DE102013225592A1

DE102013225592A1 - Steuergerät und Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102013225592A1
Application number: DE102013225592.6A
Authority: DE
Inventors: Oliver Fautz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-12-11
Filing date: 2013-12-11
Publication date: 2015-06-11

Abstract

Es wird ein Steuergerät und ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen, bei dem ausgehend von einem Wunschmoment der Brennkraftmaschine (10) eine Luftfüllung der Brennkraftmaschine eingestellt wird. Das Steuergerät bzw. das Verfahren ermittelt in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine einen Aufteilungsfaktor zwischen einem ersten und zweiten Kraftstoff für die Brennkraftmaschine. Weiterhin wird ein Zielwert für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ermittelt. Eine Kraftstoffmenge für den ersten und zweiten Kraftstoff wird aus der Luftfüllung (108), dem Aufteilungsfaktor (131) und dem Zielwert für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (123) ermittelt und für die Steuerung der Brennkraftmaschine (10) verwendet.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Steuergerät bzw. einem Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, welches ausgehend von einem Wunschmodell der Brennkraftmaschine eine Luftfüllung der Brennkraftmaschine einstellt. Die Luftfüllung stellt die Befüllung des Brennraums der Brennkraftmaschine mit Luft für die Verbrennung dar. Entsprechend zur Luftfüllung wird dann eine entsprechende Menge von Kraftstoff in den Brennraum eingebracht. Derartige Steuerverfahren sind für Benzinbrennkraftmaschinen allgemein bekannt. Weiterhin ist aus der DE 10 2011 087 988 bereits eine sogenannte „Dual-Fuel-Brennkraftmaschine“ bekannt, bei der als erster Kraftstoff ein Gas und als zweiter Kraftstoff Diesel verwendet wird. Bei derartigen Brennkraftmaschinen wird üblicherweise eine Zielmenge für Dieselkraftstoffe berechnet und von dieser dann ein Teil in eine Zielmenge für den gasförmigen Kraftstoff umgerechnet.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Steuergerät bzw. das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine gehen aus von einem Wunschmoment der Brennkraftmaschine. In Abhängigkeit von diesem Wunschmoment wird eine Luftfüllung der Brennkraftmaschine eingestellt. Die weitere Berechnung, insbesondere die Menge an erstem und zweitem Kraftstoff erfolgt dann ausgehend von dieser Luftfüllung, wobei weiterhin noch ein Aufteilungsfaktor und ein Zielwert für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis berücksichtigt werden. Es wird so ein Steuergerät bzw. ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine angegeben, bei der eine besonders genaue Einstellung der Kraftstoffmenge relativ zur Luftmenge möglich ist. Es wird so eine sehr genaue Kontrolle des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der Verbrennung erreicht und es wird so auch ein besonders sauberes Abgas erreicht, da das Luft-Kraftstoff-Verhältnis einen wesentlichen Einfluss auf die Qualität des Abgases hat. Es wird somit ein besonders effizienter und schadstoffarmer Betrieb der Brennkraftmaschine erreicht.
Weitere Vorteile und Verbesserungen ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche. Besonders vorteilhaft wird das erfindungsgemäße Verfahren bei einem selbstentzündenden Motor angewendet, bei dem als zweiter Kraftstoff Dieselkraftstoff unmittelbar in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Vorteilhafterweise ist zum Zeitpunkt der Einspritzung des Dieselkraftstoffs das Einbringen des ersten Kraftstoffs in den Brennraum bereits beendet. Es wird so ein Dual-Fuel-Dieselmotor ermöglicht, bei dem eine besonders genaue Kontrolle der Verbrennung erfolgt. Besonders vorteilhaft erfolgt zur Steuerung der Brennkraftmaschine eine Aufteilung des Wunschmoments in ein schnelles Wunschmoment und ein langsames Wunschmoment. Das langsame Wunschmoment wird dabei zur Einstellung der Luftfüllung insbesondere einer Drosselklappenstellung und/oder einer Ladedruckregelung verwendet. Das schnelle Wunschmoment wird für einen Zielwert für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis bzw. des Zeitpunktes der Einspritzung des zweiten Kraftstoffes in den Brennraum genutzt. Es kann so eine sehr schnelle Anpassung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bzw. des Zündzeitpunktes erfolgen. Diese Aufteilung des Wunschmomentes in einen schnellen und einen langsamen Pfad berücksichtigt die unterschiedlichen Totzeiten eines Regeleingriffes bezüglich der Luftfüllung und eines Regeleingriffes bezüglich der Kraftstoffmenge oder des Zeitpunktes der Einspritzung. Die Qualität der Regelung der Brennkraftmaschine wird so verbessert. Weiterhin kann noch eine zusätzliche Korrektur für die Ermittlung der ersten und zweiten Kraftstoffmenge berücksichtigt werden, die aufgrund einer Messung des Sauerstoffgehalts des Abgases erfolgt. Es kann so die Steuerungsqualität der Brennkraftmaschine abermals verbessert werden.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den nachfolgenden Zeichnungen dargestellt und in der Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Brennkraftmaschine mit einem ersten und einem zweiten Steuergerät und
