output
  • FIG. 2 shows a method with which such an error can be recognized. The method is carried out by the control device 16. It is possible for the method to be started in particular regularly at certain time intervals and / or each time the internal combustion engine 1 is started up and / or in the event of other special events during the operation of the internal combustion engine 1.
  • control unit 16 uses the signal FP for the position of the accelerator pedal and the Speed N of internal combustion engine 1 determines a permissible torque zM. This permissible torque zM is calculated by the control unit 16 such that the
  • the driver's torque request and all other torque requests of the internal combustion engine 1 are taken into account. Furthermore, when calculating the permissible torque zM, a delta value can be permitted, which is added to the entire torque requirements and with which possible tolerances of sensors and the like are taken into account.
  • control unit 16 calculates a burned fuel mass vK from the signal LM of the air mass sensor 12 and the signal ⁇ of the lambda sensor 13, from which the actual torque M actual is then calculated in a block 20 by the control unit 16.
  • the burned fuel mass vK is ultimately calculated by the control unit 16 via the burned oxygen mass.
  • This burned oxygen mass is in turn calculated by the control unit 16 in the block 19 from the fresh air supplied to the intake pipe 6 and the oxygen remaining in the exhaust gas and thus unburned.
  • the oxygen content of the fresh air supplied to the intake pipe 6 is measured by the air mass sensor 12 and can therefore be taken into account by the control unit 16 via the signal LM.
  • the oxygen content of the in the exhaust gas remaining oxygen is measured by the lambda sensor 13 and can therefore be taken into account by the control unit 16 via the signal ⁇ .
  • the burned fuel mass vK is calculated from the air mass mL measured via the signal LM and from the signal ⁇ , which is a function of the oxygen concentration of the exhaust gas. This calculation relates to the stationary operation of the internal combustion engine 1.
  • the second summand is representative of the storage capacity of oxygen in the recirculated exhaust gas.
  • ⁇ ' is the air-fuel ratio previous combustion.
  • mAGR is a setpoint. If this cannot be set, then there is an error and an associated error reaction takes place. It is also possible to derive mAGR from measurements, for example from the pressure in the intake pipe 6 and the air mass flow there or from the opening ratio of the throttle valve and the exhaust gas recirculation valve 11.
  • the second summand relates to the transient operation of the internal combustion engine 1.
  • the control unit 16 then derives the delivered actual torque M ist from the internal combustion engine 1 in block 20 from the burned fuel mass vK calculated in this way.
  • This actual torque M ist is essentially proportional to the burned fuel mass vK.
  • the actual torque M isc is the torque actually generated by the internal combustion engine 1, including the friction losses.
  • the actual torque M is the control device can be used 16 also for other calculations.
  • the control unit 16 compares the permissible torque zM with the actual torque M isc actually output by the internal combustion engine 1 and generates a signal F as a function of this comparison. If the actual torque M is smaller than the permissible torque zM, the signal is F, for example, "0", while the reverse Case, ie when the actual torque M ⁇ st is greater than the permissible torque. zM, the signal F is "1".
  • the control unit 16 then starts a special function, for example an error routine.
  • a special function for example an error routine.
  • parameters of the internal combustion engine 1, which influence the actual torque M ⁇ at actually output, are changed by the control unit 16 in the sense of a reduction in the actual torque M actual .
  • the error routine informs the driver of the motor vehicle of the error by means of a corresponding display.
  • the error routine to make a corresponding entry in a memory, which is then read out by the workshop staff when the motor vehicle is being repaired or serviced, in order to bring the error to the attention in this way.
  • a minimum permissible torque can be determined depending on the position of the accelerator pedal. If the actual torque M is less than this minimum torque and the target torque M target is greater than the minimum torque, then an error can also be inferred from this and appropriate measures can be initiated.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs beschrieben, 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. Die in den Brennraum eingespritzte Kraftstoffmasse wird dabei in den beiden Betriebsarten unter anderem in Abhängigkeit von einem berechneten, von der Brennkraftmaschine abzugebendem Sollmoment gesteuert und/oder geregelt. Es wird ein von der Brennkraftmaschine (1) abgegebenes Istmoment (Mist) und ein zulässiges Moment (zM) ermittelt (18 bzw. 19, 20), und es wird das Istmoment (Mist) mit dem zulässigen Moment (zM) verglichen (21).

