WO2019007640A1 - Verfahren zum betreiben einer verbrennungskraftmaschine eines kraftwagens mit einem automatikgetriebe - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer verbrennungskraftmaschine eines kraftwagens mit einem automatikgetriebe Download PDF

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WO2019007640A1
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Michael Schaber
Stephan Baumgartner
Goetz Schneider
Naser Rouholamin
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Definitions

  • the invention relates to a method for operating an internal combustion engine of a motor vehicle with an automatic transmission.
  • an internal combustion engine of a motor vehicle with an automatic transmission is one of the
  • Upshifting under full load limits the torque output by the internal combustion engine.
  • a transmission control unit requests an engine control unit for torque limitation or torque cancellation. At a full load acceleration, this request leads to a reduction of the engine torque, that is, the output from the internal combustion engine
  • the injection quantity is reduced by the engine control unit, that is to say the quantity of fuel injected into a respective combustion chamber of cylinders of the internal combustion engine. Due to the lower injected fuel quantity, however, the exhaust gas enthalpy decreases. Furthermore, the boost pressure provided by an exhaust gas turbocharger of the motor vehicle drops even when a bypass or a so-called wastegate is completely closed. About the bypass can exhaust gas on a turbine of the
  • the torque limitation is thus noticeable by a strong waste of boost pressure during an upshift process. This is associated with a worse or more inharmonious connection in the next higher gear, namely when a torque release is transmitted from the transmission control unit to the engine control unit. This is because due to the lack of boost pressure only a lower torque can be delivered by the internal combustion engine than is possible with higher boost pressure.
  • DE 10 2009 000 933 A1 describes a fuel injection control device of a direct injection internal combustion engine with charging device.
  • additional injection is performed in a period from a middle stage to a late stage of a compression stroke.
  • combustible gas components containing unburned hydrocarbons are discharged into an exhaust pipe.
  • the combustible exhaust gas components burn in the exhaust pipe and thus increase one
  • Object of the present invention is to improve a method of the type mentioned so that the disadvantages associated with reducing the torque disadvantages are at least mitigated.
  • Reduced internal combustion engine output torque in response to an operating condition of a drive train of the motor vehicle.
  • an efficiency of combustion of fuel in at least one combustion chamber of the internal combustion engine is reduced.
  • the combustion air is supplied to the internal combustion engine by means of an exhaust gas turbocharger.
  • Efficiency is related to the output from the internal combustion engine torque. In other words, the efficiency in burning of
  • Boost pressure to be kept better during the circuit.
  • the release of torque following the shifting process is thus particularly fast and particularly harmonious, so that a noticeably better connection or vehicle acceleration is achieved for the vehicle user.
  • Measures to protect the exhaust gas turbocharger can thus be designed particularly aggressive even during transient operation of the exhaust gas turbocharger. For example, due to lower overshoots of the boost pressure, especially after a shift, the dangers of damage to the exhaust gas turbocharger are reduced.
  • the design of the setpoints of the boost pressure and the regulation of the boost pressure can thus be designed particularly aggressive even during transient operation of the exhaust gas turbocharger. For example, due to lower overshoots of the boost pressure, especially after a shift, the dangers of damage to the exhaust gas turbocharger are reduced.
  • the design of the setpoints of the boost pressure and the regulation of the boost pressure are designed particularly aggressive even during transient operation of the exhaust gas turbocharger. For example, due to lower overshoots of the boost pressure, especially after a shift, the dangers of damage to the exhaust gas turbocharger are reduced.
  • the design of the setpoints of the boost pressure and the regulation of the boost pressure can thus be designed particularly aggressive even during transient operation of the exhaust gas turbocharger
  • the exhaust gas recirculation rate is dependent on the Air-fuel ratio. If the combustion air ratio decreases, the exhaust gas recirculation rate is usually reduced. This is because the endeavor is to be not less than a minimum value of the combustion air ratio. Due to these limitations, non-stationary, ie transient driving maneuvers, in which the torque output by the internal combustion engine changes rapidly, results in frequent limitations of the exhaust gas recirculation rate. Such limitations are less frequently practiced in the presently described method. This is with regard to the particle emissions and the nitrogen oxide emissions of
  • a high performance are delivered to internal combustion engine, at the same time low nitrogen oxide emissions and particle emissions of the motor vehicle can be achieved.
  • Exhaust gas recirculation rate which occurs in particular in transient operating conditions of the internal combustion engine, is less active. Accordingly, a larger exhaust gas recirculation rate is possible. Consequently, less nitrogen oxides are released than would be the case with a lower exhaust gas recirculation rate.
  • the automatic transmission may be an automated manual transmission, a torque converter automatic transmission or a dual-clutch transmission.
  • the internal combustion engine can be designed as a gasoline engine or as a diesel engine.
  • the operating state of the drive train, from which dependent on the output torque is reduced, may be in particular a gear change.
  • Torque can be reduced in a gear change to a higher gear or a lower gear. For example, a request for a
  • a request for a torque return may occur in a downshift to the lower gear at high load, such as when downshifting or downshifting when going up a slope from the third gear to the second gear. In such situations, the charge pressure drop can thus be prevented or particularly greatly reduced.
  • the torque reduction may be due to an intervention of an electronic stability program.
  • a request for a torque return or for reducing the torque output by the internal combustion engine during a creep of the motor vehicle may occur.
  • the power flow in the transmission is not interrupted, but the automatic transmission, in particular
  • Dual-clutch transmission remains engaged.
  • the torque return ensures protection of the clutch. Even if that of the internal combustion engine output torque is reduced when creeping of the motor vehicle, thus reducing the efficiency in dependence on the excess of combustion air is advantageous.
  • the predetermined combustion air ratio is, in particular, a lean mixture, since such an efficient operation of the fuel consumption in terms of fuel consumption
  • a plurality of parameters describing an operating state of the internal combustion engine is taken into account for determining the excess of combustion air. For example, the rotational speed of the internal combustion engine, the effective injection quantity, the temperature of the air in a suction pipe of the
  • combustion air can additionally or alternatively also parameters such as the air mass, the filling and the ambient pressure are used.
  • the combustion efficiency is determined by at least one late post injection of fuel into the at least one combustion chamber
  • An amount and / or a time of the at least one late post-injection may be adjusted depending on the excess of combustion air.
  • FIG. 3 shows a flow chart for illustrating a method in which the late post injection reduces a drop in charge pressure following a torque reduction
  • Fig. 4 is a flowchart illustrating an alternative method in which by other means a reduction in the efficiency of combustion of fuel in combustion chambers of
  • 5 is a diagram illustrating the calculation of an amount and an injection timing of the late post-injection.
  • the internal combustion engine described above by way of example is, in particular, a diesel engine.
  • a transmission control unit of the internal combustion engine described above by way of example is, in particular, a diesel engine.
  • Automatic transmission accordingly prompts the engine control unit of the diesel engine to reduce the engine torque, that is to say the torque output by the diesel engine, for example during a full load upshift.
