WO2008046755A1 - Verfahren zur verbesserung der laufruhe einer brennkraftmaschine, steuervorrichtung und brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zur verbesserung der laufruhe einer brennkraftmaschine, steuervorrichtung und brennkraftmaschine Download PDF

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WO2008046755A1
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Timo Heider
Wolfgang Krostewitz
Wolfgang Ludwig
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Continental Automotive Gmbh
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    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F02D41/221—Safety or indicating devices for abnormal conditions relating to the failure of actuators or electrically driven elements

Definitions

  • the invention relates to a method for improving the smoothness of an internal combustion engine, a control device which is designed such that it can perform such a method, and an internal combustion engine, which comprises such a control device.
  • EP 0 576 705 A1 discloses a method for detecting combustion misfires in an internal combustion engine. Thereafter, the period of time during which the crankshaft rotates by a defined angular amount is measured. The angular velocity is measured by means of defined markings on a wheel coupled to the crankshaft. The difference between measured successive time periods is compared with a limit value. Combustion misfires cause the angular velocity of the crankshaft to be temporarily slowed because the torque portion of the suspending cylinder is missing to drive the crankshaft. As the angular velocity slows down, the difference in measured successive time periods increases. When a predetermined limit value is exceeded, a misfire is detected and the corresponding cylinder is switched off. Below the specified limit no action is taken. Nevertheless, a running noise below the limit value can lead to an uncomfortable driving behavior.
  • the method for improving the smoothness according to claim 1 relates to an internal combustion engine having at least one combustion chamber and at least one adjustable or controllable actuator whose position has an influence on the combustion in the at least one combustion chamber.
  • a rough-running value of the internal combustion engine is determined and compared with a predetermined first rough-running limit value.
  • the actuator is brought from a current starting position into an end position while continuing combustion in all combustion chambers of the internal combustion engine.
  • a predetermined second rough running limit which is greater than the first rough running limit
  • the invention is based on the finding that, in addition to a defect in the ignition or injection system of the internal combustion engine, other actuators, which are arranged, for example, in the intake tract or in the exhaust tract of the internal combustion engine, can cause misfires and therefore a deteriorated smoothness.
  • other actuators which are arranged, for example, in the intake tract or in the exhaust tract of the internal combustion engine, can cause misfires and therefore a deteriorated smoothness.
  • a malposition or mispositioning of these actuators for example, a false air entry into the combustion chamber or a considerable influence on the flow behavior of the gases conducted into the internal combustion engine may occur. In both cases, misfires can occur.
  • the second un-running limit value can be dimensioned in such a way that, if it is exceeded, an error in the injection or the ignition can be assumed or the pollutant emissions can be sufficiently reduced only by switching off the one combustion chamber.
  • the end position is characterized in that the influence of the actuator on the combustion in the end position is minimal.
  • This embodiment is based on the knowledge that the likelihood of improving the smoothness is greatest when the actuator is brought into a position in which its influence on the combustion is lowest.
  • the actuator remains in the end position, if after taking the end position by the actuator, an improvement in smoothness is detected.
  • Such an entry in the storage device can be read, for example, at the next service and appropriate measures to remedy the defect can be made.
  • the internal combustion engine has a plurality of actuators whose position in each case has an influence on the combustion in the at least one combustion chamber, wherein for at least a portion of the actuators, the method steps according to claims 1 to 4 are carried out individually.
  • one of the actuators is a tank venting valve, which is arranged in a vent line between a fuel vapor accumulator and an intake manifold of the internal combustion engine, and which pneumatically connects the fuel vapor accumulator to the intake manifold in an open position and in a closed position the fuel damper memory pneumatically separates from the suction pipe, wherein in the case that the rough running value exceeds the predetermined first rough running limit, the tank venting valve is closed.
  • an exhaust gas recirculation valve which is arranged in an exhaust gas recirculation line between an exhaust tract and a suction pipe of the internal combustion engine, and which pneumatically connects the exhaust tract with the intake manifold in an open position and in a closed position separates the exhaust tract of the intake manifold pneumatically, wherein in the event that the rough running value exceeds the predetermined first rough running limit, the Abgas Weg1700ven- valve is closed.
  • one of the actuators can be a swirl plate, which is arranged in the intake tract of the internal combustion engine, and / or an adjusting mechanism for a valve, by means of which the gas flow through the combustion chamber is controlled. act.
  • the swirl flap has a considerable influence on the flow behavior of the gases flowing into the combustion chamber.
  • the adjustment mechanism by means of which both the stroke and the opening and closing times of an intake or exhaust valve of the internal combustion engine are adjustable, likewise influences the combustion in the combustion chamber, depending on the position.
  • a control device is designed such that it can carry out the method according to claims 1 to 9.
  • An internal combustion engine according to claim 12 comprises such a control device.
  • Figure 1 is a schematic representation of an internal combustion engine with a fuel supply system
  • FIG. 2A is a diagrammatic representation of FIG. 1A
  • FIG. 2B shows a flow chart of an exemplary embodiment of a method for improving the smoothness of an internal combustion engine.
  • FIG. 1 shows schematically an internal combustion engine 1 with
  • the internal combustion engine 1 has at least one cylinder 2 and a piston 3 movable up and down in the cylinder 2.
  • the fresh air required for the combustion is introduced via an intake tract 4 into a combustion space bounded by the cylinder 2 and the piston 3.
  • Downstream of a suction opening 5 is located in the Suction tract 4 an air mass sensor 6 for detecting the air flow rate in the intake tract 4, a throttle valve 7 for controlling the air flow in the intake tract 4, a suction pipe 8, a swirl flap 9 for influencing the inflow of the gas flow into the combustion chamber and an inlet valve 10, by means of which the combustion chamber with the intake tract 4 selectively connected or disconnected.
  • the combustion exhaust gases are discharged via an exhaust tract 11 of the internal combustion engine 1.
