EP1099051B1 - Method for operating an internal combustion engine - Google Patents
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- EP1099051B1 EP1099051B1 EP99938184A EP99938184A EP1099051B1 EP 1099051 B1 EP1099051 B1 EP 1099051B1 EP 99938184 A EP99938184 A EP 99938184A EP 99938184 A EP99938184 A EP 99938184A EP 1099051 B1 EP1099051 B1 EP 1099051B1
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- F02D41/3017—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
- F02D41/3023—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the stratified charge spark-ignited mode
- F02D41/3029—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the stratified charge spark-ignited mode further comprising a homogeneous charge spark-ignited mode
Definitions
- the invention relates to a method for operating a Internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, at the fuel either in a first mode of operation a compression phase or in a second operating mode directly into a combustion chamber during an intake phase is injected in between the two Operating modes is switched, and in which the given torque influencing the internal combustion engine Company sizes depending on a requested Moment different in the two operating modes controlled and / or regulated.
- an internal combustion engine in particular for a Motor vehicle, with an injection valve, with the Fuel either in a first mode during a compression phase or in a second operating mode directly into a combustion chamber during an intake phase is injectable, and with a control unit for switching between the two modes of operation and different Control and / or regulation in the two operating modes of the the delivered torque of the internal combustion engine influencing operating variables depending on one requested moment.
- Such systems for the direct injection of fuel are in the combustion chamber of an internal combustion engine, for example US-A-5,078,107. It will be the first Operating mode a so-called stratified charge mode and as second mode of operation is a so-called homogeneous operation distinguished. Stratified charge operation is particularly used for smaller loads during homogeneous operation with larger loads applied to the internal combustion engine is used.
- the fuel is used during the Compression phase of the internal combustion engine in the combustion chamber injected such that at the time of ignition a Cloud of fuel in the immediate vicinity of a spark plug located.
- This injection can be different Way. So it is possible that the injected Fuel cloud is already during or immediately after the injection is at the spark plug and from this is ignited. It is also possible that the injected cloud of fuel through a charge movement the spark plug is guided and only then ignited. at the two combustion processes are not uniform Fuel distribution before, but a stratified charge.
- stratified charge operation is that there with a very small amount of fuel applied smaller loads from the internal combustion engine can be executed. Larger loads can, however cannot be fulfilled by stratified charge operation.
- the throttle valve In stratified charge operation, the throttle valve is closed the intake pipe leading the combustion chamber wide open and the Incineration is essentially only through the Fuel mass to be injected controlled and / or regulated. In homogeneous operation, the throttle valve is in Dependent on the requested moment opened or closed and the fuel mass to be injected is in Controlled depending on the intake air mass and / or regulated.
- the object of the invention is a method for operating to create an internal combustion engine, the one instantaneous changeover from the second to the first Operating mode enabled.
- This task is carried out in a process or in a Internal combustion engine of the aforementioned invention solved in that in the first mode fuel mass to be injected depending on a Lambda controller factor of the second operating mode and in Dependence on others, the injections of the second Operating mode underlying operating parameters of the Internal combustion engine is determined.
- control and / or regulation of the Stratified charge operation based on the control and / or regulation of homogeneous operation.
- the lambda controller factor of the second operating mode saved. This is a measure that a torque constant switching from stratified charge operation back into homogeneous operation.
- In a further advantageous embodiment of the Invention will be in the first mode fuel mass to be injected depending on a Intake air temperature and / or an ambient pressure determined. This can be used to switch from Homogeneous operation in the stratified charge operation in the sense of a Constant torque can be further improved.
- the 1 shows an internal combustion engine 1, in which a piston 2 in a cylinder 3 back and forth is movable.
- the cylinder 3 has a combustion chamber 4 provided, on the valves 5, an intake pipe 6 and Exhaust pipe 7 are connected. Furthermore are the Combustion chamber 4 can be controlled with a signal TI Injector 8 and a controllable with a signal ZW Spark plug 9 assigned.
- the intake pipe 6 is with an air mass sensor 10 and that Exhaust pipe 7 can be provided with a lambda sensor 11.
- the air mass sensor 10 measures the air mass of the Intake pipe 6 supplied fresh air and generated in Depending on this, a signal LM.
- the lambda sensor 11 measures the oxygen content of the exhaust gas in the exhaust pipe 7 and generates a signal ⁇ depending on this.
- a throttle valve 12 is in the intake pipe 6 housed, whose rotational position by means of a signal DK is adjustable.
- the throttle valve 12 becomes wide open.
- the fuel is supplied from the injection valve 8 during one caused by the piston 2 Compression phase injected into the combustion chamber 4, namely locally in the immediate vicinity of the spark plug 9 and at a suitable distance before the ignition point. Then the fuel is ignited using the spark plug 9, so that the piston 2 in the now following working phase due to the expansion of the ignited fuel is driven.
- the homogeneous operation of the Internal combustion engine 1 the throttle valve 12 in Dependence on the desired air mass supplied partially opened or closed.
- the fuel will from the injector 8 during one through the piston 2 induced suction phase in the combustion chamber 4 injected.
- the injected fuel swirls and thus in the Combustion chamber 4 is distributed substantially uniformly.
- the fuel / air mixture during the Compression phase compressed to then from the spark plug 9 to be ignited.
- the piston 2 is driven by fuel.
- crankshaft 14 In stratified charge mode as well as in homogeneous mode through the driven piston a crankshaft 14 in a Rotational movement over which ultimately the wheels of the Motor vehicle are driven.
