DE102005005559B4 - Method for operating an internal combustion engine with turbocharger - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere Ottomotor, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, wobei die Brennkraftmaschine in einem Betriebszustand „Leerlauf“ mit einer vorbestimmten Leerlaufdrehzahl und bezüglich eines Kraftstoffverbrauchs bzw. einer Laufruhe optimierten Leerlauf-Betriebsparametern für Zündzeitpunkt und Kraftstoffeinspritzung betrieben wird, wobei wenigstens in einem zeitlichen Teilbereich des Betriebszustandes „Leerlauf“ durch bzgl. der optimierten Leerlauf-Betriebsparameter abweichende Einstellung wenigstens eines optimierten Leerlauf-Betriebsparameters der Brennkraftmaschine eine Abgasenthalpie erhöht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine einen Abgasturbolader aufweist, wobei zum Erhöhen der Abgasenthalpie eine zusätzliche Kraftstoffnacheinspritzung durchgeführt und damit eine Drehzahl des Abgasturboladers erhöht wird.Method for operating an internal combustion engine, in particular gasoline engine, in particular a motor vehicle, wherein the internal combustion engine is operated in an operating state "idle" with a predetermined idle speed and with respect to a fuel consumption or a quiet operation optimized idle operating parameters for ignition timing and fuel injection, wherein at least in a temporal Part of the operating state "idle" by with respect to the optimized idle operating parameters deviating setting at least one optimized idle operating parameter of the internal combustion engine exhaust gas enthalpy is increased, characterized in that the internal combustion engine has an exhaust gas turbocharger, wherein carried out to increase the exhaust enthalpy an additional post fuel injection and thus a speed of the exhaust gas turbocharger is increased.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere Ottomotor, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, wobei die Brennkraftmaschine in einem Betriebszustand „Leerlauf“ mit einer vorbestimmten Leerlaufdrehzahl und bezüglich eines Kraftstoffverbrauchs bzw. einer Laufruhe optimierten Leerlauf-Betriebsparametern für Zündzeitpunkt und Kraftstoffeinspritzung betrieben wird, wobei wenigstens in einem zeitlichen Teilbereich des Betriebszustandes „Leerlauf“ durch bzgl. der optimierten Leerlauf-Betriebsparameter abweichende Einstellung wenigstens eines optimierten Leerlauf-Betriebsparameters der Brennkraftmaschine eine Abgasenthalpie erhöht wird, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine, in particular gasoline engine, in particular a motor vehicle, wherein the internal combustion engine is operated in an operating state "idle" with a predetermined idle speed and with respect to a fuel consumption and a quiet running optimized idle operating parameters for ignition timing and fuel injection, wherein At least in a temporal subrange of the operating state "idling", an exhaust gas enthalpy is increased by adjusting at least one optimized idling operating parameter of the internal combustion engine with respect to the optimized idling operating parameter.
Abgasturbolader nutzen die Abgasenthalpie, um auf der Frischluftseite einen Verdichter anzutreiben. Nach einem positiven Lastsprung muss der Turbolader zunächst beschleunigt werden. Die dafür notwendige Abgasenthalpie kann bei konventionellen Betriebsverfahren nicht sofort zur Verfügung gestellt werden. Die sich hieraus ergebende, unerwünschte Verzögerung des Aufbaus eines gewünschten Motormomentes wird gemeinhin als „Turboloch“ bezeichnet.Exhaust gas turbochargers use the exhaust gas enthalpy to drive a compressor on the fresh air side. After a positive load jump, the turbocharger must first be accelerated. The exhaust enthalpy required for this can not be made available immediately in conventional operating methods. The resulting undesirable deceleration of building a desired engine torque is commonly referred to as a "turbo lag".
Um einen beschleunigten Ladedruckaufbau bei einem Verbrennungsmotor mit Abgasturbolader zu erzielen, ist es aus der
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der oben genannten Art dahingehend zu verbessern, dass sich während des Anfahrvorganges eines Kraftfahrzeuges mit Abgasturboaufladung aus dem Stand ein verbesserter Drehmomentanstieg ergibt.The invention has for its object to improve a method of the type mentioned above to the effect that during the starting process of a motor vehicle with turbocharging from the state results in an improved torque increase.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.This object is achieved by a method of o.g. Art solved with the features characterized in claim 1. Advantageous embodiments of the invention are described in the further claims.
Dazu ist es bei einem Verfahren der o.g. Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Brennkraftmaschinen einen Abgasturbolader aufweist, wobei zum Erhöhen der Abgasenthalpie eine zusätzliche Kraftstoffnacheinspritzung durchgeführt und damit eine Drehzahl des Abgasturboladers erhöht wird.For this it is in a procedure of o.g. Art according to the invention provided that the internal combustion engine has an exhaust gas turbocharger, wherein carried out to increase the exhaust gas enthalpy an additional fuel post-injection and thus a speed of the exhaust gas turbocharger is increased.
