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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine
sowie eine Brennkraftmaschine mit einer Steuervorrichtung, welche derart
ausgebildet ist, dass sie das Verfahren ausführen kann.
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Moderne
Kraftfahrzeuge verfügen
häufig über ein
Tankentlüftungssystem.
Dabei werden die in einem Kraftstofftank entstehenden Kraftstoffdämpfe in
einem Aktivkohlebehälter
adsorbiert. Zur Regenerierung des Aktivkohlebehälters wird während des Betriebs
der Brennkraftmaschine ein Tankentlüftungsventil, welches sich
in einer Verbindungsleitung zwischen dem Aktivkohlebehälter und
einem Saugrohr der Brennkraftmaschine befindet, geöffnet, so dass
die im Aktivkohlebehälter
gespeicherten Kraftstoffdämpfe
durch einen Spüleffekt
in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine eingeleitet werden und an
der Verbrennung teilnehmen. Dadurch kommt es zu einer Veränderung
der Zusammensetzung des Brenngemisches.
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Zur
Vermeidung eines höheren
Schadstoffausstoßes
aufgrund dieser Veränderung
des Brenngemisches wird bekanntermaßen die Kraftstoffmenge, welche
den Brennräumen
der Brennkraftmaschine mittels Einspritzventilen zugemessen wird,
entsprechend korrigiert. Dieser Korrekturvorgang ist auch als Einspritzmengenkorrektur
bekannt. Die Durchführung
der Einspritzmengenkorrektur ist jedoch nur unter Kenntnis der durch
die Kraftstoffdämpfe
zugeführten
Kraftstoffmenge möglich.
Nach einem bekannten Verfahren wird dazu der Beladungsgrad des Aktivkohlebehälters mit
Kraftstoffdämpfen
ermittelt. Dies geschieht dadurch, dass das Tankentlüftungsventil über eine
vorgegebene zeitliche Öffnungsrampe
langsam geöffnet
wird. Die Beladung des Aktivkohlebehälters und die durch die Kraftstoffdämpfe zugeführte Kraftstoffmenge
werden basierend auf einer Abweichung des Ausgangswerts eines Lambdareglers
des Kraftfahrzeugs nach dem Öffnen
des Tankentlüftungsventils
von einem Referenzwert, welcher der Abgaszusammensetzung vor dem Öffnen des
Tankentlüftungsventils
entspricht, ermittelt.
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Die
Ermittlung des Beladungsgrads des Aktivkohlebehälters unter gleichzeitiger
Vermeidung eines größeren Schadstoffausstoßes erfordert
ein sehr langsames Öffnen
des Entlüftungsventils
und ist daher zeitaufwendig. Um eine höhere Anzahl an Regenerierphasen
des Aktivkohlebehälters
zu ermöglichen,
sind Verfahren bekannt, bei denen in Abhängigkeit von der Zeitdauer,
welche seit der letzten Regenerierphase vergangen ist, das Tankentlüftungsventil
unterschiedlich schnell geöffnet
wird. Ist die Zeitdauer, welche seit der letzten Regenerierphase vergangen
ist, sehr kurz, wird davon ausgegangen, dass der bei der letzten
Regenerierphase berechnete Beladungsgrad des Aktivkohlebehälters sowie
der Referenzwert, auf den die Berechnung des Beladungsgrads basiert,
noch gültig
sind. Dies ermöglicht ein
sehr schnelles Öffnen
des Tankentlüftungsventils unter
Durchführung
einer Einspritzmengenkorrektur basierend auf den bereits bekannten
Beladungsgrad und Referenzwert. Bei einer länger zurückliegenden Regenerierungsphase
ist eine neue Ermittlung des Beladungsgrades des Aktivkohlebehälters notwendig und
es müssen
sowohl der Referenzwert als auch der Beladungsgrad neu ermittelt
werden. Dies erfordert wiederum ein sehr langsames Öffnen des Tankentlüftungsventils.
Durch das oben genannte Verfahren kann die Häufigkeit der Regenerierphasen für den Aktivkohlebehälter gesteigert
werden. Jedoch kann sich die starre Unterscheidung zweier Geschwindigkeitsstufen
für die Öffnung des
Tankentlüftungsventils
und der Ermittlung des Referenzwertes in Abhängigkeit von der verstrichenen
Zeitdauer seit der letzten Regenerierphase als unflexibel und bezüglich der
Verminderung des Schadstoffausstoßes als unzureichend erweisen.
