WO1999049198A1 - Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine insbesondere eines kraftfahrzeugs - Google Patents

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    • F02P5/15Digital data processing
    • F02P5/1502Digital data processing using one central computing unit
    • F02P5/1504Digital data processing using one central computing unit with particular means during a transient phase, e.g. acceleration, deceleration, gear change

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, in which fuel is injected directly into a combustion chamber either in a first operating mode during a compression phase or in a second operating mode during an intake phase, and in which the fuel mass injected into the combustion chamber both operating modes are controlled and / or regulated differently. Furthermore, the invention relates to an internal combustion engine, in particular for a motor vehicle, with an injection valve, with which fuel can be injected directly into a combustion chamber either in a first operating mode during an intake phase or in a second operating mode during a compression phase, and with a control unit for different control and / or regulation of the fuel mass injected into the combustion chamber in the two operating modes.
  • the fuel is injected into the combustion chamber during the compression phase of the internal combustion engine in such a way that a cloud of fuel is in the immediate vicinity of a spark plug at the time of ignition.
  • This injection can take place in different ways. So it is possible that the injected cloud of fuel is already during or immediately after the injection at the spark plug and is ignited by it. It is also possible that the injected fuel cloud is guided to the spark plug by a charge movement and only then ignited. In both combustion processes, there is no uniform fuel distribution, but a stratified charge.
  • the advantage of stratified operation is that the applied smaller loads can be carried out by the internal combustion engine with a very small amount of fuel. However, larger loads cannot be met by shift operation.
  • homogeneous operation corresponds approximately to the operating mode of internal combustion engines, in which fuel is injected into the intake pipe in a conventional manner. If necessary, homogeneous operation can also be used for smaller loads.
  • Intake pipe leading combustion chamber wide open and the combustion is essentially controlled and / or regulated only by the fuel mass to be injected.
  • the throttle valve is opened or closed depending on the requested torque and the fuel mass to be injected is controlled and / or regulated depending on the air mass drawn in.
  • the fuel mass to be injected is controlled and / or regulated in dependence on a plurality of further input variables to an optimum value with regard to fuel savings, exhaust gas reduction and the like.
  • the control and / or regulation is different in the two operating modes.
  • the object of the invention is to provide a method for operating an internal combustion engine with which an optimal switching between the operating modes is possible. - 4 -
  • This object is achieved according to the invention in a method of the type mentioned at the outset or in an internal combustion engine of the type mentioned in the introduction by switching from the first operating mode first into a transitional operation of the second operating mode and then into normal operation of the second operating mode.
  • the supplied air mass is determined and, depending on the supplied air mass, a switch is made from the first operating mode to the transitional operation of the second operating mode, in particular after the supplied air mass has fallen below a first threshold value, or .Switched over from the transitional operation of the second operating mode to normal operation of the second operating mode depending on the air mass supplied, in particular after the air mass supplied has fallen below a second threshold value.
  • the switching processes are therefore carried out as a function of the air mass supplied.
  • the air mass supplied can be determined, for example, with the aid of an air mass sensor. Then, depending on the speed of the internal combustion engine and / or other parameters, the two threshold values for the switchover processes are determined. If the air mass stored in the intake pipe is reduced, the first threshold value is first undershot. The internal combustion engine is then switched from stratified operation to the transitional operation of homogeneous operation. The air mass temporarily stored in the intake pipe continues to decrease and then falls below the second threshold value. The internal combustion engine is then switched from the transition mode to the normal mode of the homogeneous mode.
  • the dependence of the changeover processes on the supplied air mass represents a particularly simple and precise possibility of carrying out the entire switchover of the internal combustion engine from shift operation to homogeneous operation.
  • the fuel / air mixture supplied is controlled and / or regulated to an approximately lean value in the transition mode of the second operating mode.
  • the transitional operation of homogeneous operation is therefore a lean homogeneous operation or homogeneous lean operation with a lean air / fuel ratio.
  • the fuel / air mixture therefore has a value greater than 1. o ⁇ ⁇ > tö: *.
