WO1999049199A1 - Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine - Google Patents

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WO1999049199A1
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combustion engine
internal combustion
operating
operating mode
torque
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PCT/DE1999/000871
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Winfried Moser
Matthias Philipp
Dirk Mentgen
Michael Oder
Georg Mallebrein
Christian Koehler
Juergen Foerster
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02D41/3023—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the stratified charge spark-ignited mode
    • F02D41/3029—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the stratified charge spark-ignited mode further comprising a homogeneous charge spark-ignited mode

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, in which fuel is injected directly into a combustion chamber, in which a switch is made between the two operating modes, either in a first operating mode during a compression phase or in a second operating mode, and in The operating variables influencing the actual torque of the internal combustion engine are controlled and / or regulated differently in dependence on a target torque in the two operating modes.
  • 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 a compression phase or in a second operating mode during an intake phase, and with a control unit for switching between the both
  • Such systems for the direct injection of fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine are general known.
  • stratified operation is used in particular for smaller loads, while homogeneous operation is used for larger loads applied to the internal combustion engine.
  • 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 fuel oil 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, even with smaller loads, homogeneous operation be used.
  • the throttle valve in the intake pipe leading to the combustion chamber is opened wide and the combustion is essentially only controlled and / or regulated 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 as a function of a plurality of further operating 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 a improved switching between the operating modes is possible.
  • 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 in that a change in the actual torque is ascertained during a switching operation and in that at least one of the operating variables is influenced as a function thereof.
  • the change in the actual torque is determined when switching from the first to the second operating mode. This is a simple but effective way to detect changes in the actual torque in a quasi-stationary manner.
  • the change in the actual torque is determined in particular in succession with different fillings of the combustion chamber.
  • the dynamic changeover jerk is recognized quasi-steadily in the dynamic operation of the internal combustion engine. Thereupon this changeover jerk can be caused by a dynamic influencing of the operating variables of the Internal combustion engine can be counteracted in the sense of minimization.
  • the change in the actual torque is determined as a function of the detected speed of the internal combustion engine. This ensures that a change in the actual torque and thus a jerk or the like can be detected with the help of the already existing speed sensor. Additional sensors or other additional components are therefore not required.
  • rough running values are determined for the individual cylinders. From these uneven running values, changes in the actual torque of the internal combustion engine can be concluded. With the help of the uneven running values, it is possible to detect speed fluctuations or a jerk in the internal combustion engine.
  • the rough running values can be determined in different ways. It is thus possible to provide an uneven running sensor for measuring the uneven running values.
  • the rough running values can also be derived, for example, from the speed of the internal combustion engine. It is essential that the uneven running values represent a measure of torque differences between successive cylinders.
  • only one of the cylinders is switched over first, and then at least one of the uneven running values of the switched cylinder is switched over with at least one of the
  • Uneven running values of at least one of the other cylinders are compared. This makes it possible to determine whether there is a torque difference between the switched cylinder and the cylinders that have not yet switched. In this way it can be recognized whether a between the two operating modes between which to switch - 6 -
  • the other cylinders are switched or not switched depending on the comparison. If the uneven running values of the switched cylinder differ significantly from the uneven running values of the non-switched cylinder, switching can be prevented in order to reliably avoid jerking in the internal combustion engine. However, if there is no significant deviation, the other cylinders can also be switched to the other operating mode. In this case, the internal combustion engine is not expected to jerk due to the small difference in the uneven running values.
  • the operating variables of the internal combustion engine are influenced as a function of the comparison. It is thus possible that, if a discrepancy in the uneven running values of the switched cylinder is determined by the uneven running values of the other cylinders, operating variables of the internal combustion engine are influenced in such a way that this deviation is minimized or becomes zero.
  • the changeover that has started can be terminated in order to avoid jerking in the internal combustion engine.
  • the influencing of one of the operating variables is carried out adaptively. There is therefore a permanent correction of the switching operation. This makes it possible, for example, to compensate for changes in the internal combustion engine over its running time, in particular signs of wear and the like. It is also possible to deviate - 7 -
  • the influencing of one of the operating variables is only carried out for the next switching operation. It is thus achieved that the calculations according to the invention can be carried out between two switching processes, so that there is sufficient time for this.
  • the injected fuel mass is influenced in particular in the sense of an increase. It is also advantageous if, in the second operating mode, the ignition angle or the ignition timing, in particular in the sense of a
  • 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 therefore 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 can in particular be used as the control element Use, for example, a read-only memory.
  • Figure 1 shows a schematic block diagram of an embodiment of an inventive
  • FIG. 2 shows a schematic flow diagram of an exemplary embodiment of a method according to the invention for operating the internal combustion engine of FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a schematic time diagram of signals of the internal combustion engine of FIG. 1 when the method according to FIG. 2 is carried out
  • FIG. 4 shows a schematic time diagram of signals of the internal combustion engine of FIG
  • FIG. 5 shows a schematic flow diagram of an exemplary embodiment of a method according to the invention for the switchover according to FIGS. 2 and 3.
  • 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, on which a suction pipe 6 and a via valves 5 Exhaust pipe 7 are connected.
  • 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 6, the rotational position of which can be set by means of a signal DK.
  • the throttle valve 12 In a first operating mode, the stratified operation of the internal combustion engine 1, the throttle valve 12 is opened wide.
  • the fuel is injected from the injection valve 8 into the combustion chamber 4 during a compression phase caused by the piston 2, specifically locally in the immediate vicinity of the spark plug 9 and at a suitable time before the ignition point. Then the fuel is ignited with the aid of the spark plug 9, so that the piston 2 is driven in the now following working phase by the expansion of the ignited fuel.
  • the throttle valve 12 In a second operating mode, the homogeneous operation of the internal combustion engine 1, the throttle valve 12 is partially opened or closed depending on the desired air mass supplied.
  • the fuel is injected into the combustion chamber 4 by the injection valve 8 during an intake phase caused by the piston 2 - 10 -
  • the injected fuel is swirled by the air drawn in at the same time and is thus distributed substantially uniformly in the combustion chamber 4.
