DE102004041218A1

DE102004041218A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102004041218A1
Application number: DE102004041218A
Authority: DE
Inventors: Andreas Pfaeffle; Stefan Polach; Dietmar Stapel; Oliver Brox; Matthias Wild
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-08-26
Filing date: 2004-08-26
Publication date: 2006-03-02
Also published as: ITMI20051595A1; US20060054131A1; FR2874654A1; FR2874654B1; US7150261B2

Abstract

Es werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine beschrieben, bei dem ausgehend von wenigstens einer Momentengröße eine Kraftstoffmengengröße ermittelt wird. Für wenigstens zwei Betriebsarten erfolgt die Ermittlung der Kraftstoffmengengröße gemäß zweier unterschiedlicher Vorgehensweisen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, insbesondere für eine Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung.

Bei Verfahren und Vorrichtungen zur Steuerung einer Brennkraftmaschine wird das gewünschte Drehmoment ausgehend vom Fahrerwunsch ermittelt und in eine einzuspritzende Kraftstoffmenge umgerechnet. Vorzugsweise wird dabei eine während eines Einspritzzyklusses einzuspritzende Gesamteinspritzmenge vorgegeben.

Die sich bei dieser Umrechnung ergebende Gesamteinspritzmenge bezieht sich ausschließlich auf eine spezifische Betriebsart des Motors. Bei einer Betriebsart handelt es sich beispielsweise bei einem Dieselmotor um den Magerbetrieb mit einer konventionellen Dieselverbrennung. Die Betriebsart bestimmt den Wirkungsgrad der Kraftstoffumsetzung in Drehmoment. Werden zusätzliche Betriebsarten verwendet, z. B. ein Betriebszustand, in dem ein Partikelfilter regeneriert wird, so ändert sich der Wirkungsgrad. Dies hat zur Folge, dass die Umrechnung von Moment in Kraftstoffmenge nicht mehr die korrekten Ergebnisse liefert. Diese Wirkungsgradverschlechterung beruht darauf, dass bei der Regeneration Kraftstoff in einem Winkelbereich eingespritzt wird, der nur einen geringen oder gar keinen Beitrag zum Gesamtdrehmoment liefert. Daher muss gegebenenfalls die Kraftstoffmenge so korrigiert werden, dass das gewünschte Moment erreicht wird. Eine solche Korrektur bei den einzelnen Betriebsarten hat den Nachteil, dass bei jeder zusätzlichen Betriebsart eine Abhängigkeit zu jeder anderen Betriebsart besteht.

