WO2001050002A2 - Method for operating an internal combustion engine in particular in a motor vehicle - Google Patents

Method for operating an internal combustion engine in particular in a motor vehicle Download PDF

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WO2001050002A2
WO2001050002A2 PCT/DE2000/004656 DE0004656W WO0150002A2 WO 2001050002 A2 WO2001050002 A2 WO 2001050002A2 DE 0004656 W DE0004656 W DE 0004656W WO 0150002 A2 WO0150002 A2 WO 0150002A2
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combustion engine
internal combustion
operating
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exhaust gas
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Andreas Koring
Holger Bellmann
Andreas Roth
Andreas Blumenstock
Klaus Winkler
Beate Rittmann
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for operating an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, in which fuel is injected into a combustion chamber of the internal combustion engine in a first operating mode during an intake phase or in a second operating mode during a compression phase, and in which exhaust gas is applied to a catalytic converter.
  • the invention also relates to a control device for an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, and an internal combustion engine, in particular for a motor vehicle.
  • Such a method, such a control device and such an internal combustion engine are known, for example, in a so-called gasoline direct injection. There the fuel is in a homogeneous operation during the
  • Homogeneous operation is preferably provided for full-load operation of the internal combustion engine, while stratified operation is suitable for idling and part-load operation. For example, depending on the torque requested, such direct-injection internal combustion engine switched between the above modes.
  • the catalytic converter For the conversion of exhaust gases in the catalytic converter of the internal combustion engine described above, it is necessary for the catalytic converter to have a predetermined operating temperature.
  • the internal combustion engine described can be operated at an operating point at which a low
  • Exhaust gas temperature is present. Such an operating point is e.g. in idle mode, in which the internal combustion engine is operated at a low idle speed.
  • the object of the invention is to provide a method for operating an internal combustion engine, with which sufficient cleaning of the exhaust gases is ensured even at operating points with a low exhaust gas temperature.
  • This object is achieved according to the invention in a method of the type mentioned at the outset in that at least one additional injection is carried out after combustion at an operating point with a low exhaust gas temperature.
  • the task is solved accordingly.
  • the additional injection creates a combustible mixture in the area of the catalytic converter. This mixture is ignited and burned by the still hot catalyst. The heat generated in this way prevents the catalyst from cooling down. The convertibility of the catalytic converter is retained and cleaning of the exhaust gases is thus guaranteed even at operating points with a low exhaust gas temperature.
  • the number and / or the times of the additional injections are selected such that the operating temperature of the catalytic converter is not fallen below.
  • This number and / or the times can be determined in advance. Alternatively or additionally, it is possible to control and / or regulate the number and / or the times depending on the current temperature of the catalyst.
  • the number and / or the times of the additional injections are chosen such that the catalyst does not overheat.
  • the number and / or the times can be determined in advance and / or currently influenced.
  • the temperature of the catalytic converter is measured, and the additional injections are only carried out when the temperature falls below a limit. This saves fuel and avoids pollutant emissions.
  • Idling is an operating point at which a low exhaust gas temperature can occur. Idling is usually carried out in a direct injection internal combustion engine in shift operation. The method according to the invention is therefore used preferably in shift operation and when the internal combustion engine is idling.
  • control element which is provided for a control device of an internal combustion engine, in particular a motor vehicle.
  • a program is stored on the control element, which is executable on a computing device, in particular on a microprocessor, and is suitable for executing the method according to the invention.
  • the invention is thus implemented by a program stored on the control element, so that this control element provided with the program represents the invention in the same way as the method, for the execution of which the program is suitable.
  • An electrical storage medium can in particular be used as the control element
  • Applications are used, for example a read-only memory or a flash memory.
  • an internal combustion engine 1 of a motor vehicle is shown, in which a piston 2 in one
  • Cylinder 3 is reciprocable.
  • the cylinder 3 is provided with a combustion chamber 4 which is delimited inter alia by the piston 2, an inlet valve 5 and an outlet valve 6.
  • An intake pipe 7 is coupled to the inlet valve 5 and an exhaust pipe 8 is coupled to the exhaust valve 6.
  • an injection valve 9 and a spark plug 10 protrude into the combustion chamber 4.
  • Fuel can be injected into the combustion chamber 4 via the injection valve 9.
  • the fuel in the combustion chamber 4 can be ignited with the spark plug 10.
  • the internal combustion engine 1 has several such cylinders 3 with associated combustion chambers 4, pistons 2, intake valves 5 and exhaust valves 6. Each of the cylinders 3 is also assigned an injection valve 9 and a spark plug 10.
  • a rotatable throttle valve 11 is accommodated, via which air can be fed to the intake pipe 7.
