WO2008034704A1 - Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer brennkraftmaschine - Google Patents

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WO2008034704A1
WO2008034704A1 PCT/EP2007/059030 EP2007059030W WO2008034704A1 WO 2008034704 A1 WO2008034704 A1 WO 2008034704A1 EP 2007059030 W EP2007059030 W EP 2007059030W WO 2008034704 A1 WO2008034704 A1 WO 2008034704A1
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fuel
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lamb
fuel quality
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Maik Ackermann
Gerald Rieder
Paul Rodatz
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Continental Automotive Gmbh
Audi Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the invention relates to a method and apparatus for operating an internal combustion engine with at least one Zy ⁇ Linder, in each of which a combustion chamber is formed, and ei ⁇ ner exhaust gas probe whose measurement signal is representative of an actual air / fuel ratio in the or the combustion chambers.
  • a precise operation of the respective internal combustion engine arranged in a vehicle is also desirable with regard to a desired driving comfort.
  • also have precise knowledge of a fuel ⁇ quality of the current fuel metered plays a role.
  • DE 103 38 664 A1 discloses determining the fuel quality on the basis of knock control parameters. Depending on the thus determined fuel quality to an egg ⁇ nem restart required air / fuel ratio is ermit ⁇ telt.
  • the object of the invention is to provide a method and a device for operating an internal combustion engine, which enable the simple and reliable he ⁇ desired operation of the internal combustion engine.
  • the invention is characterized by a method and a corresponding device for operating an internal combustion engine having at least one cylinder, in each of which a combustion chamber is formed, and an exhaust gas probe, the measured ⁇ signal is representative of an actual air / fuel ratio in the or the combustion chambers.
  • a lambda adaptation value is adaptively determined as a function of a predetermined setpoint and the actual air / fuel ratio.
  • a fuel quality parameter is determined as a function of the lambda adaptation value relative to a predefined negative value.
  • Lambda adaptation value which is representative of a specified differently bene poor fuel quality and / or a pass lambda adaptation value which is representative of a specified differently bene good fuel quality.
  • an already existing flue gas probe formality characteristic value are used as part of a lambda control also usually for the purpose of determining the Kraftstoffqua- and the functionali ⁇ ty of the lambda control for this purpose are used.
  • an adaptive algorithm in a cold operation of the internal combustion engine, an adaptive
  • Lambda adaptation value depending on a predetermined desired and the actual air / fuel ratio determined as lambda adaptation value is ⁇ in particular, when an operating temperature of the internal combustion engine has not exceeded a predetermined threshold.
  • a fuel quality parameter is relatively determined in relation depends on the cold-lambda adaptation value to a predetermined fail cold lambda adaptation value which is re ⁇ presentative for a predetermined poor Kraftstoffqua ⁇ formality and / or a good cold-lambda adaptation value repre ⁇ sentative for a given good fuel quality.
  • the fuel quality particularly charac ⁇ teristic affects the as cold-lambda adaptation value ermit ⁇ telten lambda adaptation value as opposed to an operating its operating temperature internal combustion engine to a there possibly also the mixture used lambda adaptation value.
  • the fuel quality parameter is determined relatively depending on the relation lambda adaptation value to a central lambda adaptation value which is representative of a specified differently bene average fuel quality. In this way, the influence of the fuel quality on the respective desired mode of operation can be taken into account even better.
  • the fuel quality parameter is determined separately for at least two different operating temperatures.
  • the fuel quality characteristic can be more precise, he ⁇ averages and that based on the realization that the fuel quality at different temperatures has a different impact.
  • a common fuel quality characteristic value is dependent on for min ⁇ least two different operating temperatures determined separately ermit ⁇ telten fuel quality characteristics. This is extremely precise and easy.
  • the good lambda adaptation value and / or the bad lambda adaptation value and / or the average lambda adaptation value are adapted as a function of the lambda adaptation value, if this is representative of a predetermined higher quality of the fuel than that which corresponds to the good.
  • Lambda adaptation value is assigned. In this way, other influences can be easily compensated, which affect the Lambda adaptation value and which are not due to the fuel quality per se. So is a largely independent of such influences provision - -
  • Such influences are, for example, aging effects, in particular with the exhaust gas probe.
  • the good lambda adaptation value and / or the bad lambda adaptation value and / or the average lambda adaptation value are adapted as a function of the lambda adaptation value, if this is representative of a predefined lower quality of the fuel than that which corresponds to the lambda adaptation value Bad Lambda adaptation value is assigned. Kings ⁇ nen the other influences are also compensated in this way, affect the Lambda adaptation value and but they are not due to the fuel quality. Thus, a determination of the fuel quality that is largely independent of such influences is made possible.
  • a mixture precontrol and / or an ignition angle and / or a load timing of an ignition coil and / or a variation of a camshaft parameter and / or a Kataly ⁇ satorwortcindddling dependent value performed by the Kraftstoff whyskenn- and / or a related for a crankshaft angular position a fuel metering characteristic injection angle and / or in a multiple metering of fuel into a combustion chamber during a working cycle egg ⁇ ne distribution weighting of the individual metering of fuel depending on the fuel quality characteristic determined.
  • Figures 2 and 3 is a flowchart of a program for operating the internal combustion engine
  • FIG. 4 shows a further flowchart of a further program for operating the internal combustion engine.
  • An internal combustion engine (1) comprises an intake section 1, an engine block 2, a cylinder head 3 and an exhaust manifold 4.
  • the intake 1 preferably comprises a throttle ⁇ flap 5, a manifold 6 and an intake pipe 7, a to a cylinder Zl via Inlet duct is guided in the engine block 2.
  • the engine block 2 further comprises a crankshaft 8, which is coupled via a connecting rod 10 with the piston 11 of the Zylin ⁇ DERS Zl.
  • the internal combustion engine is vorzugswei ⁇ se arranged in a motor vehicle.