  • the combustion chamber is selectively connected to the exhaust tract 11 by means of an exhaust valve 12 or separated from it.
  • the exhaust gases are purified in an exhaust gas purification catalyst 13.
  • In the exhaust tract 11 is also a so-called lambda sensor 14 for measuring the oxygen content in the exhaust gas.
  • the exhaust tract 11 and the intake manifold 8 in the intake tract 4 can be connected via an exhaust gas recirculation line 15 and a controllable exhaust gas recirculation valve 16 arranged in the exhaust gas recirculation line 15.
  • the inlet valve 10 and the outlet valve 12 each have a controllable adjusting mechanism 17 by means of which the valve lift and / or the valve opening times and valve closing times can be adjusted.
  • the fuel is by means of a projecting into the combustion chamber
  • Injector 18 injected directly into the combustion chamber.
  • the ignition of the combustion takes place by means of a spark plug 19.
  • the drive energy generated by the combustion is transmitted via a crankshaft 20 to the drive train of the motor vehicle (not shown).
  • a rotational speed sensor 21 detects the rotational speed of the crankshaft 20. As is known, this can be done by detecting the rotation of an encoder wheel 22 coupled to the crankshaft 20 by the rotational speed sensor 21.
  • each segment or sector of the transmitter wheel 22 is assigned a specific cylinder 2.
  • the internal combustion engine 1 also has one per combustion chamber Pressure sensor 23 for detecting the combustion pressure in each combustion chamber.
  • the fuel supply system of the internal combustion engine 1 comprises a fuel tank 24 to which fuel can be supplied via a closable filler neck 25.
  • the fuel is supplied by means of a fuel pump 26 via a fuel supply line 27 to the injection valves.
  • a high-pressure pump 28 and a pressure accumulator 29 are arranged in the fuel supply line 27.
  • the high-pressure pump 28 has the task to supply the pressure accumulator 29, the fuel at high pressure.
  • the pressure accumulator 29 is designed as a common pressure accumulator 29 for all injectors 18. From him all injectors 18 are supplied with pressurized fuel.
  • the fuel supply system of the internal combustion engine 1 further comprises a tank ventilation device.
  • a tank ventilation device includes a Kraftstoffdämpfespei- rather 30, which is designed for example as an activated carbon container and is connected via a connecting line 31 to the fuel tank 24.
  • the fuel vapors generated in the fuel tank 24 are thus conducted into the fuel vapor accumulator 30 and are adsorbed there by the activated carbon.
  • the fuel vapor storage 30 is connected via a vent line 32 to the intake manifold 8 of the internal combustion engine 1.
  • the vent line 32 is a controllable tank vent valve 33.
  • the fuel vapor storage 30 via a vent line 34 and an optionally disposed therein controllable vent valve 35 fresh air can be supplied.
  • the internal combustion engine 1 During operation of the internal combustion engine 1 comes in certain operating areas, such as idle or part load, by opening the tank vent valve 33 and the vent valve 34 to a rinsing effect, in which the fuel vapor stored in the fuel vapor storage 30 fuel vapors are fed into the intake manifold 8 and participate in the combustion.
  • the internal combustion engine 1 is associated with a control device 36, in which code-controlled engine control functions (KFl to KF5) are implemented by software.
  • the control device 36 is connected to all actuators and sensors of the internal combustion engine 1 via signal and data lines. Specifically, the control device 36 is inter alia with the controllable vent valve 35, the controllable tank vent valve 33, the air mass sensor 6, the controllable throttle valve 7, the controllable exhaust gas recirculation valve
  • controllable injection valve 18 the spark plug 19 the controllable Ventilverstellmechanismen 17, the controllable swirl flap 9, the pressure sensor 23, the lambda sensor 14 and the speed sensor 21 is connected.
  • the tank venting valve 33, the exhaust gas recirculation valve 16, the swirl flap 9 and the valve adjusting mechanism 17 should be mentioned here in particular.
  • the influence on the combustion is different. While fuel vapors are introduced into the intake manifold 8 and take part in the combustion when the tank vent valve 33 is open, for example, the inflow of fuel vapors into the intake manifold 8 is prevented when the tank venting valve 33 is closed.
  • the exhaust gas recirculation valve 16 when the exhaust gas recirculation valve 16 is open, some of the exhaust gases are introduced into the intake manifold 8 and influence the combustion here, too, whereas this is not the case with the exhaust gas recirculation valve closed.
  • the swirl flap 9 influences depending on their angle of attack
  • Inström the fresh air into the combustion chamber and thus the combustion in the combustion chamber to varying degrees.
  • different valve strokes and different opening and closing times result for the valves 10, 12.
  • This also has an influence on the combustion in the combustion chamber. Due to this influence of combustion by the Actuators may be in the presence of a defect or incorrect positioning of one of the actuators to a bad combustion or even misfires, causing a rough running of the internal combustion engine 1.
  • the uneven running of the internal combustion engine 1 is monitored by the control device 36 by means of the rotational speed sensor 21 and / or the pressure sensor 23.
  • This can be done, for example, that the control device 36 by evaluating the signals of the speed sensor 21 and the pressure sensor 23 determines a rough running value ⁇ , which is a measure of the rough running.
  • the control device can therefore be regarded as a means for determining the rough running value ⁇ .
  • the pressure profile in one of the combustion chambers can be compared with the pressure profile in the other combustion chambers and corresponding deviations can be interpreted as rough running.
  • the rotational speed sensor 21 samples the encoder wheel 22 coupled to the crankshaft 20.
  • each combustion chamber is associated with a specific sector on the encoder wheel 22.
  • the control device 36 calculates the rotational speed of the encoder wheel 22 and evaluates these individually for the combustion chamber-specific sectors.
