EP0995025B1 - Method for operating an internal combustion engine mainly intended for a motor vehicle - Google Patents
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- EP0995025B1 EP0995025B1 EP99922056A EP99922056A EP0995025B1 EP 0995025 B1 EP0995025 B1 EP 0995025B1 EP 99922056 A EP99922056 A EP 99922056A EP 99922056 A EP99922056 A EP 99922056A EP 0995025 B1 EP0995025 B1 EP 0995025B1
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- F02D41/3064—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion with special control during transition between modes
- F02D41/307—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion with special control during transition between modes to avoid torque shocks
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- 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 throttle valve 12 becomes wide open.
- the fuel is supplied from the injection valve 8 during one caused by the piston 2 Compression phase injected into the combustion chamber 4 locally in the immediate vicinity of the spark plug 9 and at a suitable distance before the ignition point. Then the fuel is ignited using the spark plug 9, so that the piston 2 in the now following working phase by the expansion of the ignited fuel is driven.
- the fuel mass rk influenced in this way has Consequence that - at least for a certain period of time - the torque Md output by the internal combustion engine 1 would increase. This is compensated for by the fact that Event 41, i.e. with the switchover to Homogeneous operation, the ignition angle ZW, based on the value is adjusted so that the torque Md maintains the value mdsoll and thus remains approximately constant.
- a block 31 checks whether the combustion chamber 4 supplied air mass rl finally to that filling which has fallen to a stationary homogeneous operation belongs to a stoichiometric fuel / air mixture. is if this is not yet the case, it will loop over waiting for block 30 further. However, if this is the case, so the internal combustion engine 1 in the stationary Homogeneous operation without an ignition angle adjustment using the Blocks 32 continued to operate. In Figure 3, this is in one the point in time marked with the reference number 42 Case.
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, bei dem die dem Brennraum zugeführte Luftmasse ermittelt 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 Ermittlung der dem Brennraum zugeführten Luftmasse und zur unterschiedlichen Steuerung und/oder Regelung der in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffmasse in den beiden Betriebsarten, gemäß der DE-A-197 37 375.The invention relates to a method for operating a Internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, at the fuel either in a first mode of operation a compression phase or in a second operating mode directly into a combustion chamber during an intake phase is injected, in which the supplied to the combustion chamber Air mass is determined, and in which in the combustion chamber injected fuel mass in the two operating modes is controlled and / or regulated differently. Of the invention further relates to an internal combustion engine especially for a motor vehicle, with a Injector, with fuel in either one first operating mode during an intake phase or in a second operating mode directly during a compression phase is injectable into a combustion chamber, and with a Control unit for determining the supply to the combustion chamber Air mass and for different control and / or Regulation of the injected into the combustion chamber Fuel mass in the two operating modes, according to the DE-A-197 37 375.
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.Such systems for the direct injection of fuel in the combustion chamber of an internal combustion engine are general known. It is the first operating mode so-called shift operation and as a second operating mode so-called homogeneous operation. The Shift operation is particularly important for smaller loads used during the homogeneous operation at larger, at the Internal loads applied to the internal combustion engine.
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.In shift operation, the fuel is used during the Compression phase of the internal combustion engine in the combustion chamber injected in such a way that a Cloud of fuel in the immediate vicinity of a spark plug located. This injection can be different Way. So it is possible that the injected Fuel cloud is already during or immediately after the injection is at the spark plug and from this is ignited. It is also possible that the injected cloud of fuel through a charge movement the spark plug is led and then ignited. at the two combustion processes are not uniform Fuel distribution before, but a stratified charge.
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.The advantage of shift operation is that there a very small amount of fuel smaller loads carried out by the internal combustion engine can be. However, larger loads cannot the shift operation can be fulfilled.
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.In homogeneous operation intended for such larger loads the fuel is during the intake phase of the Internal combustion engine injected so that a swirl and thus a distribution of the fuel in the combustion chamber can still be done easily. To that extent corresponds to Homogeneous operation such as the operation of Internal combustion engines in the conventional way Fuel is injected into the intake pipe. If necessary can operate even with smaller loads be used.
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 shift operation, the throttle valve becomes the Combustion chamber leading intake pipe wide open and the Combustion is essentially only through the Fuel mass to be injected controlled and / or regulated. In homogeneous operation, the throttle valve is in Dependent on the requested moment opened or closed and the fuel mass to be injected is in Controlled depending on the intake air mass and / or regulated.
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.In both operating modes, i.e. in shift operation and in Homogeneous operation, the fuel mass to be injected in Dependence on a number of others Input variables on one with regard to Saving fuel, reducing emissions and the like optimal value controlled and / or regulated. The control and / or regulation is in the two operating modes differently.