- the crankshaft 14 is assigned a speed sensor 15 which is a function of the rotational movement of the crankshaft 14 generates a signal N.
- Fuel mass is in particular from a control unit 16 in terms of low fuel consumption and / or controlled low pollutant development and / or regulated.
- the control unit 16 is equipped with a Microprocessor provided in a storage medium, a program especially in a read-only memory has saved, which is suitable for the named Control and / or regulation to perform.
- the control unit 16 is acted upon by input signals, the operating variables measured by sensors Represent internal combustion engine.
- the operating variables measured by sensors Represent internal combustion engine For example, that is Control unit 16 with the air mass sensor 10, the lambda sensor 11 and the speed sensor 15 connected.
- the control unit 16 with an accelerator pedal sensor 17 connected which generates a signal FP, the position an accelerator pedal actuated by a driver and thus indicates the moment requested by the driver.
- the Control unit 16 generates output signals with which over Actuators the behavior of the internal combustion engine accordingly the desired control and / or regulation influenced can be.
- the control unit 16 subsequently uses the Figures 2 and 3 described control method and / or regulation of homogeneous operation and one Stratified charge operation carried out.
- the in Figure 2 and 3 blocks shown represent functions of Process, which is for example in the form of Software modules or the like in the control device 16 are realized.
- a block 20 is shown in FIG Torque coordination carried out. This means that from a plurality of input torque requests a so-called indexed moment mi is determined, the the entire torque required by the internal combustion engine 1 represents.
- the torque requirements on the input side can be, for example, the signal FP, the is generated by the accelerator pedal sensor 17, and that of represents the moment requested by the driver.
- the indicated moment mi is a filling control and / or control 21 supplied depending on the indicated moment mi and possibly a plurality further operating variables of the internal combustion engine 1 a signal DKhom generated that the control of the throttle valve 12 in Homogeneous operation is used.
- the throttle valve 12 With the help of the filling control and / or control 21, the throttle valve 12 becomes such influences that the desired moment from the Internal combustion engine 1 is generated and delivered.
- the signal DKhom is a fuel control and / or - control 22 supplied depending on the signal DKhom and other company sizes of Internal combustion engine 1 generates a signal mkhom, which of the fuel injector 8 to be injected Homogeneous operation corresponds.
- mkhom which of the fuel injector 8 to be injected Homogeneous operation corresponds.
- other company sizes can be, for example, a lambda controller factor for homogeneous operation LFhom and around adapted values AW act that are essential for homogeneous operation.
- a switch 23 is shown in the figure 2 Switched position for homogeneous operation.
- the signals DKhom and mkhom as control signals DK and mk for the throttle valve 12 and for the injection valve 8 passed.
- the signal mk i.e. the one to be injected Fuel mass is still in a signal TI converted, which is then used to control the injection valve becomes.
- control and / or Regulation of the internal combustion engine 1 corresponds to that Control and / or regulation in the known Internal combustion engines is used only in Homogeneous operation.
- the known ones there Software modules or the like can therefore present control and / or regulation adopted and continue to be used.
- FIG. 2 shows a throttle valve control and / or Regulation 24 is provided, which may be dependent a signal from operating variables of the internal combustion engine 1 DK Anlagen generated, the switch 23 as signal DK is passed on to the throttle valve 12.
- This signal DK Anlagen serves to adjust the throttle valve 12 in Stratified charge operation.
- the throttle valve control and / or regulation 24 can it is, for example, a characteristic with which the signal DK Wein depending on the speed is determined. It is also possible that the signal DK layer depending on a differential pressure Throttle valve 12 is controlled and / or regulated. It is essential that the throttle valve 12 in Stratified charge operation is so wide open that the Internal combustion engine 1 from slightly dethrottled to completely can run dethrottled.
- a correction block 25 is provided in FIG Dependence on the indicated moment mi and one A plurality of further input variables have a signal mk slaughter generated that the fuel mass to be injected in Stratified charge operation.
- the switch is located 23 in the position for stratified charge operation, so the signal mk Anlagen as fuel mass mk to be injected passed on to the injector 8.
- the indicated torque mi is supplied to a ⁇ target-layer map 26, which is also subjected to the speed N of the internal combustion engine 1.
- the ⁇ -target layer label 26 produces a signal ⁇ to layer depending on the indexed torque mi and the rotational speed N, which is used to correct a required due to, for example, an exhaust gas recirculation or tank vent throttling of the internal combustion engine. 1
- Such throttling affects the torque generated and the air / fuel ratio. This influence is compensated for with the signal ⁇ nominal layer , in particular in the sense of a constant torque when switching from homogeneous operation to stratified charge operation.
- the correction block 25 is shown in detail in FIG. 3.
- the correction block 25 is supplied with the signal ⁇ nominal layer , the indicated torque mi, the adapted values AW for homogeneous operation, the lambda controller factor LFhom for homogeneous operation, an intake air temperature ALT and an ambient pressure UD.
- Lamda controller factor LFhom for homogeneous operation is after switching to stratified charge mode saved and thus frozen. Regardless of that this lambda controller factor LFhom as a correction variable in the Fuel mass calculation for stratified charge operation used according to Figure 3.
- the lambda regulator factor LFhom is one Characteristic curve 27 supplied which is a time and / or speed-dependent influencing of the same carries out. This is particularly necessary if the known Control and / or regulation for homogeneous operation Load changes after an initial value for the lambda control requires a switch back to homogeneous operation. The changed lambda controller factor is then in this case as Initial value after switching to homogeneous operation used.
