EP1730392A1 - Verfahren zur bereitstellung eines momentenvorhalts bei der steuerung einer brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zur bereitstellung eines momentenvorhalts bei der steuerung einer brennkraftmaschine

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EP1730392A1
EP1730392A1 EP05715986A EP05715986A EP1730392A1 EP 1730392 A1 EP1730392 A1 EP 1730392A1 EP 05715986 A EP05715986 A EP 05715986A EP 05715986 A EP05715986 A EP 05715986A EP 1730392 A1 EP1730392 A1 EP 1730392A1
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EP
European Patent Office
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torque
air
fuel
ignition angle
mass
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05715986A
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English (en)
French (fr)
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Gerd Krämer
Norbert Klauer
Frank Strahsen
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Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02D41/1473—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation method
    • F02D41/1475—Regulating the air fuel ratio at a value other than stoichiometry

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling an internal combustion engine - in particular for controlling torque interventions or when an Otto engine is idling - according to the preamble of claim 1.
  • the torque to be output can be adjusted very quickly by adjusting the ignition angle in the direction of the ignition angle that is optimal in terms of torque. Short-term torque requests can be quickly compensated in this way and only lead to a slight reduction in the idle speed. A torque reserve set after this, however, leads to an increase in fuel consumption - in particular when the internal combustion engine is idling.
  • the invention has for its object to provide a generic method, which is improved in terms of the amount of torque and in terms of fuel consumption.
  • the object is achieved by the entirety of the features of claim 1.
  • a first torque reserve is generated and then, when there is a positive torque request, the available torque is called up by the targeted increase in the fuel mass.
  • the mixture is thinned out by increasing the air mass while keeping the supplied or supplied fuel mass constant (e.g. by keeping the injection time constant). This does not change the engine torque, but the air-fuel mixture is leaner and at the same time achieves considerable fuel savings when idling.
  • a torque request occurs regularly, for example, in idle mode when the servo-assisted steering is actuated or consumers such as the air conditioning system are switched on.
  • the method according to the invention is particularly suitable for regulating an idling speed to be kept constant. Further torque requirements occur in normal driving, for example when an automated gear change is imminent. Even in overrun mode, a torque reserve is preferably always generated in order to be able to react as promptly as possible to corresponding driver requests (load request).
  • the operation of the internal combustion engine is monitored on the basis of various operating parameters so that it can be made available in all situations in which a corresponding torque reserve is desired, so that if there are corresponding operating parameters that signal an imminent torque request, a torque reserve is generated. In all cases, the spontaneous response behavior of the internal combustion engine is ensured by the method according to the invention and a significant saving in fuel is achieved in comparison with known methods.
  • a further torque reserve is achieved in that, while the ignition angle is adjusted in the late direction, the fuel mass to be made available is increased with an analogously increasing air mass. If a higher torque reserve is requested than is possible by increasing the air mass while keeping the fuel mass constant due to the combustion limit, the fuel mass is increased analogously to this as the air mass also increases and, at the same time, the ignition angle is retarded.
  • Figure 1 the structure of a torque reserve according to the invention on the basis of schematic relationships between different operating variables in a diagram
  • Figure 2 the construction of a composite torque reserve from two different torque reserve components using a block diagram.
  • line MM shows the time profile of the existing torque of an internal combustion engine (engine torque)
  • line ZW the time profile of the ignition angle
  • line KM the time profile of the fuel mass provided
  • line ⁇ the time profile of the air -Fuel ratio
  • the line LM represents the time course of the air mass provided.
  • the course of the air mass LM is analogous to the course of the torque reserve or torque reserve MV to be generated. The generation of a torque reserve for a gasoline engine in homogeneous operation according to the invention is explained below using the relationships shown in FIG. 1:
  • the air mass LM is increased to generate a first torque reserve MV1 at time t1 while the fuel mass KM remains the same, and the air-fuel mixture is thereby leaned.
  • the air-fuel mixture is thinned out until a predefined mixture ratio lambda ⁇ with a predeterminable limit value ⁇ Grenz is set at time t2.
  • a first torque reserve MV1 is hereby built up without changing the actual engine torque MM.
