WO2006013139A1 - Verfahren und vorrichtung zum steuern einer brennkraftmaschine - Google Patents

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WO2006013139A1
WO2006013139A1 PCT/EP2005/053243 EP2005053243W WO2006013139A1 WO 2006013139 A1 WO2006013139 A1 WO 2006013139A1 EP 2005053243 W EP2005053243 W EP 2005053243W WO 2006013139 A1 WO2006013139 A1 WO 2006013139A1
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operating state
cylinder
internal combustion
combustion engine
torque
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PCT/EP2005/053243
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Frank Weiss
Hong Zhang
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for controlling an internal combustion engine having at least one cylinder, to which an injection valve for metering fuel is assigned, which is designed to carry out a plurality of partial injections during each one working cycle of the cylinder.
  • DE 101 14 050 A1 discloses a method for warming at least one catalytic converter connected downstream of a spark-ignited, directly injecting internal combustion engine.
  • the exhaust gas is at least temporarily Temperature angeho ⁇ ben by at least one motorized measure.
  • the engine measures include a Mehrfachein ⁇ injection and / or a Zündwinkels Georgtver ein.
  • at least two fuel injections are carried out in the cylinder within an intake and compression stroke of a cylinder. That motor measure or combination of measures with the strongest heating effect is started at the earliest after a delay of at least two working cycles of the internal combustion engine after the engine has started.
  • a method for controlling an internal combustion engine is known, with a control unit that adjusts an air supply and an ignition angle. From the start of the internal combustion engine up to the end of a catalyst heating phase, the system switches over to specific lambda and ignition angle characteristics " in order to ensure an optimized thermal reaction. The ignition angles and lambda characteristics are clamped in the sense that a torque reserve is not or only to a limited extent permitted.
  • the object of the invention is to provide a method and a device for controlling an internal combustion engine, which enable a comfortable operation of the internal combustion engine.
  • the invention features a method and a corresponding device for controlling an internal combustion engine having at least one cylinder, to which an injection valve for metering fuel is assigned, which is designed to supply a plurality of component injections during each one working cycle of the cylinder ,
  • the injection valve In a first operating state, the injection valve is an ⁇ controlled in terms of performing several Partein- injections during each one Häzyklusses the respective cylinder.
  • the injection valve In a second operating state, the injection valve is actuated in the sense of performing an injection per working cycle of the respective cylinder.
  • the fuel quantity to be supplied to the respective cylinder per working cycle is thus divided into a plurality of fuel packages, which are in each case metered by the injection valve during the respective partial injection.
  • the entire fuel mass which is to be metered into the respective cylinder per working cycle, is metered in by the respective injection valve in an injection process.
  • a parameter which influences the torque generated by the internal combustion engine is determined for the second operating state such that the torque remains unchanged as a result of the change from the first to the second operating state remains at the same air filling of the cylinder.
  • the value of a manipulated variable or values of several manipulated variables for one or more actuators of an air path of the internal combustion engine is adjusted such that the parameter is within the predefined value Range of values is. Only then is the change from the first to the second operating state carried out.
  • the actuators of the Lucas ⁇ path are all actuators to understand that affect the air filling of the respective cylinder.
  • the characteristic value is representative of those manipulated variables of the-or derje ⁇ -independent actuators, which influence the torque of the internal combustion engine without influencing the air filling of the cylinder.
  • the change from the first to the second operating state is only performed when the characteristic is within the predetermined value range.
  • This has the advantage that the transition from the first operating state to the second operating state is not perceived by a driver of a motor vehicle in which the internal combustion engine is arranged, and this is thus comfortable.
  • the parameter is representative of a firing angle of the ignition of the air / fuel mixture in the cylinder. This has the advantage that the ignition angle can be changed very quickly and simply.
  • the parameter is representative of the air / fuel ratio in the cylinder. The air / fuel ratio is particularly easy to detect.
  • the invention is characterized by a method and a corresponding device for controlling an internal combustion engine, in which, if the currently generated torque of the cylinder lies outside a predefinable value range while the air charge remains the same for the second operating state, the value of a manipulated variable or values of a plurality of manipulated variables for one or more actuators of an air path of the internal combustion engine is adjusted such that the torque currently generated lies within the predeterminable value range and only then is the change from the first to the second operating state is performed.
  • FIG. 2 is a block diagram of a part of a control device of the internal combustion engine that is relevant in connection with the invention
  • FIG. 3 shows a flow diagram of a program which is executed in the control device
  • FIG. 4 shows a further flow diagram of a further program which is executed in the control device.
  • An internal combustion engine (FIG. 1) comprises an intake tract 1, an engine block 2, a cylinder head 3 and an exhaust tract 4.
  • the intake tract 4 preferably comprises a throttle valve 6, furthermore a collector 7 and an intake manifold 8 which leads to a cylinder Zl is guided via an inlet channel in the Motor ⁇ block 2.
  • the engine block 2 further comprises a crankshaft 10, which is coupled via a connecting rod 11 with the Kol ⁇ ben 12 of the cylinder Zl.
  • the cylinder head 3 comprises a valve drive with a gas inlet valve 14, a gas outlet valve 15 and Ventilantrie ⁇ be 16, 17.
  • the cylinder head 3 further comprises a Einspritz ⁇ valve 19 and a spark plug 20.
  • the Ein ⁇ injection valve 19 also in the intake manifold 8 may be arranged.
  • the exhaust tract 4 includes an exhaust gas catalyst 22, which is designed as a three-way catalyst.
  • a control device 24 is provided, the sensors zuge ⁇ are assigned, which detect different parameters and each determine the measured value of the measured variable.
  • the control device 24 determines dependent on at least one of the measured variables manipulated variables, which are then converted into one or more actuating signals for controlling the actuators by means of corresponding actuators.
  • the sensors are a pedal position sensor 25, which detects an accelerator pedal position PV of an accelerator pedal 26, an air mass meter 28, which detects an air mass flow upstream of the throttle 6, a first temperature sensor 32, which detects the intake air temperature, a Saugrohr horr- sensor 33, which an intake manifold pressure in the collector 7 er ⁇ sums, a crankshaft angle sensor 34, which detects a Kurbel ⁇ shaft angle, which then a rotational speed N is assigned.
  • a second temperature sensor 35 detects ademit ⁇ teltemperatur.
  • an oxygen probe 36 is provided whose measurement signal is characteristic of the air / fuel ratio in the cylinder Z1. Depending on the embodiment of the invention, any subset of said sensors may be present or additional sensors may also be present.
  • the actuators are, for example, the throttle 6, the gas inlet and Gaklakladlassventile 14, 15, the injection valve 19 or the spark plug 20. But it can also be additional actuators, such as a pulse charging valve 38 or a switching flap provided in the intake manifold 8 a Leerlaufhellungssteller be seen in the case of a mecha ⁇ nically coupled to the accelerator pedal 26 throttle 6. Furthermore, as an actuators, a Abgastur ⁇ bolader or a compressor can be provided.
  • cylinders Z2 to Z4 are preferably also provided, to which corresponding actuators are then assigned.
  • a block diagram of a portion of the control device 24 is explained in more detail below with reference to FIG 2.
  • a loss torque TQ_LOSS a loss torque TQ_LOSS and, if appropriate, further measured variables, an air path torque TQI_MAF and a torque TQI_FAST which can be set quickly are determined.
  • a component "TQI" of the respective reference sign denotes an indexed torque in each case.
  • the indexed torque is the torque which is generated by the combustion of the air / fuel mixture in the cylinder, without taking into account losses due to, for example, friction or due to pumping losses or other losses.
  • the loss torque TO_LOSS is preferably determined as a function of the rotational speed N, an actual air mass flow MAF and, if appropriate, further measured variables, such as the coolant temperature or an intake air temperature.
  • the loss torque TQ_LOSS takes into account the actually occurring losses, which are caused, for example, by friction, by pumping losses or other losses.
  • the actual air mass flow MAF is preferably the air mass flow in the respective cylinders Z1 to Z4. It is preferably determined by means of a dynamic filling model of the intake tract 1, which is also referred to as a suction tube filling model.