2 Funktionsblöcke für ein erfindungsgemäßes Steuergerät bzw. ein erfindungsgemäßes Verfahren.
Beschreibung
In der 1 wird schematisch eine Brennkraftmaschine 10 mit einem Zylinder 11 dargestellt. In dem Zylinder 11 ist ein Kolben 12 angeordnet, der zusammen mit dem Zylinder 11 einen Brennraum 13 bildet. Zum Brennraum 13 wird über eine Luftzuführung 14 Luft für eine Verbrennung im Brennraum 13 zugeführt. Abgase einer Verbrennung im Brennraum 13 werden durch eine Abgasabführung 15 aus dem Brennraum 13 abgeführt. Nicht dargestellt sind hier entsprechende Lufteinlass- und Abgasauslassventile, durch die das Einströmen von Frischluft in den Brennraum 13 hinein und ein Ausströmen des Abgases aus dem Brennraum 13 in die Abgasabführung 15 gesteuert wird. Weiterhin sind auch weitere Sensoren und Stellglieder, die für Brennkraftmaschinen üblich sind, nicht dargestellt.
In der Luftzuführung 14 kann insbesondere eine Drosselklappe vorgesehen sein, durch die die Luftmenge, die durch die Luftzuführung 14 hindurch strömt, gesteuert wird. Weiterhin ist auch ein Kompressor oder Turbolader, durch den ein Druck der Luft in der Luftzuführung 14 beeinflusst wird, nicht dargestellt. Der durch den Turbolader oder Kompressor in der Luftzuführung 14 herrschende Druck wird durch eine Regelung, die Ladedruckregelung, auf einen Zielwert eingestellt. Durch den Ladedruck und die Stellung der Drosselklappe kann die in den Brennraum 13 einströmende Luftmenge, die Luftfüllung des Brennraums 13 für jede Verbrennung eingestellt werden.
Weiterhin dargestellt ist ein Einspritzventil 16, durch das ein Kraftstoff unmittelbar in den Brennraum 13 eingespritzt werden kann. Weiterhin ist ein Kraftstoffventil 17 vorgesehen, durch das ein Kraftstoff unmittelbar in die Luftzuführung 14 eingebracht wird, der dann durch die in den Brennraum 13 einströmende Luft in den Brennraum 13 eingebracht wird. Durch die beiden Kraftstoffventile 16 und 17 wird somit der für die Verbrennung im Brennraum 13 benötigte Kraftstoff in den Brennraum 13 eingebracht.
Das Kraftstoffventil 16 wird durch ein Steuergerät 1 gesteuert. Das Kraftstoffventil 17 wird durch ein Steuergerät 2 gesteuert. Das Steuergerät 1 und das Steuergerät 2 sind durch ein Bussystem 3 miteinander verbunden und können so für die Steuerung der jeweiligen Kraftstoffventile 16, 17 Daten untereinander austauschen. Weiterhin verarbeiten die Steuergeräte 1 und 2 Daten von Sensoren, die Sensordaten bzw. Betriebszustände der Brennkraftmaschine 10 feststellen. Weiterhin betätigen die Steuergeräte 1 und 2 alle Stellglieder, die zur Steuerung der Brennkraftmaschine benötigt werden. Aufgrund des Austausches zwischen den Steuergeräten 1 und 2 über den Bus 3 ist es dabei nicht wesentlich, welches Steuergerät hier welche Funktion wahrnimmt, da die einzelnen Verarbeitungsschritte aufgrund des Austausches über das Bussystem 3 beliebig auf die beiden Steuergeräte verteilt sein können. Weiterhin ist es auch möglich, ein einzelnes Steuergerät vorzusehen, welches alle Steuerungsfunktionen vornimmt.
