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EP1292764A1 - Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine

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Publication number
EP1292764A1
EP1292764A1 EP01944928A EP01944928A EP1292764A1 EP 1292764 A1 EP1292764 A1 EP 1292764A1 EP 01944928 A EP01944928 A EP 01944928A EP 01944928 A EP01944928 A EP 01944928A EP 1292764 A1 EP1292764 A1 EP 1292764A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fuel
tank ventilation
ventilation valve
air
internal combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP01944928A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1292764B1 (de
Inventor
Gholamabas Esteghlal
Georg Mallebrein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1292764A1 publication Critical patent/EP1292764A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1292764B1 publication Critical patent/EP1292764B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/38Controlling fuel injection of the high pressure type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/3011Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3017Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
    • F02D41/3023Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the stratified charge spark-ignited mode
    • F02D41/3029Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the stratified charge spark-ignited mode further comprising a homogeneous charge spark-ignited mode
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    • F02D41/0032Controlling the purging of the canister as a function of the engine operating conditions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D41/003Adding fuel vapours, e.g. drawn from engine fuel reservoir
    • F02D41/0032Controlling the purging of the canister as a function of the engine operating conditions
    • F02D41/004Control of the valve or purge actuator, e.g. duty cycle, closed loop control of position
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1409Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method using at least a proportional, integral or derivative controller
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1413Controller structures or design
    • F02D2041/1432Controller structures or design the system including a filter, e.g. a low pass or high pass filter

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 in at least two operating modes, and in which an air / fuel mixture flows via a tank ventilation valve and is supplied to the combustion chamber.
  • the invention also relates to a corresponding internal combustion engine and a control device for such an internal combustion engine.
  • Such a method such an internal combustion engine and such a control device are known, for example, from a so-called gasoline direct injection.
  • fuel is injected into the combustion chamber of the internal combustion engine in homogeneous operation during the intake phase or in stratified operation during the compression phase.
  • Homogeneous operation is preferably provided for full-load operation of the internal combustion engine, while stratified operation is suitable for idle and part-load operation.
  • Shift operation is characterized, among other things, by Motgr operation with excess air, that is, by a lean operation.
  • Motgr operation with excess air that is, by a lean operation.
  • the modes of operation of the internal combustion engine are also understood to be homogeneous operation with lambda equal to one, a lean homogeneous operation or homogeneous lean operation and, if appropriate, other modes of operation of the internal combustion engine.
  • the aforementioned tank ventilation must be integrated into the overall control and / or regulation of the internal combustion engine.
  • the object of the invention is to provide a method for operating an internal combustion engine with which an optimal tank ventilation can be achieved.
  • this object is achieved according to the invention in that a specific target fuel rate of the air / fuel mixture flowing via the tank ventilation valve is determined.
  • a specific target fuel rate of the air / fuel mixture flowing via the tank ventilation valve is determined.
  • the tank ventilation can therefore not only be used with a lambda of 1, but with any air / fuel ratio of the internal combustion engine. This means that the tank ventilation can also be used in a direct-injection internal combustion engine in which lambda can also be unequal to 1.
  • the tank ventilation in particular the activation of the tank ventilation valve, is then carried out on the basis of this specific target fuel rate.
  • the specific target fuel rate is regulated to a target fuel portion of the air / fuel mixture flowing via the tank ventilation valve.
  • the specified target fuel fraction can in particular be taken from a map which is dependent on the operating variables of the internal combustion engine.
  • the specific target fuel rate can be weighted with a factor that represents the loading of an activated carbon filter that is contained in the fuel tank of the internal combustion engine.
  • the specific target fuel rate is generated by an integrator, if the specific target fuel rate is compared with the target fuel component, and if the comparison result is fed back to the integrator. Ultimately, the result of the comparison is corrected by the integrator.
  • a desired mass flow is generated and damped via the tank ventilation valve. This in turn ensures that the target mass flow cannot change abruptly, at least in the positive direction. This reliably avoids positive jumps in the control and / or regulation of the entire internal combustion engine.
