EP1045968B1 - Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine - Google Patents

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EP1045968B1
EP1045968B1 EP99957951A EP99957951A EP1045968B1 EP 1045968 B1 EP1045968 B1 EP 1045968B1 EP 99957951 A EP99957951 A EP 99957951A EP 99957951 A EP99957951 A EP 99957951A EP 1045968 B1 EP1045968 B1 EP 1045968B1
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EP
European Patent Office
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operating mode
intermediate state
combustion engine
internal combustion
operating
Prior art date
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EP99957951A
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English (en)
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EP1045968A1 (de
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Ernst Wild
Juergen Pantring
Mirjam Steger
Lutz Reuschenbach
Michael Oder
Werner Hess
Bernd Roos
Georg Mallebrein
Christian Koehler
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/26—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D41/3076—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion with special conditions for selecting a mode of combustion, e.g. for starting, for diagnosing

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a Internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, at the fuel in at least two modes Combustion chamber is injected, and in which between the Operating modes is switched. Also concerns the Invention a control device for an internal combustion engine and an internal combustion engine, in particular for a motor vehicle.
  • fuel is used in a homogeneous operation during the intake phase or in one Shift operation during the compression phase in the combustion chamber injected into the internal combustion engine.
  • the homogeneous operation is preferably for full load operation of the internal combustion engine provided for during idle and shift operation Partial load operation is suitable. For example depending of the requested torque is such direct injection internal combustion engine between the mentioned operating modes.
  • the homogeneous operation mentioned can be between a normal Homogeneous operation and a lean homogeneous operation distinguished become.
  • Such switches between different Operating modes of the internal combustion engine are with a plurality connected by problems. For example, it is required that the switching smoothly and therefore for a driver of the motor vehicle is not felt. It must also be ensured that at any time in the correct operating mode for the internal combustion engine can be switched.
  • the object of the invention is to provide a method for operating to create an internal combustion engine with which switching between the operating modes flexible and easily possible is.
  • This task is initiated in a procedure mentioned type according to the invention solved in that at a Switch between the operating modes in one Intermediate state is passed, in which Intermediate state the control functions on that Operating mode can be set to be switched to should.
  • the task mentioned is the object of the invention solved accordingly.
  • the invention thus creates an intermediate state between the operating modes to be switched in which the control functions be set to the operating mode in which to be switched.
  • the intermediate state thus represents that Program in the control unit of the internal combustion engine through that realizes the switching between the operating modes is. This makes it possible to flexibly switch these switches adapt the respective operating modes. Also will thereby achieved that the programs for switching be clearly structured and structured can. It is no longer necessary in the event of a change one operating mode all programs of the control unit in With regard to any changes to be made To check transitions into this mode, but the required changes can be made directly in the program of the Intermediate state are carried out. So that the whole Programming the control unit simplified and the Susceptibility to errors reduced. It is also through it possible, extremely flexible and quick to make any changes the operating modes and the switching.
  • Intermediate state or the intermediate states independently or executed in the context of an operating mode. So it is on the one hand possible that the intermediate state or the Intermediate states each as independent programs are implemented that are independent of the operating modes and whose programs are available. But it is on the other hand also possible that the intermediate state or the Intermediate states programmatically in the context of one of the Operating modes are available. In the latter case it is for example possible that the intermediate state that is provided for switching to shift operation, as a program within the framework of shift operations Programs exist. So in the latter case it is possible that the intermediate state programmatically the associated operating mode.
  • the intermediate states in the intermediate states the measures carried out for switching between the Operating modes are required. It is particularly advantageous it if from the intermediate state or from the Intermediate states the processes for switching are carried out , especially those required for switching Communication.
  • This case represents the Transition from a first operating mode to a second Operating mode without a Request to switch to a third operating mode received.
  • a further advantageous embodiment of the invention is from an operating mode to an intermediate state and then changed into another intermediate state.
  • a request for switching in a third operating mode is transferred, which is the changeover in performs the third mode.
  • the invention provides thus the possibility that even during a another switch currently being carried out, different request for a switchover executed can be. This is due to the transition from that current intermediate state to the other intermediate state in a particularly simple, but still extremely flexible Way achieved.
  • the operating modes, the intermediate states and the transitions between the operating modes and the intermediate states Automatically executable switchgear.
  • This Automatic gearshift controls and controls all transitions between the operating modes of the internal combustion engine.
  • the individual operating modes, intermediate states and transitions are preferably implemented as module-like programs, which gives flexibility and at the same time the Clarity increases and the susceptibility to errors is reduced.
  • control Program stored on a computing device, in particular on a microprocessor, executable and for Execution of the method according to the invention is suitable.
  • the invention is based on a Control stored program realized so that this control provided with the program in the same
  • the invention represents how the method for its Execution the program is suitable.
  • a control can in particular be an electrical storage medium for Use, for example, a read-only memory.
  • an internal combustion engine 1 is one Motor vehicle shown, in which a piston 2 in one Cylinder 3 can be moved back and forth.
  • the cylinder 3 is with a combustion chamber 4 provided, inter alia, by the Piston 2, an inlet valve 5 and an outlet valve 6 is limited.
  • the inlet valve 5 is an intake pipe 7 and an exhaust pipe 8 is coupled to the exhaust valve 6.
  • Fuel can be injected via the injection valve 9 the combustion chamber 4 are injected. With the spark plug 10 the fuel can be ignited in the combustion chamber 4.
  • the intake pipe 7 there is a rotatable throttle valve 11 housed, through which the intake pipe 7 air can be supplied is.
  • the amount of air supplied depends on the Angular position of the throttle valve 11 is in the exhaust pipe 8 a catalyst 12 housed, the cleaning of the exhaust gases generated by the combustion of the fuel serves.
