EP1904733A1 - Method for operation of an internal combustion engine - Google Patents

Method for operation of an internal combustion engine

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Publication number
EP1904733A1
EP1904733A1 EP06764061A EP06764061A EP1904733A1 EP 1904733 A1 EP1904733 A1 EP 1904733A1 EP 06764061 A EP06764061 A EP 06764061A EP 06764061 A EP06764061 A EP 06764061A EP 1904733 A1 EP1904733 A1 EP 1904733A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fuel
internal combustion
combustion engine
wall film
amount
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06764061A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ernst Wild
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1904733A1 publication Critical patent/EP1904733A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/047—Taking into account fuel evaporation or wall wetting

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • the present invention is also a corresponding computer program, an electrical storage medium, and a control and / or regulating device for an internal combustion engine.
  • a method of the type mentioned is known from DE 102 41 061 Al. It is based on the idea that for a clean, ie low-emission and consumption-optimal combustion in an internal combustion engine with intake manifold injection to the air in the combustion chamber, the right amount of fuel must be added. Upon injection of the fuel into the intake manifold upstream of the intake valve, however, a portion of the injected fuel remains adhered to the wall of the intake manifold. This means that only part of the injected fuel actually gets into the combustion chamber. Part of the fuel flowing past the suction tube wall is entrained by the stream of air flowing past or evaporates out into this air flow. This fuel also enters the combustion chamber, although it was injected much earlier in the intake manifold.
  • Object of the present invention is to further form a method of the type mentioned so that the internal combustion engine operated with it shows a better emission and consumption behavior.
  • transient and transient processes can also be covered very well. Especially in an operating phase of
  • the amounts of fuel entering the wall film and evaporating from it can be determined in a simple manner and yet precisely by multiplying the fuel quantity to be injected by the injector by a corresponding factor.
  • These factors are preferably not fixed values but variable. The most important influencing factors on the said factors are: the pressure in the intake manifold, the temperature of the wall film, the temperature of the wall film, the temperature of the intake air, the temperature of the fuel, the type of fuel (winter or summer fuel), the
  • Flow rate possibly depending on a speed of a crankshaft of the internal combustion engine, a position of a charge movement flap, a position of a camshaft, and an exhaust gas temperature at exhaust gas recirculation and large camshaft overlap. These dependencies can be realized in the form of characteristic curves and maps.
  • a mass balance or mass balance of the fuel entering and coming from the wall film starting from a starting value, the fuel currently present in the wall film can be determined simply and precisely.
  • the advantages mentioned in the transient operation of the internal combustion engine can be easily realized in this way.
  • the starting value at the start of the internal combustion engine is usually 0, since after stopping the internal combustion engine, an existing wall film evaporates very quickly due to the heat conduction from the engine into the intake manifold.
  • the modeling is preferably carried out separately for each cylinder. For this purpose, it is considered that evaporation of fuel from the wall film can not take place until it has already been injected at the respective cylinder. In addition, a cylinder shutdown can be considered in this way. By a separate modeling, the accuracy of the proposed method is thus increased again.
  • a further increase in accuracy occurs when the fact is taken into account that fuel contains different volatiles, resulting in a second order behavior.
  • Figure 1 is a schematic representation of an internal combustion engine
  • Figure 2 is a functional diagram of a first
  • Figure 3 is a functional diagram similar to Figure 2 of a second embodiment.
  • an internal combustion engine carries the reference numeral 10. It comprises a plurality of cylinders, of which in Figure 1, however, only one is shown. This comprises a combustion chamber 12, which can be connected via an inlet valve 14 with an intake pipe 16. The over the
  • Intake manifold 16 into the combustion chamber 12 reaching air quantity is adjusted by a throttle valve 18. Between this and the inlet valve 14, an injector 20 is arranged, which injects fuel 22 into the air flowing in the intake pipe 16 (arrow 23). The introduced into the combustion chamber 12 fuel-air mixture is ignited by a spark plug 24. Hot combustion exhaust gases are discharged from the combustion chamber via an exhaust valve 26 and an exhaust pipe 28.
  • FIG. 1 when fuel 22 is injected into intake manifold 16 upstream of inlet valve 14, part of the injected fuel 22 remains adhered to wall 30 of intake manifold 16 as wall film 32.
  • the procedure shown in FIG. 2 is followed (it should be noted that the term or parameter "quantity" is also used hereinafter by the term or parameter "mass" can be replaced):
  • Input variables of the method shown in FIG. 2 are a setpoint fuel quantity rksol, which is to enter the combustion chamber 12 in the considered intake stroke, a factor fwfe, which represents the proportion of the injected fuel which enters the wall film 32, and a factor fwfa, through which an evaporating amount of fuel from the wall film 32 is shown.
  • the output variable of the method illustrated in FIG. 2 is a modeled quantity of fuel rkbr entering the combustion chamber 12.
  • the method shown in FIG. 2 is designed such that the modeled fuel quantity rkbr entering the combustion chamber 12 is equal to the desired fuel quantity rksol.
  • the factor fwfe is subtracted in 34 of 1, thereby forming a factor frkbr. Through this, that portion of the injected fuel is shown, which does not get into the wall film 32 but flows into the combustion chamber 12.
  • the desired fuel quantity rksol is divided by the factor frkbr, which is a gross fuel injection.