  • the engine torque that is to say the torque output by the diesel engine, for example during a full load upshift.
  • this is implemented by reducing an injection quantity. The amount of injected
  • Fuel is therefore reduced.
  • the exhaust gas enthalpy decreases on a turbine of an exhaust gas turbocharger. Accordingly, the boost pressure provided by a compressor of the exhaust gas turbocharger breaks even if a bypass for bypassing the turbine is closed.
  • Transmission control unit again takes place a moment release, the injection quantity and thus also the engine torque are still limited for a certain time. This is due to the fact that due to the insufficient charge pressure no more fuel can be injected into the respective combustion chamber of the cylinder of the diesel engine, as this is intended to set a desired combustion air ratio (lambda). This will be illustrated with reference to FIG. 1.
  • a first curve 12 illustrates the time profile of the engine speed of the diesel engine, which is plotted against a time axis 14.
  • Another, step-shaped curve 16 illustrates each engaged in the automatic transmission gear when upshifting. Accordingly, before the respective gear change, the engine speed drops.
  • Another curve 18 illustrates the time course of the exhaust gas temperature, as it occurs as a result of the injection quantity reduction made at the time of the gear change. Accordingly, the reduction in the amount of fuel injected causes a drop in temperature which occurs at each gear change.
  • Another curve 20 illustrates the fuel injection quantity effective for the torque output by the diesel engine. Accordingly, immediately before the gear change, the injected and torque effective amount of fuel is reduced. This manifests itself in a drop of the provided by the compressor of the exhaust gas turbocharger
  • Boost pressure which is illustrated by a further curve 22 in Fig. 1.
  • This boost pressure drop is prevented in the present case as described below. Namely, a respective late post-injection 24 is made during the respective gear change. However, this post-injection 24 is not torque-effective.
  • the late post injection 24 ensures that, although the exhaust gas temperature rises, which is shown in Fig. 1 by a further curve 26.
  • Respective regions 28, 30 between the curve 18 and the curve 26 thus illustrate in FIG. 1 the increase in the exhaust gas temperature caused by the late post-injections 24.
  • another curve 32 illustrates the time course of the boost pressure, which is provided by the exhaust gas turbocharger.
  • respective areas 34, 36 the boost pressure increases, which are caused by the late post-injections 24. It can be seen that the boost pressure virtually does not break down, but very well follows the respective setpoint value, wherein the desired value of the boost pressure in FIG. 1 is illustrated by a further curve 38.
  • Torque reduction which may be triggered for example by the switching process, but alternatively also by an intervention of an electronic stability program.
  • This excess of combustion air makes it possible to carry out an additional injection, for instance in the form of the late post-injection 24, and thus to increase the exhaust gas enthalpy in a torque-neutral or non-momentarily effective manner in the combustion chamber of the respective cylinder.
  • the late post-injection 24 takes place significantly after top dead center, in which the ignition of the fuel injected into the combustion chamber takes place.
  • the exhaust enthalpy is therefore used here for the best possible preservation of the filling surplus, ie the excess
  • Fuel quantity that is, the amount of fuel injected by the post-injection 24 takes place.
  • Torque reduction a lesser lack of air.
  • the injection quantity release is therefore less delayed, so that more torque is available more quickly.
  • a transient, dependent on the combustion air ratio reduction of exhaust gas recirculation rate is less active, so that a higher exhaust gas recirculation rate is possible. This leads to a reduced release of nitrogen oxides.
  • Fig. 2 is plotted on an ordinate 40, the crank angle in degrees, wherein a crank angle of 0 degrees corresponds to the top dead center at the ignition of the fuel.
  • a first set of curves 42 illustrates the heat release by the individual cylinders of the internal combustion engine due to the top dead center injection and late post-injection 24.
  • the late post-injection 24 may accordingly be in a range of 60 degrees crank angle to 80 degrees crank angle after top dead center
  • Another family of curves 44 illustrates the integral of the heating process.
  • an increase 46 indicates the proportion of late post-injection 24 in the heating process. It is therefore also from this presentation, the increase in
  • a query 50 is made as to whether an external intervention in the sense of a reduction of the torque is present.
  • Such a reduction in the torque output by the diesel engine may be, for example, in a full load upshift, a high load downshift, the crawl of the motor vehicle, or an engagement of the electronic engine
  • Stability program occur. If such an external intervention is present, it is checked in a next step 52 whether a predetermined operating state is enabled. This is done, for example, based on a rating 54 of data or parameters such as the load, a position of an accelerator pedal, a speed, the engaged gear, the boost pressure or the engine temperature.
  • step 56 If the operating state is enabled, it is checked in a subsequent step 56 whether the duration of the torque return or the external intervention is less than a predetermined limit or shorter than a period of predetermined duration. In other words, it is checked in step 56 whether it is the moment withdrawal is a short-term requested intervention.
  • a period of about 500 milliseconds In particular, in the torque withdrawal for a switching operation may be provided for reducing the output torque, a period of about 500 milliseconds.
  • the method arrives at an end 58. However, if the duration of the intervention is smaller than the limit, then a calculation 60 of a filling excess, ie an excess of combustion air based on a predetermined combustion air ratio, takes place
  • the additional post-injection 24 is then calculated in a subsequent step 62, namely the quantity and the injection time. This is followed by 64 to carry out the post-injection 24, before the
  • Procedure reaches the end 58.
  • Efficiency deterioration replaced Accordingly, following the calculation 60, a determination 66 of the efficiency reduction takes place.
  • the ignition timing can be adjusted, or the injection timing of a main injection can be changed.
  • the injection timing of a main injection can be changed.
  • the operation 68 follows to reduce the combustion efficiency before the process reaches the end 58.
  • the calculation 60 will be explained according to a possible alternative for its implementation.
  • a number of parameters describing the operating state of the internal combustion engine, in particular the diesel engine, for example an engine speed 72, an effective injection quantity 74 and a temperature 76 in one can be used to determine a reference charging pressure 70 Intake manifold or intake tract of the internal combustion engine.
  • the boost pressure 78 can be taken into account in the intake manifold.
  • the reference boost pressure is then the supercharging pressure that should exist at a predetermined combustion air ratio in consideration of, for example, the engine speed 72, the effective injection amount 74 and the temperature 76 of the air or combustion air in the intake manifold to reach the predetermined combustion air ratio.
  • the actual boost pressure 78 in the intake manifold it is then possible in a subsequent step 80 to calculate, for example, a characteristic number which determines the excess of the
  • a difference or a quotient may be formed from the reference boost pressure and the actual boost pressure 78 to obtain the metric.
  • a difference or a quotient may be formed from the reference boost pressure and the actual boost pressure 78 to obtain the metric.
  • other ways of providing such a measure are conceivable.
  • the determination 70 of the reference boost pressure also more
  • the actual charge pressure 78 can be calculated via the air mass 84 and a filling 86 or the delivery rate.