  • the amount of air supplied depends on the
  • a catalytic converter 12 is accommodated in the exhaust pipe 3 and serves to clean the exhaust gases resulting from the combustion of the fuel.
  • the catalytic converter 12 is a storage catalytic converter 12 ′ which is coupled to a three-way catalytic converter 12 ′′.
  • the catalytic converter 12 is thus intended, inter alia, to temporarily store nitrogen oxides (NOx) and to convert them as well as hydrocarbons (HC).
  • NOx nitrogen oxides
  • HC hydrocarbons
  • the catalyst 12 has an operating temperature of at least about 350 degrees Celsius. Below this operating temperature there is no or only an incomplete conversion.
  • a control device 18 is acted upon by input signals 19, which represent operating variables of the internal combustion engine 1 measured by sensors.
  • the control unit 18 generates output signals 20 with which the behavior of the internal combustion engine 1 can be influenced via actuators or actuators.
  • the control unit 18 is provided to control and / or regulate the operating variables of the internal combustion engine 1.
  • the control unit 18 is provided with a microprocessor, which has stored a program in a storage medium, in particular in a flash memory, which is suitable for carrying out the control and / or regulation mentioned.
  • Throttle valve 11 partially opened or closed depending on the desired torque.
  • the fuel is injected into the combustion chamber 4 by the injection valve 9 during an induction phase caused by the piston 2.
  • the injected fuel is swirled by the air simultaneously sucked in via the throttle valve 11 and is thus distributed substantially uniformly in the combustion chamber 4.
  • the fuel / air mixture is then compressed during the compression phase in order to then be ignited by the spark plug 10.
  • the piston 2 is driven by the expansion of the ignited fuel.
  • the resulting torque depends, among other things, on the position of the throttle valve 11 in homogeneous operation. In view of a low level of pollutants, the fuel / air mixture is set to one if possible. In a second operating mode, a so-called stratified operation of internal combustion engine 1, throttle valve 11 is opened wide.
  • the fuel is injected from the injection valve 9 into the combustion chamber 4 during a compression phase caused by the piston 2, specifically locally in the immediate vicinity of the spark plug 10 and at a suitable time before the ignition point. Then the fuel is ignited with the aid of the spark plug 10, so that the piston 2 is driven in the now following working phase by the expansion of the ignited fuel.
  • the resulting torque largely depends on the injected fuel mass in shift operation.
  • the stratified operation is essentially provided for the idle operation and the partial load operation of the internal combustion engine 1.
  • Exhaust gas temperature can have the consequence that the operating temperature of the catalytic converter 12 required for the conversion is not reached or fallen below. This would lead to a deterioration in exhaust gas purification.
  • at least one additional injection is carried out after combustion in an operating point with a low exhaust gas temperature in stratified operation of the internal combustion engine.
  • This additional injection which can also be referred to as a double injection, passes unburned into the exhaust pipe 8 and to the catalytic converter 12. There, the additionally injected fuel is burned on the hot exhaust pipe 8 and / or on the still hot catalytic converter 12. This combustion generates heat which prevents the catalytic converter 12 from cooling down.
  • the number and / or the times of such double injections can be selected by the control device 18 such that on the one hand the operating temperature of the catalytic converter 12 required for a conversion is not undercut, but on the other hand that the catalytic converter 12 does not overheat.
  • Temperature sensor 13 is assigned to catalytic converter 12, which measures the current temperature of catalytic converter 12 and forwards it to control unit 18.
  • the double injection by the control unit 18 can only be limited to the period in which an operating point with a low exhaust gas temperature, the current temperature of the catalytic converter 12 falls below a limit value.
  • the limit value can be, for example, approximately 400 degrees Celsius and can be stored in the control unit 18.
  • the idling of the internal combustion engine 1 represents one
  • idling is preferably carried out in shift operation.
  • the idling can also be carried out in homogeneous operation.
  • the described method can be used accordingly.

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Abstract

An internal combustion engine (1), in particular, for a motor vehicle, is disclosed, in which fuel is injected during an inlet phase in a first operating mode, or, in a second operating mode, the fuel may be injected into a combustion chamber (4), during a compression phase and whereby a catalyst (12) may be fed with exhaust gases. An additional post-combustion injection may be carried out at an operating point with a low exhaust gas temperature, by means of a controller (18).

Description

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines KraftfahrzeugsMethod for operating an internal combustion engine, in particular a motor vehicle
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftf hrzeugs, bei dem Kraftstoff in einer ersten Betriebsart während einer Ansaugphase oder in einer zweiten Betriebsart während einer Verdichtungsphase in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird, und bei dem ein Katalysator mit Abgasen beaufschlagt wird. Ebenfalls betrifft die Erfindung ein Steuergerät für eine Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs sowie eine Brennkraftmaschine insbesondere für ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, in which fuel is injected into a combustion chamber of the internal combustion engine in a first operating mode during an intake phase or in a second operating mode during a compression phase, and in which exhaust gas is applied to a catalytic converter. The invention also relates to a control device for an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, and an internal combustion engine, in particular for a motor vehicle.