Dies hat den Vorteil, dass bereits im Leerlauf ein Ladedruck für eine zukünftige Anforderung eines höheren Motormomentes zum Anfahren bzw. Beschleunigen vorgehalten wird, so dass das sogen. Turboloch entfällt. Der Drehmomentaufbau bei Lastanforderung zum Anfahren bzw. Beschleunigen ist bezüglich einer herkömmlichen Verfahrensführung wesentlich verbessert.This has the advantage that already at idle charge pressure for a future request for a higher engine torque for starting or accelerating is maintained, so that the so-called. Turbo hole is eliminated. The torque build-up when load request for starting or accelerating is substantially improved with respect to a conventional process management.
Zweckmäßigerweise wird die Erhöhung der Abgasenthalpie während des Betriebszustands „Leerlauf“ in Abhängigkeit von wenigstens einem vorbestimmten Parameter und/oder Ereignis durchgeführt. Hierbei ist der wenigstens eine vorbestimmte Parameter bzw. das wenigstens eine vorbestimmte Ereignis beispielsweise ein Abfall eines Druckes in einem Bremssystem des Kraftfahrzeuges, ein Beenden der Betätigung eines Bremspedals durch einen Fahrer des Kraftfahrzeuges, ein Betätigen eines Kupplungspedals durch einen Fahrer des Kraftfahrzeuges, ein Lösen einer Handbremse durch einen Fahrer des Kraftfahrzeuges, ein Betätigen eines Gangwahlhebels durch einen Fahrer des Kraftfahrzeuges.Expediently, the increase in the exhaust gas enthalpy during the operating state "idling" is carried out as a function of at least one predetermined parameter and / or event. Here, the at least one predetermined parameter or the at least one predetermined event, for example, a drop in pressure in a brake system of the motor vehicle, stopping the operation of a brake pedal by a driver of the motor vehicle, pressing a clutch pedal by a driver of the motor vehicle, a release of Handbrake by a driver of the motor vehicle, an actuation of a gear selector lever by a driver of the motor vehicle.
Die Abgasenthalpie wird bevorzugt durch Ändern eines Zündzeitpunktes und/oder durch Ändern eines Kraftstoffeinspritzzeitpunktes erhöht. Beispielsweise wird der Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine und/oder der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt nach spät verstellt.The exhaust gas enthalpy is preferably increased by changing an ignition timing and / or by changing a fuel injection timing. For example, the ignition timing of the internal combustion engine and / or the fuel injection timing is retarded.
Die zusätzliche Kraftstoffnacheinspritzung wird beispielsweise bei 0°KW bis 35°KW nach OT (oberer Totpunkt) durchgeführt und optional auf mindestens zwei Kraftstoffteileinspritzungen aufgeteilt.The additional fuel post-injection is carried out, for example, at 0 ° CA to 35 ° CA after TDC (top dead center) and optionally split into at least two partial fuel injections.
Dadurch, dass wenigstens eine Kraftstoffteileinspritzung in der Kompressionsphase durchgeführt wird, kann auch mit nach Überschreiten des oberen Totpunktes ein zündfähiges Gemisch an der Zündkerze der Brennkraftmaschine sichergestellt werden.Characterized in that at least one partial fuel injection is carried out in the compression phase, an ignitable mixture at the spark plug of the internal combustion engine can be ensured even after exceeding the top dead center.
Zur Anpassung an eine noch heiße Abgasanlage vor dem Abgasturbolader wird eine Abweichung von den Leerlauf-Betriebsparametern in Abhängigkeit von einer Temperatur des Abgases vor dem Abgasturbolader gewählt. Beispielsweise wird eine Abweichung von den Leerlauf-Betriebsparametern umso geringer gewählt, je höher die Temperatur des Abgases vor dem Abgasturbolader ist. Die Temperatur des Abgases vor dem Abgasturbolader wird bevorzugt gemessen oder mittels eines Modells bestimmt.To adapt to a still hot exhaust system in front of the exhaust gas turbocharger, a deviation from the idling operating parameters in dependence on a temperature of the exhaust gas is selected in front of the exhaust gas turbocharger. For example, a deviation from the idling operating parameters is chosen the lower the higher the temperature of the exhaust gas in front of the exhaust gas turbocharger. The temperature of the exhaust gas upstream of the exhaust gas turbocharger is preferably measured or determined by means of a model.
Die Erfindung wird im Folgenden näher erläutert.The invention will be explained in more detail below.
Zur Verbesserung des Anfahrvorganges bei einem Kraftfahrzeug, welches mit einer Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader ausgestattet ist, wird im Leerlauf beispielsweise der Zündwinkel bis zu 35°KW (Grad Kurbelwelle) nach dem „oberen Totpunkt“ (OT) nach spät verstellt.To improve the starting process in a motor vehicle, which is equipped with an internal combustion engine with exhaust gas turbocharger, the ignition angle up to 35 ° CA (crankshaft degree) after the "top dead center" (TDC) is retarded at idle, for example.