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Bei
einem aus
DE 38 13
220 A1 bekannten Verfahren zum Gewinnen von Stellwerten
zum Ansteuern eines mit dem Ansaugstutzen einer Brennkraftmaschine
verbundenen Tankentlüftungsventils wird
der Regelfaktor verwendet, der von einem Lambda-Regler- Rechenschritt geliefert
wird. Der Regelfaktor modifiziert einen Beladungsfaktor so lange bis über das
Tankentlüftungsventil
eine Regenerierkraftstoffmenge abgegeben wird, die zu keiner Abweichung
vom Lambda-Sollwert führt.
Der geregelte Beladungsfaktor modifiziert Vorsteuerwerte für die Regenerierkraftstoffmenge,
die bei einem jeweils vorliegenden Betriebszustand geliefert werden
darf.
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Bei
einem aus
DE 38 22
300 A1 bekannten Verfahren zur Tankentlüftungsadaption wird beim Beenden
des Verfahrens der letzte Wert des Beladungsfaktors gespeichert.
Beim Neustart des Verfahrens wird der gespeicherte Wert zunächst mit
einem Rücksetzfaktor
multipliziert und das Multiplikationsergebnis als Ausgangswert für das weitere
Verfahren verwendet. Der Rücksetzfaktor
ist von der Kraftstofftemperatur abhängig und ist maximal 1.
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Bei
einem aus
DE 197 01
353 C1 bekannten Verfahren wird der Beladungsgrad des Aktivkohlebehälters ermittelt
und abhängig
von dessen Höhe
und eines vorgegebenen Wertes für
einen maximal möglichen
Kraftstrommassenstrom durch das Tankentlüftungsventil wird ein Soll-Spülstrom berechnet.
Das Tastverhältnis
für das
Tankentlüftungsventil
wird abhängig
von dem Soll-Spülstrom,
der Temperatur des Spülstromes
und dem Druckgefälle
am Tankentlüftungsventil
so eingestellt, dass die durch den Spülvorgang hervorgerufene Lambdaabweichung
eines Lambdareglers einen vorgegebenen Maximalwert nicht überschreitet.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine
Brennkraftmaschine bereitzustellen, mittels welchen die Häufigkeit
der Regenerierphasen des Aktiv kohlebehälters gesteigert und der Schadstoffausstoß vermindert
werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch das Verfahren und die Brennkraftmaschine gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein
Steuerverfahren gemäß dem Anspruch
1 bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit einem Kraftstofftank
und einem Kraftstoffdämpfespeicher zur
Speicherung der aus dem Kraftstofftank entweichenden Kraftstoffdämpfe. Die
Brennkraftmaschine weist ferner ein steuerbares Tankentlüftungsventil auf,
welches in einer Verbindungsleitung zwischen dem Kraftstoffdämpfespeicher
und einem Luftansaugtrakt der Brennkraftmaschine angeordnet ist,
um während
eines Tankentlüftungszeitraumes
Kraftstoffdämpfe
von dem Kraftstoffdämpfespeicher
in den Luftansaugtakt einzuleiten. Die Brennkraftmaschine umfasst
ferner zumindest ein Einspritzventil, welches mit dem Kraftstofftank
gekoppelt ist und mittels dem der Kraftstoff zugemessen werden kann.
Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass während des Tankentlüftungszeitraumes
und vor dem Öffnen
des Tankentlüftungsventils
bei Erfüllung
einer Bedingung ein Referenzwert, welcher ein Maß für die Zusammensetzung des Abgases
der Brennkraftmaschine darstellt und welcher der Bestimmung eines
Beladungsgrades des Kraftstoffdämpfespeichers
zugrunde gelegt wird, aktualisiert wird und ansonsten der bisherige
Referenzwert beibehalten wird. Vor dem Öffnen des Tankentlüftungsventils
wird in Abhängigkeit
von zumindest einer Größe eine Öffnungszeitspanne
ermittelt, innerhalb welcher das Tankentlüftungsventil von einem geschlossenen
Zustand bis zum Erreichen eines vorgegebenen Durchflusssollwertes
geöffnet
wird. Das Tankentlüftungsventil
wird derart angesteuert, dass der Durchfluss bis zum Ende der ermittelten Öffnungszeitspanne
den Durchflusssollwert erreicht. Der Beladungswert des Kraftstoffdämpfespeichers
wird basierend auf den Referenzwert berech net. Anschließend wird
basierend auf den Beladungsgrad eine Kraftstoffmenge berechnet,
welche einem Brennraum der Brennkraftmaschine durch Einleiten der
Kraftstoffdämpfe
in den Luftansaugtrakt zugeführt
wird. Schließlich
wird basierend auf der berechneten Kraftstoffmenge die mittels des Einspritzventils
zuzumessende Kraftstoffmenge korrigiert.
