DE10163065B4 - Method, computer program and control and / or regulating device for operating an internal combustion engine, and internal combustion engine - Google Patents

Method, computer program and control and / or regulating device for operating an internal combustion engine, and internal combustion engine Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (10) mit Katalysator (28), insbesondere eines Kraftfahrzeugs und insbesondere mit Kraftstoff-Direkteinspritzung, bei dem Kraftstoff in einen Brennraum (14) gelangt, derart, dass die Brennkraftmaschine (10) in einer ersten Betriebsart und in einer zweiten Betriebsart arbeitet, wobei das Kraftstoff-Luftgemisch im Brennraum (14) in der zweiten Betriebsart insgesamt fetter als in der ersten Betriebsart ist, und bei dem abhängig von bestimmten Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine (10) von der ersten Betriebsart in die zweite Betriebsart und umgekehrt gewechselt wird, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem vorgegebenen Lambdawert (Lreg), welcher von der aktuellen Betriebsart der Brennkraftmaschine (10) abhängt, ein Verhältnis (μ reg) einer Luftmasse, die diesem Lambdawert (Lreg) entspricht, zu einer Luftmasse (MLmager), die für die erste Betriebsart bestimmt wurde, ermittelt wird, wobei die Ermittlung anhand einer ersten Beziehung (46) erfolgt, bei der gilt, dass das Drehmoment (MD) der Brennkraftmaschine (10) konstant ist, aus diesem Verhältnis (μ reg) eine Soll-Luftmasse (MLsoll) ermittelt...A method for operating an internal combustion engine (10) with a catalytic converter (28), in particular a motor vehicle and in particular with direct fuel injection, in which fuel enters a combustion chamber (14), such that the internal combustion engine (10) is in a first operating mode and in a The second operating mode operates, the fuel-air mixture in the combustion chamber (14) being richer overall in the second operating mode than in the first operating mode, and changing from the first operating mode to the second operating mode and vice versa depending on certain operating conditions of the internal combustion engine (10) is characterized in that from a predetermined lambda value (Lreg), which depends on the current operating mode of the internal combustion engine (10), a ratio (μ reg) of an air mass, which corresponds to this lambda value (Lreg), to an air mass (MLmager), which was determined for the first operating mode, is determined, the determination based on a first relationship (46) e r follows, in which the torque (MD) of the internal combustion engine (10) is constant, a target air mass (MLsoll) is determined from this ratio (μ reg) ...

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Katalysator, insbesondere eines Kraftfahrzeugs und insbesondere mit Kraftstoff-Direkteinspritzung, bei dem Kraftstoff in einen Brennraum gelangt, derart, dass die Brennkraftmaschine in einer ersten Betriebsart und in einer zweiten Betriebsart arbeitet, wobei das Kraftstoff-Luft-Gemisch im Brennraum in der zweiten Betriebsart insgesamt fetter als in der ersten Betriebsart ist, und bei dem abhängig von bestimmten Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine von der ersten Betriebsart in die zweite Betriebsart und umgekehrt gewechselt wird.The invention relates firstly to a method for operating an internal combustion engine with a catalytic converter, in particular a motor vehicle and in particular with direct fuel injection, in which fuel enters a combustion chamber, such that the internal combustion engine operates in a first operating mode and in a second operating mode, wherein the fuel Air mixture in the combustion chamber in the second mode is generally richer than in the first mode, and in which, depending on certain operating conditions of the internal combustion engine from the first mode to the second mode and vice versa is changed.

Ein solches Verfahren ist vom Markt her bekannt. Es wird bei Benzin-Brennkraftmaschinen eingesetzt. Bei derartigen Brennkraftmaschinen wird ein NOx-Speicherkatalysator zur Reduktion der Schadstoffemissionen eingesetzt. Normalerweise arbeitet die Brennkraftmaschine in einer Betriebsart, in der das im Brennraum vorhandene Kraftstoff-Luft-Gemisch mager ist. Die in dieser Betriebsart entstehenden Stickoxide werden von dem NOx-Speicherkatalysator aufgenommen und zwischengespeichert.Such a method is known from the market. It is used in gasoline engines. In such internal combustion engines, a NOx storage catalyst is used to reduce pollutant emissions. Normally, the internal combustion engine operates in an operating mode in which the fuel-air mixture present in the combustion chamber is lean. The resulting in this mode nitrogen oxides are received by the NOx storage catalyst and cached.

Der NOx-Speicherkatalysator wird also mit den Stickoxiden beladen. Bevor der NOx-Speicherkatalysator vollständig mit den Stickoxiden beladen ist, wird von der ersten mageren Betriebsart in eine zweite Betriebsart der Brennkraftmaschine umgeschaltet, in der das Kraftstoff-Luft-Gemisch im Brennraum insgesamt eher fett ist.The NOx storage catalyst is thus loaded with the nitrogen oxides. Before the NOx storage catalyst is completely laden with the nitrogen oxides, is switched from the first lean mode in a second mode of the internal combustion engine in which the fuel-air mixture in the combustion chamber is rather bold.

In dieser fetten Betriebsart gelangen unverbrannte Kohlenwasserstoffe sowie Kohlenmonoxid und Wasserstoff zu dem NOx-Speicherkatalysator. Die in ihm abgespeicherten Stickoxide reagieren dann mit den Kohlenwasserstoffen, dem Kohlenmonoxid und dem Wasserstoff und können unter anderem als molekularer Stickstoff sowie Kohlendioxid und Wasser an die Atmosphäre abgegeben werden. Die fette Betriebsart der Brennkraftmaschine wird so lange beibehalten, bis der NOx-Speicherkatalysator wieder möglichst vollständig von den Stickoxiden entladen ist. Dieses Entladen der Stickoxide wird auch als ”Regenerieren” des NOx-Speicherkatalysators bezeichnet.In this rich mode unburned hydrocarbons and carbon monoxide and hydrogen get to the NOx storage catalyst. The nitrogen oxides stored in it then react with the hydrocarbons, the carbon monoxide and the hydrogen and can be released to the atmosphere, inter alia, as molecular nitrogen and carbon dioxide and water. The rich operating mode of the internal combustion engine is maintained until the NOx storage catalyst is again as completely discharged from the nitrogen oxides. This discharge of nitrogen oxides is also referred to as "regeneration" of the NOx storage catalyst.

Für den Betrieb der Brennkraftmaschine mit dem NOx-Speicherkatalysator ist es also erforderlich, von Zeit zu Zeit von der ersten ”mageren” Betriebsart in die zweite ”fette” Betriebsart und umgekehrt zu wechseln. Beim Wechsel von einer Betriebsart in die andere und umgekehrt darf aber keine Änderung des von der Brennkraftmaschine geleisteten Drehmoments entstehen.For the operation of the internal combustion engine with the NOx storage catalyst, it is therefore necessary to change from the first "lean" mode to the second "rich" mode and vice versa from time to time. When changing from one operating mode to the other and vice versa, however, no change may occur in the torque supplied by the internal combustion engine.

In der noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 100 30 936 wird ein entsprechendes Verfahren vorgeschlagen, bei dem aus den Eingangsgrößen Kraftstoffmasse im Magerbetrieb, Luftmasse im Magerbetrieb, für das Regenerieren vorteilhaftes Lambda und tatsächliche Luftmasse eine Soll-Luftmasse und eine Soll-Kraftstoffmasse bestimmt werden. Hierzu werden in drei unterschiedlichen Verarbeitungsblöcken Lambdawerte in Wirkungsgradwerte und umgekehrt umgewandelt.In the not yet published German patent application DE 100 30 936 a corresponding method is proposed in which a desired air mass and a desired fuel mass are determined from the input variables fuel mass in lean operation, air mass in lean operation, for the regeneration lambda advantageous and actual air mass. For this purpose lambda values are converted into efficiency values and vice versa in three different processing blocks.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass ein Wechsel zwischen den beiden Betriebsarten ohne jeglichen Umschaltruck oder dergleichen und mit geringem Aufwand möglich ist.The object of the invention is to provide a method of the type mentioned in such a way that a change between the two modes without any Umschaltruck or the like and with little effort is possible.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass

  • – aus einem vorgegebenen Lambdawert, welcher von der aktuellen Betriebsart der Brennkraftmaschine abhängt, ein Verhältnis einer Luftmasse, die diesem Lambdawert entspricht, zu einer Luftmasse, die für die erste Betriebsart bestimmt wurde, ermittelt wird, wobei die Ermittlung anhand einer ersten Beziehung erfolgt, bei der gilt, dass das Drehmoment der Brennkraftmaschine konstant ist,
  • – aus diesem Verhältnis eine Soll-Luftmasse ermittelt wird, die dem Brennraum zuzuführen ist,
  • – das Verhältnis einer Ist-Luftmasse, die dem Brennraum tatsächlich zugeführt wird, zu der Luftmasse, die für die erste Betriebsart bestimmt wurde, gebildet wird,
  • – aus diesem Verhältnis ein Soll-Lambdawert ermittelt wird, wobei die Ermittlung anhand einer zweiten Beziehung erfolgt, bei der gilt, dass das Drehmoment der Brennkraftmaschine konstant ist, und
  • – dieser Soll-Lambdawert bei der Ermittlung einer dem Brennraum zuzuführenden Soll-Kraftstoffmasse berücksichtigt wird.
This object is achieved by a method of the type mentioned in that
  • From a predetermined lambda value, which depends on the current operating mode of the internal combustion engine, a ratio of an air mass, which corresponds to this lambda value, to an air mass, which was determined for the first mode is determined, wherein the determination is based on a first relationship at that is, the torque of the internal combustion engine is constant,
  • From this ratio, a desired air mass is determined, which is to be supplied to the combustion chamber,
  • The ratio of an actual air mass, which is actually supplied to the combustion chamber, to the air mass, which was determined for the first mode, is formed,
  • - From this ratio, a desired lambda value is determined, wherein the determination is based on a second relationship, in which it holds that the torque of the internal combustion engine is constant, and
  • - This desired lambda value is taken into account in the determination of a target fuel mass to be supplied to the combustion chamber.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass eine Veränderung der Soll-Luftmasse, durch die das Kraftstoff-Luft-Gemisch im Brennraum fetter oder magerer wird, keinen Einfluss auf das von der Brennkraftmaschine erzeugte Drehmoment hat. Grundlage hierfür ist, dass die Soll-Luftmasse aus dem vorgegebenen Lambdawert mittels einer Beziehung gewonnen wird, für die gilt, dass das Drehmoment der Brennkraftmaschine konstant ist. Ebenso wird die Soll-Kraftstoffmasse aus der Ist-Luftmasse mittels einer Beziehung gewonnen, für die gilt, dass das Drehmoment der Brennkraftmaschine konstant ist.An advantage of the method according to the invention is that a change in the desired air mass, by means of which the fuel-air mixture in the combustion chamber becomes richer or leaner, has no influence on the torque generated by the internal combustion engine. The basis for this is that the desired air mass is obtained from the given lambda value by means of a relationship for which the torque of the internal combustion engine is constant. Likewise, the desired fuel mass is obtained from the actual air mass by means of a relationship for which the torque of the internal combustion engine is constant.

So führt bspw. eine Verringerung der Soll-Luftmasse, welche dazu dient, das Gemisch fetter zu machen, automatisch zu einer solchen Erhöhung der Soll-Kraftstoffmenge, dass das von der Brennkraftmaschine geleistete Drehmoment in der zweiten, ”fetten” Betriebsart – eine konstante Drehmomentanforderung des Benutzers der Brennkraftmaschine vorausgesetzt – gleich dem Drehmoment der Brennkraftmaschine in der ersten ”mageren” Betriebsart ist. Thus, for example, a reduction in the desired air mass, which serves to make the mixture richer, automatically leads to such an increase in the target fuel amount that the torque supplied by the engine in the second, "rich" mode - a constant torque request assumed by the user of the internal combustion engine - equal to the torque of the internal combustion engine in the first "lean" mode.

Grundgedanke des vorgeschlagenen Verfahrens ist, dass die Brennkraftmaschine zumindest zeitweise, nämlich in einem Zeitintervall, das kurz vor dem Regenerieren beginnt und kurz danach endet, ”luftgeführt” betrieben wird. Hierunter versteht man, dass ein Drehmomentwunsch des Benutzers der Brennkraftmaschine zunächst durch eine Soll-Luftmasse ausgedrückt wird. Entsprechend dieser Soll-Luftmasse wird bspw. eine Drosselklappe im Ansaugbereich der Brennkraftmaschine angesteuert. Möglich ist aber auch die Ansteuerung eines Abgasrückführventils, sofern die Brennkraftmaschine mit einer Abgasrückführung ausgestattet ist. Die tatsächliche Ist-Luftmasse wird von einem Sensor im Ansaugbereich der Brennkraftmaschine erfasst und ggf. von einem Simulationsmodell korrigiert, welches das dynamische Verhalten des Ansaugbereichs zwischen Luftmassensensor und Brennraum beschreibt. Die für ein gewünschtes Lambda in den Brennraum zuzuführende Soll-Kraftstoffmasse wird nun anhand der tatsächlichen gemessenen Ist-Luftmasse festgelegt. Entsprechend der Soll-Kraftstoffmasse wird dann ein Einspritzventil (oder auch mehrere Einspritzventile) entsprechend angesteuert.The basic idea of the proposed method is that the internal combustion engine is operated "at least temporarily", namely in a time interval which begins shortly before regeneration and ends shortly thereafter, "air-guided". This is understood to mean that a torque request of the user of the internal combustion engine is first expressed by a desired air mass. In accordance with this desired air mass, for example, a throttle valve is activated in the intake region of the internal combustion engine. But it is also possible to control an exhaust gas recirculation valve, provided that the internal combustion engine is equipped with an exhaust gas recirculation. The actual actual air mass is detected by a sensor in the intake region of the internal combustion engine and possibly corrected by a simulation model which describes the dynamic behavior of the intake region between the air mass sensor and the combustion chamber. The desired fuel mass to be supplied into the combustion chamber for a desired lambda is now determined based on the actual measured actual air mass. According to the desired fuel mass then an injection valve (or more injectors) is driven accordingly.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat gegenüber dem in der noch nicht veröffentlichten DE 100 30 936 dargelegten Verfahren den Vorteil, dass es physikalisch besser interpretierbar ist und dadurch leichter appliziert bzw. programmiert werden kann. Dazuhin werden zur Durchführung des Verfahrens weniger arithmetische Operationen und weniger Umwandlungsblöcke benötigt, so dass ein entsprechendes Steuergerät, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden soll, weniger stark belastet wird.The inventive method has over that in the not yet published DE 100 30 936 explained method has the advantage that it is physically better interpretable and thus easier to apply or can be programmed. For this purpose, less arithmetic operations and fewer conversion blocks are required for carrying out the method, so that a corresponding control device, with which the method according to the invention is to be carried out, is less heavily loaded.

Diese Vorteile werden dadurch erzielt, dass anstelle eines Füllungswirkungsgrads ein Luftmassenverhältnis verwendet wird, in dem die aktuellen Werte der Soll-Luftmasse und der Ist-Luftmasse auf den Wert jener Luftmasse normiert werden, der für die erste Betriebsart bestimmt wurde. Dieser Luftmassenwert für die erste Betriebsart wird auch während der zweiten Betriebsart ständig neu berechnet. Dies geschieht für den Fall, dass sich das Fahrerwunschmoment während der zweiten Betriebsart ändert. Bei der besagten Luftmasse dürfte es sich üblicherweise um jene Luftmasse für den Magerbetrieb handeln. Über die erste Beziehung wird zu jedem gewünschten vorgegebenen Lamdawert jenes Luftmassenverhältnis angegeben, bei dem das von der Brennkraftmaschine geleistete Drehmoment unverändert bleibt. Umgekehrt kann mittels dieser Beziehung zu jedem gegebenen Luftmassenverhältnis jener Lambdawert berechnet werden, bei dem das von der Brennkraftmaschine geleistete Drehmoment erhalten bleibt.These advantages are achieved by using, instead of a filling efficiency, an air mass ratio in which the actual values of the target air mass and the actual air mass are normalized to the value of the air mass that was determined for the first operating mode. This air mass value for the first mode is constantly recalculated during the second mode. This happens in the event that the driver's desired torque changes during the second mode. The said air mass should usually be that air mass for lean operation. By way of the first relationship, the air mass ratio at which the torque delivered by the internal combustion engine remains unchanged is given for each desired preset lambda value. Conversely, by means of this relationship to any given air mass ratio, that lambda value at which the torque delivered by the internal combustion engine is maintained can be calculated.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.Advantageous developments of the invention are specified in subclaims.