  • the actual boost pressure 78 in the intake manifold therefore does not need to be measured. Rather, other possibilities for the determination of the boost 78 are available.
  • variables such as the temperature 76 of the air in the intake manifold, the engine speed 72, the effective injection quantity 74 and, if appropriate, a temperature 90 of the exhaust gas in an exhaust manifold Internal combustion engine, ie downstream of the exhaust valves can be used.
  • This temperature 90 can be detected by means of a corresponding temperature sensor.
  • not torque effective amount 88 can under
  • the quantities mentioned above for determining the quantity 88 are also used.
  • the amount 88 and the time 92 for the post-injection 24 are therefore preferably determined.
  • a determination of the combustion center of gravity that is to say of the state in which 50 percent of the mixture is burned in the combustion chamber, preferably takes place. This determination is preferred based on the excess of combustion air in the corresponding pressure in the intake manifold before entering the combustion chamber made. It is therefore preferred that the present downstream of the compressor of the exhaust gas turbocharger pressure is taken into account.
  • the characteristic value indicative of the boost pressure surplus is preferably used to describe the combustion conditions in the combustion chamber.
  • the determination of the surplus of boost pressure is summarized here by two important dependencies in the key figure, namely on the
  • Precontrol of the code can be used.
  • the characteristic number ascertained in step 80 (cf. FIG. 5) also enters the characteristic map structure, in which the quantity 88 of the post-injection 24 and the time 92 of the post-injection 24 are determined.
  • an injection pause which is present between the main injection and the post-injection 24 can also be specified.
  • the map structure of the post-injection quantity and the injection pauses also has an influence on the mixture preparation in the combustion chamber before top dead center.
  • the boost pressure drop can thus be significantly reduced.
  • the post-injection 24 is based on the top dead center, in which the ignition of the mixture takes place, so late deducted that the post-injection 24 is not or hardly momentum effective. Due to the late, but still burning, post-injection 24 can thus the
  • the retardation can be easily realized by discontinuing the late post-injection 24.
  • the principle of efficiency deterioration in the combustion of fuel can also be achieved in a gasoline engine, for example by adjusting the ignition timing.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens mit einem Automatikgetriebe, bei welchem ein von der Verbrennungskraftmaschine abgegebenes Drehmoment in Abhängigkeit von einem Betriebszustand eines Antriebsstrangs des Kraftwagens verringert wird. In Abhängigkeit von einem beim Verringern des Drehmoments auftretenden Überschuss an Verbrennungsluft, welche der Verbrennungskraftmaschine mittels eines Abgasturboladers zugeführt wird, wird ein auf das von der Verbrennungskraftmaschine abgegebene Drehmoment bezogener Wirkungsgrad einer Verbrennung von Kraftstoff in wenigstens einem Brennraum der Verbrennungskraftmaschine verringert.

Description

Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens mit einem
Automatikgetriebe
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens mit einem Automatikgetriebe. Hierbei wird ein von der
Verbrennungskraftmaschine abgegebenes Drehmoment in Abhängigkeit von einem Betriebszustand eines Antriebsstrangs des Kraftwagens verringert.
Beispielsweise wird bei einem Kraftwagen mit Automatikgetriebe während eines
Hochschaltens unter Volllast das von der Verbrennungskraftmaschine abgegebene Drehmoment begrenzt. Insbesondere fordert beispielsweise ein Getriebesteuergerät ein Motorsteuergerät zu einer Momentenbegrenzung beziehungsweise Momentenrücknahme auf. Bei einer Volllastbeschleunigung führt diese Aufforderung zu einer Reduzierung des Motormoments, also des von der Verbrennungskraftmaschine abgegebenen
Drehmoments. Nach Abschluss des Schaltvorgangs wird die Momentenbegrenzung wieder aufgehoben.
Etwa bei einer als Dieselmotor ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine wird durch das Motorsteuergerät die Einspritzmenge reduziert, also die Menge an in einen jeweiligen Brennraum von Zylindern der Verbrennungskraftmaschine eingespritztem Kraftstoff. Durch die geringere eingespritzte Kraftstoffmenge nimmt jedoch die Abgasenthalpie ab. Des Weiteren sinkt der von einem Abgasturbolader des Kraftwagens bereitgestellte Ladedruck selbst dann, wenn ein Bypass beziehungsweise ein sogenanntes Wastegate vollständig geschlossen ist. Über den Bypass kann Abgas an einer Turbine des
Abgasturboladers vorbeigeleitet werden, sodass dieser Abgasstrom nicht zum Erhöhen des Ladedrucks mittels eines Verdichters des Abgasturboladers beiträgt.
Die Momentenbegrenzung macht sich also durch einen starken Ladedruckabfall während eines Hochschaltvorgangs bemerkbar. Damit verbunden ist eine schlechtere beziehungsweise unharmonischere Anbindung im nächsthöheren Gang, nämlich dann, wenn vom Getriebesteuergerät an das Motorsteuergerät eine Momentenfreigabe übermittelt wird. Dies liegt daran, dass aufgrund des fehlenden Ladedrucks lediglich ein geringeres Drehmoment von der Verbrennungskraftmaschine abgegeben werden kann als dies bei höherem Ladedruck möglich ist.
Die DE 10 2009 000 933 A1 beschreibt eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung einer Direkteinspritzbrennkraftmaschine mit Aufladegerät. Hierbei wird eine zusätzliche Einspritzung in einer Zeitspanne von einem mittleren Stadium zu einem späten Stadium eines Kompressionshubs durchgeführt. Folglich werden brennbare Gaskomponenten, welche unverbrannte Kohlenwasserstoffe enthalten, in ein Abgasrohr abgegeben. Die brennbaren Abgaskomponenten verbrennen im Abgasrohr und erhöhen so einen
Aufladedruck des Aufladegeräts. So soll ein Beschleunigungsansprechverhalten verbessert werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass die mit dem Verringern des Drehmoments einhergehenden Nachteile zumindest abgeschwächt werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens mit einem Automatikgetriebe wird ein von der
Verbrennungskraftmaschine abgegebenes Drehmoment in Abhängigkeit von einem Betriebszustand eines Antriebsstrangs des Kraftwagens verringert. Hierbei wird in Abhängigkeit von einem beim Verringern des Drehmoments auftretenden Überschuss an Verbrennungsluft ein Wirkungsgrad einer Verbrennung von Kraftstoff in wenigstens einem Brennraum der Verbrennungskraftmaschine verringert. Die Verbrennungsluft wird der Verbrennungskraftmaschine mittels eines Abgasturboladers zugeführt. Der
Wirkungsgrad ist auf das von der Verbrennungskraftmaschine abgegebene Drehmoment bezogen. Mit anderen Worten wird also der Wirkungsgrad beim Verbrennen von
Kraftstoff derart verringert, dass ein Teil des in den Brennraum eingebrachten Kraftstoffs nicht oder allenfalls kaum im Hinblick auf das von der Verbrennungskraftmaschine abgegebene Drehmoment wirksam ist. Es findet also eine im Wesentlichen momentenneutrale Verbrennung von Kraftstoff in dem wenigstens einen Brennraum eines jeweiligen Zylinders der
Verbrennungskraftmaschine statt. Das momentenneutrale Verbrennen des Kraftstoffs führt jedoch dazu, dass die Abgasenthalpie deutlich gesteigert wird. Dies führt wiederum dazu, dass der von dem Abgasturbolader aufgebrachte Ladedruck besonders weitgehend aufrechterhalten werden kann.