  • Fuel quantity rkev 'results Expressed in figures, a value of factor fwfe of 0.8 means that 80% of the fuel 22 injected into the intake manifold 16 from the injector 20 will adhere to the wall film 32. Conversely, this means it has to be fivefold Amount of fuel relative to the actual combustion chamber requirement are injected from the injector 20 so that the desired amount of fuel arrives in the combustion chamber 12.
  • the fuel quantity rkwf currently "trapped" in the wall film 32 is formed. This is multiplied by the factor fwfa in FIG. 40, which results in a fuel quantity rkbrwf evaporating out of the wall film 32 and reaching the combustion chamber 12. This is divided by the factor frkbr in FIG. 42, which results in a value rkbrwf for the fuel quantity entering the combustion chamber 12. This is in turn divided by the injected gross fuel quantity rkev 'in 44, which results in the fuel quantity rkev actually to be injected from the injector 20 into the intake manifold 16.
  • This actual amount of fuel rkev to be injected by the injector 20 is multiplied by the factor fwfe in FIG. 46, resulting in the amount of fuel rkwfe entering the wall film 32 from the injector 20.
  • the multiplication of the fuel quantity rkev actually to be injected in 47 with frhbr results in the proportion rkbrev of the injected fuel which reaches the combustion chamber 12 directly.
  • the sum formed in 47 leads to the modeled total fuel quantity rkbr entering the combustion chamber 22.
  • the summator 38 may, for example, at a start of the internal combustion engine, as the starting value have the value 0, since it can be assumed that at a standstill of the internal combustion engine in the wall film existing
  • Fuel 22 evaporates, so that when restarting the internal combustion engine 10, a wall film is not present. This is only by the start of the
  • Internal combustion engine 10 incipient injections established by the injector 20.
  • the method illustrated in FIG. 2 results in a value rkwf for the working-time of the internal combustion engine 10 assuming constant factors fwfe and fwfa which initially increases greatly, but then approaches asymptotically to a limit value for the fuel "trapped" in the wall film 32. In this way, the transient behavior of the wall film 32 is imaged very well.
  • the value rkwf is constant, that is, the amount of fuel rkwfe introduced into the wall film 32 from the injector 20 is the same as the amount of fuel rkbrwf evaporating from the wall film 32.
  • the factors fwfe and fwfa relevant for the wall film entry and the wall film discharge are not fixed values but depend on different operating variables of the internal combustion engine 10 from.
  • the dependence is realized in the form of characteristic curves and characteristic diagrams in a control and regulating device 50 which controls or regulates the operation of the internal combustion engine 10. This is in the tax and
  • Control device 50 stored on a memory, a computer program, by which the method shown in Figure 2 is executed.
  • the operating quantities that may affect the factors fwfe and fwfa include the pressure in the draft tube 16, the temperature of the fuel in the wall film 32, the temperature of the air flowing in the intake manifold 16, the temperature of the fuel 22 injected from the injector 20, the grade of the fuel 22, the speed of the air flowing in the intake pipe 16, which in turn depends mainly on the rotational speed of a crankshaft of the internal combustion engine 10, a position of a charge motion flap, not shown in Figure 1, which may be present in the intake pipe 16, the position of an in Figure 1 also not shown camshaft, and / or the temperature of the exhaust gas when it is returned in the context of exhaust gas recirculation into the intake pipe 16.
  • FIG. 1 A variant of a method for operating the internal combustion engine 10 of FIG. 1 is shown in FIG. It is true that those areas which have equivalent functions to areas of Figure 2, the same reference numerals and are not explained again in detail.
  • the two factors fwfel and fwf2 are multiplied together in 52.
  • the compensation of the wall film output rkbrwf reduces the injection quantity rkev by the sum of the individual components rkbrwfl and rkbrwf2 vaporized out of the wall film 32 in FIG. 54.

Abstract

During operation of an internal combustion engine (10) the fuel from at least one injector (20) reaches an inlet duct (16). The effect of a fuel wall film (32) in the inlet duct (16) on the amount of fuel reaching the combustion chamber (12) is accounted for. According to the invention, a first amount of fuel is modelled that reaches the wall film (32) from the injector (20).

Description

Beschreibungdescription
Titeltitle
Verfahren zum Betreiben einer BrennkraftmaschineMethod for operating an internal combustion engine
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein entsprechendes Computerprogramm, ein elektrisches Speichermedium, sowie eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung für eine Brennkraftmaschine.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine according to the preamble of claim 1. The present invention is also a corresponding computer program, an electrical storage medium, and a control and / or regulating device for an internal combustion engine.
Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus der DE 102 41 061 Al bekannt. Ihm liegt der Gedanke zugrunde, dass für eine saubere, d.h. emissionsarme und verbrauchsoptimale Verbrennung bei einer Brennkraftmaschine mit Saugrohreinspritzung zu der im Brennraum befindlichen Luft die richtige Kraftstoffmenge beigemischt werden muss. Bei einer Einspritzung des Kraftstoffes in das Saugrohr stromaufwärts vom Einlassventil bleibt jedoch ein Teil des eingespritzten Kraftstoffes an der Wand des Saugrohrs haften. Dies bedeutet, dass nur ein Teil des eingespritzten Kraftstoffes tatsächlich in den Brennraum gelangt. Von dem an der Saugrohrwand haftenden Kraftstoff wird ein Teil vom vorbeiströmenden Luftstrom mitgerissen oder dampft in diesen Luftstrom aus. Dieser Kraftstoff gelangt ebenfalls in den Brennraum, obwohl er zeitlich deutlich früher in das Saugrohr eingespritzt wurde. Bisher werden bei der Ermittlung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge Verfahren eingesetzt, die den Aufbau und den Abbau des Wandfilms berücksichtigen. Die bisher bekannten Verfahren arbeiten dabei quasistationär. Dies bedeutet, dass davon ausgegangen wird, dass nach dem Start oder nach dem Wiedereinsetzen der Einspritzung durch Maßnahmen, wie beispielsweise Start-, Nachstart-, und Wiedereinsetzungsanreicherung, der Wandfilm aufgebaut wurde. Änderungen des Wandfilms werden nur bei einer Änderung der Last berücksichtigt.A method of the type mentioned is known from DE 102 41 061 Al. It is based on the idea that for a clean, ie low-emission and consumption-optimal combustion in an internal combustion engine with intake manifold injection to the air in the combustion chamber, the right amount of fuel must be added. Upon injection of the fuel into the intake manifold upstream of the intake valve, however, a portion of the injected fuel remains adhered to the wall of the intake manifold. This means that only part of the injected fuel actually gets into the combustion chamber. Part of the fuel flowing past the suction tube wall is entrained by the stream of air flowing past or evaporates out into this air flow. This fuel also enters the combustion chamber, although it was injected much earlier in the intake manifold. So far, in the determination of the amount of fuel to be injected, methods are used which take into account the construction and the degradation of the wall film. The previously known methods work quasi-stationary. That is, it is assumed that after the start or after the re-start of the injection by measures such as start, post-start, and re-insertion enrichment, the wall film has been built up. Changes to the wall film are only taken into account when changing the load.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiter zur bilden, dass die mit ihm betriebene Brennkraftmaschine ein besseres Emissions- und Verbrauchsverhalten zeigt.Object of the present invention is to further form a method of the type mentioned so that the internal combustion engine operated with it shows a better emission and consumption behavior.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Darüber hinaus wird sie auch durch ein entsprechendes Computerprogramm, ein elektrischesThis object is achieved by a method having the features of claim 1. In addition, it is also by an appropriate computer program, an electrical
Speichermedium, und eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach den nebengeordneten Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.Storage medium, and a control and / or regulating device for an internal combustion engine solved according to the independent claims. Advantageous embodiments of the present invention are specified in subclaims.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können auch instationäre und transiente Vorgänge sehr gut abgedeckt werden. Vor allem in einer Betriebsphase derWith the method according to the invention, transient and transient processes can also be covered very well. Especially in an operating phase of
Brennkraftmaschine unmittelbar nach einem Kaltstart, während der der Wandfilm erst aufgebaut wird und während der u.U. nur ein kleiner Teil des vom Injektor in das Saugrohr eingespritzten Kraftstoffes tatsächlich in den den Brennraum gelangt, kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die tatsächlich in den Brennraum gelangende Kraftstoffmenge mit guter Genauigkeit modelliert werden. Dies wiederum gestattet es, die einzuspritzende Kraftstoffmenge genau an den aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine anzupassen. Eine übermäßige Anfettung des im Brennraum vorhandenen Gemisches wird hierdurch vermieden, was wiederum den Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemissionen reduziert.Internal combustion engine immediately after a cold start, during which the wall film is first built and may in some cases only a small part of the fuel injected from the injector into the intake manifold fuel into the combustion chamber, can with the inventive method the amount of fuel actually entering the combustion chamber is modeled with good accuracy. This in turn makes it possible to adapt the amount of fuel to be injected exactly to the current operating state of the internal combustion engine. Excessive enrichment of the mixture present in the combustion chamber is thereby avoided, which in turn reduces fuel consumption and pollutant emissions.
Dabei wird die Genauigkeit der Modellierung der in denThereby the accuracy of the modeling in the
Brennraum gelangenden Kraftstoffmenge nochmals verbessert, wenn auch eine zweite Kraftstoffmenge modelliert wird, die vom Wandfilm in den Brennraum gelangt, beispielsweise durch verdampfen.Brennengraum reaching fuel quantity again improved, although a second amount of fuel is modeled, which passes from the wall film into the combustion chamber, for example by evaporation.