Durch die gegenseitige Abhängigkeit der Umrechnung entsteht ein erheblicher Aufwand bei der Applikation der Funktionalität Umrechnung zwischen Moment und Gesamteinspritzmenge. Um den Applikationsaufwand zu minimieren, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass für jede Betriebsart die Ermittlung der Kraftstoffmenge gemäß einer unterschiedlichen Vorgehensweise erfolgt.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform erläutert. Die einzige Figur zeigt ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorgehensweise.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In der Figur ist die erfindungsgemäße Vorgehensweise am Beispiel einer Brennkraftmaschine mit Selbstzündung beschrieben. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist dabei nicht auf eine solche Brennkraftmaschine beschränkt. Sie kann bei beliebigen Brennkraftmaschinen eingesetzt werden, bei denen die Aufgabe besteht, ausgehend von dem gewünschten Moment eine einzuspritzende Kraftstoffmenge vorzugeben. Dies gilt insbesondere für alle direkteinspritzenden Brennkraftmaschinen und Brennkraftmaschinen mit Selbstzündung.
In der Figur ist mit 100 eine Momentenvorgabe bezeichnet. Diese beaufschlagt eine erste Vorgehensweise 110 mit einem Signal M bezüglich des gewünschten Moments. Entsprechend wird eine zweite Vorgabe 120 mit dem entsprechenden Signal beaufschlagt. Eine dritte Vorgabe 130 wird ebenfalls mit dem Signal M bezüglich des gewünschten Moments beaufschlagt. In der Figur sind drei Vorgehensweise 110, 120 und 130 dargestellt. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist nicht auf diese Anzahl von Vorgehensweisen beschränkt. Sie kann bei jeder beliebigen Anzahl von Vorgehensweisen, wobei wenigstens zwei Vorgehensweisen vorzusehen sind, angewandt werden. Die erste Vorgehensweise 110, die zweite Vorgehensweise 120 und die dritte Vorgehensweise 130 beaufschlagen jeweils einen Eingang eines Umschaltmittels 150, das wahlweise einen seiner Eingänge mit einem Ausgang des Umschaltmittels 150 verbindet. Das Umschaltmittel 150 beaufschlagt eine Mengenverteilung 160 mit dem entsprechenden Eingangssignal des Umschaltmittels 150. Die Mengenverteilung 160 beaufschlagt verschiedene Teileinspritzmengenvorgaben 162, 164 und 166. Die Umschaltmittel 150 und die Mengenverteilung 160 werden von einer Steuerung 170 mit entsprechenden Ansteuersignalen beaufschlagt.
Die Momentenvorgabe 100 berechnet ausgehend von dem Fahrerwunsch, der vorzugsweise mit einem Sensor erfasst wird, und gegebenenfalls weiteren Betriebskenngrößen ein gewünschtes Moment M. Dieses gewünschte Moment M gibt an, wie viel Moment der Fahrer wünscht. Die erste Vorgehensweise 110, die zweite Vorgehensweise 120 und die dritte Vorgehensweise 130 berechnen ausgehend von diesem gewünschten Moment M und gegebenenfalls weiteren Betriebskenngrößen die hierzu benötigte Kraftstoffmenge. Vorzugsweise berechnen die Vorgehensweisen die Gesamteinspritzmenge. Als wesentliche Größe, geht in die Umrechnung vom Moment in Menge der jeweilige Wirkungsgrad ein. Der Wirkungsgrad ist im Wesentlichen durch den Zeitpunkt der Einspritzung bestimmt. Erfolgt die Kraftstoffeinspritzung vor oder im Bereich des oberen Totpunktes, so wird die gesamte eingespritzte Kraftstoffmenge in Moment umgesetzt. Der Wirkungsgrad nimmt hier den Wert 1 an. Erfolgt die Einspritzung sehr spät nach dem oberen Totpunkt, so gelangt der Kraftstoff mehr oder weniger unverbrannt in das Abgassystem. In diesem Fall ist der nimmt der Wirkungsgrad Werte kleiner als 1 an.
Ein solcher Übergang des Kraftstoffes oder teilweise umgesetzten Kraftstoffes in das Abgassystem wird insbesondere in Betriebszuständen gewünscht, bei denen das Abgasnachbehandlungssystem regeneriert wird. Ein solches zu regenerierendes Abgasnachbehandlungssystem kann beispielsweise einen Partikelfilter, einen Oxidationskatalysator, einen Stickoxidkatalysator und/oder andere Katalysatoren umfassen. Ein solcher Regenerationsbetrieb wird im Folgenden als Betriebsart bezeichnet.
Die erste Betriebsart ist üblicherweise der Normalbetrieb, bei dem der Kraftstoff vollständig in Moment umgesetzt wird. Eine zweite Betriebsart kann beispielsweise ein Regenerationsbetrieb eines Partikelfilters und die dritte Betriebsart ein Regenerationsbetrieb des Stickoxidkatalysators sein. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass die erste Vorgehensweise 110 die Umrechnung von Moment in Kraftstoffmenge in der ersten Betriebsart durchführt und die zweite Vorgehensweise 120 in der zweiten Betriebsart und die dritte Vorgehensweise 130 in der dritten Betriebsart.
Sind weitere Betriebsarten vorgesehen, so sind entsprechend weitere Vorgehensweisen vorgesehen.
Die Vorgehensweisen berechnen in der jeweiligen Betriebsart als Funktion von dem Momentenwunsch und weiteren Betriebskenngrößen die einzuspritzende Kraftstoffmenge. Als weitere Betriebskenngröße, die wesentlich in die Umrechnung eingeht, ist der Wirkungsgrad der Verbrennung anzusehen.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass die erste, die zweite und die dritte Vorgehensweise sich dadurch unterscheiden, dass unterschiedliche Wirkungsgrade zur Umrechnung des Moments in die Menge verwendet werden. Das heißt dass der Wirkungsgrad für wenigstens zwei unterschiedliche Betriebsarten unterschiedliche Werte annimmt.
