DE102018251721A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Motorsystems mit einem Verbrennungsmotor - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Motorsystems mit einem Verbrennungsmotor Download PDF

Info

Publication number
DE102018251721A1
DE102018251721A1 DE102018251721.5A DE102018251721A DE102018251721A1 DE 102018251721 A1 DE102018251721 A1 DE 102018251721A1 DE 102018251721 A DE102018251721 A DE 102018251721A DE 102018251721 A1 DE102018251721 A1 DE 102018251721A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
throttle valve
intake manifold
valve position
cylinder
engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102018251721.5A
Other languages
English (en)
Inventor
Juergen Berkemer
Henning Heikes
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102018251721.5A priority Critical patent/DE102018251721A1/de
Priority to CN201911366684.6A priority patent/CN111379631B/zh
Publication of DE102018251721A1 publication Critical patent/DE102018251721A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/08Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/06Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up
    • F02D41/062Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up for starting
    • F02D41/064Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up for starting at cold start
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002Controlling intake air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/021Engine temperature
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04Engine intake system parameters
    • F02D2200/0402Engine intake system parameters the parameter being determined by using a model of the engine intake or its components
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04Engine intake system parameters
    • F02D2200/0404Throttle position
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04Engine intake system parameters
    • F02D2200/0406Intake manifold pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04Engine intake system parameters
    • F02D2200/0411Volumetric efficiency
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/101Engine speed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/047Taking into account fuel evaporation or wall wetting
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/10Introducing corrections for particular operating conditions for acceleration
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2409Addressing techniques specially adapted therefor
    • F02D41/2422Selective use of one or more tables
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors (2) mit mindestens einem Zylinder (3) und mit einer Saugrohreinspritzung, mit folgenden Schritten:
- Bereitstellen einer zum Einstellen eines vorgegebenen Soll-Motormoments erforderliche Soll-Luftfüllung;
- Bestimmen einer Drosselklappenstellung einer Drosselklappe (10) in einem Saugrohrabschnitt (51) abhängig von der Soll-Luftfüllung;
- Begrenzen der Drosselklappenstellung auf eine maximale Drosselklappenstellung, die so vorgegeben ist, dass bei einer bestimmten Motordrehzahl die Soll-Luftfüllung am Ende eines Ansaugtaktes erreicht wird und gleichzeitig während einer brennraumvergößernden Kolbenbewegung in dem Zylinder (3) eine maximale Strömungsgeschwindigkeit der Luft in dem Saugrohrabschnitt (51) erreicht wird.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft Motorsysteme mit Verbrennungsmotoren, insbesondere Verbrennungsmotoren mit relativ geringem Saugrohrvolumen in Bezug auf das damit verbundene Hubvolumen der Zylinder. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung Maßnahmen zur Verbesserung der Gemischaufbereitung und zur Sicherstellung einer Lauffähigkeit des Verbrennungsmotors während einer Aufwärmphase.
  • Technischer Hintergrund
  • Nach einem Kaltstart eines Verbrennungsmotors mit Saugrohreinspritzung ist die Gemischbildung eines Luft-Kraftstoff-Gemischs aufgrund der niedrigen Temperatur im Vergleich zu einem betriebswarmen Verbrennungsmotor sehr schlecht. Dies wird in der Regel durch Einspritzen einer erhöhten Kraftstoffmasse kompensiert, die über die Kraftstoffmasse hinausgeht, die zur Erreichung eines stöchiometrischen Gemischverhältnisses notwendig wäre. Dies ist aus Gründen der hohen Schadstoffemissionen unerwünscht und wird in der Regel nur während eines sehr kurzen Zeitraums nach einem Motorkaltstart zugelassen.