  • the speed at which the sectors pass the speed sensor 21 provides a measure of the torque contribution, and thus the quality of the combustion, to each combustion chamber.
  • the controller 36 for example, in a steady-state operating condition, provides a particular sector a deviation compared to the other sectors, it can be calculated from a rough running value ⁇ .
  • EP 0 576 705 A1 in which a method for determining the rough running is described in detail. An embodiment of the method for improving the smoothness of the internal combustion engine 1 is explained in more detail with reference to the flowchart in Figure 2.
  • Control device 36 in step 101 by evaluating the signals of the rotational speed sensor 21 and / or the pressure sensor 23 continuously the rough running value ⁇ of the internal combustion engine 1. Further, it is checked in step 102, whether the rough running value ⁇ exceeds a predetermined first rough running limit ⁇ l thres . If this is not the case, then this query is repeated. If the uneven running threshold ⁇ l t hr but it überstie ⁇ gene so identified, the control device 36 in step 103, the combustion chamber, through which the polluter increased engine roughness is gently. This is possible by the unique assignment of the segments or sectors on the encoder wheel 22.
  • step 104 it is checked whether the rough-running value ⁇ exceeds a predetermined second rough-running limit value ⁇ 2 thres . If this is the case, the combustion chamber, which is responsible for the increased uneven running, is deactivated in step 105 by switching off the associated injection valve 18 or the associated spark plug 19. If this is not the case, that is, the running value ⁇ between the first uneven running threshold ⁇ l t hr it and the second Laufunru ⁇ hegrenzwert ⁇ 2 thres is, then in step 106, a first of the actuators is brought from its current initial position to a final position. The end position is advantageously chosen so that the influence of the actuator in the end position on the combustion is minimal or the combustion is stabilized.
  • the control device 36 checks in step 107 whether the change of the position of the first actuator results in a reduction of the uneven running. If this is the case, then in step 108 the first actuator is fixed in the end position and an entry in a storage device (not shown), which can be read and evaluated e- lektronisch at the next service. If, however, no reduction in rough running is detected in step 107, the first actuator is returned to the starting position in step 109.
  • step 110 a second of the actuators is brought from its current starting position into an end position. Subsequently, in step 111, it is checked whether this change in position has reduced the uneven running. If this is the case, the second actuator is fixed in this end position in step 112 and an entry in the memory device is also made here. If no reduction of the rough running can be determined, the second actuator is returned to the starting position in step 113.
  • 109 or 110 to 113 can also be analogously applied to other actuators.
  • the method according to the invention is not limited to the exemplary embodiment according to FIG. 2 in that a combustion chamber-specific running noise is determined.
  • the method is also applicable when a general rough running of the internal combustion engine is detected, which is not assigned to specific combustion chambers. The assignment of the rough running to individual combustion chambers, however, allows the identification and targeted shutdown of those combustion chambers that cause the uneven running.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Verbesserung der Laufruhe einer Brennkraftmaschine (1) bereitgestellt, welche zumindest einen Brennraum und zumindest einen steuerbaren Aktuator aufweist, dessen Stellung einen Einfluss auf die Verbrennung in dem mindestens einen Brennraum hat, wobei ein Laufunruhewert (φ) der Brennkraftmaschine (1) bestimmt und mit einem vorgegebenen ersten Laufunruhegrenzwert (φ1thres) verglichen wird, und in dem Fall, dass der Laufunruhewert (φ) einen vorgegebenen ersten Laufunruhegrenzwert (φ1thres) überschreitet, der Aktuator unter Fortführung der Verbrennung in allen Brennräumen der Brennkraftmaschine (1) von einer Ausgangsstellung in eine Endstellung gebracht wird.

Description

Verfahren zur Verbesserung der Laufruhe einer Brennkraftmaschine, Steuervorrichtung und Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Laufruhe einer Brennkraftmaschine, eine Steuervorrichtung, welche derart ausgebildet ist, dass sie ein solches Verfahren ausführen kann, sowie eine Brennkraftmaschine, welche eine derartige Steuervorrichtung umfasst.
Aus der EP 0 576 705 Al ist ein Verfahren zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern in einer Brennkraftmaschine bekannt. Danach wird die Zeitspanne gemessen, während der sich die Kurbelwelle um einen definierten Winkelbetrag dreht. Die Messung der Winkelgeschwindigkeit erfolgt mithilfe von definier- ten Markierungen an einem mit der Kurbelwelle gekoppelten Rad. Die Differenz gemessener, aufeinander folgender Zeitspannen wird mit einem Grenzwert verglichen. Verbrennungsaussetzer führen zu einer vorübergehenden Verlangsamung der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle, da der Drehmomentanteil des aussetzenden Zylinders zum Antrieb der Kurbelwelle fehlt. Bei einer Verlangsamung der Winkelgeschwindigkeit erhöht sich die Differenz gemessener aufeinander folgender Zeitspannen. Bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes wird ein Verbrennungsaussetzer erkannt und der entsprechende Zylinder abgeschaltet. Unterhalb des vorgegebenen Grenzwertes werden keine Maßnahmen ergriffen. Trotzdem kann eine Laufunruhe unterhalb des Grenzwertes zu einem unkomfortablen Fahrverhalten führen .
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Verfahren, eine Steuervorrichtung und eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, mit welchen eine verbesserte Laufruhe der Brennkraftmaschine erzielbar ist.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren, die Steuervorrichtung und die Brennkraftmaschine gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Das Verfahren zur Verbesserung der Laufruhe gemäß dem An- spruch 1 bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine, welche zumindest einen Brennraum und zumindest einen verstellbaren bzw. steuerbaren Aktuator aufweist, dessen Stellung einen Einfluss auf die Verbrennung in dem mindestens einen Brennraum hat. Gemäß dem Verfahren wird ein Laufunruhewert der Brennkraftmaschine bestimmt und mit einem vorgegebenen ersten Laufunruhegrenzwert verglichen. In dem Fall, dass der Laufunruhewert den ersten Laufunruhegrenzwert übersteigt, wird der Aktuator unter Fortführung der Verbrennung in allen Brennräumen der Brennkraftmaschine von einer aktuellen Ausgangsstel- lung in eine Endstellung gebracht. In dem Fall, dass der Laufunruhewert einen vorgegebenen zweiten Laufunruhegrenzwert, welcher größer ist als der erste Laufunruhegrenzwert, übersteigt, wird die Verbrennung in mindestens einem Zylinder unterbunden .