  • This first torque reserve MV1 is essentially limited by setting the limit value ⁇ G ence for the mixture ratio lambda ⁇ .
  • a further torque reserve MV2 is achieved in a development of the invention in that the ignition angle ZW - in particular based on an efficiency-optimal setting - is adjusted in the late direction and the air mass LM and the fuel mass KM are increased, preferably while maintaining their distribution.
  • the generation of the torque reserve by adjusting the ignition angle ZW and at the same time increasing the air and fuel mass chronologically follows the generation of a torque reserve (first torque reserve MV1) realized by the thinning of the air-fuel mixture. This is only the case in a preferred embodiment of the invention - the reverse order of the different types of generation of the torque reserves can also take place.
  • first torque reserve MV1 realized by the thinning of the air-fuel mixture.
  • FIG. 2 illustrates the program control part for dividing a desired total torque reserve MV into a first torque reserve MV1 and into a second torque reserve MV2, the first torque reserve MV1 via a leaner air-fuel mixture and the second torque reserve MV2 via a retardation of the ignition angle ZW with a simultaneous increase in the air mass LM and the fuel mass KM.
  • a setpoint torque Ms o ii which is required on the basis of the current operating conditions is transferred to an ignition angle control ZWS and to a lambda control ⁇ S via a torque coordination MK.
  • a total target torque M S ⁇ iLg es resulting from the target torque Ms o ii and a desired torque reserve MV is transferred to a superordinate load control LS.
  • a required air mass LM is determined by the load control LS and set by means of actuating the valves (valve lift stroke), the throttle valve (throttle valve position DK), the camshaft (camshaft position VANOS) and possibly other engine components.
  • the sole increase in the air mass LM from the time t1 does not result in an increase in the engine torque MM.
  • the increase in the air mass LM is monitored and from a point in time t2 in which a predetermined air-fuel mixture ratio and thus a predetermined leaning limit has been reached, the fuel mass KM is also increased at the same time as the further increase in the air mass LM and likewise the ignition angle ZW in the direction adjusted late. This happens until the desired total torque reserve MV is reached at time t3. In this refinement of the invention, too, at no point in time does the engine torque MM output increase due to the ignition angle spike drawing - only an increase in the torque reserve MV.
  • the process of distributing the total torque reserve to the first torque reserve MV1 generated by leaning by means of increasing the air mass and the second torque reserve MV2, which is generated by drawing the ignition angle and simultaneously increasing the air mass LM and the fuel mass KM, is carried out by two interacting ones
  • Efficiency determination devices WGzw, WG ⁇ are Efficiency determination devices WGzw, WG ⁇ .
  • the efficiency determination device WG ⁇ of the lambda control ⁇ S produces a first actual torque M
  • a second one which is based on the ratio of the applied target torque Ms 0 ⁇ _ zw and the calculated actual torque M
  • a distribution of the proportions of the torque reserve to be generated is then carried out between lambda control ⁇ S and ignition angle control ZWS.
  • the efficiency determination device WGzw of the ignition angle control ZWS acts on a model Modzw for determining the ignition angle
  • the efficiency determination device WG ⁇ of the lambda control ⁇ S acts on a model Mod ⁇ for determining the respective fuel components.
  • a first torque reserve MV1 of a total torque reserve MV up to a defined limit is to be accomplished exclusively by the lambda control ⁇ S and only when the total torque reserve MV cannot be fulfilled by MV1 alone is the torque reserve going beyond that provided by the second torque reserve MV2 will be realized.
  • the lambda control unit BE lS limitation is provided, by which the efficiency of the ignition angle detecting means wgzw ZWS ⁇ until reaching a defined limit value G Renz the corresponding boundary efficiency of the respective current efficiency and upon reaching of the limit efficiency, the constant limit efficiency itself is transmitted.
  • the ignition angle control ZWS can generate the portion of the total torque reserve in the form of MV2 that exceeds the first torque reserve MV1.
  • the efficiency determination device WGzw always supplies the ignition angle model Modzw with an efficiency value of one, and thus the efficiency-optimal ignition angle ZW is always output. Only when it exceeds the defined overall efficiency conference in the lambda control lS by the lambda limit value ⁇ G of the efficiency detecting means is the firing angle wgzw ZWS supplied with an unchanged fixed efficiency value (the overall efficiency value).