  • Firing angle is determined from the requested torque after switching from the transition mode to the normal mode of the second operating mode. With the help of the ignition angle, short-term torque changes in particular can be achieved without having to change the specified or stoichiometric value.
  • control element which is provided for a control device of an internal combustion engine, in particular a motor vehicle.
  • a program is stored on the control element, which is executable on a computing device, in particular on a microprocessor, and is suitable for executing the method according to the invention.
  • the invention is thus implemented by a program stored on the control element, so that this control element provided with the program represents the invention in the same way as the method, for the execution of which the program is suitable.
  • an electrical storage medium for example a read-only memory, can be used as the control element.
  • Figure 1 shows a schematic block diagram of a - 8th -
  • Figure 2 shows a schematic flow diagram of a
  • FIG. 3 shows a schematic time diagram of signals of the internal combustion engine of FIG. 1 when the
  • FIG. 1 shows an internal combustion engine 1 in which a piston 2 can be moved back and forth in a cylinder 3.
  • the cylinder 3 is provided with a combustion chamber 4, to which an intake pipe 6 and an exhaust pipe 7 are connected via valves 5. Furthermore, an injection valve 8 that can be controlled with a signal TI and a spark plug 9 that can be controlled with a signal ZW are assigned to the combustion chamber 4.
  • the intake pipe 6 is provided with an air mass sensor 10 and the exhaust pipe 7 can be provided with a lambda sensor 11.
  • the air mass sensor 10 measures the air mass of the fresh air supplied to the intake pipe 6 and generates a signal LM as a function thereof.
  • the lambda sensor 11 measures the oxygen content of the exhaust gas in the exhaust pipe 7 and generates a signal ⁇ as a function thereof.
  • a throttle valve 12 is accommodated in the intake pipe ⁇ , the rotational position of which can be set by means of a signal DK.
  • a first operating mode the stratified operation of the internal combustion engine 1, the throttle valve 12 is opened wide.
  • the fuel is injected into the combustion chamber 4 by the injection valve 8 during a ner sealing phase caused by the piston 2 3 LQ ⁇ ⁇ -? *.
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  • a program in particular in a read-only memory, which is suitable for carrying out said control and / or regulation.
  • the control device 16 is struck by input signals which represent operating variables of the internal combustion engine measured by means of sensors.
  • the control unit 16 is connected to the air mass sensor 10, the lambda sensor 11 and the speed sensor 15.
  • the control unit 16 is connected to an accelerator pedal sensor 17 which generates a signal FP which indicates the position of an accelerator pedal which can be actuated by a driver.
  • the control unit 16 generates output signals with which the behavior of the internal combustion engine can be influenced via actuators in accordance with the desired control and / or regulation.
  • the control unit 16 is connected to the injection valve 8, the spark plug 9 and the throttle valve 12 and generates the signals TI, ZW and DK required to control them.
  • the control device 16 carries out the method described below with reference to FIGS. 2 and 3 for switching from shift operation to homogeneous operation.
  • the blocks shown in FIG. 2 represent functions of the method that are implemented, for example, in the form of software modules or the like in control unit 16.
  • FIG. 2 it is assumed in a block 18 that the internal combustion engine 1 is in a stationary stratified operation.
  • a transition to homogeneous operation is then requested, for example, on the basis of an acceleration of the motor vehicle desired by the driver.
  • the time of the request for homogeneous operation can also be seen in FIG. 3.
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  • rlmaxhrunr is as a maximum filling for a homogeneous lean operation rlmaxhmitr. It is therefore checked whether rl ⁇ rlmaxhmitr.
  • the filling rlmaxhunderr is predetermined such that the torque given off by the internal combustion engine 1 remains approximately constant.
  • the non-stationary homogeneous operation differs from a stationary homogeneous operation in that
  • the fuel / air mixture is lean, i.e. ⁇ is greater than 1, and the operating variables of the internal combustion engine 1, e.g. change the filling of the combustion chamber 4. It is therefore a matter of a lean homogeneous operation or a homogeneous lean operation of the internal combustion engine 1. This lean homogeneous operation represents a transition mode to the normal operating mode of the homogeneous operation.