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.It is necessary to remove the internal combustion engine from the Shift operation in homogeneous operation and back again switch. The throttle valve is in shift operation is wide open and thus largely dethrones the air is supplied, the throttle valve is only in homogeneous operation partially opened, reducing the intake of Air. Especially when switching from shift operation to homogeneous operation must be the ability of the Combustion chamber leading intake pipe are taken into account, air save. If this is not taken into account, it can Switching to an increase in that of the internal combustion engine given moments.
Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine zu schaffen, mit dem ein optimales Umschalten zwischen den Betriebsarten möglich ist.The object of the invention is a method for operating to create an internal combustion engine with which an optimal Switching between the operating modes is possible.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art bzw. bei einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in Abhängigkeit von der dem Brennraum zugeführten Luftmasse zwischen der ersten Betriebsart und der zweiten Betriebsart umgeschaltet wird.This task is initiated in a procedure mentioned type or in an internal combustion engine of initially mentioned type solved according to the invention in that depending on the air mass supplied to the combustion chamber between the first mode and the second mode is switched.
Die dem Brennraum zugeführte Luftmasse stellt ein genaues und zuverlässiges Kriterium dar, auf dessen Grundlage der Umschaltvorgang von der ersten in die zweite Betriebsart oder von der zweiten in die erste Betriebsart erfolgen kann. Des weiteren kann die dem Brennraum zugeführte Luftmasse entweder von dem Steuergerät mit Hilfe von Modellberechnungen ermittelt werden oder es ist im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine ein Drucksensor oder Luftmassenmesser zur Ermittlung der dem Brennraum zugeführten Luftmasse vorhanden. Beide Möglichkeiten sind dabei einfach und mit geringem konstruktiven Aufwand durchführbar.The air mass supplied to the combustion chamber provides an accurate one and reliable criterion on the basis of which the Switching process from the first to the second operating mode or from the second to the first operating mode can. Furthermore, the one supplied to the combustion chamber Air mass either from the controller using Model calculations can be determined or it is in the Intake pipe of the internal combustion engine a pressure sensor or Air mass meter to determine the combustion chamber supplied air mass available. Both options are simple and with little design effort feasible.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird von der ersten in die zweite Betriebsart umgeschaltet, wenn die dem Brennraum zugeführte Luftmasse eine maximale Luftmasse für den Homogenbetrieb unterschreitet. Bei der Umschaltung vom Schichtbetrieb in den Homogenbetrieb nimmt die dem Brennraum zugeführt Luftmasse ab. Erreicht die Luftmasse den angegebenen maximalen Wert für den Homogenbetrieb, so wird in den Homogenbetrieb umgeschaltet. Dieser Übergang ist damit einfach steuer- und durchführbar.In an advantageous embodiment of the invention switched from the first to the second operating mode if the air mass supplied to the combustion chamber a maximum Air mass falls below for homogeneous operation. In the Switching from shift operation to homogeneous operation takes the air mass supplied to the combustion chamber. Reaches that Air mass the specified maximum value for the Homogeneous operation, the system switches to homogeneous operation. This transition is thus easy to control and implement.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Zuführung der Luftmasse in den Brennraum vor dem Umschalten in die zweite Betriebsart reduziert wird. Dies wird durch das vorherige Schließen der Drosselklappe vor dem eigentlichen Umschalten erreicht.It when the supply of the Air mass in the combustion chamber before switching to the second Operating mode is reduced. This is due to the previous one Close the throttle valve before actually switching reached.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird in der zweiten Betriebsart das zugeführte Kraftstoff/Luft-Gemisch auf einen vorgegebenen, insbesondere stöchiometrischen Wert gesteuert und/oder geregelt. Das Kraftstoff/Luft-Gemisch besitzt somit einen definierten vorgegebenen Wert, beispielsweise 1. Damit wird ein besonders schadstoffarmer Betrieb der Brennkraftmaschine erreicht.In an advantageous development of the invention, in the second operating mode, the supplied air / fuel mixture to a given, in particular stoichiometric value controlled and / or regulated. The The fuel / air mixture therefore has a defined one specified value, for example 1. This becomes a particularly low-pollution operation of the internal combustion engine reached.
Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn die einzuspritzende Kraftstoffmasse nach dem Umschalten in die zweite 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.It is particularly expedient if the one to be injected Fuel mass after switching to the second Operating mode is determined from the supplied air mass. In this way it can be ensured that the predetermined or stoichiometric value of the fuel / air mixture preserved.
