EP1045970B1 - Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine - Google Patents

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EP1045970B1
EP1045970B1 EP99960843A EP99960843A EP1045970B1 EP 1045970 B1 EP1045970 B1 EP 1045970B1 EP 99960843 A EP99960843 A EP 99960843A EP 99960843 A EP99960843 A EP 99960843A EP 1045970 B1 EP1045970 B1 EP 1045970B1
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EP
European Patent Office
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operating mode
internal combustion
combustion engine
operating
control unit
Prior art date
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EP99960843A
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English (en)
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EP1045970A1 (de
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Dieter Volz
Ernst Wild
Werner Mezger
Juergen Pantring
Andreas Roth
Franco Baiocchi
Roland Herynek
Mirjam Steger
Gudrun Menrad
Lutz Reuschenbach
Michael Oder
Werner Hess
Georg Mallebrein
Christian Koehler
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Publication date
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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 invention relates to a method for operating a Internal combustion engine in particular of a motor vehicle according to the
  • the preamble of claim 1 also relates to the invention an internal combustion engine, in particular for a motor vehicle according to the preamble of claim 9.
  • Such a method and such an internal combustion engine are known for example from DE 196 50 518 C1.
  • direct injection is fuel 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.
  • Partial load operation is suitable depending of the desired target mode.
  • This target operating mode results from the respective operating state of the internal combustion engine. So can for example for a cold start of the internal combustion engine Homogeneous operation may make sense. In contrast, it is possible that in the event of a defect, shift operation is preferable is. From these operating states of the internal combustion engine must permanently the correct target operating mode for the respective point in time be determined.
  • JP 1113548A and JP 63230937A Further prior art is from JP 1113548A and JP 63230937A.
  • the object of the invention is to provide a method for operating to create an internal combustion engine with which a flexible, but nevertheless effective determination of the target operating mode is possible.
  • the various possible operating states of the Internal combustion engine are certain functions in the Assigned control unit. These functions can Trigger operating mode requests. The same can Functions combined and with a common one Operating mode request can be provided. A Mode requirement may be specific to a desired one Limit operating mode, but can also operate in several modes include. The operating mode requirements of all functions the internal combustion engine are processed by the control unit. The control unit determines from these operating mode requirements the target operating mode.
  • Each of the operating mode requirements and each of the operating modes is assigned a priority and it will identify the Target operating mode depending on the priorities of the Operating mode requirements and the operating modes carried out. In this way it is possible to do the different Weight the operating mode requirements of the internal combustion engine.
  • the priorities for the mode requirements and for the Operating modes are in one in the control unit stored priority list contain and can there can be supplemented and / or changed at any time.
  • two mode requirements linked together and it the result of the link will be used further if in the two operating mode requirements at least one Match exists.
  • the operating mode request with the higher priority is called the link result further used if in the two operating mode requirements there is no match. After that it will Link result with the operating mode request with the linked to the next lower priority. Preferably one AND operation performed.
  • the method according to the invention can also be in the form of a Control can be realized for a control unit an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, is provided. There is a program on the control element stored on a computing device, in particular on a microprocessor, executable and for executing the method according to the invention 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, among other things, by the piston 2, an inlet valve 5 and an outlet valve 6 is limited.
  • an inlet valve 5 is a suction pipe 7 and with the outlet valve 6, an exhaust pipe 8 is coupled.
  • the intake pipe 7 there is a rotatable throttle valve 11 housed, through which the intake pipe 7 air can be supplied.
  • the amount of air supplied depends on the angular position of the throttle valve 11.
  • a catalytic converter 12 is located in the exhaust pipe 8 housed by the cleaning of the by burning the Exhaust gas generated serves.
  • An exhaust gas recirculation pipe 13 leads back from the exhaust pipe 8 the intake pipe 7.
  • a Exhaust gas recirculation valve 14 housed with which the amount of in the intake pipe 7 recirculated exhaust gas can be adjusted. Form the exhaust gas recirculation pipe 13 and the exhaust gas recirculation valve 14 a so-called exhaust gas recirculation.
  • a tank ventilation line 16 leads from a fuel tank 15 to the intake pipe 7.
  • a Tank vent valve 17 housed with which the amount of the fuel pipe supplied to the intake pipe 7 from the Fuel tank 15 is adjustable.
  • the tank ventilation line 16 and the tank vent valve 17 form a so-called Tank ventilation.