Ein derartiges Verfahren, ein derartiges Steuergerät und eine derartige Brennkraftmaschine sind beispielsweise bei einer sogenannten Benzin-Direkteinspritzung bekannt. Dort wird der Kraftstoff in einem Homogenbetrieb während derSuch a method, such a control device and such an internal combustion engine are known, for example, in a so-called gasoline direct injection. There the fuel is in a homogeneous operation during the
Ansaugphase oder in einem Schichtbetrieb während der Verdichtungsphase in den Brennraum der Brennkraf maschine eingespritzt. Der Homogenbetrieb ist vorzugsweise für den Vollastbetrieb der Brennkraftmaschine vorgesehen, während der Schichtbetrieb für den Leerlauf- und Teillastbetrieb geeignet ist. Beispielsweise in Abhängigkeit von dem angeforderten Drehmoment wird bei einer derartigen direkteinspritzenden Brennkraftmaschine zwischen den genannten Betriebsarten umgeschaltet.Intake phase or in a shift operation during the compression phase injected into the combustion chamber of the internal combustion engine. Homogeneous operation is preferably provided for full-load operation of the internal combustion engine, while stratified operation is suitable for idling and part-load operation. For example, depending on the torque requested, such direct-injection internal combustion engine switched between the above modes.
Für die Konvertierung von Abgasen in dem Katalysator der vorstehend beschriebenen Brennkraftmaschine ist es erforderlich, daß der Katalysator eine vorgegebene Betriebstemperatur aufweist .For the conversion of exhaust gases in the catalytic converter of the internal combustion engine described above, it is necessary for the catalytic converter to have a predetermined operating temperature.
Die beschriebene Brennkraftmaschine kann in einem Betriebspunkt betrieben werden, bei dem eine niedrigeThe internal combustion engine described can be operated at an operating point at which a low
Abgastemperatur vorhanden ist . Ein derartiger Betriebspunkt liegt z.B. im Leerlaufbetrieb vor, bei dem die Brennkraftmaschine auf einer niedrigen Leerlaufdrehzahl betrieben wird.Exhaust gas temperature is present. Such an operating point is e.g. in idle mode, in which the internal combustion engine is operated at a low idle speed.
In einem derartigen Leerlaufbetrieb wird wenig Kraftstoff in die Brennkraftmaschine eingespritzt. Dies kann zur Folge haben, daß der Katalysator aufgrund der geringen, entstehenden Abgastemperatur auskühlt. Damit ist eine Konvertierung und damit Reinigung der Abgase derIn such an idle mode, little fuel is injected into the internal combustion engine. This can result in the catalytic converter cooling down due to the low exhaust gas temperature that arises. This is a conversion and cleaning of the exhaust gases
Brennkraftmaschine nicht mehr gewährleistet.Internal combustion engine no longer guaranteed.
Aufgabe und Vorteile der ErfindungObject and advantages of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine zu schaffen, mit dem auch in Betriebspunkten mit einer niedrigen Abgastemperatur eine ausreichende Reinigung der Abgase gewährleistet ist .The object of the invention is to provide a method for operating an internal combustion engine, with which sufficient cleaning of the exhaust gases is ensured even at operating points with a low exhaust gas temperature.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem Betriebspunkt mit einer niedrigen Abgastemperatur zumindest eine zusätzliche Einspritzung nach einer Verbrennung durchgeführt wird. Bei einem Steuergerät und einer Brennkraftmaschine der jeweils eingangs genannten Art wird die Aufgabe entsprechend gelöst . Durch die zusätzliche Einspritzung wird ein brennfähiges Gemisch im Bereich des Katalysators erzeugt. Durch den noch heißen Katalysator wird dieses Gemisch entzündet und verbrannt. Die auf diese Weise erzeugte Wärme verhindert ein Auskühlen des Katalysators. Die Konvertierungsfähigkeit des Katalysators bleibt erhalten und eine Reinigung der Abgase ist somit auch in Betriebspunkten mit einer niedrigen Abgastemperatur gewährleistet.This object is achieved according to the invention in a method of the type mentioned at the outset in that at least one additional injection is carried out after combustion at an operating point with a low exhaust gas temperature. In the case of a control device and an internal combustion engine of the type mentioned in the introduction, the task is solved accordingly. The additional injection creates a combustible mixture in the area of the catalytic converter. This mixture is ignited and burned by the still hot catalyst. The heat generated in this way prevents the catalyst from cooling down. The convertibility of the catalytic converter is retained and cleaning of the exhaust gases is thus guaranteed even at operating points with a low exhaust gas temperature.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die Anzahl und/oder die Zeitpunkte der zusätzlichen Einspritzungen derart gewählt, daß eine Betriebstemperatur des Katalysators nicht unterschritten wird. Diese Anzahl und/oder die Zeitpunkte können vorab ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, die Anzahl und/oder die Zeitpunkte in Abhängigkeit von der aktuellen Temperatur des Katalysators zu steuern und/oder zu regeln.In an advantageous development of the invention, the number and / or the times of the additional injections are selected such that the operating temperature of the catalytic converter is not fallen below. This number and / or the times can be determined in advance. Alternatively or additionally, it is possible to control and / or regulate the number and / or the times depending on the current temperature of the catalyst.
Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die Anzahl und/oder die Zeitpunkte der zusätzlichen Einspritzungen derart gewählt, daß keine Überhitzung des Katalysators stattfindet. Auch hier können die Anzahl und/oder die Zeitpunkte vorab bestimmt und/oder aktuell beeinflußt werden.In a further advantageous development of the invention, the number and / or the times of the additional injections are chosen such that the catalyst does not overheat. Here, too, the number and / or the times can be determined in advance and / or currently influenced.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Temperatur des Katalysators gemessen, und es werden die zuätzlichen Einspritzungen nur dann durchgeführt, wenn eine Grenztemperatur unterschritten wird. Damit können Kraftstoff eingespart und Schadstoffemissionen vermieden werden.In an advantageous embodiment of the invention, the temperature of the catalytic converter is measured, and the additional injections are only carried out when the temperature falls below a limit. This saves fuel and avoids pollutant emissions.
Besonders vorteilhaft ist die Anwendung der Erfindung im Leerlauf und/oder in der zweiten Betriebsart der Brennkraftmaschine. Der Leerlauf stellt einen Betriebspunkt dar, bei dem eine niedrige Abgastemperatur auftreten kann. Üblicherweise wird der Leerlauf bei einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine im Schichtbetrieb durchgeführt. Das erfindungsgemäße Verfahren kommt: deshalb vorzugsweise im Schichtbetrieb und im Leerlauf der Brennkraftmaschine zum Einsatz.The use of the invention in idle mode and / or in the second operating mode of the internal combustion engine is particularly advantageous. Idling is an operating point at which a low exhaust gas temperature can occur. Idling is usually carried out in a direct injection internal combustion engine in shift operation. The method according to the invention is therefore used preferably in shift operation and when the internal combustion engine is idling.
Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Form eines Steuerelements, das für ein Steuergerät einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen ist. Dabei ist auf dem Steuerelement ein Programm abgespeicheru , das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig und zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. In diesem Fall wird also die Erfindung durch ein auf dem Steuerelement abgespeichertes Programm realisiert, so daß dieses mit dem Programm versehene Steuerelement in gleicher Weise die Erfindung darstellt wie das Verfahren, zu dessen Ausführung das Programm geeignet ist. Als Steuerelement kann insbesondere ein elektrisches Speichermedium zurOf particular importance is the implementation of the method according to the invention in the form of a control element which is provided for a control device of an internal combustion engine, in particular a motor vehicle. In this case, a program is stored on the control element, which is executable on a computing device, in particular on a microprocessor, and is suitable for executing the method according to the invention. In this case, the invention is thus implemented by a program stored on the control element, so that this control element provided with the program represents the invention in the same way as the method, for the execution of which the program is suitable. An electrical storage medium can in particular be used as the control element
Anwendung kommen, beispielsweise ein Read-Only-Memory oder ein Flash-Memory.Applications are used, for example a read-only memory or a flash memory.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder derenFurther features, possible applications and advantages of the invention result from the following description of exemplary embodiments of the invention, which are shown in the drawing. All of the described or illustrated features, alone or in any combination, form the subject matter of the invention, regardless of their summary in the claims or their claims
Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.Relationship and regardless of their wording or representation in the description or in the drawing.
Ausführungsbeispiele der ErfindungEmbodiments of the invention
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine .The only figure in the drawing shows a schematic Representation of an embodiment of an internal combustion engine according to the invention.