In einer ersten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, dass die erste Beziehung, welche den vorgegebenen Lambdawert mit dem Verhältnis der Luftmasse, die diesem Lambdawert entspricht, zu der Luftmasse, die für die erste Betriebsart bestimmt wurde, verknüpft, auch vom aktuellen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine abhängt. Hierdurch wird der Tatsache Rechnung getragen, dass bspw. bei hoher Drehzahl der Brennkraftmaschine ein bestimmtes Lambda bei gleichem Drehmoment zu einem anderen Luftmassenverhältnis (also dem Verhältnis zwischen der dem vorgegebenen Lambda entsprechenden Luftmasse und der in der ersten Betriebsart vorhandenen Luftmasse) führt als bspw. bei niedriger Drehzahl. Auch die in dem ersten Betriebszustand bei einem bestimmten Drehmoment einzuspritzende Kraftstoffmasse hat einen Einfluss auf diese Beziehung. Ganz allgemein kann auch das aktuelle Drehmoment als Lastsignal verwendet werden. Durch diese Weiterbildung wird also die Präzision bei der Bestimmung einerseits der Soll-Luftmasse und andererseits der Soll-Kraftstoffmasse erhöht.In a first development of the method according to the invention, it is proposed that the first relationship, which links the given lambda value with the ratio of the air mass, which corresponds to this lambda value, to the air mass, which was determined for the first operating mode, also from the current operating point of the internal combustion engine depends. In this way, the fact is taken into account that, for example, at high speed of the internal combustion engine, a certain lambda at the same torque to another air mass ratio (ie the ratio between the air mass corresponding to the given lambda and existing in the first mode air mass) leads as, for example low speed. Also, the fuel mass to be injected at a certain torque in the first operating state has an influence on this relationship. In general, the current torque can also be used as a load signal. This refinement thus increases the precision in determining, on the one hand, the desired air mass and, on the other hand, the desired fuel mass.

Es versteht sich, dass das oben Gesagte auch für die zweite Beziehung gelten kann.It is understood that the above can also apply to the second relationship.

In Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass mindestens eine Referenzbeziehung für einen mittleren Betriebspunkt vorhanden ist, welche abhängig vom aktuellen Betriebspunkt additiv und/oder multiplikativ korrigiert wird. Dies ist softwaremäßig einfach zu programmieren und ermöglicht eine sehr genaue Anpassung der Referenzbeziehung an den aktuellen Betriebspunkt.In a further development, it is proposed that at least one reference relationship be present for a middle operating point, which is corrected additively and / or multiplicatively depending on the current operating point. This is software-easy to program and allows a very accurate adjustment of the reference relationship to the current operating point.

Dabei wird auch vorgeschlagen, dass die erste Beziehung eine erste Kennlinie und die zweite Beziehung eine zweite Kennlinie umfasst. Dies heißt, dass die jeweiligen Beziehungen mittels Kennlinien ausgedrückt werden, welche jeweils entweder in Form einer Formel oder als eine durch eine Mehrzahl von Stützpunkten gebildete Kurve vorliegen. Dies ermöglicht eine präzise Umwandlung und reduziert den Rechenaufwand.It is also proposed that the first relationship comprises a first characteristic curve and the second relationship comprises a second characteristic curve. That is, the respective relationships are expressed by characteristics which are each in the form of either a formula or a curve formed by a plurality of vertices. This allows a precise conversion and reduces the computational effort.

Der Rechenaufwand und der Speicherplatzbedarf werden nochmals reduziert, wenn die zweite Kennlinie die Inverse der ersten Kennlinie ist. The computational effort and the storage space requirement are further reduced if the second characteristic is the inverse of the first characteristic.

Um Über- oder Unterschwinger beispielsweise der Ist-Luftmasse und/oder des Ist-Lambdawerts beim Wechsel von einer Betriebsart in die andere zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn der vorgegebene Lambdawert beim Wechsel von einer Betriebsart in eine andere Betriebsart kontinuierlich verändert wird. Dabei ist jedoch zu beachten, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren auch dann, wenn der Wechsel von einer Betriebsart in die andere abrupt erfolgt, die Forderung, dass es zu keinem Drehmomentsprung kommen darf, in jedem Falle erfüllt ist.In order to avoid overshoot or undershoot, for example, the actual air mass and / or the actual lambda value when changing from one mode to another, it is advantageous if the predetermined lambda value is changed continuously when changing from one mode to another mode. It should be noted, however, that is satisfied by the inventive method, even if the change from one mode to another abruptly, the requirement that there must be no torque jump, in any case.

Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm, welches zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche geeignet ist, wenn es auf einem Computer ausgeführt wird. Dabei wird besonders bevorzugt, wenn das Computerprogramm auf einem Speicher, insbesondere auf einem Flash-Memory, abgespeichert ist.The invention also relates to a computer program which is suitable for carrying out the method according to one of the preceding claims when it is executed on a computer. It is particularly preferred if the computer program is stored on a memory, in particular on a flash memory.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Steuer- und/oder Regelgerät zum Betreiben einer Brennkraftmaschine. Dabei wird besonders bevorzugt, wenn das Steuer- und/oder Regelgerät einen Speicher umfasst, auf dem ein Computerprogramm der obigen Art abgespeichert ist.Furthermore, the invention relates to a control and / or regulating device for operating an internal combustion engine. It is particularly preferred if the control and / or regulating device comprises a memory on which a computer program of the above type is stored.

Gegenstand der obigen Erfindung ist auch eine Brennkraftmaschine, mit einem Brennraum, mit einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, mit einer Einrichtung zur Einstellung der in den Brennraum gelangenden Luftmasse und einem Luftmassensensor in einem Ansaugbereich, mit einem NOx-Speicherkatalysator, und mit einem Steuer- und/oder Regelgerät, welches die Brennkraftmaschine so steuert bzw. regelt, dass Kraftstoff in einer ersten Betriebsart und in einer zweiten Betriebsart in einen Brennraum gelangt, wobei das Kraftstoff/Luft-Gemisch im Brennraum in der zweiten Betriebsart insgesamt fetter als in der ersten Betriebsart ist, und dass abhängig von bestimmten Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine von der ersten Betriebsart in die zweite Betriebsart und umgekehrt gewechselt wird.The subject of the above invention is also an internal combustion engine having a combustion chamber, with a fuel injection device, with a device for adjusting the air mass entering the combustion chamber and an air mass sensor in an intake region, with a NOx storage catalytic converter, and with a control and / or or control device which controls the internal combustion engine such that fuel enters a combustion chamber in a first operating mode and in a second operating mode, wherein the fuel / air mixture in the combustion chamber in the second operating mode is generally richer than in the first operating mode, and that is changed depending on certain operating conditions of the internal combustion engine from the first mode to the second mode and vice versa.

Um sicherzustellen, dass es im Betrieb der Brennkraftmaschine beim Wechsel von einer Betriebsart in die andere zu keinem Drehmomentsprung kommt und um die Brennkraftmaschine möglichst preiswert und einfach ausbilden zu können, wird vorgeschlagen, dass in dem Steuer- und/oder Regelgerät

  • – aus einem vorgegebenen Lambdawert, welcher von der aktuellen Betriebsart der Brennkraftmaschine abhängt, ein Verhältnis einer Luftmasse, die diesem Lambdawert entspricht, zu einer Luftmasse, die für die erste Betriebsart bestimmt wurde, ermittelt wird, wobei die Ermittlung anhand einer ersten Beziehung erfolgt, bei der gilt, dass das Drehmoment der Brennkraftmaschine konstant ist,
  • – aus diesem Verhältnis eine Soll-Luftmasse ermittelt wird, die dem Brennraum zuzuführen ist,
  • – das Verhältnis einer Ist-Luftmasse, die dem Brennraum tatsächlich zugeführt wurde, zu der Luftmasse, die für die erste Betriebsart bestimmt wurde, gebildet wird,
  • – aus diesem Verhältnis ein Soll-Lambdawert ermittelt wird, wobei die Ermittlung anhand einer zweiten Beziehung erfolgt, bei der gilt, dass das Drehmoment der Brennkraftmaschine konstant ist, und
  • – dieser Soll-Lambdawert bei der Ermittlung einer dem Brennraum zuzuführenden Soll-Kraftstoffmasse berücksichtigt wird.
In order to ensure that there is no torque jump during the changeover from one operating mode to another during operation of the internal combustion engine and in order to be able to design the internal combustion engine as inexpensively and simply as possible, it is proposed that in the control and / or regulating device
  • From a predetermined lambda value, which depends on the current operating mode of the internal combustion engine, a ratio of an air mass, which corresponds to this lambda value, to an air mass, which was determined for the first mode is determined, wherein the determination is based on a first relationship at that is, the torque of the internal combustion engine is constant,
  • From this ratio, a desired air mass is determined, which is to be supplied to the combustion chamber,
  • The ratio of an actual air mass actually supplied to the combustion chamber to the air mass determined for the first mode is formed,
  • - From this ratio, a desired lambda value is determined, wherein the determination is based on a second relationship, in which it holds that the torque of the internal combustion engine is constant, and
  • - This desired lambda value is taken into account in the determination of a target fuel mass to be supplied to the combustion chamber.