  • the piston 2 is burned by the fuel in the Combustion chamber 4 in a reciprocating motion that on a Not shown crankshaft is transmitted and on this one Exerts torque.
  • a control unit 18 is acted upon by input signals 19 which Operating variables of the internal combustion engine measured by means of sensors 1 represent.
  • the control unit 18 is equipped with a Air mass sensor, a lambda sensor, a speed sensor and the like connected.
  • Control unit 18 is also included connected to an accelerator pedal sensor that generates a signal that the Position of an accelerator pedal operated by a driver and so that the requested torque indicates.
  • the control unit 18 generates output signals 20 with which via actuators or actuators the behavior of the internal combustion engine 1 can be influenced.
  • the control unit 18 with the injection valve 9 the spark plug 10 and the throttle valve 11 and the like connected and generates the necessary for their control Signals.
  • control unit 18 is provided for the To control and / or to control operating variables of the internal combustion engine 1 regulate.
  • the injection valve 9 in the Combustion chamber 4 injected fuel mass from the control unit 18 especially with regard to low fuel consumption and / or controlled low pollutant development and / or regulated.
  • 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 control mentioned and / or carry out regulation.
  • a so-called homogeneous operation "hom” of the internal combustion engine 1 the throttle valve 11 in Depending on the desired torque partially opened or closed.
  • the fuel is supplied from the injection valve 9 during a suction phase caused by the piston 2 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 be ignited by the spark plug 10. Due to the expansion of the ignited fuel, the piston becomes 2 driven.
  • the resulting torque depends on Homogeneous operation essentially from the position of the Throttle valve 11.
  • a so-called homogeneous Lean operation "hmm" of the internal combustion engine 1 the fuel as in the homogeneous operation during the intake phase in the Combustion chamber 4 injected.
  • the fuel / air mixture can also be used with lambda> 1 occur.
  • a so-called shift operation "sch" of the internal combustion engine 1 the throttle valve 11 becomes wide open.
  • the fuel is supplied from the injector 9 during a compression phase caused by the piston 2 in the combustion chamber 4 injected, locally in the immediate vicinity of the spark plug 10 and in time suitable distance before the ignition point. Then with help the spark plug 10 ignites the fuel so that the piston 2 in the work phase that now follows through the expansion of the ignited fuel is driven.
  • the emerging Torque largely depends on the in shift operation injected fuel mass. Essentially, that is Shift operation for idle operation and partial load operation the internal combustion engine 1 is provided.
  • a so-called homogeneous shift operation "hos" of the internal combustion engine 1 a Double injection.
  • Fuel is injected from the injection valve 9 during the suction phase and during the compression phase in the Combustion chamber 4 injected.
  • the homogeneous shift operation links thus the properties of shift operation and Homogeneous operation. With the help of homogeneous shift operation for example, a particularly smooth transition from that Shift operation in homogeneous operation and vice versa achieved become.
  • a so-called layer heating "skh" of the internal combustion engine 1 there is also a Double injection. Fuel is injected from the injection valve 9 during the compression phase and during the work phase in the combustion chamber 4 injected. In this way essentially no additional torque reached, but it is due to the fuel injected into the working phase causes rapid heating of the catalyst 12. This is for example during a cold start of the internal combustion engine 1 from Importance.
  • the control unit 18 controls the switches.
  • the Switching is triggered by the individual Functions of the internal combustion engine 1. For example, at a cold start, the fifth operating mode, namely stratified heating can be requested with which the catalyst 12 quickly is heated to an operating temperature.
  • FIGS A method is shown in FIGS the control unit 18 can be executed, and suitable for this is the requirements of the operating modes by different Coordinate functions of the internal combustion engine 1.
  • the Indian Block 21 shown in FIG. 2 represents a placeholder for the method of Figure 3.
  • the method of Figure 3 is in the Control unit 18, in particular with a modular design Programs represented.
  • a plurality of functions act on the Block 21. This goes from the majority of those in the right pane shown arrows aligned on the block 21.
  • the catalyst Storage catalytic converter which for the temporary storage of Sitckoxiden is provided. This function ensures that the storage catalytic converter in time again after loading is discharged. It is also about the function of the start or warm-up, in which the internal combustion engine 1, for example cannot be operated in the shift mode may. It is also an operating mode map, the is intended for normal driving. Furthermore you can there are still a variety of other functions that the Apply block 21.