Die hier gezeigte Brennkraftmaschine ist insbesondere als Dual-Fuel-Brennkraftmaschine ausgebildet. Dazu wird beispielsweise durch das Kraftstoffventil 16 ein Dieselkraftstoff in den Brennraum 13 eingespritzt. Durch das Kraftstoffventil 17 wird ein gasförmiger Kraftstoff, beispielsweise CNG(compressed natual gas) oder LPG (liquified petrol gas), in den Brennraum 13 eingebracht. Alternativ kann das Ventil 17 aber auch Benzin oder ein Alkohol-Benzin-Gemisch in die Luftzuführung 14 bzw. den Brennraum 13 einbringen. Alternativ kann das Kraftstoffventil 17 auch unmittelbar in den Brennraum 13 münden, wobei in diesem Fall jedoch das Einbringen des Kraftstoffes durch das Ventil 17 in einer Phase erfolgt, in der gleichzeitig Frischluft in den Brennraum 13 einströmt, die Einspritzung des Dieselkraftstoffes mit dem Ventil 16 aber erst erfolgt, wenn das Lufteinlassventil des Brennraums 13 geschlossen ist und eine Verbrennung in dem Brennraum 13 ausgelöst werden soll.
Eine derartige Dual-Fuel-Brennkraftmaschine kann auf unterschiedliche Weisen betrieben werden. Zum einen kann ein reiner Dieselbetrieb erfolgen, bei dem nur Dieselkraftstoff in den Brennraum 13 eingebracht wird und so die Brennkraftmaschine 10 als reine Dieselbrennkraftmaschine funktioniert. Ein zweiter Betrieb erfolgt mit beiden Kraftstoffen, bei dem zunächst während der Ansaugung von Luft in den Brennraum 13 ein erster Kraftstoff, beispielsweise CNG, durch das Ventil 17 in den Brennraum 13 eingebracht wird. Sobald der Brennraum dann mit dem ersten gasförmigen Kraftstoff gefüllt ist, erfolgt dann zu einem Zeitpunkt, zu dem die Verbrennung in dem Brennraum 13 starten soll, eine Einspritzung mit Dieselkraftstoff durch das Ventil 16. Da der gasförmige Kraftstoff nur sehr schwer durch eine Kompression des Gases im Brennraum 13 entzündbar ist, wird eine Verbrennung im Brennraum 13 erst dann beginnen, wenn der leichter entzündliche Dieselkraftstoff in den Brennraum 13 eingespritzt wird. Der eingespritzte Dieselkraftstoff wirkt somit als Zündquelle für den im Brennraum 13 befindlichen ersten Kraftstoff (in der Regel CNG oder LPG).
Die Steuerung von Dieselmotoren erfolgt üblicherweise in Abhängigkeit von einem Fahrerwunsch 4, beispielsweise durch die Betätigung eines Gaspedals. Ausgehend von diesem Fahrerwunsch 4 wird eine Menge an Dieselkraftstoff ermittelt und es wird eine entsprechende Menge an Dieselkraftstoff eingespritzt. Übliche Dual-Fuel-Motoren haben ausgehend von diesem Diesel-Steuerverfahren die gewünschte Dieselmenge in eine Gasmenge umgerechnet und entsprechend versucht, die Gasmenge zu steuern. Dieses Verfahren ist aber für derartige Dual-Fuel-Motoren nur begrenzt sinnvoll, da es nicht berücksichtigt, dass die Veränderung der Luftströmung in der Luftzuführung 14 deutlich langsamer erfolgt als die Beeinflussung einer Diesel-Einspritzmenge in einem Ventil 16. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, ein Wunschmoment 4 nicht durch die Berechnung einer Kraftstoffmenge umzusetzen, sondern in die Berechnung einer Luftmenge, die durch die Luftzuführung 14 in den Brennraum 13 einströmt. Die weitere Steuerung der Brennkraftmaschine orientiert sich dann an dieser Luftmenge. Details dieser Berechnung werden in der 2 im Detail erläutert.
