DE102007030465A1 - Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, wobei zum Aufbau einer Momentenreserve im Leerlauf und/oder im Schwachlastbetrieb ein Zündwinkel vom motrischen Wirkungsgradoptimum enfernt eingestellt wird. Hierbei wird im Leerlaufbetrieb und/oder Schwachlastbetrieb, ausgehend vom Wikungsgradoptimum der Zündwinkel in Richtung Aufbau einer Momentenreserve so lange verstellt, bis eine Laufruhe der Brennkraftmaschine ein vorbestimmtes Laufunruhelimit unterschreitet, wobei der so erreichte Zündwinkel als erste Zündwinkelgrenze abgespeichert wird und anschließend der Zündwinkel in Richtung weiterer Erhöhung der Momentenreserve solange verstellt wird, bis die Laufruhe der Brennkraftmaschine das vorbestimmte Laufruhelimit wieder überschreitet, wobei der so erreichte Zündwinkel als zweite Zündwinkelgrenze abgespeichert wird, wobei bei nachfolgenden Verstellungen des Zündwinkels zum Aufbau einer Momentenreserve im Leerlauf und/oder Schwachlastbetrieb die Zündwinkelverstellung auf Werte zwischen der ersten und zweiten Zündwinkelgrenze begrenzt werden.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, wobei zum Aufbau einer Momentenreserve im Leerlaufbetrieb und/oder im Schwachlastbetrieb ein Zündwinkel vom motorischen Wirkungsgradoptimum entfernt eingestellt wird, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- Ein wesentliches Qualitätsmerkmal eines Verbrennungsmotors ist die Motorlaufruhe im Schwachlastbetrieb, insbesondere im Leerlauf. Stochastische Schwankungen der innermotorischen Verbrennung sind für die Anregung des schwingfähigen Verbundes Motor-Getriebe-Motorlager-Karosserie und damit für die Leerlaufqualität verantwortlich. Diese Schwankungen treten motor-individuell im Rahmen der Fertigungstoleranzen aller die Verbrennung beeinflussenden Bauteile unterschiedlich stark auf und sind beispielsweise in Abhängigkeit vom Zündwinkel unterschiedlich stark ausgeprägt.
- Im Leerlaufbetrieb des Motors wird für schnelle Regeleingriffe der Motorsteuerung im Rahmen der Leerlaufregelung bewusst eine so genannte Momentenreserve vorgehalten, indem der Zündwinkel um einige Grad Kurbelwinkel vom motorischen Wirkungsgradoptimum entfernt eingestellt wird, um diesen zyklusaufgelöst schnell verstellen und damit Moment aufbauen zu können. Die Motorlaufruhe kann über die Drehzahlschwankung der Kurbelwelle auf Basis der Vermessung des 60-2 Geberrades auf der Kurbelwelle bestimmt werden.
- Aus der
DE 10 2004 044 808 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen zylinderindividueller Füllungsunterschiede bekannt. Nach einer vorübergehenden Erhöhung der Momentenreserve werden unterschiedliche Momentenabgaben der Zylinder durch einen individuellen Zündwinkeleingriff ausgeglichen. Hierdurch soll u. a. eine verbesserte Laufruhe erzielt werden. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau einer Momentenreserve hinsichtlich Laufruhe und Kraftstoffverbrauch zu verbessern.
- 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.
- Dazu ist es bei einem Verfahren der o. g. Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass im Leerlauf und/oder Schwachlastbetrieb ausgehend vom Wirkungsgradoptimum der Zündwinkel in Richtung Aufbau einer Momentenreserve solange verstellt wird, bis eine Laufruhe der Brennkraftmaschine ein vorbestimmtes Laufruhelimit unterschreitet, wobei der so erreichte Zündwinkel als erste Zündwinkelgrenze abgespeichert wird, und anschließend der Zündwinkel in Richtung weiterer Erhöhung der Momentenreserve solange verstellt wird, bis die Laufruhe der Brennkraftmaschine das vorbestimmte Laufruhelimit wieder überschreitet, wobei der so erreichte Zündwinkel als zweite Zündwinkelgrenze abgespeichert wird, wobei bei nachfolgenden Verstellungen des Zündwinkels zum Aufbau einer Momentenreserve im Leerlauf und/oder Schwachlastbetrieb die Zündwinkelverstellung auf Werte zwischen der ersten und zweiten Zündwinkelgrenze begrenzt werden.
- Dies hat den Vorteil, dass motorindividuell adaptierte Zündwinkelgrenzen zur Verfügung stehen, innerhalb derer die Momentenreserve durch die Lage des Zündwinkels eingestellt werden kann, ohne dass dabei die Motorlaufruhe inakzeptable Werte erreicht. Gleichzeitig können durch entsprechende Wiederholung der Bestimmung von erster und zweiter Zündwinkelgrenze auf die oben beschriebene Art geänderte Einflüsse von beispielsweise einem Verschleiß unterliegenden Bauteilen oder auch sich ändernde Umgebungsbedingungen, wie Luftdruck oder Temperatur, auf einfache Weise korrigierte Zündwinkelgrenzen ermittelt werden. Zusätzlich wird der Kraftstoffverbrauch und die Abgasemission verringert.