  • the determination of the actual air mass flow MAF is preferably dependent in this context from the Saugrohr ⁇ detected by the intake manifold pressure sensor 33 and / or the detected by means of the throttle position sensor opening degree of the throttle valve and / or mitmit means of the air mass meter 28 detected air mass flow and / or other parameters of the internal combustion engine.
  • the actual air mass flow may also be assigned, by way of example, the air mass flow detected by the air mass meter 28.
  • the air path of the internal combustion engine is understood as meaning all components of the internal combustion engine which serve to supply air into the respective combustion chamber of the cylinder Z1 to Z4.
  • the intake tract 1 forms the air path of the internal combustion engine.
  • Both the air path torque TQI_MAF and the quickly adjustable torque TQI_FAST represent the respective driver request and take into account further torque requests, such as a torque request for the catalyst heating immediately after the engine start.
  • the quickly adjustable torque TQI_FAST represents short torque requirements set, and typically has a speed-dependent time constant of the ' "is in the range of about 30 to 5 ms.
  • the Heilpfad- torque TQI_MAF represents Drehmomentanforde ⁇ stanchions rich over a correspondingly long period of time in Be ⁇ be set by several 100 ms and thus are also in the dynamic range of the intake.
  • an actuating signal for at least one actuator of the air path of the internal combustion engine is generated depending on the air path torque TQI_MAF. This is done preferably by means of an inverse filling model of the intake tract of the internal combustion engine.
  • At least one control signal SG_THR for setting the throttle valve 6 is preferably generated in the block B2.
  • control signals can be generated in block B2 for activating the valve drives 16, 17 for the gas inlet valve 14 or the gas outlet valve 15, for the pulse valve 38, for the optionally present switching flap or for actuators of the turbocharger or of the compressor.
  • a reference torque TQI_REF is determined as a function of the actual air mass flow MAF and the rotational speed N.
  • the reference torque TQI_REF is that particular torque that is theoretically generated in the respective cylinder Z1 to Z4 when the adjusting parameters influencing the generation of the torque, such as, for example, an ignition angle, the air / fuel ratio in the cylinder Z1 to Z4 Z4 or possibly also a cylinder deactivation in view of generating a maximum torque ein ⁇ are set.
  • the determination of the reference torque TQI_REF in the block B3 preferably takes place in each case by means of a characteristic map and corresponding map interpolation.
  • the block B3 be ⁇ preferably a map for a first operating state of the internal combustion engine and another map for a second operating state of the internal combustion engine stored.
  • the second operating state EE is the injection valve 19 is driven in the sense of performing a single injection per cycle of the respective cylinder Zl to Z4.
  • an ignition angle efficiency EFF_IGA is determined as a function of the quickly adjustable torque TQI_FAST and the reference torque TQI_REF. This is preferably done by dividing the torque TQI_FAST to be quickly set by the reference torque TQI_REF.
  • other efficiency parameters such as, for example, an air / fuel ratio efficiency EFF_LAM or an other efficiency dependent on the cylinder deactivation, can also be taken into account.
  • a basic ignition angle efficiency EFF_IGA_BAS and a minimum ignition angle efficiency EFF_IGA_MIN are determined. This takes place corresponding to the block B3 preferably by means of suitable maps and Kennfeldinter ⁇ polation separately for the first operating state ME and the second operating state EE.
  • the respective basic efficiency is the respective efficiency, which represents the respectively optimum efficiency under the condition that knocking is avoided.
  • the respective minimum efficiency is understood to mean that efficiency which has the lowest efficiency, which is still permissible under the boundary conditions of stable combustion and a temperature of the catalytic converter which is not too high.
  • block B7 it is checked whether the ignition angle efficiency EFF_IGA is within the value range defined by the basic ignition angle efficiency EFF_IGA_BAS and the minimum ignition angle efficiency EFF_IGA_MIN. If this is the case, then in block B7 a control signal SG_IGA for the Ignition of the air / fuel mixture in the respective Zy ⁇ cylinder Zl to Z4 determined depending on the Z ⁇ ndwinkelrialsgrad EFF_IGA, but this is not the case, then the control signal SG_IGA for the ignition depends on the je ⁇ Weils limiting basic ignition efficiency EFF_IGA_BAS or the minimum Zundwinkel Obersgrad EFF_IGA_MIN ermit ⁇ telt.
  • the air / fuel ratio efficiency EFF_LAM can be determined. This is particularly advantageous if it is possible and feasible from an exhaust gas point of view to operate the internal combustion engine at a fuel / fuel ratio which deviates significantly from the stochiometric air / fuel ratio.
  • a block B9 is then provided, in which different characteristic diagrams are preferably stored separately for the respective first and second operating states ME, EE of the internal combustion engine depending on the air mass flow MAF and the rotational speed N, from which it is then preferred
  • respective basic air / fuel ratio efficiencies EFF_LAM_BAS and minimum air / fuel ratio efficiencies EFF_LAM_MIN can be determined.
  • Em Block BIO then corresponds to block B7. In block BIO, a desired value LAM_SP of an air ratio is then determined, which then enters into a further calculation of a fuel quantity to be injected.
  • a program is described below with reference to FIG. 3, which program is stored in the control device 24 and is executed in the control device 24 during operation of the internal combustion engine.
  • the program is started in a step S1, in which, if appropriate, variable initiation is initiated.
  • a step S2 it is checked whether a Change from the first operating state. ME is to take place in the second operating state EE. This may be the case, for example, if, after an engine start of the internal combustion engine and an adjoining heating phase of the exhaust gas catalytic converter 22, this has reached its operating temperature.
  • the first operating state ME is characterized in this connection by the fact that a very late metering of fuel into the combustion chamber of the respective cylinder Zl to Z4 can take place, which then in connection with a ent ⁇ speaking minimum ignition angle, the minimum Zündwin Corresponds ⁇ kel Obersgrad, an exothermic reaction still unburned air / fuel mixture in the exhaust tract 4 of the internal combustion engine can result. This causes a very high exhaust gas temperature, which is desirable in the case of the desired Auf ⁇ heating the catalytic converter 22.
  • the first operating state ME can also be assumed if knocking in the respective cylinder Z1 to Z4 has first been detected in the second operating state EE. By switching to the first operating state ME, the tendency to knock can then be reduced with the same torque generated since the course of the temperature of the combustion can be better influenced by the multiple metering of the fuel mixture in the context of the partial injections and thus the knocking can be prevented.
  • step S2 If the condition of step S2 is not fulfilled, the program waits for a predefinable waiting period in one Step S4, during which it may be interrupted and, if appropriate, other programs are carried out in the control device 24. Subsequent to step S4, the processing is continued again in step S2.
  • step S6 the reference torque TQI_REF F. E correspondingly to the procedure of the block B3 determined depending stood from the map for the second Radiozu ⁇ EE.
  • an ignition angle efficiency EFF_IGA EE for the second operating state EE is determined as a function of the reference torque TQI_REF EE for the second operating state EE and the current fast adjustable torque TQI_FAST in accordance with the procedure of the block B5.
  • a basic torque TQI_BAS EE and a minimum torque TQI_MIN BE are determined as a function of the actual air mass flow MAF and the rotational speed N for the second operating state EE. This can be done, for example, by means of one or more maps.
  • the basic torque TQI_BAS EE is the maximum torque that can be set at the current actual mass air flow MAF and the engine speed N under the condition that knocking is avoided.
  • the minimum torque TQI_MIN EE is the torque corresponding to the actual actual air mass flow MAF and the rotational speed N can be set to a minimum under the boundary conditions of a stable combustion and a not unacceptably high temperature of the catalytic converter 22.
  • step S10 it is checked in a step S10 whether the ignition angle efficiency EFF_IGA ⁇ in the second operating state EE is greater than a basic ignition angle efficiency EFF_IGA_BAS EE in the second operating state EE, which corresponds to the procedure of block B6 by means of the corresponding characteristic field for the second Operating state EE is determined. If this is the case, then the torque TQI_FAST which can be set quickly can no longer be set as desired under a transition from the first operating state ME to the second operating state EE under these operating conditions and it would lead to an at least brief drop in the torque come.