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Im
Unterschied zum Stand der Technik ist die Ermittlung des Referenzwertes,
dessen Genauigkeit sich unmittelbar auf die Genauigkeit des Beladungsgrades
des Kraftstoffdämpfespeichers
auswirkt, und die Ermittlung der Öffnungszeitspanne zur Öffnung des
Tankentlüftungsventils
voneinander entkoppelt und nicht mehr starr abhängig von der verstrichenen Zeitdauer
seit dem letzten Tankentlüftungszeitraum. Durch
das Verfahren ist es möglich,
die Ermittlung des Referenzwertes in Abhängigkeit einer frei definierbaren
Bedingung und unabhängig
von der Ermittlung der Öffnungszeitspanne
für das
Tankentlüftungsventil
durchzuführen.
Ferner ist es möglich,
die Ermittlung der Öffnungszeitspanne
in Abhängigkeit einer
frei definierbaren Größe unabhängig von
der Ermittlung des Referenzwertes durchzuführen. Durch diese gesteigerte
Flexibilität
kann der Tankentlüftungsvorgang
besser an die jeweiligen Umstände angepasst
und, wie später
bei der Beschreibung des Ausführungsbeispiels
noch deutlich werden wird, die Häufigkeit
der Tankentlüftungsvorgänge deutlich
gesteigert und der Schadstoffausstoß durch eine Verbesserung der
Einspritzmengenkorrektur deutlich verringert werden. Dies hängt unter
anderem damit zusammen, dass die Notwendigkeit der Aktualisierung
des Referenzwertes und die Festlegung der Öffnungszeitspanne zur Öffnung des
Tankentlüftungsventils
von unterschiedlichen Kriterien abhängig sind.
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In
einem Ausführungsbeispiel
des Verfahrens nach Anspruch 2 ist die Bedingung dann erfüllt, wenn
zu Beginn des Tankentlüftungszeitraums
der aktuelle Betriebspunkt der Brennkraftmaschine von dem Betriebspunkt
der Brennkraftmaschine, an dem der bisherige Referenzwert ermittelt
wurde, abweicht.
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Bei
dieser Ausgestaltung des Verfahrens wird berücksichtigt, dass der Referenzwert
aufgrund unterschiedlicher Vorsteuerwerte für den Lambdaregler an verschiedenen
Betriebspunkten der Brennkraftmaschine unterschiedliche Werte annehmen kann.
Gemäß der Ausgestaltung
ist die Bedingung zur Aktualisierung des Referenzwertes deshalb
dann erfüllt,
wenn der aktuelle Betriebspunkt von dem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine
an dem der bisherige Referenzwert ermittelt wurde abweicht. Dadurch
wird verhindert, dass lediglich aufgrund einer betriebspunktbedingten Änderung
des Lambdareglerniveaus eine fehlerhafte Berechnung des Beladungsgrades
erfolgt. Da die Einspritzmengenkorrektur in starkem Maße von der
Genauigkeit des Beladungsgrades abhängt, kann somit der Schadstoffausstoß vermindert
werden.
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Gemäß einer
Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 3 ist die Bedingung dann
erfüllt,
wenn zu Beginn des Tankentlüftungszeitraums
der aktuelle Referenzwert von dem bisherigen Referenzwert abweicht.
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In
diesem Fall wird zur Vermeidung der Änderung des Referenzwertes
und dadurch zur Vermeidung einer Berechnung eines falschen Beladungsgrades
der aktuelle Referenzwert eingelesen, und mit dem abgespeicherten
bisherigen Referenzwert verglichen. Dadurch wird der Referenzwert
nur bei Bedarf aktualisiert.
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Bei
den Ausgestaltungen des Verfahrens nach den Ansprüchen 4 und
5 handelt es sich bei dem Referenzwert entweder um einen Ausgangswert eines
der Brennkraftmaschine zugeordneten Lambdareglers oder um einen
Ausgangswert eines Lambdasensors der Brennkraftmaschine.