  • Im Falle einer dynamischen Klappenöffnung z. B. bei einer Kaltabfahrt ist die Gemischbildung nochmals erschwert, da aufgrund der geöffneten Drosselklappe die Strömungsgeschwindigkeit im Saugrohr sehr gering ist. Die größten Schwierigkeiten bereiten hierbei plötzliche Sprünge auf Volllast, wie sie bei Motorrädern durch ein schnelles Betätigen des Gasgriffs nicht unüblich sind. Um trotzdem eine gute Fahrbarkeit in solchen Situationen sicherzustellen, wird eine Vorsteuerung auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Gemisch vorgenommen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß sind ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mit Saugrohreinspritzung insbesondere während einer Aufwärmphase gemäß Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung und ein Motorsystem gemäß den nebengeordneten Ansprüchen vorgesehen.
  • Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mit mindestens einem Zylinder und mit einer Saugrohreinspritzung vorgesehen, mit folgenden Schritten:
    • - Bereitstellen einer zum Einstellen eines vorgegebenen Soll-Motormoments erforderlichen Soll-Luftfüllung;
    • - Bestimmen einer Drosselklappenstellung einer Drosselklappe in einem Saugrohrabschnitt abhängig von der Soll-Luftfüllung;
    • - Begrenzen der Drosselklappenstellung auf eine maximale Drosselklappenstellung, die so vorgegeben ist, dass bei einer bestimmten Motordrehzahl die Soll-Luftfüllung am Ende eines Ansaugtaktes erreicht wird und gleichzeitig während einer brennraumvergrößernden Kolbenbewegung in dem Zylinder eine maximale Strömungsgeschwindigkeit der Luft in dem Saugrohrabschnitt erreicht wird.
  • Zur Vermeidung eines Anhaltens des Verbrennungsmotors aufgrund einer ungenügenden Gemischbildung wird gemäß dem Stand der Technik die Kraftstoffeinspritzung vorgesteuert, um ein fettes Luft-Kraftstoff-Gemisch, d. h. ein Luft-Kraftstoff-Gemisch mit Kraftstoffüberschuss, auszubilden. Dies führt zu einer Erhöhung der Emission von unverbrannten Kohlenwasserstoffen sowie von Kohlenmonoxid und Rußpartikel. Es ist wünschenswert, dies zu vermeiden und ein gutes Ansprechverhalten des Verbrennungsmotors bei reduziertem Anfettungsbedarf insbesondere während der Aufwärmphase zu realisieren.
  • Das obige Verfahren sieht dazu eine optimierte Ansteuerstrategie der Drosselklappe für einen Verbrennungsmotor mit relativ geringem Saugrohrvolumen vor. Die Ansteuerstrategie bezweckt, zur Verbesserung der Gemischaufbereitung eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit der angesaugten Luftmasse zu erreichen, ohne die zu erreichende (benötigte) Luftfüllung zu begrenzen. Dies wird dadurch erreicht, dass die maximale Drosselklappenöffnung abhängig von der Motordrehzahl begrenzt wird. Die Drosselklappenstellung, die einen Öffnungsquerschnitt der Drosselklappe angibt, bestimmt abhängig von der Motordrehzahl die Strömungsgeschwindigkeit in dem Saugrohr. Dabei wird die Drosselklappe so gestellt, dass die Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der maximalen Kolbengeschwindigkeit möglichst hoch wird und trotzdem im Bereich eines unteren Totpunkts der Kolbenbewegung die gewünschte bzw. maximale Luftfüllung in dem Zylinder erreicht wird.
  • Durch die Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit wird die Gemischaufbereitung erheblich gegenüber einer niedrigen Strömungsgeschwindigkeit bei fast vollständig geöffneter Drosselklappe verbessert. Dadurch wird insbesondere bei Bedingungen, die üblicherweise zu einer erschwerten Gemischbildung führen, wie beispielsweise bei laminarer Strömung im Saugrohr oder bei niedrigen Temperaturen, der Anteil des an der Verbrennung teilnehmenden Kraftstoffs erhöht. Es wird somit möglich, die eingespritzte Kraftstoffmenge für diese Betriebsfälle zu reduzieren. Dadurch kann die Emission von unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Schadstoffen verringert werden und auch der Kraftstoffverbrauch reduziert werden.
  • Weiterhin kann die Drosselklappenstellung entsprechend einem Saugrohrdruck bestimmt werden, der sich aus der Soll-Luftfüllung, dem Hubraum des mindestens einen Zylinder, der Motordrehzahl und der Motortemperatur entsprechend einem physikalischen Modell für einen stationären Betriebsfall ergibt.