  • a difference air-path torque DTQI_MAF is then determined in a step S12, specifically as a function of the quickly adjustable torque TQI_FAST and the base torque TQI_BAS E E for the second operating state EE. This can be done particularly easily by subtraction.
  • the differential air path torque DTQI_MAF is then taken into account in the block Bl in the determination of the air path torque TQI_MAF. This results in a so-called torque reserve, which results in an increase in the actual air mass flow MAF. This first leads to a reduction in the ignition angle efficiency EFF__IGA in the first operating state ME. However, in the event of an actual switchover to the second operating state EE, it is possible for the quickly adjustable torque TQI_FAST to be set further.
  • step S10 If, on the other hand, the condition of step S10 is not fulfilled, it is checked in a step S14 whether the ignition angle value is correct. degree of efficiency EFF_IGA EE in the second operating state EE is smaller than the minimum ignition angle efficiency EFF_IGA_MIN ⁇ . ⁇ in the second operating state EE, which is determined according to the procedure of the block B6. If this is the case, then in a step Sl6, the differential air path torque DTQI_MAF is determined as a function of the quickly adjustable torque TQI_FAST and the minimum torque TQI_MIN EE in the second operating state, specifically according to the procedure of step S12.
  • the difference air path torque DTQI_MAF then has a nega ⁇ tive value in the step Sl6 in the rule, which thus leads to a reduction of the air path torque TQI_MAF.
  • This reduction then also leads to a reduction in the actual air mass flow MAF, which is then taken into account in blocks B3 and B5 and B7 in a corresponding increase in the ignition angle efficiency EFF_IGA in the first operating state ME.
  • step S14 If, on the other hand, the condition of step S14 is not met, it is possible to switch from the first operating state ME to the second operating state EE in a step S17 without a constant setting of the quickly adjustable torque TQI_FAST being prevented.
  • a torque-neutral transition from the first operating state ME to the second operating state EE can take place. This has the advantage that a driver of the motor vehicle, in which the internal combustion engine is arranged, does not feel the transition from the first operating state ME to the second operating state EE, and this transition thus conveys a comfortable driving feeling.
  • the ignition angle efficiency EFF_IGA is thus a parameter which influences the torque generated by the internal combustion engine without the air filling of the respective cylinder Z1-Z4 to influence.
  • this parameter can also be, for example, the air / fuel ratio efficiency EFF_LAM or, for example, also a cylinder deactivation efficiency.
  • a program adapted to these efficiencies is then processed in accordance with FIG.
  • the calculations can also be made directly with the respective ignition angles, air / fuel ratios or cylinder deactivations or the like.
  • Steps S20, S22, S24, S28, S32, and S36 correspond to steps S1, S2, S4, S9, S12, and S16.
  • step S30 it is checked whether the fast adjustable torque TQI FAST is greater than the base torque
  • step S30 the processing in step S32 is continued.
  • step S30 If, on the other hand, the condition of step S30 is not satisfied, it is checked in a step S34 whether the torque TQI_FAST which can be set quickly is smaller than the minimum torque TQI_MIN EE in the second operating state EE. is If this is the case, the differential air path torque DTQI_MAF is determined in step S36.
  • step S34 If, on the other hand, the condition of step S34 is not fulfilled, it is possible to switch from the first operating state ME to the second operating state EE in a step S37 without a constant setting of the quickly adjustable torque TQI_FAST being prevented.
  • the characteristic maps mentioned are preferably determined in advance on an engine test stand or by means of corresponding simulations and stored in a data memory of the control device.
  • the described procedure can also be applied correspondingly to a desired transition from the second operating state EE to the first operating state ME.

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Abstract

Eine Brennkraftmaschine hat ein Einspritzventil zum Zumessen von Kraftstoff, das mehrere Teileinspritzungen während je eines Arbeitszyklusses durchführen kann. In einem ersten Betriebszustand (ME) führt das Einspritzventil mehrere Teileinspritzungen während je eines Arbeitszyklusses aus. In einem zweiten Betriebszustand (FE) führt das Einspritzventil eine Einspritzung je Arbeitszyklus aus. Vor einem Wechsel von dem ersten zu dem zweiten Betriebszustand (ME, FE) wird eine Kenngröße, die das erzeugte Drehmoment beeinflusst, für den zweiten Betriebszustand (FE) derart ermittelt, dass das Drehmoment in Folge des Wechsels von dem ersten zu dem zweiten Betriebszustand (ME, EE) unverändert bleibt bei gleich bleibender Luft-Füllung des Zylinders. Falls die Kenngröße außerhalb eines vorgebbaren Wertebereichs liegt für den zweiten Betriebszustand (FE), wird der Wert einer oder mehrerer Stellgrößen für ein beziehungsweise mehrere Stellglieder eines Luftpfades der Brennkraftmaschine derart angepasst, dass die Kenngröße innerhalb des vorgegebenen Wertebereichs liegt. Erst dann wird der Wechsel durchgeführt.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschi¬ ne
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylin¬ der, dem ein Einspritzventil zum Zumessen von Kraftstoff zu¬ geordnet ist, das ausgebildet ist zum Durchführen von mehre¬ ren Teileinspritzungen während je eines Arbeitszyklusses des Zylinders .
Immer strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich zulässiger Schadstoffemissionen von Kraftfahrzeugen, in denen eine Brennkraftmaschine angeordnet ist, machen es erforderlich die Schadstoffemissionen beim Betrieb der Brennkraftmaschine so gering wie möglich zu halten. Bei herkömmlichen Brennkraftma¬ schinen wird ein Großteil der Schadstoffemissionen sehr zeit¬ nah zu einem Motorstart der Brennkraftmaschine erzeugt, da in diesem Zeitraum der regelmäßig vorhandene Abgaskatalysator noch nicht seine Betriebstemperatur erreicht hat und somit von der Brennkraftmaschine durch den Verbrennungsprozess in dem jeweiligen Zylinder erzeugte Schadstoffe noch nicht in unschädliche Stoffe umwandeln kann. Für geringe Schadstoff¬ emissionen der Brennkraftmaschine ist es somit wichtig nach einem erfolgten Motorstart den Abgaskatalysator so schnell wie möglich auf seine Betriebstemperatur zu bringen, die auch als Light-Off Temperatur bezeichnet wird.
Aus der DE 101 14 050 Al ist ein Verfahren zum warmlauf min¬ destens eines einer fremdgezündeten, direkt einspritzenden Verbrennungsmaschine nachgeschalteten Katalysators bekannt. Nach einem Motorstartende wird zumindest zeitweise die Abgas- temperatur durch mindestens eine motorische Maßnahme angeho¬ ben. Die motorischen Maßnahmen umfassen eine Mehrfachein¬ spritzung und/oder eine Zündwinkelspätverstellung. Bei der Mehrfacheinspritzung werden innerhalb eines Ansaug- und Ver¬ dichtungstaktes eines Zylinders mindestens zwei Kraftstoff¬ einspritzungen in dem Zylinder durchgeführt. Diejenige moto¬ rische Maßnahme oder Kombination von Maßnahmen mit der stärksten Heizwirkung wird frühestens nach einer Verzögerung von mindestens zwei Arbeitsspielen der Verbrennungskraftma¬ schine nach dem Motorstartende begonnen. Wenn sich die Verbrennungskraftmaschine nach erfolgtem warmlauf in einer Konstantlastphase, so in einem Leerlauf, befindet, so erfolgt eine Zurücknahme der Heizmaßnahmen in umgekehrter Reihenfolge ihrer Einleitung. Der Einspritzwinkel und der Zündwinkel wer¬ den progressiv nach früh verstellt. Eine Umschaltung in den Einfacheinspritzungsbetrieb erfolgt, sobald der Zündwinkel einen homogenen Betrieb gestattet.