  • the efficiency determination device WGzw of the ignition angle control ZWS thus determines an efficiency that is different from one for the ignition angle model Modzw once the overall efficiency defined in the lambda control ⁇ S has been reached and, depending on this, determines and outputs an ignition angle shifted accordingly in the late direction.
  • the air mass LM and the fuel mass KM are increased simultaneously with the retardation of the ignition angle.
  • An increased torque reserve can be quickly provided by means of calling up torque reserves - hereinafter referred to as torque retrieval device MAE - depending on the type of intervention desired (provision of torque by adjusting the ignition angle or providing torque by lambda control with subsequent ignition angle control when the defined lambda limit value is reached).
  • torque retrieval device MAE provides provision of torque by adjusting the ignition angle or providing torque by lambda control with subsequent ignition angle control when the defined lambda limit value is reached.
  • an additional torque request of a certain amount is received at the input of the Ignition angle control ZWS (Ms 0 u_zw) and / or the lambda control ⁇ S (Msoii. ⁇ ) performed.
  • a distribution device AE which applies the torque reserve MV to be set proportionally to the ignition angle control or the lambda control ⁇ S for at least a certain period of time.
  • part of the desired torque reserve MV together with the target torque M So ⁇ is supplied directly to the lambda control ⁇ S by the distribution device AE.
  • a slow fade-in of the generation of the torque reserve by lean-out is achieved, in that the generation takes place by means of ignition angle control and only after withdrawal of the applied torque reserve request at the input of the lambda control ⁇ S is the generation of the torque reserve by lean-out using the lambda control ⁇ S.
  • Such a display of the types of torque generation can alternatively also be achieved in that (instead of applying a torque provision component) to the lambda control ⁇ S, the limiting unit BE immediately transmits a predefined limiting efficiency based on 100% to the ignition angle control ZWS and starts instead of the minimum possible efficiency this is slowly reduced to the minimum possible efficiency.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine im homogenen Betrieb. Dabei weist die Brennkraftmaschine eine Steuereinheit zur Einstellung von Luftzufuhr, Kraftstoffzufuhr und Zündwinkel auf. Der Erfindung liegt das Problem zugrunde den Kraftstoffverbrauch zu verringern und einen bereitzustellenden Momentenvorhalt zu erhöhen. Das Problem wird gelöst, indem ausgehend von einer bestimmten Luft-­Kraftstoffgemischverteilung die zuzuführende Luftmasse (LM) erhöht und dadurch dass Luft-Kraftstoffgemisch abgemagert und ein erster Momentenvorhalt (MV1) erzeugt wird und im Falle einer positiven Momentenanforderung der zuzuführende Kraftstoffanteil (KM) zur Anfettung des Luft-Kraftstoffgemisches erhöht wird.

Description

VERFAHREN ZUR BEREITSTELLUNG EINES MOMENTENVORHALTS BEI DER STEUERUNG EINER BRENNKRAFTMASCHINE
Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine - insbesondere zur Steuerung bei Momenteneingriffen oder im Leerlaufbetrieb eines Ottomotors - gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es sind bereits verschiedenste Verfahren für die Steuerung einer Brennkraftmaschine bekannt. Im Rahmen einer Leerlaufregelung eines Ottomotors kann das abgegebene Motordrehmoment zur Konstanthaltung der Drehzahl sowohl in negative (Drehzahl senken) als auch in positive Richtung (Drehzahl anheben) verändert werden. Eine auftretende Momentenanforderung wird dabei üblicherweise durch Verstellung des Zündwinkels und die Veränderung der zuzuführenden Luft- und Kraftstoffmasse eingestellt. Um das Motormoment auch in positive Richtung mit hoher