- the lambda regulator factor Maintain LFhom in stratified charge mode becomes. In this case, a larger or smaller one fuel mass to be injected by changes in the Injection valve 8 are caused.
- the output signal of the characteristic curve 27 is multiplicatively combined with the adapted values AW, the ambient pressure UD and the intake air temperature ALT in accordance with FIG. 3 to form a signal F.
- the signal ⁇ nominal layer is divided.
- the result of this division is fed to a block 28 of FIG. 3, which serves to take into account the difference in the efficiency of the homogeneous operation and the stratified charge operation.
- a correction factor Fkorr is determined from the division result of ⁇ target layer / F using a characteristic curve, which represents the efficiency difference mentioned between homogeneous operation and stratified charge operation. This correction factor Fkorr is subsequently used to correct the fuel mass to be injected in stratified charge mode.
- This fuel mass to be injected is calculated according to FIG. 3 from the indicated moment mi in a block 29, specifically according to the equation K * mi / ⁇ verbr * Hu.
- ⁇ verbr corresponds to the combustion efficiency in stratified charge operation, Hu to the specific calorific value of the fuel and K to a constant.
- the output signal of block 29, that is to say fuel mass to be injected is then multiplied linked with the correction value Fcorr.
- the output signal of the block 29, which so far only the efficiency of Stratified charge operation is taken into account in Dependence on the explained difference in efficiency between homogeneous operation and stratified charge operation corrected. It follows from that in Stratified charge fuel quantity to be injected mk Mrs. As already mentioned, this signal mk Anlagen over the corresponding in stratified charge operation changed switch as fuel mass to be injected mk passed on to the injection valves 8.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem Kraftstoff entweder in einer ersten Betriebsart während einer Verdichtungsphase oder in einer zweiten Betriebsart während einer Ansaugphase direkt in einen Brennraum eingespritzt wird, bei dem zwischen den beiden Betriebsarten umgeschaltet wird, und bei dem die das abgegebene Moment der Brennkraftmaschine beeinflussenden Betriebsgrößen in Abhängigkeit von einem angeforderten Moment in den beiden Betriebsarten unterschiedlich gesteuert und/oder geregelt werden. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Einspritzventil, mit dem Kraftstoff entweder in einer ersten Betriebsart während einer Verdichtungsphase oder in einer zweiten Betriebsart während einer Ansaugphase direkt in einen Brennraum einspritzbar ist, und mit einem Steuergerät zur Umschaltung zwischen den beiden Betriebsarten und zur unterschiedlichen Steuerung und/oder Regelung in den beiden Betriebsarten der das abgegebene Moment der Brennkraftmaschine beeinflussenden Betriebsgrößen in Abhängigkeit von einem angeforderten Moment. The invention relates to a method for operating a Internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, at the fuel either in a first mode of operation a compression phase or in a second operating mode directly into a combustion chamber during an intake phase is injected in between the two Operating modes is switched, and in which the given torque influencing the internal combustion engine Company sizes depending on a requested Moment different in the two operating modes controlled and / or regulated. Furthermore concerns the invention is an internal combustion engine in particular for a Motor vehicle, with an injection valve, with the Fuel either in a first mode during a compression phase or in a second operating mode directly into a combustion chamber during an intake phase is injectable, and with a control unit for switching between the two modes of operation and different Control and / or regulation in the two operating modes of the the delivered torque of the internal combustion engine influencing operating variables depending on one requested moment.
Derartige Systeme zur direkten Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine sind bspw. aus der US-A-5,078,107 bekannt. Es wird dabei als erste Betriebsart ein sogenannter Schichtladungsbetrieb und als zweite Betriebsart ein sogenannter Homogenbetrieb unterschieden. Der Schichtladungsbetrieb wird insbesondere bei kleineren Lasten verwendet, während der Homogenbetrieb bei größeren, an der Brennkraftmaschine anliegenden Lasten zur Anwendung kommt.Such systems for the direct injection of fuel are in the combustion chamber of an internal combustion engine, for example US-A-5,078,107. It will be the first Operating mode a so-called stratified charge mode and as second mode of operation is a so-called homogeneous operation distinguished. Stratified charge operation is particularly used for smaller loads during homogeneous operation with larger loads applied to the internal combustion engine is used.
Im Schichtladungsbetrieb wird der Kraftstoff während der Verdichtungsphase der Brennkraftmaschine in den Brennraum derart eingespritzt, daß sich im Zeitpunkt der Zündung eine Kraftstoffwolke in unmittelbarer Umgebung einer Zündkerze befindet. Diese Einspritzung kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. So ist es möglich, daß die eingespritzte Kraftstoffwolke sich bereits während bzw. unmittelbar nach der Einspritzung bei der Zündkerze befindet und von dieser entzündet wird. Ebenfalls ist es möglich, daß die eingespritzte Kraftstoffwolke durch eine Ladungsbewegung zu der Zündkerze geführt und dann erst entzündet wird. Bei beiden Brennverfahren liegt keine gleichmäßige Kraftstoffverteilung vor, sondern eine Schichtladung.In stratified charge mode, the fuel is used during the Compression phase of the internal combustion engine in the combustion chamber injected such that at the time of ignition a Cloud of fuel in the immediate vicinity of a spark plug located. This injection can be different Way. So it is possible that the injected Fuel cloud is already during or immediately after the injection is at the spark plug and from this is ignited. It is also possible that the injected cloud of fuel through a charge movement the spark plug is guided and only then ignited. at the two combustion processes are not uniform Fuel distribution before, but a stratified charge.