  • the internal combustion engine 1 is controlled or regulated according to a block 28 in FIG. 2 such that the fuel mass rk is determined from the requested torque mdsoll and the air mass rl supplied to the combustion chamber 4.
  • the fuel / air mixture ⁇ is then obtained from the supplied air mass rl and the fuel mass rk injected into the combustion chamber 4.
  • the ignition angle ZW for the spark plug 9 of the internal combustion engine 1 is determined as a function of the requested torque mdsoll, the air mass rl and the fuel mass rk - 13 -
  • the air mass rl supplied to the combustion chamber 4 continues to drop towards smaller fillings. This is shown in FIG. 2 by means of a block 29.
  • a block 30 checks whether the air mass supplied to the combustion chamber 4 has reached a certain value, specifically whether the filling rl has become smaller than a maximum filling for normal homogeneous operation rlmaxhom. It is therefore checked whether rl ⁇ rlmaxhom.
  • 1, ie a stoichiometric fuel / air mixture.
  • the lambda control controls and / or regulates the fuel mass rk injected into the combustion chamber 4 such that e.g. a stoichiometric fuel / air

Abstract

Es ist eine Brennkraftmaschine (1) insbesondere für ein Kraftfahrzeug beschrieben, das mit einem Einspritzventil (8) versehen ist, mit dem Kraftstoff entweder in einer ersten Betriebsart während einer Ansaugphase oder in einer zweiten Betriebsart während einer Verdichtungsphase direkt in einen Brennraum (4) einspritzbar ist. Des weiteren ist ein Steuergerät (16) vorgesehen zur unterschiedlichen Steuerung und/oder Regelung der in den Brennraum (4) eingespritzten Kraftstoffmasse in den beiden Betriebsarten. Durch das Steuergerät (16) wird von der ersten Betriebsart zuerst (26) in einen Übergangsbetrieb der zweiten Betriebsart und dann (31, 37) in einen Normalbetrieb der zweiten Betriebsart umgeschaltet.

Description

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs
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, und bei dem die in den Brennraum eingespritzte Kraftstoffmasse in den beiden Betriebsarten unterschiedlich gesteuert und/oder geregelt wird. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Einspritzventil, mit dem Kraftstoff entweder in einer ersten Betriebsart während einer Ansaugphase oder in einer zweiten Betriebsart während einer Verdichtungsphase direkt in einen Brennraum einspritzbar ist, und mit einem Steuergerät zur unterschiedlichen Steuerung und/oder Regelung der in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffmasse in den beiden Betriebsarten.
Derartige Systeme zur direkten Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine sind allgemein bekannt. Es wird dabei als erste Betriebsart ein sogenannter Schichtbetrieb und als zweite Betriebsart ein sogenannter Homogenbetrieb unterschieden. Der Schichtbetrieb wird insbesondere bei kleineren Lasten - 2 -
verwendet, während der Homogenbetrieb bei größeren, an der Brennkraftmaschine anliegenden Lasten zur Anwendung kommt.
Im Schichtbetrieb 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 Kraftstoffwölke 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.
Der Vorteil des Schichtbetriebs 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 Schichtbetrieb erfüllt werden.
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.
Im Schichtbetrieb wird die Drosselklappe in dem zu dem - 3 -
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 beiden Betriebsarten, also im Schichtbetrieb und im Homogenbetrieb, wird die einzuspritzende Kraftstoffmasse in Abhängigkeit zusätzlich von einer Mehrzahl weiterer Eingangsgrößen 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 .