Dynamik verstellen zu können wird ein sogenannter Momentenvorhalt verwendet. Hierbei wird der Zündwinkel gegenüber dem momentenoptimalen Zündwinkel nach spät verstellt und gleichzeitig wird sowohl die zuzuführende Luftmasse als auch die zuzuführende Kraftstoffmasse erhöht (z.B. Verfahren zur Steuerung des Drehmoments mit Momentenvorhalt bei der Brennkraftmaschine eines BMW 520Ϊ Modelljahr 2004). Innerhalb dieses Momentenvorhalts kann das abzugebende Moment sehr schnell über die Verstellung des Zündwinkels in Richtung momentenoptimaler Zündwinkel verstellt werden. Kurzfristig auftretende Momentenanforderungen können auf diese Weise schnell ausgeglichen werden und führen nur zu einer geringen Absenkung der Leerlaufdrehzahl. Ein hiernach eingestellter Momentenvorhalt führt jedoch zu einer Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs - insbesondere im Leerlauf der Brennkraftmaschine.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren anzugeben, welches im Hinblick auf die Höhe des Momentenvorhalts und im Hinblick auf den Kraftstoffverbrauch verbessert ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Erhöhung der Luftmasse und die dadurch erzielte Abmagerung des Luft-Kraftstoffgemisches wird ein erster Momentenvorhalt erzeugt und dann bei einer positiven Momentenanforderung das vorgehaltene Moment durch die gezielte Erhöhung der Kraftstoffmasse abgerufen. Insbesondere wird die Abmagerung des Gemisches dadurch erreicht, dass bei Konstanthaltung der bereitgestellten bzw. zugeführten Kraftstoffmasse (z.B. durch Konstanthaltung der Einspritzzeit) die Luftmasse erhöht wird. Dadurch wird das abgegebene Motormoment nicht verändert, das Luft-Kraftstoffgemisch aber magerer und im Leerlauf zugleich eine erhebliche Einsparung an Kraftstoff erreicht. Erst aufgrund einer Momentenanforderung wird durch die Anfettung des mageren Luft-Kraftstoffgemisches auf einen Wert im Bereich Lambda=1 das angeforderte Moment tatsächlich innerhalb kürzester Zeit zur Verfügung gestellt. Denkbar ist jedoch auch lediglich die Luftmasse überproportional zur Kraftstoffmasse zu erhöhen, wodurch dann auch gleichzeitig das aktuelle Motormoment angehoben würde.
Eine Momentenanforderung tritt beispielsweise regelmäßig im Leerlaufbetrieb auf, wenn hier die servo-unterstützte Lenkung betätigt wird oder Verbraucher wie Klimaanlage zugeschaltet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders für die Einregelung einer konstant zu haltenden Leerlaufdrehzahl. Weitere Momentenanforderungen treten im normalen Fahrbetrieb auf, wenn beispielsweise ein automatisiert durchzuführender Gangwechsel bevorsteht. Auch im Schubbetrieb wird bevorzugt stets ein Momentenvorhalt generiert, um auf entsprechende Fahrerwünsche (Lastanforderung) möglichst unverzögert reagieren zu können. Damit in allen Situationen, in denen ein entsprechender Momentenvorhalt gewünscht wird, dieser bereitgestellt werden kann, wird der Betrieb der Brennkraftmaschine anhand verschiedener Betriebsparameter überwacht, so dass bei Vorliegen entsprechender Betriebsparameter, die einen bevorstehenden Momentenabruf signalisieren ein Momentenvorhalt erzeugt wird. In allen Fällen wird durch das erfindungsgemäße Verfahren ein spontanes Ansprechverhalten der Brennkraftmaschine gewährleistet und im Vergleich zu bekannten Verfahren eine deutliche Einsparung von Kraftstoff erreicht.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein weiterer Momentenvorhalt dadurch erreicht, dass bei gleichzeitiger Verstellung des Zündwinkels in Richtung spät, die bereitzustellende Kraftstoffmasse bei analog steigender Luftmasse erhöht wird. Wird also ein höherer Momentenvorhalt angefordert als durch eine Erhöhung der Luftmasse bei Konstanthaltung der Kraftstoffmasse wegen der Brenngrenze möglich ist, wird die Kraftstoffmasse bei ebenfalls weiter steigender Luftmasse analog zu dieser erhöht und gleichzeitig der Zündwinkel nach spät gezogen.