Der Vorteil des Schichtladungsbetriebs liegt darin, daß dort mit einer sehr geringen Kraftstoffmenge die anliegenden kleineren Lasten von der Brennkraftmaschine ausgeführt werden können. Größere Lasten können allerdings nicht durch den Schichtladungsbetrieb erfüllt werden.The advantage of stratified charge operation is that there with a very small amount of fuel applied smaller loads from the internal combustion engine can be executed. Larger loads can, however cannot be fulfilled by stratified charge operation.
Im für derartige größere Lasten vorgesehenen Homogenbetrieb wird der Kraftstoff während der Ansaugphase der Brennkraftmaschine eingespritzt, so daß eine Verwirbelung und damit eine Verteilung des Kraftstoffs in dem Brennraum noch ohne weiteres erfolgen kann. Insoweit entspricht der Homogenbetrieb etwa der Betriebsweise von Brennkraftmaschinen, bei denen in herkömmlicher Weise Kraftstoff in das Ansaugrohr eingespritzt wird. Bei Bedarf kann auch bei kleineren Lasten der Homogenbetrieb eingesetzt werden.In homogeneous operation intended for such larger loads the fuel is during the intake phase of the Internal combustion engine injected so that a swirl and thus a distribution of the fuel in the combustion chamber can still be done easily. To that extent corresponds to Homogeneous operation such as the operation of Internal combustion engines in the conventional way Fuel is injected into the intake pipe. If necessary can operate even with smaller loads be used.
Im Schichtladungsbetrieb wird die Drosselklappe in dem zu dem Brennraum führenden Ansaugrohr weit geöffnet und die Verbrennung wird im wesentlichen nur durch die einzuspritzende Kraftstoffmasse gesteuert und/oder geregelt. Im Homogenbetrieb wird die Drosselklappe in Abhängigkeit von dem angeforderten Moment geöffnet bzw. geschlossen und die einzuspritzende Kraftstoffmasse wird in Abhängigkeit von der angesaugten Luftmasse gesteuert und/oder geregelt.In stratified charge operation, the throttle valve is closed the intake pipe leading the combustion chamber wide open and the Incineration is essentially only through the Fuel mass to be injected controlled and / or regulated. In homogeneous operation, the throttle valve is in Dependent on the requested moment opened or closed and the fuel mass to be injected is in Controlled depending on the intake air mass and / or regulated.
In beiden Betriebsarten, also im Schichtladungsbetrieb und im Homogenbetrieb, wird die einzuspritzende Kraftstoffmasse in Abhängigkeit zusätzlich von einer Mehrzahl weiterer Betriebsgrößen auf einen im Hinblick auf Kraftstoffeinsparung, Abgasreduzierung und dergleichen optimalen Wert gesteuert und/oder geregelt. Die Steuerung und/oder Regelung ist dabei in den beiden Betriebsarten unterschiedlich.In both operating modes, i.e. in stratified charge mode and in homogeneous operation, the fuel mass to be injected depending on a number of others Company sizes on one with regard to Saving fuel, reducing emissions and the like optimal value controlled and / or regulated. The control and / or regulation is in the two operating modes differently.
Bei der Steuerung und/oder Regelung direkteinspritzender Brennkraftmaschinen muß jede der beiden Betriebsarten separat berücksichtigt werden. Ebenfalls muß gewährleistet werden, daß bei der Umschaltung insbesondere von dem Homogenbetrieb in den Schichtladungsbetrieb das von der Brennkraftmaschine abgegebene Moment konstant bleibt.In the case of control and / or regulation, direct injection Internal combustion engines must operate in either of the two modes be considered separately. Must also be guaranteed be that when switching in particular from the Homogeneous operation in the stratified charge operation of the Internal combustion engine torque remains constant.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine zu schaffen, das eine momentenkonstante Umschaltung von der zweiten in die erste Betriebsart ermöglicht.The object of the invention is a method for operating to create an internal combustion engine, the one instantaneous changeover from the second to the first Operating mode enabled.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren bzw. bei einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die in der ersten Betriebsart einzuspritzende Kraftstoffmasse in Abhängigkeit von einem Lambda-Reglerfaktor der zweiten Betriebsart sowie in Abhängigkeit von weiteren, den Einspritzungen der zweiten Betriebsart zugrundeliegenden Betriebsparametern der Brennkraftmaschine ermittelt wird.This task is carried out in a process or in a Internal combustion engine of the aforementioned invention solved in that in the first mode fuel mass to be injected depending on a Lambda controller factor of the second operating mode and in Dependence on others, the injections of the second Operating mode underlying operating parameters of the Internal combustion engine is determined.
Durch die Verwendung von Betriebsgrößen des Homogenbetriebs bei der Steuerung und/oder Regelung des Schichtladungsbetriebs wird die Möglichkeit geschaffen, daß beim Umschalten von dem Homogenbetrieb in den Schichtladungsbetrieb ein Umschaltruck aufgrund von Momentenunterschieden vermieden werden kann. Damit wird die Laufruhe der Brennkraftmaschine und der Komfort für den Fahrer des Kraftfahrzeugs erhöht und eine Momentenkonstanz beim Umschalten von dem Homogenbetrieb in den Schichtladungsbetrieb erreicht.Through the use of operating variables of homogeneous operation in the control and / or regulation of the Stratified charge operation creates the possibility that when switching from homogeneous operation to Stratified charge operation due to a changeover Differences in torque can be avoided. With that the Smooth running of the internal combustion engine and comfort for the Driver of the motor vehicle increased and a constant torque when switching from homogeneous operation to Stratified charge operation reached.