- Eine Aktualisierung der Zündwinkelgrenzen für zugelassene Zündwinkel ohne zu starke Verschlechterung der Laufruhe für sich ändernde Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine erzielt man dadurch, dass die Bestimmung der ersten und zweiten Zündwinkelgrenze erneut durchlaufen wird, wenn seit der letzten Bestimmung eine vorbestimmte Betriebszeit der Brennkraftmaschine verstrichen ist und/oder wenn eine vorbestimmte Anzahl von Leerlaufphasen bzw. Schwachlastphasen durchlaufen wurde und/oder wenn sich Umgebungsbedingungen, insbesondere Umgebungsdruck und/oder Umgebungstemperatur, über einen vorbestimmten Schwellwert hinaus verändert haben.
- Zweckmäßigerweise werden die erste und zweite Zündwinkelgrenze in einem Steuergerät der Brennkraftmaschine abgespeichert.
- Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in
-
1 ein schematisches Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens und -
2 eine graphische Darstellung des Ablaufs des erfindungemäßen Verfahrens. -
1 und2 veranschaulichen schematisch den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens. Hierbei ist in2 auf einer horizontalen Achse10 ein Zündwinkel bzw. Zündzeitpunkt in °KW aufgetragen. Ein erster Graph12 zeigt einen für die Laufruhe der Brennkraftmaschine repräsentativen Wert in Abhängigkeit vom Zündwinkel10 . Ein zweiter Graph14 zeigt ein geändertes Laufruheverhalten der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit vom Zündwinkel10 , welches sich beispielsweise aufgrund von Parameteränderung über die Motorlebenszeit ergibt. Ein dritter Graph16 zeigt das Motormoment in Abhängigkeit von der Einstellung des Zündwinkels10 . Ein vierter Graph18 zeigt den Kraftstoffverbrauch in Abhängigkeit vom Zündwinkel10 . Ein fünfter Graph20 zeigt einen vorbestimmten Laufruhegrenzwert bzw. ein vorbestimmtes Laufruhelimit. Ein Pfeil22 bezeichnet eine maximal über den Zündwinkel10 einstellbare Momentenreserve für das Laufruheverhalten der Brennkraftmaschine gemäß dem ersten Graph12 . Eine erste vertikale Linie24 kennzeichnet einen Wert des Zündwinkels10 als erste Zündwinkelgrenze, bei der der erste Graph12 den vorbestimmten Laufruhegrenzwert20 unterschreitet und eine zweite vertikale Linie26 kennzeichnet einen Wert der Zündwinkels10 als zweite Zündwinkelgrenze, bei der der erste Graph12 den vorbestimmten Laufruhegrenzwert20 wieder überschreitet. - Wie in
1 schematisch dargestellt und in2 zusätzlich graphisch veranschaulicht, werden bei einer Steuergerätefunktion28 "Verstellung Zündwinkel bis Laufruhe-Grenzwert bei Zündwinkelgrenze1 und2 erreicht" die erste und zweite Zündwinkelgrenze24 ,26 ermittelt. Zu diesem Zweck wird der Steuergerätefunktion28 aus einem Block30 "Laufruhe, Zündwinkel etc" ein momentaner Zündwinkel10 sowie ein Wert des ersten Graphen12 bzw. des zweiten Graphen14 zugeführt, welcher eine Laufruhe der Brennkraftmaschine bei dem momentanen Zündwinkel10 repräsentiert. Zusätzlich wird der Steuergerätefunktion28 aus dem Block32 "abgelegtes Laufruhekriterium" ein Wert für die vorbestimmte Laufruhegrenze20 zugeführt. Von der Steuergerätefunktion28 wird der Zündwinkel10 in Richtung eines Aufbaus einer Momentenreserve; d. h. Erhöhung des Motormomentes16 , verstellt, bis die Laufruhe gemäß erstem Graphen12 den vorbestimmten Laufruhegrenzwert20 unterschreitet. Dies ist bei dem durch die erste vertikale Linie24 gekennzeichneten Zündwinkel10 der Fall und dieser Zündwinkel10 bei der ersten vertikale Linie24 wird als erste Zündwinkelgrenze24 abgespeichert. Danach wird von der Steuergerätefunktion28 der Zündwinkel10 weiter in Richtung Erhöhung des Motormomentes16 , d. h. weiterer Aufbau einer Momentenreserve, verstellt, bis die Laufruhe gemäß erstem Graphen12 den vorbestimmten Laufruhegrenzwert20 wieder überschreitet. Dies ist bei dem durch die zweite vertikale Linie26 gekennzeichneten Zündwinkel10 der Fall und dieser Zündwinkel10 bei der zweiten vertikale Linie26 wird als zweite Zündwinkelgrenze26 abgespeichert. - In einem nachfolgenden Schritt
34 "Zündwinkelgrenzen in Steuergerät abspeichern" werden erste und zweite Zündwinkelgrenze24 ,26 in dem Steuergerät der Brennkraftmaschine abgespeichert. - Diese Zündwinkelgrenzen
