DE102012108046A1 - Engine control for controlling an internal combustion engine, internal combustion engine and method for controlling an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Motorsteuerung (1) zum Steuern eines Verbrennungsmotors, wobei in einem Brennraum des Verbrennungsmotors ein Treibstoff verbrannt wird und wobei insbesondere die Motorsteuerung (1) dadurch gekennzeichnet ist, dass die Motorsteuerung (1) den Verbrennungsmotor zumindest in einer Warmlaufphase des Verbrennungsmotors abhängig von einer Zusammensetzung des Treibstoffes steuert. Ferner betrifft die Erfindung einen Verbrennungsmotor, wobei in einem Brennraum des Verbrennungsmotors ein Treibstoff verbrennt und der Verbrennungsmotor eine Motorsteuerung (1) aufweist, sowie ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors mit einem Brennraum durch eine Motorsteuerung (1).The invention relates to an engine control (1) for controlling an internal combustion engine, a fuel being burned in a combustion chamber of the internal combustion engine and in particular the engine control (1) being characterized in that the engine control (1) depends on the internal combustion engine at least in a warm-up phase of the internal combustion engine controls on a composition of the fuel. The invention further relates to an internal combustion engine, wherein a fuel burns in a combustion chamber of the internal combustion engine and the internal combustion engine has an engine control (1), and a method for controlling an internal combustion engine with a combustion chamber by means of an engine control (1).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorsteuerung zum Steuern eines Verbrennungsmotors, wobei in einem Brennraum des Verbrennungsmotors ein Treibstoff verbrannt wird, sowie einen Verbrennungsmotor, wobei in einem Brennraum des Verbrennungsmotors ein Treibstoff verbrennt und der Verbrennungsmotor eine Motorsteuerung aufweist. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors mit einem Brennraum durch eine Motorsteuerung.The present invention relates to an engine controller for controlling an internal combustion engine, wherein a fuel is burned in a combustion chamber of the internal combustion engine, and an internal combustion engine, wherein a fuel burns in a combustion chamber of the internal combustion engine and the internal combustion engine has a motor control. Furthermore, the present invention relates to a method for controlling an internal combustion engine with a combustion chamber by a motor controller.
Moderne Verbrennungsmotoren können oftmals mit Treibstoffen betrieben werden, die unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen können. Dabei kann z. B. einem herkömmlichen Ottokraftstoff Ethanol oder ein anderer Alkohol zugesetzt sein. Verschiedene Treibstoffe mit insbesondere verschiedenen Treibstoffzusammensetzungen können sich dabei in ihren Eigenschaften unterscheiden. So steigt beispielsweise bei Treibstoffen mit zunehmendem Alkoholgehalt auch die Verdampfungsenthalpie des gesamten Treibstoffes. Bei Kraftstoffen mit hoher Verdampfungsenthalpie ist, insbesondere bei niedrigen Umgebungstemperaturen, auf Grund der sich zusätzlich ergebenden Abkühlung der Zylinderladung durch die Verdunstung des Kraftstoffes die Bildung eines idealen Gemisches für die Verbrennung des Kraftstoffes im Brennraum deutlich erschwert. Bei Motoren mit Direkteinspritzung ist es bekannt, dieses Problem beim Startvorgang des Verbrennungsmotors durch eine späte Einspritzung des Treibstoffs in der Kompressionsphase des Verbrennungsmotors zu beheben. Danach ist jedoch die Zeit, die zur Homogenisierung des Treibstoff-Luft-Gemisches im Brennraum des Verbrennungsmotors zur Verfügung steht, deutlich verkürzt. Für den anschließenden Motorlauf kann jedoch in Folge einer höheren Drehzahl eine längere Zeit zur Gemischhomogenisierung wünschenswert sein. Eine fest eingestellte späte Einspritzung kann somit beim Normalbetrieb des Verbrennungsmotors zu einer Verminderung der Leistung des Verbrennungsmotors führen. Modern internal combustion engines can often be operated with fuels that may have different compositions. It can be z. As a conventional gasoline ethanol or another alcohol may be added. Different fuels with in particular different fuel compositions may differ in their properties. For example, for fuels with increasing alcohol content, the enthalpy of vaporization of the entire fuel also increases. For fuels with a high enthalpy of vaporization, the formation of an ideal mixture for the combustion of the fuel in the combustion chamber is made considerably more difficult, in particular at low ambient temperatures, due to the additionally resulting cooling of the cylinder charge due to the evaporation of the fuel. In direct injection engines, it is known to remedy this problem in the starting process of the internal combustion engine by a late injection of the fuel in the compression phase of the internal combustion engine. Thereafter, however, the time available for the homogenization of the fuel-air mixture in the combustion chamber of the internal combustion engine, significantly shortened. For the subsequent engine run, however, a longer time for mixture homogenization may be desirable as a result of a higher speed. A fixed late injection can thus lead to a reduction in the performance of the internal combustion engine during normal operation of the internal combustion engine.