Um die Stabilität der Verbrennung und die Laufruhe des Motors zu gewährleisten, wird die Einspritzung von Kraftstoff in einem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine beispielsweise in mindestens zwei Kraftstoffteileinspritzungen aufgeteilt, wobei wenigstens eine Kraftstoffteileinspritzung in der Kompressionsphase erfolgt. Durch die Einspritzung von Kraftstoff in den Kompressionshub wird auch weit nach Überschreiten des oberen Totpunktes ein zündfähiges Gemisch an der Zündkerze sichergestellt.In order to ensure the stability of the combustion and the smoothness of the engine, the injection of fuel in a respective cylinder of the internal combustion engine, for example, divided into at least two fuel injections, wherein at least one partial fuel injection takes place in the compression phase. By the injection of fuel in the compression stroke, an ignitable mixture is ensured at the spark plug well after exceeding the top dead center.
Durch die stark nach hinten verlagerte Verbrennung kann die Abgastemperatur bzw. die Abgasenthalpie deutlich angehoben werden. Durch die normalerweise extrem geringen Abgastemperaturen im Leerlaufpunkt, kann durch das erfindungsgemäße Verfahren ein Potential von bis zu 500°C Abgastemperaturerhöhung erschlossen werden. Durch das stark gesteigerte Energieangebot im Abgasmassenstrom wird die Drehzahl des Abgasturboladers schon im Stillstand des Fahrzeuges bzw. im Betriebszustand „Leerlauf“ erhöht.Due to the strong rearward combustion, the exhaust gas temperature and the exhaust gas enthalpy can be significantly increased. Due to the normally extremely low exhaust gas temperatures at idle point, a potential of up to 500 ° C exhaust gas temperature increase can be developed by the inventive method. Due to the greatly increased energy supply in the exhaust gas mass flow, the speed of the exhaust gas turbocharger is increased even at standstill of the vehicle or in the operating state "idle".
Die Anfahrschwäche bei bisherigen Konzepten mit Abgasturboaufladung wird reduziert, da die Turbine des Abgasturboladers bei dem erfindungsgemäßen Verfahren während des Anfahrens aus dem Stillstand nur eine kleinere Drehzahlerhöhung aus dem Betriebszustand „Leerlauf“ bis in den optimalen Betriebsbereich überwinden muss. Der dynamische Aufbau von Ladedruck im Anfahrvorgang und somit Drehmomentaufbau verbessern sich.The Anfahrschwäche in previous concepts with turbocharging is reduced, since the turbine of the exhaust gas turbocharger in the process of the invention during startup from standstill only a smaller speed increase from the operating state "idle" has to overcome in the optimal operating range. The dynamic build-up of boost pressure in the start-up process and thus torque build-up improves.
Ein weiterer Vorteil für die Anfahrdynamik ist die Tatsache, dass aufgrund des schlechten Wirkungsgrades des Motors bei sehr spätem Zündzeitpunkt der Motor stark entdrosselt betrieben werden kann, d.h. der Luftmassenstrom im Leerlauf ist bei diesem Verfahren deutlich höher als in bisher bekannten Leerlaufbetriebspunkten. Dies eröffnet die Möglichkeit durch die Schnelligkeit des Zündwinkelpfades sehr schnell einen Momentenanstieg zu generieren.Another advantage for the starting dynamics is the fact that due to the poor efficiency of the engine at very late ignition timing, the engine can be operated strongly de-throttled, i. the air mass flow at idle is significantly higher in this method than in previously known idle operating points. This opens up the possibility of generating a torque increase very quickly due to the speed of the ignition angle path.
Wesentliche bei der Erfindung ist es, dass die Beschleunigung der Turbine des Abgasturboladers bereits vor einem positiven Lastsprung bzw. einer Momentenanforderung erfolgt. Hierdurch kann bereits im Betriebszustand „Leerlauf“ ein Ladedruck für den Abgasturbolader vorgehalten werden, um bei einer Lastanforderung am Motor umgehend durch Anpassung bzw. Veränderung von Einspritzzeiten (Otto- und Dieselmotor) und Zündwinkelzeitpunkten (nur Ottomotor) die chemisch gebundene Kraftstoffenergie bevorzugt an die Kurbelwelle abgeben zu können, bei sofort erhöhter Füllung des Motors.Essential in the invention is that the acceleration of the turbine of the exhaust gas turbocharger already takes place before a positive load step or a torque request. As a result, a charge pressure for the exhaust gas turbocharger can already be kept in the operating state "idle" to immediately at a load request to the engine by adaptation or modification of injection times (gasoline and diesel engine) and Zündwinkelzeitpunkten (gasoline engine), the chemically bonded fuel energy to the crankshaft to be able to deliver, with immediately increased filling of the engine.
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R079 | Amendment of ipc main class |
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