Es ist erforderlich, die Brennkraftmaschine von dem Schichtbetrieb in den Homogenbetrieb und wieder zurück umzuschalten. Während im Schichtbetrieb die Drosselklappe weit geöffnet ist und die Luft damit weitgehend entdrosselt zugeführt wird, ist die Drosselklappe im Homogenbetrieb nur teilweise geöffnet und vermindert damit die Zufuhr von Luft. Vor allem bei der Umschaltung vom Schichtbetrieb in den Homogenbetrieb muß dabei die Fähigkeit des zu dem Brennraum führenden Ansaugrohrs berücksichtigt werden, Luft zu speichern. Wird dies nicht berücksichtigt, so kann das Umschalten zu einer Erhöhung des von der Brennkraftmaschine abgegebenen Moments führen.
Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine zu schaffen, mit dem ein optimales Umschalten zwischen den Betriebsarten möglich ist. - 4 -
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art bzw. bei einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß von der ersten Betriebsart zuerst in einen Übergangsbetrieb der zweiten Betriebsart und dann in einen Normalbetrieb der zweiten Betriebsart umgeschaltet wird.
Es wird also nicht sofort in den Homogenbetrieb, also zu einem stöchiometrischen oder fetten Luft/Kraftstoffgemisch umgeschaltet, sondern es wird die Brennkraftmaschine zuerst in einem Übergangsbetrieb des Homogenbetriebs betrieben. Durch diesen Übergangsbetrieb wird erreicht, daß der gesamte Umschaltvorgang vom Schichtbetrieb in den Homogenbetrieb eine wesentlich geringere Erhöhung des von der Brennkraftmaschine erzeugten Moments zur Folge hat . Es muß also wesentlich weniger überschüssiges Moment beispielsweise durch eine Spätverstellung des Zündwinkels wieder vernichtet werden. Dies stellt nicht nur eine deutliche Kraftstoffeinsparung dar, sondern es wird auch durch die geringere Spätverstellung des Zündwinkels die Möglichkeit von Veränderungen des von der
Brennkraftmaschine erzeugten Moments deutlich verringert. Störungen haben somit nur noch eine verminderte Einwirkung auf die Laufruhe der Brennkraftmaschine. Des weiteren wird durch die verringerte Spätverstellung des Zündwinkels auch eine geringere Erhöhung der Abgastemperatur erreicht, was ebenfalls für die Laufruhe der Brennkraftmaschine und deren Lebensdauer vorteilhaft ist.
Bei vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung wird die zugeführte Luftmasse ermittelt, und es wird in Abhängigkeit von der zugeführten Luftmasse von der ersten Betriebsart in den Übergangsbetrieb der zweiten Betriebsart umgeschaltet, und zwar insbesondere nach Unterschreiten der zugeführten Luftmasse unter einen ersten Schwellwert, bzw. es wird in .Abhängigkeit von der zugeführten Luftmasse von dem Übergangsbetrieb der zweiten Betriebsart in den Normalbetrieb der zweiten Betriebsart umgeschaltet, und zwar insbesondere nach Unterschreiten der zugeführten Luftmasse unter einen zweiten Schwellwert.