Für einen optimalen Betrieb der Verbrennungsmaschine ist es insbesondere nötig, die Zusammensetzung des Treibstoffes zu kennen. So kann beispielsweise vorgesehen sein, nur eine bestimmte Kraftstoffart für den Motor einzusetzen und den Verbrennungsmotor bzw. die Motorsteuerung des Verbrennungsmotors auf diese bestimmte Kraftstoffart einzustellen. Ferner ist es möglich, die Zusammensetzung des Treibstoffes im Fahrzeug zu bestimmen, wie es beispielsweise in der
Mit einer Motorsteuerung kann es möglich sein, Komponenten des Verbrennungsmotors, wie beispielsweise Einlass- und/oder Auslassventile oder eine Einspritzanlage variabel anzusteuern. Dafür muss der Verbrennungsmotor zum variablen Betätigen der Komponenten, insbesondere der Ventile, ausgestaltet sein. Beispielsweise ist aus der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die voranstehend genannten Nachteile beim Betrieb eines Verbrennungsmotors zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise eine Motorsteuerung zum Steuern eines Verbrennungsmotors, einen Verbrennungsmotor sowie ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, die einen optimalen Betrieb des Verbrennungsmotors in verschiedenen Betriebsphasen des Verbrennungsmotors und bei verschiedenen Treibstoffzusammensetzungen ermöglichen.The object of the present invention is to remedy the above-mentioned disadvantages in the operation of an internal combustion engine. In particular, it is an object of the present invention to provide, in a cost effective and simple manner, an engine control system for controlling an internal combustion engine, an internal combustion engine and a method for controlling an internal combustion engine, which enable optimal operation of the internal combustion engine in different operating phases of the internal combustion engine and in different fuel compositions.
Die voranstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Motorsteuerung zum Steuern eines Verbrennungsmotors gemäß dem unabhängigen Anspruch 1, durch einen Verbrennungsmotor gemäß dem Anspruch 7 sowie durch ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors gemäß dem unabhängigen Anspruch 8 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Motorsteuerung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor und dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors, und jeweils umgekehrt, so dass bzgl. der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. The above object is achieved by an engine control for controlling an internal combustion engine according to
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch eine Motorsteuerung zum Steuern eines Verbrennungsmotors, wobei in einem Brennraum des Verbrennungsmotors ein Treibstoff verbrannt wird. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Motorsteuerung dadurch gekennzeichnet, dass die Motorsteuerung den Verbrennungsmotor zumindest in einer Warmlaufphase des Verbrennungsmotors abhängig von einer Zusammensetzung des Treibstoffs steuert. According to a first aspect of the invention, the object is achieved by a motor controller for controlling an internal combustion engine, wherein in a combustion chamber of the internal combustion engine, a fuel is burned. In particular, the engine control according to the invention is characterized in that the engine control controls the internal combustion engine at least in a warm-up phase of the internal combustion engine depending on a composition of the fuel.
Moderne Verbrennungsmotoren, insbesondere Kolbenverbrennungsmotoren, können mit Treibstoffen betrieben werden, die verschiedene Zusammensetzungen aufweisen. Dadurch kann der im Verbrennungsmotor eingesetzte Treibstoff insbesondere auch verschieden hohe Verdampfungsenthalpien aufweisen. Dies kann insbesondere dazu führen, dass insbesondere der Brennraum des Verbrennungsmotors durch die Verdampfung des Treibstoffes zusätzlich abgekühlt wird, und zwar umso stärker, umso höher die Verdampfungsenthalpie des verwendeten Kraftstoffes ist. Eine zu hohe Abkühlung des Brennraumes des Verbrennungsmotors kann dabei bewirken, dass der Treibstoff, der im Brennraum des Verbrennungsmotors verbrannt werden soll, nicht oder nur unvollständig verdampft oder verdunstet. Im Folgenden wird im Sinne der Erfindung der Ausdruck verdampfen für Verdampfungs- und Verdunstungsvorgänge gleichermaßen verwendet. Durch unvollständige Verdampfung des Treibstoffes erfolgt eine nicht vollständige Verbrennung des Treibstoffes im Brennraum des Verbrennungsmotors, wodurch die Leistung des Verbrennungsmotors deutlich vermindert wird. Insbesondere in der Start- und Warmlaufphase des Verbrennungsmotors kann sich eine derartig hohe Abkühlung des Brennraumes auf die Leistung des Motors negativ auswirken. Durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Motorsteuerung ist es möglich, den Verbrennungsmotor, insbesondere aber nicht ausschließlich in dieser Warmlaufphase des Verbrennungsmotors, in Abhängigkeit von einer Zusammensetzung des Treibstoffes zu betreiben. Dabei kann beispielsweise durch die Motorsteuerung in der Warmlaufphase des Verbrennungsmotors eine, insbesondere interne, Abgasrückführung aktiviert werden. Durch eine Abgasrückführung wird heißes Abgas im Brennraum des Verbrennungsmotors zurückbehalten bzw. wieder in diesen eingesaugt und bewirkt somit eine Erhöhung der