  • the fuel / air mixture is then compressed during the compression phase in order to then be ignited by the spark plug 9.
  • the piston 2 is driven by the expansion of the ignited fuel.
  • a speed sensor 15 is assigned to the crankshaft 14 and generates a signal N as a function of the rotary movement of the crankshaft 14.
  • the fuel mass injected into the combustion chamber 4 by the injection valve 8 in stratified mode and in homogeneous mode is controlled and / or regulated by a control unit 16, in particular with regard to low fuel consumption and / or low pollutant development.
  • the control device 16 is provided with a microprocessor which has stored a program in a storage medium, in particular in a read-only memory, which is suitable for carrying out the control and / or regulation mentioned.
  • the control device 16 is acted upon 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 and thus the torque requested by the driver.
  • Control unit 16 generates output signals with which over - 11 -
  • Actuators the behavior of the internal combustion engine can be influenced according to 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.
  • a transition into one is made on the basis of an acceleration of the motor vehicle desired by the driver
  • the throttle valve 12 is changed from its state wdksch fully open in stratified operation to an at least partially opened or closed state wdkhom for by means of a block 26 - 12 -
  • the internal combustion engine 1 changes from stationary stratified operation to unsteady-state stratified operation.
  • the air mass supplied to the combustion chamber 4 slowly drops from a filling rlsch during shift operation to smaller fillings. This can be seen from FIG. 3.
  • the air mass rl supplied to the combustion chamber 4 or its filling is determined by the control unit 16, inter alia, from the signal LM of the air mass sensor 10. According to a block 27, the internal combustion engine 1 continues to be operated in shift operation.
  • a block 28 of FIG. 2 is used to switch over to non-stationary homogeneous operation. This is the case in FIG. 3 at a time 41.
  • the fuel mass rk influenced in this way has the consequence that - at least for a certain period of time - - 13 -
  • the torque Md output by the internal combustion engine 1 would increase. This is compensated for by the fact that at time 41, i.e. when switching to homogeneous operation, the ignition angle ZW is adjusted based on the value zwsch in such a way that the torque Md given maintains a setpoint torque resulting from, among other things, the requested torque and thus remains about constant.
  • Combustion chamber 4 supplied air mass rl determined on the basis of a stoichiometric fuel / air mixture. Furthermore, the ignition angle ZW is adjusted in the direction of a retarded ignition depending on the target torque mdsoll. With regard to this late adjustment, there is still a certain deviation from normal homogeneous operation, with which the excess air supply and the resulting excess torque generated by the internal combustion engine 1 are temporarily destroyed.
  • a block 30 it is checked whether the air mass rl supplied to the combustion chamber 4 has finally fallen to the filling that belongs to a stationary homogeneous operation with a stoichiometric fuel / air mixture. If this is not yet the case, the process continues in a loop via block 29. If this is the case, however, the internal combustion engine 1 continues to be operated in the stationary homogeneous operation without an ignition angle adjustment by means of the block 31. In FIG. 3, this is the case at a point in time identified by reference number 42.
  • the air mass supplied to the combustion chamber 4 corresponds to the filling rlhom for the homogeneous operation and the ignition angle zwhom for the spark plug 9 also corresponds to that for the homogeneous operation.
  • the stationary stratified operation is identified as area A, the non-stationary stratified operation as area B, the unsteady homogeneous operation as area C and the stationary homogeneous operation as area D.
  • FIG. 4 shows a switchover from homogeneous operation to shift operation.
  • a steady-state homogeneous operation is assumed, in which, for example, the operating variables of the internal combustion engine 1 are to be used for a stationary shift operation.
  • the switchover to shift operation is initiated by control unit 16 by withdrawing the requirement of homogeneous operation. After debouncing, the switchover to shift operation is released and throttle valve 12 is controlled into the rotational position which is provided for shift operation. This is a rotational position in which the throttle valve 12 is largely open. This is illustrated by the transition from wdkhom to wdksch in FIG. 4.
  • the opening of the throttle valve 12 has the consequence that the air mass rl supplied to the combustion chamber 4 increases. This can be seen in FIG. 4 from the course of rlhom. Then the switchover from the transient described - 15 -
  • the injected fuel mass rk is set to the value rksch for shift operation.
  • stationary homogeneous operation is identified as area A, unsteady homogeneous operation as area B, unsteady shift operation as area C and stationary shift operation as area D.
  • FIG. 5 shows a method that can be used during the switchover from shift operation to homogeneous operation according to FIGS. 2 and 3. The procedure serves to change the torque
  • Internal combustion engine 1 that is to say changes in the delivered actual torque Md during the switching process.
  • the blocks shown in FIG. 5 represent functions of the method that are implemented, for example, in the form of software modules or the like in control unit 16.
  • a block 51 it is assumed that the internal combustion engine 1 is in a stationary stratified operation.
  • a block 52 the switching process from shift operation to - 16 -
  • the method described below for recognizing and minimizing a dynamically occurring changeover jerk is carried out sequentially in each case in a quasi-stationary manner with different fillings rllimit.
  • a limit value R1 limit for the filling of the combustion chamber 4 is selected in a block 53 such that this limit value R1 limit can be used both in stratified operation and in homogeneous operation.
  • the throttle valve 12 is closed. The consequence of this is that the air mass r1 supplied to the combustion chamber and thus the filling in the combustion chamber are reduced.
  • a block 56 checks whether the filling rl in the combustion chamber 4 has fallen to the limit value rl limit, that is to say whether rl has become ⁇ rl limit. If this is not yet the case, the method is continued with block 54, in particular with the further operation of internal combustion engine 1 in shift operation in accordance with block 55.
  • the pressure ps in the intake pipe 6 is then kept approximately constant in accordance with a block 57. This can be done, for example, by suitably influencing the oo 43 o 1 o U d CQ d ⁇ 4J -rl ⁇ ⁇ d 4-1
  • TJ co rH ⁇ rH CQ cn -H d S SH CQ ⁇ SH d 43 -H d -. TJ d ⁇ 4J ⁇ 4-> TJ 43
  • the rough running value is calculated from these compensated segment times tsk (n), for example as follows:
  • cylinder-specific rough running values lut (z, j) are produced per working stroke j.