In der Figur ist eine Brennkraftmaschine 1 eines Kraftfahrzeugs dargestellt, bei der ein Kolben 2 in einemIn the figure, an internal combustion engine 1 of a motor vehicle is shown, in which a piston 2 in one
Zylinder 3 hin- und herbewegbar ist. Der Zylinder 3 ist mit einem Brennraum 4 versehen, der unter anderem durch den Kolben 2, ein Einlaßventil 5 und ein Auslaßventil 6 begrenzt ist. Mit dem Einlaßventil 5 ist ein Ansaugrohr 7 und mit dem Auslaßventil 6 ist ein Abgasrohr 8 gekoppelt.Cylinder 3 is reciprocable. The cylinder 3 is provided with a combustion chamber 4 which is delimited inter alia by the piston 2, an inlet valve 5 and an outlet valve 6. An intake pipe 7 is coupled to the inlet valve 5 and an exhaust pipe 8 is coupled to the exhaust valve 6.
Im Bereich des Einlaßventils 5 und des Auslaßventils 6 ragen ein Einspritzventil 9 und eine Zündkerze 10 in den Brennraum 4. Über das Einspritzventil 9 kann Kraftstoff in den Brennraum 4 eingespritzt werden. Mit der Zündkerze 10 kann der Kraftstoff in dem Brennraum 4 entzündet werden .In the area of the inlet valve 5 and the outlet valve 6, an injection valve 9 and a spark plug 10 protrude into the combustion chamber 4. Fuel can be injected into the combustion chamber 4 via the injection valve 9. The fuel in the combustion chamber 4 can be ignited with the spark plug 10.
Die Brennkraftmaschine 1 weist mehrere derartige Zylinder 3 mit zugehörigen Brennräumen 4, Kolben 2, Einlaßventilen 5 und Auslaßventilen 6 auf. Ebenfalls ist jedem der Zylinder 3 ein Einspritzventil 9 und eine Zündkerze 10 zugeordnet.The internal combustion engine 1 has several such cylinders 3 with associated combustion chambers 4, pistons 2, intake valves 5 and exhaust valves 6. Each of the cylinders 3 is also assigned an injection valve 9 and a spark plug 10.
In dem Ansaugrohr 7 ist eine drehbare Drosselklappe 11 untergebracht, über die dem Ansaugrohr 7 Luft zuführbar ist. Die Menge der zugeführten Luft ist abhängig von derIn the intake pipe 7, a rotatable throttle valve 11 is accommodated, via which air can be fed to the intake pipe 7. The amount of air supplied depends on the
Winkelstellung der Drosselklappe 11. In dem Abgasrohr 3 ist ein Katalysator 12 untergebracht, der der Reinigung der durch die Verbrennung des Kraftstoffs entstehenden Abgase dient .Angular position of the throttle valve 11. A catalytic converter 12 is accommodated in the exhaust pipe 3 and serves to clean the exhaust gases resulting from the combustion of the fuel.
Bei dem Katalysator 12 handelt es sich um einen Speicherkatalysator 12', der mit einem Dreiwegekatalysator 12'' gekoppelt ist. Der Katalysator 12 ist damit unter anderem dazu vorgesehen, Stickoxide (NOx) zwischenzuspeichern und diese sowie Kohlenwasserstoffe (HC) zu konvertieren. Für die Konvertierung ist es erforderlich, daß der Katalysator 12 eine Betriebstemperatur von mindestens etwa 350 Grad Celsius aufweist. Unterhalb dieser Betriebstemperatur ist gar keine oder nur eine unvollständige Konvertierung vorhanden.The catalytic converter 12 is a storage catalytic converter 12 ′ which is coupled to a three-way catalytic converter 12 ″. The catalytic converter 12 is thus intended, inter alia, to temporarily store nitrogen oxides (NOx) and to convert them as well as hydrocarbons (HC). For the conversion it is necessary that the catalyst 12 has an operating temperature of at least about 350 degrees Celsius. Below this operating temperature there is no or only an incomplete conversion.
Ein Steuergerät 18 ist von Eingangssignalen 19 beaufschlagt, die mittels Sensoren gemessene Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 darstellen. Das Steuergerät 18 erzeugt AusgangsSignale 20, mit denen über Aktoren bzw. Steller das Verhalten der Brennkraftmaschine 1 beeinflußt werden kann. Unter anderem ist das Steuergerät 18 dazu vorgesehen, die Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 zu steuern und/oder zu regeln. Zu diesem Zweck ist das Steuergerät 18 mit einem Mikroprozessor versehen, der in einem Speichermedium, insbesondere in einem Flash-Memory ein Programm abgespeichert hat, das dazu geeignet ist, die genannte Steuerung und/oder Regelung durchzuführen.A control device 18 is acted upon by input signals 19, which represent operating variables of the internal combustion engine 1 measured by sensors. The control unit 18 generates output signals 20 with which the behavior of the internal combustion engine 1 can be influenced via actuators or actuators. Among other things, the control unit 18 is provided to control and / or regulate the operating variables of the internal combustion engine 1. For this purpose, the control unit 18 is provided with a microprocessor, which has stored a program in a storage medium, in particular in a flash memory, which is suitable for carrying out the control and / or regulation mentioned.