Aus der DE 100 65 300 Al ist ein Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine bekannt, mit einer Steuereinheit, die eine Luftzufuhr und einen Zündwinkel einstellt. Ab dem Start der Brennkraftmaschine bis zu einem Ende einer Katalysator-Heiz- Phase wird auf spezielle Lambda- und Zündwinkelkennfelder um¬ geschaltet", um eine optimierte Thermoreaktion zu gewährleis¬ ten. Die Zündwinkel und Lambdakennfeider werden geklammert gefahren und zwar in dem Sinne, dass eine Momentenreserve nicht oder nur in eng begrenztem Maße zugelassen ist.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vor¬ richtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine zu schaffen, das beziehungsweise die einen komfortablen Betrieb der Brenn¬ kraftmaschine ermöglichen.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung zeichnet gemäß eines ersten Aspekts aus durch ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder, dem ein Einspritzventil zum Zumessen von Kraftstoff zugeordnet ist, das ausgebildet ist zum Zuführen von mehreren Teilein¬ spritzungen während je eines Arbeitszyklusses des Zylinders. In einem ersten Betriebszustand wird das Einspritzventil an¬ gesteuert im Sinne des Durchführens von mehreren Teilein— spritzungen während je eines Arbeitszyklusses des jeweiligen Zylinders. In einem zweiten Betriebszustand wird das Ein¬ spritzventil angesteuert im Sinne des Durchführens einer Ein¬ spritzung je Arbeitszyklus des jeweiligen Zylinders. Im Falle des ersten Betriebszustands ist die pro Arbeitszyklus dem je¬ weiligen Zylinder zuzuführende Kraftstoffmenge somit aufge¬ teilt in mehrere Kraftstoffpakete, die jeweils durch das Ein¬ spritzventil während der jeweiligen Teileinspritzung zugemes¬ sen werden. In dem zweiten Betriebszustand wird die gesamte Kraftstoffmasse, die pro Arbeitszyklus dem jeweiligen Zylin¬ der zuzumessen ist, in einem Einspritzvorgang durch das je¬ weilige Einspritzventil zugemessen.
Vor einem beabsichtigten Wechsel von dem ersten zu dem zwei¬ ten Betriebszustand wird eine Kenngröße, die das von der Brennkraftmaschine erzeugte Drehmoment beeinflusst, für den zweiten Betriebszustand derart ermittelt, dass das Drehmoment in Folge des Wechsels von dem ersten zu dem zweiten Betriebs¬ zustand unverändert bleibt bei gleich bleibender Luft-Füllung des Zylinders.
Falls die Kenngröße einen Wert hat, der außerhalb eines vor¬ gebbaren Wertebereichs liegt für den zweiten Betriebszustand, wird der Wert einer Stellgröße oder werden Werte mehrerer Stellgrößen für ein beziehungsweise mehrere Stellglieder ei¬ nes Luftpfades der Brennkraftmaschine derart angepasst, dass die Kenngröße innerhalb des vorgegebenen Wertebereichs liegt. Erst dann wird der Wechsel von dem ersten zu dem zweiten Be¬ triebszustand durchgeführt. Unter den Stellgliedern des Luft¬ pfades sind alle Stellglieder zu verstehen, die die Luft- Füllung des jeweiligen Zylinders beeinflussen. Die Kenngröße ist repräsentativ für diejenigen Stellgrößen des- oder derje¬ nigen Stellglieder, die das Drehmoment der Brennkraftmaschine beeinflussen ohne die Luft-Füllung des Zylinders zu beein¬ flussen.
Der Wechsel von dem ersten zu dem zweiten Betriebszustand wird erst dann durchgeführt, wenn die Kenngröße innerhalb des vorgegebenen Wertebereichs liegt. Auf diese Weise kann bei geeigneter Wahl des Wertebereichs überraschend einfach si¬ chergestellt werden, dass ein Übergang von dem ersten Be¬ triebszustand zu dem zweiten Betriebszustand ohne eine kurz¬ zeitige Veränderung des tatsächlich von der Brennkraftmaschi¬ ne erzeugten Drehmoments erfolgen kann. Dies hat den Vorteil, dass der Übergang von dem ersten Betriebszustand zu dem zwei¬ ten Betriebszustand von einem Fahrer eines Kraftfahrzeugs, in dem die Brennkraftmaschine angeordnet ist, nicht wahrgenommen wird und dieser somit komfortabel ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Kenngröße repräsentativ für einen Zündwinkel des Zündens des Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem Zylinder. Dies hat den Vor¬ teil, dass der Zündwinkel sehr schnell und einfach veränder¬ bar ist. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Kenngröße repräsentativ für das Luft/Kraftstoff- Verhältnis in dem Zylinder. Das Luft/Kraftstoff-verhältnis ist besonders einfach erfassbar.
Die Erfindung zeichnet gemäß eines zweiten Aspekts aus durch ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine, bei dem, falls das aktuell erzeugte Drehmoment des Zylinders außerhalb eines vorgebbaren Wertebe¬ reichs bei gleich bleibender Luft-Füllung für den zweiten Be¬ triebszustand liegt, der wert einer Stellgröße oder werte mehrerer Stellgrößen für ein beziehungsweise mehrere Stell¬ glieder eines Luftpfades der Brennkraftmaschine derart ange- passt wird beziehungsweise werden, dass dann das aktuell er¬ zeugte Drehmoment innerhalb des vorgebbaren Wertebereichs liegt, und erst anschließend der Wechsel von dem ersten zu dem zweiten Betriebszustand durchgeführt wird.
Auf diese weise kann auch bei geeigneter Wahl des vorgebbaren Wertebereichs einfach sichergestellt werden, dass ein Über¬ gang von dem ersten Betriebszustand zu dem zweiten Betriebs¬ zustand ohne eine kurzzeitige Veränderung des tatsächlich von der Brennkraftmaschine erzeugten Drehmoments erfolgen kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine Brennkraftmaschine mit einer Steuereinrichtung,
Figur 2 ein Blockschaltbild eines im Zusammenhang mit der Er¬ findung relevanten Teils einer Steuereinrichtung der Brennkraftmaschine,
Figur 3 ein Ablaufdiagramm eines Programms, das in der Steu¬ ereinrichtung abgearbeitet wird, und
Figur 4 ein weiteres Ablaufdiagramm eines weiteren Programms, das in der Steuereinrichtung abgearbeitet wird.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figuren¬ übergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Eine Brennkraftmaschine (Figur 1) umfasst einen Ansaugtrakt 1, einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3 und einen Abgas¬ trakt 4. Der Ansaugtrakt 4 umfasst vorzugsweise eine Drossel¬ klappe 6, ferner einen Sammler 7 und ein Saugrohr 8, das hin zu einem Zylinder Zl über einen Einlasskanal in den Motor¬ block 2 geführt ist. Der Motorblock 2 umfasst ferner eine Kurbelwelle 10, welche über eine Pleuelstange 11 mit dem Kol¬ ben 12 des Zylinders Zl gekoppelt ist.
Der Zylinderkopf 3 umfasst einen Ventiltrieb mit einem Gas— einlassventil 14, einem Gasauslassventil 15 und Ventilantrie¬ be 16, 17. Der Zylinderkopf 3 umfasst ferner ein Einspritz¬ ventil 19 und eine Zündkerze 20. Alternativ kann das Ein¬ spritzventil 19 auch in dem Saugrohr 8 angeordnet sein.
Der Abgastrakt 4 umfasst einen Abgaskatalysator 22, der als Dreiwege-Katalysator ausgebildet ist.
Eine Steuereinrichtung 24 ist vorgesehen, der Sensoren zuge¬ ordnet sind, die verschiedene Messgrößen erfassen und jeweils den Messwert der Messgröße ermitteln. Die Steuereinrichtung 24 ermittelt abhängig von mindestens einer der Messgrößen Stellgrößen, die dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern der Stellglieder mittels entsprechender Stellantriebe umgesetzt werden.
