[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

WO2017097615A1 - Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine Download PDF

Info

Publication number
WO2017097615A1
WO2017097615A1 PCT/EP2016/078964 EP2016078964W WO2017097615A1 WO 2017097615 A1 WO2017097615 A1 WO 2017097615A1 EP 2016078964 W EP2016078964 W EP 2016078964W WO 2017097615 A1 WO2017097615 A1 WO 2017097615A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
combustion chamber
injection
fuel
intake manifold
parameter
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/078964
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Kuhn
Claus Wundling
Timm Hollmann
Udo Schulz
Rainer Ecker
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to US16/060,201 priority Critical patent/US10519892B2/en
Priority to KR1020187019218A priority patent/KR20180091047A/ko
Priority to CN201680072090.2A priority patent/CN108291492B/zh
Publication of WO2017097615A1 publication Critical patent/WO2017097615A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3094—Controlling fuel injection the fuel injection being effected by at least two different injectors, e.g. one in the intake manifold and one in the cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0261—Controlling the valve overlap
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1446—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being exhaust temperatures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1448—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an exhaust gas pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/32—Controlling fuel injection of the low pressure type
    • F02D41/34—Controlling fuel injection of the low pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/32—Controlling fuel injection of the low pressure type
    • F02D41/34—Controlling fuel injection of the low pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/345—Controlling injection timing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0406—Intake manifold pressure
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to a method for operating an internal combustion engine with intake manifold injection and direct injection, and a computing unit and a computer program for its implementation.
  • a possible method of fuel injection in gasoline engines is the intake manifold injection, which is increasingly being replaced by direct fuel injection.
  • the latter method leads to significantly better fuel distribution in the combustion chambers and thus to better power output with lower fuel consumption.
  • an intake and an exhaust valve of a combustion chamber can be opened simultaneously in order to obtain higher flow values in the exhaust pipe and thus in the turbocharger.
  • Such a method for an internal combustion engine with intake manifold operation is known, for example, from DE 10 2009 028 798 A1.
  • a method for reducing the flushing of fuel during the simultaneous opening of inlet and outlet valves in a dual system for this purpose, a duration during which both valves are open and a fuel quantity introduced by means of intake manifold injection are changed on the basis of an amount of fuel introduced by means of direct injection.
  • An inventive method is used to operate an internal combustion engine with intake manifold injection and direct injection.
  • a value of at least one correlated with an exhaust gas of a combustion chamber of the internal combustion engine parameters which is influenced by purging unburned fuel through the combustion chamber into the exhaust gas, determined. If, on the basis of the ascertained value of the at least one parameter, a flushing of unburned fuel is concluded, at least one operating parameter for a filling of the combustion chamber is adapted.
  • the value of the at least one parameter correlated with the exhaust gas of the combustion chamber of the internal combustion engine can be determined in particular using a model and / or using at least one suitable sensor.
  • the proposed method now makes use of the fact that unburned fuel, which is flushed through the combustion chamber, makes itself felt in various parameters of the exhaust gas itself or other parameters correlated with the exhaust gas. Flushed, unburned fuel can thus be detected and operating parameters for filling the combustion chamber with fuel can be adapted in a suitable manner, so that flushing of unburned fuel is avoided or at least reduced by avoiding or at least reducing upstream or downstream fuel in the intake manifold becomes. In this way, for example, the component load can be reduced, the emission values improved and excessive catalyst temperatures avoided.
  • the operation with intake manifold and direct injection which is favorable in terms of emissions, can be maintained, at least partially.
  • the at least one parameter correlated with an exhaust gas of the combustion chamber of the internal combustion engine comprises a temperature, a pressure and / or a mass flow of the exhaust gas, a lambda value, a rotational speed a powered by the exhaust gas turbocharger and / or an intake manifold pressure in front of the throttle valve.
  • a temperature sensor in the exhaust pipe a lambda probe or a tachometer or an intake manifold pressure sensor can be used.
  • a suitable model for calculation is also conceivable, in particular at the temperature of the exhaust gas.
  • the liquid entry into the combustion chamber can be calculated by the intake manifold injection itself and a wall film model.
  • the gaseous entry into the combustion chamber falsifies the cylinder filling with air, since the upstream fuel vapor displaces the air.
  • the subsequent combustion is too fat or takes place under lack of air which can be measured in a lambda value less than one.
  • the rich combustion leads to a reduction in the combustion and thus a reduction in the exhaust gas temperature. This in turn leads to a smaller exhaust gas flow which can be measured indirectly via a reduced turbocharger speed directly or alternatively in a lowering of the intake manifold pressure.
  • Inlet and outlet valves are adjusted so that a
  • Valve overlap occurs (the intake valve opens before the exhaust valve closes in the exhaust stroke just before top dead center). Due to the (dynamic) pressure gradient between the air and exhaust gas tract, the combustion chamber is filled with fresh air and at the same time the residual gas left over from the last combustion in the combustion chamber is flushed out.
  • the better filling of the cylinder with fresh air allows a higher torque, since on the one hand a larger amount of fuel can be burned and on the other hand, the low residual gas content improves the knocking behavior of the internal combustion engine.
  • the resulting higher mass flow through the turbine of the turbocharger leads to a higher accumulation and thus to a higher turbine performance and to a higher charge pressure. The higher one
  • Boost pressure can in turn be used to increase the torque, which enhances this function itself.
  • the decreasing exhaust gas temperature due to the dilution with fresh air limits the effectiveness of the function at high purge rates.
  • the maximum purge air volume must be limited in order not to disturb the exhaust aftertreatment.
  • Four-cylinder engines with a single-pass turbine typically require short opening times of the exhaust valves to decouple pressure pulses by opening the exhaust valves from the purge phases of the adjacent cylinders.
  • a driving scavenging pressure ratio of fresh air to the exhaust side during the valve overlap phase can be realized.
  • twin-flow turbines are also possible.
  • direct injection into the combustion chamber is helpful to avoid fuel purge losses during the valve overlap phase.
  • Evaporated fuel deposits in front of the inlet valves during "scavenging" lead to a fuel feed into the combustion chamber and into the exhaust gas during flushing, which leads to an increase in temperature (instead of a temperature reduction) in the exhaust gas. Furthermore, these lead to a greater dynamic
  • Liquid fuel deposits in front of the intake valves during "scavenging" can reach the combustion chamber with the next intake stroke and opening of the intake valves and wet the cylinder walls, piston surfaces, injector and spark plug. If the amounts of liquid fuel can not be vaporized and burned in time with the main combustion, there will be deposits and soot formation. If the wetting of liquid fuel vaporizes in time, they cause the wetted components to cool down and also increase the risk of fouling. Incidentally, the same effects occur with respect to richer lambda and lower exhaust gas temperature, as have been explained in connection with evaporated fuel deposits.
  • the at least one operating parameter comprises a quantity of fuel to be introduced into the intake manifold by means of intake manifold injection, an injection period and / or an injection start.
  • the upstream fuel quantity can be reduced by reducing the amount of fuel to be introduced by means of intake manifold injection.
  • the start of injection can be adjusted in order to reduce the upstream or downstream fuel quantity. In this way, a particularly simple avoidance or at least reduce the flushing done.
  • the at least one operating parameter for the filling of the combustion chamber taking into account a current value, at least one nes further operating parameters for the filling of the combustion chamber is adjusted.
  • the at least one further operating parameter may include in particular an injection period and / or an injection start of the intake manifold injection and / or at least one activation parameter of the intake valve and / or an exhaust valve of the combustion chamber.
  • the at least one activation parameter of the intake valve and / or the exhaust valve may in each case in particular comprise an adjustment of a valve lift and / or an opening time and / or a closing time.
  • variable valve train here come, for example, electric or electro-mechanical valve trains or hydraulic valve trains in question, which are known per se.
  • Such a consideration of one or more further operating parameters allows a more accurate adaptation of the operating parameters to be adapted.
  • an adaptation in dependence on a current operating situation of the internal combustion engine, such as, for example, a current load request, which has an effect on the operating parameters, can take place in this way.
  • the at least one operating parameter to be introduced by intake manifold injection into the combustion chamber fuel volume can not be completely introduced by means of intake manifold injection into the combustion chamber, the at least one operating parameter to be introduced by direct injection into the combustion chamber fuel quantity, the at least not by means of intake manifold injection in the