Temperatur des sich im Brennraum befindenden Gases, insbesondere eines Treibstoff-Luft-Gemisches. Dadurch kann die erhöhte Abkühlung, die durch die Verwendung von Treibstoffen mit hoher Verdampfungsenthalpie auftreten kann, ausgeglichen werden. Eine Abgasrückführung kann dabei extern, d. h. durch Rückführung des Abgases in ein Einlasssystem des Verbrennungsmotors, realisiert sein oder intern durch eine direkte Zurückbehaltung im bzw. Wiederansaugung des Abgases in den Brennraum nach einem Verbrennungsvorgang. Hat der Verbrennungsmotor nach der Warmlaufphase seine Betriebstemperatur erreicht, so kann durch die Motorsteuerung in diesem Beispiel wieder ein Betrieb des Verbrennungsmotors ohne Abgasrückführung eingestellt werden. Die zusätzliche Aufheizung des Brennraumes durch die Abgasrückführung ist für einen Motor auf Betriebstemperatur nicht mehr unbedingt nötig, vielmehr könnte im Gegenteil durch das Abgas die Verbrennung im Brennraum des Verbrennungsmotors beeinträchtigt und somit die Leistung des Verbrennungsmotors herabgesetzt werden. Somit ist es durch eine erfindungsgemäße Motorsteuerung möglich, jederzeit und in jeder Betriebphase des Motors den Motor abhängig von der Zusammensetzung des Treibstoffes derart zu steuern, dass zu jeder Zeit eine möglichst hohe Leistung des Motors erreicht werden kann. Insbesondere ist durch eine erfindungsgemäße Motorsteuerung auch eine Verkürzung der Warmlaufphase eines Verbrennungsmotors möglich. Auch kann ein Verbrennungsmotor, der eine erfindungsgemäße Motorsteuerung aufweist, mit verschiedenen Treibstoffen, d. h. mit Treibstoffen mit verschiedenen Zusammensetzungen, betrieben werden, ohne dass vermeidbare Leistungseinbußen am Verbrennungsmotor auftreten oder dass diese Leistungseinbußen zumindest vermindert werden.Modern internal combustion engines, particularly piston internal combustion engines, can be operated with fuels having various compositions. As a result, the fuel used in the internal combustion engine can in particular also have different enthalpy of vaporization. This can in particular mean that, in particular, the combustion chamber of the internal combustion engine is additionally cooled by the evaporation of the fuel, in fact the stronger, the higher the enthalpy of vaporization of the fuel used. Too high a cooling of the combustion chamber of the internal combustion engine can cause the fuel that is to be burned in the combustion chamber of the engine, not or only partially evaporated or evaporated. In the following, for the purposes of the invention, the term vaporization is equally used for evaporation and evaporation processes. Due to incomplete evaporation of the fuel incomplete combustion of the fuel takes place in the combustion chamber of the internal combustion engine, whereby the power of the internal combustion engine is significantly reduced. Particularly in the start and warm-up phase of the internal combustion engine, such a high cooling of the combustion chamber can have a negative effect on the performance of the engine. By using a motor control according to the invention, it is possible to operate the internal combustion engine, but especially not in this warm-up phase of the internal combustion engine, depending on a composition of the fuel. In this case, for example, by the engine control in the warm-up phase of the internal combustion engine one, in particular internal, exhaust gas recirculation can be activated. By an exhaust gas recirculation hot exhaust gas is retained in the combustion chamber of the engine or sucked back into this and thus causes an increase in the temperature of the gas in the combustion chamber, in particular a fuel-air mixture. This can compensate for the increased cooling that can occur through the use of high enthalpy of enthalpy fuels. Exhaust gas recirculation can be external, d. H. by recirculation of the exhaust gas into an intake system of the internal combustion engine, be realized or internally by a direct retention in or re-suction of the exhaust gas into the combustion chamber after a combustion process. If the internal combustion engine has reached its operating temperature after the warm-up phase, an operation of the internal combustion engine without exhaust gas recirculation can again be set by the engine control in this example. The additional heating of the combustion chamber by the exhaust gas recirculation is no longer absolutely necessary for an engine operating temperature, but on the contrary could be affected by the exhaust combustion in the combustion chamber of the engine and thus reduce the performance of the engine. Thus, it is possible by an engine control according to the invention, at any time and in any operating phase of the engine to control the engine depending on the composition of the fuel such that at all times the highest possible power of the engine can be achieved. In particular, a shortening of the warm-up phase of an internal combustion engine is possible by an engine control according to the invention. Also, an internal combustion engine having a motor controller according to the invention, with different fuels, d. H. be operated with fuels of different compositions, without avoidable performance losses on the internal combustion engine occur or that these performance losses are at least reduced.