Der aus dem Stand der Technik bekannte Einbruch des Ladedrucks aufgrund des Verringerns des von der Verbrennungskraftmaschine abgegebenen Drehmoments findet also nicht beziehungsweise in sehr stark verringertem Ausmaß statt. Entsprechend sind die Nachteile, welche mit dem Verringern des Drehmoments einhergehen, zumindest abgeschwächt. Denn beispielsweise bei einem Schaltvorgang ergibt sich eine verbesserte Anbindung im nächsten Gang, also nach dem Schaltvorgang. Des Weiteren ist der Momentenverlauf über den Schaltvorgang hinweg besonders harmonisch. Für einen Nutzer des Kraftwagens macht sich dies als eine subjektiv kürzere Schaltdauer bemerkbar.
Nach einem Schaltvorgang kann auch der Sollladedruck sehr schnell wieder eingeregelt werden. Denn durch das bewusste Verschlechtern des Wirkungsgrads kann der
Ladedruck während der Schaltung besser gehalten werden. Die Momentenfreigabe im Anschluss an den Schaltvorgang ist somit besonders schnell und besonders harmonisch, sodass für den Fahrzeugnutzer eine spürbar bessere Anbindung beziehungsweise Fahrzeugbeschleunigung erreicht wird.
Aufgrund der Stabilisierung des von dem Abgasturbolader aufgebrachten Ladedrucks werden auch Überschwinger des Ladedrucks und der Laderdrehzahl reduziert.
Maßnahmen zum Schutz des Abgasturboladers können somit insgesamt auch beim instationären Betrieb des Abgasturboladers besonders aggressiv ausgelegt werden. Denn etwa aufgrund geringerer Überschwinger des Ladedrucks, insbesondere nach einem Schaltvorgang, sind auch die Gefahren von Schäden an dem Abgasturbolader verringert. Zudem sind die Auslegung der Sollwerte des Ladedrucks und die Regelung des
Ladedrucks verbessert.
Auch im Hinblick auf eine Abgasrückführung ist das schnelle Erreichen des
Sollladedrucks nach der Aufhebung der Momentenbegrenzung, also nach dem Aufheben des Verringerns des von der Verbrennungskraftmaschine abgegebenen Drehmoments, vorteilhaft. Die Abgasrückführungsrate ist nämlich abhängig vom Verbrennungsluftverhältnis. Sinkt das Verbrennungsluftverhältnis, so wird üblicherweise die Abgasrückführungsrate reduziert. Dies liegt daran, dass man bestrebt ist, einen Minimalwert des Verbrennungsluftverhältnisses nicht zu unterschreiten. Aufgrund dieser Beschränkungen ergeben sich bei nicht stationären, also transienten Fahrmanövern, bei welchen sich das von der Verbrennungskraftmaschine abgegebene Drehmoment rasch ändert, häufige Begrenzungen der Abgasrückführungsrate. Derartige Begrenzungen werden bei dem vorliegend beschriebenen Verfahren weniger häufig vorgenommen. Dies ist im Hinblick auf die Partikelemissionen und auf die Stickoxidemissionen der
Verbrennungskraftmaschine vorteilhaft. Es kann also von der
Verbrennungskraftmaschine eine hohe Leistung abgegeben werden, wobei zugleich geringe Stickoxidemissionen und Partikelemissionen des Kraftwagens erreicht werden.
Bei einer Volllastbeschleunigung von 0 km/h auf 100 km/h kann durch das vorstehend beschriebene Verfahren eine Verbesserung um 0,2 Sekunden bis 0,4 Sekunden erreicht werden. Durch das nicht-momentenwirksame Einbringen von Kraftstoff in den wenigstens einen Brennraum der Verbrennungskraftmaschine in Abhängigkeit von dem Überschuss an Verbrennungsluft kann nämlich die Abgasenthalpie an einer Turbine des
Abgasturboladers erhöht und somit dem Ladedruckeinbruch entgegengewirkt werden.
Aufgrund des Überschusses an Verbrennungsluft findet eine vollständige Verbrennung des nicht-momentenwirksam eingebrachten Kraftstoffs in dem wenigstens einen
Brennraum statt. Folglich führt zudem das Einbringen des Kraftstoffs zu keiner
Verschlechterung der Emissionen im Hinblick auf Kohlenmonoxid und
Kohlenwasserstoffe.
Die Aufrechterhaltung des Luftüberschusses während der Momentenreduzierung führt jedoch zu einem höheren Ladedruck dann, wenn die Momentenbegrenzung
beziehungsweise das Verringern des Drehmoments wieder aufgehoben wird. Des Weiteren liegt im Anschluss an die Momentenreduzierung, also nach dem Aufheben der Momentenbegrenzung, ein besonders geringer Luftmangel vor. Das Verzögern einer Einspritzmengenfreigabe zur Rauchbegrenzung, also zum Verhindern der Einstellung eines zu fetten Gemisches, ist folglich insbesondere bei transienten oder dynamischen, also nicht-stationären Betriebszuständen der Verbrennungskraftmaschine weniger stark ausgeprägt und weniger lang aktiv. Dementsprechend steht besonders rasch mehr Drehmoment zur Verfügung. Auch die von dem Verbrennungsluftverhältnis abhängige Verringerung der
Abgasrückführungsrate, welche insbesondere bei transienten Betriebszuständen der Verbrennungskraftmaschine auftritt, ist weniger stark aktiv. Dementsprechend ist eine größere Abgasrückführungsrate möglich. Folglich werden weniger Stickoxide freigesetzt als dies bei einer geringeren Abgasrückführungsrate der Fall wäre.
Bei dem Automatikgetriebe kann es sich um ein automatisiertes Schaltgetriebe, ein Wandlerautomatikgetriebe oder ein Doppelkupplungsgetriebe handeln. Des Weiteren kann die Verbrennungskraftmaschine als Ottomotor oder als Dieselmotor ausgebildet sein.
Der Betriebszustand des Antriebsstrangs, von welchem abhängig das abgegebene Drehmoment verringert wird, kann insbesondere ein Gangwechsel sein.