  • Insbesondere kann die maximale Drosselklappenstellung eine maximal zulässigen Drosselklappenöffnung angeben.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die maximale Drosselklappenstellung mithilfe einer Funktionsbeziehung, insbesondere eines Kennfelds, abhängig von der Motordrehzahl vorgegeben wird.
  • Insbesondere kann die maximale Drosselklappenstellung mithilfe der Funktionsbeziehung abhängig von der Motortemperatur, bzw. einem Parameter, der die Güte der Gemischaufbereitung besser widergibt, vorgegeben werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Vorrichtung, insbesondere Steuereinheit, zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mit mindestens einem Zylinder und mit einer Saugrohreinspritzung vorgesehen, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist zum:
    • - Bereitstellen einer zum Einstellen eines vorgegebenen Soll-Motormoments erforderlichen Soll-Luftfüllung;
    • - Bestimmen einer Drosselklappenstellung einer Drosselklappe in einem Saugrohrabschnitt abhängig von der Soll-Luftfüllung;
    • - Begrenzen der Drosselklappenstellung auf eine maximale Drosselklappenstellung, die so vorgegeben ist, dass bei einer bestimmten Motordrehzahl die Soll-Luftfüllung am Ende eines Ansaugtaktes erreicht wird und gleichzeitig während einer brennraumvergrößernden Kolbenbewegung in dem Zylinder eine maximale Strömungsgeschwindigkeit der Luft in dem Saugrohrabschnitt erreicht wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Motorsystem mit einem Verbrennungsmotor und mit der obigen Vorrichtung vorgesehen, wobei der Verbrennungsmotor mindestens einen Zylinder und einen Saugrohrabschnitt zum Zuführen von Frischluft in den mindestens einen Zylinder aufweist, wobei ein Verhältnis des Volumens des Saugrohrabschnitts zu dem/den Hubvolumen des mindestens einen über den betreffenden Saugrohrabschnitt versorgten Zylinders weniger als 1,5, insbesondere weniger als 1 beträgt.
  • Figurenliste
  • Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Motorsystems mit einem Verbrennungsmotor mit Saugrohreinspritzung;
    • 2 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung des Verfahrensablaufs zur Begrenzung der Öffnung der Drosselklappe abhängig von einer Motordrehzahl;
    • 3a und 3b Diagramme zur Veranschaulichung des Effekts der Begrenzung der Öffnung der Drosselklappe bei einer dynamischen Lastanforderung mit und ohne Begrenzung der Drosselklappenöffnung; und
    • 4 ein Kennfeld für die maximale Drosselklappenstellung abhängig von der Motordrehzahl für zwei verschiedene Motortemperaturen.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Motorsystems 1 mit einem Verbrennungsmotor 2, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel nur einen Zylinder 3 aufweist. Der Verbrennungsmotor 2 ist als Hubkolbenverbrennungsmotor ausgebildet, und der Zylinder 3 weist einen in dem Zylinder 3 beweglichen Kolben 4 auf, der in an sich bekannter Weise mit einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) gekoppelt ist.
  • Beim Betrieb des Verbrennungsmotors 2 vollzieht der Kolben 4 eine Auf- und Abwärtsbewegung zur Verkleinerung bzw. Vergrößerung des Brennraums entsprechend eines Viertaktbetriebs mit einem Ansaugtakt, einem Kompressionstakt, einem Verbrennungstakt und einem Ausstoßtakt in an sich bekannter Weise.
  • Dem Zylinder 3 wird dabei Frischluft über ein Luftzuführungssystem 5 zugeführt. Das Luftzuführungssystem führt Frischluft über ein entsprechendes Einlassventil 7 in den Zylinder 3. Verbrennungsabgas wird durch ein Auslassventil 8 über ein Abgasabführungssystem 6 ausgestoßen.