Description

Titel: Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs
Beschreibung
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 unter anderem in Abhängigkeit von einem berechneten, von der Brennkraftmaschine abzugebendem Sollmoment 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 Verdichtungsphase oder in einer zweiten Betriebsart während einer Ansaugphase direkt in einen Brennraum einspritzbar ist, und mit einem Steuergerät zur Steuerung und/oder Regelung der in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffmasse in den beiden Betriebsarten unter anderem in Abhängigkeit von einem berechneten, von der Brennkraftmaschine abzugebendem Sollmoment.
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, und zwar dort in die unmittelbare Umgebung einer Zündkerze eingespritzt. Dies hat zur Folge, daß keine gleichmäßige Verteilung des Kraftstoffs in dem Brennraum mehr erfolgen kann. Der Vorteil des Schichtbetriebs liegt darin, daß mit einer sehr geringen Kraftstoffmasse 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 Brennkraf maschinen, bei denen in herkömmlicher Weise Kraftstoff in das Ansaugrohr eingespritzt wird.
In beiden Betriebsarten, also im Schichtbetrieb und im Homogenbetrieb, wird die einzuspritzende Kraftstoffmasse von einem Steuergerät in Abhängigkeit von einer Mehrzahl von Eingangsgrößen auf einen im Hinblick auf
Kraf stoffeinsparung, Abgasreduzierung und dergleichen optimalen Wert gesteuert und/oder geregelt. Diese Steuerung und/oder Regelung ist dabei unter anderem abhängig von einem Sollmoment, das von dem Steuergerät berechnet wird. Das Sollmoment stellt das von der Brennkraftmaschine insgesamt abzugebende Moment dar, also dasjenige Moment, das die Brennkraf maschine erzeugen soll. Dieses Sollmoment setzt sich unter anderem aus dem von dem Fahrer erwünschten Moment und gegebenenfalls aus sonstigen Momentenanforderungen beispielsweise einer Klimaanlage oder dergleichen zusammen. Das von dem Fahrer erwünschte Moment wird dabei aus der Stellung des von dem Fahrer betätigten Fahrpedals abgeleitet .
Es ist nun möglich, daß bei der Berechnung des Sollmoments aus den genannten Eingangsgrößen durch das Steuergerät ein Fehler auftritt. Dabei kann es sich um einen Fehler eines Sensors und/oder des Steuergeräts und/oder dergleichen handeln. Insbesondere kann es sich um einen Softwarefehler bei dem Steuergerät handeln, der aufgrund des seltenen Auftretens des Fehlers bis dahin noch nicht erkannt worden ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mit dem ein Fehler bei der Berechnung des Sollmoments erkannt werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren bzw. bei einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein von der Brennkraftmaschine abgegebenes Istmoment und ein zulässiges Moment ermittelt wird, und daß das Istmoment mit dem zulässigen Moment verglichen wird.
Es wird also ein Vergleich des ermittelten abgegebenen Istmoments mit einem ermittelten zulässigen Moment durchgeführt. Das Istmoment und auch das zulässige Moment sind dabei unabhängig von dem gegebenenfalls fehlerhaft berechneten Sollmoment. Aus diesem Grund kann sich ein Fehler des Sollmoments nicht auf den genannten Vergleich auswirken. In Abhängigkeit von dem Vergleich wird dann entschieden, ob das Sollmoment fehlerbehaftet ist oder nicht .