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass neben einem Defekt in der Zündungs- oder Einspritzanlage der Brennkraftmaschine auch andere Aktuatoren, welche beispielsweise im Ansaugtrakt oder im Abgastrakt der Brennkraftmaschine angeord- net sind, Fehlzündungen und daher eine verschlechterte Laufruhe verursachen können. Bei einer Fehlstellung bzw. Fehlpositionierung dieser Aktuatoren kann es beispielsweise zu einem Falschlufteintrag in den Brennraum oder zu einer erheblichen Beeinflussung des Strömungsverhaltens der in die Brenn- kraftmaschine geleiteten Gase kommen. In beiden Fällen kann es zu Fehlzündungen kommen. Im Unterschied zum Stand der Technik, bei dem beim Überschreiten eines Grenzwertes für die Laufunruhe einzelne Zylinder durch Abschalten der Einspritzung oder der Zündung vollständig deaktiviert werden, wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Verbesserung der Laufruhe durch Veränderung der aktuellen Stellung des Aktua- tors unter Fortführung der Verbrennung in allen Zylindern er- reicht. Dadurch steht die Leistung aller Zylinder der Brennkraftmaschine bei gleichzeitig verbesserter Laufruhe zur Verfügung. Ferner ist zu bedenken, dass eine Abschaltung eines Zylinders bei Fehlzündungen zwar den Schadstoffausstoß redu- ziert, jedoch die Laufruhe einer Brennkraftmaschine insgesamt negativ beeinflusst. Neben dem ersten Laufunruhegrenzwert ist ein größerer zweiter Laufunruhegrenzwert vorgegeben, ab dessen Überschreitung die Verbrennung in dem betroffenen Brennraum unterbunden wird. Dies kann beispielsweise durch Deakti- vierung der Zündung und/oder der Einspritzung in dem jeweiligen Brennraum geschehen. Der zweite Laufunruhegrenzwert kann dabei derart bemessen sein, dass bei dessen Überschreitung ein Fehler in der Einspritzung oder der Zündung angenommen werden kann oder der Schadstoffausstoß nur durch Abschalten des einen Brennraums ausreichend reduzierbar ist.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 2 ist die Endstellung dadurch gekennzeichnet, dass der Einfluss des Ak- tuators auf die Verbrennung in der Endstellung minimal ist.
Bei dieser Ausgestaltung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Wahrscheinlichkeit zur Verbesserung der Laufruhe dann am größten ist, wenn der Aktuator in eine Stellung gebracht wird, in der sein Einfluss auf die Verbrennung am geringsten ist.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 3 verbleibt der Aktuator in der Endstellung, falls nach Einnahme der Endstellung durch den Aktuator eine Verbesserung der Laufruhe erkannt wird.
Durch diese Fixierung des Aktuators in der Endstellung wird erreicht, dass die Laufruhe der Brennkraftmaschine dauerhaft verbessert bleibt. Ein weiterer negativer Einfluss des Aktua- tors auf die Laufruhe wird dadurch vermieden. In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 4 wird in dem Fall, dass es aufgrund der Einnahme der Endstellung durch den Aktuator zu einer Verbesserung der Laufruhe kommt, ein Eintrag in eine der Brennkraftmaschine zugeordnete Speicher- Vorrichtung vorgenommen.
Ein derartiger Eintrag in der Speichereinrichtung kann beispielsweise beim nächsten Service ausgelesen werden und entsprechende Maßnahmen zur Behebung des Defektes vorgenommen werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 5 weist die Brennkraftmaschine mehrere Aktuatoren auf, deren Stellung jeweils einen Einfluss auf die Verbrennung in dem mindestens einen Brennraum hat, wobei für zumindest einen Teil der Aktuatoren die Verfahrensschritte gemäß den Ansprüchen 1 bis 4 individuell durchgeführt werden.
Bei dieser Ausgestaltung des Verfahrens ist es möglich, den Einfluss eines jeden Aktuators auf die Laufruhe individuell zu bestimmen. Dadurch ist es möglich, unter einer Vielzahl von Aktuatoren denjenigen Aktuator zu identifizieren, welcher die Laufruhe der Brennkraftmaschine eventuell negativ beein- flusst. Dies erleichtert später, beispielsweise bei einer In- spektion, die Identifizierung der Fehlerquelle, wodurch eine Behebung des Fehlers schneller und kostengünstiger durchgeführt werden kann. Ferner können die Aktuatoren, welche die Laufunruhe nicht verursachen, weiterhin voll eingesetzt werden .
In der Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 6 handelt es sich bei einem der Aktuatoren um ein Tankentlüftungsventil, welches in einer Entlüftungsleitung zwischen einem Kraftstoffdämpfespeicher und einem Saugrohr der Brennkraftma- schine angeordnet ist, und welches in einer offenen Stellung den Kraftstoffdämpfespeicher mit dem Saugrohr pneumatisch verbindet und in einer geschlossenen Stellung den Kraftstoff- dämpfespeicher von dem Saugrohr pneumatisch trennt, wobei in dem Fall, dass der Laufunruhewert den vorgegebenen ersten Laufunruhegrenzwert übersteigt, das Tankentlüftungsventil geschlossen wird.