  • Brennraum einbringbaren fraction covers or compensates. If, for example, due to a high load requirement, a very large amount of fuel quantity to be metered by means of intake manifold injection is required, which would lead to unavoidable supply or replacement of fuel in the intake pipe, then part of the amount of fuel to be metered by means of intake manifold injection may be required instead of being introduced by means of intake manifold injection by direct injection into the combustion chamber. It is also conceivable that not only a part but, if necessary, the entire amount of fuel to be metered by means of intake manifold injection is transferred to the direct injection.
  • the at least one operating parameter is adjusted taking into account the determined value of the at least one parameter. By determining the amount of upstream or downstream or purged fuel from the determined value, a more accurate adjustment of the operating parameters can take place.
  • the at least one operating parameter is adjusted taking into account at least one associated, stored value.
  • values for the operating parameters to be adapted can be determined, in which a supply or subsequent storage of fuel is reliably avoided. These values can, for example, for various other operating parameters and / or operating conditions of the internal combustion engine, are stored in a map or the like. If now a flushing of fuel is detected, the stored values for the operating parameters can be set, so that a pre- or additional storage of fuel is avoided.
  • An arithmetic unit according to the invention e.g. a control unit, in particular an engine control unit, of a motor vehicle is, in particular programmatically, configured to perform a method according to the invention.
  • Suitable data carriers for the provision of the computer program are, in particular, magnetic, optical and electrical memories, such as hard disks, flash memories, EEPROMs, DVDs and the like. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.). Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
  • Figures 1 a and 1 b show schematically two internal combustion engines, which can be used for a method according to the invention.
  • Figure 2 shows schematically a cylinder of an internal combustion engine, which can be used for a method according to the invention.
  • FIG. 1 a shows schematically and simplified an internal combustion engine 100, which can be used for a method according to the invention.
  • the internal combustion engine 100 has four combustion chambers 103 and a suction tube 106, which is connected to each of the combustion chambers 103.
  • the intake manifold 106 has a fuel for each combustion chamber 103! Njektor 107, which is located in the respective section of the suction pipe just before the combustion chamber.
  • the fuel injectors 107 thus serve a port injection.
  • each combustion chamber 103 has a fuel! Njektor 1 1 1 for a direct injection on.
  • FIG. 1 b schematically and simplified shows a further internal combustion engine 200, which are used for a method according to the invention can.
  • the internal combustion engine 100 has four combustion chambers 103 and a suction tube 206, which is connected to each of the combustion chambers 103.
  • the intake manifold 206 has in this case for all combustion chambers 103 a common fuel injector 207, which is arranged in the intake manifold, for example, shortly after a throttle valve, not shown here.
  • the first fuel injector 207 thus serves for a port injection.
  • each combustion chamber 103 has a fuel injector 1 1 1 for a direct injection. Both shown internal combustion engines 100 and 200 thus have a so-called.
  • Dual system i. via intake manifold injection and direct injection.
  • the difference is only in the type of intake manifold injection. While, for example, the intake manifold injection shown in FIG. 1 a permits a fuel metering individually for each combustion chamber, as can be used, for example, for higher-value internal combustion engines, the port injection shown in FIG. 1 b is simpler in design and control.
  • the two internal combustion engines shown may in particular be gasoline engines.
  • a cylinder 102 of the internal combustion engine 100 is schematic and simplified, but in more detail than shown in FIG. 1 a.
  • the cylinder 102 has a
  • Combustion chamber 103 which is increased or decreased by movement of a piston 104.
  • the present internal combustion engine may in particular be a gasoline engine.
  • the cylinder 102 has an intake valve 105 for receiving air or a fuel-air
  • a throttle valve 1 12 in the air supply system is used to set the required air mass flow in the
  • the internal combustion engine can be operated in the course of a port injection. With the help of the fuel injector 107 is in the course of this intake manifold Fuel injection injected into the intake manifold 106 so that there forms an air-fuel mixture, which is introduced via the inlet valve 105 into the combustion chamber 103 of the cylinder 102.
  • the internal combustion engine can also be operated in the course of a direct injection.
  • the fuel injector 1 1 1 is attached to the cylinder 102 to inject fuel directly into the combustion chamber 103.
  • the air-fuel mixture required for combustion is formed directly in the combustion chamber 103 of the cylinder 102.
  • the cylinder 102 is further provided with an ignition device 110 for generating a spark to start combustion in the combustion chamber 103.
  • Combustion exhaust gases are expelled from the cylinder 102 via an exhaust pipe 108 after combustion.
  • the ejection is dependent on the opening of an exhaust valve 109, which is also disposed on the cylinder 102.
  • Inlet and exhaust valves 105, 109 are opened and closed to perform a four-stroke operation of the engine 100 in a known manner.
  • valve train 105 For the intake valve 105, an intake valve drive 105 'is provided, and for the exhaust valve 109, an exhaust valve drive 109' is provided.
  • These valve trains provide a variable valvetrain, allowing both the opening and closing times and the valve strokes of the valves to be individually adjusted.
  • the valve trains can be formed, for example, electro-mechanically or hydraulically. The adjustment of both the times and the valve lift can be done, for example, continuously or in stages. It is understood that the valves of the other combustion chambers or cylinders, which are shown for example. In Figures 1 and 2, also have such valve trains.
  • a turbocharger 130 is provided, into which exhaust gas branched off from the exhaust pipe 108 is supplied, in order there to drive, for example, a turbine.
  • another turbine is driven in turn via this turbine, which compresses the intake fresh air and, for example, via a charge air cooler 131 leads to the suction tube 107. In this way, an increased pressure in the intake manifold can be provided.
  • a temperature sensor 120 for detecting the temperature of the exhaust gas and a lambda probe 121 in the exhaust pipe 108 and a tachometer 122 for detecting the rotational speed of the turbocharger 130 are provided.
  • the internal combustion engine 100 can be operated with direct injection, with intake manifold injection or in a mixed operation. This allows the selection of the optimum operating mode for operating the internal combustion engine 100 depending on the current operating point. For example, the engine 100 may be operated in a port injection mode when operated at a low speed and a low load, and may be operated in a direct injection mode when operated at a high speed and a high load. Over a large operating range, however, it makes sense to operate the internal combustion engine 100 in a mixed operation, in which the fuel chamber to be supplied to the fuel quantity 103 proportionately supplied by intake manifold injection and direct injection.
  • a computing unit designed as a control unit 1 15 for controlling the internal combustion engine 100 is provided.
  • the control unit 15 can operate the internal combustion engine 100 in the direct injection, the intake manifold injection or the mixed operation.
  • the control unit 1 15 can also control the valve drives 105 'and 109' and detect values from the temperature sensor 120, the lambda probe 121 and the tachometer 122.
  • FIG. 3 schematically shows a sequence of a method according to the invention in a preferred embodiment.
  • the temperature TA of the exhaust gas is determined by means of the temperature sensor and the lambda value ⁇ by means of the lambda probe.
  • suitable models for the temperature TA of the exhaust gas are determined by means of the temperature sensor and the lambda value ⁇ by means of the lambda probe.
  • the determined values of the temperature TA of the exhaust gas the lambda value ⁇
  • the intake manifold pressure Ps and the rotational speed ⁇
  • the values can, for example, together for the decision or, for example. Only for mutual plausibility be used.
  • the fuel quantity Ms which is to be introduced into the combustion chamber by means of intake manifold injection can be adjusted as the operating parameter, the injection time t.E and the injection period At of the intake manifold injection.
  • the above-mentioned operating parameters can be adjusted if, for example, to avoid Vort. Additional storage of fuel appears or is sufficient.
  • the above-mentioned operating parameters can be adjusted, for example, taking into account a characteristic field K, in which suitable values for the relevant operating parameters for which values are known that no flushing of unburned fuel and no supply or subsequent storage of fuel in the intake pipe occurs be set.
  • the values used from the characteristic map K it is possible, for example, to differentiate according to different values for different operating points of the internal combustion engine, for example with regard to load demand, which may have an influence on the operating parameters to be set.
  • the amount of fuel Ms to be introduced into the combustion chamber by means of intake manifold injection is reduced, the amount of fuel MD to be introduced into the combustion chamber by means of direct injection can be correspondingly increased. In this way, despite the avoidance of upstream or downstream fuel, the total desired amount of fuel is introduced into the combustion chamber.
  • further operating parameters such as the opening time to, E and the closing time ts, E of the intake valve and the opening time to, A and the closing time ts, A of the exhaust valve can be taken into account with their current values in the adjustment of the operating parameters.
  • a more targeted adaptation of the operating parameters can take place.
  • the end of the injection can be adjusted specifically to a closing time point of the intake valve.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (100) mit Saugrohreinspritzung und Direkteinspritzung, wobei ein Wert wenigstens eines mit einem Abgas eines Brennraumes (103) der Brennkraftmaschine (100) korrelierten Parameters, der durch Durchspülen von unverbranntem Kraftstoff durch den Brennraum (103) in das Abgas beeinflusst wird, ermittelt wird, und wobei, wenn anhand des ermittelten Wertes des wenigstens einen Parameters auf ein Durchspülen von unverbranntem Kraftstoff geschlossen wird, wenigstens ein Betriebsparameter für eine Befüllung des Brennraumes (103) angepasst wird.