  • These rough running values lut (z, j) can be filtered using appropriate algorithms. For example, it is possible to carry out low-pass filtering in order to suppress stochastic interference. Filtered, cylinder-specific rough running values (z, j) represent the measure for torque differences between successively fired cylinders 3 of the internal combustion engine 1.
  • uneven running values lut (n) and / or lut (z, j) and / or flood (z, j) were determined in block 60 using the described method, these values are used further in the method described below. As already mentioned, uneven running values determined differently can also be used accordingly in the method described below.
  • a block 61 checks whether the uneven running value of the - 20 -
  • a threshold value for the difference between uneven running values can be specified, the exceeding of which represents a significant deviation.
  • the other cylinders are also switched over to homogeneous operation in a block 62.
  • the throttle valve 12 is set to a stationary value for homogeneous operation and the internal combustion engine 1 continues to be operated in stationary homogeneous operation.
  • the jerk detection is also ended in a block 64.
  • a difference in torque for each cylinder is determined in a block 65 from the difference in the rough running values, which difference is the difference between shift operation and homogeneous operation for this cylinder indicates.
  • the torque control is adaptively influenced in a block 66. For example, by changing the retardation of the ignition angle ZW, the torque difference between shift operation and
  • Homogeneous operation can be minimized or reduced to zero. The same can also be achieved by influencing the supplied fuel mass rk.
  • the internal combustion engine 1 can also be completely switched over to the homogeneous mode after the block 66.
  • the other cylinders are then also switched over to homogeneous operation. This is indicated by the arrow 68 in FIG. 5.
  • countermeasures are initiated in block 66 as explained. These countermeasures are generally changes in the operating variables of the internal combustion engine 1, with which the actual torque Md of the internal combustion engine 1 is influenced.
  • Such torque changes are dynamic torque changes that can be permanently corrected by adaptive changes to the respective operating variables. 22
  • Farm sizes can be permanently corrected.

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Abstract

Es wird eine Brennkraftmaschine (1) insbesondere für ein Kraftfahrzeug beschrieben. Die Brennkraftmaschine (1) ist mit einem Einspritzventil (8) versehen, 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. Des weiteren ist ein Steuergerät (16) vorgesehen zur Umschaltung zwischen den beiden Betriebsarten und zur unterschiedlichen Steuerung und/oder Regelung in den beiden Betriebsarten der das Ist-Moment der Brennkraftmaschine (1) beeinflussenden Betriebsgrößen in Abhängigkeit von einem Soll-Moment. Eine Änderung des Ist-Moments während eines Umschaltvorgangs wird von dem Steuergerät (16) ermittelt und in Abhängigkeit davon wird zumindest eine der Betriebsgrößen von dem Steuergerät (16) beeinflußt.

Description

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem Kraftstoff entweder in einer ersten Betriebsart während einer Verdichtungsphase oder in einer zweiten Betriebsart während einer Ansaugphase direkt in einen Brennraum eingespritzt wird, bei dem zwischen den beiden Betriebsarten umgeschaltet wird, und bei dem die das Ist- Moment der Brennkraftmaschine beeinflussenden Betriebsgrößen in Abhängigkeit von einem Soll -Moment in den beiden Betriebsarten unterschiedlich gesteuert und/oder geregelt werden. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Einspritzventil, mit dem Kraftstoff entweder in einer ersten Betriebsart während einer Verdichtungsphase oder in einer zweiten Betriebsart während einer Ansaugphase direkt in einen Brennraum einspritzbar ist, und mit einem Steuergerät zur Umschaltung zwischen den beiden
Betriebsarten und zur unterschiedlichen Steuerung und/oder Regelung in den beiden Betriebsarten der das Ist -Moment der Brennkraftmaschine beeinflussenden Betriebsgrößen in Abhängigkeit von einem Soll-Moment.
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 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 Kraftstoff ölke 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 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 Betriebsgrößen auf einen im Hinblick auf Kraftstoffeinsparung, Abgasreduzierung und dergleichen optimalen Wert gesteuert und/oder geregelt . Die Steuerung und/oder Regelung ist dabei in den beiden Betriebsarten unterschiedlich.
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 verbessertes Umschalten zwischen den Betriebsarten möglich ist .
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art bzw. bei einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Änderung des Ist-Moments während eines Umschaltvorgangs ermittelt wird, und daß in Abhängigkeit davon zumindest eine der Betriebsgrößen beeinflußt wird.
Auf der Grundlage der Ermittlung von Änderungen des Ist- Moments während des Umschaltvorgangs ist es möglich, Laufunruhen bzw. ein Ruckein während des Umschaltens zu erkennen. Nachdem ein Ruckein erkannt ist, kann durch die Beeinflussung von Betriebsgrößen der Laufunruhe entgegengewirkt werden. Damit ist es insgesamt möglich, Laufunruhen oder Ruckein während des Umschaltens von dem Homogenbetrieb in den Schichtbetrieb oder umgekehrt zu vermeiden. Die Umschaltvorgänge zwischen den beiden Betriebsarten werden damit insbesondere im Hinblick auf eine erhöhte Laufruhe und damit auf einen erhöhten Komfort verbessert .