  • the cylinder head 3 comprises a valve drive with at least one gas inlet valve 12, at least one gas outlet valve 13 and valve drives 14, 15, which are preferably mechanically coupled to a camshaft, not shown.
  • the No ⁇ ckenwelle is coupled to the crankshaft 8, wherein an adjusting device may be provided for varying a - -
  • Camshaft parameter which may be, for example, a stroke or a phase.
  • the cylinder head 3 also comprises an injector 22 and a spark plug 23.
  • injector 22 and a spark plug 23.
  • injection ⁇ valve 22 arranged in the intake manifold. 7
  • a control device 25 is provided which is associated with sensors which detect different measured variables and in each case determine the value of the measured variable.
  • Operating variables include the measured variables and variables derived therefrom of the internal combustion engine.
  • the control device 25 determined as a function of at least one of the operating variables of at least one controlling variable ⁇ SSE, which are then converted into one or more control signals for controlling the actuators by means of corresponding actuators.
  • the control device 25 may also be referred to as an apparatus for operating the internal combustion engine.
  • the sensors are a pedal position sensor 26 that detects an accelerator pedal position of an accelerator pedal 27, an air mass sensor 28 that detects an air mass flow upstream of the throttle 5, a first temperature sensor 32 that detects an intake air temperature, an intake manifold pressure sensor 34 that detects an intake manifold pressure in the accumulator 6 , a crankshaft angle sensor 36, which detects a crankshaft angle, which is then assigned a speed.
  • the sensors may further include a second temperature sensor 38 that detects a coolant temperature.
  • a fuel temperature sensor may also be present.
  • an exhaust gas probe 40 is arranged in the exhaust gas tract 4, namely upstream or within an exhaust gas catalytic converter 24, the measurement signal of which is representative of an actual air / fuel ratio in the respective combustion chamber 9
  • any subset of the ge ⁇ called sensors may be present or there may be additional sensors present.
  • the actuators are, for example, the throttle valve 5, the gas inlet and gas outlet valves 12, 13, the injection valve 22 and / or the spark plug 23.
  • cylinders Z2 to Z4 are preferably also provided, to which corresponding actuators and, if appropriate, sensors are then assigned.
  • a program for operating the internal combustion engine (FIGS. 2, 3) is preferably stored in a program memory of the control device 25 and is executed during operation of the internal combustion engine in the control device.
  • the program is started in a step S, are initialized in the gege ⁇ appropriate, variables.
  • an operating state ES of the internal combustion ⁇ engine is determined, depending on an operating ⁇ temperature T_B and possibly other operating variables.
  • the operating temperature T_B may for example correspond to or be derived from the coolant temperature, but it may also correspond to the intake air temperature or be derived therefrom or may also be determined as a function of the fuel temperature. However, it can also be determined depending on further operating variables.
  • An operating state of the internal combustion engine is ⁇ example, a cold operation ES_COLD which does not yet been reached, in particular after an engine start and operating temperature of the - -
  • a condition for the assumption of cold operation ES_COLD is that the operating temperature T_B has not yet exceeded a predetermined threshold, which may be, for example, between 50 to 70 degrees Celsius.
  • step S6 is continued in which the Pro ⁇ program for a predetermined waiting time T_W remains, before the processing in the step S2 is continued again.
  • a lambda correction value LAMB_COR is determined in a step S8 as a function of a desired air / fuel ratio LAMB_SP and an actual air / fuel ratio LAMB_AV.
  • the lambda ⁇ correction value LAMB_COR can be, for example, an output value of a lambda control, which preferably have a PI or PII 2 D- regulator comprises.
  • a lambda control is ⁇ example, in the manual engine, edited by Richard van Basshuysen, Second Edition, Vieweg-Verlag, Brown ⁇ silent / Wiesbaden 2002, pages 559-561 known whose content is hereby included in this respect.
  • a cold lambda adaptation value LAMB_COLD_AD is determined.
  • a valve disposed in square brackets "n” in this case designates the current calculation cycle
  • currency ⁇ rend arranged in square brackets "n-1” characterizes a previous one calculation cycle.
  • a calculation ⁇ planning cycle for example, a cylinder segment period or a driving cycle correspond.
  • the cold lambda adaptation value LAMB_COLD_AD for the current calculation cycle is adaptively preferably determined taking into ⁇ schreibung of ER in the preceding calculation cycle _ _
  • a fuel quality parameter F_Q is then determined, specifically as a function of the lambda lambda adaptation value LAMB_COLD_AD, a bad-cold lambda adaptation value LAMB_COLD_AD_LOW and / or a good-cold lambda adaptation value LAMB_COLD_AD_HIGH and / or a mean cold lambda adaptation value LAMB_COLD_AD_MEDIUM.
  • the bad cold lambda adaptation value LAMB_COLD_AD_LOW is preferably representative of a given poor fuel quality and may for example be determined beforehand by tests and stored in a data memory of the control device.
  • the good cold Lambda adaptation value LAMB_COLD_AD_HIGH is representative of a given good fuel quality, in particular a best possible fuel quality, and is preferably also determined by appropriate tests and stored in the data memory of the control device 25.
  • LAMB_COLD_AD_MEDIUM is preferably also determined by entspre ⁇ sponding experiments and is representative of a given before ⁇ average fuel quality and is preferably planar ⁇ if stored in the data memory of the control device 25th
  • the fuel quality parameter F_Q is related, for example, to a value range which is defined by the bad-cold lambda adaptation value LAMB_COLD_AD_LOW and the good-cold lambda adaptation value LAMB_COLD_AD_HIGH. He will _
  • step S6 determines whether the fuel quality parameter F_Q can also be ⁇ off his to a subset of the three values mentioned. The processing may then be continued following step S12 in step S6.