  • 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 target byte 22 has eight bits, three of which are unoccupied.
  • the figure 1 described internal combustion engine 1 and that with reference to Figures 2 and 3 described methods also with less or with more than five different modes of operation can be performed. In in this case there are no more or fewer bits in the target byte 22 occupied.
  • the homogeneous operation "hom”, the homogeneous lean operation “hmm”, the Shift operation “sch”, homogeneous shift operation “hos” and that Layer heating "skh” are by one of each remaining five bits represented.
  • the target byte 22 shown in FIG. 2 is provided for the target operating mode, i.e. the desired operating mode of the Label internal combustion engine 1.
  • the target operating mode i.e. the desired operating mode of the Label internal combustion engine 1.
  • the Internal combustion engine 1 for example, in homogeneous operation desired operating mode are operated, is in the Target byte 22 set the bit "hom” to "1" while the others four relevant bits are all set to "0".
  • the target byte 22 is therefore always one of the relevant bits set to "1", while the other bits are set to "0". That on "1"
  • the bit set indicates the desired target operating mode the internal combustion engine 1.
  • the target byte 22, in particular the target operating mode set therein is from block 21 on the basis of FIG shown method determined.
  • This Operating mode requests are each with the target byte 22 corresponding request bytes from each of the Operating states transmitted to block 21.
  • the request bits correspond to the individual bits corresponding bits of the target byte 22.
  • At least one bit is set to "1" in the request byte. However, all five bits can also be set. In the first case this means that the associated function only this, with the set bit requests specific operating mode. Otherwise it is irrelevant for the associated function which one Operating mode is available. The associated function demands therefore "pro forma” all possible operating modes. Any Intermediate options are also permitted. So can, for example, of a function of homogeneous operation be requested, regardless of the Lambda value to be set. In this case, this is in the associated request byte Bit for "hom” and for "hmm” each set to "1", the others However bits to "0".
  • Target byte 22 and the request bytes are involved are binary data words that are stored in the control unit 18 are stored, and in which each operating mode by a specific bit is represented. It should be noted that Target byte 22 and the request bytes - as described - have different meanings and therefore exactly different from each other must be distinguished.
  • FIG. 4 shows a list of priorities for the Operating mode requirements of the various functions specified.
  • the operating mode requirement of the "Monitoring" function has the highest priority "1", the operating mode requirement of Function “component protection” the next lower priority “2”, etc.
  • the operating mode request of the function “Start / warm-up” with priority "7” can still have a number further functions with corresponding subordinate priorities consequences.
  • the operating mode requirement is the function "Operating mode map" as the penultimate function with priority "x" present. This is followed by one with the lowest priority fixed priority list for the described operating modes.
  • the operating mode requirement becomes the priority "1”, ie the operating mode requirement of the "Monitoring" function in a link 23 with the operating mode request priority "2", that is, with the operating mode request of Function "component protection” AND-linked.
  • the associated request bytes from the control unit 18 ANDed.
  • This linking result is not equal to "0", so that the Switch 25 is not switched and the link result is passed on unchanged.
  • the respective link result is sent to another Link point 26 passed on to the Operating mode request with priority "3", ie with the Operating mode request of the "emergency operation" function AND-linked becomes.
  • the linkage result will be in a corresponding manner compared to "0" by a block 27 to be dependent of which to switch a switch 28.
  • operating mode map is a map the basis in which that required by the internal combustion engine 1 Torque is plotted against the speed of the same. In each A request byte is stored in the point of this map, in which it is specified in which operating mode the internal combustion engine 1 should generate the required torque. Any of these Request bytes therefore only contain a single set bit.
  • the internal combustion engine 1 Depending on the required torque and speed the internal combustion engine 1 becomes the associated request byte as an operating mode request with priority "x" to a Link point 29 given to there with the last generated Linking result to be AND linked.
  • the Linking result is in the manner already described by a block 30 compared to "0" to be dependent of which switch 31.
  • Linking result generated can be one or more bits be set.
  • link result generated by link 29 in the example above, the link result 00001100, 3 is fed to a block 32, in which from the Linking result with that of the set operating modes with the highest priority.
  • FIG. 5 shows a priority list of the operating modes of the Internal combustion engine 1 shown.