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Sowohl
der Ausgangswert des Lambdareglers als auch der Ausgangswert des
Lambdasensors sind in einer Steuervorrichtung der Brennkraftmaschine
standardmäßig verfügbar und
liefern zuverlässige
Werte, welche als Maß für die Zusammensetzung
des Abgases der Brennkraftmaschine angesehen werden können.
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In
der Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 6 handelt es sich
bei der Größe um die Zeitdauer,
welche seit dem letzten Tankentlüftungszeitraum
vergangen ist, und die Öffnungszeitspanne ist
um so größer, je
länger
die Zeitdauer ist.
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Bei
dieser Ausgestaltung des Verfahrens wird der Tatsache Rechnung getragen,
dass der Beladungsgrad des Kraftstoffdämpfespeichers umso größer wird,
je länger
der letzte Tankentlüftungszeitraum
zurückliegt.
Demnach wird die Öffnungszeitspanne
des Tankentlüftungsventils
umso länger
angesetzt, je länger
diese Zeitdauer ist. Das dadurch resultierende langsamere Öffnen des
Tankentlüftungsventils
ermöglicht
eine genaue Bestimmung des Beladungsgrades, eine entsprechend korrekt
angepasste Einspritzmengenkorrektur und verhindert damit einen hohen
Schadstoffausstoß beim Öffnen des Tankentlüftungsventils.
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In
einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 7 handelt es sich
bei der Größe um einen ersten
Betrag, um welchen der aktuelle Betriebspunkt der Brennkraftmaschine
zu Beginn des Tankentlüftungszeitraums
von dem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine zu Beginn des vorhergehenden
Tankentlüftungszeitraums
abweicht und die Öffnungszeitdauer
ist um so größer je größer der
Betrag ist.
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Wie
schon bezüglich
der Ausgestaltung nach Anspruch 2 erwähnt wurde, ergeben sich bei
unterschiedlichen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine aufgrund
unterschiedlicher Vorsteuerungswerte auch unterschiedliche Betriebsniveaus
des Lambdareglers. Daher kann es auch sinnvoll sein, bei einer größeren Abweichung
des aktuellen Betriebspunkts zu dem Betriebspunkt des vorhergehenden
Tankentlüftungszeitraums
die Öffnungszeitdauer
zu vergrößern bzw.
das Tankentlüftungsventil
langsamer zu öffnen,
um somit eine präzisere
Einspritzmengenkorrektur zu ermöglichen.
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Nach
einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 8 handelt es sich
bei der Größe um den
Differenzbetrag der Umgebungstemperatur der Brennkraftmaschine während des
vorhergehenden Tankentlüftungszeitraums
und während
des aktuellen Tankentlüftungszeitraums,
wobei die Öffnungszeitdauer
umso größer ist,
je größer der
Differenzbetrag ist.
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Diese
Ausgestaltung des Verfahrens berücksichtigt
die Tatsache, dass der Kraftstoff im Kraftstofftank mit steigender
Temperatur zu einer stärkeren Ausgasung
neigt, was zu einer stärkeren
Beladung des Kraftstoffdämpferspeichers
führt.
Aufgrund der Vergrößerung der Öffnungszeitdauer
mit steigender Temperaturdifferenz wird das Tankentlüftungsventil langsamer
geöffnet,
was eine präzisere
Einspritzmengenkorrektur und eine Verringerung des Schadstoffausstoßes, insbesondere
zu Beginn der Tankentlüftungsphase,
ermöglicht.
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In
Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 9 handelt es sich bei
der Größe um einen
dritten Betrag, um welchen der berechnete Beladungsgrad von einem
vorgegebenen Grenzwert für
den Beladungsgrad abweicht.
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Bei
dieser Ausgestaltung handelt es sich um eine Art Plausibilitätsprüfung des
berechneten Beladungsgrads. Reicht der berechnete Wert des Beladungsgrads
von einem vorgegebenen Grenzwert, welcher eine Plausibilitätsgrenze
darstellt, ab, so kann die Öffnungszeitdauer
auf einen maximalen Wert eingestellt werden, um eine genauere Berechnung
des Beladungsgrades zu ermöglichen.
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Eine
Brennkraftmaschine gemäß dem Anspruch
10 umfasst eine Steuereinrichtung, welche derart ausgebildet ist,
dass sie das Verfahren gemäß dem Anspruch
1 durchführen
kann. Bezüglich
der Vorteile, welche sich durch diese Brennkraftmaschine ergeben,
werden auf die Ausführungen
bezüglich des
Anspruchs 1 verwiesen.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf
die beigefügten
Figuren näher
erläutert.