Bei einer schnellen bzw. schnell zu erledigenden Momentenanforderung wird - zeitlich betrachtet - vorzugsweise zunächst der Zündwinkel bei konstantem mageren Lambda (Lambda>1) in Richtung früh verstellt bis der jeweilige (dem eingestellten Lambda entsprechende) drehmomentoptimale Zündwinkel eingestellt ist. Erst danach wird zusätzlicher Kraftstoff zugeführt bis Lambda im Bereich Lambda=1 eingestellt ist. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 : den Aufbau eines Momentenvorhalts gemäß der Erfindung anhand schematischer Zusammenhänge verschiedener Betriebsgrößen in einem Diagramm und
Figur 2: den Aufbau eines zusammengesetzten Momentenvorhalts aus zwei unterschiedlichen Momentenvorhaltanteilen anhand eines Prinzipschaltbildes.
In Figur 1 wird durch die Linie MM der zeitliche Verlauf des vorhandenen Moments einer Brennkraftmaschine (Motormoment), durch die Linie ZW der zeitliche Verlauf des Zündwinkels, durch die Linie KM der zeitliche Verlauf der bereitgestellten Kraftstoffmasse, durch die Linie λ der zeitliche Verlauf des Luft-Kraftstoffverhältnisses und durch die Linie LM der zeitliche Verlauf der bereitgestellten Luftmasse dargestellt. Dabei ist der Verlauf der Luftmasse LM analog zu dem Verlauf der zu erzeugenden Momentenreserve bzw. des Momentenvorhalts MV. Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Erzeugung eines Momentenvorhalts für einen Ottomotor im homogenen Betrieb arbeitend anhand der in Figur 1 dargestellten Zusammenhänge erläutert:
Ausgehend von einem stationären Motormoment MM - z.B. im Leerlauf einer Brennkraftmaschine - wird zur Erzeugung eines ersten Momentenvorhalts MV1 im Zeitpunkt t1 bei gleichbleibender Kraftstoffmasse KM die Luftmasse LM erhöht und hierdurch das Luft-Kraftstoffgemisch abgemagert. Es erfolgt eine Abmagerung des Luft-Kraftstoffgemisches bis im Zeitpunkt t2 ein vordefiniertes Gemischverhältnis Lambda λ mit einem vorgebbaren Grenzwert ÄGrenz eingestellt ist. In der Momentenenvorhalt-Aufbauphase I - in der Zeit zwischen t1 und t2 - wird hierdurch ohne eine Veränderung des tatsächlichen Motormoments MM ein erster Momentenvorhalt MV1 aufgebaut. Dieser erste Momentenvorhalt MV1 ist im wesentlichen begrenzt durch die Vorgabe des Grenzwertes λGrenz für das Gemischverhältnis Lambda λ. Im dargestellten Beispiel beträgt der vorgegebene Grenzwert λGrenz =1 ,15 - ein bevorzugter Grenzwert λGrenz findet sich im Bereich λGrenz = 1 ,1 ... 1 ,25.
Ein weiterer Momentenvorhalt MV2 wird in einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht, dass der Zündwinkel ZW - insbesondere ausgehend von einer wirkungsgradoptimalen Einstellung - in Richtung spät verstellt wird und die Luftmasse LM und die Kraftstoff masse KM - vorzugsweise unter Beibehaltung ihrer Verteilung - erhöht werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel schließt sich die Erzeugung des Momentenvorhalts durch Verstellung des Zündwinkels ZW und gleichzeitige Erhöhung der Luft- und Kraftstoff masse (weiterer Momentenvorhalt MV2) zeitlich gesehen an die durch Abmagerung des Luft-Kraftstoffgemisches realisierte Erzeugung eines Momentenvorhalts (erster Momentenvorhalt MV1) an. Dies ist lediglich in einer bevorzugten Ausführung der Erfindung der Fall - es kann auch eine umgekehrte Reihenfolge der unterschiedlichen Erzeugungsarten der Momentenvorhalte erfolgen. Gemäß Figur 1 wird für einen gewünschten Momentenvorhalt größer MV1 ab dem Zeitpunkt t2 in einer Momentenvorhalt-Auf bauphase II (in dem der Grenzwert λGrθnz erreicht ist) bei gleichzeitiger Spätziehung des Zündwinkels ZW die Luftmasse LM und die Kraftstoffmasse KM gleichmäßig erhöht, bis der gewünschte weitere Momentenvorhalt MV2 und somit ein gewünschter Gesamtmomentenvorhalt MV (MV=MV1+MV2) erreicht ist.