  • the aforementioned selection the operating mode with the highest priority is based on this list of priorities. In the above example, it will be off operating mode "sch" as the result of the link Highest priority mode selected.
  • Target operating mode the target byte 22 of Figure 2.
  • this target byte 22 as already mentioned, only a single bit is set. in the The above example is the target byte 00001000 and indicates the shift operation "sch" as the target operating mode.

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ebenfalls betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine insbesondere für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
Ein derartiges Verfahren und eine derartige Brennkraftmaschine sind beispielsweise aus der DE 196 50 518 C1 bekannt. Bei einer derartigen 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 der erwünschten Soll-Betriebsart wird bei einer derartigen direkteinspritzenden Brennkraftmaschine zwischen den genannten Betriebsarten umgeschaltet.
Diese Soll-Betriebsart ergibt sich unter anderem aus dem jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine. So kann beispielsweise für einen Kaltstart der Brennkraftmaschine der Homogenbetrieb sinnvoll sein. Demgegenüber ist es möglich, daß bei einem Defekt beispielsweise der Schichtbetrieb vorzuziehen ist. Aus diesen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine muß permanent die für den jeweiligen Zeitpunkt korrekte Soll-Betriebsart ermittelt werden.
Weiterer Stand der Technik ist aus der JP 1113548A und der JP 63230937A bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine zu schaffen, mit dem eine flexible, aber trotzdem effektive Ermittlung der Soll-Betriebsart möglich ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale nach Ansprüch 1 gelöst. Bei einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale nach Anspruch 9 gelöst, Ansprüche 7 und 8 betreffen ein Computerprogram bzw. Steuergerät zur Ausführung der Verfahrens nach Anspruch 1.
Den verschiedenen möglichen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine sind bestimmte Funktionen in dem Steuergerät zugeordnet. Diese Funktionen können Betriebsartanforderungen auslösen. Dabei können gleichartige Funktionen zusammengefaßt und mit einer gemeinsamen Betriebsartanforderung versehen werden. Eine Betriebsartanforderung kann sich auf eine bestimmte erwünschte Betriebsart beschränken, kann aber auch mehrere Betriebsarten umfassen. Die Betriebsartanforderungen sämtlicher Funktionen der Brennkraftmaschine werden von dem Steuergerät verarbeitet. Aus diesen Betriebsartanforderungen ermittelt das Steuergerät die Soll-Betriebsart.
Es wird auf diese Weise eine Entkopplung erreicht zwischen den jeweiligen Funktionen der Brennkraftmaschine und der Soll-Betriebsart. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß die Programme für die Funktionen klar und übersichtlich und insbesondere unabhängig voneinander ausgebildet werden können. Nur durch die Einführung der den Funktionen zugehörigen Betriebsartanforderungen werden die Funktionen mit der Soll-Betriebsart in Verbindung gebracht. Auf diese Weise wird durch die Erfindung die Möglichkeit geschaffen, den einzelnen Funktionen und damit den einzelnen Betriebsartanforderungen jeweils einzelne Programme in dem Steuergerät zuzuordnen. Diese Programme können modulartig aufgebaut werden und sind dadurch einfacher und flexibler zu erstellen und zu verändern, wobei gleichzeitig die Fehleranfälligkeit geringer ist.
Jeder der Betriebsartanforderungen und jeder der Betriebsarten ist eine Priorität zugeordnet, und es wird die Ermittlung der Soll-Betriebsart in Abhängigkeit von den Prioritäten der Betriebsartanforderungen sowie der Betriebsarten durchgeführt. Auf diese Weise ist es möglich, die verschiedenen Betriebsartanforderungen der Brennkraftmaschine zu gewichten. Es können insbesondere Betriebsartanforderungen, die sich auf besondere Betriebszustände bzw. deren Funktionen beziehen, beispielsweise auf den Schutz von Bauteilen vor Zerstörung oder auf den Notlauf der Brennkraftmaschine, mit einer höheren Priorität versehen werden als beispielsweise der Kaltstart der Brennkraftmaschine. Diese Gewichtung kann dabei aufgrund des modulartigen Aufbaus schnell und flexibel wieder verändert werden.