Des weiteren erfolgt die Steuerung und/oder Regelung des Schichtladungsbetriebs auf der Grundlage der Steuerung und/oder Regelung des Homogenbetriebs. Daraus ergibt sich der Vorteil, daß die Steuerung und/oder Regelung des Homogenbetriebs, insbesondere die dazu erforderlichen Softwaremodule oder dergleichen, von bekannten Brennkraftmaschinen übernommen werden können, die nur im Homogenbetrieb betrieben werden. Es ist somit nur erforderlich, die Steuerung und/oder Regelung für den neu hinzukommenden Schichtladungsbetrieb zu erstellen Diese Steuerung und/oder Regelung wird dann auf die bekannten Softwaremodule "aufgesetzt", so daß insgesamt eine Steuerung und/oder Regelung für eine direkteinspritzende Brennkraftmaschine entsteht.Furthermore, the control and / or regulation of the Stratified charge operation based on the control and / or regulation of homogeneous operation. This results in the advantage that the control and / or regulation of the Homogeneous operation, especially the necessary Software modules or the like, from known Internal combustion engines can only be taken over in Homogeneous operation. So it's just required the control and / or regulation for the new additional stratified charge operation to create this Control and / or regulation is then based on the known Software modules "put on", so that a total Control and / or regulation for a direct injection Internal combustion engine is created.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Lambda-Reglerfaktor mittels einer zeit- und/oder drehzahlabhängigen Kennlinie verändert wird.It is particularly advantageous if the lambda control factor by means of a time and / or speed-dependent characteristic curve is changed.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Lambda-Reglerfaktor der zweiten Betriebsart gespeichert. Dies stellt eine Maßnahme dar, die ein momentenkonstantes Umschalten von dem Schichtladungsbetrieb zurück in den Homogenbetrieb ermöglicht.In an advantageous development of the invention the lambda controller factor of the second operating mode saved. This is a measure that a torque constant switching from stratified charge operation back into homogeneous operation.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die in der ersten Betriebsart einzuspritzende Kraftstoffmasse in Abhängigkeit von einer Ansauglufttemperatur und/oder einem Umgebungsdruck ermittelt. Damit kann die Umschaltung von dem Homogenbetrieb in den Schichtladungsbetrieb im Sinne einer Momentenkonstanz weiter verbessert werden.In a further advantageous embodiment of the Invention will be in the first mode fuel mass to be injected depending on a Intake air temperature and / or an ambient pressure determined. This can be used to switch from Homogeneous operation in the stratified charge operation in the sense of a Constant torque can be further improved.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die in der ersten Betriebsart einzuspritzende Kraftstoffmasse in Abhängigkeit von dem angeforderten Moment ermittelt. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das angeforderte Moment mittels einer drehzahlabhängigen Kennlinie verändert wird, und/oder wenn das angeforderte Moment in Abhängigkeit von einem spezifischen Heizwert des Kraftstoffs und/oder einem Wirkungsgrad der Verbrennung der Brennkraftmaschine in der ersten Betriebsart verändert wird.
- Figur 1
- zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs,
Figur 2- zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine der Figur 1, und
- Figur 3
- zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines
Teils des Verfahrens der
Figur 2 im Detail.
- Figure 1
- shows a schematic block diagram of an embodiment of an internal combustion engine of a motor vehicle according to the invention,
- Figure 2
- shows a schematic flow diagram of an embodiment of a method according to the invention for operating the internal combustion engine of Figure 1, and
- Figure 3
- shows a schematic flow diagram of part of the method of Figure 2 in detail.
In der Figur 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 dargestellt,
bei der ein Kolben 2 in einem Zylinder 3 hin- und
herbewegbar ist. Der Zylinder 3 ist mit einem Brennraum 4
versehen, an den über Ventile 5 ein Ansaugrohr 6 und ein
Abgasrohr 7 angeschlossen sind. Des weiteren sind dem
Brennraum 4 ein mit einem Signal TI ansteuerbares
Einspritzventil 8 und eine mit einem Signal ZW ansteuerbare
Zündkerze 9 zugecrdnet.1 shows an internal combustion engine 1,
in which a
Das Ansaugrohr 6 ist mit einem Luftmassensensor 10 und das
Abgasrohr 7 kann mit einem Lambda-Sensor 11 versehen sein.