Die in den Wandfilm gelangenden und von diesem abdampfenden Kraftstoffmengen können auf einfache Art und Weise und dennoch präzise durch Multiplikation der vom Injektor einzuspritzenden Kraftstoffmenge mit einem entsprechenden Faktor ermittelt werden. Diese Faktoren sind dabei vorzugsweise keine Festwerte, sondern variabel. Die wichtigsten Einflussgrößen auf die besagten Faktoren sind: Der Druck im Saugrohr, die Temperatur des Wandfilms, die Temperatur des Wandfilms, die Temperatur der Ansaugluft, die Temperatur des Kraftstoffs, die Art des Kraftstoffs (Winter- oder Sommerkraftstoff) , dieThe amounts of fuel entering the wall film and evaporating from it can be determined in a simple manner and yet precisely by multiplying the fuel quantity to be injected by the injector by a corresponding factor. These factors are preferably not fixed values but variable. The most important influencing factors on the said factors are: the pressure in the intake manifold, the temperature of the wall film, the temperature of the wall film, the temperature of the intake air, the temperature of the fuel, the type of fuel (winter or summer fuel), the
Strömungsgeschwindigkeit, ggf. abhängig von einer Drehzahl einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, eine Stellung einer Ladungsbewegungsklappe, eine Stellung einer Nockenwelle, und eine Abgastemperatur bei Abgasrückführung und großen Nockenwellenüberschneidung. Diese Abhängigkeiten können in Form von Kennlinien und Kennfeldern realisiert werden. Durch eine Mengenbilanz bzw. Massenbilanz des in den Wandfilm gelangenden und aus diesem abdampfenden Kraftstoffes kann, ausgehend von einem Startwert, der im Wandfilm aktuell vorhandene Kraftstoff einfach und präzise bestimmt werden. Die eingangs genannten Vorteile im instationären Betrieb der Brennkraftmaschine können auf diese Weise einfach realisiert werden. Der Startwert beim Start der Brennkraftmaschine ist üblicherweise 0, da nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine ein vorhandener Wandfilm aufgrund der Wärmeleitung vom Motor ins Saugrohr sehr schnell abdampft.Flow rate, possibly depending on a speed of a crankshaft of the internal combustion engine, a position of a charge movement flap, a position of a camshaft, and an exhaust gas temperature at exhaust gas recirculation and large camshaft overlap. These dependencies can be realized in the form of characteristic curves and maps. By means of a mass balance or mass balance of the fuel entering and coming from the wall film, starting from a starting value, the fuel currently present in the wall film can be determined simply and precisely. The advantages mentioned in the transient operation of the internal combustion engine can be easily realized in this way. The starting value at the start of the internal combustion engine is usually 0, since after stopping the internal combustion engine, an existing wall film evaporates very quickly due to the heat conduction from the engine into the intake manifold.
Bei einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern erfolgt die Modellierung vorzugsweise jeweils separat für jeden Zylinder. Hierfür wird berücksichtigt, dass ein Abdampfen von Kraftstoff aus dem Wandfilm erst erfolgen kann, wenn an dem jeweiligen Zylinder bereits eingespritzt wurde. Außerdem kann auf diese Weise auch eine Zylinderabschaltung berücksichtigt werden. Durch eine separate Modellierung wird die Genauigkeit des vorgeschlagenen Verfahrens also nochmals erhöht.In an internal combustion engine having a plurality of cylinders, the modeling is preferably carried out separately for each cylinder. For this purpose, it is considered that evaporation of fuel from the wall film can not take place until it has already been injected at the respective cylinder. In addition, a cylinder shutdown can be considered in this way. By a separate modeling, the accuracy of the proposed method is thus increased again.
Eine weitere Erhöhung der Genauigkeit ergibt sich dann, wenn die Tatsache berücksichtigt wird, dass Kraftstoff unterschiedlich flüchtige Bestandteile enthält, was zu einem Verhalten zweiter Ordnung führt.A further increase in accuracy occurs when the fact is taken into account that fuel contains different volatiles, resulting in a second order behavior.
Das Ergebnis der Modellierung kann auf unterschiedliche Arten bei der Bemessung des einzuspritzenden Kraftstoffes berücksichtigt werden. Am einfachsten ist es jedoch, wenn die Modellierung so ist, dass die in den Brennraum gelangende und die Modellierung berücksichtigende Kraftstoffmenge einer Soll-Kraftstoffmenge entspricht. Dies hat den Vorteil, das bisherige Steuer- und Regelkonzepte im übrigen unverändert bleiben können. ZeichnungenThe result of the modeling can be taken into account in different ways in the design of the fuel to be injected. However, it is simplest if the modeling is such that the amount of fuel entering the combustion chamber and taking into account the modeling corresponds to a desired fuel quantity. This has the advantage that the existing control and regulation concepts can otherwise remain unchanged. drawings
Nachfolgend werden besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unterHereinafter, particularly preferred embodiments of the present invention below
Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:With reference to the accompanying drawings explained in more detail. In the drawing show:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine;Figure 1 is a schematic representation of an internal combustion engine;
Figur 2 ein Funktionsdiagramm eines erstenFigure 2 is a functional diagram of a first
Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine von Figur 1; undEmbodiment of a method for operating the internal combustion engine of Figure 1; and
Figur 3 ein Funktionsdiagramm ähnlich Figur 2 eines zweiten Ausführungsbeispiels.Figure 3 is a functional diagram similar to Figure 2 of a second embodiment.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
In Figur 1 trägt eine Brennkraftmaschine insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie umfasst mehrere Zylinder, von denen in Figur 1 jedoch nur einer dargestellt ist. Dieser umfasst einen Brennraum 12, der über ein Einlassventil 14 mit einem Ansaugrohr 16 verbunden werden kann. Die über dasIn Figure 1, an internal combustion engine carries the reference numeral 10. It comprises a plurality of cylinders, of which in Figure 1, however, only one is shown. This comprises a combustion chamber 12, which can be connected via an inlet valve 14 with an intake pipe 16. The over the
Ansaugrohr 16 in den Brennraum 12 gelangende Luftmenge wird von einer Drosselklappe 18 eingestellt. Zwischen dieser und dem Einlassventil 14 ist ein Injektor 20 angeordnet, der Kraftstoff 22 in die im Ansaugrohr 16 strömende Luft (Pfeil 23) einspritzt. Das in den Brennraum 12 eingebrachte Kraftstoff-Luftgemisch wird von einer Zündkerze 24 entflammt. Heiße Verbrennungsabgase werden aus dem Brennraum über ein Auslassventil 26 und ein Abgasrohr 28 abgeleitet . Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, bleibt bei einer Einspritzung von Kraftstoff 22 in das Saugrohr 16 vor dem Einlassventil 14 ein Teil des eingespritzten Kraftstoffes 22 an der Wand 30 des Saugrohres 16 als Wandfilm 32 haften. Um dennoch die während eines Ansaugtaktes in den Brennraum 12 gelangende Kraftstoffmenge bzw. -masse exakt einstellen zu können, wird nach dem in Figur 2 funktional gezeigten Verfahren vorgegangen (dabei sei angemerkt, dass nachfolgend der Begriff bzw. Parameter "Menge" auch durch den Begriff bzw. Parameter "Masse" ersetzt werden kann) :Intake manifold 16 into the combustion chamber 12 reaching air quantity is adjusted by a throttle valve 18. Between this and the inlet valve 14, an injector 20 is arranged, which injects fuel 22 into the air flowing in the intake pipe 16 (arrow 23). The introduced into the combustion chamber 12 fuel-air mixture is ignited by a spark plug 24. Hot combustion exhaust gases are discharged from the combustion chamber via an exhaust valve 26 and an exhaust pipe 28. As can be seen from FIG. 1, when fuel 22 is injected into intake manifold 16 upstream of inlet valve 14, part of the injected fuel 22 remains adhered to wall 30 of intake manifold 16 as wall film 32. In order nevertheless to be able to set the exact amount of fuel or mass entering the combustion chamber 12 during an intake stroke, the procedure shown in FIG. 2 is followed (it should be noted that the term or parameter "quantity" is also used hereinafter by the term or parameter "mass" can be replaced):
Eingangsgrößen des in Figur 2 gezeigten Verfahrens sind eine Soll-Kraftstoffmenge rksol, die bei dem betrachteten Ansaugtakt in den Brennraum 12 gelangen soll, ein Faktor fwfe, durch den der Anteil des eingespritzten Kraftstoffes dargestellt wird, welcher in den Wandfilm 32 gelangt, und ein Faktor fwfa, durch den eine vom Wandfilm 32 abdampfende Kraftstoffmenge dargestellt wird. Die Ausgangsgröße des in Figur 2 dargestellten Verfahrens ist eine modellierte, in den Brennraum 12 gelangende Kraftstoffmenge rkbr. Das in Figur 2 gezeigte Verfahren ist so ausgelegt, dass die in den Brennraum 12 gelangende modellierte Kraftstoffmenge rkbr gleich der Soll-Kraftstoffmenge rksol ist.Input variables of the method shown in FIG. 2 are a setpoint fuel quantity rksol, which is to enter the combustion chamber 12 in the considered intake stroke, a factor fwfe, which represents the proportion of the injected fuel which enters the wall film 32, and a factor fwfa, through which an evaporating amount of fuel from the wall film 32 is shown. The output variable of the method illustrated in FIG. 2 is a modeled quantity of fuel rkbr entering the combustion chamber 12. The method shown in FIG. 2 is designed such that the modeled fuel quantity rkbr entering the combustion chamber 12 is equal to the desired fuel quantity rksol.
Der Faktor fwfe wird in 34 von 1 subtrahiert und hierdurch ein Faktor frkbr gebildet. Durch diesen wird jener Anteil des eingespritzten Kraftstoffes dargestellt, der nicht in den Wandfilm 32 gelangt sondern in den Brennraum 12 strömt. In 36 wird die Soll-Kraftstoffmenge rksol durch den Faktor frkbr dividiert, was eine einzuspritzende Brutto-The factor fwfe is subtracted in 34 of 1, thereby forming a factor frkbr. Through this, that portion of the injected fuel is shown, which does not get into the wall film 32 but flows into the combustion chamber 12. In FIG. 36, the desired fuel quantity rksol is divided by the factor frkbr, which is a gross fuel injection.
Kraftstoffmenge rkev' ergibt. In Zahlen ausgedrückt: Ein Wert des Faktor fwfe von 0,8 bedeutet, dass 80 % des vom Injektor 20 in das Ansaugrohr 16 eingespritzten Kraftstoffes 22 im Wandfilm 32 haften bleibt. Im Umkehrschluss bedeutet dies, es muss die fünffache Kraftstoffmenge gegenüber dem eigentlichen Brennraumbedarf vom Injektor 20 eingespritzt werden, damit im Brennraum 12 die gewünschte Kraftstoffmenge ankommt.Fuel quantity rkev 'results. Expressed in figures, a value of factor fwfe of 0.8 means that 80% of the fuel 22 injected into the intake manifold 16 from the injector 20 will adhere to the wall film 32. Conversely, this means it has to be fivefold Amount of fuel relative to the actual combustion chamber requirement are injected from the injector 20 so that the desired amount of fuel arrives in the combustion chamber 12.