In den Figuren sind:
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1 eine
schematische einer Brennkraftmaschine;
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2 ein Ausführungsbeispiel eines Steuerverfahrens
für eine
Brennkraftmaschine in Form eines Ablaufdiagramms;
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In 1 ist
ein Ausführungsbeispiel
einer Brennkraftmaschine 1 dargestellt. Die Brennkraftmaschine 1 weist
mindestens einen Zylinder 2 und einen in dem Zylinder 2 auf
und ab beweglichen Kolben 3 auf. Die zur Verbrennung nötige Frischluft
wird über einen
Ansaugtrakt 4 in einen von dem Zylinder 2 und dem
Kolben 3 begrenzten Brennraum 5 eingeleitet. Stromabwärts einer
Ansaugöffnung 6 befinden
sich in dem Ansaugtrakt 4 ein Luftmassensensor 7 zur
Erfassung des Luftdurchsatzes im Ansaugtrakt 4, welcher
als Maß für die Last
der Brennkraftmaschine 1 angesehen werden kann, eine Drosselklappe 8 zur Steuerung
des Luftdurchsatzes, ein Saugrohr 9 und ein Einlassventil 10,
mittels dem der Brennraum 5 mit dem Ansaugtrakt 4 wahlweise
verbunden oder getrennt wird.
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Die
Zündung
der Verbrennung geschieht mittels einer Zündkerze 11. Die durch
die Verbrennung erzeugte Antriebsenergie wird über eine Kurbelwelle 12 an
den Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges (nicht dargestellt) übertragen.
Ein Drehzahlsensor 13 erfasst die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1.
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Die
Verbrennungsabgase werden über
einen Abgastrakt 14 der Brennkraftmaschine 1 abgeführt. Der
Brennraum 5 wird mittels eines Auslassventils 15 mit
dem Abgastrakt 14 wahlweise verbunden oder von diesem getrennt.
Die Abgase werden in einem Abgasreinigungskatalysator 16 gereinigt.
Im Abgastrakt 14 befindet sich ferner ein so genannter
Lambda-Sensor 17 zur Messung des Sauerstoffgehalts im Abgas.
Bei dem Lambda-Sensor 17 kann es sich dabei sowohl um einen
binären
Lambda-Sensor 17 als auch um einen linearen Lambda-Sensor 17 handeln.
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Die
Brennkraftmaschine 1 umfasst ferner eine Kraftstoffversorgungseinrichtung
mit einem Kraftstofftank 18, einer Kraftstoffpumpe 19,
einer Hochdruckpumpe 20, einem Druckspeicher 21 und zumindest
einem steuerbaren Einspritzventil 22. Der Kraftstofftank 18 weist
einen verschließbaren
Einfüllstutzen 23 zum
Einfüllen
von Kraftstoff auf. Der Kraftstoff wird mittels der Kraftstoffpumpe 19 über eine Kraftstoffversorgungsleitung 24 dem
Einspritzventil 22 zugeführt. In der Kraftstoffversorgungsleitung 24 sind
die Hochdruckpumpe 20 und der Druckspeicher 21 angeordnet.
Die Hochdruckpumpe 20 hat die Aufgabe, dem Druckspeicher 21 den
Kraftstoff mit hohem Druck zuzuführen.
Der Druckspeicher 21 ist dabei als gemeinsamer Druckspeicher 21 für alle Einspritzventile 22 ausgebildet.
Von ihm aus werden alle Einspritzventile 22 mit druckbeaufschlagtem
Kraftstoff versorgt. Im Ausführungsbeispiel
handelt es sich um eine Brennkraftmaschine 1 mit Kraftstoffdirekteinspritzung,
bei der der Kraftstoff mittels eines in den Brennraum 5 ragenden
Einspritzventils 22 direkt in den Brennraum 5 eingespritzt
wird. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht
auf diese Art der Kraftstoffeinspritzung beschränkt ist, sondern auch auf andere
Arten der Kraftstoffeinspritzung, wie beispielsweise Saugrohreinspritzung,
anwendbar ist.