Der Luftmassensensor 10 mißt die Luftmasse der dem
Ansaugrohr 6 zugeführten Frischluft und erzeugt in
Abhängigkeit davon ein Signal LM. Der Lambda-Sensor 11 mißt
den Sauerstoffgehalt des Abgases in dem Abgasrohr 7 und
erzeugt in Abhängigkeit davon ein Signal λ.The
In dem Ansaugrohr 6 ist eine Drosselklappe 12
untergebracht, deren Drehstellung mittels eines Signals DK
einstellbar ist.A
In einer ersten Betriebsart, dem Schichtladungsbetrieb der
Brennkraftmaschine 1, wird die Drosselklappe 12 weit
geöffnet. Der Kraftstoff wird von dem Einspritzventil 8
während einer durch den Kolben 2 hervorgerufenen
Verdichtungsphase in den Brennraum 4 eingespritzt, und zwar
örtlich in die unmittelbare Umgebung der Zündkerze 9 sowie
zeitlich in geeignetem Abstand vor dem Zündzeitpunkt. Dann
wird mit Hilfe der Zündkerze 9 der Kraftstoff entzündet, so
daß der Kolben 2 in der nunmehr folgenden Arbeitsphase
durch die Ausdehnung des entzündeten Kraftstoffs
angetrieben wird.In a first operating mode, the stratified charge mode of the
Internal combustion engine 1, the
In einer zweiten Betriebsart, dem Homogenbetrieb der
Brennkraftmaschine 1, wird die Drosselklappe 12 in
Abhängigkeit von der erwünschten, zugeführten Luftmasse
teilweise geöffnet bzw. geschlossen. Der Kraftstoff wird
von dem Einspritzventil 8 während einer durch den Kolben 2
hervorgerufenen Ansaugphase in den Brennraum 4
eingespritzt. Durch die gleichzeitig angesaugte Luft wird
der eingespritzte Kraftstoff verwirbelt und damit in dem
Brennraum 4 im wesentlichen gleichmäßig verteilt. Danach
wird das Kraftstoff/Luft-Gemisch während der
Verdichtungsphase verdichtet, um dann von der Zündkerze 9
entzündet zu werden. Durch die Ausdehnung des entzündeten
Kraftstoffs wird der Kolben 2 angetrieben.In a second operating mode, the homogeneous operation of the
Internal combustion engine 1, the
Im Schichtladungsbetrieb wie auch im Homogenbetrieb wird
durch den angetriebenen Kolben eine Kurbelwelle 14 in eine
Drehbewegung versetzt, über die letztendlich die Räder des
Kraftfahrzeugs angetrieben werden. Der Kurbelwelle 14 ist
ein Drehzahlsensor 15 zugeordnet, der in Abhängigkeit von
der Drehbewegung der Kurbelwelle 14 ein Signal N erzeugt.In stratified charge mode as well as in homogeneous mode
through the driven piston a
Die im Schichtladungsbetrieb und im Homogenbetrieb von dem
Einspritzventil 8 in den Brennraum 4 eingespritzte
Kraftstoffmasse wird von einem Steuergerät 16 insbesondere
im Hinblick auf einen geringen Kraftstoffverbrauch und/oder
eine geringe Schadstoffentwicklung gesteuert und/oder
geregelt. Zu diesem Zweck ist das Steuergerät 16 mit einem
Mikroprozessor versehen, der in einem Speichermedium,
insbesondere in einem Read-Only-Memory ein Programm
abgespeichert hat, das dazu geeignet ist, die genannte
Steuerung und/oder Regelung durchzuführen.The in stratified charge and homogeneous operation of the
Das Steuergerät 16 ist von Eingangssignalen beaufschlagt,
die mittels Sensoren gemessene Betriebsgrößen der
Brennkraftmaschine darstellen. Beispielsweise ist das
Steuergerät 16 mit dem Luftmassensensor 10, dem Lambda-Sensor
11 und dem Drehzahlsensor 15 verbunden. Des weiteren
ist das Steuergerät 16 mit einem Fahrpedalsensor 17
verbunden, der ein Signal FP erzeugt, das die Stellung
eines von einem Fahrer betätigbaren Fahrpedals und damit
das von dem Fahrer angeforderte Moment angibt. Das
Steuergerät 16 erzeugt Ausgangssignale, mit denen über
Aktoren das Verhalten der Brennkraftmaschine entsprechend
der erwünschten Steuerung und/oder Regelung beeinflußt
werden kann. Beispielsweise ist das Steuergerät 16 mit dem
Einspritzventil 8, der Zündkerze 9 und der Drosselklappe 12
verbunden und erzeugt die zu deren Ansteuerung
erforderlichen Signale TI, ZW und DK.The
Von dem Steuergerät 16 wird das nachfolgend anhand der
Figuren 2 und 3 beschriebene Verfahren zur Steuerung
und/oder Regelung eines Homogenbetriebs und eines
Schichtladungsbetriebs durchgeführt. Die in den Figuren 2
und 3 gezeigten Blöcke stellen dabei Funktionen des
Verfahrens dar, die beispielsweise in der Form von
Softwaremodulen oder dergleichen in dem Steuergerät 16
realisiert sind.The
In der Figur 2 wird in einem Block 20 eine
Momentenkoordination durchgeführt. Dies bedeutet, daß aus
einer Mehrzahl von eingangsseitigen Momentenanforderungen
ein sogenanntes indiziertes Moment mi ermittelt wird, das
das gesamte, von der Brennkraftmaschine 1 geforderte Moment
darstellt. Bei den eingangsseitigen Momentenanforderungen
kann es sich beispielsweise um das Signal FP handeln, das
von dem Fahrpedalsensor 17 erzeugt wird, und das das von
dem Fahrer angeforderte Moment darstellt.A
Das indizierte Moment mi ist einer Füllungssteuerung
und/oder -regelung 21 zugeführt, die in Abhängigkeit von
dem indizierten Moment mi und gegebenenfalls einer Mehrzahl
weiterer Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 ein Signal
DKhom erzeugt, das der Ansteuerung der Drosselklappe 12 im
Homogenbetrieb dient. Mit Hilfe der Füllungssteuerung
und/oder -regelung 21 wird die Drosselklappe 12 derart
beeinflußt, daß das erwünschte Moment von der
Brennkraftmaschine 1 erzeugt und abgegeben wird.The indicated moment mi is a filling control
and / or
Das Signal DKhom ist einer Kraftstoffsteuerung und/oder -
regelung 22 zugeführt, die in Abhängigkeit von dem Signal
DKhom und von weiteren Betriebsgrößen der
Brennkraftmaschine 1 ein Signal mkhom erzeugt, das der von
dem Einspritzventil 8 einzuspritzenden Kraftstoffmasse im
Homgenbetrieb entspricht. Bei den weiteren Betriebsgrößen
kann es sich beispielsweise um einen Lambda-Reglerfaktor
für den Homogenbetrieb LFhom und um adaptierte Werte AW
handeln, die für den Homogenbetrieb wesentlich sind.The signal DKhom is a fuel control and / or -
Befindet sich die Brennkraftmaschine 1 im Homogenbetrieb,
so wird ein Schalter 23 in die in der Figur 2 dargestellte
Stellung für den Homogenbetrieb umgeschaltet. Damit werden
die Signale DKhom und mkhom als Ansteuersignale DK und mk
für die Drosselklappe 12 und für das Einspritzventil 8
weitergegeben. Das Signal mk, also die einzuspritzende
Kraftstoffmasse, wird dabei noch in ein Signal TI
umgewandelt, mit dem dann das Einspritzventil angesteuert
wird.If the internal combustion engine 1 is in homogeneous operation,
so a
Der bisher beschriebene Aufbau der Steuerung und/oder Regelung der Brennkraftmaschine 1 entspricht derjenigen Steuerung und/oder Regelung, die bei bekannten Brennkraftmaschinen verwendet wird, die nur im Homogenbetrieb betrieben werden. Die dortigen bekannten Softwaremodule oder dergleichen können daher bei der vorliegenden Steuerung und/oder Regelung übernommen und weiterverwendet werden.The structure of the control described above and / or Regulation of the internal combustion engine 1 corresponds to that Control and / or regulation in the known Internal combustion engines is used only in Homogeneous operation. The known ones there Software modules or the like can therefore present control and / or regulation adopted and continue to be used.