Die Sensoren sind ein Pedalstellungsgeber 25, welcher eine Fahrpedalstellung PV eines Fahrpedals 26 erfasst, ein Luft¬ massenmesser 28, welcher einen Luftmassenstrom stromaufwärts der Drosselklappe 6 erfasst, ein erster Temperatursensor 32, welcher die Ansauglufttemperatur erfasst, ein Saugrohrdruck- sensor 33, welcher einen Saugrohrdruck in dem Sammler 7 er¬ fasst, ein Kurbelwellenwinkelsensor 34, welcher einen Kurbel¬ wellenwinkel erfasst, dem dann eine Drehzahl N zugeordnet wird. Ein zweiter Temperatursensor 35 erfasst eine Kühlmit¬ teltemperatur. Ferner ist eine Sauerstoffsonde 36 vorgesehen, deren Messsignal charakteristisch ist für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem Zylinder Zl. Je nach Aus¬ führungsform der Erfindung kann eine beliebige Untermenge der genannten Sensoren vorhanden sein oder es können auch zusätz¬ liche Sensoren vorhanden sein.
Die Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 6, die Gaseinlass- und Gasäuslassventile 14, 15, das Einspritzventil 19 oder die Zündkerze 20. Es können aber auch zusätzliche Stellglieder, wie beispielsweise ein Impulsladeventil 38 oder eine Schaltklappe in dem Saugrohr 8 vorgesehen sein oder es kann auch ein Leerlauffüllungssteller im Falle einer mecha¬ nisch mit dem Fahrpedal 26 gekoppelten Drosselklappe 6 vorge¬ sehen sein. Ferner können als Stellglieder auch ein Abgastur¬ bolader oder ein Kompressor vorgesehen sein.
Neben dem Zylinder Zl sind bevorzugt auch noch weitere Zylin¬ der Z2 bis Z4 vorgesehen, denen dann auch entsprechende Stellglieder zugeordnet sind.
Ein Blockschaltbild eines Teils der Steuereinrichtung 24 ist im folgenden anhand der Figur 2 näher erläutert .
In einem Block Bl wird abhängig von der Fahrpedalstellung PV, der Drehzahl N, einem Verlustdrehmoment TQ_LOSS und gegebe¬ nenfalls weiteren Messgrößen ein Luftpfad-Drehmoment TQI_MAF und ein schnell einstellbares Drehmoment TQI_FAST ermittelt. Ein Bestandteil "TQI" des jeweiligen Bezugszeichens bezeich¬ net jeweils ein indiziertes Drehmoment. Das indizierte Dreh¬ moment ist dasjenige Drehmoment, das durch die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem Zylinder erzeugt wird, ohne dass Verluste aufgrund beispielsweise von Reibung oder aufgrund von Pumpverlusten oder anderen Verlusten berücksich¬ tigt werden.
Das Verlustdrehmoment TO_LOSS wird bevorzugt abhängig von der Drehzahl N, einem tatsächlichen Luftmassenstrom MAF und gege¬ benenfalls von weiteren Messgrößen, wie der Kühlmitteltempe¬ ratur oder einer Ansauglufttemperatur ermittelt. Das Verlust¬ drehmoment TQ_LOSS berücksichtigt die tatsächlich auftreten¬ den Verluste, die zum Beispiel hervorgerufen sind durch Rei¬ bung, durch Pumpverluste oder sonstige Verluste.
Der tatsächliche Luftmassenstrom MAF ist bevorzugt der Luft¬ massenstrom in den jeweiligen Zylinder Zl bis Z4. Er wird be¬ vorzugt mittels eines dynamischen Füllungsmodells des Ansaug¬ traktes 1 ermittelt, das auch als Saugrohrfüllungsmodell be¬ zeichnet wird. Das Ermitteln des tatsächlichen Luftmassen¬ stroms MAF erfolgt in diesem Zusammenhang bevorzugt abhängig von dem durch den Saugrohrdrucksensor 33 erfassten Saugrohr¬ druck und/oder dem mittels des Drosselklappenstellungssensors erfassten Öffnungsgrades der Drosselklappe und/oder des mit¬ tels des Luftmassenmessers 28 erfassten Luftmassenstroms und/oder weiterer Messgrößen der Brennkraftmaschine. In einer besonders einfachen Ausgestaltung der Steuereinrichtung kann dem tatsächlichen Luftmassenstrom auch beispielhaft der durch den Luftmassenmesser 28 erfasste Luftmassenstrom zugeordnet sein.
Unter dem Luftpfad der Brennkraftmaschine werden alle Kompo¬ nenten der Brennkraftmaschine verstanden, die dem Zuführen von Luft in den jeweiligen Brennraum des Zylinders Zl bis Z4 dienen. Somit bildet insbesondere der Ansaugtrakt 1 den Luft¬ pfad der Brennkraftmaschine. Sowohl das Luftpfad-Drehmoment TQI_MAF als auch das schnell einstellbare Drehmoment TQI_FAST repräsentieren den jeweiligen Fahrerwunsch und berücksichti¬ gen weitere Drehmomentanforderungen, wie beispielsweise eine Drehmomentanforderung für das Katalysatorheizen unmittelbar nach dem Motorstart.
Das schnell einstellbare Drehmoment TQI_FAST repräsentiert sehr kurzfristig einzustellende Drehmomentanforderungen und hat typischerweise eine drehzahlabhängige Zeitkonstante die'" im Bereich von etwa 30 bis 5 ms liegt. Das Luftpfad- Drehmoment TQI_MAF repräsentiert hingegen Drehmomentanforde¬ rungen, die über einen entsprechend längeren Zeitraum im Be¬ reich von mehreren 100 ms einzustellen sind und somit auch im Dynamikbereich des Ansaugtraktes liegen.
In einem Block B2 wird abhängig von dem Luftpfad-Drehmoment TQI_MAF ein Stellsignal für mindestens ein Stellglied des Luftpfades der Brennkraftmaschine erzeugt. Dies erfolgt be- vorzugt mittels eines inversen Füllungsmodells des Ansaug¬ traktes der Brennkraftmaschine. Bevorzugt wird in dem Block B2 zumindest ein Stellsignal SG_THR zum Einstellen der Dros¬ selklappe 6 erzeugt. Es können jedoch auch in dem Block B2 Stellsignale zum Ansteuern beliebiger anderer oder zusätzli¬ cher Stellglieder des Luftpfades erzeugt werden. Es können somit zum Beispiel in dem Block B2 Stellsignale erzeugt wer¬ den zum Ansteuern der Ventilantriebe 16, 17 für das Gasein¬ lassventil 14 oder das Gasauslassventil 15, für das Impulsla¬ deventil 38, für die gegebenenfalls vorhandene Schaltklappe oder für Stellglieder des Turboladers oder des Kompressors.
In einem Block B3 wird ein Referenz-Drehmoment TQI_REF abhän¬ gig von dem tatsächlichen Luftmassenstrom MAF und der Dreh¬ zahl N ermittelt. Das Referenz-Drehmoment TQI_REF ist dasje¬ nige Drehmoment, das theoretisch in dem jeweiligen Zylinder Zl bis Z4 erzeugt wird, wenn die das Erzeugen des Drehmoments beeinflussenden Stellparameter, wie beispielsweise ein Zünd¬ winkel, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem Zylinder Zl bis Z4 oder auch gegebenenfalls eine Zylinderabschaltung im Hin¬ blick auf das Erzeugen eines größtmöglichen Drehmoments ein¬ gestellt sind.
Das Ermitteln des Referenz-Drehmoments TQI_REF in dem Block B3 erfolgt bevorzugt jeweils mittels eines Kennfeldes und entsprechender Kennfeldinterpolation. In dem Block B3 ist be¬ vorzugt jeweils ein Kennfeld für einen ersten Betriebszustand der Brennkraftmaschine und ein weiteres Kennfeld für einen zweiten Betriebszustand der Brennkraftmaschine abgelegt. In dem ersten Betriebszustand ME wird das Einspritzventil 19 an¬ gesteuert im Sinne des Durchführens von mehreren Teilein¬ spritzungen während je eines Arbeitszyklusses des jeweiligen Zylinders Zl bis Z4. In dem zweiten Betriebszustand EE wird das Einspritzventil 19 angesteuert im Sinne des Durchführens einer einzigen Einspritzung je Arbeitszyklus des jeweiligen Zylinders Zl bis Z4.