Die Prioritäten für die Betriebsartanforderungen und für die Betriebsarten sind dabei in einer in dem Steuergerät abgespeicherten Prioritätenliste enthalten und können dort jederzeit ergänzt und/oder geändert werden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden zwei Betriebsartanforderungen miteinander verknüpft, und es wird das Verknüpfungsergebnis weiterverwendet, wenn in den beiden Betriebsartanforderungen mindestens eine Übereinstimmung vorhanden ist. Die Betriebsartanforderung mit der höheren Priorität wird als Verknüpfungsergebnis weiterverwendet, wenn in den beiden Betriebsartanforderungen keine Übereinstimmung vorhanden ist. Danach wird das Verknüpfungsergebnis mit der Betriebsartanforderung mit der nächst niedrigeren Priorität verknüpft. Vorzugsweise wird eine UND-Verknüpfung durchgeführt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn, falls in dem zuletzt ermittelten Verknüpfungsergebnis mehr als eine Betriebsart gesetzt ist, diejenige der vorhandenen Betriebsarten ausgewählt wird, die die höchste Priorität aufweist.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung sind die Betriebsartanforderungen und die Soll-Betriebsart in der Form von binären Datenwörtern in dem Steuergerät abgespeichert, wobei jede Betriebsart durch ein bestimmtes Bit in den binären Datenwörtern repräsentiert ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch in der Form eines Steuerelements realisiert werden, 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. Als Steuerelement kann insbesondere ein elektrisches Speichermedium zur Anwendung kommen, beispielsweise ein Read-Only-Memory.
Weitere Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind.
Figur 1
zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine,
Figuren 2 und 3
zeigen ein schematisches Blockschaltbild bzw. ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine der Figur 1,
Figur 4
zeigt eine Prioritätenliste für die Betriebsartanforderungen der Brennkraftmaschine der Figur 1, und
Figur 5
zeigt eine Prioritätenliste für die Betriebsarten 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. Stellern 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. 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 die 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 die einzelnen Funktionen der Brennkraftmaschine 1. Beispielsweise kann bei einem Kaltstart die fünfte Betriebsart, nämlich das Schicht-Katheizen angefordert werden, mit dem der Katalysator 12 schnell auf eine Betriebstemperatur erwärmt wird.
Bei der Brennkraftmaschine 1 sind eine Mehrzahl derartiger Funktionen vorhanden, die alle eine bestimmte Betriebsart der Brennkraftmaschine 1 anfordern und damit gegebenenfalls eine Umschaltung zwischen den Betriebsarten auslösen. Diese Anforderungen durch die verschiedenen Funktionen müssen aufeinander abgestimmt und koordiniert werden, damit nur die unbedingt erforderlichen Umschaltungen durchgeführt werden.
In den Figuren 2 und 3 ist ein Verfahren dargestellt, das von dem Steuergerät 18 ausgeführt werden kann, und das dazu geeignet ist, die Anforderungen der Betriebsarten durch verschiedene Funktionen der Brennkraftmaschine 1 zu koordinieren. Der in der Figur 2 gezeigte Block 21 stellt dabei einen Platzhalter dar für das Verfahren der Figur 3. Das Verfahren der Figur 3 ist in dem Steuergerät 18 durch insbesondere modulartig aufgebaute Programme repräsentiert.
Gemäß der Figur 2 beaufschlagen eine Mehrzahl von Funktionen den Block 21. Dies geht aus der Mehrzahl der im rechten Bereich dargestellten, auf den Block 21 ausgerichteten Pfeile hervor.
Dabei handelt es sich um eine Überwachung der Brennkraftmaschine 1. Dadurch wird gewährleistet, daß die Brennkraftmaschine 1 nie ein zu hohes Drehmoment erzeugt als angefordert. Weiter handelt es sich um einen Bauteileschutz. Dadurch wird beispielsweise gewährleistet, daß die Temperatur des Abgasrohres 8 nie so hoch wird, daß eine Schädigung des Abgasrohres 8 oder des Katalysators 12 zu befürchten ist. Weiter handelt es sich um einen Notlauf der Brennkraftmaschine 1. Durch diese Funktion wird gewährleistet, daß die Brennkraftmaschine 1 unter bestimmten Bedingungen im Schichtbetrieb, jedoch nicht im Homogenbetrieb betrieben werden kann. Weiter handelt es sich um die Einstellbarkeit eines Sollmomentes der Brennkraftmaschine 1 und um die Einhaltung von erwünschten Lambdagrenzen. Weiter handelt es sich um das mittels der bereits beschriebenen fünften Betriebsart durchgeführte Katheizen, mit dem insbesondere bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine der Katalysator 12 schnell erwärmt wird. Weiter handelt es sich um eine Steuerung eines in dem Katalysator gegebenenfalls untergebrachten Speicherkatalysators, der zur Zwischenspeicherung von Sitckoxiden vorgesehen ist. Diese Funktion gewährleistet, daß der Speicherkatalysator nach einer Beladung rechtzeitig wieder entladen wird. Weiter handelt es sich um die Funktion des Starts bzw. Warmslaufs, in dem die Brennkraftmaschine 1 beispielsweise nicht in der Betriebsart des Schichtbetriebs betrieben werden darf. Weiter handelt es sich um ein Betriebsartenkennfeld, das für den normalen Fahrbetrieb vorgesehen ist. Des weiteren können noch eine Mehrzahl anderer Funktionen vorhanden sein, die den Block 21 beaufschlagen.
