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DE10338664A1 - Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges sowie Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges sowie Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, bei dem der Brennkraftmaschine (1) ein Kraftstoff-Luft-Gemisch mit einem vorgebbaren Lambdawert als Kraftstoff-Luft-Verhältnis zugeführt wird, und bei dem eine klopfende Verbrennung in der Brennkraftmaschine (1) mittels einer Klopfregelungseinrichtung (2) erfasst und insbesondere durch Zündwinkeländerung verhindert wird. Erfindungsgemäß wird in Abhängigkeit von einer mittels der Klopfregelungseinrichtung (2) erfassten Kraftstoffqualität ein zum Neustart der Brennkraftmaschine (1) erforderliches Kraftstoff-Luft-Verhältnis ermittelt. Dadurch können vorteilhaft die Rohemissionen der Brennkraftmaschine gesenkt werden, wodurch sich eine Verbesserung des Abgasverhaltens der Brennkraftmaschine und auch eine Absenkung der Edelmetallbeladung eines Katalysators erzielt werden kann. Weiter wird auch noch eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens vorgeschlagen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer ßrennkraftmaschine eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
  • Für ein emissionsoptimiertes Motorenkonzept ist es, insbesondere bei Ottomotoren, erforderlich, die Gemischanfettung zum Start einer Brennkraftmaschine, d. h. insbesondere zum Kaltstart der Brennkraftmaschine so gering wie möglich zu haften. Die aus Emissionssicht wünschenswerte Abmagerung des Kraftstoff-Luft-Gemisches zum Start einer Brennkraftmaschine wird jedoch begrenzt durch die Zündfähigkeit der Kraftstoffe. Aufgrund der unterschiedlichen Kraftstoffqualität kann somit bei einem sogenannten schlechteren Kraftstoff weniger weit abgemagert werden als die bei einem Kraftstoff mit einer höheren Qualität der Fall ist. Aufgrund dieser unterschiedlichen im Feld bzw. im Handel angebotenen Kraftstoffqualitäten ist daher das Kraftstoff-Luft-Verhältnis zum sicheren Start einer Brennkraftmaschine so einzustellen, dass dieser Toleranzbereich mit berücksichtigt wird. Dies führt in der Regel zu einem nicht emissionsoptimierten Betrieb der Brennkraftmaschine und zusätzlich auch dazu, dass das eigentlich vorhandene Kraftstoffeinsparpotential beim Start der Brennkraftmaschine nicht voll ausgenutzt wird. Aus der DE 100 17 100 A1 ist ein System zur Erfassung einer Kraftstoffeigenschaft bekannt, die eine Steuereinheit aufweist, die wiederum mit einer Kraftstoffeinspritzdüse und einem sogenannten Luft-Kraftstoff Verhältnissensor verbunden ist. Die für eine Gemischeinstellung relevanten Daten für einen Start der Brennkraftmaschine werden hier mittels einem Niederdrucksensor in der Abgasanlage erzeugt.
  • Ferner sind auch sogenannte Klopfregelungseinrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges bekannt, die die Aufgabe haben, eine klopfenden Verbrennung in der Brennkraftmaschine zu verhindern. Hierzu ist regelmäßig ein Klopfsensor vorgesehen, der einem Steuergerät eine klopfende Verbrennung im Motor anzeigen soll. In der Regel erfolgt hierbei mittels der Klopfregelung eine Verstellung des Zündzeitpunktes durch Veränderung des Zündwinkels. So ist es beispielsweise aus der EP 0 328 622 B1 bekannt, die mittels der Klopfregelung erfasste Klopffestigkeit für Zündwinkeländerungen einzusetzen. Ein ähnlicher Aufbau ist auch aus der EP 0 138 495 B1 , der DE 196 05 407 A1 , der US 4,630,584 , der US 4,635,604 , der US 4,947,817 und der US 5,012,782 bekannt.
  • Weiter ist es aus der DE 195 36 110 A1 bekannt, mit einem Sensor Betriebsparameter wie Spritzbeginn, Spritzende, Förderbeginn, Förderende und Verbrennungsbeginn eines Dieselmotors zu erfassen, wozu auch Klopfsensoren eingesetzt werden. Mit einer derartigen rein zeitlichen Betrachtungsweise soll der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine erhöht werden.