  • a respective fuel quality parameter is preferably determined F_Q ent ⁇ speaking the procedure of steps S8 to S12 each for various operating temperatures T_B. These can then be stored for example in relation to the respective operating temperature T_B in the data memory of the control device 25. In this case, 3 to 5 different operating temperature points may be provided for example, the fuel quality parameters thus determined are supplied F_Q ⁇ arranged. Moreover, in a step S16, the fuel quality parameter F_Q he ⁇ karte fuel quality parameters F_Q can then dependent separately from Minim for ⁇ least two different operating temperatures T_B be determined, for example, by appropriate means.
  • Steps S18 to S24 are preferably executed between steps S10 and S12.
  • step S18 it is checked whether the cold lambda adaptation value LAMB_COLD_AD is smaller than the bad cold lambda adaptation value
  • LAMB_COLD_AD_LOW If this is the case, in a step S20 the good cold lambda adaptation value LAMB_COLD_AD_HIGH and / or the bad cold lambda adaptation value are determined _ -
  • the knowledge is used that when setting the bad-cold lambda adaptation value LAMB_COLD_AD_LOW a falling below is basically not possible if this is predetermined for a worst possible fuel quality.
  • the falling below is assigned to another influence, which can be assigned, for example, by aging effects, in particular the exhaust gas probe 40. To switch this influence of ⁇ , so can be adjusted accordingly suitable in the step S20, the bad cold Lambda adaptation value LAMB_COLD_AD_LOW.
  • step S18 it is checked in a step S22 whether the cold lambda adaptation value LAMB_COLD_AD is greater than the good cold lambda adaptation value LAMD_COLD_AD_HIGH. If this is not the case, the processing is continued in step S12. If this is the case, then the good-cold lambda adaptation value LAMB_COLD_AD_HIGH is adjusted in a step S24 as a function of the cold lambda adaptation value LAMB_COLD_AD. In the ⁇ sem context, the knowledge regarding the best possible fuel quality will ge ⁇ uses corresponding to the step S20. Subsequent to step S24, the processing is also continued in step S12.
  • step S26 Another program for operating the internal combustion engine is started in a step S26, which is preferably timely to the start of the internal combustion engine and in the given ⁇ if also variables can be initialized.
  • the operating temperature T_B is preferably determined.
  • a step S30 is provided, in which a mixture precontrol ⁇ tion MFF_PRE, an ignition angle adjustment IGA_COR, a charging time control T_LOAD, a variation D_CAM of a camshaft parameter, an injection start angle SOI or a distribution weighting W_MFF are determined and / or a Katalysatorsammlungnostidging Spotify CATH is performed.
  • This preferably takes place depending on the fuel quality parameter F_Q. In this case, individual of these determinations and also several can also be carried out independently of the fuel quality parameter F_Q.
  • the program is preferably continued in a step S32 in which it remains for the predetermined waiting time T_W, which may also differ from that of the step S6.
  • the cold-lambda adaptation value LAMB_COLD_AD may also be replaced by a lambda adaptation value of the general ⁇ my determined in operation of the internal combustion engine, that is based on not only during the cold operation target and actual air / fuel ratios LAMB_SP, LAMB_AV is determined.
  • LAMB_COLD_AD_LOW the good-cold lambda adaptation value LAMB_COLD_AD_HIGH
  • mean-cold lambda adaptation value LAMB_COLD_AD_MEDIUM the mean-cold lambda adaptation value

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Abstract

Eine Brennkraftmaschine hat mindestens einen Zylinder, in dem jeweils ein Brennraum ausgebildet ist, und eine Abgassonde, deren Messsignal repräsentativ ist für ein Ist- Luft/Kraftstoff-Verhältnis (LAMB_AV) in dem beziehungsweise den Brennräumen. In einem Betrieb der Brennkraftmaschine wird adaptiv ein Lambdaadaptionswert abhängig von einem vorgegebenen Soll- und dem Ist-Luft/Kraftstoff-Verhältnis (LAMB_SP, LAMB_AV) ermittelt. Ein Kraf tstof f qualitätskennwert (F_Q) wird ermittelt abhängig von dem Lambdaadaptionswert relativ bezogen auf einen vorgegebenen Schlecht-Lambdaadaptionswert, der repräsentativ ist für eine vorgegebene schlechte Kraftstoff qualität, und/oder einen Gut-Lambdaadaptionswert, der repräsentativ ist für eine vorgegebene gute Kraftstoff qualität.

Description

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Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zy¬ linder, in dem jeweils ein Brennraum ausgebildet ist, und ei¬ ner Abgassonde, deren Messsignal repräsentativ ist für ein Ist-Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem beziehungsweise den Brennräumen. Aufgrund von immer strikteren gesetzlichen Vorschriften bezüglich der Schadstoffemissionen, die von Kraftfahrzeugen ausgestoßen werden ist es wichtig, die Brennkraft¬ maschine so zu betreiben, dass die entsprechend vorgegebenen Grenzwerte zumindest eingehalten werden. Darüber hinaus ist auch im Hinblick auf einen gewünschten Fahrkomfort ein präzises Betreiben der jeweiligen in einem Fahrzeug angeordneten Brennkraftmaschine wünschenswert. In diesem Zusammenhang spielt auch eine möglichst präzise Kenntnis einer Kraftstoff¬ qualität des aktuell zugemessenen Kraftstoffs eine Rolle.
Aus der DE 103 38 664 Al ist das Bestimmen der Kraftstoffqua- lität anhand von Klopfregelungsparametern bekannt. In Abhängigkeit der so bestimmten Kraftstoffqualität wird ein zu ei¬ nem Neustart erforderliches Luft/Kraftstoff-Verhältnis ermit¬ telt.
Aus der DE 101 29 776 Cl ist es bekannt, eine Kraftstoffqua- lität abhängig von einer Benetzung eines Temperatursensors und der dabei auftretenden Temperaturerniedrigung zu ermitteln . - -
Aus der US 5 183 021 A ist ein Verfahren zum Bestimmen einer Alkohol-Konzentration in dem Kraftstoff in einem Volllastbereich bekannt.