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 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 anderen vier relevanten Bits alle auf "0" gesetzt sind. In dem Sollbyte 22 ist somit immer eines der relevanten 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.
Das Sollbyte 22, insbesondere die darin gesetzte Soll-Betriebsart wird von dem Block 21 anhand des in der Figur 3 gezeigten Verfahrens ermittelt.
Bei dem Verfahren der Figur 3 wird davon ausgegangen, daß die verschiedenen beschriebenen Funktionen jeweils Betriebsartanforderungen an den Block 21 stellen. Diese Betriebsartanforderungen werden mit jeweils einem dem Sollbyte 22 entsprechenden Anforderungsbyte von jedem der Betreiebszustände an den Block 21 übermittelt. In diesem Anforderungsbyte entsprechen die einzelnen Bits den entsprechenden Bits des Sollbytes 22.
In dem Anforderungsbyte ist mindestens ein Bit auf "1" gesetzt. Es können aber auch alle fünf Bits gesetzt sein. Im ersten Fall bedeutet dies, daß die zugehörige Funktion nur diese, mit dem gesetzten Bit bestimmte Betriebsart anfordert. Im anderen Fall ist es für die zugehörige Funktion unwesentlich, welche Betriebsart vorhanden ist. Deie zugehörige Funktion fordert deshalb "pro forma" alle möglichen Betriebsarten an. Jegliche dazwischen liegende Möglichkeiten sind ebenfalls zulässig. So kann beispielsweise von einer Funktion der Homogenbetrieb angefordert werden, unabhängig von dem einzustellenden Lambda-Wert. In diesem Fall ist in dem zugehörigen Anforderungsbyte das Bit für "hom" und für "hmm" jeweils auf "1" gesetzt, die anderen Bits jedoch auf "0".
Bei dem Sollbyte 22 und bei den Anforderungsbytes handelt es sich um binäre Datenwörter, die in dem Steuergerät 18 abgespeichert sind, und in denen jede Betriebsart durch ein bestimmtes Bit repräsentiert ist. Zu beachten ist, daß das Sollbyte 22 und die Anforderungsbytes - wie beschrieben - unterschiedliche Bedeutungen haben und deshalb genau voneinander unterschieden werden müssen.
In der Figur 4 ist eine Prioritätenliste für die Betriebsartanforderungen der verschiedenen Funktionen angegeben. Die Betriebsartanforderung der Funktion "Überwachung" besitzt dabei die höchste Priorität "1", die Betriebsartanforderung der Funktion "Bauteileschutz" die nächst niedrigere Priorität "2", usw.. Nach der Betriebsartanforderung der Funktion "Start/Warmlauf" mit der Priorität "7" können noch eine Mehrzahl weiterer Funktionen mit entsprechend nachgeordneten Prioritäten folgen. Schließlich ist die Betriebsartanforderung der Funktion "Betriebsartenkennfeld" als vorletzte Funktion mit der Priorität "x" vorhanden. Danach folgt mit der niedrigsten Priorität eine feste Prioritätenliste für die beschriebenen Betriebsarten.
Bei den Funktionen mit den höheren Prioritäten handelt es sich um Sonderfälle, während es sich bei der Funktion "Betriebsartenkennfeld" um den normalen Betrieb der Brennkraftmaschine 1 handelt. Damit die Sonderfälle gegenüber dem Normalfall durchgreifen, sind sie mit einer höheren Priorität versehen. Auf die der Funktion "Betriebsartenkennfeld" nachgeordnete Prioritätsliste für die Betriebsarten wird noch näher eingegangen werden.