Dementsprechend kann das von der Verbrennungskraftmaschine abgegebene
Drehmoment bei einem Gangwechsel in einen höheren Gang oder in einen niedrigeren Gang verringert werden. Beispielsweise kann nämlich eine Anforderung einer
Momentenrücknahme, also eines Verringerns des von der Verbrennungskraftmaschine abgegebenen Drehmoments, bei einem Hochschalten in den höheren Gang
insbesondere bei hoher Last oder Volllast auftreten. Des Weiteren kann eine Anforderung einer Momentenrücknahme bei einer Rückschaltung in den niedrigeren Gang bei hoher Last auftreten, etwa wenn beim Hinauffahren einer Steigung vom dritten Gang in den zweiten Gang rückgeschaltet oder heruntergeschaltet wird. In derartigen Situationen kann somit der Ladedruckabfall verhindert beziehungsweise besonders weitgehend verringert werden.
Zusätzlich oder alternativ kann die Momentenreduzierung durch einen Eingriff eines elektronischen Stabilitätsprogramms bedingt sein. Insbesondere kann daher das von der Verbrennungskraftmaschine abgegebene Drehmoment bei einem durch das
elektronische Stabilitätsprogramm bewirkten Eingriff verringert werden. Auch hier ist das Vermeiden beziehungsweise Verringern des Ladedruckabfalls vorteilhaft.
Des Weiteren kann eine Anforderung einer Momentenrücknahme beziehungsweise des Verringerns des von der Verbrennungskraftmaschine abgegebenen Drehmoments bei einem Kriechen des Kraftwagens auftreten. Bei diesem Kriechen ist der Kraftfluss im Getriebe nicht unterbrochen, sondern das Automatikgetriebe, insbesondere
Doppelkupplungsgetriebe, bleibt eingekuppelt. Hier sorgt die Momentenrücknahme für einen Schutz der Kupplung. Auch dann, wenn das von der Verbrennungskraftmaschine abgegebene Drehmoment beim Kriechen des Kraftwagens verringert wird, ist somit das Verringern des Wirkungsgrads in Abhängigkeit von dem Überschuss an Verbrennungsluft vorteilhaft.
Vorzugsweise wird beim Ermitteln des Überschusses an Verbrennungsluft ein
vorbestimmtes Verbrennungsluftverhältnis berücksichtigt. Bei dem vorbestimmten Verbrennungsluftverhältnis handelt es sich insbesondere um ein mageres Gemisch, da sich so ein im Hinblick auf den Kraftstoffverbrauch effizienter Betrieb der
Verbrennungskraftmaschine gewährleisten lässt. Bezogen auf dieses vorbestimmte Verbrennungsluftverhältnis kann dann der Überschuss an Verbrennungsluft ermittelt werden.
Vorzugsweise wird zum Ermitteln des Überschusses an Verbrennungsluft eine Mehrzahl von einen Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine beschreibenden Parametern berücksichtigt. Beispielsweise können die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine, die effektive Einspritzmenge, die Temperatur der Luft in einem Saugrohr der
Verbrennungskraftmaschine und der Ladedruck im Saugrohr zum Ermitteln des
Überschusses herangezogen werden. Zum Ermitteln des Überschusses an
Verbrennungsluft können jedoch zusätzlich oder alternativ auch Parameter wie beispielsweise die Luftmasse, die Füllung und der Umgebungsdruck herangezogen werden.
Vorzugsweise wird der Wirkungsgrad der Verbrennung durch wenigstens eine späte Nacheinspritzung von Kraftstoff in den wenigstens einen Brennraum der
Verbrennungskraftmaschine verringert. Eine Menge und/oder ein Zeitpunkt der wenigstens einen späten Nacheinspritzung kann in Abhängigkeit von dem Überschuss an Verbrennungsluft eingestellt werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und
Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Dabei zeigen:
Fig. 1 in einem Graphen die Auswirkungen einer späten Nacheinspritzung auf die
Abgastemperatur und den Ladedruck bei einem Gangwechsel in einen höheren Gang bei einem Kraftwagen mit Automatikgetriebe;
Fig. 2 in einem weiteren Graphen eine Wärmefreisetzung aufgrund der späten
Nacheinspritzung sowie ein Integral des Heizverlaufs;
Fig. 3 ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen eines Verfahrens, bei welchem durch die späte Nacheinspritzung ein Ladedruckabfall im Anschluss an eine Momentenreduzierung verringert wird;
Fig. 4 ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen eines alternativen Verfahrens, bei welchem auf anderem Wege eine Verringerung des Wirkungsgrads einer Verbrennung von Kraftstoff in Brennräumen der
Verbrennungskraftmaschine erreicht wird; und
Fig. 5 eine Darstellung zum Veranschaulichen der Berechnung einer Menge und eines Einspritzzeitpunkts der späten Nacheinspritzung.
Anhand von Fig. 1 soll erläutert werden, wie bei einem Kraftwagen mit Automatikgetriebe durch Anheben der Abgasenthalpie mittels später Nacheinspritzungen während eines Hochschaltens ein unerwünscht starker Ladedruckabfall vermieden werden kann. Wenn nämlich beispielsweise bei hoher Last und insbesondere Volllast einer
Verbrennungskraftmaschine des Kraftwagens mit dem Automatikgetriebe ein
Gangwechsel in einen höheren Gang erfolgt, so wird kurzzeitig das von der
Verbrennungskraftmaschine abgegebene Drehmoment verringert.
Bei der vorstehend beispielhaft beschriebenen Verbrennungskraftmaschine handelt es sich insbesondere um einen Dieselmotor. Ein Getriebesteuergerät des
Automatikgetriebes fordert dementsprechend das Motorsteuergerät des Dieselmotors auf, das Motormoment, also das von dem Dieselmotor abgegebene Drehmoment, etwa während einer Volllasthochschaltung zu verringern. Bei dem Dieselmotor wird dies durch die Verringerung einer Einspritzmenge umgesetzt. Die Menge an eingespritztem
Kraftstoff wird also reduziert. Dadurch nimmt jedoch die Abgasenthalpie an einer Turbine eines Abgasturboladers ab. Dementsprechend bricht der von einem Verdichter des Abgasturboladers bereitgestellte Ladedruck ein, selbst wenn ein Bypass zum Umgehen der Turbine geschlossen ist.
Wenn dann in dem Automatikgetriebe der Zielgang eingelegt ist und von dem
Getriebesteuergerät wiederum eine Momentenfreigabe erfolgt, werden dennoch die Einspritzmenge und somit auch das Motormoment für eine gewisse Zeit beschränkt. Dies liegt daran, dass aufgrund des zu geringen Ladedrucks nicht mehr Kraftstoff in den jeweiligen Brennraum der Zylinder des Dieselmotors eingespritzt werden kann, als dies zum Einstellen eines gewünschten Verbrennungsluftverhältnisses (Lambda) vorgesehen ist. Dies soll anhand von Fig. 1 veranschaulicht werden.