Die Umschaltvorgänge werden also in Abhängigkeit von der zugeführten Luftmasse durchgeführt . Die zugeführte Luftmasse kann dabei beispielsweise mit Hilfe eines Luftmassensensors ermittelt werden. Dann werden gegebenenfalls in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder sonstigen Parametern die beiden Schwellwerte für die Umschaltvorgänge ermittelt. Verringert sich nun die in dem Ansaugrohr gespeicherte Luftmasse, so wird zuerst der erste Schwellwert unterschritten. Die Brennkraftmaschine wird daraufhin von dem Schichtbetrieb in den Übergangsbetrieb des Homogenbetriebs umgeschaltet. Die in dem Ansaugrohr zwischengespeicherte Luftmasse verringert sich weiter und unterschreitet dann den zweiten Schwellwert. Die Brennkraftmaschine wird dann von dem Übergangsbetrieb in den Normalbetrieb des Homogenbetriebs umgeschaltet . Die Abhängigkeit der UmsehaltVorgänge von der zugeführten Luftmasse stellt dabei eine besonders einfache und genaue Möglichkeit dar, die gesamte Umschaltung der Brennkraftmaschine vom Schichtbetrieb in den Homogenbetrieb durchzuführen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird in dem Übergangsbetrieb der zweiten Betriebsart das zugeführte Kraftstoff/Luft-Gemisch auf einen etwa mageren Wert gesteuert und/oder geregelt . Bei dem Übergangsbetrieb des Homogenbetriebs handelt es sich also um einen mageren Homogenbetrieb bzw. homogenen Magerbetrieb mit einem mageren Luft/Kraftstoffverhältnis. Das Kraftstoff/Luft- Gemisch besitzt somit einen Wert größer als 1. o Ω < > tö :*. tö tö H ra C < Cd tö ffi PJ C N J N ö X Φ P> tö tö t tö φ Φ 0 C Φ er ti Φ ti • 0 ti 0 J ι-i Φ 0 3 3 ς- c c-- φ 0 μ- 3 Φ Φ i Φ
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Zündwinkel nach dem Umschalten von dem Übergangsbetrieb in den Normalbetrieb der zweiten Betriebsart aus dem angeforderten Moment ermittelt wird. Mit Hilfe des Zündwinkels können damit insbesondere kurzfristige Momentenänderungen erreicht werden, ohne den vorgegebenen bzw. stöchiometrischen Wert verändern zu müssen.
Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Form eines Steuerelements, das für ein Steuergerät einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen ist. Dabei ist auf dem Steuerelement ein Programm abgespeichert, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig und zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. In diesem Fall wird also die Erfindung durch ein auf dem Steuerelement abgespeichertes Programm realisiert, so daß dieses mit dem Programm versehene Steuerelement in gleicher Weise die Erfindung darstellt wie das Verfahren, zu dessen Ausführung das Programm geeignet ist. Als Steuerelement kann insbesondere ein elektrisches Speichermedium zur Anwendung kommen, beispielsweise ein Read-Only-Memory.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.
Figur 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines - 8 -
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 Zeitdiagramm von Signalen der Brennkraftmaschine der Figur 1 bei Durchführung des
Verfahrens nach der Figur 2.
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 zugeordnet .
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.
In dem Ansaugrohr β ist eine Drosselklappe 12 untergebracht, deren Drehstellung mittels eines Signals DK einstellbar ist.
In einer ersten Betriebsart, dem Schichtbetrieb der Brennkraftmaschine 1, wird die Drosselklappe 12 weit geöffnet. Der Kraftstoff wird von dem Einspritzventil 8 während einer durch den Kolben 2 hervorgerufenen Nerdichtungsphase in den Brennraum 4 eingespritzt, und zwar 3 LQ Φ μ- ?*. Cd ö Di Φ « ö PJ μ. « Φ < ε tö D Φ tr < rt ≥ tö PJ Di Di Z N 0= μ- Φ μ- 3 P, μ- μ- Φ μ- ti hj 3 3 ti 3 Φ μ- i Φ μ- Φ 0 Φ tr ti 3 3 d PJ μ- Φ ti
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- 10 -
insbesondere in einem Read-Only-Memory ein Programm abgespeichert hat, das dazu geeignet ist, die genannte Steuerung und/oder Regelung durchzuführen.
Das Steuergerät 16 ist von Eingangssignalen beau schlagt, 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 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.
Von dem Steuergerät 16 wird das nachfolgend anhand der Figuren 2 und 3 beschriebene Verfahren zum Umschalten von einem Schichtbetrieb in einen Homogenbetrieb durchgeführt. Die in der Figur 2 gezeigten Blöcke stellen dabei Funktionen des Verfahrens dar, die beispielsweise in der Form von Softwaremodulen oder dergleichen in dem Steuergerät 16 realisiert sind.