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Die
Brennkraftmaschine 1 weist ferner eine Tankentlüftungsvorrichtung
auf. Zu der Tankentlüftungsvorrichtung
gehört
ein Kraftstoffdämpfespeicher 25,
welcher beispielsweise als Aktivkohlebehälter ausgebildet ist und über eine
Verbindungsleitung 26 mit dem Kraftstofftank 18 verbunden
ist. Die in dem Kraftstofftank 18 entstehenden Kraftstoffdämpfe werden
in den Kraftstoffdämpfespeicher 25 geleitet und
dort von der Aktivkohle adsorbiert. Der Kraftstoffdämpfespeicher 25 ist über eine
Entlüftungsleitung 27 mit
dem Saugrohr 9 der Brennkraftmaschine 1 verbunden.
In der Entlüftungsleitung 27 befindet
sich ein steuerbares Tankentlüftungsventil 28.
Ferner kann dem Kraftstoffdämpfespeicher 25 über eine
Belüftungsleitung 29 und
ein optional darin angeordnetes steuerbares Belüftungsventil 30 Frischluft
zugeführt
werden. In bestimmten Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine 1,
insbesondere im Leerlauf oder bei Teillast, herrscht aufgrund des
starken Drosseleffekts durch die Drosselklappe 8 ein großes Druckgefälle zwischen
der Umgebung und dem Saugrohr 9. Durch Öffnen des Tankentlüftungsventils und
des Belüftungsventils 30 während eines Tankentlüftungszeitraums
kommt es daher zu einem Spüleffekt,
bei dem die in dem Kraftstoffdämpfespeicher 25 gespeicherten
Kraftstoffdämpfe
in das Saugrohr 9 geleitet werden und an der Verbrennung
teilnehmen. Die Kraftstoffdämpfe
verursachen somit eine Veränderung
der Zusammensetzung der Brenngase und der Abgase.
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Der
Brennkraftmaschine 1 ist eine Steuervorrichtung 31 zugeordnet,
in welcher kennfeldbasierte Motorsteuerungsfunktionen (KF1 bis KF5)
softwaremäßig implementiert
sind. Die Steuervorrichtung 31 ist mit sämtlichen
Aktuatoren und Sensoren der Brennkraftmaschine 1 über Signal-
und Datenleitungen verbunden. Insbesondere ist die Steuervorrichtung 31 mit
dem steuerbaren Belüftungsventil 30, dem
steuerbaren Tankentlüftungsventil 28,
dem Luftmassensensor 7, der steuerbaren Drosselklappe 8, dem
steuerbaren Einspritzventil 22, der Zündkerze 11, dem Lambda-Sensor 17,
dem Drehzahlsensor 13 und einem Umgebungstemperatursensor 32 zur Messung
der Umgebungstemperatur verbunden.
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Teile
der Brennkraftmaschine 1 und der Steuervorrichtung 31 bilden
eine Lambda-Reglereinrichtung. Die Lambda-Reglereinrichtung umfasst insbesondere
den Lambda-Sensor 17, einen in der Steuervorrichtung 31 softwaremäßig implementierten
Lambda-Regler 33, sowie die Einspritzventile 22 und
deren Ansteuermechanismus, mit dem die Öffnungszeiten der Einspritzventile 22 gesteuert
werden. Die Lambda-Reglereinrichtung
bildet einen geschlossenen Lambda-Regelkreis und ist derart ausgestaltet,
dass eine von dem Lambda-Sensor 17 erfasste Abweichung
der Abgaszusammensetzung von einem vorgegebenen Lambda-Sollwert
mittels einer Einspritzmengenkorrektur korrigiert wird. Wird während des
Tankentlüftungszeitraumes
das Tankentlüftungsventil 28 geöffnet, so
strömen
aufgrund des Druckgefälles
Kraftstoffdämpfe
von dem Kraftstoffdämpfespeicher 25 in
den Ansaugtrakt 4 bzw. das Saugrohr 9 der Brennkraftmaschine 1.
Diese Kraftstoffdämpfe,
deren Konzentration in der Ansaugluft zunächst unbekannt ist, führen zu
einer Anfettung des Brenngemisches, d. h. zu einem Überschuss
an Kohlenwasserstoffen im Brenngas, und nach der Verbrennung zu
einer entsprechenden Veränderung
der Abgaszusammensetzung. Der von dem Lambda-Sensor 17 gemessene
Lambda-Wert sinkt
dadurch unter den Sollwert von beispielsweise Lambda = 1 ab. Es
kommt also zu einer Regelabweichung, welche durch den Lambda-Regler 33 registriert
und durch eine entsprechende Veränderung
der Regler 33-Ausgangsgröße ausgeregelt wird. Dies geschieht durch
Vorgabe einer entsprechenden Stellgröße an die Einspritzventile 22,
wodurch die eingespritzte Kraftstoffmenge entsprechend so lange
verändert wird,
bis die Störung
ausgeregelt ist. Dieser Vorgang wird im Folgenden als Einspritzmengenkorrektur
bezeichnet.