In der 2 werden Details des in dem Steuergerät ablaufenden Steuerverfahrens dargestellt. Ausgehend von einem Wunschmoment 100 der Brennkraftmaschine erfolgt im Verarbeitungsblock 101 eine Aufteilung dieses Wunschmoments in ein schnelles Wunschmoment 103 und ein langsames Wunschmoment 102. Unter einem schnellen Wunschmoment 103 wird hier ein Wunschmoment verstanden, welches unmittelbar bei der nächsten Verbrennung realisiert werden soll. Unter einem langsamen Wunschmoment 102 wird hier ein Wunschmoment verstanden, welches erst über mehrere, nacheinander folgende Verbrennungen realisiert werden kann. Das langsame Wunschmoment 102 wird üblicherweise durch eine Beeinflussung der Luftfüllung, d. h. der Luftmenge, die über die Luftzuführung 14 in den Brennraum 13 fließt, berücksichtigt.
In dem Funktionsblock 101 erfolgt somit eine Filterung des Moments in einen schnelleren und einen langsameren Anteil. Dabei müssen auch weitere Anforderungen berücksichtigt werden, die sich nicht unmittelbar aus dem Wunschmoment 100 ergeben. Beispielsweise kann ein längerfristiger Bedarf einer Klimaanlage oder eines Generators bei der Berücksichtigung des langsamen Wunschmoments 102 berücksichtigt werden. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass nach einem Start der Brennkraftmaschine ein Abgassystem schnell auf eine Betriebstemperatur gebracht werden soll. Auch dies führt dann zu einer Erhöhung des langsamen Wunschmoments 102, wobei durch andere Maßnahmen dieses Wunschmoment in der Brennkraftmaschine dann nicht zu einer Erhöhung des Moments des Motors führt, sondern zu einer Erhöhung der Abgastemperatur. Weiterhin kann in dem Funktionsblock 101 auch vorgesehen werden, einander entgegenstehende Momentenanforderungen im langsamen Wunschmoment 102 und schnellen Wunschmoment 103 zu verwirklichen. Dazu wird dann das langsame Wunschmoment 102 erhöht und das schnelle Wunschmoment 103 verringert. Wenn dann sehr schnell eine Momentensteigerung beabsichtigt ist, wird die Verringerung des schnellen Wunschmoments 103 aufgehoben und es kann so sehr schnell das Moment des Motors erhöht werden.
Ausgehend von dem langsamen Wunschmoment 102 erfolgt im Funktionsblock 104 eine Umrechnung in eine Soll-Luftmasse, die an den Funktionsblock 105 weitergegeben wird. Der Funktionsblock 105 errechnet aus der Soll-Luftmasse Stellsignale 106 für eine Drosselklappe und ggf. Stellsignale für eine Ladedruckregelung 107. Aus diesen Stellsignalen für die Drosselklappe 106 bzw. eine ggf. vorhandene Ladedruckregelung 107 errechnet sich eine tatsächliche Luftmasse 108, die an den weiteren Funktionsblock 150 gegeben wird.
Das schnelle Wunschmoment 103 dient als Eingangssignal einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Berechnung 121 und einer Zündwinkelberechnung 140. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Berechnung 121 wird üblicherweise als Lambda bezeichnet, wobei ein Lambdawert großer als 1 einen Luftüberschuss, ein Lambdawert geringer als 1 einen Kraftstoffüberschuss und ein Lambdawert von 1 einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht. In der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Berechnung 121 wird in Abhängigkeit vom schnellen Wunschmoment 103 und weiteren Betriebsbedingungen wie beispielsweise Last und Drehzahl der Brennkraftmaschine ein Sollwert für Lambda berechnet. Dieser Wert bildet dann den Eingangswert einer Plausibilisierung, in der Lambdawert mit Ober- und Untergrenzen verglichen wird. Beispielsweise darf bei einem Betrieb mit einem gasförmigen Kraftstoff Lambda einen Wert von ca. dem 1,7-fachen des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses nicht überschreiten, da sonst keine gesicherte Verbrennung des gasförmigen Kraftstoffes erfolgt. Der Ausgangswert dieser Plausibilisierung 122 ist dann ein Sollwert 123 Lambda der dann an den Funktionsblock 150 weitergegeben wird. Weiterhin wird während des laufenden Betriebs der Brennkraftmaschine das Abgas hinsichtlich des Sauerstoffgehalts untersucht. Bei einem kontrollierten Lambdawert im Brennraum 103 muss das Abgas auch einen vorgegebenen Sauerstoffwert enthalten. Dieser Wert wird durch einen Sensor gemessen und als Eingangssignal 124 der Lambda-Korrektur 125 zugeführt. Die Lambda-Korrektur 125 vergleicht den Sollwert für Lambda 123 mit dem im Abgas gemessenen Sauerstoffwert 124. Wenn sich bei diesem Vergleich eine dauerhafte Abweichung ergibt, so handelt es sich um einen dauerhaften Fehler bei der Zumessung von Kraftstoff bzw. bei der Befüllung mit Luft, der zur Ermittlung eines entsprechenden Korrekturwertes 127 führt. Dieser Korrekturwert für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis 127 bzw. Lambda wird dann ebenfalls dem Funktionsblock 150 zugeführt.