In einem Block B5 wird ein Zündwinkelwirkungsgrad EFF_IGA ab¬ hängig von dem schnell einstellbaren Drehmoment TQI_FAST und dem Referenz-Drehmoment TQI_REF ermittelt. Dies erfolgt be¬ vorzugt durch Division des schnell einzustellenden Drehmo¬ ments TQI_FAST durch das Referenz-Drehmoment TQI_REF. In die¬ sem Zusammenhang können auch noch sonstige Wirkungsgradpara¬ meter, wie beispielsweise ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis Wir¬ kungsgrad EFF_LAM oder ein von der Zylinderabschaltung abhän¬ giger sonstiger Wirkungsgrad berücksichtigt werden.
In einem Block B6 wird ein Basis-Zündwinkelwirkungsgrad EFF_IGA_BAS und ein minimaler Zündwinkelwirkungsgrad EFF_IGA_MIN ermittelt. Dies erfolgt entsprechend zu dem Block B3 bevorzugt mittels geeigneter Kennfelder und Kennfeldinter¬ polation separat für den ersten Betriebszustand ME und den zweiten Betriebszustand EE. Als jeweiliger Basiswirkungsgrad wird der jeweilige Wirkungsgrad bezeichnet, der den jeweils optimalen Wirkungsgrad darstellt unter der Randbedingung, dass Klopfen vermieden wird. Unter dem jeweiligen minimalen Wirkungsgrad wird derjenige Wirkungsgrad verstanden, der den geringsten Wirkungsgrad hat, der unter den Randbedingungen einer stabilen Verbrennung und einer nicht zu hohen Tempera¬ tur des Aiigaskatalysators noch zulässig ist.
In dem Block B7 wird geprüft, ob der Zündwinkelwirkungsgrad EFF_IGA innerhalb des durch den Basiszündwinkelwirkungsgrad EFF_IGA_BAS und des minimalen Zündwinkelwirkungsgrades EFF_IGA_MIN definierten Wertebereichs liegt. Ist dies der Fall, so wird in dem Block B7 ein Stellsignal SG_IGA für die Zündung des Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zy¬ linder Zl bis Z4 abhangig von dem Zύndwinkelwirkungsgrad EFF_IGA ermittelt, ist dies jedoch nicht der Fall, so wird das Stellsignal SG_IGA für die Zündung abhangig von dem je¬ weils begrenzenden Basiszündwinkelwirkungsgrad EFF_IGA_BAS oder dem minimalen Zundwinkelwirkungsgrad EFF_IGA_MIN ermit¬ telt.
Alternativ oder zusätzlich kann in dem Block B5 auch der Luft/Kraftstoff-Verhaltnis Wirkungsgrad EFF_LAM ermittelt werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn es mög¬ lich und von Abgasgesichtspunkten her sinnvoll ist, die Brennkraftmaschine mit einem von dem stochiometπschen Luft/Kraftstoff-Verhaltnis deutlich abweichenden Lu±t/Kraft- stoff-Verhältnis zu betreiben. In diesem Fall ist dann ein Block B9 vorgesehen, m dem bevorzugt getrennt für den jewei¬ ligen ersten und zweiten Betriebszustand ME, EE der Brenn¬ kraftmaschine unterschiedliche Kennfelder abhangig von dem Luftmassenstrom MAF und der Drehzahl N abgelegt sind, aus de¬ nen dann bevorzugt mittels Kennfeldinterpolation jeweilige Basis-Luft/Kraftstoff-Verhaltnis Wirkungsgrade EFF_LAM_BAS und minimale Luft/Kraftstoff-verhaltnis Wirkungsgrade EFF_LAM_MIN ermittelt werden. Em Block BIO entspricht dann sinngemäß dem Block B7. In dem Block BIO wird dann ein Soll¬ wert LAM_SP einer Luftzahl ermittelt, der dann in eine weite¬ re Berechnung einer einzuspritzenden Kraftstoffmasse eingeht.
Im folgenden wird anhand der Figur 3 ein Programm beschrie¬ ben, das in der Steuereinrichtung 24 gespeichert ist und wah¬ rend des Betriebs der Brennkraftmaschine in der Steuerein¬ richtung 24 abgearbeitet wird. Das Programm wird in einem Schritt Sl gestartet, in dem gegebenenfalls variablen initia¬ lisiert werden. In einem Schritt S2 wird geprüft, ob ein Wechsel von dem ersten Betriebszustand. ME in den zweiten Be¬ triebszustand EE erfolgen soll. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn nach einem Motorstart der Brennkraftmaschine und einer sich daran anschließenden Aufheizphase des Abgaska¬ talysators 22 dieser seine Betriebstemperatur erreicht hat. Der erste Betriebszustand ME zeichnet sich in diesem Zusam¬ menhang dadurch aus, dass ein zeitlich sehr spätes Zumessen von Kraftstoff in den Brennraum des jeweiligen Zylinders Zl bis Z4 erfolgen kann, was dann im Zusammenhang mit einem ent¬ sprechenden minimalen Zündwinkel, dem ein minimaler Zündwin¬ kelwirkungsgrad entspricht, eine exotherme Reaktion noch un¬ verbrannten Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem Abgastrakt 4 der Brennkraftmaschine zur Folge haben kann. Dies bewirkt eine sehr hohe Abgastemperatur, die im Falle des gewünschten Auf¬ heizens des Abgaskatalysators 22 erwünscht ist.
Sobald hingegen der Katalysator 22 seine Betriebstemperatur erreicht hat können derartig hohe Abgastemperaturen gegebe¬ nenfalls zu einer thermischen Zerstörung des Abgaskatalysa¬ tors 22 führen oder sind auch unerwünscht wegen des geringe¬ ren Wirkungsgrades der Brennkraftmaschine. Alternativ kann der erste Betriebszustand ME auch dann eingenommen werden, wenn zunächst in dem zweiten Betriebszustand EE ein Klopfen in dem jeweiligen Zylinder Zl bis Z4 festgestellt wurde, durch das Umschalten in den ersten Betriebszustand ME kann dann bei gleichem erzeugten Drehmoment die Klopfneigung ver¬ ringert werden, da durch das mehrfache Zumessen des Kraft— Stoffgemisches im Rahmen der Teileinspritzungen der Verlauf der Temperatur der Verbrennung besser beeinflusst werden kann und somit das Klopfen verhindert werden kann.
Ist die Bedingung des Schrittes S2 nicht erfüllt, so wartet das Programm für eine vorgebbare Wartezeitdauer in einem Schritt S4, während der es gegebenenfalls unterbrochen wird und gegebenenfalls andere Programme in der Steuereinrichtung 24 durchgeführt werden. Im Anschluss an den Schritt S4 wird die Bearbeitung in dem Schritt S2 erneut fortgesetzt.
Ist die Bedingung des Schrittes S2 hingegen erfüllt, so wird in einem Schritt S6 das Referenz-Drehmoment TQI_REFEF. ent¬ sprechend der Vorgehensweise des Blockes B3 ermittelt und zwar abhängig von dem Kennfeld für den zweiten Betriebszu¬ stand EE.
Anschließend wird in einem Schritt S8 ein Zündwinkelwirkungs¬ grad EFF_IGAEE für den zweiten Betriebszustand EE abhängig von dem Referenz-Drehmoment TQI_REFEE für den zweiten Be¬ triebszustand EE und dem aktuellen schnellen einstellbaren Drehmoment TQI_FAST entsprechend der Vorgehensweise des Blo¬ ckes B5 ermittelt.