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Zur
Reduzierung der während
des Tankentlüftungszeitraums,
insbesondere zu Beginn des Tankentlüftungszeitraums, ausgestoßenen Schadstoffe
ist eine exakte Berechnung der durch die Tankentlüftung dem
Brennraum 5 zusätzlich
zugeführten
Kraftstoffmenge notwendig. Dazu muss zunächst der Beladungsgrad des
Kraftstoffdämpfespeichers 25 mit
Kraftstoffdämpfen
ermittelt werden. Zur Ermittlung des Beladungsgrads wird das Tankentlüftungsventil 28 derart
angesteuert, dass sich ein gerin ger aber definierter Durchfluss
einstellt. Dies kann beispielsweise durch ein pulsweitenmoduliertes Steuersignal
erfolgen. Die dadurch verursachte Änderung des Brenngemisches
führt auch
zu einer Veränderung
der Abgaszusammensetzung, was durch den Lambdasensor 17 bzw.
den Lambdaregler 33 registriert wird. Das Öffnen des
Tankentlüftungsventils 28 führt zu einer
Abweichung des Ausgangswerts des Lambdareglers 33 bzw.
des Lambdasensors 17 im Vergleich zum Zeitpunkt vor dem Öffnen des Tankentlüftungsventils 28.
Der Ausgangswert des Lamb dareglers 33 oder alternativ des
Lambdasensors 17 vor dem Öffnen des Tankentlüftungsventils 28 wird
im Folgenden als Referenzwert bezeichnet. Die Differenz zwischen
dem Ausgangswert des Lambdareglers 33 bzw. des Lambdasensors 17 nach dem Öffnen des
Tankentlüftungsventils
und dem Referenzwert wird dazu verwendet, um mittels eines physikalischen
Modells den Beladungsgrad des Kraftstoffdämpfespeichers 25 zu
ermitteln.
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In 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens
zum Steuern einer Brennkraftmaschine in Form eines Ablaufdiagramms
dargestellt.
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Zeitnah
nach dem Start der Brennkraftmaschine 1 wird das Verfahren
in Schritt 200 gestartet. Anschließend wird in Schritt 201 geprüft, ob ein
stationärer
Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 1 vorliegt. Der Betriebspunkt
der Brennkraftmaschine 1 wird dabei beispielsweise durch
die Drehzahl der Kurbelwelle 12 und den Frischluftmassenstrom
im Ansaugtrakt 4, nachfolgend als Last bezeichnet, definiert.
Der Betriebspunkt wird als stationär angesehen, wenn die Drehzahl
und die Last über
einen gewissen Zeitraum konstant sind oder sich innerhalb eines
schmalen vorgegebenen Bereichs ändern.
Liegt kein stationärer
Betriebspunkt vor, so wird die Abfrage 201 wiederholt.
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Bei
Vorliegen eines stationären
Betriebspunkts wird in Schritt 202 geprüft, ob eine Bedingung zur Aktualisierung
des Referenzwertes erfüllt
ist. Wie oben bereits kurz erwähnt
wurde, dient der Referenzwert als Basis für die Ermittlung des Beladungsgrades
des Kraftstoffdämpfespeichers 25.
Der Referenzwert soll ein Maß für die Zusammensetzung
des Abgases der Brennkraftmaschine während des Tankentlüftungszeitraums
aber noch vor dem Öffnen des
Tankentlüftungsventils 28 darstellen.
Im Folgenden wird als Referenzwert beispielhaft der Ausgangswert
des Lambdareglers 33 herangezogen.
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Ist
die Bedingung zur Aktualisierung des Referenzwertes erfüllt, so
wird im Schritt 204 der Ausgangswert des Lambdareg lers 33 neu
eingelesen, in der Steuervorrichtung abgespeichert und ersetzt dort den
bisher gültigen
Referenzwert.
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Ist
die Bedingung zur Aktualisierung des Referenzwerts nicht erfüllt, so
wird in Schritt 203 der in der Steuervorrichtung 31 abgespeicherte
bisherige Referenzwert beibehalten.