Bei einer solchen Brennkraftmaschine ist es ferner besonders vorteilhaft, wenn sie ein Steuer- und/oder Regelgerät der obigen Art umfasst.In such an internal combustion engine, it is also particularly advantageous if it comprises a control and / or regulating device of the above type.

Zeichnungdrawing

Nachfolgend wird ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine in Bezug auf die beiliegende Zeichnung im Detail erläutert. In der Zeichnung zeigen:Hereinafter, a particularly preferred embodiment of the internal combustion engine will be explained in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawing show:

1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine; 1 a schematic representation of an internal combustion engine;

2 ein schematisches Blockschaltbild eines Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine von 1, mit dem eine Soll-Luftmasse und eine Soll-Kraftstoffmasse bestimmt wird; 2 a schematic block diagram of a method for operating the internal combustion engine of 1 with which a desired air mass and a target fuel mass is determined;

3 ein Diagramm, in dem eine Kennlinie dargestellt ist, welche ein Lambda und ein Luftmassenverhältnis bei konstantem Drehmoment miteinander verknüpft; 3 a diagram in which a characteristic is shown, which combines a lambda and a mass air ratio at constant torque with each other;

4 ein schematisches Blockschaltbild, welches die Bildung eines Luftmassenverhältnisses aus einer Drehzahl, einer Kraftstoffmasse und einem Lambda zeigt; und 4 a schematic block diagram showing the formation of an air mass ratio of a rotational speed, a fuel mass and a lambda; and

5 eine Darstellung ähnlich 4, wobei die Bildung eines Lambdawerts aus einer Drehzahl, einer Kraftstoffmasse und einem Luftmassenverhältnis gezeigt ist. 5 a representation similar 4 wherein the formation of a lambda value from a rotational speed, a fuel mass and an air mass ratio is shown.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

Eine Brennkraftmaschine trägt in 1 insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie umfasst mehrere Zylinder, von denen in 1 nur einer dargestellt ist. Er trägt insgesamt das Bezugszeichen 12. Der Zylinder 12 umfasst einen Brennraum 14, dem Verbrennungsluft über ein Einlassventil 16 und ein Ansaugrohr 18 zugeführt wird. Im Ansaugrohr ist eine Drosselklappe 20 und ein Luftmassenmesser 22 angeordnet. Letzterer wird auch als ”HFM-Sensor” bezeichnet.An internal combustion engine carries in 1 Overall, the reference number 10 , It includes several cylinders, of which in 1 only one is shown. He bears the reference numeral 12 , The cylinder 12 includes a combustion chamber 14 , the Combustion air via an inlet valve 16 and an intake pipe 18 is supplied. In the intake pipe is a throttle 20 and an air mass meter 22 arranged. The latter is also called "HFM sensor".

Die heißen Verbrennungsabgase gelangen aus dem Brennraum 14 über ein Auslassventil 24 in ein Abgasrohr 26. In diesem ist ein Katalysator 28 mit zwei Lambdasonden angeordnet, welche nur schematisch und insgesamt mit dem Bezugszeichen 30 bezeichnet sind. Von den Lambdasonden 30 ist die eine vor dem Katalysator 28 und die andere hinter dem Katalysator 28 angeordnet. Stromabwärts vom Katalysator 28 kann auch ein kombinierter NOx/O2-Sensor eingesetzt werden. Kraftstoff wird dem Brennraum 14 über ein Einspritzventil 32 direkt zugeführt, welches mit einem Kraftstoffsystem 34 verbunden ist. Eine Anlage 36 steuert eine Glüheinrichtung 38 an.The hot combustion gases pass out of the combustion chamber 14 via an exhaust valve 24 in an exhaust pipe 26 , This is a catalyst 28 arranged with two lambda probes, which only schematically and in total by the reference numeral 30 are designated. From the lambda probes 30 is the one before the catalyst 28 and the other behind the catalyst 28 arranged. Downstream of the catalyst 28 It is also possible to use a combined NOx / O2 sensor. Fuel gets to the combustion chamber 14 via an injection valve 32 fed directly, which with a fuel system 34 connected is. A plant 36 controls a glowing device 38 at.

Ein nicht dargestellter Kolben des Zylinders 12 arbeitet auf eine Kurbelwelle 40, deren Drehzahl von einem Drehzahlsensor 42 abgegriffen wird. Der Betrieb der Brennkraftmaschine 10 wird von einem Steuer- und Regelgerät 44 gesteuert bzw. geregelt. Insbesondere werden die Drosselklappe 20, die Anlage 36 mit der Glüheinrichtung 38 sowie das Einspritzventil 32 vom Steuer- und Regelgerät 44 angesteuert. Signale erhält das Steuer- und Regelgerät 44 vom HFM-Sensor 22, den Lambdasonden 30 sowie dem Drehzahlsensor 42.An unillustrated piston of the cylinder 12 works on a crankshaft 40 whose speed is determined by a speed sensor 42 is tapped. The operation of the internal combustion engine 10 is from a control and regulating device 44 controlled or regulated. In particular, the throttle 20 , the attachment 36 with the glowing device 38 as well as the injection valve 32 from the control and regulating device 44 driven. Signals receives the control and regulating device 44 from the HFM sensor 22 , the lambda probes 30 and the speed sensor 42 ,

Bei der vorliegenden Brennkraftmaschine 10 handelt es sich um eine Diesel-Brennkraftmaschine (grundsätzlich kann das nachfolgend beschriebene Verfahren aber auch bei einer Benzin-Brennkraftmaschine angewendet werden). In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Brennkraftmaschine auch ein Abgasrückführventil, mit dem Abgase aus dem Abgasrohr in das Ansaugrohr (stromabwärts von der Drosselklappe) geleitet werden können, und einen Wärmetauscher zur Kühlung der rückgeführten Abgase. Die Menge des rückgeführten Abgases kann mit dem Abgasrückführventil eingestellt werden. Gerade bei einer Diesel-Brennkraftmaschine wird die Luftmasse oft vorrangig mit einem solchen Abgasrückführventil beeinflusst.In the present internal combustion engine 10 it is a diesel internal combustion engine (in principle, the method described below can also be applied to a gasoline internal combustion engine). In an embodiment, not shown, the internal combustion engine also includes an exhaust gas recirculation valve, with the exhaust gases from the exhaust pipe into the intake pipe (downstream of the throttle valve) can be passed, and a heat exchanger for cooling the recirculated exhaust gases. The amount of recirculated exhaust gas can be adjusted with the exhaust gas recirculation valve. Especially in a diesel internal combustion engine, the air mass is often primarily influenced by such an exhaust gas recirculation valve.

Auch ein Abgasturbolader kann vorhanden sein. Dieser ist im Abgasrohr vor dem Katalysator angeordnet. Bei einem Abgasturbolader mit variabler Turbinengeometrie kann die Abgasrückführung auch mit dessen Leitschaufeln beeinflusst werden. Wenn ein Abgasrückführventil und ein Abgasturbolader vorhanden sind, werden auch diese vom Steuer- und Regelgerät 44 angesteuert. Eine Drosselklappe ist bei einer Diesel-Brennkraftmaschine standardmäßig nicht vorhanden, sie ist jedoch zusätzlich vorzusehen, wenn ein NOx-Speicherkatalysator zum Einsatz kommt. Eine weiter unten noch im Detail dargelegte Betriebsart ”fett” erfordert hohe Abgasrückführraten, die sich in der Regel nur mit einer Drosselklappe darstellen lassen.An exhaust gas turbocharger may also be present. This is arranged in the exhaust pipe in front of the catalyst. In an exhaust gas turbocharger with variable turbine geometry, the exhaust gas recirculation can also be influenced by its guide vanes. If an exhaust gas recirculation valve and an exhaust gas turbocharger are present, these are also from the control unit 44 driven. A throttle valve is not standard on a diesel internal combustion engine, but it must be additionally provided if a NOx storage catalytic converter is used. A "bold" operating mode, which will be described in detail below, requires high exhaust gas recirculation rates, which as a rule can only be represented by one throttle valve.