Des weiteren ist es besonders zweckmäßig, wenn der Zündwinkel nach dem Umschalten in die zweite 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.Furthermore, it is particularly useful if the Firing angle after switching to the second operating mode is determined from the requested moment. With the help of Firing angles can therefore be particularly short-term Torque changes can be achieved without the given or to change stoichiometric value.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird von der zweiten in die erste Betriebsart umgeschaltet, wenn die dem Brennraum zugeführte Luftmasse eine minimale Luftmasse für den Schichtbetrieb überschreitet. Bei der Umschaltung vom Homogenbetrieb in den Schichtbetrieb nimmt die dem Brennraum zugeführt Luftmasse zu. Erreicht die Luftmasse den angegebenen minimalen Wert für den Schichtbetrieb, so wird in den Schichtbetrieb umgeschaltet. In an advantageous embodiment of the invention switched from the second to the first operating mode if the air mass supplied to the combustion chamber is minimal Air mass for shift operation exceeds. In the Switching from homogeneous to shift operation takes the air mass supplied to the combustion chamber. Reaches that Air mass the specified minimum value for the Shift operation, the system switches to shift operation.
Dieser Übergang ist damit einfach steuer- und durchführbar.This transition is thus easy to control and implement.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Zuführung der Luftmasse in den Brennraum vor dem Umschalten in die erste Betriebsart erhöht wird. Dies wird durch das Öffnen der Drosselklappe vor dem Umschalten erreicht.It when the supply of the Air mass in the combustion chamber before switching to the first Operating mode is increased. This is done by opening the Throttle valve reached before switching.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn die einzuspritzende Kraftstoffmasse vor dem Umschalten in die erste Betriebsart erhöht wird. Des weiteren ist es besonders zweckmäßig, wenn der Zündwinkel vor dem Umschalten in die erste Betriebsart nach spät verstellt wird.It is particularly expedient if the one to be injected Fuel mass before switching to the first operating mode is increased. Furthermore, it is particularly useful if the ignition angle before switching to the first operating mode is adjusted after late.
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.
- Figur 1
- zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs,
Figur 2- zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine der Figur 1,
- Figur 3
- zeigt ein schematisches Zeitdiagramm von Signalen
der Brennkraftmaschine der Figur 1 bei
Durchführung des Verfahrens nach der
Figur 2, und - Figur 4
- zeigt ein schematisches Zeitdiagramm von Signalen der Brennkraftmaschine der Figur 1 bei Durchführung eines dem Verfahren der Figur 1 entgegengerichteten Verfahrens.
- Figure 1
- 1 shows a schematic block diagram of an exemplary embodiment of an internal combustion engine of a motor vehicle according to the invention,
- Figure 2
- 1 shows a schematic flow diagram of an exemplary embodiment of a method according to the invention for operating the internal combustion engine of FIG. 1,
- Figure 3
- shows a schematic time diagram of signals of the internal combustion engine of Figure 1 when performing the method of Figure 2, and
- Figure 4
- shows a schematic time diagram of signals of the internal combustion engine of Figure 1 when performing a method opposite to the method of Figure 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 mit einem Signal ZW ansteuerbare
Zündkerze 9 zugeordnet.1 shows an internal combustion engine 1,
in which a
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.The
In dem Ansaugrohr 6 ist eine Drosselklappe 12
untergebracht, deren Drehstellung mittels eines Signals DK
einstellbar ist.A
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 a first operating mode, the shift operation of the
Internal combustion engine 1, the
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.In a second operating mode, the homogeneous operation of the
Internal combustion engine 1, the
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.In shift operation as well as in homogeneous operation, the
driven pistons a
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.The in the shift operation and in the homogeneous operation of the
Injection valve 8 injected into the combustion chamber 4
Fuel mass is in particular from a
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.The
Von dem Steuergerät 16 wird das nachfolgend anhand der
Figuren 2 und 3 beschriebene Verfahren zum Umschalten von
einem Schichtbetrieb in einen Homogenbetrieb durchgeführt.