  • An exhaust gas recirculation pipe 13 leads back from the exhaust pipe 8 to the intake pipe 7.
  • a Exhaust gas recirculation valve 14 accommodated with which the amount of recirculated exhaust gas set in the intake pipe 7 can be.
  • the exhaust gas recirculation pipe 13 and that Exhaust gas recirculation valve 14 form a so-called Exhaust gas recirculation.
  • Tank ventilation line 16 One leads from a fuel tank 15 Tank ventilation line 16 to the intake pipe 7.
  • Tank vent line 16 In the Tank vent line 16 is a tank vent valve 17 housed with which the amount of the intake pipe 7th fuel vapor supplied from the fuel tank 15 is adjustable.
  • the tank ventilation line 16 and that Tank vent valve 17 form a so-called Tank ventilation.
  • the piston 2 is in by the combustion of the fuel the combustion chamber 4 in a reciprocating motion, the is transmitted to a crankshaft, not shown, and exerts a torque on them.
  • a control device 18 is of input signals 19 acted upon, the operating variables measured by sensors represent the internal combustion engine 1.
  • the control unit 18 is also provided with an accelerator pedal sensor connected, which generates a signal that the position of a accelerator pedal operated by a driver and thus that indicates requested torque.
  • the control unit 18 generates Output signals 20 with which the actuators or actuators Behavior of the internal combustion engine 1 can be influenced.
  • the control unit 18 with the Injector 9, the spark plug 10 and the throttle valve 11 and the like connected and generated to their Control necessary signals.
  • control unit 18 is provided for the To control operating variables of the internal combustion engine 1 and / or to regulate.
  • the injector 9 injected into the combustion chamber 4 fuel mass from the Control unit 18, in particular with regard to a small one Fuel consumption and / or a low Controlled and / or regulated pollutant development.
  • the control unit 18 is equipped with a Microprocessor provided in a storage medium, a program in particular in a read-only memory has saved, which is suitable for the named Control and / or regulation to perform.
  • a so-called Homogeneous operation "hom" of the internal combustion engine 1 the Throttle valve 11 depending on the desired Torque partially opened or closed.
  • the Fuel is injected from the injector 9 during a caused by the piston 2 suction phase in the Combustion chamber 4 injected.
  • intake air is the injected Fuel swirls and thus in the combustion chamber 4 in essentially evenly distributed.
  • Air / fuel mixture during the compression phase compressed to then ignited by the spark plug 10 become.
  • Due to the expansion of the ignited fuel the piston 2 is driven.
  • the resulting torque depends essentially on the position in homogeneous operation the throttle valve 11.
  • a so-called Shift operation "sch" of the internal combustion engine 1 the Throttle valve 11 wide open.
  • the fuel is from that Injector 9 during a through the piston 2nd compression phase in the combustion chamber 4 injected, locally in the immediate vicinity the spark plug 10 and in time at a suitable distance the ignition timing.
  • Fuel ignited so that the piston 2 in the now following working phase by the expansion of the inflamed Fuel is driven.
  • the resulting torque depends largely on the injected in shift operation Fuel mass.
  • the shift operation is essentially for idle operation and partial load operation of the Internal combustion engine 1 provided.
  • a so-called homogeneous shift operation "hos" of the internal combustion engine 1 a double injection in the same cycle. It will Fuel from the injector 9 during the Intake phase and during the compression phase in the Combustion chamber 4 injected.
  • the homogeneous shift operation links the properties of shift operation and of homogeneous operation. With the help of homogeneous shift operation For example, a particularly smooth transition from the Shift operation in homogeneous operation and vice versa achieved become.
  • a so-called layer heating "skh” of the internal combustion engine 1 also takes place a double injection. It gets fuel from that Injector 9 during the compression phase and during the working phase injected into the combustion chamber 4. To this Way essentially no additional torque achieved but it is achieved through the in the work phase injected fuel quick heating of the Catalyst 12 causes. This is for example with one Cold start of the internal combustion engine 1 is important.
  • Internal combustion engine 1 can be switched back and forth or switched become. Such switches are made by the control unit 18 performed. A switchover is triggered by an operating state of the internal combustion engine 1 or through its executive function of the control unit 18. For example, in the case of a cold start, the fifth Operating mode, namely the shift cathe heating triggered with which the catalyst 12 quickly to a Operating temperature is heated.
  • FIGS A method is shown in FIGS can be executed by the control unit 18, and that too is suitable between the different modes of operation Switch internal combustion engine 1 back and forth.
  • the Indian Block 21 shown in FIG. 2 represents a placeholder represents for the representation of Figure 3.
  • the in Figure 3 the circles shown represent the five described Operating modes of the internal combustion engine 1 are shown Ellipses represent so-called intermediate states, and that solid and dashed arrows as well as the Double arrows represent transitions between the operating modes and the intermediate states.
  • a target byte 22 is shown in FIG Storage of the operating modes described Internal combustion engine 1 is used in the control unit 18.
  • the Set byte 22 has eight bits, three of which are not are busy. At this point it is pointed out that the internal combustion engine 1 described with reference to FIG. 1 and the method described with reference to FIGS. 2 and 3 even with fewer or with more than five different ones Operating modes can be carried out. In this case more or less bits not occupied in the target byte 22.
  • the homogeneous operation "hom”, the homogeneous lean operation “hmm”, the shift operation “sch”, the homogeneous shift operation “hos” and the layer-cathe heating "skh” are by one each represents the remaining five bits of the target byte 22.
  • the target byte 22 shown in FIG. 2 is for this provided, the target mode, that is, the desired To mark the operating mode of the internal combustion engine 1.
  • the target mode that is, the desired To mark the operating mode of the internal combustion engine 1.