In einem Summator 38 wird, wie weiter unten noch ausgeführt werden wird, die aktuell im Wandfilm 32 "gefangene" Kraftstoffmenge rkwf gebildet. Diese wird in 40 mit dem Faktor fwfa multipliziert, was eine aus dem Wandfilm 32 ausdampfende und in den Brennraum 12 gelangende Kraftstoffmenge rkbrwf ergibt. Diese wird in 42 durch den Faktor frkbr dividiert, was einen Wert rkbrwf für die Kraftstoffmenge ergibt, die in den Brennraum 12 gelangt. Dieser wird wiederum in 44 von der einzuspritzenden Brutto- Kraftstoffmenge rkev' dividiert, was die tatsächlich vom Injektor 20 in das Ansaugrohr 16 einzuspritzende Kraftstoffmenge rkev ergibt.In a summer 38, as will be explained below, the fuel quantity rkwf currently "trapped" in the wall film 32 is formed. This is multiplied by the factor fwfa in FIG. 40, which results in a fuel quantity rkbrwf evaporating out of the wall film 32 and reaching the combustion chamber 12. This is divided by the factor frkbr in FIG. 42, which results in a value rkbrwf for the fuel quantity entering the combustion chamber 12. This is in turn divided by the injected gross fuel quantity rkev 'in 44, which results in the fuel quantity rkev actually to be injected from the injector 20 into the intake manifold 16.
Diese tatsächlich vom Injektor 20 einzuspritzende Kraftstoffmenge rkev wird in 46 mit dem Faktor fwfe multipliziert, was zu der vom Injektor 20 in den Wandfilm 32 gelangende Kraftstoffmenge rkwfe führt. Die Multiplikation der tatsächlich einzuspritzenden Kraftstoffmenge rkev in 47 mit frhbr ergibt jenen Anteil rkbrev des eingespritzten Kraftstoffs, der direkt in den Brennraum 12 gelangt. Die in 47 gebildete Summe führt zu der modellierten, in den Brennraum 22 gelangenden Gesamt- Kraftstoffmenge rkbr. Mit der "ersten" Kraftstoffmenge rkwfe, die in den Wandfilm 32 gelangt, und der in 40 ermittelten "zweiten" Kraftstoffmenge rkbrwf, die vom Wandfilm 32 abdampft, wird in 48 durch Differenzbildung eine Mengenbilanz durchgeführt, welche eine Änderung drkwf der im Wandfilm 32 "gefangenen" Kraftstoffmenge rkwf ergibt. Diese wird in den bereits genannten Summator 38 eingespeist, was zu der nach dem aktuellen Ansaugtakt im Wandfilm 32 "gefangenen" Kraftstoffmenge rkwf führt. Der Summator 38 kann, beispielsweise bei einem Start der Brennkraftmaschine, als Startwert den Wert 0 aufweisen, da davon ausgegangen werden kann, dass bei einem Stillstand der Brennkraftmaschine in dem Wandfilm vorhandenerThis actual amount of fuel rkev to be injected by the injector 20 is multiplied by the factor fwfe in FIG. 46, resulting in the amount of fuel rkwfe entering the wall film 32 from the injector 20. The multiplication of the fuel quantity rkev actually to be injected in 47 with frhbr results in the proportion rkbrev of the injected fuel which reaches the combustion chamber 12 directly. The sum formed in 47 leads to the modeled total fuel quantity rkbr entering the combustion chamber 22. With the "first" amount of fuel rkwfe, which enters the wall film 32, and the determined in 40 "second" fuel quantity rkbrwf, which evaporates from the wall film 32 is performed in 48 by difference formation a crowd balance, which drkwf a change in the wall film 32 ". trapped "fuel quantity rkwf yields. This is fed into the aforementioned summator 38, which leads to the after the current intake stroke in the wall film 32 "trapped" fuel quantity rkwf. The summator 38 may, for example, at a start of the internal combustion engine, as the starting value have the value 0, since it can be assumed that at a standstill of the internal combustion engine in the wall film existing
Kraftstoff 22 verdampft, so dass beim Wiederanlassen der Brennkraftmaschine 10 ein Wandfilm nicht vorhanden ist. Dieser wird erst durch die beim Start derFuel 22 evaporates, so that when restarting the internal combustion engine 10, a wall film is not present. This is only by the start of the
Brennkraftmaschine 10 einsetzenden Einspritzungen durch den Injektor 20 aufgebaut.Internal combustion engine 10 incipient injections established by the injector 20.
Das in Figur 2 dargestellte Verfahren führt bei jedem Arbeitstakt der Brennkraftmaschine 10, bei angenommen konstanten Faktoren fwfe und fwfa, zu einem sich zunächst stark vergrößernden, dann jedoch asymptotisch an einen Grenzwert annähernden Wert rkwf für den im Wandfilm 32 "gefangenen" Kraftstoff. Auf diese Weise wird das instationäre Verhalten des Wandfilms 32 sehr gut abgebildet. Im Stationärbetrieb ist der Wert rkwf konstant, d.h., dass die vom Injektor 20 in den Wandfilm 32 eingebrachte Kraftstoffmenge rkwfe gleichgroß ist wie die aus dem Wandfilm 32 abdampfende Kraftstoffmenge rkbrwf .The method illustrated in FIG. 2 results in a value rkwf for the working-time of the internal combustion engine 10 assuming constant factors fwfe and fwfa which initially increases greatly, but then approaches asymptotically to a limit value for the fuel "trapped" in the wall film 32. In this way, the transient behavior of the wall film 32 is imaged very well. In stationary operation, the value rkwf is constant, that is, the amount of fuel rkwfe introduced into the wall film 32 from the injector 20 is the same as the amount of fuel rkbrwf evaporating from the wall film 32.