  • Aus der DE 195 13 307 C2 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen der Charakteristik eines Kraftstoffs bekannt, ohne das hierfür ein entsprechender Sensor verwendet wird. Die Charakteristik des Kraftstoffs und damit dessen Kraftstoffqualität wird hier hauptsächlich auf der Basis der von einer Berechnungseinrichtung gelieferten Kraftstoffzufuhrmenge in Verbindung mit einer von einer Zeitmesseinrichtung erfassten Zeitdauer gemessen. Ein ähnlicher Aufbau ist auch aus der DE 199 55 796 A1 und der DE 197 02 556 C2 bekannt.
    •
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein alternatives Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges, insbesondere von Ottomotoren, zu schaffen, mit dem auf einfache Weise ein kraftstoffverbrauchs- und emissionsoptimierter Start, insbesondere ein Kaltstart einer Brennkraftmaschine möglich ist. Ferner soll eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens zur Verfügung gestellt werden.
  • Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Gemäß Anspruch 1 wird in Abhängigkeit von einer mittels der Klopfregelungseinrichtung erfassten Kraftstoffqualität ein zum Neustart der Brennkraftmaschine erforderliches Kraftstoff-Luft-Verhältnis ermittelt.
  • Vorteilhaft wird hier die ohnehin im Fahrzeug vorhandene Klopfregelungseinrichtung in einer Doppelfunktion dazu verwendet, um eine Kraftstoffqualität zu erfassen, anhand derer dann eine optimierte Gemischanfettung für den Neustart bzw. Kaltstart einer Brennkraftmaschine ermittelt wird. Durch diese Funktionsintegration kann somit in Abhängigkeit von der vorhandenen Kraftstoffqualität ein genau dosiertes Gemisch beim Start der Brennkraftmaschine zugegeben werden, das vorteilhaft soweit abgemagert ist, dass noch ein sicherer Start der Brennkraftmaschine möglich ist. Insgesamt wird somit durch diese Einstellmöglichkeit eine Senkung der Rohemissionen der Brennkraftmaschine möglich. Dadurch werden eine Verbesserung des Abgasverhaltens der Brennkraftmaschine und/oder eine Absenkung der Edelmetallbeladung des Katalysators, was wiederum zur Senkung von Herstellungskosten führt, erreicht. Dadurch ist ersichtlich sowohl ein emissionsoptimierter als auch ein verbrauchs optimierter Betrieb einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Ottomotors, eines Fahrzeuges möglich.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Verfahrensführung nach Anspruch 2 ist vorgesehen, dass das Kraftstoff-Luft-Verhältnis für einen Neustart der Brennkraftmaschine nach einer mittels einer Sensoreinrichtung erfassten Betankung auf einen vorgebbaren Startwert gesetzt wird, der im Laufe des Betriebs der Brennkraftmaschine jedoch adaptiert werden kann. Mit einer derartigen Verfahrensführung wird vermieden, dass bei einer neu durchgeführten Betankung mit einer bestimmten Kraftstoffsorte und -qualität ein sicherer Start der Brennkraftmaschine ermöglicht wird, auch wenn noch über die Klopfregelungseinrichtung der Brennkraftmaschine selbst keine Daten über die Kraftstoffqualität ermittelt haben werden können. Diese Verfahrensführung trägt somit erheblich zur Funktionssicherheit beim Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine bei.
  • Grundsätzlich gibt es auch die Möglichkeit, die Klopfregelung ohne den Einsatz von Klopfsensoren zu betreiben. Besonders bevorzugt ist jedoch nach Anspruch 3 vorgesehen, dass die Klopfregelungseinrichtung der Brennkraftmaschine wenigstens einen Klopfsensor aufweist, der ein entsprechendes Klopfsignal, vorzugsweise im jeweils zugeordneten Zylinder, erfasst und einer Auswerteeinrichtung der Klopfregelung zur Ermittlung der Zündwinkeländerung und/oder der Kraftstoffqualität, insbesondere der Klopffestigkeit, zuführt. Durch den Einsatz derartiger Klopfsensoren ergibt sich eine besonders funktionssichere Verfahrensführung, wobei nach Anspruch 4 besonders einfach und vorteilhaft die Kraftstoffqualität aus der Zündwinkeleinstellung der Brennkraftmaschine abgeleitet wird.