Beim Katalysator 28 handelt es sich um einen NOx-Speicherkatalysator. Normalerweise arbeitet die Brennkraftmaschine 10 in einer Betriebsart ”mager”, in der das Kraftstoff-Luftgemisch im Brennraum 14 eher einen Luftüberschuss aufweist. In dieser entstehen als Verbrennungsabgase unter anderem Stickoxide, welche von dem NOx-Speicherkatalysator 28 aufgenommen und zwischengespeichert werden. Der NOx-Speicherkatalysator 28 wird also im mageren Normalbetrieb mit den Stickoxiden beladen.With the catalyst 28 it is a NOx storage catalyst. Normally the internal combustion engine works 10 in a "lean" mode, in which the fuel-air mixture in the combustion chamber 14 rather has an excess of air. In this arise as combustion exhaust gases, inter alia, nitrogen oxides, which of the NOx storage catalyst 28 be recorded and cached. The NOx storage catalyst 28 So it is loaded in the lean normal operation with the nitrogen oxides.

Bevor der NOx-Speicherkatalysator vollständig mit den Stickoxiden beladen ist, wird die Brennkraftmaschine 10 in eine Betriebsart ”fett” umgeschaltet. In dieser ”fetten” Betriebsart ist im Brennraum 14 der Brennkraftmaschine 10 ein Kraftstoff-Überschuss vorhanden (Lambda < 1). Das entsprechende Abgas enthält nun unverbrannte Kohlenwasserstoffe sowie Kohlenmonoxid und Wasserstoff, welche über das Abgasrohr 2b zu dem NOx-Speicherkatalysator 28 gelangen. Die in dem NOx-Speicherkatalysator 28 abgespeicherten Stickoxide reagieren mit den Kohlenwasserstoffen, dem Kohlenmonoxid und dem Wasserstoff und können nun u. a. als Stickstoff sowie als Kohlendioxid und Wasser an die Atmosphäre abgegeben werden.Before the NOx storage catalyst is completely loaded with the nitrogen oxides, the internal combustion engine 10 switched to a "rich" mode. In this "rich" mode is in the combustion chamber 14 the internal combustion engine 10 an excess fuel exists (lambda <1). The corresponding exhaust gas now contains unburned hydrocarbons and carbon monoxide and hydrogen, which via the exhaust pipe 2 B to the NOx storage catalyst 28 reach. The in the NOx storage catalyst 28 stored nitrogen oxides react with the hydrocarbons, the carbon monoxide and the hydrogen and can now be released, among other things as nitrogen and as carbon dioxide and water to the atmosphere.

Die fette Betriebsart der Brennkraftmaschine 10 wird so lange beibehalten, bis der NOx-Speicherkatalysator 28 wieder möglichst vollständig von den Stickoxiden entladen ist. Dieses Entladen von Stickoxiden wird auch als ”Regenerieren” des NOx-Speicherkatalysators 28 bezeichnet.The rich operating mode of the internal combustion engine 10 is maintained until the NOx storage catalyst 28 again as completely discharged from the nitrogen oxides. This discharge of nitrogen oxides is also called "regeneration" of the NOx storage catalyst 28 designated.

Für den vorstehend beschriebenen Betrieb der Brennkraftmaschine ist es somit erforderlich, zwischen einer Betriebsart ”mager” und einer Betriebsart ”fett” hin- und herzuschalten. Es versteht sich, dass das vom Benutzer der Brennkraftmaschine 10 geforderte bzw. eingestellte Drehmoment, welches von der Brennkraftmaschine 10 geleistet wird, von den Umschaltvorgängen nicht beeinflusst werden darf. Insbesondere darf bei diesen Umschaltvorgängen kein Momentensprung auftreten. Dies wird bei dem in den 2–5 dargestellten Verfahren gewährleistet. Dieses verfahren ist in Form eines Computerprogramms auf dem Speicher des Steuer- und Regelgeräts abgespeichert.For the above-described operation of the internal combustion engine, it is thus necessary to switch between a "lean" mode and a "rich" mode. It is understood that the user of the internal combustion engine 10 Required or set torque, which of the internal combustion engine 10 is not allowed to be influenced by the switching operations. In particular, no torque jump may occur during these switching operations. This will be in the in the 2 - 5 ensured procedures. This method is stored in the form of a computer program on the memory of the control and regulating device.

Das in den 2–5 dargestellte Verfahren geht davon aus, dass die Brennkraftmaschine 10 mindestens zeitweise (nämlich mindestens von unmittelbar vor Beginn des Regenerierens bis unmittelbar nach dem Ende des Regenerierens) ”luftgeführt” betrieben wird. Dies bedeutet, dass die Drosselklappe 20 (und ein gegebenfalls vorhandenes Abgasrückführventil oder ein gegebenenfalls vorhandener Abgasturbolader) vom Steuer- und Regelgerät 44 entsprechend dem vom Benutzer gewünschten Drehmoment eingestellt wird. Vom HFM-Sensor 22 wird dann die durch das Ansaugrohr 18 in den Brennraum 14 gelangende tatsächliche Luftmasse bestimmt. Abhängig von dieser tatsächlichen Luftmasse wird das Einspritzventil 32 so angesteuert, dass eine dem Drehmoment und der gewünschten Gemisch-Zusammensetzung entsprechende Kraftstoffmenge in den Brennraum 14 der Brennkraftmaschine 10 gelangt. Weitere Details hierzu sind bspw. auch in der DE 100 30 936 beschrieben.That in the 2 - 5 The illustrated method assumes that the internal combustion engine 10 at least temporarily (namely at least from immediately before the start of regeneration until immediately after the end of the regeneration) "air-controlled" is operated. This means that the throttle 20 (and an existing exhaust gas recirculation valve or a possibly existing exhaust gas turbocharger) from the control and regulating device 44 is adjusted according to the torque desired by the user. From the HFM sensor 22 is then the through the intake pipe 18 in the combustion chamber 14 reaching actual air mass determined. Depending on this actual air mass, the injection valve 32 so controlled that a torque and the desired mixture composition corresponding amount of fuel into the combustion chamber 14 the internal combustion engine 10 arrives. Further details are, for example, also in the DE 100 30 936 described.

Damit bei einem Wechsel von der Betriebsart ”mager” in die Betriebsart ”fett” keine Änderung des Drehmoments, welches von der Brennkraftmaschine 10 erzeugt wird, auftritt, wird folgendermaßen vorgegangen (2): Ausgangspunkt ist einerseits eine Luftmasse MLmager sowie eine Luftmasse MList. Die Luftmasse MLmager wird vom Steuer- und Regelgerät 44 vorgegeben und entspricht der bei der gegenwärtigen Drehzahl und dem gegenwärtigen Drehmoment gewünschten Luftmasse in der Betriebsart ”mager”.Thus, when changing from the "lean" mode to the "rich" mode, there is no change in the torque which is produced by the internal combustion engine 10 occurs, the procedure is as follows ( 2 ): The starting point is on the one hand an air mass MLmager and one air mass MList. The air mass MLmager is supplied by the control unit 44 and corresponds to the desired air mass in the "lean" mode at the current speed and torque.

Weist die Brennkraftmaschine 10 bspw. eine Abgasrückführung auf, so wird die genannte Größe MLmager üblicherweise von einer Regelung für diese Abgasrückführung erzeugt. Bei der Größe MList handelt es sich dagegen um die vom HFM-Sensor 22 erfasste tatsächlich über das Ansaugrohr 18 und das Einlassventil 16 in den Brennraum 14 gelangende Luftmasse.Indicates the internal combustion engine 10 For example, an exhaust gas recirculation, the said size MLmager is usually generated by a control for this exhaust gas recirculation. The size MList, on the other hand, is that of the HFM sensor 22 actually detected over the intake pipe 18 and the inlet valve 16 in the combustion chamber 14 reaching air mass.

Grundsätzlich ist es auch möglich, dass das Signal des HFM-Sensors 22 mittels weiterer Messgrößen korrigiert wird.In principle, it is also possible that the signal of the HFM sensor 22 is corrected by means of further measured variables.