In einer ersten Betriebsart, einem sogenannten Homogenbetrieb der Brennkraftmaschine 1, wird dieIn a first operating mode, a so-called homogeneous operation of the internal combustion engine 1, the
Drosselklappe 11 in Abhängigkeit von dem erwünschten Drehmoment teilweise geöffnet bzw. geschlossen. Der Kraftstoff wird von dem Einspritzventil 9 während einer durch den Kolben 2 hervorgerufenen Ansaugphase in den Brennraum 4 eingespritzt. Durch die gleichzeitig über die Drosselklappe 11 angesaugte Luft wird der eingespritzte Kraftstoff verwirbelt und damit in dem Brennraum 4 im wesentlichen gleichmäßig verteilt. Danach wird das Kraftstoff/Luft-Gemisch während der Verdichtungsphase verdichtet, um dann von der Zündkerze 10 entzündet zu werden. Durch die Ausdehnung des entzündeten Kraftstoffs wird der Kolben 2 angetrieben. Das entstehende Drehmoment hängt im Homogenbetrieb unter anderem von der Stellung der Drosselklappe 11 ab. Im Hinblick auf eine geringe Schadstoffentwicklung wird das Kraf stoff/Luf -Gemisch möglichst auf Lambda gleich Eins eingestellt. In einer zweiten Betriebsart, einem sogenannten Schichtbetrieb der Brennkraftmaschine 1, wird die Drosselklappe 11 weit geöffnet. Der Kraftstoff wird von dem Einspritzventil 9 während einer durch den Kolben 2 hervorgerufenen Verdichtungsphase in den Brennraum 4 eingespritzt, und zwar örtlich in die unmittelbare Umgebung der Zündkerze 10 sowie zeitlich in geeignetem Abstand vor dem Zündzeitpunkt. Dann wird mit Hilfe der Zündkerze 10 der Kraftstoff entzündet, so daß der Kolben 2 in der nunmehr folgenden Arbeitsphase durch die Ausdehnung des entzündeten Kraftstoffs angetrieben wird. Das entstehende Drehmoment hängt im Schichtbetrieb weitgehend von der eingespritzten Kraftstoffmasse ab. Im wesentlichen ist der Schichtbetrieb für den Leerlaufbetrieb und den Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine 1 vorgesehen.Throttle valve 11 partially opened or closed depending on the desired torque. The fuel is injected into the combustion chamber 4 by the injection valve 9 during an induction phase caused by the piston 2. The injected fuel is swirled by the air simultaneously sucked in via the throttle valve 11 and is thus distributed substantially uniformly in the combustion chamber 4. The fuel / air mixture is then compressed during the compression phase in order to then be ignited by the spark plug 10. The piston 2 is driven by the expansion of the ignited fuel. The resulting torque depends, among other things, on the position of the throttle valve 11 in homogeneous operation. In view of a low level of pollutants, the fuel / air mixture is set to one if possible. In a second operating mode, a so-called stratified operation of internal combustion engine 1, throttle valve 11 is opened wide. The fuel is injected from the injection valve 9 into the combustion chamber 4 during a compression phase caused by the piston 2, specifically locally in the immediate vicinity of the spark plug 10 and at a suitable time before the ignition point. Then the fuel is ignited with the aid of the spark plug 10, so that the piston 2 is driven in the now following working phase by the expansion of the ignited fuel. The resulting torque largely depends on the injected fuel mass in shift operation. The stratified operation is essentially provided for the idle operation and the partial load operation of the internal combustion engine 1.
Bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine 1, bei dem Kraftstoff im Homogenbetrieb oder im Schichtbetrieb in den Brennräumen 4 verbrannt wird, entstehen Abgase, die den Katalysator 12 beaufschlagen. Die daraus resultierende Konvertierung der Abgase stellt eine exotherme Reaktion dar, die zu einer Erwärmung des Katalysators 12 führt. Durch diese Erwärmung behält der Katalysator 12 seine für eine Konvertierung erforderliche Betriebstemperatur bei .When the internal combustion engine 1 is operating, in which fuel is burned in the combustion chambers 4 in homogeneous mode or in stratified mode, exhaust gases are produced which act on the catalytic converter 12. The resulting conversion of the exhaust gases represents an exothermic reaction, which leads to heating of the catalytic converter 12. As a result of this heating, the catalytic converter 12 maintains its operating temperature required for a conversion.