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Änderung des Ist-Moments bei einer Umschaltung von der ersten in die zweite Betriebsart ermittelt. Dies stellt eine einfache, aber wirkungsvolle Möglichkeit dar, Änderungen des Ist -Moments quasistationär zu erkennen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der
Erfindung wird die Änderung des Ist -Moments insbesondere nacheinander bei verschiedenen Füllungen des Brennaums ermittelt. Auf diese Weise wird im dynamischen Betrieb der Brennkraftmaschine der dynamische Umschaltruck jeweils quasistationär erkannt. Daraufhin kann diesem Umschaltruck durch eine dynamische Beeinflussung der Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine im Sinne einer Minimierung entgegengewirkt werden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Änderung des Ist-Moments in Abhängigkeit von der erfaßten Drehzahl der Brennkraftmaschine ermittelt. Damit wird erreicht, daß mit Hilfe des bereits vorhandenen Drehzahlsensors eine Änderung des Ist-Moments und damit ein Ruckein oder dergleichen erkannt werden kann. Zusätzliche Sensoren oder sonstige zusätzliche Bauteile sind somit nicht erforderlich.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden Laufunruhewerte für die einzelnen Zylinder ermittelt. Aus diesen Laufunruhewerten kann auf Änderungen des Ist-Moments der Brennkraftmaschine geschlossen werden. Damit ist es mit Hilfe der Laufunruhewerte möglich, DrehzahlSchwankungen oder ein Ruckein der Brennkraftmaschine zu erkennen. Die Laufunruhewerte können dabei auf verschiedene Arten ermittelt werden. So ist es möglich, einen Laufunruhesensor zur Messung der Laufunruhewerte vorzusehen. Ebenfalls können die Laufunruhewerte beispielsweise aus der Drehzahl der Brennkraftmaschine abgeleitet werden. Wesentlich ist, daß die Laufunruhewerte ein Maß für Drehmomentunterschiede zwischen aufeinanderfolgenden Zylindern darstellen.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird zuerst nur einer der Zylinder umgeschaltet, und es wird danach mindestens einer der Laufunruhewerte des umgeschalteten Zylinders mit mindestens einem der
Laufunruhewerte von zumindest einem der anderen Zylinder verglichen. Damit kann ermittelt werden, ob ein Drehmomentunterschied zwischen dem umgeschalteten Zylinder und den noch nicht umgeschalteten Zylindern vorhanden ist. Auf diese Weise kann erkannt werden, ob zwischen den beiden Betriebsarten, zwischen denen umgeschaltet werden soll, ein - 6 -
Drehmomentunterschied und damit ein Ruckein entstehen kann.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die anderen Zylinder in Abhängigkeit von dem Vergleich umgeschaltet oder nicht umgeschaltet werden. Weichen die Laufunruhewerte des umgeschalteten Zylinders wesentlich von den Laufunruhewerten der nicht umgeschalteten Zylinder ab, so kann ein Umschalten unterbunden werden, um auf diese Weise ein Ruckein der Brennkraftmaschine sicher zu vermeiden. Liegt jedoch keine wesentliche Abweichung vor, so können auch die anderen Zylinder in die andere Betriebsart umgeschaltet werden. In diesem Fall ist ein Ruckein der Brennkraftmaschine aufgrund des geringen Unterschieds der Laufunruhewerte nicht zu erwarten.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden in Abhängigkeit von dem Vergleich die Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine beeinflußt. So ist es möglich, daß bei einer festgestellten Abweichung der Laufunruhewerte des umgeschalteten Zylinders von den Laufunruhewerten der anderen Zylinder Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine derart beeinflußt werden, daß diese Abweichung minimiert oder zu Null wird. Dabei kann die begonnene Umschaltung abgebrochen werden, um ein Ruckein der Brennkraftmaschine zu vermeiden. Es ist aber auch möglich, die Umschaltung vollends durchzuführen, so daß die Beeinflussung der Betriebsgrößen erst bei nachfolgenden Umschaltungen wirksam wird.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Beeinflussung einer der Betriebsgrößen adaptiv durchgeführt. Es erfolgt also eine bleibende Korrektur des Umschalt organgs . Damit ist es möglich, beispielsweise Veränderungen der Brennkraftmaschine über deren Laufzeit, insbesondere Verschleißerscheinungen und dergleichen, zu kompensieren. Ebenfalls ist es möglich, Abweichungen - 7 -
zwischen verschiedenen Brennkraftmaschinen desselben Typs bei der Inbetriebnahme auszugleichen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Beeinflussung einer der Betriebsgrößen erst für den nächsten Umschaltvorgang durchgeführt. Damit wird erreicht, daß die erfindungsgemäßen Berechnungen zwischen zwei Umschaltvorgängen durchgeführt werden können, so daß hierfür ausreichend Zeit vorhanden ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn in der ersten Betriebsart die eingespritzte Kraftstoffmasse insbesondere im Sinne einer Erhöhung beeinflußt wird. Ebenfalls ist es vorteilhaft, wenn in der zweiten Betriebsart der Zündwinkel bzw. der Zündzeitpunkt insbesondere im Sinne einer
Spätverstellung beeinflußt wird. Durch diese Maßnahmen ist es möglich, bei einer erkannten Laufunruhe während des Umschaltvorgangs das Ist -Moment der Brennkraftmaschine zu beeinflussen und damit die Laufunruhe zu vermindern. Insbesondere werden durch diese Maßnahmen die beiden
Betriebsarten im UmschaltZeitpunkt einander angenähert.
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 Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen
Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, Figur 2 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine der Figur 1,
Figur 3 zeigt ein schematisches Zeitdiagramm von Signalen der Brennkraftmaschine der Figur 1 bei Durchführung des Verfahrens nach der Figur 2 , Figur 4 zeigt ein schematisches Zeitdiagramm von Signalen der Brennkraftmaschine der Figur 1 bei
Durchführung eines dem Verfahren der Figur 2 entgegengerichteten Verfahrens, und Figur 5 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens für das Umschalten nach den Figuren 2 und 3.
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 6 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 Verdichtungsphase in den Brennraum 4 eingespritzt, und zwar örtlich in die unmittelbare Umgebung dar Zündkerze 9 sowie zeitlich in geeignetem Abstand vor dem Zündzeitpunkt. Dann wird mit Hilfe der Zündkerze 9 der Kraftstoff entzündet, so daß der Kolben 2 in der nunmehr folgenden Arbeitsphase durch die Ausdehnung des entzündeten Kraftstoffs angetrieben wird.