Über einen Lambdawert Lreg wird ein Luftmassenverhältnis μreg bestimmt. Die Bestimmung erfolgt in einem Kennlinienblock 46, welcher mehr im Detail im Zusammenhang mit 4 erläutert wird. Mit Hilfe dieses Kennlinienblocks 46 kann zu jedem gewünschten Lambdawert Lreg jenes Luftmassenverhältnis μreg angegeben werden, bei dem das Drehmoment MD konstant bleibt (3). Beim Wert Lreg handelt es sich um jenes Kraftstoff-Luft-Verhältnis, durch welches die Betriebsart ”fett” oder die Betriebsart ”mager” oder jeweilige Zwischenzustände während des Umschaltens gekennzeichnet sind.A lambda value Lreg is used to determine an air mass ratio μreg. The determination is made in a characteristic block 46 which is more related in detail 4 is explained. With the help of this characteristic block 46 For each desired lambda value Lreg, it is possible to specify the air mass ratio μreg at which the torque MD remains constant ( 3 ). The value Lreg is the fuel / air ratio which indicates the operating mode "rich" or the operating mode "lean" or the respective intermediate states during the changeover.

In 48 wird das Luftmassenverhältnis μreg mit der Luftmasse MLmager multipliziert, was eine Soll-Luftmasse MLsoll ergibt. Abhängig von dieser Soll-Luftmasse MLsoll wird vom Steuer- und Regelgerät 44 die Drosselklappe 20 (und/oder ein gegebenenfalls vorhandenes Abgasrückführventil) angesteuert. Der Kennlinienblock 46 verarbeitet verschiedene Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 10. Dies wird weiter unten im Zusammenhang mit 4 noch im Detail erläutert.In 48 the air mass ratio μreg is multiplied by the air mass MLmager, resulting in a target air mass MLsoll. Depending on this target air mass MLsoll is from the control unit 44 the throttle 20 (and / or an optionally existing exhaust gas recirculation valve). The characteristic block 46 processes various operating variables of the internal combustion engine 10 , This will be related below 4 still explained in detail.

In 50 wird die vom HFM-Sensor 22 erfasste Ist-Luftmasse MList durch die in der Betriebsart ”mager” gewünschte Luftmasse MLmager dividiert, was ein Luftmassenverhältnis μist ergibt. Dieses wird in einen Kennlinienblock 52 eingespeist, mit welchem aus dem Luftmassenverhältnis μist jener Lambdawert Lsoll bestimmt wird, bei dem das Drehmoment der Brennkraftmaschine 10 unverändert bleibt. Der Kennlinienblock 52 arbeitet invers zum Kennlinienblock 46. Auch seine Funktion hängt von der Drehzahl und der in der Betriebsart ”mager” in den Brennraum 14 gelangenden Kraftstoffmasse MEmager im Zusammenhang mit 5 in noch genauer darzustellender Art und Weise ab.In 50 becomes the of the HFM sensor 22 detected actual air mass ML is divided by the desired in the mode "lean" air mass MLmager, which results in an air mass ratio μist. This becomes a characteristic block 52 is fed with which of the air mass ratio μ is that lambda value Lsoll is determined at which the torque of the internal combustion engine 10 remains unchanged. The characteristic block 52 works inversely to the characteristic block 46 , Also its function depends on the speed and in the operating mode "lean" in the combustion chamber 14 MEmager related fuel mass 5 in still more darzustellender way from.

Der Lambdawert Lsoll wird in 54 mit einem Faktor 14,5 multipliziert. Bei diesem handelt es sich um den Wert für ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Massenverhältnis. Für Dieselkraftstoff beträgt dieses ungefähr 14,5. In 56 wird die vom HFM-Sensor 22 erfasste tatsächliche Luftmasse MList durch das Ergebnis der Multiplikation in 54 dividiert, was die Soll-Kraftstoffmasse MLsoll ergibt.The lambda value Lsoll is in 54 multiplied by a factor of 14.5. This is the value for a stoichiometric air-fuel mass ratio. For diesel this is about 14.5. In 56 becomes the of the HFM sensor 22 actual air mass ML detected by the result of multiplication in 54 divides, which gives the target fuel mass MLsoll.

Die Soll-Luftmasse MLsoll für die Regenerierung des NOx-Speicherkatalysators 28 wird dadurch ermittelt, dass der Kennlinienblock 46 für das gewünschte Regenerierlambda Lreg ausgewertet wird (vgl. 3). Diese Auswertung liefert einen Faktor μreg ≤ 1, der angibt, wie stark die Luftmasse MLsoll gegenüber der Betriebsart ”mager” abgesenkt werden muss. Lreg wird also während der Dauer der Regenerierung des NOx-Speicherkatalysators 28 verändert (im einfachsten Fall in Form eines Rechteckimpulses).The desired air mass MLsoll for the regeneration of the NOx storage catalytic converter 28 is determined by the fact that the characteristic block 46 is evaluated for the desired Regenerierlambda Lreg (see. 3 ). This evaluation provides a factor μreg ≤ 1, which indicates how much the air mass MLsoll must be lowered compared to the operating mode "lean". Lreg is thus during the period of regeneration of the NOx storage catalyst 28 changed (in the simplest case in the form of a rectangular pulse).

Dabei wird Lreg zunächst, ausgehend von einem Normalwert Lmager für die Betriebsart ”mager” auf einen Wert Lfett unter 1 abgesenkt. Dabei kann es unterhalb des Wertes 1 gezielt variiert werden, um die Emissionen der Brennkraftmaschine 10 nach dem NOx-Speicherkatalysator 28 zu optimieren (die chemischen Reaktionen im NOx-Speicherkatalysator 28 hängen allerdings von der Zusammensetzung des Rohabgases der Brennkraftmaschine 10 ab). Nach erfolgter Regenerierung wird Lreg wieder auf den Wert Lmager erhöht. Dieser Normalwert Lmager hängt in der Regel vom aktuellen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 10 ab und kann sich daher während der Regenerierung des NOx-Speichgerkatalysators 28 verändern.In this case, Lreg is first lowered from a normal value Lmager for the operating mode "lean" to a value Lfett below 1. It can be selectively varied below the value 1, the emissions of the internal combustion engine 10 after the NOx storage catalyst 28 to optimize (the chemical reactions in the NOx storage catalyst 28 However, depend on the composition of the raw exhaust gas of the internal combustion engine 10 from). After regeneration Lreg is increased again to the value Lmager. This normal value Lmager usually depends on the current operating point of the internal combustion engine 10 can and therefore during the regeneration of the NOx storage catalytic converter 28 change.

Aus dem Ist-Luftmassenverhältnis μist wird mit Hilfe des umgekehrten Kennlinienblocks 52 ermittelt, mit welchem Lsoll die Brennkraftmaschine 10 betrieben werden muss, damit das Drehmoment bei der Umschaltung von der Betriebsart ”mager” in die Betriebsart ”fett” und zurück nicht beeinflusst wird. Auch hierdurch wird die sog. ”Drehmomentneutralität” festgelegt. Bei eingeregelter Luftmasse, also dann, wenn die tatsächliche Luftmasse MList gleich der gewünschten Luftmasse MLsoll ist, stimmen Lsoll und Lreg überein. In diesem Fall sind also die Drehmoment- und Lambdaforderungen simultan erfüllt. Kommt es dagegen im Übergangsfall oder bei Fehlern zu Abweichungen zwischen der gewünschten Luftmasse MLsoll und der tatsächlichen Luftmasse MList, ist nur die Drehmomentforderung erfüllt.From the actual air mass ratio μ is using the reverse characteristic block 52 determines with which Lsoll the internal combustion engine 10 must be operated so that the torque is not affected when switching from "lean" to "rich" and back. This also defines the so-called "torque neutrality". When the air mass is adjusted, that is, when the actual air mass MList is equal to the desired air mass MLsoll, Lsoll and Lreg coincide. In this case, therefore, the torque and lambda requirements are met simultaneously. If, however, in the transitional case or in the case of errors, deviations occur between the desired air mass MLsoll and the actual air mass MList, only the torque requirement is fulfilled.