Bei der Steuerung und/oder Regelung der Brennkraftmaschine 1 durch das Steuergerät 18 sind im Homogenbetrieb und insbesondere im Schichtbetrieb Betriebspunkte vorhanden , in denen von der Brennkraftmaschine 1 nur eine niedrige Abgastemperatur erzeugt wird. Diese niedrigeWhen the internal combustion engine 1 is controlled and / or regulated by the control device 18, there are operating points in homogeneous operation and in particular in stratified operation, in which the internal combustion engine 1 generates only a low exhaust gas temperature. This low
Abgastemperatur kann zur Folge haben, daß die für die Konvertierung erforderliche Betriebstemperatur des Katalysators 12 nicht erreicht oder unterschritten wird . Dies würde zu einer Verschlechterung der Abgasreinigung führen. Zur Vermeidung einer derartigen Auskühlung des Katalysators 12 wird im Schichtbetrieb der Brennkraftmaschine in einem Betriebspunkt mit einer niedrigen Abgastemperatur zumindest eine zusätzliche Einspritzung nach einer Verbrennung durchgeführt. Diese zusätzliche Einspritzung, die auch als Doppeleinspritzung bezeichnet werden kann, gelangt unverbrannt in das Abgasrohr 8 und zu dem Katalysator 12. Dort wird der zusätzlich eingespritzte Kraftstoff an dem heißen Abgasrohr 8 und/oder an dem noch heißen Katalysator 12 verbrannt. Durch diese Verbrennung wird Wärme erzeugt, die eine Auskühlung des Katalysators 12 verhindert.Exhaust gas temperature can have the consequence that the operating temperature of the catalytic converter 12 required for the conversion is not reached or fallen below. This would lead to a deterioration in exhaust gas purification. To avoid such a cooling of the catalytic converter 12, at least one additional injection is carried out after combustion in an operating point with a low exhaust gas temperature in stratified operation of the internal combustion engine. This additional injection, which can also be referred to as a double injection, passes unburned into the exhaust pipe 8 and to the catalytic converter 12. There, the additionally injected fuel is burned on the hot exhaust pipe 8 and / or on the still hot catalytic converter 12. This combustion generates heat which prevents the catalytic converter 12 from cooling down.
Die Anzahl und/oder die Zeitpunkte derartiger Doppeleinspritzungen kann von dem Steuergerät 18 derart gewählt werden, daß einerseits die für eine Konvertierung erforderliche Betriebstemperatur des Katalysators 12 nicht unterschritten wird, daß aber andererseits keine Überhitzung des Katalysators 12 stattfindet.The number and / or the times of such double injections can be selected by the control device 18 such that on the one hand the operating temperature of the catalytic converter 12 required for a conversion is not undercut, but on the other hand that the catalytic converter 12 does not overheat.
Als weitere Maßnahme kann vorgesehen sein, daß einAs a further measure it can be provided that a
Temperatursensor 13 dem Katalysator 12 zugeordnet ist, der die aktuelle Temperatur des Katalysators 12 mißt und an das Steuergerät 18 weitergibt. Im Unterschied zu dem vorstehenden Verfahren, bei dem die Doppeleinspritzung während der gesamten Zeitdauer durchgeführt wird, in der sich die Brennkraftmaschine 1 in einem Betriebspunkt mit einer niedrigen Abgastemperatur befindet, kann die Doppeleinspritzung von dem Steuergerät 18 nur auf diejenige Zeitdauer beschränkt werden, in der in einem Betriebspunkt mit einer niedrigen Abgastemperatur die aktuelle Temperatur des Katalysators 12 unter einen Grenzwert fällt. Der Grenzwert kann beispielsweise bei etwa 400 Grad Celsius liegen und im Steuergerät 18 abgespeichert sein.Temperature sensor 13 is assigned to catalytic converter 12, which measures the current temperature of catalytic converter 12 and forwards it to control unit 18. In contrast to the above method, in which the double injection is carried out during the entire period in which the internal combustion engine 1 is in an operating point with a low exhaust gas temperature, the double injection by the control unit 18 can only be limited to the period in which an operating point with a low exhaust gas temperature, the current temperature of the catalytic converter 12 falls below a limit value. The limit value can be, for example, approximately 400 degrees Celsius and can be stored in the control unit 18.
Der Leerlauf der Brennkraftmaschine 1 stellt einenThe idling of the internal combustion engine 1 represents one
Betriebspunkt mit einer niedrigen Abgastemperatur dar. Das vorstehend beschriebene Verfahren wird von dem Steuergerät 18 deshalb insbesondere im Leerlauf der Brennkraftmaschine 1 durchgeführt . Der Leerlauf wird dabei bei der beschriebenen direkteinspritzenden Brennkraftmaschine vorzugsweise im Schichtbetrieb ausgeführt.Operating point with a low exhaust gas temperature The above-described method is therefore carried out by the control unit 18 in particular when the internal combustion engine 1 is idling. In the case of the described direct-injection internal combustion engine, idling is preferably carried out in shift operation.