Description

Beschreibung Titel
Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Saugrohreinspritzung und Direkteinspritzung sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.
Stand der Technik
Ein mögliches Verfahren zur Kraftstoffeinspritzung bei Ottomotoren ist die Saug- rohreineinspritzung, welche zunehmend von einer Kraftstoffdirekteinspritzung abgelöst wird. Letzteres Verfahren führt zu deutlich besserer Kraftstoffverteilung in den Brennräumen und somit zu besserer Leistungsausbeute bei geringerem Kraftstoffverbrauch.
Weiterhin gibt es auch Ottomotoren mit einer Kombination von Saugrohreinspritzung und Direkteinspritzung, einem sog. Dualsystem. Dies ist gerade im Lichte immer strengerer Emissionsanforderungen bzw. Emissionsgrenzwerten vorteilhaft, da die Saugrohreinspritzung bspw. bei mittleren Lastbereichen bessere Emissionswerte zur Folge hat als eine Direkteinspritzung. Im Volllastbereich hingegen ermöglicht die Direkteinspritzung bspw. eine Verminderung des sog. Klopfens.
Um ein Ansprechverhalten eines Turboladers zu verbessern, können im Rahmen eines sog. "Scavenging" ein Einlass- und ein Auslassventil eines Brennraumes gleichzeitig geöffnet sein, um höhere Strömungswerte im Abgasrohr und somit im Turbolader zu erhalten. Ein solches Verfahren für eine Brennkraftmaschine mit Saugrohrbetrieb ist bspw. aus der DE 10 2009 028 798 A1 bekannt. Aus der EP 2 781 726 A1 ist bspw. ein Verfahren bekannt, um bei einem Dualsystem ein Durchspülen von Kraftstoff während des gleichzeitigen Öffnens von Ein- und Auslassventil zu reduzieren. Hierzu werden eine Dauer, während der beide Ventile offen sind, und eine mittels Saugrohreinspritzung eingebrachte Kraftstoffmenge auf Basis einer mittels Direkteinspritzung eingebrachten Kraftstoffmenge geändert.
Aus der EP 2 787 203 A1 ist bspw. auch ein Verfahren bekannt, um bei einem Dualsystem ein Durchspülen von Kraftstoff während des gleichzeitigen Öffnens von Ein- und Auslassventil zu reduzieren. Hierzu werden die Einspritzzeiten beider Einspritzungsarten auf eine Zeit, nach dem Schließen des Auslassventils gelegt.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Vorteile der Erfindung
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Betreiben einer Brennkraftmaschi- ne mit Saugrohreinspritzung und Direkteinspritzung. Hierbei wird ein Wert wenigstens eines mit einem Abgas eines Brennraumes der Brennkraftmaschine korrelierten Parameters, der durch Durchspülen von unverbranntem Kraftstoff durch den Brennraum in das Abgas beeinflusst wird, ermittelt. Wenn anhand des ermittelten Wertes des wenigstens einen Parameters auf ein Durchspülen von unver- branntem Kraftstoff geschlossen wird, wird wenigstens ein Betriebsparameter für eine Befüllung des Brennraumes angepasst. Der Wert des wenigstens einen mit dem Abgas des Brennraumes der Brennkraftmaschine korrelierten Parameters kann dabei insbesondere unter Verwendung eines Modells und/oder unter Verwendung wenigstens eines geeigneten Sensors ermittelt werden. Durch ein gleichzeitiges Öffnen von einem Ein- und einem Auslassventil des Brennraumes kann ein Ansprechverhalten eines Turboladers verbessert werden, da so, insbesondere bei niedrigen Drehzahlen, höhere Strömungswerte im Ab- gasrohr und somit im Turbolader erhalten werden können. Je nach genauem
Einbringverhalten von Kraftstoff in den Brennraum, welches nicht nur eine Aufteilung auf Saugrohr- und Direkteinspritzung, sondern auch Einspritzzeiten und Ventilöffnungszeiten umfasst, kann es vorkommen, dass Kraftstoff, welcher mittels Saugrohreinspritzung zunächst in das Saugrohr eingebracht wird, nicht in den Brennraum gelangt, da das Einlassventil noch oder bereits wieder geschlossen ist. Auf diese Weise wird Kraftstoff im Saugrohr vor- bzw. nachgelagert und kann in einer Phase, in der Einlass- und Auslassventil gleichzeitig offen sind, d.h. während des sog. "Savenging", vom Saugrohr durch den Brennraum in das Ab- gasrohr durchgespült werden. Dies bedeutet, dass unverbrannter Kraftstoff in das Abgas gelangt, was bspw. zu erhöhter Bauteilbelastung aufgrund erhöhter
Abgastemperaturen, schlechten Emissionswerten oder auch zu übermäßig hohen Katalysatortemperaturen führen kann.
Das vorgeschlagene Verfahren macht sich nun zunutze, dass sich unverbrannter Kraftstoff, welcher durch den Brennraum durchgespült wird, in verschiedenen Parametern des Abgases selbst oder anderen mit dem Abgas korrelierten Parametern bemerkbar macht. Durchgespülter, unverbrannter Kraftstoff kann somit erkannt werden und es können Betriebsparameter zur Befüllung des Brennraumes mit Kraftstoff auf geeignete Weise angepasst werden, so dass ein Durchspülen von unverbranntem Kraftstoff vermieden oder zumindest reduziert wird, indem vor- bzw. nachgelagerter Kraftstoff im Saugrohr vermieden oder zumindest reduziert wird. Auf diese Weise können bspw. die Bauteilbelastung reduziert, die Emissionswerte verbessert und zu hohe Katalysatortemperaturen vermieden werden. Der in Bezug auf Emission günstige Betrieb mit Saugrohr- und Direk- teinspritzung kann dabei jedoch, wenigstens teilweise, aufrechterhalten werden.
Vorzugsweise umfasst der wenigstens eine mit einem Abgas des Brennraumes der Brennkraftmaschine korrelierte Parameter eine Temperatur, einen Druck und/oder einen Massenstrom des Abgases, einen Lambda-Wert, eine Drehzahl eines mittels des Abgases betriebenen Turboladers und/oder einen Saugrohrdruck vor der Drosselklappe. Zur Ermittlung des Wertes können bspw. ein Temperatursensor im Abgasrohr, eine Lambda-Sonde bzw. ein Drehzahlmesser oder ein Saugrohrdrucksensor verwendet werden. Zusätzlich oder alternativ ist jedoch bspw. auch ein geeignetes Modell zur Berechnung denkbar, insbesondere bei der Temperatur des Abgases. Wenn Kraftstoff in den Abgastrakt überspült wird, kommt es dort zu exothermen Nachreaktionen (sog.„Nachverbrennen"). Dies führt zu einer Enthalpiesteigerung (Druck, Temperatur) des Abgases. Dies wiederum erhöht die Abgasturboladerdrehzahl. Diese Drehzahlerhöhung kann ent- weder direkt über einen Abgasturboladerdrehzahlsensor oder indirekt über eine
Steigerung des Saugrohrdrucks vor Drosselklappe (also nach Verdichterausgang) ermittelt werden. Diese indirekte Bestimmung der Drehzahlerhöhung wäre deutlich kostengünstiger als über den Drehzahlsensor, zumal ein Sensor für den Saugrohrdruck ohnehin meist vorhanden ist. All die genannten Parameter wer- den von einem Durchspülen von Kraftstoff beeinflusst und ermöglichen so eine einfache Erkennung des Durchspülens. Es versteht sich, dass bspw. bereits die Ermittlung nur eines dieser Parameter ausreichend sein kann. Jedoch kann durch die Ermittlung mehrerer dieser Parameter und bspw. auch den Vergleich untereinander eine sicherere Erkennung des Durchspülens erfolgen.