Gemäß der Figur 3 wird die Betriebsartanforderung der Priorität "1", also die Betriebsartanforderung der Funktion "Überwachung" in einer Verknüpfungsstelle 23 mit der Betriebsartanforderung der Priorität "2", also mit der Betriebsartanforderung der Funktion "Bauteileschutz" UND-verknüpft. Zu diesem Zweck werden die jeweils zugehörigen Anforderungsbytes von dem Steuergerät 18 UND-verknüpft.
Wird von der Funktion "Überwachung" beispielsweise die Betriebsart "sch" angefordert und von der Funktion "Bauteileschutz" die Betriebsarten "hom" oder "hmm", so ergibt dies die folgende UND-Verknüpfung der zugehörigen Anforderungsbytes: 00001000 UND 00000011. Das Verknüpfungsergebnis dieser UND-Verknüpfung ist 00000000. Damit wäre es nicht möglich, eine Soll-Betriebsart auszuwählen.
Aus diesem Grund wird durch einen Block 24 das Verknüpfungsergebnis mit "0" verglichen. Ist dieser Vergleich positiv, so wird ein der Verknüpfungsstelle 23 nachgeordneter Schalter 25 umgeschaltet. Damit wird nicht mehr das Verknüpfungsergebnis der Verknüpfungsstelle 23 weitergegeben, sondern es wird die Betriebsartanforderung mit der höheren Priorität "1" als Verknüpfungsergebnis weitergegeben.
Wird von der Funktion "Überwachung" beispielsweise die Betriebsart "hom" angefordert und von der Funktion "Bauteileschutz" die Betriebsarten "hom" oder "hmm", so ergibt dies die folgende UND-Verknüpfung der zugehörigen Anforderungsbytes: 00000001 UND 00000011. Das Verknüpfungsergebnis dieser UND-Verknüpfung ist 00000001.
Dieses Verknüpfungsergebnis ist ungleich "0", so daß der Schalter 25 nicht umgeschaltet und das Verknüpfungsergebnis unverändert weitergegeben wird.
Das jeweilige Verknüpfungsergebnis wird an eine weitere Verknüpfungsstelle 26 weitergegeben, an der es mit der Betriebsartanforderung der Priorität "3", also mit der Betriebsartanforderung der Funktion "Notlauf" UND-verknüpft wird. Das Verknüpfungsergebnis wird in entsprechender Weise durch einen Block 27 mit "0" verglichen, um in Abhängigkeit davon einen Schalter 28 umzuschalten.
Dieses Verfahren wird mit den Betriebsartanforderungen aller Funktionen in einer Reihenfolge entsprechend der in der Prioritätenliste der Figur 4 angegebenen Prioritäten fortgesetzt, bis die Betriebsartanforderung mit der Priorität "x", also die Betriebsartanforderung der Funktion "Betriebsartenkennfeld" erreicht ist.
Der Funktion "Betriebsartenkennfeld" liegt ein Kennfeld zugrunde, bei dem das von der Brennkraftmaschine 1 geforderte Drehmoment über der Drehzahl derselben aufgetragen ist. In jedem Punkt dieses Kennfelds ist ein Anforderungsbyte abgelegt, in dem angegeben ist, in welcher Betriebsart die Brennkraftmaschine 1 das geforderte Drehmoment erzeugen soll. Jedes dieser Anforderungsbytes enthält somit nur ein einziges gesetztes Bit.
In Abhängigkeit von dem geforderten Drehmoment und der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 wird das zugehörige Anforderungsbyte als Betriebsartanforderung mit der Priorität "x" an eine Verknüpfungsstelle 29 gegeben, um dort mit dem zuletzt erzeugten Verknüpfungsergebnis UND-verknüpft zu werden. Das Verknüpfungsergebnis wird in der bereits beschriebenen Weise durch einen Block 30 mit "0" verglichen, um in Abhängigkeit davon einen Schalter 31 umzuschalten.
In dem nunmehr vorliegenden, von der Verknüpfungsstelle 29 erzeugten Verknüpfungsergebnis können ein oder mehrere Bits gesetzt sein.