Besonders bevorzugt kann bei einer erfindungsgemäßen Motorsteuerung vorgesehen sein, dass die Motorsteuerung den Verbrennungsmotor abhängig von einer Größe eines Anteils im Treibstoff mit hoher Verdampfungsenthalpie, insbesondere von Ethanol, steuert. Ein Motor mit einer derartigen Motorsteuerung kann somit mit Treibstoffen mit verschiedenen Ethanolanteilen betrieben werden. Eine besondere Anpassung des Verbrennungsmotors auf die verschiedenen Treibstoffe ist nicht nötig. Bekannte Beispiele für derartige Treibstoffe sind dabei ein Ottokraftstoff mit einer Zumischung von Ethanol in der Höhe von 5%, 10%, 25% bis zu 85% oder 93%. Durch die erfindungsgemäße Motorsteuerung kann ein Ausgleich im Betrieb des Verbrennungsmotors für die verschiedenen Treibstoffe erreicht werden, ohne dass externe Einstellungen nötig sind. Für jeden der eingesetzten Treibstoffe können beim Betrieb des Verbrennungsmotors durch eine erfindungsgemäße Motorsteuerung vermeidbare Leistungseinbußen vermieden oder zumindest vermindert werden.In an engine controller according to the invention, it may be particularly preferred for the engine controller to control the internal combustion engine as a function of a size of a fraction in the fuel with high enthalpy of vaporization, in particular of ethanol. An engine with such a motor control can thus be operated with fuels with different proportions of ethanol. A special adaptation of the internal combustion engine to the different fuels is not necessary. Known examples of such fuels are a gasoline with an admixture of ethanol in the amount of 5%, 10%, 25% up to 85% or 93%. The engine control according to the invention makes it possible to achieve a compensation during operation of the internal combustion engine for the various fuels without the need for external adjustments. For each of the fuels used avoidable performance losses can be avoided or at least reduced during operation of the internal combustion engine by an engine control according to the invention.
Ferner kann bei einer erfindungsgemäßen Motorsteuerung vorgesehen sein, dass die Motorsteuerung einen Öffnungszeitpunkt und/oder eine Öffnungsdauer zumindest eines variabel ansteuerbaren Auslassventils des Verbrennungsmotors abhängig von einer Zusammensetzung des Treibstoffs einstellt. Durch das Auslassventil oder die Auslassventile des Verbrennungsmotors wird nach dem Verbrennungsvorgang das Abgas ausgestoßen. Dabei ist bekannt, die Öffnungsdauer und den Öffnungszeitpunkt des zumindest einen Auslassventils derart auf die Kolbenbewegung des Verbrennungsmotors abzustimmen, dass das Abgas vollständig ausgestoßen wird. Bei einem Verbrennungsmotor mit variabel ansteuerbaren Auslassventilen ist es möglich, den Öffnungszeitpunkt und die Öffnungsdauer der variabel ansteuerbaren Auslassventile in Bezug auf die Kolbenbewegung zu verändern. Dazu kann vorgesehen sein, dass die Ventile je mit einem eigenen Aktuator zur Betätigung und zum Verstellen des Ventils ausgestattet ist. Derartige, insbesondere elektromagnetisch betriebene, Aktuatoren sind beispielsweise aus der
Darüber hinaus kann bei einer erfindungsgemäßen Motorsteuerung vorgesehen sein, dass die Motorsteuerung einen Öffnungszeitpunkt und/oder eine Öffnungsdauer zumindest eines variabel ansteuerbaren Einlassventils des Verbrennungsmotors abhängig von einer Zusammensetzung des Treibstoffes einstellt. Durch das zumindest eine Einlassventil des Verbrennungsmotors kann die Frischluftzufuhr in den Brennraum des Verbrennungsmotors eingestellt werden. Wiederum ist bei einem üblichen Betrieb des Verbrennungsmotors der Öffnungszeitpunkt und die Öffnungsdauer des zumindest einen Einlassventils derart auf die Bewegung des Kolbens des Verbrennungsmotors abgestimmt, dass in einer Ansaugphase des Verbrennungsmotors der Brennraum des Verbrennungsmotors möglichst gut mit Frischluft gefüllt werden kann. Bei einem Verbrennungsmotor mit variabel ansteuerbaren Einlassventilen ist es möglich, den Öffnungszeitpunkt und die Öffnungsdauer der variabel ansteuerbaren Einlassventile in Bezug auf die Kolbenbewegung zu verändern. Wie bei variabel ansteuerbaren Auslassventilen kann dazu vorgesehen sein, dass die Ventile je mit einem eigenen Aktuator zur Betätigung und zum Verstellen des Ventils ausgestattet sind. Durch einen im Vergleich zum üblichen Betrieb des Verbrennungsmotors verschobenen Öffnungszeitpunkt und/oder einer, insbesondere verkürzten, Öffnungsdauer des zumindest einen variabel ansteuerbaren Auslassventils kann die Frischluftzufuhr in den Brennraum des Verbrennungsmotors beeinflusst werden. Ferner kann die eingesaugte Frischluft bereits mit Treibstoff versetzt sein. In addition, it can be provided in an engine control according to the invention that the engine control adjusts an opening time and / or an opening duration of at least one variably controllable intake valve of the internal combustion engine depending on a composition of the fuel. Through the at least one inlet valve of the internal combustion engine, the fresh air supply can be adjusted in the combustion chamber of