  • the actual operating mode can be set in a target byte 22 corresponding actual byte is stored in the control unit 18 be, as indicated in Figure 2. In this the latter actual byte is then only set to that bit which represents the operating mode in which the Internal combustion engine 1 is currently located.
  • target byte 22 for the target operating mode and the corresponding actual byte for the actual operating mode are each a binary data word, with each of the Operating modes by a certain bit in the same place of the respective binary data word is represented. It it should be noted that the target byte 22 and the actual byte differentiate from each other as described and accordingly must be kept apart.
  • the internal combustion engine 1 In shift operation, the internal combustion engine 1 is switched on predefined manner controlled and / or regulated. in the The internal combustion engine 1 operates homogeneously on one of them different ways controlled and / or regulated.
  • the throttle valve 11 is in shift operation usually wide open, while in homogeneous operation resulting torque by throttling the air supply is influenced by the throttle valve 11.
  • the exhaust gas recirculation valve 14 in shift operation usually opened further than in homogeneous operation and the tank vent valve 17 is also mentioned in the Operating modes controlled differently.
  • This intermediate state can be an independent one Program that is intended only for the Realize intermediate state. It is also possible that the intermediate state is programmatically an operating mode assigned. So it is possible that the intermediate state a program as part of the actual operating mode or target operating mode represents.
  • this includes the processes for the Switching from the actual operating mode to the target operating mode.
  • the intermediate state is therefore for the Switchover responsible. In particular, from that Intermediate state all that communication with external Functions and the like performed for the Switching is required.
  • the Figure 2 In the intermediate state "zhom" according to block 21 the Figure 2 generates requests, for example Control functions such as exhaust gas recirculation and / or Be vented. As more options can meet the requirements for control functions for fast Torque interventions and / or for filling interventions and / or the like are passed on. With the broadcast The control functions mentioned are requirements indicated that a desired target mode is requested.
  • Control functions such as exhaust gas recirculation and / or Be vented.
  • the actuating functions then check the target byte 22 um derive the desired target operating mode from this. Then the control functions are set to the desired target operating mode on. As soon as one of the control functions this Has carried out the setting, sends it according to FIG. 2 a receipt to the intermediate state "zhom".
  • the exhaust gas recirculation from an open Condition converted into a rather closed state. As soon as this state is reached, the Exhaust gas recirculation sends a receipt to the intermediate status "zhom". The same applies to tank ventilation or the Move the position of the throttle valve 11.
  • Desired target operating mode is read out of target byte 22. Then the respective control function is set to this target operating mode set. As soon as the respective actuating function is set to the desired target operating mode the associated receipt is generated.
  • the requirements can vary from the intermediate state "zhom” possibly only to certain of the existing ones Control functions are given. Also from that Intermediate state “zhom” possibly only certain of the incoming receipts are used. The requirements can thus from the intermediate state “zhom” to all or are only given to individual control functions. Accordingly, all or only individual receipts from the intermediate state "zhom” can be used.
  • the requirements can vary from the intermediate state "zhom” in a chronological sequence to the different Control functions are given. So it is possible that the requirement for a specific actuating function is given when another's receipt Actuating function has been received.
  • the requirements can thus from the intermediate state "zhom” in terms of time are delivered in parallel and / or in series.
  • a transition to the "hom” mode is involved to the associated one already mentioned in the example above Intermediate state “zhom”. With a transition to the Operating mode “hmm” is the associated one Intermediate state “zhmm”. With a transition to the Operating mode “hos” is the associated one Intermediate state “zhos” and with a transition to Operating mode “sch” is the associated one Intermediate state “zsch”.
  • FIG. 3 shows each of the four Intermediate states a double arrow to the corresponding one Operating mode shown. For example, from that Intermediate state "zhom” a double arrow to the associated Operating mode “hom” shown.
  • the described transition from one of the operating modes in another of the operating modes via one of the Intermediate states require a certain period of time. During this period there is a possibility that changes the desired target operating mode. So it is possible that a target operating mode is specified that however, before a transition to this target operating mode another target operating mode is desired.
  • first target operating mode a transition in accordance with FIG result in a first intermediate state.
  • first Intermediate states are those for the first target operating mode necessary measures carried out. Now go during the Implementation of these measures the requirement of a other, second target operating mode, so you can measures required for this second target operating mode cannot be performed from the first intermediate state.
  • This transition from a first intermediate state to one second intermediate state may change due to corresponding third and further requirements each Repeat different target operating modes. There is none Request to switch to another target operating mode before, so from the last intermediate state performed changed to the last desired operating mode.
  • the operating mode layer heating "skh”, which is shown in FIG marked by circle 28 is an exception To this mode of operation "skh” can be used without the Interposition of an intermediate state directly from the Shift operation "sch” to be transferred. Accordingly can from the layer heating "skh" directly into the Shift operation "sch" can be switched.
  • the operating modes "hom”, “hmm”, “hos”, “sch” and “skh”, the Intermediate states “zhom”, “zhmm”, “zhos” and “zsch” and the Transitions between these modes and Intermediate states according to FIG. 3 form one so-called automatic switch, which by the control unit 18th executed and thus realized.
  • the automatic switch controls and monitors the sequence when switching between the operating modes.
  • the automatic switch of Figure 3 is more or less operating modes or intermediate states can be expanded or reduced.

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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 bei einem Umschalten zwischen den Betriebsarten (23, 24) in einen Zwischenzustand (25) übergegangen werden.

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 ein Steuergerät für eine Brennkraftmaschine und eine Brennkraftmaschine insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
Ein derartiges Verfahren, ein derartiges Steuergerät und eine derartige Brennkraftmaschine sind aus der EP 849 457 A2 bekannt.
Bei der sogenannten Benzin-Direkteinspritzung 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.