Gegebenenfalls, beispielsweise während des Warmlaufens der Brennkraftmaschine, kann der Leerlauf aber auch im Homogenbetrieb ausgeführt werden. In diesem Fall kann das beschriebene Verfahren entsprechend angewendet werden. If necessary, for example while the internal combustion engine is warming up, the idling can also be carried out in homogeneous operation. In this case, the described method can be used accordingly.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem Kraftstoff in einer ersten Betriebsart während einer Ansaugphase oder in einer zweiten Betriebsart während einer Verdichtungsphase in einen Brennraum (4) der Brennkraftmaschine (1) eingespritzt wird, und bei dem ein Katalysator (12) mit1. Method for operating an internal combustion engine (1), in particular a motor vehicle, in which fuel is injected into a combustion chamber (4) of the internal combustion engine (1) in a first operating mode during an induction phase or in a second operating mode, and in which a Catalyst (12) with
Abgasen beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Betriebspunkt mit einer niedrigen Abgastemperatur zumindest eine zusätzliche Einspritzung nach einer Verbrennung durchgeführt wird.Exhaust gas is applied, characterized in that at least one additional injection is carried out after combustion at an operating point with a low exhaust gas temperature.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl und/oder die Zeitpunkte der zusätzlichen Einspritzungen derart gewählt werden, daß eine Betriebstemperatur des Katalysators (12) nicht unterschritten wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the number and / or the times of the additional injections are chosen such that an operating temperature of the catalyst (12) is not fallen below.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl und/oder die Zeitpunkte der zusätzlichen Einspritzungen derart gewählt werden, daß keine Überhitzung des Katalysators (12) stattfindet.3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the number and / or the times of the additional injections are chosen such that no overheating of the catalyst (12) takes place.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Katalysators (12) gemessen wird, und daß die zuätzlichen Einspritzungen nur dann durchgeführt werden, wenn eine Grenztemperatur unterschritten wird. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the temperature of the catalyst (12) is measured, and that the additional injections are only carried out when the temperature falls below a limit.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Anwendung im Leerlauf der Brennkraftmaschine (1) .5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized by the application when the internal combustion engine is idling (1).
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Anwendung in der zweiten Betriebsart der Brennkraftmaschine (1) .6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized by the application in the second operating mode of the internal combustion engine (1).
7. Steuerelelement, insbesondere Flash-Memory, für ein Steuergerät (18) einer Brennkraftmaschine (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, auf dem ein Programm abgespeichert ist, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig und zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 geeignet ist.7. Control element, in particular flash memory, for a control device (18) of an internal combustion engine (1), in particular a motor vehicle, on which a program is stored which can be run on a computing device, in particular on a microprocessor, and for executing a method according to one of the Claims 1 to 6 is suitable.
8. Steuergerät (18) für eine Brennkraftmaschine (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei bei der Brennkraftmaschine (1) Kraftstoff in einer ersten Betriebsart während einer .Ansaugphase oder in einer zweiten Betriebsart während einer Verdichtungsphase in einen8. Control unit (18) for an internal combustion engine (1), in particular of a motor vehicle, with the internal combustion engine (1) having fuel in a first operating mode during a suction phase or in a second operating mode during a compression phase
Brennraum (4) einspritzbar ist und ein Katalysator (12) mit Abgasen beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Steuergerät (18) in einem Betriebspunkt mit einer niedrigen Abgastemperatur zumindest eine zusätzliche Einspritzung nach einer Verbrennung durchführbar ist.Combustion chamber (4) can be injected and a catalytic converter (12) can be charged with exhaust gases, characterized in that at least one additional injection after combustion can be carried out by the control device (18) at an operating point with a low exhaust gas temperature.
9. Brennkraftmaschine (1) insbesondere für ein Kraftfahrzeug, bei der Kraftstoff in einer ersten Betriebsart während einer Ansaugphase oder in einer zweiten Betriebsart während einer Verdichtungsphase in einen9. Internal combustion engine (1), in particular for a motor vehicle, in which fuel in a first operating mode during an intake phase or in a second operating mode during a compression phase
Brennraum (4) einspritzbar ist, bei der ein Katalysator (12) mit Abgasen beaufschlagbar ist, und mit einem Steuergerät (18), dadurch gekennzeichnet, daß durch das Steuergerät (18) in einem Betriebspunkt mit einer niedrigen Abgastemperatur zumindest eine zusätzliche Einspritzung nach einer Verbrennung durchführbar ist. Combustion chamber (4) can be injected, in which exhaust gas can be applied to a catalytic converter (12), and with a control unit (18), characterized in that the control unit (18) at least one additional injection after an operating point with a low exhaust gas temperature Combustion is feasible.
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