Soll die beschriebene Brennkraftmaschine 1 im
Schichtladungsbetrieb betrieben werden, so wird der
Schalter 23 in die in der Figur 2 dargestellte Stellung
umgeschaltet.If the internal combustion engine 1 described in
Stratified charge operation, so the
In der Figur 2 ist eine Drosselklappensteuerung und/oder -
regelung 24 vorgesehen, die gegebenenfalls in Abhängigkeit
von Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 ein Signal
DKschicht erzeugt, das über den Schalter 23 als Signal DK
an die Drosselklappe 12 weitergegeben wird. Dieses Signal
DKschicht dient der Einstellung der Drosselklappe 12 im
Schichtladungsbetrieb.FIG. 2 shows a throttle valve control and / or
Bei der Drosselklappensteuerung und/oder -regelung 24 kann
es sich beispielsweise um eine Kennlinie handeln, mit der
das Signal DKschicht in Abhängigkeit von der Drehzahl
ermittelt wird. Ebenfalls ist es möglich, daß das Signal
DKschicht in Abhängigkeit von einem Differenzdruck.über der
Drosselklappe 12 gesteuert und/oder geregelt wird.
Wesentlich ist, daß die Drosselklappe 12 im
Schichtladungsbetrieb so weit geöffnet ist, daß die
Brennkraftmaschine 1 von leicht entdrosselt bis völlig
entdrosselt laufen kann.In the throttle valve control and / or
Ein Korrekturblock 25 ist in der Figur 2 vorgesehen, der in
Abhängigkeit von dem indizierten Moment mi und einer
Mehrzahl weiterer Eingangsgrößen ein Signal mkschicht
erzeugt, das die einzuspritzende Kraftstoffmasse im
Schichtladungsbetrieb darstellt. Befindet sich der Schalter
23 in der Stellung für den Schichtladungsbetrieb, so wird
das Signal mkschicht als einzuspritzende Kraftstoffmasse mk
an das Einspritzventil 8 weitergegeben.A
Das indizierte Moment mi ist einem λ-Soll-Schicht-Kennfeld
26 zugeführt, das ebenfalls mit der Drehzahl N der
Brennkraftmaschine 1 beaufschlagt ist. Das λ-Soll-Schicht-Kennfeld
26 erzeugt ein Signal λsollschicht in Abhängigkeit von
dem indizierten Moment mi und der Drehzahl N, das der
Korrektur einer aufgrund beispielsweise einer
Abgasrückführung oder Tankentlüftung erforderlichen
Drosselung der Brennkraftmaschine 1 dient. Eine derartige
Drosselung wirkt sich auf das erzeugte Moment und auf das
Kraftstoff/Luft-Verhältnis aus. Mit dem Signal λsollschicht
wird dieser Einfluß insbesondere im Sinne einer
Momentenkonstanz beim Umschalten von dem Homogenbetrieb in
den Schichtladungsbetrieb kompensiert.The indicated torque mi is supplied to a λ target-
Der Korrekturblock 25 ist im Detail in Figur 3 dargestellt.
Dem Korrekturblock 25 sind das Signal λsollschicht, das
indizierte Moment mi, die adaptierten Werte AW für den
Homogenbetrieb, der Lambda-Reglerfaktor LFhom für den
Homogenbetrieb, eine Ansauglufttemperatur ALT und ein
Umgebungsdruck UD zugeführt.The
Der Lamda-Reglerfaktor LFhom für den Homogenbetrieb wird nach einem Umschalten in den Schichtladungsbetrieb abgespeichert und damit eingefroren. Unabhängig davon wird dieser Lambda-Reglerfaktor LFhom als Korrekturgröße bei der Kraftstoffmassenberechnung für den Schichtladungsbetrieb entsprechend Figur 3 herangezogen.The Lamda controller factor LFhom for homogeneous operation is after switching to stratified charge mode saved and thus frozen. Regardless of that this lambda controller factor LFhom as a correction variable in the Fuel mass calculation for stratified charge operation used according to Figure 3.