Wie bereits oben angedeutet wurde, hängen die Funktionen der beiden Kennlinienblöcke 46 und 52 vom aktuellen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 10 ab. Daher sind im Steuer- und Regelgerät 44 jeweils Referenzkennlinien für einen mittleren Betriebspunkt hinterlegt, die dann in Abhängigkeit vom aktuellen Betriebspunkt additiv und multiplikativ korrigiert werden. Dies wird nun anhand der 4 und 5 erläutert:
In 4 (Kennlinienblock 46) wird ein Lambdawert Lreg in ein Luftmassenverhältnis μreg umgewandelt. Der Betriebspunkt wird einerseits durch eine Drehzahl n, welche vom Drehzahlsensor 42 bereitgestellt wird, und eine Kraftstoffmasse MEmager festgelegt, welche für die Betriebsart ”mager” für den aktuellen Betriebspunkt vom Steuer- und Regelgerät 44 vorgegeben wird. Diese beiden letztgenannten Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 10 werden insgesamt vier Kennfeldern 58, 60, 62, 64 zugeführt.As already indicated above, the functions of the two characteristic blocks are dependent 46 and 52 from the current operating point of the internal combustion engine 10 from. Therefore, in the control unit 44 each reference characteristic curves for a mean operating point deposited, which are then corrected additively and multiplicatively depending on the current operating point. This will now be based on the 4 and 5 explains:
In 4 (Characteristic block 46 ), a lambda value Lreg is converted into an air mass ratio μreg. The operating point is on the one hand by a speed n, which from the speed sensor 42 is provided, and a fuel mass MEmager set, which for the operating mode "lean" for the current operating point of the control and regulating device 44 is given. These two latter operating variables of the internal combustion engine 10 become a total of four maps 58 . 60 . 62 . 64 fed.

In Abhängigkeit von diesen Betriebsgrößen werden von den vier Kennfeldern 58 bis 64 Korrekturwerte Loff, Lmul, μoff und μmul erzeugt. Der Korrekturwert Lmul wird in 66 mit dem Eingangswert Lreg multipliziert. Zu dem Ergebnis wird in 68 der Korrekturwert Loff addiert. Das Ergebnis Lreg* dieser Addition wird in eine Referenzkennlinie 70 eingespeist, in welcher die Umrechnung dieses Referenz-Lambdawerts Lreg* in ein Referenz-Luftmassenverhältnis μreg* erfolgt.Depending on these operating variables are from the four maps 58 to 64 Correction values Loff, Lmul, μoff and μmul generated. The correction value Lmul is in 66 multiplied by the input value Lreg. The result is in 68 the correction value Loff is added. The result Lreg * of this addition becomes a reference characteristic 70 is fed, in which the conversion of this reference lambda value Lreg * in a reference air mass ratio μreg * takes place.

Das Ergebnis μmul des Kennfelds 64 wird in 72 mit dem Ausgangswert μreg* aus der Referenzkennlinie 70 multipliziert. In 74 wird zu diesem Multiplikationsergebnis der Korrekturwert μoff addiert, welcher aus dem Kennfeld 62 hervorgeht. Das Ergebnis ist schließlich das Luftmassenverhältnis μreg.The result μmul of the map 64 is in 72 with the output value μreg * from the reference characteristic 70 multiplied. In 74 is added to this multiplication result of the correction value μoff, which from the map 62 evident. The result is finally the air mass ratio μreg.

Analog hierzu wird gemäß 5 vorgegangen, um in dem Kennlinienblock 52 von 2 aus dem tatsächlichen Luftmassenverhältnis μist den gewünschten Lambdawert Lsoll zu ermitteln. Bei den entsprechenden Kennfeldern handelt es sich um die gleichen wie in 4, sie sind also ebenfalls mit den Bezugszeichen 58–64 bezeichnet. Der Korrekturwert μoff wird in 76 vom Luftmassenverhältnis μist subtrahiert und das Subtraktionsergebnis wird in 78 durch den Korrekturwert μmul dividiert.Analogously, according to 5 proceeded to in the characteristic block 52 from 2 from the actual air mass ratio μ is to determine the desired lambda value Lsoll. The corresponding maps are the same as in 4 , so they are also with the reference numerals 58 - 64 designated. The correction value μoff is in 76 is subtracted from the air mass ratio μ and the subtraction result is in 78 divided by the correction value μmul.

Das Ausgangsergebnis μist* dieser Division wird nun wieder in eine Referenzkennlinie 80 eingespeist, bei der es sich um die Inverse der Referenzkennlinie 70 handelt (bei der Kennlinie 80 sind also gegenüber der Kennlinie 70 die X- und Y-Achsen vertauscht, was einer Spiegelung an der Winkelhalbierenden entspricht). In der Referenzkennlinie 80 findet die eigentliche Umwandlung des Luftmassenverhältnisses in einen Lambdawert statt, derart, dass das von der Brennkraftmaschine 10 erzeugte Drehmoment konstant bleibt. Vom Ausgangswert Lsoll* der Referenzkennlinie 80 wird in 82 der Korrekturwert Loff subtrahiert und das Subtraktionsergebnis wird in 84 durch den Korrekturwert Lmul dividiert. Hierdurch entsteht letztendlich der Soll-Lambdawert Lsoll.The output result μist * of this division is now again in a reference characteristic 80 fed, which is the inverse of the reference characteristic 70 acts (in the characteristic curve 80 are thus opposite the characteristic 70 the X and Y axes are reversed, which corresponds to a mirroring at the bisector). In the reference characteristic 80 the actual conversion of the air mass ratio into a lambda value takes place, such that that of the internal combustion engine 10 torque generated remains constant. From the initial value Lsoll * of the reference characteristic 80 is in 82 the correction value Loff is subtracted and the subtraction result is in 84 divided by the correction value Lmul. This ultimately produces the desired lambda value Lsoll.

Aus den obigen Ausführungen gehen die Vorteile der vorgeschlagenen Bestimmung der Soll-Luftmasse MLsoll und der Soll-Kraftstoffmasse MEsoll besonders deutlich hervor: Die Berechnung ist nicht iterativ, sondern direkt, was Rechenkapazität und Zeit spart. Ferner werden zueinander inverse Kennlinien 70 und 80 verwendet, so dass letztlich nur eine Kennlinie programmiert bzw. appliziert werden muss und aus dieser programmierten Kennlinie dann die inverse Referenzkennlinie bestimmt werden kann. Auch die Genauigkeit ist bei dem vorgeschlagenen Verfahren sehr hoch, da keine Diskrepanzen durch Interpolationsfehler auftreten.From the above, the advantages of the proposed determination of the desired air mass MLsoll and the target fuel mass MEsoll are particularly clear: The calculation is not iterative, but directly, which saves computing capacity and time. Further, inverse characteristics become each other 70 and 80 so that ultimately only one characteristic curve has to be programmed or applied and from this programmed characteristic curve the inverse reference characteristic can then be determined. The accuracy is very high in the proposed method, since no discrepancies occur due to interpolation errors.

Claims (10)