Bei dem genannten Homogenbetrieb kann zwischen einem normalen Homgenbetrieb und einem mageren Homgenbetrieb unterschieden werden. Im ersten Fall wird die Brennkraftmaschine etwa bei Lambda = 1 betrieben, während im zweiten Fall Lambda > 1 sein kann. Auch zwischen diesen beiden Betriebsarten ist eine Umschaltung erforderlich.
Derartige Umschaltungen zwischen unterschiedlichen Betriebsarten der Brennkraftmaschine sind mit einer Mehrzahl von Problemen verbunden. So ist es beispielsweise erforderlich, dass das Umschalten ruckfrei und damit für einen Fahrer des Kraftfahrzeugs nicht spürbar erfolgt. Ebenfalls muss gewährleistet sein, dass in jedem Zeitpunkt in die für die Brennkraftmaschine korrekte Betriebsart umgeschaltet werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine zu schaffen, mit dem das Umschalten zwischen den Betriebsarten flexibel und problemlos möglich ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Umschalten zwischen den Betriebsarten in einen Zwischenzustand übergegangen wird, wobei in dem Zwischenzustand die Stellfunktionen auf diejenige Betriebsart eingestellt werden, in die umgeschaltet werden soll. Bei einem Steuergerät und einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß entsprechend gelöst.
Die Erfindung schafft somit einen Zwischenzustand zwischen den umzuschaltenden Betriebsarten, in dem die Stellfunktionen auf diejenige Betriebsart eingestellt werden, in die umgeschaltet werden soll. Durch die Einführung des Zwischenzustands ist es möglich, jeden Übergang zwischen irgendwelchen Betriebsarten in diesem Zwischenzustand durchzuführen. Der Zwischenzustand stellt somit dasjenige Programm in dem Steuergerät der Brennkraftmaschine dar, durch das die Umschaltung zwischen den Betriebsarten realisiert ist. Damit ist es möglich, diese Umschaltungen flexibel an die jeweiligen Betriebsarten anzupassen. Ebenfalls wird dadurch erreicht, dass die Programme für die Umschaltungen klar und übersichtlich aufgebaut und strukturiert werden können. Es ist nicht mehr erforderlich, bei einer Veränderung einer Betriebsart sämtliche Programme des Steuergeräts im Hinblick auf eventuell durchzuführende Änderungen bei Übergängen in diese Betriebsart zu überprüfen, sondern die erforderlichen Änderungen können direkt in dem Programm des Zwischenzustands durchgeführt werden. Damit wird die gesamte Programmierung des Steuergerätes vereinfacht und die Fehleranfälligkeit vermindert. Ebenfalls ist es dadurch möglich, äußerst flexibel und schnell jegliche Änderungen bei den Betriebsarten und den Umschaltungen vorzunehmen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird bei einem Umschalten zwischen verschiedenen Betriebsarten in verschiedene Zwischenzustände übergegangen.
In diesem Fall ist also insbesondere für jeden der Übergänge zwischen zwei beliebigen Betriebsarten ein separater Zwischenzustand vorgesehen. Damit wird die Modularität der zugehörigen Programme weiter erhöht. Es ist damit möglich, äußerst schnell und einfach Änderungen bei den einzelnen Umschaltungen einzuführen. Ebenfalls ist es möglich, jede einzelne Umschaltung zwischen zwei Betriebsarten individuell an die jeweiligen Betriebsarten anzupassen. Die Flexibilität und die Betriebssicherheit werden dadurch wesentlich erhöht.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung werden der Zwischenzustand bzw. die Zwischenzustände eigenständig oder im Rahmen einer Betriebsart ausgeführt. Es ist also einerseits möglich, dass der Zwischenzustand bzw. die Zwischenzustände jeweils als eigenständige Programme realisiert sind, die unabhängig von den Betriebsarten und deren Programmen vorhanden sind. Es ist aber andererseits ebenfalls möglich, dass der Zwischenzustand bzw. die Zwischenzustände programmtechnisch im Rahmen einer der Betriebsarten vorhanden sind. Im letzteren Fall ist es beispielsweise möglich, dass derjenige Zwischenzustand, der für eine Umschaltung in den Schichtbetrieb vorgesehen ist, als Programm im Rahmen der den Schichtbetrieb betreffenden Programme vorhanden ist. Im letzteren Fall ist es somit möglich, dass der Zwischenzustand programmtechnisch der zugehörigen Betriebsart untergeordnet ist.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden in dem Zwischenzustand den Zwischenzuständen die Maßnahmen durchgeführt, die für die Umschaltung zwischen den Betriebsarten erforderlich sind. Besonders vorteilhaft ist es, wenn von dem Zwischenzustand bzw. von den Zwischenzuständen die Abläufe für das Umschalten ausgeführt werden, insbesondere die für das Umschalten erforderliche Kommunikation.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird von einer Betriebsart in einen Zwischenzustand und dann in eine andere Betriebsart übergegangen. Dieser Fall stellt den Übergang von einer ersten Betriebsart in eine zweite Betriebsart dar, ohne dass während dieser Umschaltung eine Anforderung zur Umschaltung in eine dritte Betriebsart eingeht.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird von einer Betriebsart in einen Zwischenzustand und dann in einen anderen Zwischenzustand übergegangen. In diesem Fall geht während der Umschaltung in die zweite Betriebsart eine Anforderung zur Umschaltung in eine dritte Betriebsart ein. Dies hat zur Folge, daß von dem Zwischenzustand, der den Übergang in die zweite Betriebsart realisieren würde, in einen anderen Zwischenzustand übergegangen wird, der die Umschaltung in die dritte Betriebsart durchführt. Die Erfindung stellt somit die Möglichkeit zur Verfügung, daß auch während einer momentan durchgeführten Umschaltung eine weitere, abweichende Anforderung für eine Umschaltung ausgeführt werden kann. Dies wird durch den Übergang von dem momentanen Zwischenzustand in den anderen Zwischenzustand in besonders einfacher, aber trotzdem äußerst flexibler Weise erreicht.