the internal combustion engine. In turn, in a conventional operation of the internal combustion engine, the opening time and the opening duration of the at least one inlet valve are matched to the movement of the piston of the internal combustion engine such that the combustion chamber of the internal combustion engine can be filled with fresh air as well as possible in an intake phase of the internal combustion engine. In an internal combustion engine with variably controllable intake valves, it is possible to change the opening time and the opening duration of the variably controllable intake valves with respect to the piston movement. As with variably controllable exhaust valves can be provided that the valves are each equipped with its own actuator for actuating and adjusting the valve. By a shifted in comparison to the usual operation of the internal combustion engine opening time and / or a, in particular shortened, opening duration of the at least one variably controllable exhaust valve, the fresh air supply can be influenced in the combustion chamber of the internal combustion engine. Furthermore, the sucked fresh air may already be offset with fuel.
Ferner kann bei einer erfindungsgemäßen Motorsteuerung vorgesehen sein, dass die Motorsteuerung einen Einspritzzeitpunkt und/oder eine Einspritzdauer des Kraftstoffes abhängig von einer Zusammensetzung des Treibstoffes einstellt. So kann beispielsweise im Zusammenhang mit einer internen Abgasrückführung vorgesehen sein, einen Einspritzzeitpunkt derart zu wählen, dass der Treibstoff direkt in das im Brennraum vorhandene heiße Abgas eingespritzt wird. Dadurch ist eine besonders gute Verdampfung des Treibstoffes möglich, wodurch erhöhte Abkühlungseffekte, wie sie bei Treibstoffen mit hoher Verdampfungsenthalpie auftreten können, ausgeglichen werden können. Furthermore, it may be provided in an engine controller according to the invention that the engine control adjusts an injection time and / or an injection duration of the fuel depending on a composition of the fuel. For example, in connection with an internal exhaust gas recirculation, it may be provided to select an injection instant such that the fuel is injected directly into the hot exhaust gas present in the combustion chamber. As a result, a particularly good evaporation of the fuel is possible, whereby increased cooling effects, as they can occur in fuels with high enthalpy of enthalpy, can be compensated.
Besonders bevorzugt kann bei einer erfindungsgemäßen Motorsteuerung vorgesehen sein, dass die Motorsteuerung eine Stärke einer, insbesondere internen, Abgasrückführung abhängig von einer Zusammensetzung des Treibstoffes steuert. Durch eine, insbesondere interne, Abgasrückführung kann insbesondere das mit Treibstoff versehene Gasgemisch im Brennraum des Verbrennungsmotors eine höhere Temperatur aufweisen. Dadurch kann eine bessere Verdampfung des Treibstoffes im Gasgemisch sichergestellt werden. Eine besonders gute Verbrennung dieses Treibstoff-Luft-Gemisches im Brennraum des Verbrennungsmotors kann so sichergestellt werden. Insbesondere bei einem Treibstoff, der einen hohen Ethanolgehalt aufweist, kann dies sinnvoll sein, da beim Verdampfen des Ethanols dem Brennraum des Verbrennungsmotors deutlich mehr Wärmeenergie entzogen wird als beispielsweise durch einen reinen Ottokraftstoff. Nach der Warmlaufphase, d. h. wenn der Verbrennungsmotor seine Betriebstemperatur erreicht hat, ist jedoch eine derartige zusätzliche Aufheizung des Brennraumes durch eine Abgasrückführung nicht mehr nötig. Die erfindungsgemäße Motorsteuerung kann daher dahingehend ausgestaltet sein, die Abgasrückführung insbesondere nur während einer Warmlaufphase des Verbrennungsmotors einzusetzen. In an engine controller according to the invention, it may be particularly preferred for the engine controller to control a strength of, in particular internal, exhaust gas recirculation depending on a composition of the fuel. By means of a, in particular internal, exhaust gas recirculation, in particular the gas mixture provided with fuel can have a higher temperature in the combustion chamber of the internal combustion engine. As a result, a better evaporation of the fuel in the gas mixture can be ensured. A particularly good combustion of this fuel-air mixture in the combustion chamber of the internal combustion engine can be ensured. In particular, in the case of a fuel which has a high ethanol content, this can be expedient, since significantly more heat energy is removed from the combustion chamber of the internal combustion engine during the evaporation of the ethanol than, for example, by a pure gasoline fuel. After the warm-up phase, d. H. However, if the internal combustion engine has reached its operating temperature, such additional heating of the combustion chamber by an exhaust gas recirculation is no longer necessary. The engine control according to the invention can therefore be designed to use the exhaust gas recirculation in particular only during a warm-up phase of the internal combustion engine.
In einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch einen Verbrennungsmotor, wobei in einem Brennraum des Verbrennungsmotors ein Treibstoff verbrennt und der Verbrennungsmotor eine Motorsteuerung aufweist. Insbesondere ist der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor dadurch gekennzeichnet, dass die Motorsteuerung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgestaltet ist. Sämtliche Vorteile, die in Verbindung mit einer Motorsteuerung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben sind, ergeben sich somit selbstverständlich auch für einen erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor, der mit einer derartigen Motorsteuerung ausgestattet ist. In a second aspect of the invention, the object is achieved by an internal combustion engine, wherein in a combustion chamber of the internal combustion engine burns a fuel and the engine has a motor control. In particular, the internal combustion engine according to the invention is characterized in that the engine control is designed according to the first aspect of the invention. All the advantages described in connection with a motor control according to the first aspect of the invention thus naturally also result for an internal combustion engine according to the invention, which is equipped with such a motor control.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors mit einem Brennraum durch eine Motorsteuerung. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor zumindest in einer Warmlaufphase des Verbrennungsmotors abhängig von einer Zusammensetzung des Treibstoffes durch die Motorsteuerung gesteuert wird. According to a third aspect of the invention, the object is achieved by a method for controlling an internal combustion engine with a combustion chamber by a motor controller. In particular, the method according to the invention is characterized in that the internal combustion engine is controlled by the engine control system, at least in a warm-up phase of the internal combustion engine, depending on a composition of the fuel.
Insbesondere moderne Verbrennungsmotoren können dafür ausgelegt sein, mit Treibstoffen mit verschiedenen Zusammensetzungen betrieben zu werden. Dabei können die Treibstoffe insbesondere verschieden hohe Verdampfungsenthalpien aufweisen. Eine hohe Verdampfungsenthalpie bewirkt dabei eine hohe Kühlung des Brennraumes des Verbrennungsmotors beim Verdampfen des Treibstoffes. Durch diese Abkühlung kann das Start-, bzw. Betriebsverhalten des Verbrennungsmotors negativ beeinträchtigt werden. Durch eine Motorsteuerung kann, insbesondere basierend auf der Zusammensetzung des Treibstoffes und der damit verbundenen verschiedenen Abkühlungsraten bei Verwendung dieser Treibstoffe, diesen negativen Effekten entgegengewirkt werden. Dabei ist es beispielsweise denkbar, durch die Motorsteuerung eine Abgasrückführung bzw. die Stärke einer Abgasrückführung derart abhängig von der Zusammensetzung des Treibstoffes einzustellen, dass die Abkühlungseffekte beim Verdampfen des Treibstoffes ausgeglichen werden können. Eine derartige Steuerung einer Abgasrückführung kann beispielsweise durch ein Variieren der Ventilöffnungszeiten der Auslass- bzw. Einlassventile des Verbrennungsmotors erreicht werden. Ein besseres Misch- bzw. Verdampfungsverhalten des Treibstoffes in der zugeführten Frischluft kann so erreicht werden. Eine Verbesserung des Warmlaufverhaltens des Verbrennungsmotors kann dadurch ermöglicht werden. Insbesondere könnte dadurch unter anderem die Warmlaufphase des Verbrennungsmotors verkürzt werden. In particular, modern internal combustion engines may be designed to operate on fuels of various compositions. The propellants may in particular have different enthalpy of vaporization. A high enthalpy of vaporization causes a high cooling of the combustion chamber of the internal combustion engine during evaporation of the fuel. Due to this cooling, the starting or operating behavior of the internal combustion engine can be adversely affected. By means of an engine control system, in particular based on the composition of the fuel and the associated different cooling rates when using these fuels, these negative effects can be counteracted. It is conceivable, for example, to adjust an exhaust gas recirculation or the strength of an exhaust gas recirculation depending on the composition of the fuel by the engine control in such a way that the cooling effects during evaporation of the fuel can be compensated. Such control of exhaust gas recirculation can be achieved, for example, by varying the valve opening times of the exhaust or inlet valves of the internal combustion engine. A better mixing or evaporation behavior of the fuel in the fresh air supplied can thus be achieved. An improvement of the warm-up behavior of the internal combustion engine can be made possible. In particular, this could, inter alia, shorten the warm-up phase of the internal combustion engine.