In einem Graphen 10 in Fig. 1 veranschaulicht eine erste Kurve 12 den zeitlichen Verlauf der Motordrehzahl des Dieselmotors, welche über einer Zeitachse 14 aufgetragen ist. Eine weitere, stufenförmige Kurve 16 veranschaulicht den jeweils im Automatikgetriebe eingelegten Gang beim Hochschalten. Dementsprechend sinkt vor dem jeweiligen Gangwechsel die Motordrehzahl. Eine weitere Kurve 18 veranschaulicht den zeitlichen Verlauf der Abgastemperatur, wie sie infolge der zum Zeitpunkt des Gangwechsels vorgenommenen Einspritzmengenreduzierung auftritt. Dementsprechend sorgt die Verringerung der eingespritzten Menge an Kraftstoff für einen Temperaturabfall, welcher bei dem jeweiligen Gangwechsel auftritt. Eine weitere Kurve 20 veranschaulicht die für das von dem Dieselmotor abgegebene Drehmoment wirksame Einspritzmenge an Kraftstoff. Dementsprechend wird unmittelbar vor dem Gangwechsel die eingespritzte und für das Drehmoment wirksame Menge an Kraftstoff verringert. Dies äußert sich auch in einem Abfall des von dem Verdichter des Abgasturboladers bereitgestellten
Ladedrucks, welcher durch eine weitere Kurve 22 in Fig. 1 veranschaulicht ist.
Dieser Ladedruckeinbruch wird vorliegend wie nachstehend beschrieben verhindert. Es wird nämlich eine jeweilige späte Nacheinspritzung 24 beim jeweiligen Gangwechsel vorgenommen. Diese Nacheinspritzung 24 ist jedoch nicht momentenwirksam.
Vorliegend sorgt die späte Nacheinspritzung 24 dafür, dass zwar die Abgastemperatur steigt, welche in Fig. 1 durch eine weitere Kurve 26 dargestellt ist. Jeweilige Bereiche 28, 30 zwischen der Kurve 18 und der Kurve 26 veranschaulichen demnach in Fig. 1 die Steigerung der Abgastemperatur, welche durch die späten Nacheinspritzungen 24 bewirkt ist. Des Weiteren veranschaulicht eine weitere Kurve 32 den zeitlichen Verlauf des Ladedrucks, welcher von dem Abgasturbolader bereitgestellt wird. Auch hier geben jeweilige Bereiche 34, 36 die Ladedrucksteigerungen an, welche durch die späten Nacheinspritzungen 24 bewirkt werden. Es ist erkennbar, dass der Ladedruck so gut wie gar nicht einbricht, sondern sehr gut dem jeweiligen Sollwert folgt, wobei der Sollwert des Ladedrucks in Fig. 1 durch eine weitere Kurve 38 veranschaulicht ist.
Vorliegend wird bei dem Einbringen des Kraftstoffs mittels der späten Nacheinspritzungen 24 die Tatsache ausgenutzt, dass der Ladedruck während der kurzfristigen
Momentenreduzierung höher ist, als dies für den Betriebszustand der
Verbrennungskraftmaschine erforderlich ist. Dies liegt an der Trägheit des
Abgasturboladers. Diese Trägheit führt zu einem Überschuss an Verbrennungsluft beziehungsweise zu einem Füllungsüberschuss während der kurzfristigen
Momentenreduzierung, welche beispielsweise durch den Schaltvorgang, alternativ jedoch auch etwa durch einen Eingriff eines elektronischen Stabilitätsprogramms, ausgelöst sein kann.
Dieser Überschuss an Verbrennungsluft ermöglicht es, eine zusätzliche Einspritzung etwa in Form der späten Nacheinspritzung 24 vorzunehmen und somit die Abgasenthalpie momentenneutral beziehungsweise nicht-momentenwirksam im Brennraum des jeweiligen Zylinders zu erhöhen. Die späte Nacheinspritzung 24 findet deutlich nach dem oberen Totpunkt statt, in welchem die Zündung des in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffs stattfindet. Die Abgasenthalpie wird demnach vorliegend zur bestmöglichen Erhaltung des Füllungsüberschusses verwendet, also des Überschusses an
Verbrennungsluft.
Nach Beendigung der Momentenreduzierung wird der weiterhin vorhandene
Füllungsüberschuss dann für einen besonders schnellen Drehmomentaufbau genutzt. Im Hinblick auf die Freisetzung von Stickoxiden ist jedoch die (jeweilige) späte
Nacheinspritzung 24 neutral, da der Verbrennungsschwerpunkt ebenfalls in Richtung spät verschoben wird und somit die Druckspitzen und Temperaturspitzen niedriger ausfallen. Auch im Hinblick auf die Emission von Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen führt das Verfahren zu keiner höheren Belastung, da aufgrund des Luftüberschusses eine vollständige Verbrennung der momentenneutral (und zusätzlich) eingespritzten
Kraftstoffmenge, also der mittels der Nacheinspritzung 24 eingespritzten Kraftstoffmenge stattfindet.
Die Aufrechterhaltung des Luftüberschusses während der Momentenreduzierung führt jedoch zu höheren Ladedrücken im Anschluss an die Momentenreduzierung, also dann, wenn von der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise dem Dieselmotor wieder das volle Drehmoment abgegeben werden darf. Zudem tritt im Anschluss an die
Momentenreduzierung ein geringerer Luftmangel auf. Die Einspritzmengenfreigabe erfolgt also weniger stark verzögert, sodass rascher mehr Drehmoment verfügbar ist. Zudem ist eine transiente, vom Verbrennungsluftverhältnis abhängige Reduzierung einer Abgasrückführungsrate weniger stark aktiv, sodass eine höhere Abgasrückführungsrate ermöglicht ist. Dies führt zu einer verringerten Freisetzung von Stickoxiden.
In Fig. 2 ist auf einer Ordinate 40 der Kurbelwinkel in Grad aufgetragen, wobei ein Kurbelwinkel von 0 Grad dem oberen Totpunkt bei der Zündung des Kraftstoffs entspricht. Eine erste Kurvenschar 42 veranschaulicht die Wärmefreisetzung durch die einzelnen Zylinder der Verbrennungskraftmaschine aufgrund der am oberen Totpunkt vorgenommenen Haupteinspritzung und aufgrund der späten Nacheinspritzung 24. Die späte Nacheinspritzung 24 kann dementsprechend beispielsweise in einem Bereich von 60 Grad Kurbelwinkel bis 80 Grad Kurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt
vorgenommen werden. Eine weitere Kurvenschar 44 veranschaulicht das Integral des Heizverlaufs. Hier gibt ein Anstieg 46 den Anteil der späten Nacheinspritzung 24 am Heizverlauf an. Es wird also auch aus dieser Darstellung die Steigerung der
Abgastemperatur aufgrund der späten Nacheinspritzung 24 ersichtlich.