Die exakte Kompensation dieser beiden physikalischen Effekte des Wandfilmeintrags und des Wandfilmaustrags ermöglicht eine präzise Gemischvorsteuerung ab dem Start der Brennkraftmaschine. Hierdurch kommt es zu verringerten Lambdaabweichungen in den kritischen Phasen von Start, Nachstart und Warmlauf und einer Senkung der Emissionen. Bisher erforderliche Anreichungsfaktoren in diesen Phasen können entfallen, was den Kraftstoffverbrauch senkt.The exact compensation of these two physical effects of the wall film entry and the Wandfilmaustrags allows a precise mixture precontrol from the start of the internal combustion engine. This results in reduced lambda deviations in the critical phases of start, post-start and warm-up and a reduction in emissions. Previously required enrichment factors in these phases can be omitted, which reduces fuel consumption.
Die für den Wandfilmeintrag und den Wandfilmaustrag maßgeblichen Faktoren fwfe und fwfa sind in der Praxis im allgemeinen keine Festwerte, sondern hängen von verschiedenen Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 10 ab. Die Abhängigkeit wird dabei in Form von Kennlinien und Kennfeldern in einer Steuer- und Regeleinrichtung 50 realisiert, die den Betrieb der Brennkraftmaschine 10 steuert bzw. regelt. Hierzu ist in der Steuer- undIn general, the factors fwfe and fwfa relevant for the wall film entry and the wall film discharge are not fixed values but depend on different operating variables of the internal combustion engine 10 from. The dependence is realized in the form of characteristic curves and characteristic diagrams in a control and regulating device 50 which controls or regulates the operation of the internal combustion engine 10. This is in the tax and
Regeleinrichtung 50 auf einem Speicher ein Computerprogramm abgelegt, durch welches das in Figur 2 gezeigte Verfahren ausgeführt wird.Control device 50 stored on a memory, a computer program, by which the method shown in Figure 2 is executed.
Zu den Betriebsgrößen, die die Faktoren fwfe und fwfa beeinflussen können, gehören beispielsweise der Druck im Saugrohr 16, die Temperatur des Kraftstoffs im Wandfilm 32, die Temperatur der im Ansaugrohr 16 strömenden Luft, die Temperatur des vom Injektor 20 eingespritzten Kraftstoffes 22, die Sorte des Kraftstoffes 22, die Geschwindigkeit der im Ansaugrohr 16 strömenden Luft, welche wiederum vor allem von der Drehzahl einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 10 abhängig ist, eine Stellung einer in Figur 1 nicht gezeigten Ladungsbewegungsklappe, die im Ansaugrohr 16 vorhanden sein kann, die Stellung einer in Figur 1 ebenfalls nicht dargestellten Nockenwelle, und/oder die Temperatur des Abgases, wenn dieses im Rahmen einer Abgasrückführung in das Ansaugrohr 16 zurückgeführt wird.For example, the operating quantities that may affect the factors fwfe and fwfa include the pressure in the draft tube 16, the temperature of the fuel in the wall film 32, the temperature of the air flowing in the intake manifold 16, the temperature of the fuel 22 injected from the injector 20, the grade of the fuel 22, the speed of the air flowing in the intake pipe 16, which in turn depends mainly on the rotational speed of a crankshaft of the internal combustion engine 10, a position of a charge motion flap, not shown in Figure 1, which may be present in the intake pipe 16, the position of an in Figure 1 also not shown camshaft, and / or the temperature of the exhaust gas when it is returned in the context of exhaust gas recirculation into the intake pipe 16.
Eine Variante eines Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine 10 von Figur 1 ist in Figur 3 dargestellt. Dabei gilt, dass solche Bereiche, die äquivalente Funktionen aufweisen zu Bereichen von Figur 2, die gleichen Bezugszeichen tragen und nicht nochmals im Detail erläutert sind.A variant of a method for operating the internal combustion engine 10 of FIG. 1 is shown in FIG. It is true that those areas which have equivalent functions to areas of Figure 2, the same reference numerals and are not explained again in detail.
Eine noch exaktere Modellierung des Speicherverhaltens des Wandfilms 32 wird ermöglicht, wenn berücksichtigt wird, dass der Eintrag von verdampfungsfreudigen bzw. leichtflüchtigen Bestandteilen des Kraftstoffes 22 in den Wandfilm 32 und der entsprechende Austrag aus diesem Wandfilm 32 mit anderen Faktoren erfolgt als der von weniger verdampfungsfreudigen bzw. weniger flüchtigen Bestandteilen. Dieses Verhalten zweiter Ordnung lässt sich durch die Aufteilung des Wandfilms 32 in zwei verschiedene "virtuelle" Wandfilme mit entsprechenden Eigenschaften modellieren. Hierzu sind unterschiedliche Faktoren fwfel und fwfal für die im Wandfilm 32 gefangene Menge rkwfl des leichtflüchtigen Anteils des Kraftstoffes, sowie Faktoren fwfe2 und fwfa2 für die im Wandfilm 32 gefangene Menge rkwf2 des geringerflüchtigen Anteils des Kraftstoffes vorgesehen.An even more exact modeling of the storage behavior of the wall film 32 is made possible when it is taken into account that the entry of evaporable or volatile constituents of the fuel 22 in the Wall film 32 and the corresponding discharge from this wall film 32 with other factors takes place as that of less volatiles or less volatile components. This second-order behavior can be modeled by dividing the wall film 32 into two different "virtual" wall films with corresponding properties. For this purpose, different factors fwfel and fwfal for the trapped in the wall film 32 amount rkwfl the volatile portion of the fuel, and factors fwfe2 and fwfa2 provided for in the wall film 32 amount rkwf2 the less volatile portion of the fuel.