In dem letztgenannten Fall kann gegebenenfalls von dem anderen Zwischenzustand in einen weiteren Zwischenzustand übergegangen werden. Dies wird dann durchgeführt, wenn eine erneute Anforderung einer anderen, vierten Betriebsart eingeht, bevor in die bisher angeforderte dritte Betriebsart umgeschaltet worden ist. Damit können auch mehrere kurzzeitig aufeinanderfolgende Anforderungen unterschiedlicher Betriebsarten von der Erfindung verarbeitet werden, ohne daß dies zu irgendwelchen Ablaufoder sonstigen Problemen führt.
Ebenfalls ist es in dem letztgenannten Fall möglich, daß in eine andere Betriebsart übergegangen wird. Dies bedeutet, daß durch die Erfindung letztlich in die angeforderte Betriebsart übergegangen wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bilden die Betriebsarten, die Zwischenzustände und die Übergänge zwischen den Betriebsarten und den Zwischenzuständen einen durch das Steuergerät ausführbaren Schaltautomaten. Dieser Schaltautomat steuert und kontrolliert sämtliche Übergänge zwischen den Betriebsarten der Brennkraftmaschine. Die einzelnen Betriebsarten, Zwischenzustände und Übergänge sind vorzugsweise als modulartige Programme realisiert, wodurch die Flexibilität und gleichzeitig die Übersichtlichkeit erhöht und die Fehleranfälligkeit vermindert wird.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn in dem Steuergerät eine erwünschte Soll-Betriebsart und eine momentane Ist-Betriebsart in der Form von binären Datenwörtern abgespeichert sind, wobei jede Betriebsart durch ein bestimmtes Bit in den binären Datenwörtern repräsentiert ist. Auf dieses binäre Datenwort kann jedes Programm und jede Funktion des Steuergeräts zugreifen. Damit ist es auf besonders einfache Weise möglich, jederzeit die momentanen Ist-Betriebsart und die erwünschte Soll-Betriebsart festzustellen.
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.
Figur 1
zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, und
Figuren 2 und 3
zeigen ein schematisches Blockschaltbild bzw. eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine der Figur 1.
In der Figur 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 eine 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.
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.
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 im wesentlichen von der Stellung der Drosselklappe 11 ab. Im Hinblick auf eine geringe Schadstoffentwicklung wird das Kraftstoff/Luft-Gemisch möglichst auf Lambda = 1 oder Lambda < 1 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 den Figuren 2 und 3 ist ein Verfahren dargestellt, das von dem Steuergerät 18 ausgeführt werden kann, und das dazu geeignet ist, zwischen den verschiedenen Betriebsarten der Brennkraftmaschine 1 hin- und herzuschalten. Der in der Figur 2 gezeigte Block 21 stellt dabei einen Platzhalter dar für die Darstellung der Figur 3. Die in der Figur 3 gezeigten Kreise stellen die beschriebenen fünf Betriebsarten der Brennkraftmaschine 1 dar, die gezeigten Ellipsen stellen sogenannte Zwischenzustände dar, und die durchgezogenen und gestrichelten Pfeile sowie die Doppelpfeile stellen Übergänge zwischen den Betriebsarten und den Zwischenzuständen dar.
Die in der Figur 3 dargestellten Betriebsarten, Zwischenzustände und Übergänge sind in dem Steuergerät 18 durch Programme repräsentiert. Insbesondere die zeitlichen Abfolgen der Übergänge zwischen den Betriebsarten und den Zwischenzuständen werden damit durch die Programme des Steuergeräts 18 vorgegeben und kontrolliert.
In der Figur 2 ist ein Sollbyte 22 dargestellt, das der Abspeicherung der beschriebenen Betriebsarten der Brennkraftmaschine 1 in dem Steuergerät 18 dient. Das Sollbyte 22 besitzt acht Bits, von denen drei Bits nicht besetzt sind. An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, daß die anhand der Figur 1 beschriebene Brennkraftmaschine 1 und das anhand der Figuren 2 und 3 beschriebene Verfahren auch mit weniger oder mit mehr als fünf verschiedenen Betriebsarten durchgeführt werden kann. In diesem Fall sind in dem Sollbyte 22 mehr oder weniger Bits nicht besetzt.
Der Homogenbetrieb "hom", der homogene Magerbetrieb "hmm", der Schichtbetrieb "sch", der Homogen-Schicht-Betrieb "hos" und das Schicht-Katheizen "skh" sind durch jeweils eines der verbleibenden fünf Bits des Sollbytes 22 repräsentiert.
Das in der Figur 2 dargestellte Sollbyte 22 ist dazu vorgesehen, die Soll-Betriebsart, also die erwünschte Betriebsart der Brennkraftmaschine 1 zu kennzeichnen. Soll die Brennkraftmaschine 1 beispielsweise im Homogenbetrieb als erwünschter Soll-Betriebsart betrieben werden, so ist in dem Sollbyte 22 das Bit "hom" auf "1" gesetzt, während die Bits "hmm", "sch", "hos" und "skh" alle auf "0" gesetzt sind. In dem Sollbyte 22 ist somit immer eines der relevanten fünf Bits auf "1" gesetzt, während die anderen Bits auf "0" gesetzt sind. Das auf "1" gesetzte Bit kennzeichnet dabei die erwünschte Soll-Betriebsart der Brennkraftmaschine 1.
An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, daß es im vorliegenden Zusammenhang nicht darauf ankommt, auf welche Art und Weise oder durch welche Betriebszustände bzw. Funktionen die Soll-Betriebsart gesetzt wird. Stattdessen wird vorliegend davon ausgegangen, daß das Sollbyte 22 wie vorstehend beschrieben in dem Steuergerät 18 vorhanden ist und entsprechend der Figur 2 den Block 21 beaufschlagt.