  • the target flow factor is converted into a maximum mass flow via the tank ventilation valve, if the target mass flow is generated by a positive feedback integrator, and if the target mass flow is limited by the maximum mass flow. On the one hand, this ensures that the target mass flow can only be controlled with a delay. On the other hand, however, it is possible that the target mass flow can be abruptly reduced and thus controlled.
  • the computer program can run on a computer of the control unit and is suitable for executing the method according to the invention.
  • the invention is thus implemented by the computer program, so that this computer program represents the invention in the same way as the method for the execution of which the computer program is suitable.
  • the computer program can be stored on a flash memory.
  • a microprocessor can be provided as a computer.
  • Figure 1 shows a schematic block diagram of an embodiment of an internal combustion engine according to the invention.
  • FIG. 2 shows a schematic block diagram of an exemplary embodiment of a method according to the invention for operating the internal combustion engine of FIG. 1.
  • FIG. 1 shows an internal combustion engine 1 of a motor vehicle in which a piston 2 can be moved back and forth in a cylinder 3.
  • 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.
  • 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 Angular position of the throttle valve 11.
  • a catalytic converter 12 is accommodated in the exhaust pipe 8 and serves to clean the exhaust gases resulting from the combustion of the fuel.
  • a tank ventilation line 16 leads from an activated carbon filter 14 of a fuel tank 15 to the intake pipe 7. A is in the tank ventilation line 16
  • Tank vent valve 17 housed with which the amount of the air / fuel mixture supplied to the intake pipe 7 is adjustable.
  • the activated carbon filter 14, the tank ventilation line 16 and the tank ventilation valve 17 form a so-called tank ventilation.
  • the combustion of the fuel in the combustion chamber 4 causes the piston 2 to move back and forth, which is transmitted to a crankshaft (not shown) and exerts a torque thereon.
  • a control device 18 is acted upon by input signals 19, which represent operating variables of internal combustion engine 1 measured by sensors.
  • the control unit 18 is connected to an air mass sensor, a lambda sensor, a speed sensor and the like.
  • the control unit 18 is connected to an accelerator pedal sensor, which generates a signal that indicates the position of an accelerator pedal that can be actuated by a driver and thus the requested torque.
  • 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 connected to the injection valve 9, the spark plug 10 and the throttle valve 11 and the like and generates the signals required to control them.
  • control unit 18 is provided for the To control and / or regulate operating variables of the internal combustion engine 1.
  • the fuel mass injected into the combustion chamber 4 by the injection valve 9 is controlled and / or regulated by the control unit 18, in particular with regard to low fuel consumption and / or low pollutant development.
  • 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.
  • the internal combustion engine 1 of FIG. 1 can be operated in a plurality of operating modes. It is thus possible to operate the internal combustion engine 1 in a homogeneous operation, a stratified operation, a homogeneous lean operation, a stratified operation with a homogeneous basic charge and the like.
  • the fuel is injected from the injection valve 9 directly into the combustion chamber 4 of the internal combustion engine 1 during the intake phase. As a result, the fuel is largely swirled until it is ignited, so that an essentially homogeneous fuel / air mixture is produced in the combustion chamber 4.
  • the torque to be generated is essentially set by the control unit 18 via the position of the throttle valve 11.
  • the operating variables of internal combustion engine 1 are controlled and / or regulated in such a way that lambda is equal to one. Homogeneous operation is used particularly at full load.
  • the homogeneous lean operation largely corresponds to the homogeneous operation, but the lambda is set to a value greater than one.
  • the fuel is injected from the injection valve 9 directly into the combustion chamber 4 of the internal combustion engine 1 during the compression phase.
  • the throttle valve 11 can, apart from requirements, for example, the tank ventilation, be fully opened and the internal combustion engine 1 can thus be operated without dethrottling.
  • the torque to be generated is largely set via the fuel mass in shift operation. With stratified operation, the internal combustion engine 1 can be operated, in particular, when idling and at partial load.
  • the tank ventilation described above must be included in the overall control and / or regulation of the internal combustion engine 1.
  • a number of parameters of the tank ventilation have to be taken into account, such as the loading of the activated carbon filter 14 with hydrocarbons, the position of the tank ventilation
  • Tank ventilation valve 17 the current operating state of the internal combustion engine 1, in particular the current operating mode thereof, the torque requested by the driver and to be output by the internal combustion engine 1, and the like.