Die in der Figur 2 gezeigten Blöcke stellen dabei
Funktionen des Verfahrens dar, die beispielsweise in der
Form von Softwaremodulen oder dergleichen in dem
Steuergerät 16 realisiert sind.The
In der Figur 2 wird in einem Block 21 davon ausgegangen,
daß sich die Brennkraftmaschine 1 in einem stationären
Schichtbetrieb befindet. In einem Block 22 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 Figur 3 ersichtlich.In FIG. 2, it is assumed in a
Danach erfolgt mittels der Blöcke 23, 24 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 25 gestartet. Der Zeitpunkt, in dem der
Umschaltvorgang beginnt, ist in der Figur 3 mit dem
Bezugszeichen 40 gekennzeichnet.This is followed by debouncing using
In dem genannten Zeitpunkt 40 wird die Drosselklappe 12
mittels eines Blocks 26 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 12 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 und dergleichen ab.At the
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 Figur 3 ersichtlich. Die dem Brennraum 4
zugeführte Luftmasse rl bzw. dessen Füllung wird dabei von
dem Steuergerät 16 unter anderem aus dem Signal LM des
Luftmassensensors 10 ermittelt. Gemäß einem Block 27 wird
die Brennkraftmaschine 1 weiterhin im Schichtbetrieb
betrieben.By adjusting the
In einem Block 28 der Figur 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 Luftmasse bzw. eine maximale Füllung
für den Homogenbetrieb rlmaxhom. Es wird also geprüft, ob
rl < rlmaxhom ist. Die Füllung rlmaxhom ist dabei derart
vorgegeben, daß das von der Brennkraftmaschine 1 abgegeben
Moment bei einem λ = 1 etwa konstant bleibt.In a
Ist rl < rlmaxhom nicht erfüllt, so wird in einer Schleife
über den Block 26 weiter abgewartet. Ist dies jedoch der
Fall, was in der Figur 3 in einem mit der Bezugsziffer 41
gekennzeichneten Zeitpunkt gegeben ist, so wird in diesem
Zeitpunkt von dem instationären Schichtbetrieb in einen
instationären Homogenbetrieb umgeschaltet. Gemäß der Figur
2 wird das Umschalten dabei mittels eines Blocks 29
durchgeführt. Das Kraftstoff/Luftgemisch wird weiterhin bei
λ = 1 gehalten.If rl <rlmaxhom is not fulfilled, it is looped
waited further via
Gemäß einem Block 30 wird im Homogenbetrieb die in den
Brennraum 4 eingespritzte Kraftstoffmasse rk in
Abhängigkeit von der dem Brennraum 4 zugeführten Luftmasse
rl derart gesteuert und/oder geregelt, daß ein
stöchiometrisches Kraftstoff/Luft-Gemisch entsteht, daß
also λ = 1 ist. According to a
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 41, also mit dem Umschalten in den
Homogenbetrieb, der Zündwinkel ZW, ausgehend von dem Wert
zwsch derart verstellt wird, daß das abgegebene Moment Md
den Wert mdsoll beibehält und damit etwa konstant bleibt.The fuel mass rk influenced in this way has
Consequence that - at least for a certain period of time -
the torque Md output by the internal combustion engine 1
would increase. This is compensated for by the fact that
Dies wird in der Figur 2 über einen Block 30 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.This is achieved in FIG. 2 via a
In einem Block 31 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 30 weiter abgewartet. Ist dies jedoch der Fall,
so wird die Brennkraftmaschine 1 in dem stationären
Homogenbetrieb ohne eine Zündwinkelverstellung mittels des
Blocks 32 weiterbetrieben. In der Figur 3 ist dies in einem
mit der Bezugsziffer 42 gekennzeichneten Zeitpunkt der
Fall.A
In diesem stationären Homogenbetrieb entspricht die dem
Brennraum 4 zugeführte Luftmasse der Füllung 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.This corresponds to that in this stationary homogeneous operation
Combustion chamber 4 supplied air mass of the filling rlhom for the
Homogeneous operation and the ignition angle zwhom for the spark plug 9
also corresponds to that for homogeneous operation.
The same applies to the rotary position
In der Figur 4 ist ein Umschalten von einem Homogenbetrieb in einen Schichtbetrieb dargestellt. Dabei wird von einem stationären Homogenbetrieb ausgegangen, in dem beispielsweise aufgrund der Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 in einen stationären Schichtbetrieb übergegangen werden soll.FIG. 4 shows a switchover from homogeneous operation represented in a shift operation. It is from one stationary homogeneous operation in which for example, due to the size of the company Internal combustion engine 1 in a stationary shift operation should be transferred.