Anhand von Fig. 3 soll veranschaulicht werden, wann etwa die späte Nacheinspritzung 24 vorgenommen wird, um die Abgasenthalpie anzuheben und den Ladedruckabfall zu vermeiden. Nach einem Start 48 des Verfahrens erfolgt eine Abfrage 50, ob ein externer Eingriff im Sinne einer Verringerung des Drehmoments vorhanden ist. Eine solche Verringerung des von dem Dieselmotor abgegebenen Drehmoments kann zum Beispiel bei einer Hochschaltung unter Volllast, bei einer Rückschaltung bei hoher Last, beim Kriechen des Kraftwagens oder bei einem Eingriff des elektronischen
Stabilitätsprogramms vorkommen. Ist ein solcher externer Eingriff vorhanden, wird in einem nächsten Schritt 52 geprüft, ob ein vorbestimmter Betriebszustand freigegeben ist. Dies erfolgt beispielsweise anhand einer Bewertung 54 von Daten oder Parametern wie etwa der Last, einer Position eines Fahrpedals, einer Drehzahl, dem eingelegten Gang, dem Ladedruck beziehungsweise der Motortemperatur.
Ist der Betriebszustand freigegeben, so wird in einem nachfolgenden Schritt 56 geprüft, ob die Dauer der Momentenrücknahme beziehungsweise des externen Eingriffs geringer ist als eine vorgegebene Begrenzung beziehungsweise kürzer als eine Zeitspanne vorgegebener Dauer. Mit anderen Worten wird also im Schritt 56 geprüft, ob es sich bei der Momentenrücknahme um einen kurzzeitig geforderten Eingriff handelt. Insbesondere bei der Momentenrücknahme für einen Schaltvorgang kann für das Verringern des abgegebenen Drehmoments eine Zeitdauer von etwa 500 Millisekunden vorgesehen sein.
Ist die Dauer des Eingriffs nicht kleiner als die Begrenzung, so gelangt das Verfahren zu einem Ende 58. Ist jedoch die Dauer des Eingriffs kleiner als die Begrenzung, so erfolgt anschließend eine Berechnung 60 eines Füllungsüberschusses, also eines Überschusses an Verbrennungsluft bezogen auf ein vorbestimmtes Verbrennungsluftverhältnis
(Lambda), also bezogen auf einen Zielwert für das Verbrennungsluftverhältnis. Anhand dieses Überschusses wird dann in einem nachfolgenden Schritt 62 die zusätzliche Nacheinspritzung 24 berechnet, und zwar die Menge und der Einspritzzeitpunkt. Daran anschließend kommt es zur Durchführung 64 der Nacheinspritzung 24, bevor das
Verfahren zu dem Ende 58 gelangt.
Anhand von Fig. 4 soll ein alternatives Verfahren beschrieben werden, bei welchem die Schritte bis zu der Berechnung 60 jedoch dem Verfahren gemäß Fig. 3 gleich sind.
Jedoch wird hier auf anderem Wege eine Verschlechterung des Wirkungsgrads der Verbrennungskraftmaschine im Hinblick auf das von der Verbrennungskraftmaschine abgegebene Drehmoment erreicht. Die Wirkungsgradverschlechterung in Form der momentenunwirksamen Nacheinspritzung 24 wird also durch eine andere Art der
Wirkungsgradverschlechterung ersetzt. Dementsprechend erfolgt im Anschluss an die Berechnung 60 eine Ermittlung 66 der Wirkungsgradreduktion. Beispielsweise kann bei einer als Ottomotor ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine der Zündzeitpunkt verstellt werden, oder es kann der Einspritzzeitpunkt einer Haupteinspritzung verändert werden. Es sind dementsprechend auch andere Formen der Reduktion oder
Verringerung des Wirkungsgrads der Verbrennung von Kraftstoff aufgrund
innermotorischer Verstellparameter denkbar.
In einem an die Ermittlung 66 anschließenden Schritt folgt wiederum die Durchführung 68 der Verringerung des Wirkungsgrads der Verbrennung, bevor das Verfahren zu dem Ende 58 gelangt.
Anhand von Fig. 5 soll die Berechnung 60 gemäß einer möglichen Alternative für deren Durchführung erläutert werden. Zur Ermittlung 70 eines Referenzladedrucks kann eine Reihe von den Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere des Dieselmotors, beschreibenden Parametern herangezogen werden, beispielsweise eine Motordrehzahl 72, eine effektive Einspritzmenge 74 und eine Temperatur 76 in einem Saugrohr beziehungsweise Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine. Des Weiteren kann der Ladedruck 78 im Saugrohr berücksichtigt werden. Der Referenzladedruck ist dann derjenige Ladedruck, welcher bei einem vorbestimmten Verbrennungsluftverhältnis in Anbetracht etwa der Motordrehzahl 72, der effektiven Einspritzmenge 74 und der Temperatur 76 der Luft beziehungsweise Verbrennungsluft im Saugrohr vorliegen sollte, um das vorbestimmte Verbrennungsluftverhältnis zu erreichen. Unter Berücksichtigung des tatsächlichen Ladedrucks 78 im Saugrohr lässt sich nun in einem nachfolgenden Schritt 80 beispielsweise eine Kennzahl berechnen, welche den Überschuss des
Ladedrucks, also den Überschuss an Verbrennungsluft, angibt.
Beispielsweise kann aus dem Referenzladedruck und dem tatsächlichen Ladedruck 78 eine Differenz oder ein Quotient gebildet werden, um die Kennzahl zu erhalten. Es sind jedoch auch andere Möglichkeiten des Bereitstellens einer solchen Kennzahl vorstellbar. Des Weiteren können für die Ermittlung 70 des Referenzladedrucks auch weitere
Parameter wie beispielsweise ein Umgebungsdruck 82 und eine Luftmasse 84
herangezogen werden. Des Weiteren kann über die Luftmasse 84 und eine Füllung 86 beziehungsweise den Liefergrad der tatsächliche Ladedruck 78 berechnet werden. Der tatsächliche Ladedruck 78 im Saugrohr braucht also nicht gemessen werden. Vielmehr sind auch andere Möglichkeiten für die Ermittlung des Ladedrucks 78 vorhanden.
Im Rahmen der Berechnung 60 (vergleiche Fig. 3) können zur Ermittlung einer Menge 88 der Nacheinspritzung 24 Größen wie etwa die Temperatur 76 der Luft im Saugrohr, die Motordrehzahl 72, die effektive Einspritzmenge 74 sowie gegebenenfalls eine Temperatur 90 des Abgases in einem Abgaskrümmer der Verbrennungskraftmaschine, also stromabwärts der Auslassventile, verwendet werden. Diese Temperatur 90 kann mittels eines entsprechenden Temperatursensors erfasst werden.
Bei der Ermittlung eines Zeitpunkts 92 der im Rahmen der Nacheinspritzung 24 in den Brennraum eingespritzten, nicht momentenwirksamen Menge 88 können unter
Berücksichtigung der im Schritt 80 ermittelten Kennzahl ebenfalls die vorstehend für die Ermittlung der Menge 88 genannten Größen herangezogen werden.