In einer zweiten Betriebsart, dem Homogenbetrieb der Brennkraftmaschine 1, wird die Drosselklappe 12 in Abhängigkeit von der erwünschten, zugeführten Luftmasse teilweise geöffnet bzw. geschlossen. Der Kraftstoff wird von dem Einspritzventil 8 während einer durch den Kolben 2 hervorgerufenen Ansaugphase in den Brennraum 4 - 10 -
eingespritzt. Durch die gleichzeitig angesaugte Luft wird der eingespritzte Kraftstoff verwirbelt und damit in dem Brennraum 4 im wesentlichen gleichmäßig verteilt. Danach wird das Kraftstoff/Luft-Gemisch während der Verdichtungsphase verdichtet, um dann von der Zündkerze 9 entzündet zu werden. Durch die Ausdehnung des entzündeten Kraftstoffs wird der Kolben 2 angetrieben.
Im Schichtbetrieb wie auch im Homogenbetrieb wird durch den angetriebenen Kolben eine Kurbelwelle 14 in eine
Drehbewegung versetzt, über die letztendlich die Räder des Kraftfahrzeugs angetrieben werden. Der Kurbelwelle 14 ist ein Drehzahlsensor 15 zugeordnet, der in Abhängigkeit von der Drehbewegung der Kurbelwelle 14 ein Signal N erzeugt.
Die im Schichtbetrieb und im Homogenbetrieb von dem Einspritzventil 8 in den Brennraum 4 eingespritzte Kraftstoffmasse wird von einem Steuergerät 16 insbesondere im Hinblick auf einen geringen Kraftstoffverbrauch und/oder eine geringe Schadstoffentwicklung gesteuert und/oder geregelt. Zu diesem Zweck ist das Steuergerät 16 mit einem Mikroprozessor versehen, der in einem Speichermedium, insbesondere in einem Read-Only-Memory ein Programm abgespeichert hat, das dazu geeignet ist, die genannte Steuerung und/oder Regelung durchzuführen.
Das Steuergerät 16 ist von Eingangssignalen beaufschlagt, die mittels Sensoren gemessene Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine darstellen. Beispielsweise ist das Steuergerät 16 mit dem Luftmassensensor 10, dem Lambda- Sensor 11 und dem Drehzahlsensor 15 verbunden. Des weiteren ist das Steuergerät 16 mit einem Fahrpedalsensor 17 verbunden, der ein Signal FP erzeugt, das die Stellung eines von einem Fahrer betätigbaren Fahrpedals und damit das von dem Fahrer angeforderte Moment angibt. Das
Steuergerät 16 erzeugt Ausgangssignale, mit denen über - 11 -
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 21 davon ausgegangen, daß sich die Brennkraftmaschine 1 in einem stationären Schichtbetrieb befindet. In einem Block 22 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.
Danach erfolgt mittels der Blöcke 23, 24 eine Entprellung, mit der ein kurz aufeinanderfolgendes Hin- und Herschalten zwischen dem Schicht- und dem Homogenbetrieb verhindert wird. Wenn der Homogenbetrieb freigegeben ist, dann wird der Übergang von dem Schichtbetrieb in den Homogenbetrieb durch einen Block 25 gestartet. Der Zeitpunkt, in dem der Umschaltvorgang beginnt, ist in der Figur 3 mit dem Bezugszeichen 40 gekennzeichnet.
In dem genannten Zeitpunkt 40 wird die Drosselklappe 12 mittels eines Blocks 26 aus ihrem im Schichtbetrieb vollständig geöffneten Zustand wdksch in einen zumindest teilweise geöffneten bzw. geschlossenen Zustand wdkhom für - 12 -
den Homogenbetrieb gesteuert. Die Drehstellung der Drosselklappe 12 im Homogenbetrieb ist dabei auf ein stöchiometrisches Kraftstoff/Luft-Gemisch, also auf λ = 1 ausgerichtet und hängt des weiteren von z.B. dem angeforderten Moment und/oder der Drehzahl N der Brennkraftmaschine 1 und dergleichen ab.
Durch die Verstellung der Drosselklappe 12 geht die Brennkraftmaschine 1 von dem stationären Schichtbetrieb in einen instationären Schichtbetrieb über. In diesem
Betriebszustand fällt die dem Brennraum 4 zugeführte Luftmasse von einer Füllung rlsch während des Schichtbetriebs langsam zu kleineren Füllungen hin ab. Dies ist aus der Figur 3 ersichtlich. Die dem Brennraum 4 zugeführte Luftmasse rl bzw. dessen Füllung wird dabei von dem Steuergerät 16 unter anderem aus dem Signal LM des Luftmassensensors 10 ermittelt. Gemäß einem Block 27 wird die Brennkraftmaschine 1 weiterhin im Schichtbetrieb betrieben.
Danach wird mittels eines Blocks 28 der Figur 2 in einen instationären Homogenbetrieb umgeschaltet. Dies ist in der Figur 3 in einem Zeitpunkt 41 der Fall.
Gemäß einem Block 29 wird im Homogenbetrieb die in den Brennraum 4 eingespritzte Kraftstoffmasse rk in Abhängigkeit von der dem Brennraum 4 zugeführten Luftmasse rl derart gesteuert und/oder geregelt, daß insbesondere ein stöchiometrisches Kraftstoff/Luft -Gemisch entsteht, daß also λ = 1 ist. Es ist jedoch ebenfalls möglich, das
Kraftstoff/Luft-Gemisch fett oder mager einzustellen, also λ > 1 bzw. λ < 1 zu wählen.
Die auf diese Weise beeinflusste Kraftstoffmasse rk hat zur Folge, daß - zumindest während einer gewissen Zeitdauer - - 13 -
das von der Brennkraftmaschine 1 abgegebene Moment Md ansteigen würde. Dies wird dadurch ausgeglichen, daß im Zeitpunkt 41, also mit dem Umschalten in den Homogenbetrieb, der Zündwinkel ZW, ausgehend von dem Wert zwsch derart verstellt wird, daß das abgegebene Moment Md ein sich unter anderem aus dem angeforderten Moment ergebendes Soll-Moment mdsoll beibehält und damit etwa konstant bleibt.