  • Das Luftzuführungssystem 5 weist weiterhin eine Drosselklappe 10 auf, die variabel einstellbar ist und den Gasstrom durch das Luftzuführungssystem 5 in den Zylinder 3 steuert.
  • Der Verbrennungsmotor 2 weist eine Saugrohreinspritzung auf, wobei mithilfe einer Kraftstoffdüse 9 Kraftstoff in einen Saugrohrabschnitt 51 des Luftzuführungssystems 5 eingespritzt wird. Die Kraftstoffdüse 9 ist in unmittelbarer Nähe der Drosselklappe 10 angeordnet, um von einer erhöhten Gasströmung bei angestellter Drosselklappe eine verbesserte Gemischbildung zu erreichen.
  • Eine Steuereinheit 15 steuert den Betrieb des Verbrennungsmotors 2 abhängig von Zustandsgrößen des Verbrennungsmotors 2, wie beispielsweise einer über einen Temperatursensor 11 erfassten Motortemperatur und einem mit der Kurbelwelle (nicht gezeigt) gekoppelten Drehzahlsensor 12 zur Erfassung einer Motordrehzahl. Dazu gibt die Steuereinheit 15 entsprechend einer Soll-Momentenvorgabe eine über die Kraftstoffdüse 9 einzuspritzende Kraftstoffmenge und einen über die Drosselklappe 10 einstellbaren Gasmassenstrom in dem Zylinder 3 des Verbrennungsmotors 2 vor. Insbesondere wird die Drosselklappe 10 mithilfe der Steuereinheit 15 angesteuert, um eine Luftfüllung in den Zylinder 3 vorzugeben.
  • Bei Motorsystemen mit Verbrennungsmotoren, bei denen das Saugrohrvolumen relativ gering bezüglich des Hubvolumens der Zylinder des Verbrennungsmotors ist, wie beispielsweise bei Verbrennungsmotoren mit niedriger Zylinderzahl, wie beispielweise Einzylindermotoren bzw. Mehrzylindermotoren mit je einer Drosselvorrichtung pro Zylinder und dergleichen, besteht eine besondere Schwierigkeit darin, bei bestimmten Betriebszuständen eine für die Gemischaufbereitung vorteilhafte Gasströmungsgeschwindigkeit im Saugrohrabschnitt aufrechtzuerhalten. Insbesondere in Verbindung mit niedrigen Temperaturen, wie beispielsweise nach einem Kaltstart, kann unter Umständen die Gemischbildung so schlecht sein, dass der Betrieb des Verbrennungsmotors aussetzt.
  • Auch bei betriebswarmen Verbrennungsmotoren kann eine dynamische Lastanforderung zu einer verschlechterten Gemischbildung führen, was sich in einem verringerten Drehzahlanstieg auswirken kann.
  • In dem Signal-Zeit-Diagramm der 3a sind schematisch für einen nicht betriebswarmen Verbrennungsmotor zeitliche Verläufe der Drehzahl n (Kurve K1), der Drosselklappenstellung S (Kurve K2), des Saugrohrdrucks p (Kurve K3) dargestellt. Man erkennt die Lastanforderung entsprechend der Kurve K1. Die Lastanforderung führt zunächst zu einer Öffnung der Drosselklappe 10 (siehe Anstieg der Kurve K2), so dass sich der Saugrohrdruck (Kurve K3) im Wesentlichen an den Umgebungsdruck annähert. Während bei Androsselung durch die Drosselklappe 10 der Saugrohrdruck durch den Hub des Kolbens 4 noch relativ stark schwankt, nehmen die Druckschwankungen im Saugrohrabschnitt 51 bei weiter geöffneter Drosselklappe 10 ab. Dies erschwert die Gemischbildung, da für die Verdampfung des Kraftstoffs niedrigere Drücke vorteilhaft sind.