24 ,26 werden ab sofort für alle nachfolgenden Zündwinkelverstellungen zum Aufbau einer Momentenreserve als oberer und unterer Grenzwert verwendet und begrenzen dadurch die Zündwinkelverstellung für die Momentenreserve. Dies stellt sicher, dass bei der Zündwinkelverstellung zum Aufbau einer Momentenreserve die Laufruhe der Brennkraftmaschine nicht übermäßig verschlechtert wird. - In Block
36 "Laufzeitkriterium: z. B. erneute Adaption nach x Stunden Laufzeit oder x-maligem Erkennen eines Leerlauf- bzw. Schwachlastbetriebs" wird die Steuergerätefunktion28 nach Bedarf erneut ausgelöst. Das Kriterium für den erneuten Ablauf der Steuergerätefunktion28 ist beispielsweise eine vorbestimmte Laufzeit der Brennkraftmaschine, nach der davon ausgegangen werden muss, dass sich das Laufruheverhalten geändert hat und nicht mehr dem ersten Graphen12 sondern beispielsweise dem zweiten Graphen14 entspricht. Dies führt dann zu entsprechend geänderten Zündwinkelgrenzen24 und26 . - Anhand beispielsweise der gemessenen Drehzahlschwankung der Kurbelwelle als Wert für die Laufruhe der Brennkraftmaschine ist die Motorsteuerung erfindungsgemäß in der Lage, für jeden Motor individuell im Leerlauf- und/oder Schwachlastbetrieb die erste Zündwinkelgrenze
24 und die zweite Zündwinkelgrenze26 so festzulegen, dass der zuvor im Steuergerät abgelegte Laufruhe-Grenzwert20 nicht überschritten wird. Innerhalb dieser Zündwinkelgrenzen24 ,26 kann die Momentenreserve22 durch die Lage des Zündwinkels10 eingestellt werden, ohne dass die Motorlaufruhe (12 bzw.14 ) inakzeptabel hohe Werte einnimmt. - Zeigt ein Motor infolge von Bauteiltoleranzen oder über die Motorlebenszeit ein anderes Laufruheverhalten, wie beispielsweise mit dem zweiten Graphen
14 veranschaulicht, so kann die Motorsteuerung, wie oben beschrieben, die Zündwinkelgrenzen24 ,26 neu adaptieren. Dies gewährleistet einerseits die gewünschte Motorlaufruhe beim Aufbau der Momentenreserve durch Verlagerung des Zündwinkels10 und andererseits kann dadurch auch der Kraftstoffverbrauch18 minimiert werden, wenn durch die adaptierten Zündwinkelgrenzen24 ,26 der Zündwinkel10 wirkungsgradoptimaler eingestellt werden kann. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004044808 A1 [0004]
Claims (3)
- Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, wobei zum Aufbau einer Momentenreserve im Leerlaufbetrieb und/oder im Schwachlastbetrieb ein Zündwinkel vom motorischen Wirkungsgradoptimum entfernt eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Leerlauf und/oder Schwachlastbetrieb ausgehend vom Wirkungsgradoptimum der Zündwinkel in Richtung Aufbau einer Momentenreserve solange verstellt wird, bis eine Laufruhe der Brennkraftmaschine ein vorbestimmtes Laufruhelimit unterschreitet, wobei der so erreichte Zündwinkel als erste Zündwinkelgrenze abgespeichert wird, und anschließend der Zündwinkel in Richtung weiterer Erhöhung der Momentenreserve solange verstellt wird, bis die Laufruhe der Brennkraftmaschine das vorbestimmte Laufruhelimit wieder überschreitet, wobei der so erreichte Zündwinkel als zweite Zündwinkelgrenze abgespeichert wird, wobei bei nachfolgenden Verstellungen des Zündwinkels zum Aufbau einer Momentenreserve im Leerlauf und/oder Schwachlastbetrieb die Zündwinkelverstellung auf Werte zwischen der ersten und zweiten Zündwinkelgrenze begrenzt werden.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der ersten und zweiten Zündwinkelgrenze erneut durchlaufen wird, wenn seit der letzten Bestimmung eine vorbestimmte Betriebszeit der Brennkraftmaschine verstrichen ist und/oder wenn eine vorbestimmte Anzahl von Leerlaufphasen bzw. Schwachlastphasen durchlaufen wurde und/oder wenn sich Umgebungsbedingungen, insbesondere Umgebungsdruck und/oder Umgebungstemperatur, über einen vorbestimmten Schwellwert hinaus verändert haben.
- Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Zündwinkelgrenze in einem Steuergerät der Brennkraftmaschine abgespeichert werden.
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