Zu diesem Zweck wird die Kraftstoffmasse rk aus der dem
Brennraum 4 zugeführten Luftmasse rl unter Zugrundelegung eines stöchiometrischen Kraftstoff/Luft-Gemischs ermittelt. Des weiteren wird der Zündwinkel ZW in Abhängigkeit von dem Soll -Moment mdsoll in Richtung einer Spätzündung verstellt. Im Hinblick auf diese Spätverstellung liegt somit noch eine gewisse Abweichung von dem normalen Homogenbetrieb vor, mit der vorübergehend die noch zuviel zugeführte Luftmasse und das daraus resultierende zuviel erzeugte Moment der Brennkraftmaschine 1 vernichtet wird.
In einem Block 30 wird geprüft, ob die dem Brennraum 4 zugeführte Luftmasse rl schließlich auf diejenige Füllung gefallen ist, die zu einem stationären Homogenbetrieb bei einem stöchiometrischem Kraftstoff/Luft-Gemisch gehört. Ist dies noch nicht der Fall, so wird in einer Schleife über den Block 29 weiter abgewartet. Ist dies jedoch der Fall, so wird die Brennkraftmaschine 1 in dem stationären Homogenbetrieb ohne eine Zündwinkelverstellung mittels des Blocks 31 weiterbetrieben. In der Figur 3 ist dies in einem mit der Bezugsziffer 42 gekennzeichneten Zeitpunkt der Fall.
In diesem stationären Homogenbetrieb entspricht die dem Brennraum 4 zugeführte Luftmasse der Füllung rlhom für den Homogenbetrieb und der Zündwinkel zwhom für die Zündkerze 9 entspricht ebenfalls demjenigen für den Homogenbetrieb. - 14 -
Entsprechendes gilt für die Drehstellung wdkhom der Drosselklappe 12.
In der Figur 3 ist der stationäre Schichtbetrieb als Bereich A, der instationäre Schichtbetrieb als Bereich B, der instationäre Homogenbetrieb als Bereich C und der stationäre Homogenbetrieb als Bereich D gekennzeichnet.
In der Figur 4 ist ein Umschalten von einem Homogenbetrieb in einen Schichtbetrieb dargestellt. Dabei wird von einem stationären Homogenbetrieb ausgegangen, in dem beispielsweise aufgrund der Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 in einen stationären Schichtbetrieb übergegangen werden soll .
Die Umschaltung in den Schichtbetrieb wird von dem Steuergerät 16 dadurch eingeleitet, daß die Anforderung des Homogenbetriebs zurückgenommen wird. Nach einer Entprellung wird die Umschaltung in den Schichtbetrieb freigegeben und es wird die Drosselklappe 12 in diejenige Drehstellung gesteuert, die für den Schichtbetreib vorgesehen ist. Dabei handelt es sich um eine Drehstellung, bei der die Drosselklappe 12 weitgehend geöffnet ist. Dies ist durch den Übergang von wdkhom nach wdksch in der Figur 4 dargestellt.
Dabei ist es möglich, daß dieser Übergang ohne oder mit Berücksichtigung eines Drosselklappen-Überschwingers von dem Steuergerät 16 weiterverarbeitet wird. Dies ist in der Figur 4 durch durchgezogene oder gestrichelte Linien dargestellt .
Das Öffnen der Drosselklappe 12 hat zur Folge, daß die dem Brennraum 4 zugeführte Luftmasse rl zunimmt . Dies geht in der Figur 4 aus dem Verlauf von rlhom hervor. Danach erfolgt die Umschaltung von dem beschriebenen instationären - 15 -
Homogenbetrieb in einen instationären Schichtbetrieb. Dies ist in der Figur 4 in dem Zeitpunkt 43 der Fall.
Vor dem Umschalten in den Schichtbetrieb wird die zunehmende, dem Brennraum 4 zugeführte Luftmasse dadurch kompensiert, daß die eingespritzte Kraftstoffmasse rk erhöht und der Zündwinkel ZW nach spät verstellt wird. Dies ergibt sich in der Figur 4 aus dem Verlauf von rkhom und zwhom.
Nach dem Umschalten in den Schichtbetrieb wird die eingespritzte Kraftstoffmasse rk auf den Wert rksch für den Schichtbetrieb eingestellt. Entsprechendes gilt für den Zündwinkel ZW, der auf den Wert zwsch für den Schichtbetrieb eingestellt wird.
In der Figur 4 ist der stationäre Homogenbetrieb als Bereich A, der instationäre Homogenbetrieb als Bereich B, der instationäre Schichtbetrieb als Bereich C und der stationäre Schichtbetrieb als Bereich D gekennzeichnet.
In der Figur 5 ist ein Verfahren dargestellt, das während des Umschaltvorgangs von dem Schichtbetrieb in den Homogenbetrieb nach den Figuren 2 und 3 angewendet werden kann. Das Verfahren dient dazu, Drehmomentänderungen der
Brennkraftmaschine 1, also Änderungen des abgegebenen Ist- Moments Md während des Umschaltvorgangs zu erkennen. Die in der Figur 5 gezeigten Blöcke stellen dabei Funktionen des Verfahrens dar, die beispielsweise in der Form von Softwaremodulen oder dergleichen in dem Steuergerät 16 realisiert sind.
Entsprechend einem Block 51 wird davon ausgegangen, daß sich die Brennkraftmaschine 1 in einem stationären Schichtbetrieb befindet. In einem Block 52 wird der Umschaltvorgang von dem Schichtbetrieb in den - 16 -
Homogenbetrieb gestartet .
Das nachfolgend beschriebene Verfahren zur Erkennung und Minimierung eines dynamisch auftretenden Umschaltrucks wird nacheinander jeweils quasistationär bei unterschiedlichen Füllungen rlgrenz durchgeführt.
Zu diesem Zweck wird in einem Block 53 ein Grenzwert rlgrenz für die Füllung des Brennraums 4 derart gewählt, daß dieser Grenzwert rlgrenz sowohl im Schichtbetrieb, als auch im Homogenbetrieb verwendet werden kann.