Aus der US 5 301 648 A ist ein Kraftstoff-Qualitätssensor bekannt, wobei ein Wert für eine Kraftstoffqualität für folgen¬ de Starts abgespeichert wird.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine zu schaffen, das beziehungsweise die einfach und zuverlässig eine er¬ wünschte Betriebsweise der Brennkraftmaschine ermöglichen.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder, in dem jeweils ein Brennraum ausgebildet ist, und einer Abgassonde, deren Mess¬ signal repräsentativ ist für ein Ist-Luft/Kraftstoff- Verhältnis in dem beziehungsweise den Brennräumen. In einem Betrieb der Brennkraftmaschine wird adaptiv ein Lambdaadapti- onswert abhängig von einem vorgegebenen Soll- und dem Ist- Luft/Kraftstoff-Verhältnis ermittelt. Ein Kraftstoffquali- tätskennwert wird ermittelt abhängig von dem Lambdaadaptions- wert relativ bezogen auf einen vorgegebenen Schlecht- - -
Lambdaadaptionswert , der repräsentativ ist für eine vorgege¬ bene schlechte Kraftstoffqualität und/oder einen Gut- Lambdaadaptionswert , der repräsentativ ist für eine vorgege¬ bene gute Kraftstoffqualität . Auf diese Weise kann eine im Rahmen einer Lambdaregelung in der Regel ohnehin vorhandene Abgassonde auch zum Zwecke des Ermitteins des Kraftstoffqua- litätskennwertes eingesetzt werden und auch die Funktionali¬ tät der Lambdaregelung für diesen Zweck eingesetzt werden. Dadurch, dass der Kraftstoffqualitätskennwert in Relation zu dem Schlecht- und/oder Gut-Lambdaadaptionswert ermittelt wird, kann der Einfluss der Kraftstoffqualität auf jeweils die erwünschte Betriebsweise sehr gut berücksichtigt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird in einem Kaltbetrieb der Brennkraftmaschine adaptiv ein KaIt-
Lambdaadaptionswert abhängig von einem vorgegebenen Soll- und dem Ist-Luft/Kraftstoff-Verhältnis als Lambdaadaptionswert ermittelt. Ein Kaltbetrieb der Brennkraftmaschine, liegt ins¬ besondere vor, wenn eine Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine einen vorgegebenen Schwellenwert noch nicht überschritten hat. Ein Kraftstoffqualitätskennwert wird ermittelt abhängig von dem Kalt-Lambdaadaptionswert relativ bezogen auf einen vorgegebenen Schlecht-Kalt-Lambdaadaptionswert , der re¬ präsentativ ist für eine vorgegebene schlechte Kraftstoffqua¬ lität und/oder einen Gut-Kalt-Lambdaadaptionswert , der reprä¬ sentativ ist für eine vorgegebene gute Kraftstoffqualität . So wird die Erkenntnis genutzt, dass sich in dem Kaltbetrieb der Brennkraftmaschine die Kraftstoffqualität besonders charakte¬ ristisch auswirkt auf den als Kalt-Lambdaadaptionswert ermit¬ telten Lambdaadaptionswert im Gegensatz zu einem Betrieb mit betriebswarmer Brennkraftmaschine auf einen dort gegebenenfalls auch eingesetzten Gemisch-Lambdaadaptionswert . - -
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der Kraftstoffqualitätskennwert ermittelt abhängig von dem Lamb- daadaptionswert relativ bezogen auf einen Mittel- Lambdaadaptionswert , der repräsentativ ist für eine vorgege¬ bene mittlere Kraftstoffqualität . Auf diese Weise kann der Einfluss der Kraftstoffqualität auf die jeweils erwünschte Betriebsweise noch besser berücksichtigt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der Kraftstoffqualitätskennwert jeweils für mindestens zwei ver¬ schiedene Betriebstemperaturen separat ermittelt. Auf diese Weise kann der Kraftstoffqualitätskennwert noch präziser er¬ mittelt werden und zwar beruhend auf der Erkenntnis, dass die Kraftstoffqualität bei unterschiedlichen Temperaturen einen unterschiedlichen Einfluss hat.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird ein gemeinsamer Kraftstoffqualitätskennwert abhängig von für min¬ destens zwei verschiedene Betriebstemperaturen separat ermit¬ telten Kraftstoffqualitätskennwerten ermittelt. Dies ist äußerst präzise und auch einfach.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der Gut-Lambdaadaptionswert und/oder der Schlecht- Lambdaadaptionswert und/oder der Mittel-Lambdaadaptionswert abhängig von dem Lambdaadaptionswert angepasst, wenn dieser repräsentativ ist für eine auf vorgegebene Weise höhere Güte des Kraftstoffs als diejenige, die dem Gut- Lambdaadaptionswert zugeordnet ist. Auf diese Weise können so einfach weitere Einflüsse kompensiert werden, die sich auf den Lambdaadaptionswert auswirken und die aber nicht durch die Kraftstoffqualität an sich bedingt sind. So ist eine weitgehend von derartigen Einflüssen unabhängige Bestimmung - -
der Kraftstoffqualität möglich. Derartige Einflüsse sind zum Beispiel Alterungseffekte, insbesondere bei der Abgassonde.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Gut-Lambdaadaptionswert und/oder der Schlecht- Lambdaadaptionswert und/oder der Mittel-Lambdaadaptionswert abhängig von dem Lambdaadaptionswert angepasst, wenn dieser repräsentativ ist für eine auf vorgegebene Weise niedrigere Güte des Kraftstoffs als diejenige, die dem Schlecht- Lambdaadaptionswert zugeordnet ist. Auch auf diese Weise kön¬ nen die weiteren Einflüsse kompensiert werden, die sich auf den Lambdaadaptionswert auswirken und die aber nicht durch die Kraftstoffqualität bedingt sind. So ist eine weitgehend von derartigen Einflüssen unabhängige Bestimmung der Kraftstoffqualität ermöglicht.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird eine Gemischvorsteuerung und/oder eine Zündwinkelverstellung und/oder eine Ladezeitsteuerung einer Zündspule und/oder eine Variation eines Nockenwellenparameters und/oder eine Kataly¬ satorheizmaßnahme abhängig von dem Kraftstoffqualitätskenn- wert durchgeführt und/oder ein für eine Kurbelwellenwinkel bezogene Lage einer Kraftstoffzumessung charakteristischer Einspritzwinkel und/oder bei einer Mehrfachzumessung von Kraftstoff in einen Brennraum während eines Arbeitsspiels ei¬ ne Aufteilungswichtung der einzelnen Zumessungen von Kraftstoff abhängig von dem Kraftstoffqualitätskennwert ermittelt.