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es somit, das von dem Steuergerät berechnete Sollmoment zu überprüfen bzw. zu überwachen. Es kann mit dem Vergleich festgestellt werden, ob das Sollmoment korrekt oder fehlerhaft von dem Steuergerät berechnet worden ist. Durch diese Überprüfung und die damit erreichbare Erkennung eines Fehler bei der Berechnung des Sollmoments kann eine daraus resultierende fehlerhafte Einspritzung von Kraftstoff in die Brennräume der Brennkraftmaschine verhindert werden. Dies trägt unmittelbar zur Kraftstoffeinsparung und Abgasreduktion sowie zu einem insgesamt besseren Betrieb der Brennkraftmaschine bei.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn eine Sonderfunktion gestartet wird, wenn das Istmoment größer ist als das zulässige Moment. Das zulässige Moment stellt somit einen Maximalwert dar, der von dem Istmoment an sich nicht überschritten werden darf. Wird jedoch das Istmoment größer als der genannte Maximalwert, so wird mit der Sonderfunktion beispielsweise eine Fehlerroutine oder dergleichen gestartet, mit der entweder von dem Steuergerät versucht wird, den Fehler durch entsprechende Korrekturen beispielsweise von Parametern oder dergleichen zu beheben, oder durch die der Fahrer oder ein Mechaniker auf den Fehler aufmerksam gemacht wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Istmoment aus der verbrannten Kraftstoffmasse ermittelt. Auf diese Weise wird eine sehr genaue Berechnung des Istmoments ermöglicht. Dabei kann die verbrannte Kraftstoffmasse beispielsweise aus den die Einspritzventile ansteuernden Signalen abgeleitet oder mittels sonstiger
Betriebsparameter der Brennkraftmaschine ermittelt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Istmoment aus der verbrannten Sauerstoffmasse ermittelt. Auch auf diese Weise ist es möglich, das Istmoment sehr genau zu berechnen. Aus der dann zur Verfügung stehenden verbrannten Sauerstoffmasse kann danach die verbrannte Kraftstoffmasse und damit wiederum auf das Istmoment geschlossen werden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die verbrannte Sauerstoffmasse aus der zugeführten Frischluft und dem im Abgas verbliebenen Sauerstoff ermittelt. Insbesondere wird dabei die Differenz gebildet aus dem Sauerstoffgehalt der zugeführten Frischluft und der im Abgas verbliebenen Sauerstoffmasse . Dies stellt eine einfache, aber trotzdem sehr genaue und effektive Weise dar, die verbrannte Sauerstoffmasse und damit letztlich das Istmoment der Brennkraftmaschine zu berechnen.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Frischluft von einem Luftmassensensor und der im Abgas verbliebene Sauerstoff von einem Lambda-Sensor gemessen wird. Der Luf massensensor und der Lambda-Sensor sind üblicherweise für andere Zwecke bereits bei der Brennkraftmaschine vorgesehen, so daß insofern keine zusätzlichen Bauteile für die erfindungsgemäße Überprüfung bzw. Überwachung des Sollmoments erforderlich sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird eine Rückführung von Abgas bei der Ermittlung der verbrannten Sauerstoffmasse berücksichtigt. Es wird also berücksichtigt, daß das über die Rückführung den Brennräumen zugeführte Abgas einen geringen Sauerstoffgehalt hat als die den Brennräumen direkt zugeführte Frischluft, und daß aufgrund des zurückgeführten Abgases der Anteil der zugeführten Frischluft geringer ist. Dies hat wiederum den Vorteil, daß die Toleranz des die zugeführte Frischluft messenden Luftmassensensors ebenfalls eine geringere Rolle spielt.
Bei vorteilhaf en Weiterbildungen der Erfindung werden das zulässige Moment aus einem insbesondere von einem Fahrer angeforderten Moment und/oder aus einer Drehzahl der Brennkraftmaschine ermittelt. Dies stellt eine einfache, aber trotzdem genaue und effektive Weise dar, das zulässige Moment zu berechnen. Insbesondere kann auf diese Weise ein Maximalwert derart in Abhängigkeit von dem von dem Fahrer erwünschten Moment berechnet werden, daß ein Überschreiten dieses Maximalwerts durch den von der Brennkraftmaschine abgegebenen Istwert auf einen Fehler des vom Steuergerät berechneten Sollwerts hinweist.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn das angeforderte Moment von einem Fahrpedalsensor und die Drehzahl von einem Drehzahlsensor gemessen wird. Der Fahrpedalsensor und der Drehzahlsensor sind üblicherweise für andere Zwecke bereits bei der Brennkraftmaschine vorgesehen, so daß insofern keine zusätzlichen Bauteile für die erfindungsgemäße
Überprüfung bzw. Überwachung des Sollmoments erforderlich sind.
Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Form eines elektrischen Speichermediums, das für ein Steuergerät einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Dabei ist auf dem elektrischen Speichermedium 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 elektrischen Speichermedium abgespeichertes Programm realisiert, so daß dieses mit dem Programm versehene Speichermedium in gleicher Weise die Erfindung darstellt wie das Verfahren, zu dessen Ausführung das Programm geeignet ist .
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.
Figur 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, und
Figur 2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine nach der Figur 1.