In einem Schritt S9 werden ein Basis-Drehmoment TQI_BASEE und ein minimales Drehmoment TQI_MINBE abhängig von dem tatsäch¬ lichen Luftmassenstrom MAF und der Drehzahl N für den zweiten Betriebszustand EE ermittelt. Dies kann beispielsweise mit¬ tels eines oder mehrerer Kennfelder erfolgen. Das Basis- Drehmoment TQI_BASEE ist dasjenige Drehmoment," das bei dem aktuellen tatsächlichen Luftmassenstrom MAF und der Drehzahl N maximal eingestellt werden kann unter der Randbedingung, dass Klopfen vermieden wird. Das minimale Drehmoment TQI_MINEE ist dasjenige Drehmoment, das bei dem aktuellen tatsächlichen Luftmassenstrom MAF und der Drehzahl N minimal eingestellt werden kann unter den Randbedingungen einer sta¬ bilen Verbrennung und einer nicht unzulässig hohen Temperatur des Abgaskatalysators 22.
Anschließend wird in einem Schritt SlO geprüft, ob der Zünd¬ winkelwirkungsgrad EFF_IGAκκ in dem zweiten Betriebszustand EE größer ist als ein Basiszündwinkelwirkungsgrad EFF_IGA_BASEE in dem zweiten Betriebszustand EE, der entspre¬ chend der Vorgehensweise des Blockes B6 mittels des entspre¬ chenden Kennfeldes für den zweiten Betriebszustand EE ermit¬ telt wird. Ist dies der Fall, so kann bei einem unter diesen Betriebsbedingungen direkt erfolgenden Übergang von dem ers¬ ten Betriebszustand ME in den zweiten Betriebszustand EE das schnell einstellbare Drehmoment TQI_FAST nicht mehr wie ge¬ wünscht eingestellt werden und es würde zu einem zumindest kurzzeitigen Einbruch des Drehmoments kommen.
Aus diesem Grund wird dann in einem Schritt S12 ein Diffe¬ renz-Luftpfad-Drehmoment DTQI_MAF ermittelt und zwar abhängig von dem schnell einstellbaren Drehmoment TQI_FAST und dem Ba¬ sis-Drehmoment TQI_BASEE für den zweiten Betriebszustand EE. Dies kann besonders einfach durch eine Differenzbildung er¬ folgen.
Das Differenz-Luftpfad-Drehmoment DTQI_MAF wird anschließend in dem Block Bl bei der Ermittlung des Luftpfad-Drehmoments TQI_MAF berücksichtigt. Es entsteht somit ein so genannter Drehmomentvorhalt., der sich in einer Erhöhung des tatsächli¬ chen Luftmassenstroms MAF auswirkt. Dies führt zunächst in den ersten Betriebszustand ME zu einem verringern des Zünd¬ winkelwirkungsgrades EFF__IGA. Es ermöglicht jedoch bei einem tatsächlich erfolgenden Umschalten in den zweiten Betriebszu¬ stand EE, dass das schnell einstellbare Drehmoment TQI_FAST weiterhin eingestellt werden kann.
Ist die Bedingung des Schrittes SlO hingegen nicht erfüllt, so wird in einem Schritt S14 geprüft, ob der zündwinkelwir- kungsgrad EFF_IGAEE in dem zweiten Betriebszustand EE kleiner ist als der minimale Zündwinkelwirkungsgrad EFF_IGA_MINκ.κ in dem zweiten Betriebszustand EE, der entsprechend dem Vorgehen des Blockes B6 ermittelt wird. Ist dies der Fall, so wird in einem Schritt Sl6 das Differenz-Luftpfad-Drehmoment DTQI_MAF abhängig von dem schnell einstellbaren Drehmoment TQI_FAST und dem minimalen Drehmoment TQI_MINEE in dem zweiten Be¬ triebszustand ermittelt und zwar entsprechend der Vorgehens¬ weise des Schrittes S12. Das Differenz-Luftpfad-Drehmoment DTQI_MAF hat dann in dem Schritt Sl6 in der Regel einen nega¬ tiven Wert, was somit zu einer Verringerung des Luftpfad- Drehmoments TQI_MAF führt. Diese Verringerung führt somit dann auch zu einer Verringerung des tatsächlichen Luftmassen¬ stroms MAF, was in den Blöcken B3 und B5 und B7 dann in einer entsprechenden Erhöhung des Zündwinkelwirkungsgrades EFF_IGA in dem ersten Betriebszustand ME berücksichtigt wird.
Ist die Bedingung des Schrittes S14 hingegen nicht erfüllt so kann ein Umschalten von dem ersten Betriebszustand ME in den zweiten Betriebzustand EE in einem Schritt S17 erfolgen ohne dass ein gleich bleibendes Einstellen des schnell einstellba¬ ren Drehmoments TQI_FAST verhindert ist. Es kann somit ein Drehmoment neutraler Übergang von dem ersten Betriebszustand ME in den zweiten Betriebszustand EE erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass ein Fahrer des Kraftfahrzeugs, in dem die Brennkraftmaschine angeordnet ist, den Übergang von dem ers¬ ten Betriebszustand ME in den zweiten Betriebszustand EE nicht spürt und dieser Übergang somit ein komfortables Fahr¬ gefühl vermittelt.
Der Zündwinkelwirkungsgrad EFF_IGA ist somit eine Kenngröße, die das von der Brennkraftmaschine erzeugte Drehmoment beein- flusst ohne die Luft-Füllung des jeweiligen Zylinders Z1-Z4 zu beeinflussen. Alternativ kann diese Kenngröße beispiels¬ weise auch der Luft/Kraftstoff-Verhältnis Wirkungsgrad EFF_LAM sein oder beispielsweise auch ein Zylinderabschal¬ tungswirkungsgrad sein. In diesen Fällen wird dann ein an diese Wirkungsgrade angepasstes Programm entsprechend der Fi¬ gur 3 abgearbeitet .
Alternativ zu den beschriebenen Wirkungsgraden können die Be¬ rechnungen auch direkt mit den jeweiligen Zündwinkeln, Luft/Kraftstoff-Verhältnissen oder Zylinderabschaltungen oder dergleichen erfolgen.
In einer weiteren Ausführungsform der Steuereinrichtung 24 ist ein Programm gemäß dem Ablaufdiagramm der Figur 4 gespei¬ chert und wird während des Betriebs der Brennkraftmaschine abgearbeitet. Schritte S20, S22, S24, S28, S32 und S36 entsprechen den Schritten Sl, S2, S4, S9, S12 und S16.
in einem Schritt S30 wird geprüft, ob das schnell einstellba¬ re Drehmoment TQI FAST größer ist als das Basis—Drehmoment
TQI_BASEE in dem zweiten Betriebszustand. Ist dies der Fall, so kann bei einem unter diesen Betriebsbedingungen direkt er¬ folgenden Übergang von dem ersten Betriebszustand ME in den zweiten Betriebszustand EE das schnell einstellbare Drehmo¬ ment TQI_FAST nicht mehr wie gewünscht eingestellt werden und es würde zu einem zumindest kurzzeitigen Einbruch des Drehmo¬ ments kommen. Ist die Bedingung des Schrittes S30 erfüllt, so wird die Bearbeitung in dem Schritt S32 fortgesetzt.
Ist die Bedingung des Schrittes S30 hingegen nicht erfüllt, so wird in einem Schritt S34 geprüft, ob das schnell ein¬ stellbare Drehmoment TQI_FAST kleiner ist als das minimale Drehmoment TQI_MINEE in dem zweiten Betriebszustand EE. Ist dies der Fall, so wird in dem Schritt S36 das Differenz- Luftpfad-Drehmoment DTQI_MAF ermittelt.
Ist die Bedingung des Schrittes S34 hingegen nicht erfüllt so kann ein Umschalten von dem ersten Betriebszustand ME in den zweiten Betriebzustand EE in einem Schritt S37 erfolgen ohne dass ein gleich bleibendes Einstellen des schnell einstellba¬ ren Drehmoments TQI_FAST verhindert ist.
Die erwähnten Kennfelder sind bevorzugt vorab an einem Motor- prufstand oder durch entsprechende Simulationen ermittelt und in einem Datenspeicher der Steuereinrichtung gespeichert.