Weicht die von dem Sollbyte 22 gesetzte erwünschte Soll-Betriebsart von der momentanten Ist-Betriebsart der Brennkraftmaschine 1 ab, so ist eine Umschaltung der Betriebsart erforderlich. Diese Umschaltung erfolgt durch das Steuergerät 18 entsprechend dem in den Figuren 2 und 3 dargestellten Verfahren.
Die Ist-Betriebsart kann dabei in einem dem Sollbyte 22 entsprechenden Istbyte in dem Steuergerät 18 abgespeichert sein, wie dies in der Figur 2 angedeutet ist. In diesem letztgenannten Istbyte ist dann nur dasjenige Bit gesetzt, das die Betriebsart repräsentiert, in der sich die Brennkraftmaschine 1 momentan tatsächlich befindet.
Bei dem Sollbyte 22 für die Soll-Betriebsart und dem entsprechenden Istbyte für die Ist-Betriebsart handelt es sich jeweils um ein binäres Datenwort, wobei jede der Betriebsarten durch ein bestimmtes Bit an derselben Stelle des jeweiligen binären Datenwortes repräsentiert ist. Es ist zu beachten, daß das Sollbyte 22 und das Istbyte sich wie beschrieben voneinander unterscheiden und entsprechend auseinandergehalten werden müssen.
Es wird nachfolgend beispielhaft davon ausgegangen, daß sich die Brennkraftmaschine 1 in der momentanen Ist-Betriebsart des Schichtbetriebs "sch" befindet, und daß in dem Sollbyte 22 der Homogenbetrieb "hom" als erwünschte Soll-Betriebsart gesetzt ist. In der Darstellung der Figur 3 befindet sich die Brennkraftmaschine 1 damit in dem Kreis 23 und soll in den Kreis 24 übergehen.
Im Schichtbetrieb wird die Brennkraftmaschine 1 auf eine vorgegebene Art und Weise gesteuert und/oder geregelt. Im Homogenbetrieb wird die Brennkraftmaschine 1 auf eine davon abweichende Art und Weise gesteuert und/oder geregelt. Beispielsweise ist im Schichtbetrieb die Drosselklappe 11 üblicherweise weit geöffnet, während im Homogenbetrieb das entstehende Drehmoment durch eine Drosselung der Luftzufuhr über die Drosselklappe 11 beeinflußt wird. Des weiteren ist z.B. das Abgasrückführventil 14 im Schichtbetrieb üblicherweise weiter geöffnet als im Homogenbetrieb und auch das Tankentlüftungsventil 17 wird in den genannten Betriebsarten unterschiedlich angesteuert.
Es ist damit erforderlich, eine Reihe von Maßnahmen durchzuführen, um von dem Schichtbetrieb in den Homogenbetrieb zu gelangen. Diese Maßnahmen werden in einem Zwischenzustand "zhom" durchgeführt, der in der Figur 3 als Ellipse 25 dargestellt ist.
Für die Umschaltung der Brennkraftmaschine 1 von dem Schichtbetrieb "sch", Kreis 23, in den Homogenbetrieb "hom", Kreis 24, wird also zuerst entsprechend dem Pfeil 26 der Figur 3 von dem Schichtbetrieb "sch" in den Zwischenzustand "zhom", Ellipse 25, übergegangen. In dem Zwischenzustand "zhom" werden dann alle Maßnahmen durchgeführt, die für die genannte Umschaltung erforderlich sind. Wenn alle erforderlichen Maßnahmen durchgeführt sind, wird entsprechend dem Pfeil 27 der Figur 3 von dem Zwischenzustand "zhom" in den Homogenbetrieb "hom" übergegangen.
Wird von dem Steuergerät 18 anhand des Sollbytes 22 erkannt, daß die momentane Ist-Betriebsart, also der Schichtbetrieb, von der erwünschten Soll-Betriebsart, also dem Homogenbetrieb, abweicht, so wird von der Ist-Betriebsart "sch" in den Zwischenzustand "zhom" übergegangen.
Dieser Zwischenzustand kann dabei ein eigenständiges Programm sein, das nur dazu vorgesehen ist, den Zwischenzustand zu realisieren. Ebenfalls ist es möglich, daß der Zwischenzustand programmtechnisch einer Betriebsart zugeordnet ist. So ist es möglich, daß der Zwischenzustand ein Programm im Rahmen der Ist-Betriebsart oder Soll-Betriebsart darstellt.
Unabhängig von der programmtechnischen Ausgestaltung des Zwischenzustands beinhaltet dieser die Abläufe für die Umschaltung von der Ist-Betriebsart in die Soll-Betriebsart. Der Zwischenzustand ist somit für die Umschaltung verantwortlich. Insbesondere wird von dem Zwischenzustand all diejenige Kommunikation mit externen Funktionen und dergleichen durchgeführt, die für die Umschaltung erforderlich ist.
In dem Zwischenzustand "zhom" werden gemäß dem Block 21 der Figur 2 Anforderungen erzeugt, die beispielsweise an Stellfunktionen wie die Abgasrückführung und/oder die Tankentlüftung abgegeben werden. Als weitere Möglichkeiten können die Anforderungen an Stellfunktionen für schnelle Momenteneingriffe und/oder für Füllungseingriffe und/oder dergleichen weitergegeben werden. Mit den ausgesendeten Anforderungen werden die genannten Stellfunktionen darauf hingewiesen, daß eine erwünschte Soll-Betriebsart angefordert ist.