  • a target flow factor ftevflos about Tankentluftungsventil 17 and a desired mass flow ⁇ rnsesoll is required, a target flow factor ftevflos about Tankentluftungsventil 17 and a desired mass flow ⁇ rnsesoll to determine via the tank vent valve 17.
  • an integrator 20 is provided in FIG. 2, the output signal of which represents a specific target fuel rate fkastes of the tank ventilation.
  • This specific target fuel rate fkastes is multiplicatively linked to the load ftead of the activated carbon filter 14. The result of this multiplication is compared with a target fuel fraction fkates of the tank ventilation.
  • This target fuel fraction fkates is determined by a block 22 and represents the desired fuel fraction that is to be supplied by the tank ventilation.
  • the result of the abovementioned comparison can possibly also be linked to a factor which is supplied by a block 23 for correction or adaptation purposes.
  • the resulting signal is then fed to the integrator 21 as an input signal.
  • the above-mentioned comparison result is thus present in weighted form on the integrator 21.
  • a maximum value fkastex for the specific fuel rate of the tank ventilation is generated by a block 24 and passed on to the integrator 21.
  • the maximum signal fkastex limits the output signal of the integrator 21, that is to say the specific target fuel rate fkastes of the tank ventilation.
  • the integrator 21 with the associated feedback loop represents a control loop with which the specific target r ⁇ -
  • Tank vent valve 17 is present.
  • the result of this multiplication represents a maximum mass flow mstemx via the tank ventilation valve 17.
  • This maximum mass flow mstemx is fed to a further integrator 28 as a maximum value.
  • the integrator 28 generates the desired mass flow rnsesoll via the tank ventilation valve 17 as an output signal. This desired mass flow rnsesoll is fed back to the input of the integrator 28. It is possible for the desired mass flow to be linked multiplicatively with a factor, this factor being generated by a block 29. It is also possible for further operating variables of the internal combustion engine 1 to be taken into account in the feedback loop by means of a block 30.
  • the output signal of the integrator 28, that is to say the target mass flow rate target, is limited to the maximum value mstemx of the mass flow rate via the tank ventilation valve 17.
  • the two integrators 25 and 28 are positively fed back via their respective feedback loops. This means that both integrators 25, 28 always have a tendency to increase their output signal.
  • the slope of such an increase in the respective output signal depends on the feedback loop, and there in particular on influencing the feedback signal. Said slope can thus be set to desired values via blocks 26, 27 and blocks 29, 30.
  • both integrators 25, 28 are each limited by a maximum value. This means that
  • the output signal of the integrator 28 is the target mass flow rnsesoll via the tank ventilation valve 17.
  • This target mass flow rnsesoll cannot change abruptly. Instead, the target mass flow can only be controlled with the speed limit already mentioned. Conversely, however, it is possible to rapidly and suddenly set the desired mass flow rate. There is no speed limit here.
  • the first integrator 21 controls the specific target fuel rate fkastes.
  • a damped setpoint flow factor ftevflos is derived from the specific setpoint fuel rate fkastes with the aid of the second integrator 25.
  • an attenuated target mass flow rate target target is determined from the target flow factor ftevflos.
  • This entire method can be used for any lambda. The air-fuel ratio is taken into account via the target lambda lamsbg in the described method.

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Abstract

Es wird eine Brennkraftmaschine (1) insbesondere für ein Kraftfahrzeug beschrieben, bei der Kraftstoff in mindestens zwei Betriebsarten in einen Brennraum (4) eingespritzt werden kann, und bei der ein Luft/Kraftstoff-Gemisch über ein Tankentlüftungsventil (17) fliessen und dem Brennraum (4) zugeführt werden kann. Durch ein Steuergerät (18) kann eine spezifische Soll-Kraftstoffrate des über das Tankentlüftungsventil (17) fliessenden Luft/Kraftstoff-Gemisches ermittelt werden.