In der Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 7 handelt es sich bei einem der Aktuatoren um ein Abgasrückführventil, welches in einer Abgasrückführleitung zwischen einem Abgastrakt und einem Saugrohr der Brennkraftmaschine angeordnet ist, und welches in einer offenen Stellung den Abgastrakt mit dem Saugrohr pneumatisch verbindet und in einer geschlossenen Stellung den Abgastrakt von dem Saugrohr pneumatisch trennt, wobei in dem Fall, dass der Laufunruhewert den vorgegebenen ersten Laufunruhegrenzwert übersteigt, das Abgasrückführven- til geschlossen wird.
In einer offenen Stellung des Tankentlüftungsventils können Kraftstoffdämpfe aus dem Kraftstoffdämpfespeicher in das Saugrohr gelangen und an der Verbrennung teilnehmen. Analog können in einer offenen Stellung des Abgasrückführventils Abgase aus dem Abgastrakt in das Saugrohr und den Brennraum gelangen. Bei einer fehlerhaften Positionierung des Tankentlüftungsventils bzw. des Abgasrückführventils kann daher Falschluft in den Brennraum gelangen, was zu Fehlzündungen und da- mit zu einer Beeinträchtigung der Laufruhe der Brennkraftmaschine führen kann. Die Laufruhe der Brennkraftmaschine wird gemäß diesen Ausgestaltungen dadurch verbessert, dass das Tankentlüftungsventil bzw. das Abgasrückführventil geschlossen und somit der Fremdlufteintrag unterbunden wird.
In Ausgestaltungen des Verfahrens gemäß den Ansprüchen 8 und 9 kann es sich bei einem der Aktuatoren um eine Drallplatte, welche in dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine angeordnet ist, und/oder um einen Verstellmechanismus für ein Ventil, mittels dem der Gasfluss durch den Brennraum gesteuert wird, handeln . Die Drallklappe hat einen erheblichen Einfluss auf das Strömungsverhalten der in den Brennraum einströmenden Gase. Der Verstellmechanismus, mittels dem sowohl der Hub als auch die Öffnungs- und Schließzeitpunkte eines Einlass- oder eines Auslassventils der Brennkraftmaschine einstellbar sind, be- einflusst ebenfalls je nach Stellung die Verbrennung im Brennraum.
Eine Steuervorrichtung gemäß dem Anspruch 10 ist derart aus- gebildet, dass es das Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 9 ausführen kann. Eine Brennkraftmaschine gemäß dem Anspruch 12 umfasst eine derartige Steuervorrichtung.
Bezüglich der Vorteile der Steuervorrichtung und der Brenn- kraftmaschine wird auf die Ausführungen zu Anspruch 1 verwiesen .
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläu- tert. In den Figuren sind:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einem Kraftstoffversorgungssystem;
Figur 2A,
Figur 2B ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Verbesserung der Laufruhe einer Brennkraftmaschine .
In Figur 1 ist schematisch eine Brennkraftmaschine 1 mit
Kraftstoffdirekteinspritzung und mit einem Kraftstoffversorgungssystem dargestellt. Die Brennkraftmaschine 1 weist mindestens einen Zylinder 2 und einen in dem Zylinder 2 auf und ab beweglichen Kolben 3 auf. Die zur Verbrennung nötige Frischluft wird über einen Ansaugtrakt 4 in einen von dem Zylinder 2 und dem Kolben 3 begrenzten Brennraum eingeleitet. Stromabwärts einer Ansaugöffnung 5 befindet sich in dem An- saugtrakt 4 ein Luftmassensensor 6 zur Erfassung des Luftdurchsatzes im Ansaugtrakt 4, eine Drosselklappe 7 zur Steuerung des Luftdurchsatzes im Ansaugtrakt 4, ein Saugrohr 8, eine Drallklappe 9 zur Beeinflussung des Einströmverhaltens des Gasstroms in den Brennraum und ein Einlassventil 10, mittels dem der Brennraum mit dem Ansaugtrakt 4 wahlweise verbunden oder getrennt werden.
Die Verbrennungsabgase werden über einen Abgastrakt 11 der Brennkraftmaschine 1 abgeführt. Der Brennraum wird mittels eines Auslassventils 12 mit dem Abgastrakt 11 wahlweise verbunden oder von diesem getrennt. Die Abgase werden in einem Abgasreinigungskatalysator 13 gereinigt. Im Abgastrakt 11 befindet sich ferner ein so genannter Lambda-Sensor 14 zur Mes- sung des Sauerstoffgehalts im Abgas. Der Abgastrakt 11 und das Saugrohr 8 im Ansaugtrakt 4 sind über eine Abgasrückführ- leitung 15 und ein in der Abgasrückführleitung 15 angeordnetes, steuerbares Abgasrückführventil 16 verbindbar.
Das Einlassventil 10 und das Auslassventil 12 weisen jeweils einen steuerbaren Verstellmechanismus 17 auf, mittels dem der Ventilhub und/oder die Ventilöffnungszeiten und Ventilschließzeiten verstellt werden können.
Der Kraftstoff wird mittels eines in den Brennraum ragenden
Einspritzventils 18 direkt in den Brennraum eingespritzt. Die Zündung der Verbrennung geschieht mittels einer Zündkerze 19. Die durch die Verbrennung erzeugte Antriebsenergie wird über eine Kurbelwelle 20 an den Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges (nicht dargestellt) übertragen. Dabei erfasst ein Drehzahlsensor 21 die Drehzahl der Kurbelwelle 20. Dies kann bekanntermaßen dadurch geschehen, dass die Drehung eines mit der Kurbelwelle 20 gekoppelten Geberrads 22 durch den Drehzahlsensor 21 erfasst wird. Bei einer Mehrzylinder- Brennkraftmaschine 1 ist dabei jedem Segment bzw. jedem Sektor des Geberrades 22 ein bestimmter Zylinder 2 zugeordnet. Die Brennkraftmaschine 1 weist ferner pro Brennraum einen Drucksensor 23 zur Erfassung des Verbrennungsdrucks in jedem Brennraum auf.