Auf diese Weise kann insbesondere ein Einfluss der Kraft¬ stoffqualität im Hinblick auf Schadstoffemissionen und/oder das Fahrverhalten sehr gut kompensiert werden. - -
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine Brennkraftmaschine,
Figuren 2 und 3 ein Ablaufdiagramm eines Programms zum Betreiben der Brennkraftmaschine und
Figur 4 ein weiteres Ablaufdiagramm eines weiteren Programms zum Betreiben der Brennkraftmaschine.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Eine Brennkraftmaschine (Figur 1) umfasst einen Ansaugtrakt 1, einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3 und einen Abgastrakt 4. Der Ansaugtrakt 1 umfasst vorzugsweise eine Drossel¬ klappe 5, einen Sammler 6 und ein Saugrohr 7, das hin zu einem Zylinder Zl über einen Einlasskanal in den Motorblock 2 geführt ist. Der Motorblock 2 umfasst ferner eine Kurbelwelle 8, die über eine Pleuelstange 10 mit dem Kolben 11 des Zylin¬ ders Zl gekoppelt ist. Die Brennkraftmaschine ist vorzugswei¬ se in einem Kraftfahrzeug angeordnet.
Der Zylinderkopf 3 umfasst einen Ventiltrieb mit mindestens einem Gaseinlassventil 12, mindestens einem Gasauslassventil 13 und Ventilantrieben 14, 15, die bevorzugt mechanisch mit einer nicht dargestellten Nockenwelle gekoppelt sind. Die No¬ ckenwelle ist mit der Kurbelwelle 8 gekoppelt, wobei eine Verstelleinrichtung vorgesehen sein kann zur Variation eines - -
Nockenwellenparameters, der beispielsweise ein Hub oder eine Phase sein kann.
Der Zylinderkopf 3 umfasst ferner ein Einspritzventil 22 und bevorzugt eine Zündkerze 23. Alternativ kann das Einspritz¬ ventil 22 auch in dem Saugrohr 7 angeordnet sein.
Eine Steuervorrichtung 25 ist vorgesehen, der Sensoren zugeordnet sind, die verschiedene Messgrößen erfassen und jeweils den Wert der Messgröße ermitteln. Betriebsgrößen umfassen die Messgrößen und von diesen abgeleitete Größen der Brennkraftmaschine. Die Steuervorrichtung 25 ermittelt abhängig von mindestens einer der Betriebsgrößen mindestens eine Stellgrö¬ ße, die dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern der Stellglieder mittels entsprechender Stellantriebe umgesetzt werden. Die Steuervorrichtung 25 kann auch als Vorrichtung zum Betreiben der Brennkraftmaschine bezeichnet werden.
Die Sensoren sind ein Pedalstellungsgeber 26, der eine Fahrpedalstellung eines Fahrpedals 27 erfasst, ein Luftmassensensor 28, welcher einen Luftmassenstrom stromaufwärts der Drosselklappe 5 erfasst, ein erster Temperatursensor 32, welcher eine Ansauglufttemperatur erfasst, ein Saugrohrdrucksensor 34, welcher einen Saugrohrdruck in dem Sammler 6 erfasst, ein Kurbelwellenwinkelsensor 36, welcher einen Kurbelwellenwinkel erfasst, dem dann eine Drehzahl zugeordnet wird. Die Sensoren können ferner umfassen einen zweiten Temperatursensor 38, der eine Kühlmitteltemperatur erfasst. Ferner kann beispielsweise auch ein Kraftstofftemperatursensor vorhanden sein. Ferner ist in dem Abgastrakt 4 eine Abgassonde 40 angeordnet und zwar stromaufwärts oder innerhalb eines Abgaskatalysators 24, deren Messsignal repräsentativ ist für ein Ist- Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem jeweiligen Brennraum 9. Je nach Ausführungsform kann eine beliebige Untermenge der ge¬ nannten Sensoren vorhanden sein oder es können auch zusätzliche Sensoren vorhanden sein.
Die Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 5, die Gaseinlass- und Gasauslassventile 12, 13, das Einspritzventil 22 und/oder die Zündkerze 23.
Neben dem Zylinder Zl sind bevorzugt auch noch weitere Zylinder Z2 bis Z4 vorgesehen, denen dann auch entsprechende Stellglieder und gegebenenfalls Sensoren zugeordnet sind.
Ein Programm zum Betreiben der Brennkraftmaschine (Figur 2, 3) ist vorzugsweise in einem Programmspeicher der Steuervorrichtung 25 gespeichert und wird während des Betriebs der Brennkraftmaschine in der Steuervorrichtung abgearbeitet.
Das Programm wird in einem Schritt Sl gestartet, in dem gege¬ benenfalls Variablen initialisiert werden.