Um aus solchen Parametern auf unverbrannten Kraftstoff im Abgas zu schließen, kann zwischen einem statischen und einem dynamischen Betrieb unterschieden werden. Eine Annahme im statischen Betrieb, z.B. bei konstanter Last und Drehzahl der Brennkraftmaschine, ist, dass es zu ungewollt hohen Vorlagerungseffek- ten von Kraftstoff vor den Einlassventilen kommt. D.h. zum Ende des Ansaugtaktes schließt das Einlassventil und Kraftstoff aus der Saugrohreinspritzung lagert sich in flüssiger Form ab, d.h. bildet einen Wandfilm, und/oder Kraftstoff aus der Saugrohreinspritzung und/oder aus dem Wandfilm lagert sich gasförmiger Form vor den Einlassventilen ab. Mit dem nächsten Ansaugtakt gelangt der flüssige bzw. gasförmige Kraftstoff über die offenen Einlassventile in den Zylinder. Der flüssige Eintrag in den Brennraum lässt sich durch die Saugrohreinspritzung selbst und ein Wandfilmmodell berechnen. Der gasförmige Eintrag in den Brennraum aber verfälscht die Zylinderfüllung mit Luft, da der vorgelagerte Kraftstoffdampf die Luft verdrängt. Dadurch ist die dann folgende Verbrennung zu fett bzw. erfolgt unter Luftmangel was sich in einem Lambdawert kleiner als Eins messen lässt. Desweiteren führt die fette Verbrennung zu einer Absenkung der Verbrennungs- und damit zu einer Absenkung der Abgastemperatur. Dies wiederum führt zu einem geringeren Abgasstrom der über eine verringerte Abgasturbo- laderdrehzahl direkt oder alternativ in einem Absenken des Saugrohrdrucks indirekt gemessen werden kann.
Im dynamischen Betrieb kann Spülen (engl. "Scavenging") einen wesentlichen Beitrag zur Erhöhung des Drehmomentes bei geringen Drehzahlen der Brenn- kraftmaschine leisten. Ein- und Auslassventile werden so eingestellt, dass eine
Ventilüberschneidung entsteht (das Einlassventil öffnet, bevor das Auslassventil schließt und zwar im Ausstoßtakt kurz vor dem oberen Totpunkt). Durch das (dynamische) Druckgefälle zwischen Luft- und Abgastrakt wird der Brennraum mit Frischluft gefüllt und gleichzeitig das von der letzten Verbrennung im Brennraum verbliebene Restgas ausgespült. Die bessere Füllung des Zylinders mit Frischluft ermöglicht ein höheres Drehmoment, da zum einen eine größere Kraftstoffmenge verbrannt werden kann und zum anderen der geringe Restgasanteil das Klopfverhalten der Brennkraftmaschine verbessert. Der dadurch höhere Massenstrom über die Turbine des Turboladers führt zu einem höheren Aufstau und damit zu einer höheren Turbinenleistung und zu einem höheren Ladedruck. Der höhere
Ladedruck kann wiederum zur Steigerung des Drehmomentes genutzt werden, womit sich diese Funktion selbst verstärkt. Die durch die Verdünnung mit Frischluft sinkende Abgastemperatur begrenzt bei hohen Spülraten die Wirksamkeit der Funktion. Außerdem ist die maximale Spülluftmenge zu begrenzen, um die Ab- gasnachbehandlung nicht zu stören. Vier-Zylinder-Motoren mit einflutiger Turbine erfordern in der Regel kurze Öffnungsdauern der Auslassventile, um Druckpulse durch Öffnen der Auslassventile von den Spülphasen der Nachbarzylinder zeitlich zu entkoppeln. Damit wird ein treibendes Spüldruckverhältnis von Frischluft zur Abgasseite während der Ventilüberschneidungsphase realisierbar. Bei Drei- Zylinder-Motoren dagegen sind die Öffnungsdauern der Auslassventile in der
Regel nicht limitierend. Alternativ zur kurzen Auslassphase sind auch zweiflutige Turbinen möglich. In allen Konfigurationen ist eine Direkteinspritzung in den Brennraum hilfreich, um Kraftstoffspülverluste während der Ventilüberschneidungsphase zu vermeiden. Verdampfte Kraftstoffvorlagerungen vor den Einlassventilen beim "Scavenging" führen beim Durchspülen zu einem Kraftstoffeintrag in den Brennraum und in das Abgas, was zu einer Temperaturerhöhung (anstatt zu einer Temperaturverringe- rung) im Abgas führt. Weiterhin führen diese zu einem größeren dynamischen
Druckgefälle von der Einlassventilseite zur Auslassventilseite infolge einer Kraftstoffverdampfung und damit einer Druckerhöhung auf der Einlassventilseite, was zu einer größeren als vorgesehenen Spülmenge führt, die die Abgasnachbehandlung stört (Veränderung des Lambda-Wertes und/oder der Abgastempera- tur). Auch führen diese zu einer fetteren Verbrennung, da die Füllung des Zylinders mit Ansaugluft zusätzlich Kraftstoff aus dem vorigen Arbeitszyklus enthält.
Flüssige Kraftstoffvorlagerungen vor den Einlassventilen beim "Scavenging" können mit dem nächsten Ansaugtakt und Öffnen der Einlassventile in den Brennraum gelangen und Zylinderwände, Kolbenoberflächen, Injektor und Zündkerze benetzen. Können die Mengen an flüssigem Kraftstoff nicht mit der Hauptverbrennung rechtzeitig verdampft und verbrannt werden, kommt es zu Belagsund Rußbildung. Verdampfen die Benetzungen aus flüssigem Kraftstoff rechtzeitig, so führen sie aber zu einer Abkühlung der benetzten Komponenten und er- höhen zudem die Gefahr der Belagsbildung. Im Übrigen treten die gleichen Effekte bzgl. fetterem Lambda und geringerer Abgastemperatur auf, wie sie im Zusammenhang mit verdampften Kraftstoffvorlagerungen erläutert wurden.
Vorteilhafterweise umfasst der wenigstens eine Betriebsparameter eine mittels Saugrohreinspritzung in das Saugrohr einzubringende Kraftstoff menge, eine Einspritzdauer und/oder einen Einspritzbeginn. So kann bspw. die vorgelagerte Kraftstoff menge durch Reduzierung der mittels Saugrohreinspritzung einzubringenden Kraftstoffmenge reduziert werden. Ebenso kann bspw. der Einspritzbeginn angepasst werden, um die vor- bzw. nachgelagerte Kraftstoffmenge zu re- duzieren. Auf diese Weise kann eine besonders einfache Vermeidung oder zumindest Reduzierung des Durchspülens erfolgen.