  • Weiterhin nimmt insbesondere im Bereich der Drosselklappe 10 durch den vergrö-ßerten Öffnungsquerschnitt die Strömungsgeschwindigkeit ab, so dass aufgrund der reduzierten Verwirbelungen ebenfalls die Verdampfung des Kraftstoffs in geringerem Maße unterstützt wird. Während nach Öffnung der Drosselklappe 10 zunächst noch kurzzeitig für wenige Verbrennungstakte ein aufgrund des Saugrohrvolumens günstiges Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den Brennraum des Zylinders 3 gelangt, wodurch ein schneller bzw. gewünschter Drehzahlanstieg bewirkt wird, verschlechtert sich die Gemischaufbereitung in Folge, und das beschleunigende Motormoment nimmt ab. Dies kann anhand der Abflachung der Drehzahlkennlinie (K1) erkannt werden. Insbesondere tritt dieser Effekt bei relativ geringen Saugrohrvolumen bezüglich des gesamten über den betreffenden Saugrohrabschnitt 51 und durch die Drosselklappe 10 mit Frischluft versorgten Hubvolumens des Verbrennungsmotors 2 auf, insbesondere bei einem Verhältnis zwischen Saugrohrvolumen und Hubvolumen von unter 1,5 besonders bei unter 1.
  • Um dies zu vermeiden, ist nun in der Steuereinheit 15 eine Funktion vorgesehen, die eine Öffnung der Drosselklappe 10 bei einem dynamischen Lastsprung begrenzt und dadurch bewirkt, dass zum einen der Saugrohrdruck zumindest zeitweise während des Arbeitstaktes des Verbrennungsmotors 2 niedriger ist als der Umgebungsdruck und dadurch eine verbesserte Verdampfung des Kraftstoffs gewährleistet. Zum anderen wird die Strömungsgeschwindigkeit im Saugrohrabschnitt 51 erhöht, da der Öffnungsquerschnitt der Drosselklappe 10 verringert ist. Gleichzeitig ist es jedoch wesentlich, dass die zum Bereitstellen des geforderten Motormoments benötigte Luftfüllung in den Brennraum des Zylinders 3 gelangt.
  • Die Begrenzung der Öffnung der Drosselklappe 10 macht sich zunutze, dass während eines Ansaugtaktes die Hubbewegung des Kolbens 4 etwa in der Mitte des Kolbenwegs am höchsten ist und dadurch eine hohe Gasströmungsgeschwindigkeit im Saugrohrabschnitt 51 bewirkt. Da das Einlassventil 7 jedoch erst im Bereich des unteren Totpunkts geschlossen wird, ist es ausreichend, dass die gesamte gewünschte Luftfüllung erst zum Zeitpunkt des Schließens des Einlassventils 7 im Brennraum des Zylinders 3 vorhanden sein muss.
  • Dadurch ist es einerseits möglich, die Öffnung der Drosselklappe 10 auf ein Maß zu beschränken, bei dem weiterhin die gewünschte Luftfüllung in den Zylindern 3 erreicht wird. Andererseits kann durch eine ausreichende Reduzierung des Öffnungsquerschnitt der Drosselklappe 10 die Strömungsgeschwindigkeit durch den Saugrohrabschnitt 51 erhöht und der minimale Saugrohrdruck der Druckpulsationen im Saugrohrabschnitt 51 abgesenkt werden, um insgesamt die Verdampfungsneigung des Kraftstoffs zu verbessern. Insbesondere die sich dadurch ergebenden Verwirbelungen begünstigen die Verdampfung von Kraftstoff.
  • Die entsprechende Funktion des Steuergeräts 15 ist anhand des Flußdiagramms der 2 veranschaulicht.
  • In Schritt S1 wird ein Soll-Motormoment bereitgestellt, dass für den Betrieb des Verbrennungsmotors 2 angefordert wird. Dieses Soll-Motormoment ergibt sich beispielsweise abhängig von einer Fahrpedalstellung eines Fahrpedals.
  • In Schritt S2 wird basierend auf dem angeforderten Soll-Motormoment eine für das Erzeugen eines brennbaren Luft-Kraftstoffgemischs benötigte Luftfüllung ermittelt. Diese Luftfüllung orientiert sich an einer Vorgabe von lambda=1, das einem stöchiometrischen Gleichgewicht zwischen einer Kraftstoffmenge und Frischluftmenge entspricht, die zum Erreichen des Soll-Motormoments erforderlich sind. Im Kaltlauf kann aufgrund der verschlechterten Gemischbildung die Kraftstoffmenge darüberhinaus erhöht werden.