In einem Schritt S2 wird ein Betriebszustand ES der Brenn¬ kraftmaschine ermittelt und zwar abhängig von einer Betriebs¬ temperatur T_B und gegebenenfalls weiteren Betriebsgrößen. Die Betriebstemperatur T_B kann beispielsweise der Kühlmitteltemperatur entsprechen oder von dieser abgeleitet sein, sie kann jedoch auch der Ansauglufttemperatur entsprechen o- der von dieser abgeleitet sein oder auch abhängig von der Kraftstofftemperatur ermittelt sein. Sie kann jedoch auch abhängig von weiteren Betriebsgrößen ermittelt sein.
Ein Betriebszustand ES der Brennkraftmaschine ist beispiels¬ weise ein Kaltbetrieb ES_COLD, der insbesondere nach einem Motorstart und noch nicht erreichter Betriebstemperatur der - -
Brennkraftmaschine eingenommen wird. Beispielsweise ist eine Bedingung für das Einnehmen des Kaltbetriebs ES_COLD, dass die Betriebstemperatur T_B einen vorgegebenen Schwellenwert noch nicht überschritten hat, der beispielsweise zwischen 50 bis 70 Grad Celsius betragen kann.
Ist die Bedingung des Schrittes S4 nicht erfüllt, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S6 fortgesetzt, in dem das Pro¬ gramm für eine vorgegebene Wartezeitdauer T_W verharrt, bevor die Bearbeitung in dem Schritt S2 erneut fortgesetzt wird.
Ist die Bedingung des Schrittes S4 hingegen erfüllt, so wird in einem Schritt S8 ein Lambdakorrekturwert LAMB_COR abhängig von einem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis LAMB_SP und einem Ist-Luft/Kraftstoff-Verhältnis LAMB_AV ermittelt. Der Lambda¬ korrekturwert LAMB_COR kann beispielsweise ein Ausgangswert einer Lambdaregelung sein, die bevorzugt einen PI oder PII2D- Regler umfasst. Eine derartige Lambdaregelung ist beispiels¬ weise in dem Handbuch Verbrennungsmotor, Herausgeber Richard van Basshuysen, zweite Auflage, Vieweg-Verlag, Braun¬ schweig/Wiesbaden 2002, Seiten 559 bis 561 bekannt, deren Inhalt hiermit diesbezüglich einbezogen ist.
In einem Schritt SlO wird ein Kalt-Lambdaadaptionswert LAMB_COLD_AD ermittelt. Ein in eckigen Klammern angeordnetes „n" bezeichnet hierbei den aktuellen Berechnungszyklus, wäh¬ rend ein in eckigen Klammern angeordnetes „n-1" einen vorangegangenen Berechnungszyklus charakterisiert. Ein Berech¬ nungszyklus kann beispielsweise eine Zylindersegmentzeitdauer oder auch einem Fahrzyklus entsprechen. Der Kalt- Lambdaadaptionswert LAMB_COLD_AD für den aktuellen Berechnungszyklus wird adaptiv ermittelt bevorzugt unter Berück¬ sichtigung des bei dem vorangegangenen Berechnungszyklus er- _ _
mittelten Kalt-Lambdaadaptionswertes LAMB_COLD_AD und des Lambdakorrekturwertes LAMB_COR. Bevorzugt erfolgt dies bei¬ spielsweise durch eine gleitende Mittelwertbildung mit einem Wichtungswert p, je nach gewünschter Adaptionsgeschwindigkeit ist der Wichtungswert p innerhalb eines Wertebereichs zwi¬ schen Null und Eins geeignet vorgegeben.
In einem Schritt S12 wird anschließend ein Kraftstoffquali- tätskennwert F_Q ermittelt und zwar abhängig von dem KaIt- Lambdaadaptionswert LAMB_COLD_AD, einem Schlecht-Kalt- Lambdaadaptionswert LAMB_COLD_AD_LOW und/oder einem Gut-Kalt- Lambdaadaptionswert LAMB_COLD_AD_HIGH und/oder einem Mittel- Kalt-Lambdaadaptionswert LAMB_COLD_AD_MEDIUM. Der Schlecht- Kalt-Lambdaadaptionswert LAMB_COLD_AD_LOW ist bevorzugt für eine vorgegebene schlechte Kraftstoffqualität repräsentativ und kann beispielsweise vorab durch Versuche ermittelt sein und in einem Datenspeicher der Steuervorrichtung gespeichert sein. Der Gut-Kalt-Lambdaadaptionswert LAMB_COLD_AD_HIGH ist repräsentativ für eine vorgegebene gute Kraftstoffqualität, insbesondere eine bestmögliche Kraftstoffqualität , und ist bevorzugt ebenfalls durch entsprechende Versuche ermittelt und in dem Datenspeicher der Steuervorrichtung 25 gespeichert. Der Mittel-Kalt-Lambdaadaptionswert
LAMB_COLD_AD_MEDIUM ist bevorzugt ebenfalls durch entspre¬ chende Versuche ermittelt und ist repräsentativ für eine vor¬ gegebene mittlere Kraftstoffqualität und ist bevorzugt eben¬ falls in dem Datenspeicher der Steuervorrichtung 25 gespeichert .
Dabei wird der Kraftstoffqualitätskennwert F_Q beispielsweise bezogen auf einen Wertebereich, der festgelegt ist durch den Schlecht-Kalt-Lambdaadaptionswert LAMB_COLD_AD_LOW und den Gut-Kalt-Lambdaadaptionswert LAMB_COLD_AD_HIGH . Er wird bei- _
spielsweise in diesem Zusammenhang so ermittelt, dass er ei¬ nen Wert Null annimmt, wenn er gleich ist dem Schlecht-Kalt- Lambdaadaptionswert und einen Wert Eins annimmt, wenn er gleich ist in dem Gut-Kalt-Lambdaadaptionswert . Bevorzugt nimmt er den Wert 0,5 an, wenn er dem Mittel-Kalt- Lambdaadaptionswert LAMB_COLD_AD_MEDIUM entspricht. Eine an¬ dere Skalierung ist jedoch auch jederzeit vorstellbar. Darüber hinaus kann der Kraftstoffqualitätskennwert F_Q auch be¬ zogen sein auf eine Untermenge der drei genannten Werte. Die Bearbeitung kann im Anschluss an den Schritt S12 dann in dem Schritt S6 fortgesetzt werden.