Besonders bevorzugt kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors vorgesehen sein, dass durch das Verfahren ein Verbrennungsmotor gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung gesteuert wird. Ein Verbrennungsmotor gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung weist eine Motorsteuerung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung auf. Sämtliche Vorteile, die in Verbindung mit einem Verbrennungsmotor gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung bzw. mit einer Motorsteuerung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind, ergeben sich somit selbstverständlich auch für ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung.Particularly preferably, in a method according to the invention for controlling an internal combustion engine, it can be provided that the method controls an internal combustion engine according to the second aspect of the invention. An internal combustion engine according to the second aspect of the invention includes an engine controller according to the first aspect of the invention. All the advantages described in connection with an internal combustion engine according to the second aspect of the invention or with a motor controller according to the first aspect of the invention thus naturally also result for a method for controlling an internal combustion engine according to the second aspect of the invention.
Darüber hinaus kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors durch eine Motorsteuerung vorgesehen sein, dass eine Stärke einer, insbesondere internen, Abgasrückführung abhängig von einer Zusammensetzung des Treibstoffes durch die Motorsteuerung eingestellt wird. Insbesondere bei einem Treibstoff mit hohen Ethanolgehalt kann bei einem kalten Verbrennungsmotor, beispielsweise bei einem Verbrennungsmotor kurz nach dem Start des Verbrennungsmotors, eine Abgasrückführung für eine zusätzliche Aufheizung des Brennraumes des Verbrennungsmotors verwendet werden. Dabei wird Abgas eines Verbrennungsvorganges im Brennraum des Verbrennungsmotors zurückgehalten bzw. wieder in diesen eingesaugt. Dieses heiße Abgas wird dazu verwendet, die durch die hohe Verdampfungsenthalpie des verwendeten Treibstoffes erzeugte Verdunstungskälte auszugleichen. Der Verbrennungsmotor heizt sich dadurch schneller auf, die Warmlaufphase des Verbrennungsmotors kann so verkürzt werden. Bei einem Verbrennungsmotor, der seine Betriebstemperatur erreicht hat, ist eine derartige Aufheizung nicht mehr nötig. Es kann daher vorgesehen sein, durch das Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors durch eine Motorsteuerung bei einem Verbrennungsmotor auf Betriebstemperatur diese Abgasrückführung wieder abzustellen. Eine besonders gute Leistungsausbeute des Verbrennungsmotors kann so erreicht werden.In addition, in a method according to the invention for controlling an internal combustion engine by an engine controller, it may be provided that a strength of an, in particular internal, exhaust gas recirculation is set by the engine control depending on a composition of the fuel. Particularly in the case of a fuel with a high ethanol content, in the case of a cold internal combustion engine, for example in an internal combustion engine shortly after the start of the internal combustion engine, exhaust gas recirculation can be used for additional heating of the combustion chamber of the internal combustion engine. In this case, exhaust gas of a combustion process is retained in the combustion chamber of the internal combustion engine or sucked back into it. This hot exhaust gas is used to compensate for the evaporation of heat generated by the high enthalpy of vaporization of the fuel used. The internal combustion engine heats up faster, the warm-up phase of the engine can be shortened so. In an internal combustion engine, which has reached its operating temperature, such heating is no longer necessary. It can therefore be provided, by the method for controlling an internal combustion engine by an engine control in an internal combustion engine to operating temperature off this exhaust gas recirculation again. A particularly good power output of the internal combustion engine can be achieved.