  • In Schritt S3 wird aus der vorgegebenen Luftfüllung eine Drosselklappenstellung bestimmt, mit der ein zum Erreichen der Luftfüllung benötigter Saugrohrdruck eingestellt wird. Dies erfolgt insbesondere basierend auf der momentanen Motordrehzahl, der Anzahl der Zylinder 3, deren Hubräumen und der Lufttemperatur im Saugrohrabschnitt 51.
  • Die bestimmte Drosselklappenstellung wird in Schritt S4 basierend auf einer maximalen (maximal zulässigen) Drosselklappenstellung, die einen maximalen Öffnungsquerschnitt der Drosselklappe 10 vorgibt, begrenzt. Die maximale Drosselklappenstellung kann mithilfe eines vorgegebenen Kennfelds basierend auf einer Motordrehzahl und ggfs. einer Motortemperatur vorgegeben werden. Das Kennfeld ist entsprechend, wie oben angegeben, bedatet, nämlich so, dass abhängig von der Motordrehzahl die maximale Luftfüllung in dem Zylinder 3 des Verbrennungsmotors 2 zum Zeitpunkt des Schließens des Einlassventils 7, d.h. zum Ende des Ansaugtaktes, gerade erreicht wird und gleichzeitig eine maximale Strömungsgeschwindigkeit des Luftmassenstroms während einer brennraumvergrößernden Kolbenbewegung eines Zylinders 3 erreicht wird.
  • In 3b sind zu 3a entsprechende Signal-Zeit-Diagramme dargestellt, die sich bei einer derartigen Ansteuerung der Drosselklappe 10 ergeben. Man erkennt zum einen, dass der minimale Saugrohrdruck (Kurve K3) der Druckpulsationen während des Umsetzens des Lastsprungs geringer ist als ohne die Begrenzung der Drosselklappenstellung. Die Funktion der Begrenzung der Drosselklappenstellung, die abhängig von der Drehzahl wirkt, wirkt sich in einer ersten Phase durch eine tatsächliche Begrenzung der Drosselklappenstellung aus und verbessert die Gemischbildung in diesem Betriebszustand. Man erkennt, dass der Drehzahlanstieg (Kurve K2) kontinuierlicher erfolgt und gleichzeitig der zugelassene Öffnungsquerschnitt der Drosselklappe 10 ansteigt.
  • In 4 ist eine beispielhafte Bedatung des Kennfelds zur Begrenzung der Drosselklappenstellung dargestellt. Es ist der Wert der maximalen Drosselklappenstellung in Prozent über der Drehzahl n für zwei Temperaturen T=30°C und T=70°C dargestellt. Die Drosselklappenstellung von 100% entspricht einer vollständigen Öffnung der Drosselklappe 10. Man erkennt, dass für die Kennlinie bei einer Temperatur von 30°C eine erheblich stärkere Begrenzung der Drosselklappenstellung vorliegt, um auch bei höheren Lastanforderungen die Gemischbildung zu unterstützen. Wie aus der entsprechenden Kennlinie ersichtlich, erfolgt die Begrenzung bei höheren Temperaturen, wie beispielsweise 70°C, nur bei geringeren Drehzahlen, da die Gemischbildung bei einem betriebswarmen Verbrennungsmotor ohnehin weniger problematisch ist.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors (2) mit mindestens einem Zylinder (3) und mit einer Saugrohreinspritzung, mit folgenden Schritten: - Bereitstellen einer zum Einstellen eines vorgegebenen Soll-Motormoments erforderliche Soll-Luftfüllung; - Bestimmen einer Drosselklappenstellung einer Drosselklappe (10) in einem Saugrohrabschnitt (51) abhängig von der Soll-Luftfüllung; - Begrenzen der Drosselklappenstellung auf eine maximale Drosselklappenstellung, die so vorgegeben ist, dass bei einer bestimmten Motordrehzahl die Soll-Luftfüllung am Ende eines Ansaugtaktes erreicht wird und gleichzeitig während einer brennraumvergößernden Kolbenbewegung in dem Zylinder (3) eine maximale Strömungsgeschwindigkeit der Luft in dem Saugrohrabschnitt (51) erreicht wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Drosselklappenstellung entsprechend einem Saugrohrdruck bestimmt wird, der sich aus der Soll-Luftfüllung, dem Hubraum des mindestens einen Zylinder (3), der Motordrehzahl und der Motortemperatur entsprechend einem physikalischen Modell für einen stationären Betriebsfall ergibt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die maximale Drosselklappenstellung eine maximal zulässige Drosselklappenöffnung angibt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die maximale Drosselklappenstellung mithilfe einer Funktionsbeziehung, insbesondere eines Kennfelds, abhängig von der Motordrehzahl vorgegeben wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die maximale Drosselklappenstellung mithilfe der Funktionsbeziehung weiterhin abhängig von einem Parameter, der die Güte der Gemischaufbereitung angibt, insbesondere abhängig von der Motortemperatur vorgegeben wird.