Es ist von Vorteil, wenn der wenigstens eine Betriebsparameter für die Befüllung des Brennraumes unter Berücksichtigung eines aktuellen Wertes wenigstens ei- nes weiteren Betriebsparameters für die Befüllung des Brennraumes angepasst wird. Der wenigstens eine weitere Betriebsparameter kann dabei insbesondere eine Einspritzdauer und/oder einen Einspritzbeginn der Saugrohreinspritzung und/oder wenigstens einen Ansteuerparameter des Einlassventils und/oder eines Auslassventils des Brennraumes umfassen. Der wenigstens eine Ansteuerparameter des Einlassventils und/oder des Auslassventils wiederum kann insbesondere jeweils eine Einstellung eines Ventilhubs und/oder eines Öffnungszeitpunktes und/oder eines Schließzeitpunktes umfassen. Dies ist insbesondere bei Verwendung einer Brennkraftmaschine mit variablem Ventiltrieb möglich, mittels welchem die Öffnungs- und Schließzeitpunkte sowie die Ventilhübe der Ventile individuell eingestellt werden können. Als variable Ventiltriebe kommen hier bspw. elektrische bzw. elektro-mechanische Ventiltriebe oder hydraulische Ventiltriebe in Frage, welche an sich bekannt sind. Durch eine solche Berücksichtigung eines oder mehrerer weitere Betriebsparameter kann eine genauere An- passung der anzupassenden Betriebsparameter erfolgen. Insbesondere kann auf diese Weise auch eine Anpassung in Abhängigkeit von einer aktuellen Betriebssituation der Brennkraftmaschine, wie bspw. einer aktuellen Lastanforderung, die sich auf die Betriebsparameter auswirkt, erfolgen. Vorzugsweise umfasst, wenn bei der Anpassung des wenigstens einen Betriebsparameters ermittelt wird, dass eine geforderte, mittels Saugrohreinspritzung in den Brennraum einzubringende Kraftstoffmenge nicht vollständig mittels Saugrohreinspritzung in den Brennraum einbringbar ist, der wenigstens eine Betriebsparameter eine mittels Direkteinspritzung in den Brennraum einzubringende Kraftstoff menge, die wenigstens den nicht mittels Saugrohreinspritzung in den
Brennraum einbringbaren Anteil abdeckt bzw. kompensiert. Sollte bspw. aufgrund einer hohen Lastanforderung eine sehr hohe Menge an mittels Saugrohreinspritzung zuzumessender Kraftstoff menge erforderlich sein, was jedoch zu einer nicht zu vermeidenden Vor- bzw. Nachlagerung von Kraftstoff im Saug- rohr führen würde, so kann ein Teil der mittels Saugrohreinspritzung zuzumessenden Kraftstoffmenge anstatt mittels Saugrohreinspritzung mittels Direkteinspritzung in den Brennraum eingebracht werden. Es ist auch denkbar, dass nicht nur ein Teil, sondern bei Bedarf die gesamte mittels Saugrohreinspritzung zuzumessende Kraftstoffmenge auf die Direkteinspritzung übertragen wird. Dies ist aufgrund der Flexibilität in einem Dualsystem sehr einfach möglich, so dass zum einen die nötige Kraftstoffmenge in den Brennraum eingebracht wird und zum anderen trotzdem eine Vor- bzw. Nachlagerung von Kraftstoff vermieden wird. Vorteilhafterweise wird der wenigstens eine Betriebsparameter unter Berücksichtigung des ermittelten Wertes des wenigstens einen Parameters angepasst. Durch Ermittlung der Menge an vor- bzw. nachgelagertem oder durchgespültem Kraftstoff aus dem ermittelten Wert kann eine genauere Anpassung der Betriebsparameter erfolgen.
Es ist von Vorteil, wenn der wenigstens eine Betriebsparameter unter Berücksichtigung wenigstens eines zugehörigen, hinterlegten Wertes angepasst wird. So können bspw. im Rahmen einer Bedatung bzw. einer Applikation oder bei Testversuchen Werte für die anzupassenden Betriebsparameter ermittelt wer- den, bei denen eine Vor- bzw. Nachlagerung von Kraftstoff sicher vermieden wird. Diese Werte können, bspw. für verschiedene weitere Betriebsparameter und/oder Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine, in einem Kennfeld oder dergleichen hinterlegt werden. Wird nun ein Durchspülen von Kraftstoff erkannt, können die hinterlegten Werte für die Betriebsparameter eingestellt werden, so dass eine Vor- bzw. Nachlagerung von Kraftstoff vermieden wird.
Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät, insbesondere ein Motorsteuergerät, eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
Auch die Implementierung des Verfahrens in Form eines Computerprogramms ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerpro- gramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich. Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figuren 1 a und 1 b zeigen schematisch zwei Brennkraftmaschinen, welche für ein erfindungsgemäßes Verfahren herangezogen werden können.
Figur 2 zeigt schematisch einen Zylinder einer Brennkraftmaschine, welcher für ein erfindungsgemäßes Verfahren herangezogen werden kann.
Figur 3 zeigt schematisch ein Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In Figur 1 a ist schematisch und vereinfacht eine Brennkraftmaschine 100 gezeigt, welche für ein erfindungsgemäßes Verfahren herangezogen werden kann. Beispielhaft weist die Brennkraftmaschine 100 vier Brennräume 103 und ein Saugrohr 106 auf, welches an jeden der Brennräume 103 angeschlossen ist.
Das Saugrohr 106 weist dabei für jeden Brennraum 103 einen Kraftstoff! njektor 107 auf, der in dem jeweiligen Abschnitt des Saugrohrs kurz vor dem Brennraum angeordnet ist. Die Kraftstoffinjektoren 107 dienen somit einer Saugrohreinspritzung. Weiterhin weist jeder Brennraum 103 einen Kraftstoff! njektor 1 1 1 für eine Direkteinspritzung auf.
In Figur 1 b ist schematisch und vereinfacht eine weitere Brennkraftmaschine 200 gezeigt, welche für ein erfindungsgemäßes Verfahren herangezogen werden kann. Beispielhaft weist die Brennkraftmaschine 100 vier Brennräume 103 und ein Saugrohr 206 auf, welches an jeden der Brennräume 103 angeschlossen ist.
Das Saugrohr 206 weist dabei für alle Brennräume 103 einen gemeinsamen Kraftstoffinjektor 207 auf, der im Saugrohr bspw. kurz nach einer hier nicht gezeigten Drosselklappe angeordnet ist. Der erste Kraftstoffinjektor 207 dient somit einer Saugrohreinspritzung. Weiterhin weist jeder Brennraum 103 einen Kraftstoffinjektor 1 1 1 für eine Direkteinspritzung auf. Beide gezeigten Brennkraftmaschinen 100 und 200 verfügen somit über ein sog.
Dualsystem, d.h. über Saugrohreinspritzung und Direkteinspritzung. Der Unterschied besteht lediglich in der Art der Saugrohreinspritzung. Während bspw. die in Figur 1 a gezeigte Saugrohreinspritzung eine Kraftstoffzumessung individuell für jeden Brennraum erlaubt, wie dies bspw. für höherwertige Brennkraftmaschi- nen verwendet werden kann, ist die in Figur 1 b gezeigte Saugrohreinspritzung einfacher in ihrem Aufbau und ihrer Ansteuerung. Bei den beiden gezeigten Brennkraftmaschinen kann es sich insbesondere um Ottomotoren handeln.
In Figur 2 ist ein Zylinder 102 der Brennkraftmaschine 100 schematisch und ver- einfacht, jedoch detaillierter als in Figur 1 a dargestellt. Der Zylinder 102 hat einen
Brennraum 103, der durch Bewegung eines Kolbens 104 vergrößert oder verkleinert wird. Bei der vorliegenden Brennkraftmaschine kann es sich insbesondere um einen Ottomotor handeln. Der Zylinder 102 weist ein Einlassventil 105 auf, um Luft oder ein Kraftstoff-Luft-