Im Rahmen der Berechnung 60 (vergleiche Fig. 3) der Nacheinspritzung 24 werden also bevorzugt die Menge 88 und der Zeitpunkt 92 für die Nacheinspritzung 24 ermittelt.
Zudem erfolgt bevorzugt eine Ermittlung des Verbrennungsschwerpunkts, also des Zustands, in welchem 50 Prozent des Gemisches im Brennraum verbrannt sind. Diese Ermittlung wird bevorzugt anhand des Überschusses an Verbrennungsluft bei dem entsprechenden Druck im Saugrohr vor dem Eintritt in den Brennraum vorgenommen. Es wird also bevorzugt der stromabwärts des Verdichters des Abgasturboladers vorliegende Druck berücksichtigt.
Vorliegend wird vorzugsweise die den Ladedrucküberschuss angebende Kennzahl herangezogen, um eine Beschreibung der Verbrennungsbedingungen im Brennraum vorzunehmen. Die Ermittlung des Überschusses an Ladedruck wird hierbei über zwei wichtige Abhängigkeiten in der Kennzahl zusammengefasst, nämlich über das
Verbrennungsluftverhältnis und somit die Verfügbarkeit von Sauerstoff und über den Druck im Zylinder vor Einspritzbeginn. Anhand dieser Kennzahl kann dann die
kontrollierte Spätverstellung der Verbrennung exakt gesteuert stattfinden. Hierbei werden in vorteilhafter Weise keine mit einer Latenz behafteten Rückkopplungsglieder wie etwa eine Lambdasonde oder ein Temperatursensor benötigt, welcher die Temperatur im Abgaskrümmer stromabwärts der Auslassventile der Zylinder misst. Es können jedoch optional die von einem solchen Temperatursensor gelieferten Messwerte zur
Vorsteuerung der Kennzahl benutzt werden.
Aufgrund der sehr exakten Steuerung erzeugt der Dieselmotor beziehungsweise die Verbrennungskraftmaschine trotz der sehr späten Verbrennungslage keine zusätzlichen schädlichen Emissionen in Form von Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxid und Partikeln. Des Weiteren wird die Abhängigkeit des Saugrohrdrucks von dem vorbestimmten Verbrennungsluftverhältnis (Lambda) in der Berechnung 60 des Ladedrucküberschusses berücksichtigt. Zugleich geht die im Schritt 80 (vergleiche Fig. 5) ermittelte Kennzahl auch in die Kennfeldstruktur ein, in welcher die Menge 88 der Nacheinspritzung 24 und der Zeitpunkt 92 der Nacheinspritzung 24 ermittelt werden.
Anstelle des beispielsweise in Grad Kurbelwinkel angebbaren Zeitpunkts 92 der
Nacheinspritzung 24 nach der Haupteinspritzung kann auch eine Einspritzpause vorgegeben werden, welche zwischen der Haupteinspritzung und der Nacheinspritzung 24 vorhanden ist. Die Kennfeldstruktur der Nacheinspritzmenge und der Einspritzpausen hat auch einen Einfluss auf die Gemischaufbereitung im Brennraum vor dem oberen Totpunkt.
Durch die ergänzte, späte Nacheinspritzung 24 während des Schaltvorgangs kann also der Ladedruckeinbruch deutlich reduziert werden. Die Nacheinspritzung 24 wird dabei bezogen auf den oberen Totpunkt, in welchem die Zündung des Gemisches stattfindet, so spät abgesetzt, dass die Nacheinspritzung 24 nicht oder kaum momentenwirksam ist. Durch die späte, jedoch noch brennende, Nacheinspritzung 24 kann somit die
Gesamteinspritzmenge und damit die Abgasenthalpie deutlich gesteigert werden.
Bei dem Dieselmotor lässt sich die Spätverstellung über das Absetzen der späten Nacheinspritzung 24 einfach realisieren. In analoger Weise lässt sich jedoch bei einem Ottomotor das Prinzip der Wirkungsgradverschlechterung beim Verbrennen von Kraftstoff ebenfalls erreichen, beispielsweise durch eine Verstellung des Zündzeitpunkts.
Daimler AG
Bezugszeichenliste
10 Graph
12 Kurve
14 Zeitachse
16 Kurve
18 Kurve
20 Kurve
22 Kurve
24 Nacheinspritzung
26 Kurve
28 Bereich
30 Bereich
32 Kurve
34 Bereich
36 Bereich
38 Kurve
40 Ordinate
42 Kurvenschar
44 Kurvenschar
46 Anstieg
48 Start
50 Abfrage
52 Schritt
54 Bewertung
56 Schritt
58 Ende
60 Berechnung
62 Schritt
64 Durchführung 66 Ermittlung
68 Durchführung
70 Ermittlung
72 Motordrehzahl
74 Einspritzmenge
76 Temperatur
78 Ladedruck
80 Schritt
82 Umgebungsdruck
84 Luftmasse
86 Füllung
88 Menge
90 Temperatur
92 Zeitpunkt

Claims

Daimler AG Patentansprüche
1 . Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens mit einem Automatikgetriebe, bei welchem ein von der Verbrennungskraftmaschine abgegebenes Drehmoment in Abhängigkeit von einem Betriebszustand eines Antriebsstrangs des Kraftwagens verringert wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
in Abhängigkeit von einem beim Verringern des Drehmoments auftretenden Überschuss an Verbrennungsluft, welche der Verbrennungskraftmaschine mittels eines Abgasturboladers zugeführt wird, ein auf das von der
Verbrennungskraftmaschine abgegebene Drehmoment bezogener Wirkungsgrad einer Verbrennung von Kraftstoff in wenigstens einem Brennraum der
Verbrennungskraftmaschine verringert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das von der Verbrennungskraftmaschine abgegebene Drehmoment bei einem Gangwechsel in einen höheren Gang (16) oder in einen niedrigeren Gang verringert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das von der Verbrennungskraftmaschine abgegebene Drehmoment bei einem durch ein elektronische Stabilitätsprogramm bewirkten Eingriff und/oder bei einem Kriechen des Kraftwagens verringert wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
beim Ermitteln des Überschusses an Verbrennungsluft ein vorbestimmtes
Verbrennungsluftverhältnis berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
zum Ermitteln des Überschusses an Verbrennungsluft eine Mehrzahl von einen Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine beschreibenden Parametern (72, 74, 76, 78) berücksichtigt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Wirkungsgrad der Verbrennung durch wenigstens eine späte Nacheinspritzung (24) von Kraftstoff in den wenigstens einen Brennraum der
Verbrennungskraftmaschine verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Menge (88) und/oder ein Zeitpunkt (92) der wenigstens einen späten
Nacheinspritzung (24) in Abhängigkeit von dem Überschuss an Verbrennungsluft eingestellt wird.
PCT/EP2018/065419 2017-07-01 2018-06-12 Verfahren zum betreiben einer verbrennungskraftmaschine eines kraftwagens mit einem automatikgetriebe WO2019007640A1 (de)

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