In der Figur 2 wird in einem Block 18 davon ausgegangen, daß sich die Brennkraftmaschine 1 in einem stationären Schichtbetrieb befindet. In einem Block 19 wird dann beispielsweise aufgrund einer von dem Fahrer erwünschten Beschleunigung des Kraftfahrzeugs ein Übergang in einen Homogenbetrieb angefordert . Der Zeitpunkt der Anforderung des Homogenbetriebs ist auch aus der Figur 3 ersichtlich. φ tö μι tr D- N μ- CO tr tö Φ tö ö tö PJ J ra ö rt <l 3 M t z N 3 ö ti ti 3 d φ d ra Ω d Φ p- hj d ti 3 d rt ti Φ Φ 0 μ- 3 Φ 3 d Φ P- Z P- PJ ti Φ H) 3 LQ rt tr hh rt t* Φ ti Φ LQ ra 0= 0 3 μ- i-> rt N ra ti ti ti P- rt 3
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- 12 -
ist als eine maximale Füllung für einen homogenen Magerbetrieb rlmaxhommager. Es wird also geprüft, ob rl < rlmaxhommager ist. Die Füllung rlmaxhommager ist dabei derart vorgegeben, daß das von der Brennkraftmaschine 1 abgegeben Moment etwa konstant bleibt .
Ist rl < rlmaxhommager nicht erfüllt, so wird in einer Schleife über den Block 24 weiter abgewartet. Ist dies jedoch der Fall, was in der Figur 3 in einem mit der Bezugsziffer 26 gekennzeichneten Zeitpunkt gegeben ist, so wird in diesem Zeitpunkt von dem instationären Schichtbetrieb in einen instationären Homogenbetrieb umgeschaltet. Gemäß der Figur 2 wird das Umschalten dabei mittels eines Blocks 27 durchgeführt.
Der instationäre Homogenbetrieb unterscheidet sich von einem stationären Homogenbetrieb dadurch, daß das
Kraftstoff/Luft-Gemisch mager ist, λ also größer als 1 ist, und sich die Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1, z.B. die Füllung des Brennraums 4, weiter verändern. Es handelt sich also um einen mageren Homogenbetrieb bzw. einen homogenen Magerbetrieb der Brennkraftmaschine 1. Dieser magere Homogenbetrieb stellt eine Übergangsbetriebsart zu der Normalbetriebsart des Homgenbetriebs dar.
In dem mageren Homogenbetrieb wird die Brennkraftmaschine 1 gemäß einem Block 28 der Figur 2 derart gesteuert bzw. geregelt, daß die Kraftstoffmasse rk aus dem angeforderten Moment mdsoll und der dem Brennraum 4 zugeführten Luftmasse rl ermittelt wird. Aus der zugeführten Luftmasse rl und der in den Brennraum 4 eingespritzten Kraftstoffmasse rk ergibt sich dann das Kraftstoff/Luft-Gemisch λ. Der Zündwinkel ZW für die Zündkerze 9 der Brennkraftmaschine 1 wird in Abhängigkeit von dem angeforderten Moment mdsoll, der Luftmasse rl und der Kraftstoffmasse rk ermittelt und - 13 -
eingestellt .
In dem mageren Homogenbetrieb fällt die dem Brennraum 4 zugeführte Luftmasse rl weiter zu kleineren Füllungen hin ab. Dies ist in der Figur 2 mittels eines Blocks 29 dargestellt. In einem Block 30 wird geprüft, ob die dem Brennraum 4 zugeführte Luftmasse einen bestimmten Wert erreicht hat, und zwar ob die Füllung rl kleiner geworden ist als eine maximale Füllung für den normalen Homogenbetrieb rlmaxhom. Es wird also geprüft, ob rl < rlmaxhom ist . Die Füllung rlmaxhom ist dabei derart vorgegeben, daß in dem normalen Homogenbetrieb ein stöchiometrisches Kraftstoff/Luft-Gemisch, also λ = 1 vorhanden ist. Des weiteren ist diese Füllung derart vorgegeben, daß das abgegebene Moment Md konstant bleibt.
Ist rl < rlmaxhom nicht erfüllt, so wird in einer Schleife über die Blöcke 28, 29 weiter abgewartet. Ist dies jedoch der Fall, was in der Figur 3 in einem mit der Bezugsziffer
31 gekennzeichneten Zeitpunkt gegeben ist, so wird in diesem Zeitpunkt von dem instationären mageren Homogenbetrieb in einen Homogenbetrieb umgeschaltet. Gemäß der Figur 2 wird das Umschalten dabei mittels eines Blocks
32 durchgeführt .