Gemisch in den Brennraum 103 einzulassen. Die Luft wird über das Saugrohr
106 eines Luftzuführungssystems zugeführt, an dem sich der Kraftstoffinjektor
107 befindet. Angesaugte Luft wird über das Einlassventil 105 in den Brennraum 103 des Zylinders 102 eingelassen. Eine Drosselklappe 1 12 in dem Luftzufüh- rungssystem dient zum Einstellen des erforderlichen Luftmassenstroms in den
Zylinder 102.
Die Brennkraftmaschine kann im Zuge einer Saugrohreinspritzung betrieben werden. Mit Hilfe des Kraftstoffinjektors 107 wird im Zuge dieser Saugrohrein- spritzung Kraftstoff in das Saugrohr 106 eingespritzt, so dass sich dort ein Luft- Kraftstoffgemisch bildet, das über das Einlassventil 105 in den Brennraum 103 des Zylinders 102 eingelassen wird. Die Brennkraftmaschine kann auch im Zuge einer Direkteinspritzung betrieben werden. Zu diesem Zweck ist der Kraftstoffinjektor 1 1 1 an dem Zylinder 102 angebracht, um Kraftstoff direkt in den Brennraum 103 einzuspritzen. Bei dieser Direkteinspritzung wird das zur Verbrennung benötigte Luft-Kraftstoffgemisch direkt im Brennraum 103 des Zylinders 102 gebildet.
Der Zylinder 102 ist weiterhin mit einer Zündeinrichtung 1 10 versehen, um zum Starten einer Verbrennung in dem Brennraum 103 einen Zündfunken zu erzeugen. Verbrennungsabgase werden nach einer Verbrennung aus dem Zylinder 102 über ein Abgasrohr 108 ausgestoßen. Das Ausstoßen erfolgt abhängig von der Öffnung eines Auslassventils 109, das ebenfalls an dem Zylinder 102 angeordnet ist. Ein- und Auslassventile 105, 109 werden geöffnet und geschlossen, um einen Viertaktbetrieb der Brennkraftmaschine 100 in bekannter Weise auszuführen.
Für das Einlassventil 105 ist ein Einlassventiltrieb 105' vorgesehen und für das Auslassventil 109 ist ein Auslassventiltrieb 109' vorgesehen. Durch diese Ventiltriebe wird ein variabler Ventiltrieb bereitgestellt, womit sowohl die Öffnungs- und Schließzeiten als auch die Ventilhübe der Ventile individuell eingestellt werden können. Die Ventiltriebe können bspw. elektro-mechanisch oder hydraulisch ausgebildet sein. Die Verstellung sowohl der Zeiten als auch des Ventilhubs kann dabei bspw. kontinuierlich oder in Stufen erfolgen. Es versteht sich, dass die Ventile der übrigen Brennräume bzw. Zylinder, die bspw. in den Figuren 1 und 2 gezeigt sind, ebenfalls über solche Ventiltriebe verfügen.
Weiterhin ist ein Turbolader 130 vorgesehen, in den aus dem Abgasrohr 108 abgezweigtes Abgas zugeführt wird, um dort bspw. eine Turbine anzutreiben. Im Turbolader 130 wird über diese Turbine wiederum eine weitere Turbine angetrieben, die angesaugte Frischluft verdichtet und bspw. über einen Ladeluftkühler 131 zum Saugrohr 107 führt. Auf diese Weise kann ein erhöhter Druck im Saugrohr bereitgestellt werden.
Weiterhin sind ein Temperatursensor 120 zur Erfassung der Temperatur des Abgases und eine Lambda-Sonde 121 im Abgasrohr 108 sowie ein Drehzahlmesser 122 zur Erfassung der Drehzahl des Turboladers 130 vorgesehen.
Die Brennkraftmaschine 100 kann mit Direkteinspritzung, mit Saugrohreinspritzung oder in einem Misch betrieb betrieben werden. Dies ermöglicht die Wahl der jeweils optimalen Betriebsart zum Betreiben der Brennkraftmaschine 100 abhängig von dem momentanen Betriebspunkt. So kann die Brennkraftmaschine 100 beispielsweise in einem Saugrohreinspritzungsbetrieb betrieben werden, wenn sie bei niedriger Drehzahl und niedriger Last betrieben wird, und sie kann in einem Direkteinspritzungsbetrieb betrieben werden, wenn sie mit hoher Drehzahl und hoher Last betrieben wird. Über einen großen Betriebsbereich hinweg ist es jedoch sinnvoll, die Brennkraftmaschine 100 in einem Mischbetrieb zu betreiben, bei dem die dem Brennraum 103 zuzuführende Kraftstoff menge anteilig durch Saugrohreinspritzung und Direkteinspritzung zugeführt wird.
Weiterhin ist eine als Steuergerät 1 15 ausgebildete Recheneinheit zum Steuern der Brennkraftmaschine 100 vorgesehen. Das Steuergerät 1 15 kann die Brennkraftmaschine 100 in der Direkteinspritzung, der Saugrohreinspritzung oder dem Mischbetrieb betreiben. Weiterhin kann das Steuergerät 1 15 auch die Ventiltriebe 105' und 109' ansteuern sowie Werte vom Temperatursensor 120, von der Lambda-Sonde 121 und vom Drehzahlmesser 122 erfassen. Ebenso kann das Steuergerät 1 15 bspw. den Turbolader 120 ansteuern.
Die in Bezug auf Figur 2 näher erläuterte Funktionsweise der Brennkraftmaschine 100 lässt sich auch auf die Brennkraftmaschine 200 gemäß Figur 1 b übertragen, nur mit dem Unterschied, dass für alle Brennräume bzw. Zylinder nur ein gemeinsamer Kraftstoffinjektor vorgesehen ist. Bei einer Saugrohreinspritzung bzw. bei einem Mischbetrieb wird daher der einzige Kraftstoff! njektor im Saugrohr dauerhaft angesteuert. In Figur 3 ist schematisch ein Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Zunächst werden beispielhaft die Temperatur TA des Abgases mittels des Temperatursensors und der Lambda- Wert λ mittels der Lambda-Sonde ermittelt. Alternativ oder zusätzlich zu der Er- mittlung der Werte mittels der Sensoren können auch geeignete Modelle zur
Schätzung und/oder Berechnung herangezogen werden. Zusätzlich ist eine zusätzliche oder alternative Ermittlung bspw. des Saugrohrdrucks Ps und/oder einer Drehzahl ητ eines mittels des Abgases betriebenen Turboladers möglich, wie dies mittels gestrichelter Linien angedeutet ist.
In einem Au swertesch ritt A wird nun anhand eines oder mehrere der ermittelten Werte der Temperatur TA des Abgases, des Lambda-Wertes λ, des Saugrohrdrucks Ps und der Drehzahl ητ entschieden, ob ein Durchspülen von unverbranntem Kraftstoff vom Saugrohr durch den Brennraum in das Abgas im Abgasrohr vorliegt. Je nach Zuverlässigkeit der ermittelten einzelnen Werte und/oder deren
Genauigkeit können die Werte bspw. gemeinsam für die Entscheidung oder bspw. auch nur zur gegenseitigen Plausibilisierung herangezogen werden. Für eine detailliertere Erläuterung der Möglichkeiten, auf unverbrannten Kraftstoff zu schließen, sei im Übrigen auf obige Erläuterungen verwiesen.
Wird in dem Au swertesch ritt A auf ein Durchspülen von unverbranntem Kraftstoff geschlossen, so können als Betriebsparameter bspw. die Kraftstoffmenge Ms, die mittels Saugrohreinspritzung in den Brennraum eingebracht werden soll, der Einspritzzeitpunkt t.E und die Einspritzdauer At der Saugrohreinspritzung angepasst werden.