In- der Figur 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 Zündkerze 9 zugeordnet. Das
Abgasrohr 7 ist über eine Abgasrückführleitung 10 und ein mit einem Signal AGR steuerbares Abgasruckfuhrventil 11 mit dem Ansaugrohr 6 verbunden.
Das Ansaugrohr 6 ist mit einem Luftmassensensor 12 und das Abgasrohr 7 ist mit einem Lambda-Sensor 13 versehen. Der Luftmassensensor mißt den Luftmassenstrom der dem Ansaugrohr 6 zugeführten Frischluft und erzeugt in Abhängigkeit davon ein Signal LM. Der Lambda-Sensor 13 mißt den Sauerstoffgehalt des Abgases in dem Abgasrohr 7 und erzeugt in Abhängigkeit davon ein Signal λ.
In einer ersten Betriebsart, dem Schichtbetrieb der Brennkraftmaschine 1, wird der Kraftstoff 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 unmittelbar vor dem oberen Totpunkt des Kolbens 2. 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 der Kraftstoff 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 Drehung versetzt, über die letztendlich die Räder des
Kraf fahrzeugs angetrieben wird. Der Kurbelwelle 14 ist ein Drehzahlsensor 15 zugeordnet, der in Abhängigkeit von der Drehung 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 Abgasentwicklung 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
Brennkraf maschine darstellen. Beispielsweise ist das Steuergerät 16 mit dem Luftmassensensor 12, dem Lambdasensor 13 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 dem Abgasruckfuhrventil 11 verbunden und erzeugt die zu deren Ansteuerung erforderlichen Signale.
Die Steuerung und/oder Regelung beispielsweise der in den Brennraum 4 eingespritzen Kraftstoffmasse wird von dem Steuergerät 16 in beiden Betriebsarten unter anderem in Abhängigkeit von einem Sollmoment Msoll durchgeführt. Dieses Sollmoment stellt dabei dasjenige Moment dar, das die Brennkraftmaschine 1 abgeben bzw. erzeugen soll. Das abzugebende Sollmoment wird von dem Steuergerät 16 in Abhängigkeit von dem von dem Fahrer angeforderten Moment und von weiteren Momentenanforderungen der Brennkraftmaschine 1 berechnet . Das von dem Fahrer angeforderte Moment ergibt sich aus der Stellung des Fahrpedalsensors 17 und sonstige Momentenanforderungen beispielsweise von einer Klimaanlage können aus entsprechenden Veränderungen der Drehzahl N der Brennkraftmaschine 1 abgeleitet werden.
Die von dem Steuergerät 16 ausgeführte Steuerung und/oder Regelung bewirkt nun, daß ein tatsächlich abgegebenes
Istmoment Misc im wesentlichen dem berechneten abzugebenden Sollmoment Msoll nachgeführt wird. Im wesentlichen entspricht deshalb das Istmoment Mist dem Sollmoment MsoU .
Es ist nun möglich, daß bei der beschriebenen Berechnung des abzugebenden Sollmoments durch das Steuergerät 16 ein Fehler auftritt. In der Figur 2 ist ein Verfahren dargestellt, mit dem ein derartiger Fehler erkannt werden kann. Das Verfahren wird von dem Steuergerät 16 durchgeführt. Dabei ist es möglich, daß das Verfahren insbesondere regelmäßig in bestimmten Zeitabständen und/oder bei jeder Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine 1 und/oder bei sonstigen speziellen Ereignissen während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 gestartet wird.
In einem Block 18 wird von dem Steuergerät 16 aus dem Signal FP für die Stellung des Fahrpedals und aus der Drehzahl N der Brennkraftmaschine 1 ein zulässiges Moment zM ermittelt. Dieses zulässige Moment zM wird von dem Steuergerät 16 derart berechnet, daß die
Momentenanforderung des Fahrers sowie sämtliche sonstigen Momentenanforderungen der Brennkraftmaschine 1 berücksichtigt sind. Des weiteren kann bei der Berechnung des zulässigen Moments zM noch ein Deltawert zugelassen werden, der den gesamten Momentenanforderungen hinzugefügt wird, und mit dem eventuelle Toleranzen von Sensoren und dergleichen berücksichtigt werden.
In einem Block 19 wird von dem Steuergerät 16 aus dem Signal LM des Luftmassensensors 12 und dem Signal λ des Lambda-Sensors 13 eine verbrannte Kraftstoffmasse vK berechnet, aus der dann in einem Block 20 das Istmoment Mlst von dem Steuergerät 16 berechnet wird.