Weiterhin ist noch eine Kraftstoffaufteilung 130 vorgesehen, die als Eingangssignale (nicht dargestellt) die Last und Drehzahl der Brennkraftmaschine erhält. Die Kraftstoffaufteilung 130 ermittelt so aus einem Kennfeld in Abhängigkeit von der Last und der Drehzahl eine relative Mengenaufteilung zwischen dem ersten und dem zweiten Kraftstoff. Dabei ist prinzipiell für jeden Betriebszustand der Brennkraftmaschine ein möglichst hoher Anteil an dem ersten Kraftstoff wünschenswert. Es muss jedoch immer eine gewisse Mindestmenge von dem zweiten, d. h. dem Dieselkraftstoff, eingespritzt werden, da nur so eine Entzündung des im Brennraum eingebrachten Kraftstoffs möglich ist. Weiterhin ist es für einen Betrieb im Leerlauf wünschenswert, die Brennkraftmaschine möglichst nur mit dem Dieselkraftstoff zu betreiben. Im Leerlauf ist die zeitliche Koordination der Momentenveränderungen sehr empfindlich und eine Regelung nur mit der Menge an Dieselkraftstoff einfacher. Ebenso lässt sich ein maximales Moment der Brennkraftmaschine nur bei einem Betrieb mit Dieselkraftstoff allein realisieren, da die Absolutmenge an Luft im Brennraum bei einem Mischbetrieb mit beiden Kraftstoffen geringer ist als bei einem reinen Dieselbetrieb. Durch die Mengenaufteilung 130 wird somit in Abhängigkeit von den Betriebszuständen der Brennkraftmaschine ein veränderlicher Anteil der Menge des ersten Kraftstoffes, der durch das Ventil 17 eingebracht wird und der Menge des zweiten Kraftstoffes, der durch das Ventil 16 direkt in den Brennraum 13 eingebracht wird, eingestellt. Dieses Aufteilungsverhältnis 131 wird an den Funktionsblock 150 gegeben.
Beim Funktionsblock 150 handelt es sich um eine Kraftstoffmengenberechnung. Die Kraftstoffmengenberechnung 150 berücksichtigt eine Luftmenge 108 und den Zielwert 123 für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Die Aufteilung auf den ersten Kraftstoff (gasförmiger Kraftstoff Ventil 17) und zweiter Kraftstoff (Dieselventil 16) erfolgt in Abhängigkeit von dem Aufteilungsverhältnis 131. Sofern eine (optionale) Lambda-Korrektur 125 vorgesehen wird, so wird dies für die Gesamtmenge an Kraftstoff berücksichtigt, d. h. dies hat einen unmittelbaren gleich wirkenden Einfluss auf beide Teilmengen an Kraftstoff, die in dem Brennraum 13 eingebracht werden. Die Kraftstoffmengenberechnung 150 berechnet somit ausgehend von der Luftmenge 108, dem Lambda Zielwert 123 und dem Aufteilungsfaktor 131 eine Menge 154 für den gasförmigen Kraftstoff. Diese Menge für den ersten gasförmigen Kraftstoff 154 wird an einen Umrechnungsblock 155 gegeben, der darauf Ansteuerzeiten für das Ventil 17 berechnet. Diese Ansteuerzeiten 156 werden entsprechend an das Ventil 17 weitergegeben. Weiter berechnet die Kraftstoffmengenberechnung 150 eine Menge 151 für den zweiten Kraftstoff, d. h. eine Dieselmenge. Die Dieselmenge 151 wird an einen Umrechnungsblock 152 gegeben, der daraus eine Ansteuerdauer 153 für das Einspritzventil 16 berechnet. Für das Einspritzventil 16 wird aber neben der Ansteuerdauer 153 auch noch ein Zeitpunkt des Beginns der Einspritzung benötigt. Dies ist daher erforderlich, da die Einspritzung zu einem fest vorgegebenen Zeitpunkt erfolgen muss, um so die Verbrennung zeitlich koordiniert zur Auf- und Abwärtsbewegung des Kolbens 12 zu koordinieren. So wird ausgehend von dem schnellen Wunschmoment 103 eine Winkelberechnung durchgeführt. Die Winkelberechnung geht von einem Basiszündwinkel 142 aus, der den optimalen Zündwinkel relativ zur Bewegung des Kolbens 12 im Zylinder 11 bezeichnet. Dieser optimale Zündwinkel 142 wird in Abhängigkeit von Last und Drehzahl der Brennkraftmaschine aus einem Kennfeld zur Verfügung gestellt. In Abhängigkeit von dem schnellen Wunschmoment 103 erfolgt im Block 140 die Berechnung eines Zündwinkelversatzes, durch den der optimale Zündwinkel 142 verringert wird. Im Block 141 wird dann dieser Zündwinkelversatz von Zündwinkel 142 abgezogen, wodurch der Soll-Zündwinkel 143 gebildet wird. Dieser Soll-Zündwinkel 143 wird im Block 160 mit der dazugehörigen Ansteuerdauer 153 für das Ventil 16 zusammengefasst. Die Ausgangssignale dieses Blocks 160 sind somit eine Einspritzdauer und ein Startwinkel für die Einspritzung, wodurch das Einspritzventil 16 entsprechend angesteuert wird.