Die Stellfunktionen prüfen daraufhin das Sollbyte 22, um daraus die erwünschte Soll-Betriebsart zu entnehmen. Dann stellen sich die Stellfunktionen auf die erwünschte Soll-Betriebsart ein. Sobald eine der Stellfunktionen diese Einstellung durchgeführt hat, sendet sie gemäß der Figur 2 eine Quittung an den Zwischenzustand "zhom".
Aufgrund der Anforderung des Homogenbetriebs wird beispielsweise die Abgasrückführung von einem geöffneten Zustand in einen eher geschlossenen Zustand überführt. Sobald dieser Zustand erreicht ist, gibt die Abgasrückführung eine Quittung an den Zwischenzustand "zhom" ab. Ähnlich wird bei der Tankentlüftung oder bei der Stellung der Drosselklappe 11 verfahren. In all diesen Fällen wird von der entsprechenden Stellfunktion die erwünschte Soll-Betriebsart aus dem Sollbyte 22 ausgelesen. Danach wird die jeweilige Stellfunktion auf diese Soll-Betriebsart eingestellt. Sobald die jeweilige Stellfunktion auf die erwünschte Soll-Betriebsart eingestellt ist, wird die zugehörige Quittung erzeugt.
Sind die erforderlichen Quittungen von den Stellfunktionen bei dem Zwischenzustand "zhom" eingegangen. so bedeutet dies, daß die Stellfunktionen für den Übergang in die erwünschte Soll-Betriebsart bereit sind. Es wird daraufhin gemäß der Figur 3 von dem Zwischenzustand "zhom" in die Soll-Betriebsart "hom" übergegangen.
Die Anforderungen können von dem Zwischenzustand "zhom" gegebenenfalls nur an bestimmte der vorhandenen Stellfunktionen abgegeben werden. Ebenfalls können von dem Zwischenzustand "zhom" gegebenenfalls nur bestimmte der eingehenden Quittungen verwertet werden. Die Anforderungen können somit von dem Zwischenzustand "zhom" an alle oder nur an einzelne Stellfunktionen abgegeben werden. Entsprechend können alle oder nur einzelne Quittungen von dem Zwischenzustand "zhom" verwertet werden.
Die Anforderungen können von dem Zwischenzustand "zhom" in einer zeitlichen Abfolge an die verschiedenen Stellfunktionen abgegeben werden. So ist es möglich, daß die Anforderung an eine bestimmte Stellfunktion erst abgegeben wird, wenn die Quittung einer anderen Stellfunktion eingegangen ist. Die Anforderungen können somit von dem Zwischenzustand "zhom" in zeitlicher Hinsicht parallel und/oder seriell abgegeben werden.
Bei der Verwertung der Quittungen der Stellfunktionen durch den Zwischenzustand "zhom" kann deren einzelne Antwortzeitdauern und/oder deren zeitliche Reihenfolge von Bedeutung sein. So ist es möglich, daß nur dann in die erwünschte Soll-Betriebsart übergegangen wird, wenn bestimmte Quittungen in jedem Fall innerhalb einer bestimmten Zeitdauer eingegangen sind.
Vorstehend wurde beispielhaft ein Übergang der Brennkraftmaschine 1 von dem Schichtbetrieb "sch" über den Zwischenzustand "zhom" in den Homogenbetrieb "hom" erläutert.
Entsprechend der Figur 3 ist ein derartiger Übergang von jeder der vier Betriebsarten "hom", "hmm", "hos" und "sch" in jede der anderen Betriebsarten möglich. Dabei ist bei jedem dieser Übergänge ein Zwischenzustand vorhanden.
Bei einem Übergang in die Betriebsart "hom" handelt es sich um den im obigen Beispielfall bereits genannten zugehörigen Zwischenzustand "zhom". Bei einem Übergang in die Betriebsart "hmm" handelt es sich um den zugehörigen Zwischenzustand "zhmm". Bei einem Übergang in die Betriebsart "hos" handelt es sich um den zugehörigen Zwischenzustand "zhos" und bei einem Übergang in die Betriebsart "sch" handelt es sich um den zugehörigen Zwischenzustand "zsch".
Diese Möglichkeiten von Übergängen sind in der Figur 3 dadurch dargestellt, daß von jeder der vier Betriebsarten ein durchgezogener Pfeil zu jedem der nicht-zugehörigen drei Zwischenzuständen eingezeichnet ist. Von der Betriebsart "sch" sind beispielsweise durchgezogene Pfeile zu den nicht-zugehörigen Zwischenzuständen "zhom", "zhmm" und "zhos" eingezeichnet.
Des weiteren ist in der Figur 3 von jedem der vier Zwischenzustände jeweils ein Doppelpfeil zu der zugehörigen Betriebsart eingezeichnet. So ist beispielsweise von dem Zwischenzustand "zhom" ein Doppelpfeil zu der zugehörigen Betriebsart "hom" eingezeichnet.
Der beschriebene Übergang von einer der Betriebsarten in eine andere der Betriebsarten über einen der Zwischenzustände erfordert eine bestimmte Zeitdauer. Während dieser Zeitdauer besteht die Möglichkeit, daß sich die erwünschte Soll-Betriebsart ändert. Es ist also möglich, daß eine Soll-Betriebsart vorgegeben wird, daß jedoch vor einem Übergang in diese Soll-Betriebsart bereits eine andere Soll-Betriebsart erwünscht wird.
In diesem Fall hat die Vorgabe einer ersten Soll-Betriebsart entsprechend der Figur 3 einen Übergang in einen ersten Zwischenzustand zur Folge. In diesem ersten Zwischenzustand werden die für die erste Soll-Betriebsart erforderlichen Maßnahmen durchgeführt. Geht nun während der Durchführung dieser Maßnahmen die Anforderung einer anderen, zweiten Soll-Betriebsart ein, so können die zu dieser zweiten Soll-Betriebsart erforderlichen Maßnahmen nicht von dem ersten Zwischenzustand durchgeführt werden.