Das Kraftstoffversorgungssystem der Brennkraftmaschine 1 um- fasst einen Kraftstofftank 24, dem über einen verschließbaren Einfüllstutzen 25 Kraftstoff zuführbar ist. Der Kraftstoff wird mittels einer Kraftstoffpumpe 26 über eine Kraftstoffversorgungsleitung 27 den Einspritzventilen zugeführt. Dabei sind in der Kraftstoffversorgungsleitung 27 eine Hochdruck- pumpe 28 und ein Druckspeicher 29 angeordnet. Die Hochdruckpumpe 28 hat die Aufgabe, dem Druckspeicher 29 den Kraftstoff mit hohem Druck zuzuführen. Der Druckspeicher 29 ist dabei als gemeinsamer Druckspeicher 29 für alle Einspritzventile 18 ausgebildet. Von ihm aus werden alle Einspritzventile 18 mit druckbeaufschlagtem Kraftstoff versorgt.
Das KraftstoffVersorgungssystem der Brennkraftmaschine 1 weist ferner eine Tankentlüftungsvorrichtung auf. Zu der Tankentlüftungsvorrichtung gehört ein Kraftstoffdämpfespei- eher 30, welcher beispielsweise als Aktivkohlebehälter ausgebildet ist und über eine Verbindungsleitung 31 mit dem Kraftstofftank 24 verbunden ist. Die in dem Kraftstofftank 24 entstehenden Kraftstoffdämpfe werden so in den Kraftstoffdämpfespeicher 30 geleitet und dort von der Aktivkohle adsor- biert. Der Kraftstoffdämpfespeicher 30 ist über eine Entlüftungsleitung 32 mit dem Saugrohr 8 der Brennkraftmaschine 1 verbunden. In der Entlüftungsleitung 32 befindet sich ein steuerbares Tankentlüftungsventil 33. Ferner kann dem Kraftstoffdämpfespeicher 30 über eine Belüftungsleitung 34 und ein optional darin angeordnetes steuerbares Belüftungsventil 35 Frischluft zugeführt werden. Bei Betrieb der Brennkraftmaschine 1 kommt in bestimmten Betriebsbereichen, beispielsweise Leerlauf oder Teillast, durch Öffnen des Tankentlüftungsventils 33 und des Belüftungsventils 34 zu einem Spüleffekt, bei dem die in dem Kraftstoffdämpfespeicher 30 gespeicherten Kraftstoffdämpfe in das Saugrohr 8 geleitet werden und an der Verbrennung teilnehmen. Der Brennkraftmaschine 1 ist eine Steuervorrichtung 36 zugeordnet, in welcher kennfeidgesteuerte Motorsteuerungsfunktionen (KFl bis KF5) softwaremäßig implementiert sind. Die Steu- ervorrichtung 36 ist mit sämtlichen Aktuatoren und Sensoren der Brennkraftmaschine 1 über Signal- und Datenleitungen verbunden. Konkret ist die Steuervorrichtung 36 unter anderem mit dem steuerbaren Belüftungsventil 35, dem steuerbaren Tankentlüftungsventil 33, dem Luftmassensensor 6, der steuer- baren Drosselklappe 7, dem steuerbaren Abgasrückführventil
16, dem steuerbaren Einspritzventil 18, der Zündkerze 19, den steuerbaren Ventilverstellmechanismen 17, der steuerbaren Drallklappe 9, dem Drucksensor 23, dem Lambda-Sensor 14 und dem Drehzahlsensor 21 verbunden.
Einige der Aktuatoren der Brennkraftmaschine 1 haben einen Einfluss auf die Verbrennung in den Brennräumen. Als Beispiel sind hier insbesondere das Tankentlüftungsventil 33, das Abgasrückführventil 16, die Drallklappe 9 und der Ventilver- Stellmechanismus 17 zu nennen. Je nach ihrer Stellung ist der Einfluss auf die Verbrennung unterschiedlich ausgeprägt. Während beispielsweise bei geöffnetem Tankentlüftungsventil 33 Kraftstoffdämpfe in das Saugrohr 8 eingeleitet werden und an der Verbrennung teilnehmen, ist der Zustrom von Kraftstoff- dämpfen in das Saugrohr 8 bei geschlossenem Tankentlüftungsventil 33 unterbunden. Analog wird bei geöffnetem Abgasrückführventil 16 ein Teil der Abgase in das Saugrohr 8 eingeleitet und beeinflussen auch hier die Verbrennung, wogegen dies bei geschlossenem Abgasrückführventil nicht der Fall ist. Die Drallklappe 9 beeinflusst je nach ihrem Anstellwinkel das
Einströmverhalten der Frischluft in den Brennraum und damit die Verbrennung im Brennraum in unterschiedlichem Maße. Je nach Stellung der Verstellmechanismen 17 für die Ventile 10, 12 ergeben sich für die Ventile 10, 12 unterschiedliche Ven- tilhübe sowie unterschiedliche Öffnungs- und Schließzeiten. Auch dies hat einen Einfluss auf die Verbrennung im Brennraum. Aufgrund dieser Beeinflussung der Verbrennung durch die Aktuatoren kann es bei Vorliegen eines Defekts oder einer fehlerhaften Positionierung einer der Aktuatoren zu einer schlechten Verbrennung oder gar zu Fehlzündungen kommen, was eine Laufunruhe der Brennkraftmaschine 1 hervorruft.