So kann die Kraftstoffmenge Ms, die mittels Saugrohreinspritzung in den Brennraum eingebracht werden soll bspw. reduziert, während gleichzeitig der Einspritzzeitpunkt t.E in Richtung früher verschoben und verkürzt werden. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass unverbrannter Kraftstoff durchgespült wird.
Es versteht sich, dass bspw. auch nur ein oder zwei der genannten Betriebsparameter angepasst werden können, wenn dies bspw. zur Vermeidung der Vorbzw. Nachlagerung von Kraftstoff ausreichend erscheint oder ist. Die genannten Betriebsparameter können bspw. unter Berücksichtigung eines Kennfeldes K, in dem geeignete Werte für die betreffenden Betriebsparameter, für welche Werte bekannt ist, dass kein Durchspülen von unverbranntem Kraftstoff und keine Vor- bzw. Nachlagerung von Kraftstoff im Saugrohr auftritt, ange- passt bzw. eingestellt werden.
Bei den aus dem Kennfeld K verwendeten Werten kann dabei bspw. nach unterschiedlichen Werten für unterschiedliche Betriebspunkte der Brennkraftmaschine, bspw. hinsichtlich Lastanforderung, unterschieden werden, welche Einfluss auf die einzustellenden Betriebsparameter haben können.
Weiterhin kann, wenn die die Kraftstoffmenge Ms, die mittels Saugrohreinspritzung in den Brennraum eingebracht werden soll, reduziert wird, die Kraftstoffmenge MD, die mittels Direkteinspritzung in den Brennraum eingebracht werden soll, entsprechend erhöht werden. Auf diese Weise wird trotz der Vermeidung von vor- bzw. nachgelagertem Kraftstoff insgesamt die gewünschte Kraftstoffmenge in den Brennraum eingebracht.
Weiterhin können weitere Betriebsparameter, wie bspw. der Öffnungszeitpunkt to,E und der Schließzeitpunkt ts,E des Einlassventils sowie der Öffnungszeitpunkt to,A und der Schließzeitpunkt ts,A des Auslassventils mit deren aktuellen Werten bei der Anpassung der Betriebsparameter berücksichtigt werden. Auf diese Weise kann bspw. eine gezieltere Anpassung der Betriebsparameter erfolgen. So kann bspw. über eine Anpassung des Einspritzbeginns und der Einspritzdauer das Ende der Einspritzung gezielt auf einen Schließzeitpunt des Einlassventils angepasst werden.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (100, 200) mit Saugrohreinspritzung und Direkteinspritzung,
wobei ein Wert wenigstens eines mit einem Abgas eines Brennraumes (103) der Brennkraftmaschine (100, 200) korrelierten Parameters, der durch Durchspülen von unverbranntem Kraftstoff durch den Brennraum (103) in das Abgas beeinflusst wird, ermittelt wird, und
wobei, wenn anhand des ermittelten Wertes des wenigstens einen Parameters (TA, λ, Ps, ητ) auf ein Durchspülen von unverbranntem Kraftstoff geschlossen wird, wenigstens ein Betriebsparameter (Ms, MD, At,†.E) für eine Befüllung des Brennraumes (103) angepasst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der wenigstens eine mit einem Abgas des Brennraumes (103) der Brennkraftmaschine (100, 200) korrelierte Parameter (TA, λ, Ps, ητ) eine Temperatur (TA), einen Druck und/oder einen Massenstrom des Abgases, einen Lambda-Wert (λ), eine Drehzahl (ητ) eines mittels des Abgases betriebenen Turboladers (130) und/oder einen Saugrohrdruck (Ps) umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der wenigstens eine Betriebsparameter (Ms, MD, At, ts) eine mittels Saugrohreinspritzung(Ms) in das Saugrohr (106, 206) einzubringende Kraftstoff menge (Μκ), eine Einspritzdauer (At) und/oder einen Einspritzbeginn (†.E) umfasst.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Betriebsparameter (Ms, MD, At,†.E) für die Befüllung des Brennraumes (103) unter Berücksichtigung eines aktuellen Wertes wenigstens eines weiteren Betriebsparameters (to,E, ts,E, to,A, ts,A) für die Befüllung des Brennraumes (103) angepasst wird
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der wenigstens eine weitere Betriebsparameter (to,E, ts,E, to,A, ts,A) eine Einspritzdauer und/oder einen Einspritzbeginn der Saugrohreinspritzung und/oder wenigstens einen Ansteuerparameter (to,E, ts,E, to,A, ts,A) des Einlassventils (105) und/oder eines Auslassventils (109) des Brennraumes (103) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der wenigstens eine Ansteuerparameter (to,E, ts,E, to,A, ts,A) des Einlassventils (105) und/oder des Auslassventils (109) jeweils eine Einstellung eines Ventilhubs und/oder eines Öffnungszeitpunktes (to,E, to,A) und/oder eines Schließzeitpunktes (ts,E, ts,A) umfasst.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei, wenn bei der Anpassung des wenigstens einen Betriebsparameters ermittelt wird, dass eine geforderte, mittels Saugrohreinspritzung in den Brennraum (103) einzubringende Kraftstoff menge nicht vollständig mittels Saugrohreinspritzung in den Brennraum (103) einbringbar ist, der wenigstens eine Betriebsparameter eine mittels Direkteinspritzung in den Brennraum (103) einzubringende Kraftstoffmenge umfasst, die wenigstens den nicht mittels Saugrohreinspritzung in den Brennraum (103) einbringbaren Anteil abdeckt.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Betriebsparameter (Ms, MD, At, te) unter Berücksichtigung des ermittelten Wertes des wenigstens einen Parameters angepasst wird.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Betriebsparameter (Ms, MD, At, .E) unter Berücksichtigung wenigstens eines zugehörigen, hinterlegten Wertes angepasst wird.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Wert des wenigstens einen mit dem Abgas des Brennraumes (103) der Brennkraftmaschine (100, 200) korrelierten Parameters (TA, λ) unter Verwendung eines Modells und/oder unter Verwendung wenigstens eines geeigneten Sensors (120, 121 , 122) ermittelt wird.
1 1 . Recheneinheit (1 15), die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
12. Computerprogramm, das eine Recheneinheit (1 15) dazu veranlasst, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit (1 15) ausgeführt wird.
Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 12.
PCT/EP2016/078964 2015-12-10 2016-11-28 Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine WO2017097615A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/060,201 US10519892B2 (en) 2015-12-10 2016-11-28 Method for operating an internal combustion engine
KR1020187019218A KR20180091047A (ko) 2015-12-10 2016-11-28 내연 기관을 작동시키기 위한 방법
CN201680072090.2A CN108291492B (zh) 2015-12-10 2016-11-28 用于运行内燃机的方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015224790.2 2015-12-10
DE102015224790.2A DE102015224790A1 (de) 2015-12-10 2015-12-10 Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017097615A1 true WO2017097615A1 (de) 2017-06-15