Bevorzugt wird jeweils für verschiedene Betriebstemperaturen T_B auch ein jeweiliger Kraftstoffqualitätskennwert F_Q ent¬ sprechend des Vorgehens der Schritte S8 bis S12 ermittelt. Diese können dann beispielsweise bezogen auf die jeweilige Betriebstemperatur T_B in dem Datenspeicher der Steuervorrichtung 25 gespeichert werden. Dabei können beispielsweise 3 bis 5 verschiedene Betriebstemperaturpunkte vorgesehen sein, dem die so ermittelten Kraftstoffqualitätskennwerte F_Q zuge¬ ordnet werden. Darüber hinaus kann in einem Schritt S16 der Kraftstoffqualitätskennwert F_Q dann abhängig von für mindes¬ tens zwei verschiedene Betriebstemperaturen T_B separat er¬ mittelte Kraftstoffqualitätskennwerte F_Q ermittelt werden, so zum Beispiel durch entsprechendes Mitteln.
Bevorzugt werden zwischen den Schritten SlO und S12 noch Schritte S18 bis S24 abgearbeitet. In dem Schritt S18 wird geprüft, ob der Kalt-Lambdaadaptionswert LAMB_COLD_AD kleiner ist als der Schlecht-Kalt-Lambdaadaptionswert
LAMB_COLD_AD_LOW . Ist dies der Fall so wird in einem Schritt S20 der der Gut-Kalt-Lambdaadaptionswert LAMB_COLD_AD_HIGH und/oder der Schlecht-Kalt-Lambdaadaptionswert _ -
LAMB_COLD_AD_LOW und/oder der Mittel-Kalt-Lambdaadaptionswert LAMB_COLD_AD_MEDIUM abhängig von dem Kalt-Lambdaadaptionswert LAMB_COLD_AD angepasst. In diesem Fall wird die Erkenntnis genutzt, dass bei Vorgabe des Schlecht-Kalt- Lambdaadaptionswertes LAMB_COLD_AD_LOW ein Unterschreiten grundsätzlich nicht möglich ist, wenn dieser vorgegeben ist für eine schlechtest mögliche Kraftstoffqualität . Insofern wird das Unterschreiten einem sonstigen Einfluss zugeordnet, der beispielsweise durch Alterungseffekte, insbesondere der Abgassonde 40 zugeordnet werden kann. Um diesen Einfluss aus¬ zuschalten, kann so in dem Schritt S20 der Schlecht-Kalt- Lambdaadaptionswert LAMB_COLD_AD_LOW entsprechend geeignet angepasst werden.
Ist die Bedingung des Schrittes S18 hingegen nicht erfüllt, so wird in einem Schritt S22 geprüft, ob der Kalt- Lambdaadaptionswert LAMB_COLD_AD größer ist als der Gut-Kalt- Lambdaadaptionswert LAMD_COLD_AD_HIGH . Ist dies nicht der Fall, so wird die Bearbeitung in dem Schritt S12 fortgesetzt. Ist dies jedoch der Fall, so wird in einem Schritt S24 der Gut-Kalt-Lambdaadaptionswert LAMB_COLD_AD_HIGH abhängig von dem Kalt-Lambdaadaptionswert LAMB_COLD_AD angepasst. In die¬ sem Zusammenhang wird korrespondierend zu dem Schritt S20 die Erkenntnis bezüglich der bestmöglichen Kraftstoffqualität ge¬ nutzt. Anschließend an den Schritt S24 wird die Bearbeitung ebenfalls in dem Schritt S12 fortgesetzt.
Ein weiteres Programm zum Betreiben der Brennkraftmaschine wird in einem Schritt S26 gestartet, der bevorzugt zeitnah zu dem Start der Brennkraftmaschine liegt und in dem gegebenen¬ falls ebenfalls Variablen initialisiert werden können. _ _
In einem Schritt S28 wird bevorzugt die Betriebstemperatur T_B ermittelt.
Ein Schritt S30 ist vorgesehen, in dem eine Gemischvorsteue¬ rung MFF_PRE, eine Zündwinkelverstellung IGA_COR, eine Ladezeitsteuerung T_LOAD, eine Variation D_CAM eines Nockenwellenparameters, ein Einspritzbeginnwinkel SOI oder auch eine Aufteilungswichtung W_MFF ermittelt werden und/oder auch eine Katalysatorheizmaßnahme CATH durchgeführt wird. Dies erfolgt bevorzugt alles abhängig von dem Kraftstoffqualitätskennwert F_Q . Dabei können einzelne dieser Ermittlungen und auch mehrere auch unabhängig von dem Kraftstoffqualitätskennwert F_Q durchgeführt werden. Je nach Ausgestaltung kann dazu ein unabhängig von der Betriebstemperatur T_B gültiger Kraftstoffqualitätswert F_Q oder auch verschiedenen Temperaturbereichen der Betriebstemperatur T_B zugeordnete Kraftstoffqualitäts¬ kennwerte F_Q berücksichtigt werden. Anschließend wird das Programm bevorzugt in einem Schritt S32 fortgesetzt, in dem es für die vorgegebene Wartezeitdauer T_W verharrt, die sich auch von derjenigen des Schrittes S6 unterscheiden kann.