Die verbrannte Kraftstoffmasse vK wird von dem Steuergerät 16 letztlich über die verbrannte Sauerstoffmasse berechnet. Diese verbrannte Sauerstoffmasse wiederum wird von dem Steuergerät 16 in dem Block 19 aus der dem Ansaugrohr 6 zugeführten Frischluft und dem im Abgas verbliebenen und damit unverbrannten Sauerstoff berechnet. Der Sauerstoffgehalt der dem Ansaugrohr 6 zugeführten Frischluft wird von dem Luftmassensensor 12 gemessen und kann somit von dem Steuergerät 16 über das Signal LM berücksichtigt werden. Der Sauerstoffgehalt des im Abgas verbliebene Sauerstoffs wird von dem Lambda-Sensor 13 gemessen und kann deshalb von dem Steuergerät 16 über das Signal λ berücksichtigt werden.
Aus dem Signal LM und dem Signal λ berechnet das
Steuergerät 16 im Block 19 die verbrannte Kraftstoffmasse vK nach der folgenden Gleichung: mL 1 1 vK = + mAGR ( - ) k • λ λ λ'
vK = verbrannte Kraftstoffmasse mL = Luftmasse aus Signal LM mAGR = rückgeführte Abgasmasse k = 14,8 bei Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ=l .
Mit dem ersten Summanden der Gleichung wird die verbrannte Kraftεtoffmasse vK aus der über das Signal LM gemessenen Luftmasse mL und aus dem Signal λ berechnet, das eine Funktion der Sauerstoffkonzentration des Abgases ist. Diese Berechnung bezieht sich auf den stationären Betrieb der Brennkraftmaschine 1.
Der zweite Summand ist stellvertretend für die Speicherkapazität von Sauerstoff in dem rückgeführten Abgas. Dabei ist λ' das Luft-Kraftstoff -Verhältnis der vorhergehenden Verbrennung. Des Weiteren handelt es sich bei mAGR um einen Sollwert. Wenn dieser nicht eingestellt werden kann, dann liegt ein Fehler vor und es erfolgt eine zugehörige Fehlerreaktion. Ebenfalls ist es möglich, mAGR aus Messungen abzuleiten, beispielsweise aus dem Druck im Ansaugrohr 6 und dem dortigen Luftmassenstrom oder aus dem Öffnungsverhältnis der Drosselklappe und des Abgasrückführventils 11. Der zweite Summand bezieht sich auf den instationären Betrieb der Brennkraftmaschine 1.
Aus der auf diese Weise berechneten verbrannten Kraftstoffmasse vK leitet das Steuergerät 16 dann im Block 20 das abgegebene Istmoment Mist der Brennkraftmaschine 1 ab. Dieses Istmoment Mist ist im wesentlichen proportional zu der verbrannten Kraftstoffmasse vK. Bei der Istmoment Misc handelt es sich um das tatsächlich von der Brennkraftmaschine 1 erzeugte Moment einschließlich der Reibungsverluste. Das Istmoment Mist kann auch noch für andere Berechnungen des Steuergeräts 16 herangezogen werden.
In einem Block 21 vergleicht das Steuergerät 16 das zulässige Moment zM mit dem tatsächlich von der Brennkraftmaschine 1 abgegebenen Istmoment Misc und erzeugt in Abhängigkeit von diesem Vergleich ein Signal F. Ist das Istmoment Mist kleiner als das zulässige Moment zM, so ist das Signal F beispielsweise "0", während im umgekehrten Fall, also wenn das Istmoment Mιst größer ist als das zulässige Moment. zM, das Signal F gleich "1" ist.
Ist das Istmoment Mist kleiner als das zulässige Moment zM, so bedeutet dies, daß das von dem Steuergerät 16 berechnete abzugebende Sollmoment Msoll, von dem letztlich das tatsächlich abgegebene Istmoment Mist über die von dem Steuergerät 16 durchgeführte Steuerung bzw. Regelung abhängt, zumindest in einem plausiblen Wertebereich liegt. Das Steuergerät 16 kann daraus schließen, daß die
Berechnung des Sollmoment zumindest nicht grundlegend falsch ist. In diesem Fall werden von dem Steuergerät 16 keine weiteren Maßnahmen ergriffen.