Für die Berücksichtigung bei der Ermittelung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge rkev werden die beiden Faktoren fwfel und fwf2 in 52 miteinander multipliziert. Die Kompensation des Wandfilmaustrages rkbrwf reduziert die Einspritzmenge rkev um die in 54 gebildete Summe der einzelnen aus dem Wandfilm 32 ausgedampften Anteile rkbrwfl und rkbrwf2. For the consideration in the determination of the fuel quantity rkev to be injected, the two factors fwfel and fwf2 are multiplied together in 52. The compensation of the wall film output rkbrwf reduces the injection quantity rkev by the sum of the individual components rkbrwfl and rkbrwf2 vaporized out of the wall film 32 in FIG. 54.

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (10), bei dem der Kraftstoff von mindestens einem InjektorA method of operating an internal combustion engine (10), wherein the fuel from at least one injector
(20) in ein Saugrohr (16) eingespritzt und bei dem der Einfluss eines Kraftstoff-Wandfilms (32) im Saugrohr (16) auf die in den Brennraum (12) gelangende Kraftstoffmenge (rkbr) berücksichtigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Kraftstoffmenge (rkwfe) modelliert wird, die vom Injektor (20) in den Wandfilm (32) gelangt.(20) injected into a suction pipe (16) and in which the influence of a fuel wall film (32) in the intake manifold (16) on the reaching into the combustion chamber (12) amount of fuel (rkbr) is taken into account, characterized in that a first amount of fuel (RKWFE), which passes from the injector (20) in the wall film (32).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kraftstoffmenge (rkwfe) dadurch modelliert wird, dass eine von dem Injektor (20) einzuspritzende Kraftstoffmenge (rkev) mit einem ersten Faktor (fwfe) multipliziert wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the first fuel quantity (rkwfe) is modeled in that one of the injector (20) to be injected fuel quantity (rkev) with a first factor (fwfe) is multiplied.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Kraftstoffmenge (rkbrwf) modelliert wird, die vom Wandfilm (32) in den3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that a second amount of fuel (rkbrwf) is modeled by the wall film (32) in the
Brennraum (12) gelangt.Combustion chamber (12) passes.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die im Wandfilm (32) vorhandene Kraftstoffmenge (rkwf) , vorzugsweise ausgehend von einem Startwert, mittels einer Bilanz (48) aus der ersten Kraftstoffmenge (rkwfe) und der zweiten Kraftstoffmenge (rkbrwf) modelliert wird.4. The method according to claim 3, characterized in that in the wall film (32) existing fuel quantity (rkwf), preferably starting from a starting value, by means of a balance (48) from the first fuel quantity (rkwfe) and the second fuel quantity (rkbrwf) modeled becomes.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Start der Brennkraftmaschine (12) der Startwert Null ist. 5. The method according to claim 4, characterized in that at the start of the internal combustion engine (12), the starting value is zero.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kraftstoffmenge (rkbrwf) durch Multiplikation (40) der im Wandfilm (32) vorhandenen Kraftstoffmenge (rkwf) mit einem zweiten Faktor (fwfa) ermittelt wird.6. The method according to any one of claims 3 to 5, characterized in that the second fuel quantity (rkbrwf) by multiplying (40) in the wall film (32) existing amount of fuel (rkwf) with a second factor (fwfa) is determined.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Faktor (fwfe) und/oder der zweite Faktor (fwfa) von mindestens einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine (10) abhän- gen/abhängt.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first factor (fwfe) and / or the second factor (fwfa) of at least one operating variable of the internal combustion engine (10) depends / depends.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine für jeden Zylinder der Einfluss separat modelliert wird.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in a multi-cylinder internal combustion engine for each cylinder, the influence is modeled separately.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Injektor (20) einzuspritzende Kraftstoffmenge (rkev) so bestimmt wird, dass die in den Brennraum (12) gelangende Kraftstoffmenge (rkbr) einer Soll-Kraftstoffmenge (rksol) entspricht.9. The method according to any one of claims 3 to 8, characterized in that the injector (20) to be injected fuel quantity (rkev) is determined so that in the combustion chamber (12) reaching amount of fuel (rkbr) a desired amount of fuel (rksol) equivalent.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kraftstoffmenge (rkwfe) und/oder die zweite Kraftstoffmenge (rkbrwf) für unterschiedliche Bestandteile des Kraftstoffes (22) unterschiedlich modelliert werden (rkwfel, rkwfe2, rkbrwfl, rkbrwf2) .10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first amount of fuel (rkwfe) and / or the second fuel quantity (rkbrwf) for different components of the fuel (22) are modeled differently (rkwfel, rkwfe2, rkbrwfl, rkbrwf2).
11. Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche programmiert ist.11. Computer program, characterized in that it is programmed for use in a method according to one of the preceding claims.
12. Elektrisches Speichermedium für eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass auf ihm ein Computerprogramm zur An- wendung in einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 10 abgespeichert ist.12. An electrical storage medium for a control and / or regulating device of an internal combustion engine, characterized in that it has a computer program for used in a method of claims 1 to 10 is stored.
13. Steuer- und/oder Regeleinrichtung für eine Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 programmiert ist. 13. Control and / or regulating device for an internal combustion engine, characterized in that it is programmed for use in a method according to one of claims 1 to 10.
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