Wie aus der Figur 3 ersichtlich ist, ist jeder der vier Zwischenzustände mit jedem anderen der Zwischenzustände verbunden. Es ist somit ein Übergang möglich von jedem Zwischenzustand in jeden anderen Zwischenzustand. Dies ist in der Figur 3 durch gestrichelte Pfeile dargestellt.
Liegt der zuvor genannte Fall vor, geht also während der Durchführung der für die erste Soll-Betriebsart erforderlichen Maßnahmen durch den ersten Zwischenzustand die Anforderung der zweiten Soll-Betriebsart ein, so erfolgt ein Übergang von dem ersten Zwischenzustand in den zugehörigen zweiten Zwischenzustand. Es wird also entsprechend der Figur 3 von dem momentanen ersten Zwischenzustand in denjenigen zweiten Zwischenzustand übergegangen, der für die Durchführung der Maßnahmen für die zweite Soll-Betriebsart erforderlich ist.
Dieser Übergang von einem ersten Zwischenzustand in einen zweiten Zwischenzustand kann sich aufgrund von entsprechenden dritten und weiteren Anforderungen jeweils verschiedener Soll-Betriebsarten wiederholen. Liegt keine Anforderung zur Umschaltung in eine andere Soll-Betriebsart vor, so wird von dem zuletzt durchgeführten Zwischenzustand in die zuletzt erwünschte Soll-Betriebsart übergegangen.
Die Betriebsart Schicht-Katheizen "skh", die in der Figur 3 durch den Kreis 28 gekennzeichnet ist, stellt eine Ausnahme dar. Zu dieser Betriebsart "skh" kann ohne die Zwischenschaltung eines Zwischenzustands direkt von dem Schichtbetrieb "sch" übergegangen werden. Entsprechend kann von dem Schicht-Katheizen "skh" direkt in den Schichtbetrieb "sch" umgeschaltet werden.
Der Grund hierfür liegt in der weitgehenden Übereinstimmung der beiden Betriebsarten des Schichtbetriebs und des Schicht-Katheizens. In der letztgenannten Betriebsart wird in der gleichen Art und Weise wie bei dem Schichtbetrieb Kraftstoff während der Verdichtungsphase in den Brennraum 4 eingespritzt. Der Unterschied zum Schichtbetrieb besteht nur darin, daß bei dem Schicht-Katheizen zusätzlich Kraftstoff während der Arbeitsphase in den Brennraum 4 der Brennkraftmaschine 1 eingespritzt wird. Da sich hierdurch das entstehende Drehmoment im wesentlichen nicht ändert, ist es nicht erforderlich, die Stellfunktionen oder sonstige Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 bei einem Übergang von dem Schichtbetrieb in das Schicht-Katheizen oder umgekehrt zu verändern. Ein hierzu erforderlicher Zwischenzustand ist somit nicht notwendig.
Die Betriebsarten "hom", "hmm", "hos", "sch" und "skh", die Zwischenzustände "zhom", "zhmm", "zhos" und "zsch" und die Übergänge zwischen diesen Betriebsarten und den Zwischenzuständen entsprechend der Figur 3 bilden einen sogenannten Schaltautomaten, der durch das Steuergerät 18 ausgeführt und damit realisiert ist. Der Schaltautomat steuert und kontrolliert den Ablauf bei einem Umschalten zwischen den Betriebsarten. Der Schaltautomat der Figur 3 ist dabei ohne weiteres auf mehr oder weniger Betriebsarten oder Zwischenzustände erweiterbar oder reduzierbar.

Claims (13)

  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, wobei bei einem Umschalten zwischen den Betriebsarten (23, 24) in einen Zwischenzustand (25) übergegangen wird (26), dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zwischenzustand die Stellfunktionen auf diejenige Betriebsart eingestellt werden, in die umgeschaltet werden soll.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Umschalten zwischen verschiedenen Betriebsarten in verschiedene Zwischenzustände übergegangen wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenzustand (25) bzw. die Zwischenzustände eigenständig oder im Rahmen einer Betriebsart (23, 24) ausgeführt werden
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zwischenzustand bzw. in den Zwischenzuständen die Maßnahmen durchgeführt werden, die für die Umschaltung zwischen den Betriebsarten erforderlich sind.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Zwischenzustand (25) bzw. von den Zwischenzuständen die Abläufe für das Umschalten ausgeführt werden, insbesondere die für das Umschalten erforderliche Kommunikation.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass von einer Betriebsart (23) in einen Zwischenzustand (25) und dann in eine andere Betriebsart (24) übergegangen wird (26, 27).
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass von einer Betriebsart in einen Zwischenzustand und dann in einen anderen Zwischenzustand übergegangen wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass von dem anderen Zwischenzustand in einen weiteren Zwischenzustand oder in eine andere Betriebsart übergegangen wird.
  9. Elektronisches Speichermedium für ein Steuergerät (18) einer Brennkraftmaschine (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, auf dem ein Programm abgespeichert ist, das zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 8 programmiert ist.
  10. Steuergerät (18) für eine Brennkraftmaschine (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, das zur Anwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 8 hergerichtet ist.
  11. Brennkraftmaschine (1) insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Steuergerät (18), das zur Anwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 8 hergerichtet ist.
  12. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsarten, die Zwischenzustände und die Übergänge zwischen den Betriebsarten und den Zwischenzuständen einen durch das Steuergerät (18) ausführbaren Schaltautomaten bilden.
  13. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Steuergerät (18) eine erwünschte Soll-Betriebsart und eine momentane Ist-Betriebsart in der Form von binären Datenwörtern abgespeichert sind, wobei jede Betriebsart durch ein bestimmtes Bit in den binären Datenwörtern repräsentiert ist.
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