  6. Vorrichtung, insbesondere Steuereinheit, zum Betreiben eines Verbrennungsmotors (2) mit mindestens einem Zylinder (3) und mit einer Saugrohreinspritzung, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist zum: - Bereitstellen einer zum Einstellen eines vorgegebenen Soll-Motormoments erforderliche Soll-Luftfüllung; - Bestimmen einer Drosselklappenstellung einer Drosselklappe (10) in einem Saugrohrabschnitt (51) abhängig von der Soll-Luftfüllung; - Begrenzen der Drosselklappenstellung auf eine maximale Drosselklappenstellung, die so vorgegeben ist, dass bei einer bestimmten Motordrehzahl die Soll-Luftfüllung am Ende eines Ansaugtaktes erreicht wird und gleichzeitig während einer brennraumvergößernden Kolbenbewegung in dem Zylinder (3) eine maximale Strömungsgeschwindigkeit der Luft in dem Saugrohrabschnitt (51) erreicht wird.
  7. Motorsystem mit einem Verbrennungsmotor (2) und mit einer Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Verbrennungsmotor (2) mindestens einen Zylinder (3) und einen Saugrohrabschnitt (51) zum Zuführen von Frischluft in den mindestens einen Zylinder (3) aufweist, wobei ein Verhältnis des Volumens des Saugrohrabschnitts (51) zu dem/den Hubvolumen des mindestens einen über den betreffenden Saugrohrabschnitt versorgten Zylinders (3) weniger als 1,5, insbesondere weniger als 1 beträgt.
  8. Computerprogramm, welches dazu eingerichtet ist, alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 auszuführen.
  9. Maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein Computerprogramm nach Anspruch 8 gespeichert ist.
DE102018251721.5A 2018-12-27 2018-12-27 Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Motorsystems mit einem Verbrennungsmotor Pending DE102018251721A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018251721.5A DE102018251721A1 (de) 2018-12-27 2018-12-27 Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Motorsystems mit einem Verbrennungsmotor
CN201911366684.6A CN111379631B (zh) 2018-12-27 2019-12-26 用于运行具有燃烧马达的马达***的方法和装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018251721.5A DE102018251721A1 (de) 2018-12-27 2018-12-27 Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Motorsystems mit einem Verbrennungsmotor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018251721A1 true DE102018251721A1 (de) 2020-07-02

Family

ID=71079687

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018251721.5A Pending DE102018251721A1 (de) 2018-12-27 2018-12-27 Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Motorsystems mit einem Verbrennungsmotor

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN111379631B (de)
DE (1) DE102018251721A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114233481A (zh) * 2021-12-22 2022-03-25 潍柴动力股份有限公司 一种单缸机进排气控制方法、装置、电子控制单元及介质

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117452795B (zh) * 2023-12-18 2024-04-16 潍柴动力股份有限公司 一种进气流量的延迟时间的确定方法及相关设备

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0436053A (ja) * 1990-05-30 1992-02-06 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の吸入空気制御装置
DE69333483T2 (de) * 1992-07-03 2004-08-12 Honda Giken Kogyo K.K. Kraftstoffmesssteuersystem und Zylinderluftflussschätzungsmethode im Verbrennungsmotor
DE10227063A1 (de) * 2002-06-18 2004-01-08 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, Verfahren zur Überprüfung eines Verfahrens zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, Brennkraftmaschine und Steuergerät
DE102004031226A1 (de) * 2004-06-29 2006-02-09 Audi Ag Verfahren zum Steuern der Stellung einer Drosselklappe im Ansaugkanal einer Brennkraftmaschine