Gemäß Figur 2 wird eine bevorzugte Wirkungsweise einer Steuerung bzw. Regelung bei der Aufteilung der aufgrund einer Weiterbildung der Erfindung erzeugten Momentenvorhalte veranschaulicht. Figur 2 veranschaulicht den Programmsteuerteil zur Aufteilung eines gewünschten Gesamtmomentenvorhalts MV in einen ersten Momentenvorhalt MV1 und in einen zweiten Momentenvorhalt MV2, wobei der erste Momentenvorhalt MV1 über eine Abmagerung des Luft-Kraftstoffgemisches und der zweite Momentenvorhalt MV2 über eine Spätziehung des Zündwinkels ZW bei gleichzeitiger Erhöhung der Luftmasse LM und der Kraftstoffmasse KM erfolgt.
Hierfür wird über eine Momentenkoordination MK ein aufgrund der aktuell vorliegenden Betriebsbedingungen erforderliches Sollmoment Msoii an eine Zündwinkelsteuerung ZWS und an eine Lambdasteuerung λS übergeben. Gleichzeitig wird an eine übergeordnete Laststeuerung LS ein sich aus dem Sollmoment Msoii und einem gewünschten Momentenvorhalt MV ergebendes Gesamtsollmoment MSθiLges übergeben. Aufgrund des gewünschten Gesamtsollmoments MSoiι_ges wird durch die Laststeuerung LS eine erforderliche Luftmasse LM ermittelt und mittels Ansteuerung der Ventile (Ventilhub Hub), der Drosselklappe (Drosselklappenposition DK), der Nockenwelle (Nockenwellenposition VANOS) und ggf. weiterer Motorkomponenten eingestellt. Durch die alleinige Erhöhung der Luftmasse LM ab dem Zeitpunkt t1 entsteht noch keine Erhöhung des abgegebenen Motormoments MM.
Die Erhöhung der Luftmasse LM wird überwacht und ab einem Zeitpunkt t2, in dem ein vorgegebenes Luft-Kraftstoffgemischverhältnis und damit eine vorgegebene Abmagerungsgrenze erreicht ist, wird zeitgleich zu der weiteren Erhöhung der Luftmasse LM die Kraftstoffmasse KM ebenfalls erhöht und ebenfalls zeitgleich der Zündwinkel ZW in Richtung spät verstellt. Dies geschieht bis der gewünschte Gesamtmomentenvorhalt MV im Zeitpunkt t3 erreicht ist. Auch in dieser Weiterbildung der Erfindung erfolgt aufgrund der Zündwinkelspätziehung zu keinem Zeitpunkt eine Erhöhung des abgegebenen Motormoments MM - sondern lediglich eine Erhöhung des Momentenvorhalts MV.
Der Verteilungsprozess des Gesamtmomentenvorhalts auf den ersten, durch Abmagerung mittels Luftmassenerhöhung erzeugten Momentenvorhalt MV1 und den zweiten, durch Zündwinkelspätziehung und zeitgleiche Erhöhung von Luftmasse LM und Kraftstoffmasse KM erzeugten Momentenvorhalt MV2 erfolgt durch zwei zusammenwirkende
Wirkungsgradermittlungseinrichtungen WGzw, WGλ. Dabei wird über die Wirkungsgradermittlungseinrichtung WGλ der Lambdasteuerung λS ein erster, sich aus dem Verhältnis von anliegendem Sollmoment Ms0ιι_λ und einem in einer Lasterfassungseinrichtung LEE (vorzugsweise ausschließlich aufgrund der durch die Laststeuerung LS erhöhten Luftmasse LM) ermittelten Istmoment M|St_Modeiι ergebender Wirkungsgrad ermittelt. Über die Wirkungsgradermittlungseinrichtung WGzw der Zündwinkelsteuerung ZWS wird ein zweiter, sich aus dem Verhältnis von anliegenden Sollmoment Ms0ιι_ zw und dem berechneten Istmoment M|St_Modeiι ergebender Wirkungsgrad ermittelt. In Abhängigkeit der ermittelten Wirkungsgrade wird dann eine Verteilung der Anteile des zu erzeugenden Momentenvorhalts zwischen Lambdasteuerung λS und Zündwinkelsteuerung ZWS durchgeführt. Zur Ermittlung von einzustellendem Zündwinkel ZW und einzustellendem Gemischverhältnis λ wirkt die Wirkungsgradermittlungseinrichtung WGzw der Zündwinkelsteuerung ZWS auf ein Modell Modzw zur Zündwinkelermittlung und die Wirkungsgradermittlungseinrichtung WGλ der Lambdasteuerung λS auf ein Modell Modλ zur Ermittlung der jeweiligen Kraftstoffanteile.