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Sowohl
von Schritt 204 als auch von Schritt 203 wird
mit Schritt 205 fortgefahren, in dem ein Öffnungszeitraum
zum Öffnen
des Tankentlüftungsventils 28 in
Abhängigkeit
von zumindest einer Größe ermittelt
wird. Der Öffnungszeitraum
gibt die Zeitspanne vor, innerhalb welcher das Tankentlüftungsventil 28 von
einem geschlossenen Zustand bis zum Erreichen eines vorgegebenen
Durchflusssollwertes am Tankentlüftungsventil 28 geöffnet wird.
Diese kontinuierliche Steigerung des Öffnungsgrads des Tankentlüftungsventils 28 wird
auch als Öffnungsrampe
oder Auframpen des Tankentlüftungsventils 28 bezeichnet.
Dies bedeutet, dass bei sehr kurzem Öffnungszeitraum das Tankentlüftungsventil 28 sehr schnell
bis zum Erreichen des Durchflusssollwertes geöffnet wird, wogegen bei einem
sehr langen Öffnungszeitraum
das Tankentlüftungsventil 28 sehr langsam
bis zum Erreichen des Durchflusssollwertes geöffnet wird.
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In
Schritt 206 werden nun das Tankentlüftungsventil 28 gemäß dem im
Schritt 205 ermittelten Öffnungszeitraums bis zum Erreichen
des Durchflusssollwertes geöffnet.
Gleichzeitig wird schon zu Beginn des Öffnens des Tankentlüftungsventils 28, das
heißt
zu Beginn des Öffnungszeitraums,
der Beladungsgrad des Kraftstoffdämpfespeichers berechnet. Je
nach Ergebnis der Abfrage im Schritt 202 basiert die Berechnung
des Beladungs grades entweder auf dem aktualisierten Referenzwert
oder auf dem bisherigen Referenzwert. Wie weiter oben schon erwähnt wurde,
wird zur Berechung des Beladungsgrads die Differenz zwischen dem
Referenzwert, das heißt
dem Ausgangswert des Lambdareglers 33 vor Öffnen des
Tankentlüftungsventils 28 und dem
Ausgangswert des Lambdareglers 33 nach dem Öffnen des
Tankentlüftungsventils 28 bei
einem definierten, vorgegebenen Durchfluss am Tankentlüftungsventil
ermittelt. Daraus kann über
ein physikalisches Modell auf den Beladungsgrad des Kraftstoffdämpfespeichers
geschlossen werden. Unter Kenntnis des Beladungsgrads kann dann,
ebenfalls unter Zugrundelegung eines physikalischen Modells, in Abhängigkeit
vom Öffnungsgrad
des Tankentlüftungsventils
die durch die Tankentlüftung
dem Brennraum 5 zusätzlich
zugeführte
Kraftstoffmenge berechnet werden. Diese Kraftstoffmenge wird bei
der Ermittlung der über
die Einspritzventile 22 zugemessenen Kraftstoffmenge berücksichtigt.
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Im
Schritt 207 wird überprüft, ob der
berechnete Beladungsgrad plausibel ist. Dies kann beispielsweise
dadurch realisiert werden, dass der berechnete Beladungsgrad mit
vorgegebenen Grenzwerten verglichen wird. Wird in Schritt 207 festgestellt,
dass der berechnete Beladungsgrad unplausibel ist, beispielsweise
aufgrund eines Rechenfehlers, so wird mit Schritt 202 fortgefahren,
wodurch es zu einer erneuten Berechnung des Beladungsgrads kommt.
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Wird
der Beladungsgrad in Schritt 207 jedoch als plausibel bewertet,
so wird mit Schritt 208 fortgefahren, in dem die Kraftstoffmenge
berechnet wird, welche dem Brennraum 5 durch Einleiten
der Kraftstoffdämpfe
in den Luftansaugtrakt 4 durchgeführt wird.
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In
Schritt 209 wird dann die mittels des Einspritzventils
zugemessene Kraftstoffmenge basierend auf der im Schritt 209 berechneten
Kraftstoffmenge korrigiert. Dadurch wird sichergestellt, dass selbst
durch Zuleitung von Kraftstoffdämpfen
aufgrund der Tankentlüftung
das Luft/Kraftstoffverhältnis derart
eingestellt wird, dass sich eine günstige Verbrennung bei gleichzeitiger
Reduzierung der Schadstoffe ergibt. Das Verfahren kann anschließend mit Schritt 200 wiederholt
oder alternativ beendet werden.