  • Nach Anspruch 5 ist vorgesehen, dass aus den aus der Klopfregelungseinrichtung und/oder aus einer Lambdaregelungseinrichtung der Brennkraftmaschine ermittelten Daten ein Kennfeld und/oder ein Modell für ein zum Start, insbesondere einem Start nach einer Betankung, der Brennkraftmaschine einstellbares Kraftstoff-Luft-Verhältnis ermittelt wird. Mit einem derartigen Kennfeld und/oder Modell ist eine sehr gute Lambdavorsteuerung auf einfache Weise möglich, und zwar insbesondere dann, wenn die Werte betreffend die Kraftstoffqualität erst noch adaptiert werden müssen, wie dies z. B. nach einer Betankung regelmäßig der Fall ist. Besonders bevorzugt können hierbei sowohl die Daten aus der Klopfregelungseinrichtung als auch aus der Lambdaregelungseinrichtung gemeinsam zur Ermittlung der entsprechenden Kennfelder bzw. Modelle herangezogen werden.
  • Gemäß einer hierzu nach Anspruch 6 vorgesehenen besonders vorteilhaften Weiterentwicklung wird das Kennfeld und/oder das Modell unter Berücksichtigung von unterschiedlichen im Handel üblichen Kraftstoffsorten ermittelt, und zwar dergestalt, dass je nach erfasster Kraftstoffsorte das dieser zugeordnete Kennfeld und/oder Modell zur Einstellung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses zum Start der Brennkraftmaschine vom Steuergerät gewählt wird.
  • Die Aufgabe bezüglich der Vorrichtung gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 7.
  • Gemäß Anspruch 7 weist die Vorrichtung eine Steuerungs- und/oder Regeleinrichtung, vorzugsweise als Bestandteil eines Motorsteuergerätes, auf, mittels der in Abhängigkeit von einer mittels der Klopfregelung erfassten Kraftstoffqualität ein zum Neustart der Brennkraftmaschine erforderliches Kraftstoff-Luft-Verhältnis einstellbar ist.
  • Mit einer derartigen Vorrichtung ist eine funktionssichere und einfache Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens mit den dort genannten Vorteilen möglich.
    •
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer ersten erfindungsgemäßen Verfahrensführung, und
  • 2 eine schematische Darstellung einer zweiten erfindungsgemäßen Verfahrensführung.
  • In 1 ist schematisch der Aufbau einer Brennkraftmaschine 1 mit einer Klopfregelungseinrichtung 2 dargestellt. Die Brennkraftmaschine 1 umfasst einen hier lediglich schematisch dargestellten Zylinder 3 mit Kolben 4. Am Zylinder 3 ist im Bereich eines Einlasses 5 ein Einlassventil 6 und im Bereich eines Auslasses 7 ein Auslassventil 8 schematisch und prinzipiell gezeigt. Zwischen dem Einlassventil 6 und dem Auslassventil 8 ist schematisch eine Zündkerze 9 angeordnet. Ferner ist im Bereich des Einlasses 5 auch noch schematisch ein Einspritzventil 24 dargestellt.
  • Weiter ist am Zylinder 3 ein hier lediglich schematisch dargestellter Klopfsensor 16 angebracht, z. B. ein Beschleunigungssensor, der im Falle einer klopfenden Verbrennung ein Klopfsignal 13 an eine Auswerteeinheit 10 der Klopfregelungseinrichtung 2 liefert.
  • Wie dies der 1 weiter entnommen werden kann, ist im weiteren Verlauf des Auslasses 7 ein einer Lambdaregelungseinrichtung 11 zugeordneter Sauerstoffsensor 22 an einem Auspuffrohr 12 angeordnet, der ein entsprechendes Sauerstoffsignal 14 an eine Auswerteeinheit 15 der Lambdaregelungseinrichtung 11 liefert.