Entsprechend einem Block 54 wird die Drosselklappe 12 geschlossen. Dies hat zur Folge, daß sich die dem Brennraum zugeführte Luftmasse rl und damit die Füllung im Brennraum verringert . Auch der Druck ps im Ansaugrohr 6 der Brennkraftmaschine 1, aus dem die Füllung rl abgeleitet werden kann, verringert sich aufgrund des Schließens der Drosselklappe 12. Unabhängig von diesen Veränderungen wird die Brennkraftmaschine 1 entsprechend dem Block 55 weiterhin im Schichtbetrieb weiterbetrieben.
In einem Block 56 wird geprüft, ob die Füllung rl im Brennraum 4 auf den Grenzwert rlgrenz gefallen ist, ob also rl < rlgrenz geworden ist. Ist dies noch nicht der Fall, so wird das Verfahren mit dem Block 54 fortgesetzt, also insbesondere mit dem weiteren Betrieb der Brennkraftmaschine 1 im Schichtbetrieb entsprechend dem Block 55.
Ist rl < rlgrenz geworden, hat also die Füllung rl im Brennraum 4 der Brennkraftmaschine 1 den Grenzwert rlgrenz erreicht, so wird danach entsprechend einem Block 57 der Druck ps im Ansaugrohr 6 etwa konstant gehalten. Dies kann beispielsweise durch eine geeignete Beeinflussung der oo 43 o 1 o U d CQ d Φ 4J -rl Φ Φ d 4-1
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- 19 -
Durch Vergleichs- und gegebenenfalls Adaptionsfunktionen ist es möglich, systembedingte DrehzahlSchwankungen zu ermitteln und bei der Berechnung der Laufunruhe zu kompensieren bzw. unberücksichtigt zu lassen. Dabei kann es sich beispielsweise um Fertigungstoleranzen oder
Schwingungen oder dergleichen handeln. Derart kompensierte Segmentzeiten tsk(n) sind damit im wesentlichen nur noch von zylinderindividuellen DrehmomentSchwankungen abhängig.
Aus diesen kompensierten Segmentzeiten tsk(n) wird der Laufunruhewert beispielsweise wie folgt berechnet:
lut (n) = (tsk(n-t-l) - tsk(n) / tsk(n)3).
Durch eine Zuordnung der entsprechend der Verbrennungen n durchnumerierten Laufunruhewerte lut (n) zu den beispielsweise z Zylindern 3 der Brennkraftmaschine 1 entstehen pro Arbeitshub j zylinderindividuelle Laufunruhewerte lut(z, j). Diese Laufunruhewerte lut(z, j) können mittels entsprechender Algorithmen gefiltert werden. Beispielsweise ist es möglich, zur Unterdrückung von stochastischen Störungen eine Tiefpaßfilterung durchzuführen. Derart gefilterte, zylinderindividuelle Laufunruhewerte flut(z, j) stellen das erwähnte Maß für Drehmomentunterschiede zwischen nacheinander gezündeten Zylindern 3 der Brennnkraftmaschine 1 dar.
Sind in dem Block 60 beispielsweise nach dem beschriebenen Verfahren Laufunruhewerte lut (n) und/oder lut(z, j) und/oder flut(z, j) ermittelt worden, werden diese Werte in dem nachfolgend beschriebenen Verfahren weiterverwendet . Wie bereits erwähnt, können aber auch anders ermittelte Laufunruhewerte bei dem nachfolgend beschriebenen Verfahren entsprechend zur Anwendung kommen.
In einem Block 61 wird geprüft, ob der Laufunruhewert des - 20 -
bereits in den Homogenbetrieb umgeschalteten Zylinders x wesentlich bzw. stark von den Laufunruhewerten der anderen Zylinder abweicht. Hierzu kann ein Schwellwert für die Differenz von Laufunruhewerten vorgegeben sein, dessen Überschreiten eine wesentliche Abweichung darstellt.
Weist der bereits in den Homogenbetrieb umgeschaltete Zylinder x keine wesentliche Abweichung bezüglich seiner Laufunruhewerte im Vergleich zu den anderen Zylindern auf, so werden auch die anderen Zylinder in einem Block 62 in den Homogenbetrieb umgeschaltet . In einem nachfolgenden Block 63 wird die Drosselklappe 12 auf einen stationären Wert für den Homogenbetrieb eingestellt und die Brennkraftmaschine 1 wird im stationären Homogenbetrieb weiterbetrieben. Des weiteren wird die Ruckerkennung in einem Block 64 beendet.
Weichen die Laufunruhewerte des bereits in den Homogenbetrieb umgeschalteten Zylinders x jedoch wesentlich von den Laufunruhewerten der anderen Zylinder ab, so wird in einem Block 65 aus der Differenz der Laufunruhewerte jeweils eine Momentendifferenz für jeden Zylinder ermittelt, die den Unterschied zwischen Schichtbetrieb und Homogenbetrieb für diesen Zylinder kennzeichnet.
Auf der Grundlage dieser zylinderspezifischen Momentendifferenz wird die Momentensteuerung in einem Block 66 adaptiv beeinflußt. Beispielsweise kann durch eine Veränderung der Spätverstellung des Zündwinkels ZW die Momentendifferenz zwischen Schichtbetrieb und
Homogenbetrieb minimiert oder auf Null reduziert werden. Entsprechendes kann auch durch eine Beeinflussung der zugeführten Kraftstoffmasse rk erreicht werden.
Nach dem Block 66 kann die Brennkraftmaschine 1 wieder in den stationären Schichtbetrieb zurückgeführt werden. In - 2 1 -
diesem Fall wird also nicht in den Homogenbetrieb vollständig umgeschaltet, sondern es wird der bereits als einziger Zylinder in den Homogenbetrieb umgeschaltete Zylinder x wieder in den Schichtbetrieb zurückgeschaltet. Das Verfahren wird danach über den Pfeil 67 mit dem Block 51 fortgesetzt, wobei im Block 53 ein neuer Grenzwert rlgrenz für die Füllung des Brennraums 4 gewählt wird.