Ist in dem Anforderungsbyte der Funktion "Betriebsartenkennfeld" beispielsweise die Betriebsart "hmm" gesetzt, sind jedoch in dem der Verknüpfungsstelle 29 zugeführten Verknüpfungsergebnis beispielsweise die Betriebsarten "sch" und "hos" gesetzt, so wird der Schalter 31 umgeschaltet, und es wird das der Verknüpfungsstelle 29 zugeführte Verknüpfungsergebnis weitergegeben. Dieses Verknüpfungsergebnis lautet wie folgt: 00001100.
Das von der Verknüpfungsstelle 29 erzeugte Verknüpfungsergebnis, also im obigen Beispielfall das Verknüpfungsergebnis 00001100, wird gemäß der Figur 3 einem Block 32 zugeführt, in dem aus dem Verknüpfungsergebnis diejenige der gesetzten Betriebsarten mit der höchsten Priorität ausgewählt wird.
In der Figur 5 ist eine Prioritätenliste der Betriebsarten der Brennkraftmaschine 1 dargestellt. Die vorgenannte Auswahl derjenigen Betriebsart mit der höchsten Priorität erfolgt anhand dieser Prioritätenliste. Im obigen Beispielfall wird somit aus dem Verknüpfungsergebnis die Betriebsart "sch" als prioritätshöchste Betriebsart ausgewählt.
Damit ergibt sich als Ausgangssignal des Blocks 32 und damit als Soll-Betriebsart das Sollbyte 22 der Figur 2. In diesem Sollbyte 22 ist, wie bereits erwähnt, nur ein einziges Bit gesetzt. Im obigen Beispielfall lautet das Sollbyte 00001000 und kennzeichnet den Schichtbetreib "sch" als Soll-Betriebsart.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem Kraftstoff in mindestens zwei Betriebsarten in einen Brennraum (4) eingespritzt wird, bei dem zwischen den Betriebsarten in Abhängigkeit von einer Soll-Betriebsart umgeschaltet wird, und bei dem die Soll-Betriebsart aus einer Mehrzahl von Betriebsartanforderungen ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Betriebsartanforderungen eine Priorität zugeordnet ist (Fig. 4), daß jeder der Betriebsarten eine Priorität zugeordnet ist (Fig. 5), und daß die Ermittlung der Soll-Betriebsart in Abhängigkeit von den Prioritäten der Betriebsartanforderungen sowie in Abhängigkeit von den Prioritäten der Betriebsarten durchgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Betriebsartanforderungen miteinander verknüpft werden (23), und daß das Verknüpfungsergebnis weiterverwendet wird, wenn in den beiden Betriebsartanforderungen mindestens eine Übereinstimmung vorhanden ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsartanforderung mit der höheren Priorität als Verknüpfungsergebnis weiterverwendet wird, wenn in den beiden Betriebsartanforderungen keine Übereinstimmung vorhanden ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verknüpfungsergebnis mit der Betriebsartanforderung mit der nächst niedrigeren Priorität verknüpft wird (26, 29).
  5. Verfahren nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine UND-Verknüpfung durchgeführt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß, falls in dem zuletzt ermittelten Verknüpfungsergebnis mehr als eine Betriebsart gesetzt ist, diejenige der vorhandenen Betriebsarten ausgewählt wird, die die höchste Priorität aufweist.
  7. Computerprogramm für ein Steuergerät (18) einer Brennkraftmaschine (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 programmiert ist.
  8. Steuergerät (18) für eine Brennkraftmaschine (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 hergerichtet ist.
  9. Brennkraftmaschine (1) insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Brennraum (4), in den Kraftstoff in mindestens zwei Betriebsarten einspritzbar ist, und mit einem Steuergerät (18), mit dem in Abhängigkeit von einer Soll-Betriebsart zwischen den Betriebsarten umgeschaltet werden kann, und von dem die Soll-Betriebsart aus einer Mehrzahl von Betriebsartanforderungen ermittelt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Steuergerät (18) eine Prioritätenliste (Fig. 4) der Betriebsartanforderungen und eine Prioritätenliste (Fig. 5) der Betriebsarten abgespeichert ist, und dass Mittel vorgesehen sind, die die Ermittlung der Soll-Betriebsart von dem Steuergerät (18) in Abhängigkeit von den Prioritäten der Betriebsartanforderungen sowie in Abhängigkeit von den Prioritäten der Betriebsarten durchgeführen.
  10. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Steuergerät (18) die Betriebsartanforderungen und die Soll-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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