Nach der Figur 3 ist der Lamda-Reglerfaktor LFhom einer
Kennlinie 27 zugeführt, die eine zeit- und/oder
drehzahlabhängige Beeinflussung desselben durchführt. Dies
ist insbesondere dann erforderlich, wenn die bekannte
Steuerung und/oder Regelung für den Homogenbetrieb bei
Lastwechseln einen Anfangswert für die Lambdaregelung nach
einer Rückschaltung in den Homogenbetrieb erfordert. Der
veränderte Lambda-Reglerfaktor wird in diesem Fall dann als
Anfangswert nach dem Umschalten in den Homogenbetrieb
verwendet.According to FIG. 3, the lambda regulator factor LFhom is one
Es ist jedoch ebenfalls möglich, daß der Lambda-Reglerfaktor
LFhom im Schichtladungsbetrieb beibehalten
wird. In diesem Fall kann eine größere oder kleinere
einzuspritzende Kraftstoffmasse durch Veränderungen an dem
Einspritzvenil 8 hervorgerufen werden.However, it is also possible that the lambda regulator factor
Maintain LFhom in stratified charge mode
becomes. In this case, a larger or smaller one
fuel mass to be injected by changes in the
Das Ausgangssignal der Kennlinie 27 wird mit den
adaptierten Werten AW, dem Umgebungsdruck UD und der
Ansauglufttemperatur ALT multiplikativ entsprechend der
Figur 3 zu einem Signal F verknüpft. Mit dem Ergebnis
dieser Multiplikationen wird das Signal λsollschicht dividiert.
Das Ergebnis dieser Division wird einem Block 28 der Figur
3 zugeführt, der der Berücksichtigung des Unterschieds der
Wirkungsgrade des Homogenbetriebs und des
schichtladungsbetriebs dient.The output signal of the
In dem Block 28 wird mit Hilfe einer Kennlinie aus dem
Divisionsergebnis von λsollschicht/F ein Korrekturfaktor Fkorr
ermittelt, der den erwähnten Wirkungsgradunterschied
zwischen dem Homogenbetrieb und dem Schichtladungsbetrieb
darstellt. Dieser Korrekturfaktor Fkorr wird nachfolgend
zur Korrektur der im Schichtladungsbetrieb an sich
einzuspritzenden Kraftstoffmasse verwendet.In
Diese an sich einzuspritzende Kraftstoffmasse wird nach der
Figur 3 aus dem indizierten Moment mi in einem Block 29
berechnet, und zwar nach der Gleichung
Das Ausgangssignal des Blocks 29, also die an sich
einzuspritzende Kraftstoffmasse, wird danach multiplikativ
mit dem Korrekturwert Fkorr verknüpft. Das Ausgangssignal
des Blocks 29, das bisher nur den Wirkungsgrad des
Schichtladungsbetriebs berücksichtigt hat, wird dadurch in
Abhängigkeit von dem erläuterten Wirkungsgradunterschied
zwischen dem Homogenbetrieb und dem Schichtladungsbetrieb
korrigiert. Es ergibt sich daraus die im
Schichtladungsbetrieb einzuspritzende Kraftstoffmasse
mkschicht. Wie bereits erwähnt, wird dieses Signal
mkschicht über den im Schichtladungsbetrieb entsprechend
umgestellten Schalter als einzuspritzende Kraftstoffmasse
mk an die Einspritzventile 8 weitergegeben.The output signal of
Claims (8)
- Method for operating an internal combustion engine (1), in particular of a motor vehicle, in which fuel is injected directly into a combustion chamber (4) either in a first operating mode during a compression phase or in a second operating mode during an induction phase, in which the engine is switched between the two operating modes, and in which the operating variables which influence the torque output by the internal combustion engine (1) are controlled differently in the two operating modes as a function of a required torque (mi), characterized in that the mass of fuel (mkschicht) which is to be injected in the first operating mode is determined as a function of a lambda controller factor (LFhom) of the second operating mode and as a function of further operating parameters of the internal combustion engine (1), on which the injections in the second operating mode are based.
- Method according to Claim 1, characterized in that the lambda controller factor (LFhom) is changed by means of a time-dependent and/or speed-dependent characteristic curve (27).
- Method according to one of Claims 1 or 2, characterized in that the lambda controller factor (LFhom) of the second operating mode is stored.
- Method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the mass of fuel (mkschicht) which is to be injected in the first operating mode is determined as a function of an intake-air temperature (ALT) and/or an ambient pressure (UD).
- Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the mass of fuel (mkschicht) which is to be injected in the first operating mode is determined as a function of the required torque (mi).
- Method according to Claim 5, characterized in that the required torque (mi) is changed by means of a speed-dependent characteristic diagram (26).
- Method according to one of Claims 5 or 6, characterized in that the required torque (mi) is determined as a function of a specific calorific value (Hu) of the fuel and/or an efficiency (□verbr) of the combustion of the internal combustion engine (1) in the first operating mode.
- Internal combustion engine (1), in particular for a motor vehicle, having an injection valve (8), by means of which fuel is injected directly into a combustion chamber (4) either in a first operating mode during a compression phase or in a second operating mode during an induction phase, and having a control unit (17) for switching between the two operating modes and for differently controlling, in the two operating modes, the operating variables which influence the torque output by the internal combustion engine (1) as a function of a required torque (mi), characterized in that the control unit (16) determines the mass of fuel (mkschicht) which is to be injected in the first operating mode as a function of a lambda controller factor (LFhom) of the second operating mode and as a function of further operating parameters of the internal combustion engine (1), on which the injections in the second operating mode are based.
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