Die Laufunruhe der Brennkraftmaschine 1 wird von der Steuervorrichtung 36 mittels des Drehzahlsensors 21 und/oder des Drucksensors 23 überwacht. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die Steuervorrichtung 36 durch Auswertung der Signale des Drehzahlsensors 21 bzw. des Drucksensors 23 einen Laufunruhewert φ ermittelt, welcher ein Maß für die Laufunruhe darstellt. Die Steuervorrichtung kann daher als Mittel zur Bestimmung des Laufunruhewertes φ angesehen werden. Bei der Verwendung des Signals des Drucksensors 23 kann beispielswei- se der Druckverlauf in einem der Brennräume mit dem Druckverlauf in den anderen Brennräumen verglichen und entsprechende Abweichungen als Laufunruhe interpretiert werden. Wie weiter oben schon erwähnt wurde, tastet der Drehzahlsensor 21 das mit der Kurbelwelle 20 gekoppelte Geberrad 22 ab. Dabei ist jedem Brennraum ein bestimmter Sektor auf dem Geberrad 22 zugeordnet. Mittels des Drehzahlsensors 21 berechnet die Steuervorrichtung 36 die Drehgeschwindigkeit des Geberrades 22 und wertet diese individuell für die brennraumspezifischen Sektoren aus. Die Geschwindigkeit, mit welcher sich die Sek- toren an dem Drehzahlsensor 21 vorbeibewegen, stellt ein Maß für den Drehmomentbeitrag und damit für die Güte der Verbrennung für jeden Brennraum dar. Stellt die Steuervorrichtung 36 daher, beispielsweise in einem stationären Betriebszustand, bei einem bestimmten Sektor eine Abweichung im Vergleich zu den anderen Sektoren fest, so kann daraus ein Laufunruhewert φ berechnet werden. An dieser Stelle wird auch auf die Offen- legungsschrift EP 0 576 705 Al verwiesen, in der ein Verfahren zur Bestimmung der Laufunruhe detailliert beschrieben ist . Ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Verbesserung der Laufruhe der Brennkraftmaschine 1 wird anhand des Ablaufdiagramms in Figur 2 näher erläutert.
Nach dem Start des Verfahrens in Schritt 100 bestimmt die
Steuervorrichtung 36 in Schritt 101 durch Auswertung der Signale des Drehszahlsensors 21 und/oder des Drucksensors 23 kontinuierlich den Laufunruhewert φ der Brennkraftmaschine 1. Weiter wird in Schritt 102 geprüft, ob der Laufunruhewert φ einen vorgegebenen ersten Laufunruhegrenzwert φlthres übersteigt. Ist dies nicht der Fall, so wird diese Abfrage wiederholt. Wird der Laufunruhegrenzwert φlthres jedoch überstie¬ gen, so identifiziert die Steuervorrichtung 36 in Schritt 103 den Brennraum, durch welchen die erhöhte Laufunruhe verur- sacht wird. Dies ist durch die eindeutige Zuordnung der Segmente bzw. Sektoren auf dem Geberrad 22 möglich.
Anschließend wird in Schritt 104 geprüft, ob der Laufunruhewert φ einen vorgegebenen zweiten Laufunruhegrenzwert φ2thres übersteigt. Ist dies der Fall, so wird der Brennraum, welcher für die erhöhte Laufunruhe verantwortlich ist, in Schritt 105 durch Abschalten des zugehörigen Einspritzventils 18 oder der zugehörigen Zündkerze 19 deaktiviert. Ist dies jedoch nicht der Fall, d.h., dass der Laufunruhewert φ zwischen dem ersten Laufunruhegrenzwert φlthres und dem zweiten Laufunru¬ hegrenzwert φ2thres liegt, so wird in Schritt 106 ein erster der Aktuatoren von seiner aktuelle Ausgangsstellung in eine Endstellung gebracht. Die Endstellung ist dabei vorteilhafterweise so gewählt, dass der Einfluss des Aktuators in der Endstellung auf die Verbrennung minimal ist oder die Verbrennung stabilisiert wird.
Die Steuervorrichtung 36 prüft daraufhin in Schritt 107, ob sich durch die Veränderung der Stellung des ersten Aktuators eine Verringerung der Laufunruhe ergibt. Ist dies der Fall, so wird in Schritt 108 der erste Aktuator in der Endstellung fixiert und ein Eintrag in einer Speichervorrichtung (nicht dargestellt) vorgenommen, welcher beim nächsten Service e- lektronisch ausgelesen und ausgewertet werden kann. Wird in Schritt 107 jedoch keine Reduzierung der Laufunruhe festgestellt, so wird in Schritt 109 der erste Aktuator wieder in die Ausgangsstellung versetzt.
Anschließend wird in Schritt 110 ein zweiter der Aktuatoren von seiner aktuellen Ausgangsstellung in eine Endstellung gebracht. Anschließend wird in Schritt 111 geprüft, ob sich durch diese Veränderung der Stellung die Laufunruhe verringert hat. Ist dies der Fall, so wird in Schritt 112 der zweite Aktuator in dieser Endstellung fixiert und auch hier ein Eintrag in der Speichervorrichtung vorgenommen. Falls keine Reduzierung der Laufunruhe festgestellt werden kann, wird in Schritt 113 der zweite Aktuator in die Ausgangsstellung zurückversetzt .
Auch wenn im Ausführungsbeispiel des Verfahrens gemäß Figur 4 das Verfahren an dieser Stelle mit Schritt 114 beendet wird, so ist darauf hinzuweisen, dass Verfahrensschritte 106 bis
109 bzw. 110 bis 113 analog auch noch auf weitere Aktuatoren angewendet werden können.