Alternativ kann der Kalt-Lambdaadaptionswert LAMB_COLD_AD auch durch einen Lambdaadaptionswert ersetzt sein, der allge¬ mein in einem Betrieb der Brennkraftmaschine, d.h. nicht nur basierend auf während des Kaltbetriebs ermittelten Soll- und Ist-Luft/Kraftstoff-Verhältnissen LAMB_SP, LAMB_AV ermittelt wird. Entsprechendes gilt dann auch für den Schlecht-Kalt- Lambdaadaptionswert LAMB_COLD_AD_LOW, den Gut-Kalt- Lambdaadaptionswert LAMB_COLD_AD_HIGH und den Mittel-Kalt- Lambdaadaptionswert LAMB_COLD_AD_MEDIUM.

Claims

_Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder (Zl bis Z4), in dem jeweils ein Brennraum (9) ausgebildet ist, und eine Abgassonde (40), deren Messsignal repräsentativ ist für ein Ist-Luft/Kraftstoff- Verhältnis (LAMB_AV) in dem beziehungsweise den Brennräumen
(9) , bei dem in einem Betrieb der Brennkraftmaschine adaptiv ein Lambda- adaptionswert abhängig von einem vorgegebenen Soll- und dem Ist-Luft/Kraftstoff-Verhältnis (LAMB_SP, LAMB_AV) ermittelt wird und ein Kraftstoffqualitätskennwert (F_Q) ermittelt wird abhängig von dem Lambdaadaptionswert relativ bezogen auf einen vorge¬ gebenen Schlecht- Lambdaadaptionswert, der repräsentativ ist für eine vorgegebene schlechte Kraftstoffqualität und/oder einen Gut- Lambdaadaptionswert der repräsentativ ist für eine vorgegebene gute Kraftstoffqualität .
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem in einem Kaltbetrieb (ES_COLD) der Brennkraftmaschine adaptiv ein KaIt-
Lambdaadaptionswert (LAMB_COLD_AD) abhängig von dem vorgegebenen Soll- und dem Ist-Luft/Kraftstoff-Verhältnis (LAMB_SP, LAMB_AV) als Lambdaadaptionswert ermittelt wird.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Kraftstoffqualitätskennwert (F_Q) ermittelt wird abhängig von dem Lambdaadaptionswert relativ bezogen auf einen Mittel -Lambdaadaptionswert, der repräsentativ ist für eine vorgege¬ bene mittlere Kraftstoffqualität .
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Kraftstoffqualitätskennwert (F_Q) jeweils für mindestens _
zwei verschiedene Betriebstemperaturen (T_B) separat ermit¬ telt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem ein gemeinsamer Kraftstoffqualitätskennwert (F_Q) abhängig von für mindestens zwei verschiedene Betriebstemperaturen (T_Q) separat ermittelte Kraftstoffqualitätskennwerten (F_Q) ermittelt wird.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Gut-Lambdaadaptionswert und/oder der Schlecht- Lambdaadaptionswert und/oder der Mittel-Lambdaadaptionswert abhängig von dem Lambdaadaptionswert angepasst wird, wenn dieser repräsentativ ist für eine auf vorgegebene Weise höhe¬ re Güte des Kraftstoffs als diejenige, die dem Gut- Lambdaadaptionswert zugeordnet ist.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Gut-Lambdaadaptionswert und/oder der Schlecht- Lambdaadaptionswert und/oder der Mittel-Lambdaadaptionswert abhängig von dem Lambdaadaptionswert angepasst wird, wenn dieser repräsentativ ist für eine auf vorgegebene Weise nied¬ rigere Güte des Kraftstoffs als diejenige, die dem Schlecht- Lambdaadaptionswert zugeordnet ist.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem eine Gemischvorsteuerung (MFF_PRE) abhängig von dem Kraftstoffqualitätskennwert (F_Q) ermittelt wird.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche bei dem eine Zündwinkelverstellung (IGA_COR) und/oder eine Ladezeitsteuerung (T_LOAD) einer Zündspule abhängig von dem Kraftstoffqualitätskennwert (F_Q) durchgeführt wird. - -
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem eine Variation (D_CAM) eines Nockenwellenparameters abhängig von dem Kraftstoffqualitätskennwert (F_Q) ermittelt wird.
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem eine Katalysatorheizmaßnahme (CATH) abhängig von dem Kraft¬ stoffqualitätskennwert (F_Q) durchgeführt wird.
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem ein für eine Kurbelwellenwinkel bezogene Lage einer Kraft¬ stoffzumessung charakteristischer Einspritzwinkel abhängig von dem Kraftstoffqualitätskennwert (F_Q) ermittelt wird.
13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem bei einer Mehrfachzumessung von Kraftstoff in einen Brennraum
(9) während eines Arbeitsspiels eine Aufteilungswichtung (W_MFF) der einzelnen Zumessungen von Kraftstoff abhängig von dem Kraftstoffqualitätskennwert (F_Q) ermittelt wird.
14. Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder (Zl bis Z4), in dem jeweils ein Brennraum (9) ausgebildet ist, und eine Abgassonde (40), de¬ ren Messsignal repräsentativ ist für ein Ist-Luft/Kraftstoff- Verhältnis (LAMB_AV) in dem beziehungsweise den Brennräumen
(9), die ausgebildet ist zum
- adaptiven Ermitteln eines Lambdaadaptionswert des in einem Betrieb der Brennkraftmaschine abhängig von einem vorgegebe¬ nen Soll- und dem Ist-Luft/Kraftstoff-Verhältnis (LAMB_SP, LAMB_AV) und
- Ermitteln eines Kraftstoffqualitätskennwertes (F_Q) abhän¬ gig von dem Lambdaadaptionswert relativ bezogen auf einen vorgegebenen Schlecht- Lambdaadaptionswert, der repräsentativ ist für eine vorgegebene schlechte Kraftstoffqualität, _
und/oder einen Gut -Lambdaadaptionswert , der repräsentativ ist für eine vorgegebene gute Kraftstoffqualität .
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