Ferner kann bei einer Weiterentwicklung eines Verfahrens zum Steuern eines Verbrennungsmotors durch eine Motorsteuerung vorgesehen sein, dass die Stärke der, insbesondere internen, Abgasrückführung durch einen Öffnungszeitpunkt und/oder eine Öffnungsdauer zumindest eines Einlass- und/oder eines Auslassventils eingestellt wird. Durch eine Verschiebung der Ventilöffnungszeiten wird somit, beispielsweise bei einem frühen Schließen der Auslassventile eine Zurückbehaltung des Abgases im Brennraum, bei einem späten Schließen der Auslassventile ein Wiederansaugen von Abgas in den Brennraum erreicht. Durch das Einstellen der Stärke der Abgasrückführung kann insbesondere die Temperatur des sich im Brennraum befindenden Treibstoff-Luft-Gemisches erhöht werden. Eine bessere Verdampfung des Treibstoffs und eine damit einhergehende bessere Verbrennung kann somit erreicht werden. Furthermore, in a further development of a method for controlling an internal combustion engine by an engine controller, it may be provided that the intensity of, in particular internal, exhaust gas recirculation is adjusted by an opening time and / or an opening duration of at least one inlet and / or one outlet valve. By shifting the valve opening times, a retention of the exhaust gas in the combustion chamber is thus achieved, for example when the exhaust valves close early, and exhaust gas is sucked back into the combustion chamber when the exhaust valves are closed late. By adjusting the strength of the exhaust gas recirculation, in particular the temperature of the fuel-air mixture in the combustion chamber can be increased. A better evaporation of the fuel and one with it accompanying better combustion can thus be achieved.
Ferner kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors durch eine Motorsteuerung vorgesehen sein, dass durch die, insbesondere interne, Abgasrückführung eine Erhöhung einer Temperatur eines im Brennraum eingeleiteten Treibstoff-Luft-Gemisches um 50°C bis 100°C, insbesondere um 70°C bis 80°C, besonders bevorzugt um 75°C erreicht wird. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass durch die Erhöhung der Temperatur des Brennraumes, die über die Abgasrückführung erreicht wird, die Erniedrigung der Temperatur des Brennraumes, die durch die Beimengung von einer Treibstoffkomponente mit erhöhter Verdampfungsenthalpie einhergeht, kompensiert werden kann. Beispielsweise kann normaler Ottokraftstoff den Brennraum des Verbrennungsmotors um ca. 25°C abkühlen, Ethanol jedoch um ca. 100°C. Bei einem Treibstoffgemisch, das beispielsweise Ottokraftstoff und Ethanol aufweist, wird die Abkühlung durch die Verdampfung des Treibstoffes in der eingeleiteten Luft sich in diesem Temperaturrahmen bewegen, abhängig von der Menge des im Treibstoff enthaltenen Ethanols. Die Stärke der Abgasrückführung kann erfindungsgemäß derart eingestellt sein, dass die Abkühlung des Brennraumes durch das Treibstoff-Luft-Gemisch immer auf demselben Niveau verbleibt, wie sie bei einem reinen Ottokraftstoff auftreten würde. Dadurch können diese Verbrennungseigenschaften unabhängig von der Treibstoffzusammensetzung optimiert und die Leistung des Verbrennungsmotors somit erhöht werden. Furthermore, in a method according to the invention for controlling an internal combustion engine by an engine controller, it can be provided that the internal, exhaust gas recirculation increases the temperature of a fuel-air mixture introduced in the combustion chamber by 50 ° C. to 100 ° C., in particular by 70 ° C is reached to 80 ° C, more preferably around 75 ° C. It is provided in particular that can be compensated by increasing the temperature of the combustion chamber, which is achieved via the exhaust gas recirculation, the lowering of the temperature of the combustion chamber, which is accompanied by the admixture of a fuel component with increased enthalpy of enthalpy. For example, normal petrol can cool the combustion chamber of the internal combustion engine by about 25 ° C, but ethanol by about 100 ° C. In a fuel mixture comprising, for example, gasoline and ethanol, the cooling due to the evaporation of the fuel in the introduced air will move within this temperature range, depending on the amount of ethanol contained in the fuel. The strength of the exhaust gas recirculation can be set according to the invention such that the cooling of the combustion chamber by the fuel-air mixture always remains at the same level as would occur in a pure gasoline. As a result, these combustion properties can be optimized independently of the fuel composition and thus the performance of the internal combustion engine can be increased.
Die Erfindung oder die Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden auch nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:The invention or the further developments and advantages thereof are also explained in more detail below with reference to the drawings. Each show schematically:
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den
In
In allen
In
In
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Motorsteuerung motor control
- 22
- Betriebsdaten operating data
- 33
- Ansteuersignale control signals
- 44
- Verbrennungsmotor internal combustion engine
- 1010
- Öffnungszeitpunkt eines Auslassventils Opening time of an exhaust valve
- 1111
- Öffnungsdauer eines Auslassventils Opening duration of an exhaust valve
- 2020
- Öffnungszeitpunkt eines Einlassventils Opening time of an intake valve
- 2121
- Öffnungsdauer eines Einlassventils Opening duration of an inlet valve
- 3030
- Einspritzzeitpunkt Injection timing
- 3131
- Einspritzdauer Injection duration
- 4040
- Zündzeitpunkt ignition timing
- ϑ θ
- Kurbelwellenwinkelcrankshaft angle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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