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (10) mit Katalysator (28), insbesondere eines Kraftfahrzeugs und insbesondere mit Kraftstoff-Direkteinspritzung, bei dem Kraftstoff in einen Brennraum (14) gelangt, derart, dass die Brennkraftmaschine (10) in einer ersten Betriebsart und in einer zweiten Betriebsart arbeitet, wobei das Kraftstoff-Luftgemisch im Brennraum (14) in der zweiten Betriebsart insgesamt fetter als in der ersten Betriebsart ist, und bei dem abhängig von bestimmten Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine (10) von der ersten Betriebsart in die zweite Betriebsart und umgekehrt gewechselt wird, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem vorgegebenen Lambdawert (Lreg), welcher von der aktuellen Betriebsart der Brennkraftmaschine (10) abhängt, ein Verhältnis (μ reg) einer Luftmasse, die diesem Lambdawert (Lreg) entspricht, zu einer Luftmasse (MLmager), die für die erste Betriebsart bestimmt wurde, ermittelt wird, wobei die Ermittlung anhand einer ersten Beziehung (46) erfolgt, bei der gilt, dass das Drehmoment (MD) der Brennkraftmaschine (10) konstant ist, aus diesem Verhältnis (μ reg) eine Soll-Luftmasse (MLsoll) ermittelt wird, die dem Brennraum (14) zuzuführen ist, das Verhältnis (μ ist) einer Ist-Luftmasse (MList), die dem Brennraum (14) tatsächlich zugeführt wurde, zu der Luftmasse (MLmager), die für die erste Betriebsart bestimmt wurde, gebildet wird, aus diesem Verhältnis (μ ist) ein Soll-Lambdawert (Lsoll) ermittelt wird, wobei die Ermittlung anhand einer zweiten Beziehung (52) erfolgt, bei der gilt, dass das Drehmoment (MD) der Brennkraftmaschine (10) konstant ist, und dieser Soll-Lambdawert (Lsoll) bei der Ermittlung einer dem Brennraum (14) zuzuführenden Soll-Kraftstoffmasse (MEsoll) berücksichtigt wird.Method for operating an internal combustion engine ( 10 ) with catalyst ( 28 ), in particular a motor vehicle and in particular with direct fuel injection, in which fuel in a combustion chamber ( 14 ), such that the internal combustion engine ( 10 ) operates in a first mode and in a second mode, wherein the fuel-air mixture in the combustion chamber ( 14 ) in the second operating mode is generally richer than in the first operating mode, and in which, depending on certain operating conditions of the internal combustion engine ( 10 ) is changed from the first mode to the second mode and vice versa, characterized in that from a predetermined lambda value (Lreg), which of the current operating mode of the internal combustion engine ( 10 ), a ratio (μ reg) of an air mass, which corresponds to this lambda value (Lreg), to an air mass (MLmager) determined for the first operating mode, the determination being based on a first relationship ( 46 ), in which the torque (MD) of the internal combustion engine ( 10 ) is constant, from this ratio (μ reg) a desired air mass (MLsoll) is determined, which the combustion chamber ( 14 ), the ratio (μ is) of an actual air mass (MList), which is the combustion chamber ( 14 ) was actually supplied to the air mass (MLmager), which was determined for the first mode is formed, from this ratio (μ ist) a desired lambda value (Lsoll) is determined, the determination of a second relationship ( 52 ), in which the torque (MD) of the internal combustion engine ( 10 ) is constant, and this desired lambda value (Lsoll) in determining a combustion chamber ( 14 ) to be supplied to the target fuel mass (MEsoll) is taken into account. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (46) Beziehung, welche den vorgegebenen Lambdawert (Lreg) mit dem Verhältnis (μ reg) der Luftmasse, die diesem Lambdawert entspricht, zu der Luftmasse (MLmager), die für die erste Betriebsart bestimmt wurde, verknüpft, auch vom aktuellen Betriebspunkt (n, MEmager) der Brennkraftmaschine (10) abhängt.Method according to claim 1, characterized in that the first ( 46 ) Relationship linking the given lambda value (Lreg) with the ratio (μ reg) of the air mass corresponding to this lambda value to the air mass (MLmager) determined for the first mode, also from the current operating point (n, MEmager ) of the internal combustion engine ( 10 ) depends. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Referenzbeziehung (70, 80) für einen mittleren Betriebspunkt vorhanden ist, welche abhängig vom aktuellen Betriebspunkt (n, MEmager) additiv und/oder multiplikativ korrigiert wird.Method according to Claim 2, characterized in that at least one reference relationship ( 70 . 80 ) is present for a middle operating point, which is corrected additively and / or multiplicatively depending on the current operating point (n, MEmager). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Beziehung eine erste Kennlinie (70) und die zweite Beziehung eine zweite Kennlinie (80) umfasst.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first relationship is a first characteristic ( 70 ) and the second relationship a second characteristic ( 80 ). Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kennlinie (80) die Inverse der ersten Kennlinie (70) ist.Method according to Claim 4, characterized in that the second characteristic ( 80 ) the inverse of the first characteristic ( 70 ). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Lambdawert (Lreg) beim Wechsel von einer Betriebsart in eine andere Betriebsart kontinuierlich verändert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the predetermined lambda value (Lreg) is changed continuously when changing from one operating mode to another operating mode. Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche geeignet ist, wenn es auf einem Computer ausgeführt wird.Computer program, characterized in that it is suitable for carrying out the method according to one of the preceding claims, when it is executed on a computer. Computerprogramm nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es auf einem Speicher, insbesondere auf einem Flash-Memory, abgespeichert ist.Computer program according to claim 7, characterized in that it is stored on a memory, in particular on a flash memory. Steuer- und/oder Regelgerät (44) zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (10), dadurch gekennzeichnet, dass es einen Speicher umfasst, auf dem ein Computerprogramm nach einem der Ansprüche 7 oder 8 abgespeichert ist.Control and / or regulating device ( 44 ) for operating an internal combustion engine ( 10 ), characterized in that it comprises a memory on which a computer program according to one of claims 7 or 8 is stored. Brennkraftmaschine (10), mit einem Brennraum (14), mit einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (32), mit einer Einrichtung (20) zur Einstellung der in den Brennraum (14) gelangenden Luftmasse, mit einem Luftmassensensor (22) im Ansaugbereich (18), mit einem NOx-Speicherkatalysator (28), und mit einem Steuer- und/oder Regelgerät (44), welches die Brennkraftmaschine (10) so steuert bzw. regelt, dass Kraftstoff in einer ersten Betriebsart und in einer zweiten Betriebsart in einen Brennraum (14) gelangt, wobei das Kraftstoff-Luftgemisch im Brennraum (14) in der zweiten Betriebsart insgesamt fetter als in der ersten Betriebsart ist, und dass abhängig von bestimmten Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine (10) von der ersten Betriebsart in die zweite Betriebsart und umgekehrt gewechselt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Steuer- und/oder Regelgerät (44) aus einem vorgegebenen Lambdawert (Lreg), welcher von der aktuellen Betriebsart der Brennkraftmaschine (10) abhängt, ein Verhältnis (μ reg) einer Luftmasse, die diesem Lambdawert entspricht, zu einer Luftmasse (MLmager), die für die erste Betriebsart bestimmt wurde, ermittelt wird, wobei die Ermittlung anhand einer ersten Beziehung (46) erfolgt, bei der gilt, dass das Drehmoment (MD) der Brennkraftmaschine (10) konstant ist, aus diesem Verhältnis (μ reg) eine Soll-Luftmasse (MLsoll) ermittelt wird, die dem Brennraum (14) zuzuführen ist, das Verhältnis (μ ist) einer Ist-Luftmasse (MList), die dem Brennraum (14) tatsächlich zugeführt wurde, zu der Luftmasse (MLmager), die für die erste Betriebsart bestimmt wurde, gebildet wird, aus diesem Verhältnis (μ ist) ein Soll-Lambdawert (Lsoll) ermittelt wird, wobei die Ermittlung anhand einer zweiten Beziehung (52) erfolgt, bei der gilt, dass das Drehmoment (MD) der Brennkraftmaschine (10) konstant ist, und dieser Soll-Lambdawert (Lsoll) bei der Ermittlung einer dem Brennraum (14) zuzuführenden Soll-Kraftstoffmasse (MEsoll) berücksichtigt wird.Internal combustion engine ( 10 ), with a combustion chamber ( 14 ), with a fuel injection device ( 32 ), with a facility ( 20 ) for adjusting the into the combustion chamber ( 14 ) reaching air mass, with an air mass sensor ( 22 ) in the intake area ( 18 ), with a NOx storage catalyst ( 28 ), and with a control and / or regulating device ( 44 ), which the internal combustion engine ( 10 ) controls so that fuel in a first mode and in a second mode in a combustion chamber ( 14 ), wherein the fuel-air mixture in the combustion chamber ( 14 ) in the second mode is richer overall than in the first mode, and that depending on certain operating conditions of the internal combustion engine ( 10 ) is changed from the first mode to the second mode and vice versa, characterized in that in the control and / or regulating device ( 44 ) from a predetermined lambda value (Lreg), which of the current operating mode of the internal combustion engine ( 10 ), a ratio (μ reg) of an air mass, which corresponds to this lambda value, to an air mass (MLmager), which was determined for the first operating mode, the determination being based on a first relationship ( 46 ), in which the torque (MD) of the internal combustion engine ( 10 ) is constant, from this ratio (μ reg) a desired air mass (MLsoll) is determined, which the combustion chamber ( 14 ), the ratio (μ ist) of an actual air mass (MList), which is the combustion chamber ( 14 ) was actually supplied to the air mass (MLmager), which was determined for the first mode is formed, from this ratio (μ ist) a desired lambda value (Lsoll) is determined, the determination of a second relationship ( 52 ), in which the torque (MD) of the internal combustion engine ( 10 ) is constant, and this desired lambda value (Lsoll) in determining a combustion chamber ( 14 ) to be supplied to the target fuel mass (MEsoll) is taken into account.
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