Die Umschaltung in den Schichtbetrieb wird von dem
Steuergerät 16 dadurch eingeleitet, daß die Anforderung des
Homogenbetriebs zurückgenommen wird. Nach einer Entprellung
wird die Umschaltung in den Schichtbetrieb freigegeben und
es wird die Drosselklappe 12 in diejenige Drehstellung
gesteuert, die für den Schichtbetreib vorgesehen ist. Dabei
handelt es sich um eine Drehstellung, bei der die
Drosselklappe 12 weitgehend geöffnet ist. Dies ist durch
den Übergang von wdkhom nach wdksch in der Figur 4
dargestellt.The switch to shift operation is carried out by the
Das Öffnen der Drosselklappe 12 hat zur Folge, daß die dem
Brennraum 4 zugeführte Luftmasse rl zunimmt. Dies geht in
der Figur 4 aus dem Verlauf von rlhom hervor. Überschreitet
die Luftmasse rl einen minimalen Wert für den
Schichtbetrieb rlminsch, so erfolgt die Umschaltung von dem
Homogenbetrieb in den Schichtbetrieb. Dies ist in der Figur
4 in dem Zeitpunkt 43 der Fall.The opening of the
Vor dem Umschalten in der Schichtbetrieb wird die zunehmende, dem Brennraum 4 zugeführte Luftmasse dadurch kompensiert, daß die eingespritzte Kraftstoffmasse rk erhöht und der Zündwinkel ZW nach spät verstellt wird. Dies ergibt sich in der Figur 4 aus dem Verlauf von rkhom und zwhom.Before switching to shift operation, the increasing air mass supplied to the combustion chamber 4 compensates that the injected fuel mass rk increased and the ignition angle ZW is retarded. This results from the course of rkhom and zwhom.
Nach dem Umschalten in den Schichtbetrieb wird die eingespritzte Kraftstoffmasse rk auf den Wert rksch für den Schichtbetrieb eingestellt. Entsprechendes gilt für den Zündwinkel ZW, der auf den Wert zwsch für den Schichtbetrieb eingestellt wird.After switching to shift operation, the injected fuel mass rk to the value rksch for the Shift operation set. The same applies to the Ignition angle ZW, which is between the values for the Shift operation is set.
Claims (13)
- Method for operating an internal combustion engine (1), in particular of a motor vehicle, in which fuel is injected directly into a combustion chamber (4), either, in a first operating mode, during a compression phase or, in a second operating mode, during an induction phase, in which the air mass (rl) supplied to the combustion chamber (4) is determined, and in which the mass of fuel injected into the combustion chamber (4) is controlled differently in the two operating modes, characterized in that the engine is switched (41, 43) between the first operating mode and the second operating mode as a function of the air mass (rl) supplied to the combustion chamber (4).
- Method according to Claim 1, characterized in that the engine is switched (41) from the first operating mode to the second operating mode when the air mass (rl) supplied to the combustion chamber (4) drops below (28) a maximum air mass for homogeneous operation (rlmaxhom).
- Method according to Claim 2, characterized in that the supply of the air mass (rl) into the combustion chamber (4) is reduced (26) before the engine is switched (41) to the second operating mode.
- Method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that in the second operating mode the fuel/air mixture supplied is controlled to a predetermined, in particular stoichiometric value (λ = 1).
- Method according to Claim 4, characterized in that the fuel mass (rk) to be injected is determined (30) from the air mass (rl) supplied after the engine has been switched (41) to the second operating mode.
- Method according to one of Claims 4 or 5, characterized in that the ignition angle (ZW) is determined (30) from the demanded torque (mdsoll) after the engine has been switched (41) to the second operating mode.
- Method according to Claim 6, characterized in that the ignition angle (ZW) is shifted to a late position.
- Method according to one of the preceding claims, characterized in that the engine is switched (43) from the second operating mode to the first operating mode when the air mass (rl) supplied to the combustion chamber (4) exceeds a minimum air mass for stratified operation (rlminsch).
- Method according to Claim 8, characterized in that the supply of the air mass (rl) to the combustion chamber (4) is increased before the engine is switched (43) to the first operating mode.
- Method according to one of Claims 8 or 9, characterized in that the fuel mass (rk) to be injected is increased before the engine is switched (43) to the first operating mode.
- Method according to one of Claims 8 to 10, characterized in that the ignition angle (ZW) is adjusted to a late position before the engine is switched (43) to the first operating mode.
- Control element, in particular read only memory, for implementation in a method according to one of Claims 1 to 11, for use in a control unit (16) of an internal combustion engine (1), in particular of a motor vehicle, at which a program which can run on a computer, in particular on a microprocessor, is stored.
- Internal combustion engine (1) in particular for a motor vehicle, having an injection valve (8), by means of which fuel can be injected directly into a combustion chamber (4) either, in a first operating mode, during a compression phase or, in a second operating mode, during an induction phase, and having a control unit (16) for determining the air mass (rl) supplied to the combustion chamber (4) and for differently controlling the mass of fuel injected into the combustion chamber (4) in the two operating modes, characterized in that the control unit (16) is used to switch (41, 43) the engine between the first operating mode and the second operating mode as a function of the air mass (rl) supplied to the combustion chamber (4).
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