Alternativ kann die Brennkraftmaschine 1 auch nach dem Block 66 vollends in den Homogenbetrieb umgeschaltet werden. Es werden dann auch die übrigen Zylinder in den Homogenbetrieb umgeschaltet . Dies ist in der Figur 5 mit dem Pfeil 68 angedeutet.
Sind nach dem Verfahren der Figur 5 Änderungen des Ist- Moments Md der Brennkraftmaschine 1 während des Umschaltvorgangs erkannt worden, so werden in dem Block 66 wie erläutert Gegenmaßnahmen eingeleitet . Bei diesen Gegenmaßnahmen handelt es sich allgemein um Veränderungen der Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1, mit denen das Ist -Moment Md der Brennkraftmaschine 1 beeinflußt wird.
Bei einem Umschaltvorgang vom Schichtbetrieb in den Homogenbetrieb nach den Figuren 2 und 3 wird bei festgestellten Drehmomentänderungen im Bereich C der Zündwinkel ZW bzw. der Zündzeitpunkt derart nach spät verstellt, so daß die überhöhte Füllung rl des Brennraums 4 sowie der in diesem Punkt erkannte Momentenunterschied kompensiert und damit die Drehmomentänderungen vermindert werden. Entsprechendes gilt für einen Umschaltvorgang vom
Homogenbetrieb in den Schichtbetrieb im Bereich B der Figur 4. Bei derartigen Drehmomentänderungen handelt es sich um dynamische Drehmomentänderungen, die durch adaptive Änderungen der jeweils genannten Betriebsgrößen bleibend korrigiert werden können. 22
Bei einem Umschaltvorgang vom Homogenbetrieb in den Schichtbetrieb nach der Figur 4 wird bei festgestellten Drehmomentänderungen im Bereich C die in den Brennraum 4 einzuspritzende Kraftstoffmasse rk derart vermindert oder erhöht, daß die festgestellten Drehmomentänderungen geringer werden. Entsprechendes gilt für einen Umschaltvorgang vom Schichtbetrieb in den Homogenbetrieb im Bereich B der Figur 3. Bei derartigen Drehmomentänderungen handelt es sich um dynamische Drehmomentänderungen, die durch adaptive Änderungen der jeweils genannten
Betriebsgrößen bleibend korrigiert werden können.
Die genannten Beeinflussungen von Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 zur Kompensation von Laufunruhen bzw. eines Ruckeins während eines Umschaltvorgangs können sofort vorgenommen werden, so daß gegebenenfalls noch eine Wirkung während des aktuellen Umschaltvorgangs auftritt . Es ist aber ebenfalls möglich, daß die Beeinflussungen derart ausgeführt werden, daß eine Wirkung erst bei dem nächsten UmsehaltVorgang vorhanden ist.

Claims

- 23 -Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) 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 (4) eingespritzt wird, bei dem zwischen den beiden
Betriebsarten umgeschaltet wird, und bei dem die das Ist-Moment (Md) der Brennkraftmaschine (1) beeinflussenden Betriebsgrößen in Abhängigkeit von einem Soll -Moment (mdsoll) in den beiden Betriebsarten unterschiedlich gesteuert und/oder geregelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Änderung des Ist- Moments (Md) während eines Umschaltvorgangs ermittelt wird (Fig. 5) , und daß in Abhängigkeit davon zumindest eine der Betriebsgrößen beeinflußt wird (66) .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung des Ist -Moments (Md) bei einer Umschaltung von der ersten in die zweite Betriebsart ermittelt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des Ist -Moments (Md) insbesondere nacheinander bei verschiedenen Füllungen (rlgrenz) des Brennraums (4) ermittelt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch - 24 -
gekennzeichnet, daß die Änderung des Ist -Moments (Md) in Abhängigkeit von der erfaßten Drehzahl (N) der Brennkraftmaschine ermittelt wird (60) .
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Laufunruhewerte für die einzelnen Zylinder ermittelt werden (60) .
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst nur einer der Zylinder (x) umgeschaltet wird
(58) , und daß danach mindestens einer der Laufunruhewerte des umgeschalteten Zylinders (x) mit mindestens einem der Laufunruhewerte von zumindest einem der anderen Zylinder (3) verglichen wird (61) .
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die anderen Zylinder (3) in Abhängigkeit von dem Vergleich (61) umgeschaltet (62, 68) oder nicht umgeschaltet werden (67) .
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schwellwert vorgegeben wird, bei dessen Überschreiten die anderen Zylinder (3) nicht umgeschaltet werden (67) .
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von dem Vergleich
(61) die Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine (1) beeinflußt werden.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beeinflussung einer der Betriebsgrößen adaptiv durchgeführt wird.
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beeinflussung einer - 25 -
der Betriebsgrößen erst für den nächsten Umsehal Vorgang durchgeführt wird.
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Betriebsart die eingespritzte Kraftstoffmasse (rk) insbesondere im Sinne einer Erhöhung beeinflußt wird.
13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Betriebsart der Zündwinkel (ZW) bzw. der Zündzeitpunkt insbesondere im Sinne einer Spätverstellung beeinflußt wird.
14. 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 13 geeignet ist.
15. 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 Umschaltung zwischen den beiden Betriebsarten und zur unterschiedlichen Steuerung und/oder Regelung in den beiden Betriebsarten der das Ist-Moment (Md) der Brennkraftmaschine (1) beeinflussenden Betriebsgrößen in Abhängigkeit von einem Soll-Moment (mdsoll), dadurch gekennzeichnet, daß eine Änderung des Ist-Moments (Md) während eines
Umschaltvorgangs von dem Steuergerät (16) ermittelbar - 26 -
ist (Fig. 5a, Fig. 5b), und daß in Abhängigkeit davon zumindest eine der Betriebsgrößen von dem Steuergerät (16) beeinflußbar ist (54, 58) .
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