Es wird ferner darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Verfahren insofern nicht auf das Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 2 beschränkt ist, dass eine brennraumindividuelle Laufunruhe ermittelt wird. Das Verfahren ist auch dann anwendbar, wenn eine allgemeine Laufunruhe der Brennkraftmaschine erfasst wird, welche nicht speziellen Brennräumen zu- geordnet wird. Die Zuordnung der Laufunruhe zu individuellen Brennräumen erlaubt jedoch die Identifizierung und das gezielte Abschalten derjenigen Brennräume, welche die Laufunruhe verursachen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Verbesserung der Laufruhe einer Brennkraftmaschine (1), welche zumindest einen Brennraum und zumindest einen steuerbaren Aktuator aufweist, dessen Stellung einen Einfluss auf die Verbrennung in dem mindestens einen Brennraum hat, wobei ein Laufunruhewert (φ) der Brennkraftmaschine (1) bestimmt wird, - der Laufunruhewert (φ) mit einem vorgegebenen ersten Laufunruhegrenzwert (φlthres) verglichen wird, in dem Fall, dass der Laufunruhewert (φ) den ersten Laufunruhegrenzwert (φlthres) überschreitet, der Aktua¬ tor unter Fortführung der Verbrennung in allen Brenn- räumen der Brennkraftmaschine (1) von einer Ausgangsstellung in eine Endstellung gebracht wird, und wobei der Laufunruhewert (φ) individuell für jeden Brennraum bestimmt wird, und in dem Fall, dass der Laufunruhewert (φ) in einem der Brennräume einen vorgegebenen zweiten Laufunruhegrenzwert (φ2thres) , welcher größer ist als der erste Laufunruhegrenzwert (φlthres) t übersteigt, die Verbren¬ nung in dem entsprechenden Brennraum unterbunden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Endstellung dadurch gekennzeichnet ist, dass der Einfluss des Aktu- ators auf die Verbrennung in der Endstellung minimal ist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei in dem Fall, dass es aufgrund der Einnahme der Endstellung durch den Aktuator zu einer Verbesserung der Laufruhe kommt, der Aktuator in der Endstellung ver- bleibt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei in dem Fall, dass es aufgrund der Einnahme der Endstellung durch den Aktu- ator zu einer Verbesserung der Laufruhe kommt, ein Eintrag in eine der Brennkraftmaschine (1) zugeordne- te Speichervorrichtung vorgenommen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Brennkraftmaschine (1) mehrere Aktuatoren aufweist, deren Stellung einen Einfluss auf die Verbrennung in dem mindestens einen Brennraum hat, und wobei für zumindest einen Teil der Aktuatoren die Verfahrensschritte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 individuell durchgeführt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei es sich bei einem der Aktuatoren um ein Tankentlüftungsventil (33) handelt, welches in einer Entlüftungsleitung (32) zwischen einem Kraftstoffdämpfespeicher (30) und einem Saugrohr (8 ) der Brennkraftmaschine (1) angeordnet ist und welches in einer offenen Stellung den Kraftstoffdämpfespeicher (30) mit dem Saugrohr (8 ) pneumatisch verbindet und in einer geschlossenen Stellung den Kraftstoffdämpfespeicher (30) von dem Saugrohr (8) pneumatisch trennt, und wobei in dem Fall, dass der Laufunruhewert (φ) den vorgegebenen ersten Laufunruhegrenzwert (φlthres) übersteigt, das Tankentlüftungsventil (33) geschlossen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei es sich bei dem Aktuator um ein Abgasrückführventil (16) handelt, welches in einer Abgasrückführleitung (15) zwischen einem Abgastrakt (11) und einem Saugrohr (8) der Brennkraftmaschine (1) angeordnet ist und welches in einer offenen Stellung den Abgastrakt (11) mit dem Saugrohr (8) pneumatisch verbindet und in einer geschlossenen Stellung den Abgastrakt (11) von dem Saugrohr (8) pneumatisch trennt, und wobei in dem Fall, dass der Laufunruhewert (φ) den vorgegebenen ersten Laufunruhegrenzwert (φlthres) übersteigt, das Abgasrückführventil (16) geschlossen wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei es sich bei dem Aktuator um eine Drallklappe (9) handelt, welche in einem Ansaugtrakt (4) der Brennkraftmaschine (1) angeordnet ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei es sich bei dem Aktuator um einen Verstellmechanismus (17) für ein Ventil (10, 12) handelt, mittels dem der Gasfluss durch den Brennraum gesteuert wird.
10. Steuervorrichtung (36) für eine Brennkraftmaschine (1), welche zumindest einen Brennraum und zumindest einen steuerbaren Aktuator aufweist, dessen Stellung einen Einfluss auf die Verbrennung in dem mindestens einen Brennraum hat, wobei die Steuervorrichtung (36) derart ausgebildet ist, dass zur Verbesserung der Laufruhe der Brennkraftmaschine (1), ein Mittel zur Bestimmung eines Laufunruhewerts (φ) einen Laufunruhewert (φ) der Brennkraftmaschine (1) bestimmt, - der Laufunruhewert (φ) mit einem vorgegebenen ersten Laufunruhegrenzwert (φlthres) verglichen wird, und in dem Fall, dass der Laufunruhewert (φ) den vorgegebenen ersten Laufunruhegrenzwert (φlthres) überschrei¬ tet, der Aktuator unter Fortführung der Verbrennung in allen Brennräumen der Brennkraftmaschine (1) von einer Ausgangsstellung in eine Endstellung gebracht wird, und der Laufunruhewert (φ) individuell für jeden Brennraum bestimmt wird, und - in dem Fall, dass der Laufunruhewert (φ) in einem der Brennräume einen vorgegebenen zweiten Laufunruhegrenzwert (φ2thres) , welcher größer ist als der erste Laufunruhegrenzwert (φlthres) r übersteigt, die Verbren¬ nung in dem entsprechenden Brennraum unterbunden wird.
11. Steuervorrichtung (36) nach Anspruch 10, wobei die Endstellung dadurch gekennzeichnet ist, dass der Ein- fluss des Aktuators auf die Verbrennung in der Endstellung minimal ist.
12. Brennkraftmaschine (1) mit einer Steuervorrichtung (36) nach einem der Ansprüche 10 bis 11.
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