Family

ID=57396470

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2016/078964 WO2017097615A1 (de) 2015-12-10 2016-11-28 Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10519892B2 (de)
KR (1) KR20180091047A (de)
CN (1) CN108291492B (de)
DE (1) DE102015224790A1 (de)
WO (1) WO2017097615A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7272251B2 (ja) * 2019-12-05 2023-05-12 株式会社デンソー 内燃機関の駆動制御装置
JP7571753B2 (ja) * 2022-03-14 2024-10-23 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005133632A (ja) * 2003-10-30 2005-05-26 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御方法
JP2008101540A (ja) * 2006-10-19 2008-05-01 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
DE102009028798A1 (de) 2009-08-21 2011-02-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Durchführen einer Saugrohreinspritzung
EP2781726A1 (de) 2011-11-18 2014-09-24 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Steuervorrichtung für einen verbrennungsmotor
EP2787203A1 (de) 2011-12-01 2014-10-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Steuerungsvorrichtung für einen verbrennungsmotor
JP2014224461A (ja) * 2013-05-15 2014-12-04 日産自動車株式会社 内燃機関の制御装置および制御方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2504359B (en) * 2012-07-27 2016-01-06 Perkins Engines Co Ltd Method of controlling operation of an engine having both an exhaust fluid recirculation apparatus and an exhaust fluid treatment apparatus
US9074543B2 (en) * 2012-08-07 2015-07-07 Ford Global Technologies, Llc Method and system for engine unburned hydrocarbon control

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005133632A (ja) * 2003-10-30 2005-05-26 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御方法
JP2008101540A (ja) * 2006-10-19 2008-05-01 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
DE102009028798A1 (de) 2009-08-21 2011-02-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Durchführen einer Saugrohreinspritzung
EP2781726A1 (de) 2011-11-18 2014-09-24 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Steuervorrichtung für einen verbrennungsmotor
EP2787203A1 (de) 2011-12-01 2014-10-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Steuerungsvorrichtung für einen verbrennungsmotor
JP2014224461A (ja) * 2013-05-15 2014-12-04 日産自動車株式会社 内燃機関の制御装置および制御方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180091047A (ko) 2018-08-14
US10519892B2 (en) 2019-12-31
CN108291492A (zh) 2018-07-17
CN108291492B (zh) 2022-04-26
DE102015224790A1 (de) 2017-06-14
US20180363585A1 (en) 2018-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AT516620B1 (de) Dual-Fuel-Brennkraftmaschine
DE102008001670A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE102006009920A1 (de) Bestimmung zylinderindividueller Korrekturwerte der Einspritzmenge einer Brennkraftmaschine
DE102006021091B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose der Wirksamkeit eines Abgaskatalysators
DE102006019894B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE102016110517A1 (de) Kraftstoffschätzvorrichtung
EP2601397A2 (de) Adaptionsverfahren zur einspritzventilansteuerung und zylindergleichstellung
EP2388582B1 (de) Verfahren sowie Steuereinrichtung zur Ermittlung einer Viskositäts-Kenngröße eines Motoröls
DE102010029933B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems
EP2238329B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der zusammensetzung eines kraftstoffgemischs
EP1431557A2 (de) Verfahren zur Zylindergleichstellung
WO2017097615A1 (de) Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine
EP2633175A1 (de) Verfahren zur überwachung einer adaption einer einspritzzeit eines einspritzventils einer brennkraftmaschine
DE102011004068B3 (de) Verfahren und Steuervorrichtung zum Gleichstellen mehrerer Zylinder einer Brennkraftmaschine
DE19724249A1 (de) Ansaugregelgerät und -verfahren für einen Motor
WO2013113542A1 (de) Verfahren zur steuerung einer brennkraftmaschine
DE112013001807B4 (de) Bestimmungsvorrichtung für Maschinenkraftstoffeigenschaften
DE102006021090B3 (de) Verfahren zur Gleichstellung von Zylindern einer Brennkraftmaschine
DE102005010028B4 (de) Reglervorrichtung zur Kompensation von Streuungen von Injektoren
WO2017093061A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betrieb einer brennkraftmaschine, insbesondere eines kraftfahrzeugs mit dualer kraftstoffeinspritzung
EP3430252A1 (de) Verfahren und steuervorrichtung zum bestimmen einer menge einer füllungskomponente in einem zylinder einer verbrennungskraftmaschine
DE102006030192A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE102007058234A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE102015103238A1 (de) Sprühwinkel-Ermittlungsvorrichtung
WO2017036682A1 (de) Verfahren zum ermitteln des verdampften anteils einer mittels saugrohreinspritzung abgesetzten kraftstoffmenge

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16801517

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20187019218

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020187019218

Country of ref document: KR

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16801517

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1