In dem genannten Zeitpunkt 31 wird die Lambda-Regelung eingeschaltet, damit der genannte Homogenbetrieb mit einem vorgegebenen λ-Wert, beispielsweise mit λ = 1, also einem stöchiometrischen Kraftstoff/Luftgemisch weitergeführt wird. Dies ist in der Figur 2 in einem Block 33 dargestellt. Die Lambda-Regelung steuert und/oder regelt die in den Brennraum 4 eingespritzte Kraftstoffmasse rk derart, daß z.B. ein stöchiometrisches Kraftstoff/Luft-
Gemisch entsteht, daß also λ = 1 ist. X tö H "d 3 tö X CD Di Di Φ LQ N H φ tsi X ra < PJ ε ra N ε ü 3 Di t i PJ rr] p) μ- σ
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^1
- 15 -
entspricht ebenfalls demjenigen für den Homogenbetrieb. Entsprechendes gilt für die Drehstellung wdkhom der Drosselklappe 12.

Claims

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- 17 -
Betriebsart in den Normalbetrieb der zweiten Betriebsart umgeschaltet wird, insbesondere nach Unterschreiten (31) der zugeführten Luftmasse (rl) unter einen zweiten Schwellwert (rlmaxhom) .
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Übergangsbetrieb der zweiten Betriebsart das zugeführte Kraftstoff/Luft-Gemisch auf einen etwa mageren Wert (λ > 1) gesteuert und/oder geregelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzuspritzende Kraftstoffmasse (rk) nach dem Umschalten (26) von der ersten Betriebsart auf den Übergangsbetrieb der zweiten Betriebsart aus der zugeführten Luftmasse (rl) und dem angeforderten Moment (mdsoll) ermittelt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündwinkel (ZW) nach dem Umschalten
(26) von der ersten Betriebsart auf den Übergangsbetrieb der zweiten Betriebsart aus der zugeführten Luftmasse (rl) , der eingespritzten Kraftstoffmasse (rk) und dem angeforderten Moment (mdsoll) ermittelt wird.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß in dem Normalbetrieb der zweiten Betriebsart das zugeführte Kraftstoff/Luft-Gemisch auf einen vorgegebenen, insbesondere stöchiometrischen Wert
(λ = 1) gesteuert und/oder geregelt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die einzuspritzende Kraftstoffmasse (rk) nach dem Umschalten (31) von dem Übergangsbetrieb in den Normalbetrieb der zweiten Betriebsart aus der zugeführten - 18 -
Luftmasse (rl) ermittelt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8 , dadurch gekennzeichnet, daß der Zündwinkel (ZW) nach dem Umschalten
(31) von dem Übergangsbetrieb in den Normalbetrieb der zweiten Betriebsart aus dem angeforderten Moment (mdsoll) ermittelt wird.
10. Steuerelelement, insbesondere Read-Only-Memory, für ein Steuergerät (16) einer Brennkraftmaschine (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, auf dem ein Programm abgespeichert ist, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig und zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 geeignet ist .
11. Brennkraftmaschine (1) insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Einspritzventil (8) , mit dem Kraftstoff entweder in einer ersten Betriebsart während einer Verdichtungsphase oder in einer zweiten Betriebsart während einer Ansaugphase direkt in einen Brennraum (4) einspritzbar ist, und mit einem Steuergerät (16) zur unterschiedlichen Steuerung und/oder Regelung der in den Brennraum (4) eingespritzten Kraftstoffmasse in den beiden Betriebsarten, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Steuergerät (16) von der ersten Betriebsart zuerst (26) in einen Übergangsbetrieb der zweiten Betriebsart und dann (31, 37) in einen Normalbetrieb der zweiten Betriebsart umgeschaltet wird.
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