  • Die von den Auswerteeinheiten 10 bzw. 15 ausgewerteten Klopfsignale 13 bzw. Sauerstoffsignale 14 werden anschließend einer Modell/Kennfeld-Evalu ierungseinrichtung 17 zugeführt, in der aus diesen Eingangswerten ein Modell und/oder ein Kennfeld 18 zur Lambdavorsteuerung ermittelt wird. Diesem kann dann ein emissionsoptimierter Lambdawert als Kraftstoff Luft-Verhältnis für den Start, insbesondere auch für einen Neustart der Brennkraftmaschine nach einer Betankung, entnommen werden. Diese werden in einem Speicher 23 gespeichert. Dies ist insbesondere deshalb von Vorteil, da im Start weder Lambdasonde noch Klopfsensor aktiv sein können, so dass die zum Start erforderlichen, adaptierten Werte aus einem vorhergehenden Motorbetrieb nicht verloren gehen.
  • Die 2 zeigt grundsätzlich einen identischen Aufbau, wobei hier jedoch noch zusätzlich in der Modell/Kennfeld-Evaluierungseinrichtung 17 unterschiedliche im Handel erwerbliche Kraftstoffsorten berücksichtigt werden, so dass je nach erfasster Kraftstoffsorte das dieser zugeordnete Kennfeld 18, 19 oder 20 zur Einstellung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses zum Start der Brennkraftmaschine gewählt wird.
  • In den Darstellungen der 1 und 2 ist ferner mit der Einheit 21 noch schematisch die Möglichkeit gekennzeichnet, weitere Parameter zu berücksichtigen.

Claims (7)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, bei dem der Brennkraftmaschine ein Kraftstoff-Luft-Gemisch mit einem vorgebbaren Lambdawert als Kraftstoff-Luft-Verhältnis zugeführt wird, und bei dem eine klopfende Verbrennung in der Brennkraftmaschine mittels einer Klopfregelungseinrichtung erfasst und insbesondere durch Zündwinkeländerung verhindert wird, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von einer mittels der Klopfregelungseinrichtung (2) erfassten Kraftstoffqualität ein zum Neustart der Brennkraftmaschine (1) erforderliches Kraftstoff Luft-Verhältnis ermittelt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoff-Luft-Verhältnis für einen Neustart der Brennkraftmaschine (1) nach einer mittels einer Sensoreinrichtung erfassbaren Betankung auf einen vorgebbaren Startwert gesetzt wird, der im Laufe des Betriebs der Brennkraftmaschine (1) adaptierbar ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klopfregelungseinrichtung (2) der Brennkraftmaschine (1) wenigstens einen Klopfsensor (16) aufweist, der ein Klopfsignal (13) erfasst und einer Auswerteeinrichtung (10) der Klopfregelungseinrichtung (2) zur Ermittlung der Zündwinkeländerung und/oder der Kraftstoffqualität, insbesondere der Klopffestigkeit, zuführt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffqualität aus der Zündwinkeleinstellung der Brennkraftmaschine (1) abgeleitet wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus den aus der Klopfregelungseinrichtung (2) und/oder aus einer Lambdaregelungseinrichtung (11) der Brennkraftmaschine (1) ermittelten Daten ein Kennfeld (18, 19, 20) und/oder ein Modell für ein zum Start, insbesondere einem Start nach einer Betankung der Brennkraftmaschine (1) einstellbares Kraftstoff-Luft-Verhältnis ermittelt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kennfeld (18, 19, 20) und/oder das Modell unter Berücksichtigung von unterschiedlichen im Handel üblichen Kraftstoffsorten ermittelt wird dergestalt, dass je nach erfasster Kraftstoffsorte das dieser zugeordnete Kennfeld (18, 19, 20) und/oder Modell zur Einstellung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses zum Start der Brennkraftmaschine (1) vom Steuergerät gewählt wird.
  7. Vorrichtung insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6, mit Mitteln, vorzugsweise einer Lambdaregelungseinrichtung, zur Einstellung eines vorgebbaren Kraftstoff-Luft-Verhältnisses in dem der Brennkraftmaschine zugeführtem Gemisch, und mit einer Klopfregelungseinrichtung zur Erfassung und Vermeidung einer klopfenden Verbrennung in der Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Steuerungs- und/oder Regeleinrichtung, vorzugsweise als Bestandteil eines Motorsteuergerätes, aufweist, mittels der in Abhängigkeit von einer mittels der Klopfregelungseinrichtung (2) erfassten Kraftstoffqualität ein zum Neustart der Brennkraftmaschine (1) erforderliches Kraftstoff-Luft-Verhältnis einstellbar ist.
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