Wesentlich ist hier, dass als Grundwert für die Berechnung der Kraftstoffmengen 151 und 154 die Luftfüllung 108 des Brennraums dient. Da die Luftfüllung 108 die Zeitkonstante der Luftzuführung berücksichtigt, stellt dieser Wert ein tatsächliches Maß für die Luftmenge im Brennraum dar. Da die Einstellung des Lambda Zielwerts 123 über das schnelle Wunschmoment 103 erfolgt, kann in Abhängigkeit von der Luftfüllung 108 die entsprechende Vergrößerung oder Verkleinerung der Einspritzmengen schnell eingestellt werden, welches Lambda tatsächlich bei der Verbrennung realisiert wird. Es kann somit das Luft-Kraftstoff-Verhältnis sehr genau kontrolliert werden, wodurch die Verbrennung mit großer Genauigkeit kontrolliert wird. Da sich die tatsächliche Luftfüllung 108 nur deutlich langsamer realisieren lässt, müssen eventuell notwendige schnelle Veränderungen entsprechend vorgeplant werden. Dies ist aber durch eine entsprechende Momentenkoordination, insbesondere die oben beschriebene gegenläufige Einstellung von langsamen und schnellen Wunschmoment, problemlos möglich.
Wie zur Beschreibung der 1 erwähnt wurde, ist die Aufteilung der Funktionen zwischen einem ersten Steuergerät 1 und einem zweiten Steuergerät 2 willkürlich. Wenn es sich bei dem ersten Steuergerät 1 jedoch um ein klassisches Dieselsteuergerät handelt, so werden die Funktionen, die in der 2 gezeigt werden, vorteilhafterweise in dem zweiten Steuergerät 2 realisiert. Die Ausgangssignale der Signalzusammenfassung 160 würden dann von dem Steuergerät 2 über den Bus 3 an das Dieselsteuergerät 1 übergeben und von diesem durch entsprechende Ansteuerung des Dieseleinspritzventils 16 realisiert. Weiterhin hätte das Dieselsteuergerät 1 dann auch eine entsprechende Regelung für den Ladedruck, sodass die Ansteuersignale 107 ebenfalls über den Bus 3 an das Steuergerät 1 übergeben würden. Aufgrund der so übermittelten Signale würde das Steuergerät 1 dann die Ansteuerung des Ladedrucks bzw. die Ansteuerung der Ventile 16 vornehmen. Das Dieselsteuergerät 1 wäre in diesem Fall mit einem Fahrpedal verbunden und würde aus den Signalen des Fahrpedals das Wunschmoment 100 berechnen und an das zweite Steuergerät 2 übermitteln. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn ausgehend von einem bereits bestehenden Dieselsteuergerät durch ein zweites Steuergerät die Dual-Fuel-Funktionalität realisiert werden soll.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011087988 [0001]

Claims

Steuergerät zur Steuerung einer Brennkraftmaschine (10), welches ausgehend von einem Wunschmoment (100) der Brennkraftmaschine eine Luftfüllung der Brennkraftmaschine (10) einstellt, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (1, 2) in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine (10) einen Aufteilungsfaktor (131) zwischen einem ersten und einem zweiten Kraftstoff und einem Zielwert für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (123) ermittelt und eine erste und zweite Kraftstoffmenge aus der Luftfüllung (108), dem Aufteilungsfaktor (131) und dem Zielwert für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (123) ermittelt und für die Steuerung der Brennkraftmaschine (10) verwendet.
Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als zweiter Kraftstoff Diesel verwendet wird und dass das Steuergerät (1, 2) einen Zeitpunkt ermittelt, zu dem der Dieselkraftstoff unmittelbar in einem Brennraum (13) der Brennkraftmaschine (10) eingespritzt wird.
Steuergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als erster Betriebsstoff ein gasförmiger Betriebsstoff oder Ethanol oder Benzin verwendet wird und dass das Steuergerät (1, 2) das Einbringen des ersten Kraftstoffs in den Brennraum (13) beendet hat, bevor die Einspritzung des zweiten Kraftstoffs unmittelbar in den Brennraum (13) der Brennkraftmaschine (10) erfolgt.
Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (1, 2) aus dem Wunschmoment (100) ein schnelles Wunschmoment (103) und ein langsames Wunschmoment (102) bildet, dass das langsame Wunschmoment (102) für die Bestimmung der Luftfüllung der Brennkraftmaschine, insbesondere eine Drosselklappenstellung und/oder eine Ladedruckregelung verwendet wird, und dass das schnelle Wunschmoment (103) zur Ermittlung eines Zielwerts für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (123) und zur Ermittlung des Zeitpunkts (143) der Einspritzung des ersten Kraftstoffs in den Brennraum (13) benutzt wird.
Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Zielwert für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (123) und einem Messwert (124) eines Sensors für den Sauerstoffgehalt des Abgases der Brennkraftmaschine (10) ein Korrekturwert (127) für die Ermittlung der ersten und zweiten Kraftstoffmenge gebildet wird.
Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine (10), wobei ausgehend von einem Wunschmoment (100) der Brennkraftmaschine eine Luftfüllung der Brennkraftmaschine (10) eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine (10) ein Aufteilungsfaktor (131) zwischen einem ersten und einem zweiten Kraftstoff und einem Zielwert für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (123) ermittelt wird und eine erste und zweite Kraftstoffmenge aus der Luftfüllung (108), dem Aufteilungsfaktor (131) und dem Zielwert für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (123) ermittelt und für die Steuerung der Brennkraftmaschine (10) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als zweiter Kraftstoff Diesel verwendet wird und dass ein Zeitpunkt ermittelt wird, zu dem der Dieselkraftstoff unmittelbar in einem Brennraum (13) der Brennkraftmaschine (10) eingespritzt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als erster Betriebsstoff ein gasförmiger Betriebsstoff oder Ethanol oder Benzin verwendet wird und dass das Einbringen des ersten Kraftstoffs in den Brennraum (13) beendet wird, bevor die Einspritzung des zweiten Kraftstoffs unmittelbar in den Brennraum (13) der Brennkraftmaschine (10) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6–8, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Wunschmoment (100) ein schnelles Wunschmoment (103) und ein langsames Wunschmoment (102) gebildet wird, dass das langsame Wunschmoment (102) für die Bestimmung der Luftfüllung der Brennkraftmaschine, insbesondere eine Drosselklappenstellung und/oder eine Ladedruckregelung verwendet wird, und dass das schnelle Wunschmoment (103) zur Ermittlung eines Zielwerts für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (123) und zur Ermittlung des Zeitpunkts (143) der Einspritzung des ersten Kraftstoffs in den Brennraum (13) benutzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6–9, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Zielwert für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (123) und einem Messwert (124) eines Sensors für den Sauerstoffgehalt des Abgases der Brennkraftmaschine (10) ein Korrekturwert (127) für die Ermittlung der ersten und zweiten Kraftstoffmenge gebildet wird.