Ein derartiges dynamisches Fullungsmodell des Ansaugtraktes ist beispielsweise in dem Fachbuch "Handbuch Verbrennungsmo¬ tor", 2. Auflage, Seiten 557 ff. und in der WO 97/35106 of¬ fenbart, deren Inhalt hiermit diesbezüglich einbezogen ist. Ferner ist in dem oben genannten Fachbuch auch die grundsätz¬ liche Struktur zum Ermitteln des Luftpfad-Drehmoments TQI_MAF und das schnell einstellbaren Drehmoments TQI_FAST auf den Seiten 554 und 556 offenbart, deren Inhalt hier mit diesbe¬ züglich ebenfalls einbezogen ist.
Die beschriebene Vorgehensweise kann auch entsprechend bei einem gewünschten Übergang von dem zweiten Betriebszustand EE auf den ersten Betriebszustand ME angewendet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit mindes¬ tens einem Zylinder (Zl bis Z4), dem ein Einspritzventil (19) zum Zumessen von Kraftstoff zugeordnet ist, das ausgebildet ist zum Durchführen von mehreren Teileinspritzungen während je eines Arbeitszyklusses des jeweiligen Zylinders (Zl bis Z4) , bei dem
- in einem ersten Betriebszustand (ME) das Einspritzventil (19) angesteuert wird im Sinne des Durchführens von mehreren Teileinspritzungen während je eines Arbeitszyklusses des je¬ weiligen Zylinders (Zl bis Z4) ,
- in einem zweiten Betriebszustand (EE) das Einspritzventil (19) angesteuert wird im Sinne des Durchführens einer Ein¬ spritzung je Arbeitszyklus des jeweiligen Zylinders (Zl bis Z4),
- falls das aktuell in dem ersten Betriebszustand (ME) einge¬ stellte Drehmoment des Zylinders außerhalb eines vorgebbaren Wertebereichs bei gleich bleibender Luft-Füllung für den zweiten Betriebszustand liegt, der Wert einer Stellgröße oder Werte mehrerer Stellgrößen für ein beziehungsweise mehrere Stellglieder eines Luftpfades der Brennkraftmaschine derart angepasst wird beziehungsweise werden, dass dann das aktuell eingestellte Drehmoment innerhalb des vorgegebenen Wertebe¬ reichs liegt, und erst anschließend der Wechsel von dem ers¬ ten zu dem zweiten Betriebszustand (ME, EE) durchgeführt wird.
2. Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit mindes¬ tens einem Zylinder (Zl bis Z4) , dem ein Einspritzventil (19) zum Zumessen von Kraftstoff zugeordnet ist, das ausgebildet ist zum Durchführen von mehreren Teileinspritzungen während
je eines Arbeitszyklusses des jeweiligen Zylinders (Zl bis Z4) , bei dem
- in einem ersten Betriebszustand (ME) das Einspritzventil (19) angesteuert wird im Sinne des Durchführens von mehreren Teileinspritzungen während je eines Arbeitszyklusses des je¬ weiligen Zylinders (Zl bis Z4) ,
- in einem zweiten Betriebszustand (EE) das Einspritzventil (19) angesteuert wird im Sinne des Durchführens einer Ein¬ spritzung je Arbeitszyklus des jeweiligen Zylinders (Zl bis Z4),
- vor einem beabsichtigten Wechsel von dem ersten zu dem zweiten Betriebszustand (ME, EE) eine Kenngröße, die das von der Brennkraftmaschine erzeugte Drehmoment beeinflusst, für den zweiten Betriebszustand (EE) derart ermittelt wird, dass das Drehmoment in Folge des Wechsels von dem ersten zu dem zweiten Betriebszustand (ME, EE) unverändert bleibt bei gleich bleibender Luft-Füllung des Zylinders und
- falls die Kenngröße einen Wert hat, der außerhalb eines vorgebbaren Wertebereichs liegt für den zweiten Betriebszu¬ stand, der Wert einer Stellgröße oder Werte mehrerer Stell¬ größen für ein beziehungsweise mehrere Stellglieder eines Luftpfades der Brennkraftmaschine derart angepasst wird be¬ ziehungsweise werden, dass die Kenngröße innerhalb des vorge¬ gebenen Wertebereichs liegt, und erst dann der Wechsel von dem ersten zu dem zweiten Betriebszustand (ME, EE) durchge¬ führt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kenngröße repräsentativ ist für einen Zündwinkel des zünden des Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem Zylinder (Zl bis Z4) .
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kenngröße repräsentativ ist für das Luft/Kraftstoff-Verhältni-s in dem jeweiligen Zylinder (Zl bis Z4) .
5. Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit min¬ destens einem Zylinder (Zl bis Z4), dem ein Einspritzventil (19) zum Zumessen von Kraftstoff zugeordnet ist, das ausge¬ bildet ist zum Durchführen von mehreren Teileinspritzungen während je eines Arbeitszyklusses des Zylinders (Zl bis Z4) , die ausgebildet ist
- zum Ansteuern des Einspritzventils (19) in einem ersten Be¬ triebszustand (ME) im Sinne des Durchführens von mehreren Teileinspritzungen während je eines Arbeitszyklusses des je¬ weiligen Zylinders (Zl bis Z4) ,
- zum Ansteuern des Einspritzventils (19) in einem zweiten Betriebszustand (EE) im Sinne des Durchführens einer Ein¬ spritzung je Arbeitszyklus des jeweiligen Zylinders (Zl bis Z4),
- zum Anpassen des Wertes einer Stellgröße oder der Werte mehrerer Stellgrößen für ein beziehungsweise mehrere Stell¬ glieder eines Luftpfades der Brennkraftmaschine, falls das aktuell" in dem ersten Betriebszustand (ME) eingestellte Dreh¬ moment des Zylinders außerhalb eines vorgebbaren Wertebe¬ reichs bei gleich bleibender Luft-Füllung für den zweiten Be¬ triebszustand liegt, wobei das Anpassen derart erfolgt, dass dann das aktuell eingestellte Drehmoment innerhalb des vorge¬ gebenen Wertebereichs liegt, und zum nachfolgenden Durchfüh¬ ren des Wechsels von dem ersten zu dem zweiten Betriebszu¬ stand (ME, EE) .
6. Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit min¬ destens einem Zylinder (Zl bis Z4) , dem ein Einspritzventil (19) zum Zumessen von Kraftstoff zugeordnet ist, das ausge¬ bildet ist zum Durchführen von mehreren Teileinspritzungen während je eines Arbeitszyklusses des Zylinders (Zl bis Z4) , die ausgebildet ist
- zum Ansteuern des Einspritzventils (19) in einem ersten Be¬ triebszustand (ME) im Sinne des Durchführens von mehreren Teileinspritzungen während je eines Arbeitszyklusses des je¬ weiligen Zylinders (Zl bis Z4) ,
- zum Ansteuern des Einspritzventils (19) in einem zweiten Betriebszustand (EE) im Sinne des Durchführens einer Ein¬ spritzung je Arbeitszyklus des jeweiligen Zylinders (Zl bis Z4),
- zum Ermitteln einer Kenngröße vor einem beabsichtigten Wechsel von dem ersten zu dem zweiten Betriebszustand (ME, EE) , die das von der Brennkraftmaschine erzeugte Drehmoment beeinflusst, wobei das Ermitteln der Kenngröße für den zwei¬ ten Betriebszustand (EE) derart erfolgt, dass das Drehmoment in Folge des Wechsels von dem ersten zu dem zweiten Betriebs¬ zustand (ME, EE) unverändert bleibt bei gleich bleibender Luft-Füllung des Zylinders und
- zum Anpassen des Wertes einer Stellgröße oder der Werte mehrerer Stellgrößen für ein beziehungsweise mehrere Stell¬ glieder eines Luftpfades der Brennkraftmaschine, falls die Kenngröße einen Wert hat, der außerhalb eines vorgebbaren Wertebereichs liegt für den zweiten Betriebszustand (EE) , wo¬ bei das Anpassen derart erfolgt, dass die Kenngröße innerhalb des vorgegebenen Wertebereichs liegt, und zum nachfolgenden Durchführen des Wechsels von dem ersten zu dem zweiten Be¬ triebszustand (ME, EE) .
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