Ist das Istmoment Mi3C jedoch größer als das zulässige
Moment zM, so bedeutet dies, daß das von dem Steuergerät 16 anfangs berechnete abzugebende Sollmoment zu groß ist und damit einen Fehler aufweist. Dieser Fehler hat dann zur Folge, daß über die von dem Steuergerät 16 durchgeführte Steuerung- bzw. Regelung auch das tatsächlich abgegebene
Istmoment Mist zu groß ist und deshalb das zulässige Moment zM überschreitet. Dieser Fehler wird von dem Steuergerät 16 durch das Signal F = 1 erkannt.
Das Steuergerät 16 startet daraufhin eine Sonderfunktion, beispielsweise eine Fehlerroutine. Mit dieser Fehlerroutine können beispielsweise Parameter der Brennkraftmaschine 1, die das tatsächlich abgegebene Istmoment Mιat beeinflussen, von dem Steuergerät 16 im Sinne einer Verringerung des Istmoments Mlst verändert werden. Ebenfalls ist es möglich, daß durch die Fehlerroutine der Fahrer des Kraftfahrzeugs durch eine entsprechende Anzeige von dem Fehler unterrichtet wird. Es ist auch möglich, daß durch die Fehlerroutine ein entsprechender Eintrag in einem Speicher vorgenommen wird, der dann bei einer Reperatur oder Wartung des Kraftfahrzeugs von dem Werkstattpersonal ausgelesen wird, um auf diese Weise den Fehler zur Kenntnis zu bringen.
Des Weiteren kann abhängig von der Stellung des Fahrpedels ein minimal zulässiges Moment ermittelt werden. Ist das Istmoment Mιst kleiner als dieses minimale Moment und ist das Sollmoment Msoll größer als das minimale Moment, so kann daraus ebenfalls auf einen Fehler geschlossen werden und es können entsprechende Maßnahmen eingeleitet werden.

Claims

Patentansprüche
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 unter anderem in Abhängigkeit von einem berechneten, von der Brennkraftmaschine abzugebendem Sollmoment gesteuert und/oder geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein von der
Brennkraftmaschine (1) abgegebenes Istmoment (M1SC) und ein zulässiges Moment (zM) ermittelt wird (18 bzw. 19, 20) , und daß das Istmoment (Mlst) mit dem zulässigen Moment (zM) verglichen wird (21) .
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sonderfunktion gestartet wird, wenn das Istmoment (Mist) größer ist als das zulässige Moment (zM) .
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Istmoment (Mist) aus der verbrannten Kraftstoffmasse (vK) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß das Istmoment (Mist) aus der verbrannten Sauerstoffmasse ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die verbrannte Sauerstoffmasse aus der zugeführten Frischluft und dem im Abgas verbliebenen Sauerstoff ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Frischluft von einem Luftmassensensor (12) und der im Abgas verbliebene Sauerstoff von einem Lambda- Sensor (13) gemessen wird.
Verfahren nach einem der vorherghenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückführung von Abgas bei der Ermittlung der verbrannten Sauerstoffmasse berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zulässige Moment (zM) aus einem insbesondere von einem Fahrer angeforderten Moment ermittelt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zulässige Moment (zM) aus einer Drehzahl (N) der Brennkraftmaschine (1) ermittelt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 und Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das angeforderte Moment von einem
Fahrpedalsensor (17) und die Drehzahl von einem Drehzahlsensor (15) gemessen wird.
11. Elektrisches Speichermedium, insbesondere Read-Only- 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 10 geeignet ist.
12. 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 Steuerung und/oder Regelung der in den Brennraum (4) eingespritzten Kraftstoffmasse in den beiden Betriebsarten unter anderem in Abhängigkeit von einem berechneten, von der Brennkraf maschine abzugebendem Sollmoment, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Steuergerät (16) ein von der
Brennkraftmaschine (1) abgegebenes Istmoment (Mιst.) und ein zulässiges Moment (zM) ermittelbar und ein Vergleich des Istmoments (Mlst) mit dem zulässigen
Moment (zM) durchführbar ist.
13. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Luftmassensensor (12) und ein Lambda-Sensor (13) vorgesehen sind.
14. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fahrpedalsensor (17) und ein Drehzahlsensor (15) vorgesehen sind.
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