US7296550B2 (en) * 2005-09-12 2007-11-20 Ford Global Technologies, Llc Starting an engine having a variable event valvetrain
DE102005047565B4 (de) * 2005-09-30 2011-12-29 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Füllung eines Verbrennungsmotors
DE102010028578A1 (de) * 2010-05-05 2011-11-10 Robert Bosch Gmbh Verfahen und Vorrichtung zur Berechnung einer Verlustmomentenänderung bei einer Betriebsartenumschaltung in einem Verbrennungsmotor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114233481A (zh) * 2021-12-22 2022-03-25 潍柴动力股份有限公司 一种单缸机进排气控制方法、装置、电子控制单元及介质
CN114233481B (zh) * 2021-12-22 2023-11-17 潍柴动力股份有限公司 一种单缸机进排气控制方法、装置、电子控制单元及介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN111379631A (zh) 2020-07-07
CN111379631B (zh) 2023-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102018100346B4 (de) Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine
DE10131927A1 (de) Kraftstoffeinspritzzeitsteuersystem für Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung und Verfahren dafür
DE112007002490T5 (de) Maschine mit homogener Kompressionszündung
DE19734227C2 (de) Steuergerät für einen Verbrennungsmotor
DE102005050596B4 (de) Leerlaufdrehzahlregler für einen Verbrennungsmotor
DE102017120512B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines Wasserstoffmotors für ein Kraftfahrzeug
WO2002055857A1 (de) Verfahren zur aufheizung eines katalysators bei verbrennungsmotoren mit benzindirekteinspritzung
DE102018251721A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Motorsystems mit einem Verbrennungsmotor
DE102006053253B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE102010029728B4 (de) Verfahren zur Steuerung einer Einspritzung von Kraftstoff in einen Verbrennungsmotor, Steuergerät zum Steuern einer Einspritzung in einem Verbrennungsmotor sowie Verfahren zum Auswählen eines Einspritzventils für ein Motorsystem
DE102016201443A1 (de) Motorstartsystem
DE112009000974T5 (de) Direkteinspritzungs-Funkenzündungsbrennkraftmaschine und zugehöriges Kraftstoffeinspritzsteuerungsverfahren
DE60133064T2 (de) Brennkraftmaschine mit externer Unterstützung für stabile Selbstzündung
DE3435170C2 (de) Verfahren zur Steuerung eines Luft-Kraftstoff-Ansaugsystems mit veränderlichem Drall und mit einem geraden sowie schraubenförmigen Ansaugkanal für eine Brennkraftmaschine
DE19958465C2 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE102010029063A1 (de) Kraftstoffeinspritzsteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor
DE102013225074A1 (de) Verfahren zum Stoppen einer Verbrennungskraftmaschine
DE19947784B4 (de) Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine
WO2018069432A1 (de) Verfahren zum betrieb eines verbrennungsmotorsystems für ein kraftfahrzeug und verbrennungsmotorsystem für ein kraftfahrzeug
DE10051551B4 (de) Verfahren, Computerprogramm sowie Steuer- und/oder Regeleinrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
WO2013159875A1 (de) Verfahren zur steuerung und regelung einer brennkraftmaschine nach dem hcci-brennverfahren
WO2017093061A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betrieb einer brennkraftmaschine, insbesondere eines kraftfahrzeugs mit dualer kraftstoffeinspritzung
DE102004026180B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors
DE102006061695A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
WO2007003642A1 (de) Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
R084 Declaration of willingness to licence