In der dargestellten Ausführungsform soll ein erster Momentenvorhalt MV1 eines Gesamtmomentenvorhalts MV bis zu einer definierten Grenze ausschließlich durch die Lambdasteuerung λS bewerkstelligt werden und erst bei einem Gesamtmomentenvorhalt MV, der durch MV1 alleine nicht erfüllt werden kann, die darüber hinaus gehende Momentenreserve durch den zweiten Momentenvorhalt MV2 realisiert werden. Hierfür ist in der Lambdasteuerung λS eine Begrenzungseinheit BE vorgesehen, über die der Wirkungsgradermittlungseinrichtung WGzw der Zündwinkelsteuerung ZWS bis Erreichen eines dem definierten Grenzwert λGrenz entsprechenden Grenzwirkungsgrades der jeweils aktuelle Wirkungsgrad und ab Erreichen des Grenzwirkungsgrades der konstante Grenzwirkungsgrad selbst übermittelt wird. Aufgrund der Übermittlung des Grenzwirkungsgrades aus der Lambdasteuerung λS kann durch die Zündwinkelsteuerung ZWS der über den ersten Momentenvorhalt MV1 hinausgehende Anteil des Gesamtmomentenvorhalts in Form von MV2 generiert werden. Bis zum Erreichen dieses Grenzwirkungsgrades wird dem Zündwinkelmodell Modzw von der Wirkungsgradermittlungseinrichtung WGzw stets ein Wirkungsgrad vom Wert eins zugeführt und somit stets der wirkungsgradoptimale Zündwinkel ZW ausgegeben. Erst bei Überschreitung des in der Lambdasteuerung λS durch den Lambdagrenzwert λGrenz definierten Gesamtwirkungsgrades wird der Wirkungsgradermittlungseinrichtung WGzw der Zündwinkelsteuerung ZWS ein unverändert fester Wirkungsgradwert (der Gesamtwirkungsgradwert) zugeführt. Damit wird durch die Wirkungsgradermittlungseinrichtung WGzw der Zündwinkelsteuerung ZWS ab Erreichen des in der Lambdasteuerung λS definierten Gesamtwirkungsgrades ein von eins verschiedener Wirkungsgrad für das Zündwinkelmodell Modzw ermittelt und in Abhängigkeit hiervon ein entsprechend in Richtung spät verschobener Zündwinkel ermittelt und ausgegeben. Zur Erzeugung des zweiten Momentenvorhalts MV2 wird zeitgleich mit der Spätziehung des Zündwinkels die Luftmasse LM und die Kraftstoffmasse KM erhöht.
Durch Mittel zum Abruf von Momentenvorhalten - im Folgenden Momentenabrufeinrichtung MAE genannt - kann je nach gewünschter Eingriffsart (Momentenbereitstellung durch Zündwinkelverstellung oder Momentenbereitstellung durch Lambdasteuerung mit sich ggf. anschließender Zündwinkelsteuerung bei Erreichen des definierten Lambdagrenzwertes) schnell eine erhöhte Momentenreserve bereitgestellt werden. Hierbei wird gemeinsam mit der ohnehin anliegenden Anforderung des Sollmoments MSθιι über die Momentenabrufeinrichtung MAE eine zusätzliche Momentenanforderung bestimmter Höhe an den Eingang der Zündwinkelsteuerung ZWS (Ms0u_zw) und/oder der Lambdasteuerung λS (Msoii.λ) geführt.
In einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist eine Aufteilungseinrichtung AE vorhanden, die den einzustellenden Momentenvorhalt MV anteilmäßig zumindest für eine bestimmte Zeitdauer auf die Zündwinkelsteuerung oder die Lambdasteuerung λS aufschaltet. Im dargestellten Beispiel wird durch die Aufteilungseinrichtung AE ein Teil des gewünschten Momentenvorhalts MV gemeinsam mit dem Sollmoment MSoιι direkt der Lambdasteuerung λS zugeführt. Auf diese Weise wird quasi eine langsame Einblendung der Erzeugung des Momentenvorhalts durch Abmagerung erreicht, indem zuerst die Erzeugung per Zündwinkelsteuerung erfolgt und erst nach Zurücknahme der aufgeschalteten Momentenvorhaltanforderung an dem Eingang der Lambdasteuerung λS die Erzeugung des Momentenvorhalts durch Abmagerung mittels der Lambdasteuerung λS erfolgt. Eine derartige Einblendung der Momentenvorhalterzeugungsarten kann alternativ auch dadurch erreicht werden, dass (anstelle einer Aufschaltung eines Momentenvorhaltanteils) auf die Lambdasteuerung λS die Begrenzungseinheit BE mit Beginn der Steuerung anstelle des minimal möglichen Wirkungsgrades sofort ein vordefinierter Begrenzungswirkungsgrad ausgehend von 100% an die Zündwinkelsteuerung ZWS übermittelt und dieser langsam auf den minimal möglichen Wirkungsgrad zurückgeführt wird.

Claims

Patentansprüche
. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine im homogenen Betrieb, - mit einer Steuereinheit zur Einstellung von Luftmassenzufuhr, Kraftstoffmassenzufuhr und Zündwinkel, dadurch gekennzeichnet, dass - ausgehend von einem bestimmten Luft-Kraftstoffgemischverhältnis (λ) die zuzuführende Luftmasse (LM) erhöht und dadurch dass Luft- Kraftstoffgemisch abgemagert und ein erster Momentenvorhalt (MV1) erzeugt wird und - im Falle einer positiven Momentenanforderung die zuzuführende Kraftstoffmasse (KM) zur Anfettung des Luft-Kraftstoffgemisches erhöht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Anfettung des Luft- Kraftstoffgemisches derart erfolgt, dass der ursprünglich eingestellte Verteilungswert im Bereich von λ=1 eingestellt wird.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündwinkel (ZW) ausgehend von einer wirkungsgradoptimalen Einstellung in Richtung spät verstellt wird, die Luftmasse (LM) und die Kraftstoffmasse (KM) - insbesondere unter Beibehaltung ihrer Verteilung - erhöht werden und hierdurch ein weiterer Momentenvorhalt (MV2) generiert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle einer positiven Momentenanforderung, die größer als die erste Momentenanforderung (MV1) ist, der Zündwinkel (ZW) in Richtung früh auf eine wirkungsgradoptimale Einstellung zurückgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmagerung des Luft- Kraftstoffgemisches um zehn bis fünfundzwanzig Prozent erfolgt - insbesondere ausgehend von einer Luft-Kraftstoffverteilung von λ=1 auf eine Luft-Kraftstoffverteilung im Bereich von λ=1 ,1 bis λ=1 ,25.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, dass - über die Lambdasteuerung (λS) ein erster, sich aus dem Verhältnis von anliegendem Sollmoment (Ms0ιι_λ) und einem - vorzugsweise ausschließlich aus der vorliegenden Luftmasse - berechneten Istmoment (M|St Moden) ergebender Wirkungsgrad ermittelt wird, - über die Zündwinkelsteuerung (ZWS) ein zweiter, sich aus dem Verhältnis von anliegenden Sollmoment (Ms0ιι_zw) und dem berechneten Istmoment (M|St_Modeiι) ergebender Wirkungsgrad ermittelt wird, - und in Abhängigkeit der ermittelten Wirkungsgrade eine Verteilung der Anteile des zu erzeugenden Momentenvorhalts zwischen Lambdasteuerung (λS) und Zündwinkelsteuerung (ZWS) erfolgt.
n
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