Alternativ oder ergänzend ist vorgesehen, dass die erste Vorgehensweise 110, die zweite Vorgehensweise 120 und/oder die dritte Vorgehensweise 130 gemäß unterschiedlichen Vorschriften die einzuspritzende Kraftstoffmenge ausgehend von dem Moment berechnen, d. h. bei gleichen Eingangsgrößen wird die Ausgangsgröße unterschiedlich berechnet. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass mit gleichen Eingangsgrößen unterschiedliche Kennfelder verwendet werden. Das heißt, dass in wenigstens zwei unterschiedlichen Betriebsarten unterschiedliche Abhängigkeiten der Kraftstoffmengengröße von den Ausgangsgrößen verwendet werden.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass sowohl unterschiedliche Kennfelder als auch unterschiedliche Eingangsgrößen von der ersten Vorgehensweise, der zweiten Vorgehensweise und/oder der dritten Vorgehensweise verwendet werden. Das heißt, dass in wenigstens zwei unterschiedlichen Betriebsarten unterschiedliche Vorschriften zur Ermittlung der Kraftstoffmengengröße verwendet werden.
Ferner kann vorgesehen sein, dass in unterschiedlichen Betriebsarten unterschiedliche Betriebskenngrößen verwendet werden. Als Betriebskenngrößen können insbesondere die Luftmasse, das Verhältnis zwischen Kraftstoffmenge und Luftmasse und/oder die Abgasrückführrate verwendet werden. Anstelle dieser Größen können auch diese Größen charakterisierende Größen eingesetzt werden.
Entspricht die erste Vorgehensweise der ersten Betriebsart, bei der die Brennkraftmaschine im Normalbetrieb betrieben wird, d. h. es erfolgen lediglich Einspritzungen, die vollständig mit dem Wirkungsgrad 1 verbrennen. In diesem Fall ist beispielsweise vorgesehen, dass sich ausgehend von dem Moment und dem Wirkungsgrad unmittelbar die einzuspritzende Kraftstoffmenge ergibt. D. h. ausgehend von den beiden Eingangsgrößen ist in einem Kennfeld die einzuspritzende Kraftstoffmenge abgelegt. Entspricht die zweite Betriebsart der Regeneration eines Partikelfilters, bei dem Kraftstoff deutlich nach dem oberen Totpunkt eingespritzt wird, der nur teilweise verbrennt, kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ein Wirkungsgrad klein als 1 angenommen wird, der einen festen Wert annimmt. Ausgehend von diesem festen Wert und dem gewünschten Moment ergibt sich mit der gleichen Umrechnung oder sogar dem gleichen Kennfeld, wie bei der ersten Vorgehensweise 110 die einzuspritzende Kraftstoffmenge. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass entsprechend wie bei der ersten Vorgehensweise, die für das aufzubringende Moment erforderliche Kraftstoffmenge berechnet wird und dann anschließend eine für die Regeneration des Abgasnachbehandlungssystems erforderliche Menge hinzuaddiert wird.
Die entsprechenden Vorgehensweisen zur Umrechnung des Moments in Kraftstoffmenge unterscheiden sich also in der Vorgehensweise, wie die Umrechnung erfolgt und/oder der verwendeten Größen und/oder der Werte der verwendeten Größen. Als wesentliche Größe wird dabei der Wirkungsgrad angesehen.
Die Steuerung 170 wählt dann abhängig von der vorliegenden Betriebsart das entsprechende Ausgangssignal der entsprechenden Vorgehensweise aus und leitet diese an die Mengenverteilung 160 weiter. In der Mengenverteilung 160 wird dann die einzuspritzende Kraftstoffmenge abhängig von der Betriebsart auf die einzelnen Teileinspritzungen 162, 164 und 166 aufgeteilt. D. h. beispielsweise bei einem Normalbetrieb wird die Einspritzmenge auf eine Haupteinspritzung und wenigstens eine Voreinspritzung aufgeteilt. Im Betriebszustand Regeneration eines Partikelfilters wird die Einspritzmenge auf eine Haupteinspritzung und wenigstens eine Nacheinspritzung und gegebenenfalls auf eine Voreinspritzung aufgeteilt. Diese Aufteilung hängt wiederum von der Betriebsart ab.

Claims

Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, wobei ausgehend von wenigstens einer Momentengröße eine Kraftstoffmengengröße ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass für wenigstens zwei Betriebsarten die Ermittlung der Kraftstoffmengengröße gemäß zweier unterschiedlicher Vorgehensweisen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in unterschiedlichen Betriebsaren unterschiedliche Vorschriften zur Ermittlung der Kraftstoffmengengröße verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffmengengröße wenigstens als Funktion von einem Wirkungsgrad und der Momentengröße vorgebbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkungsgrad für wenigstens zwei unterschiedliche Betriebsarten unterschiedliche Werte annimmt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in unterschiedlichen Betriebsarten unterschiedliche Betriebskenngrößen verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in unterschiedlichen Betriebsarten unterschiedliche Abhängigkeiten der Kraftstoffmengengröße von den Ausgangsgrößen verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Kraftstoffmenge auf wenigstens zwei Teileinspritzungen aufgeteilt wird.
Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, mit Mitteln die ausgehend von wenigstens einer Momentengröße eine Kraftstoffmengengröße ermitteln, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die für wenigstens zwei Betriebsarten die Ermittlung der Kraftstoffmengengröße gemäß zweier unterschiedlicher Vorgehensweisen durchführen.