Description

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem Kraftstoff in mindestens zwei Betriebsarten in einen Brennraum eingespritzt wird, und bei dem ein Luft/KraftStoff-Gemisch über ein Tankentluftungsventil fließt und dem Brennraum zugeführt wird. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine entsprechende Brennkraftmaschine sowie ein Steuergerät für eine derartige Brennkraftmaschine .
Ein derartiges Verfahren, eine derartige Brennkraftmaschine und ein derartiges Steuergerät sind bspw. von einer sog. Benzin-Direkteinspritzung bekannt. Dort wird Kraftstoff in einem Homogenbetrieb während der Ansaugphase oder in einem Schichtbetrieb während der Verdichtungsphase in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt. Der Homogenbetrieb ist vorzugsweise für den Volllastbetrieb der Brennkraftmaschine vorgesehen, während der Schichtbetrieb für den Leerlauf- und Teillastbetrieb geeignet ist. Der Schichtbetrieb zeichnet sich u.a. durch einen Motgrbetrieb mit Luftüberschuss, also durch einen Magerbetrieb aus. In /Abhängigkeit von Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine wird bei einer derartigen Direkteinspritzung zwischen den genannten Betriebsarten umgeschaltet . Als Betriebsarten der Brennkraftmaschine werden auch der Homogenbetrieb mit Lambda gleich Eins, ein magerer Homogenbetrieb bzw. homogener Magerbetrieb und gegebenenfalls noch weitere Betriebsweisen der Brennkraftmaschine verstanden.
Weiterhin ist bei derartigen Brennkraftmaschinen bekannt, eine Tankentlüftung vorzusehen, mit der ein Luft/Kraftstoff-Gemisch aus dem Kraftstofftank der Brennkraftmaschine über ein Tankentluftungsventil zu dem Brennraum der Brennkraftmaschine geführt werden kann. Mit Hilfe der Tankentlüftung kann verhindert werden, dass unverbrannter Kraftstoff in die Atmosphäre abgegeben wird.
Die vorgenannte Tankentlüftung muss in die gesamte Steuerung und/oder Regelung der Brennkraftmaschine eingegliedert werden. Hierzu ist es insbesondere erforderlich, das Tankentluftungsventil derart anzusteuern, dass einerseits eine möglichst maximale Entlüftung des Kraftstofftanks erreicht wird, dass dies aber andererseits keinerlei negativen Einfluss auf die Schadstoffentwicklung oder das von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs erwünschte Drehmoment hat .
Aufgabe und Vorteile der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine zu schaffen, mit dem eine optimale Tankentlüftung erreichbar ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass» eine spezifische Soll-Kraftstoffrate des über das Tankentluftungsventil fließenden Luft/Kraftstoff-Gemisches ermittelt wird. Bei einer Brennkraftmaschine sowie bei einem Steuergerät für eine derartige Brennkraftmaschine wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß entsprechend gelöst .
Mit der spezifischen Soll-Kraftstoffrate des über das Tankentluftungsventil fließenden Luft/Kraftstoff-Gemisches wird eine Größe zur Verfügung gestellt, mit der das jeweils aktuelle Lambda der Brennkraftmaschine bei der Steuerung und/oder Regelung der Tankentlüftung berücksichtigt werden kann. Die Tankentlüftung kann damit nicht nur bei einem Lambda von 1 eingesetzt werden, sondern bei jeglichem Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine. Damit ist der Einsatz der Tankentlüftung auch bei einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine, bei der Lambda auch ungleich 1 sein kann, möglich. Auf der Grundlage dieser spezifischen Soll-Kraftstoffrate wird dann die Tankentlüftung, insbesondere die Ansteuerung des Tankentlüftungsventils vorgenommen .
Hierzu ist es besonders vorteilhaft, wenn die spezifische Soll-Kraftstoffrate auf einen Soll-Kraftstoffanteil des über das Tankentluftungsventil fließenden Luft/KraftStoff- Gemisches geregelt wird. Der genannte Soll-Kraftstoffanteil kann dabei insbesondere aus einem Kennfeld entnommen werden, das von Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine abhängig ist. Die spezifische Soll-Kraftstoffrate kann mit einem Faktor gewichtet werden, der die Beladung eines Aktivkohlefilters darstellt, das in dem Kraftstofftank der Brennkraftmaschine enthalten ist .
Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn die spezifische Soll-Kraftstoffrate von einem Integrator erzeugt wird, wenn die spezifische Soll-Kraftstoffrate mit dem Soll-Kraftstoffanteil verglichen wird, und wenn das Vergleichsergebnis dem Integrator zurückgeführt wird. Damit wird letztlich das Vergleichsergebnis durch den Integrator ausgeregelt. Es ensteht somit eine Regelung der r~-
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Erfindung wird ein Soll-Massenstrom über das Tankentluftungsventil erzeugt und gedämpft . Damit wird wiederum erreicht, dass der Soll-Massenstrom sich zumindest in positiver Richtung nicht sprungartig verändern kann. Damit werden positive Sprünge im Rahmen der Steuerung und/oder Regelung der gesamten Brennkraftmaschine sicher vermiede .
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Soll- Durchflussfaktor in einen maximalen Massenstrom über das Tankentluftungsventil umgewandelt wird, wenn der Soll- Massenstrom von einem positiv rückgekoppelten Integrator erzeugt wird, und wenn der Soll-Massenstrom von dem maximalen Massenstrom begrenzt wird. Damit wird einerseits erreicht, dass der Soll-Massenstrom nur verzögert aufgesteuert werden kann. Andererseits ist es jedoch möglich, dass der Soll-Massenstrom sprungartig vermindert und damit abgesteuert werden kann.
Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Form eines Computerprogramms, das für das Steuergerät der Brennkraftmaschine vorgesehen ist. Das Computerprogramm ist auf einem Computer des Steuergeräts ablauffähig und zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet. In diesem Fall wird also die Erfindung durch das Computerprogramm realisiert, so dass dieses Computerprogramm in gleicher Weise die Erfindung darstellt wie das Verfahren, zu dessen Ausführung das Computerprogramm geeignet ist . Das Computerprogramm kann auf einem Flash-Memory abgespeichert werden. Als Computer kann ein Mikroprozessor vorgesehen sein.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren 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 deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung
Figur 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, und
Figur 2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine der Figur 1.
In der Figur 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 eines Kraftfahrzeugs dargestellt, bei der ein Kolben 2 in einem 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.
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 worden.
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 der Winkelstellung der Drosselklappe 11. In dem Abgasrohr 8 ist ein Katalysator 12 untergebracht, der der Reinigung der durch die Verbrennung des Kraftstoffs entstehenden Abgase dient .
Von einem Aktivkohlefilter 14 eines Kraftstofftanks 15 führt eine Tankentlüftungsleitung 16 zu dem Ansaugrohr 7. In der Tankentlüftungsleitung 16 ist ein
Tankentluftungsventil 17 untergebracht, mit dem die Menge des dem Ansaugrohr 7 zugeführten Luft/Kraftstoff-Gemisches einstellbar ist. Das Aktivkohlefilter 14, die Tankentlüftungsleitung 16 und das Tankentluftungsventil 17 bilden eine sogenannte Tankentlüftung.
Der Kolben 2 wird durch die Verbrennung des Kraftstoffs in dem Brennraum 4 in eine Hin- und Herbewegung versetzt, die auf eine nicht-dargestellte Kurbelwelle übertragen wird und auf diese ein Drehmoment ausübt .
Ein Steuergerät 18 ist von EingangsSignalen 19 beaufschlagt, die mittels Sensoren gemessene Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 darstellen. Beispielsweise ist das Steuergerät 18 mit einem Luftmassensensor, einem Lambda- Sensor, einem Drehzahlsensor und dergleichen verbunden. Des Weiteren ist das Steuergerät 18 mit einem Fahrpedalsensor verbunden, der ein Signal erzeugt, das die Stellung eines von einem Fahrer betätigbaren Fahrpedals und damit das angeforderte Drehmoment angibt. Das Steuergerät 18 erzeugt Ausgangssignale 20, mit denen über Aktoren bzw. Steller das Verhalten der Brennkraftmaschine 1 beeinflusst werden kann. Beispielsweise ist das Steuergerät 18 mit dem Einspritzventil 9, der Zündkerze 10 und der Drosselklappe 11 und dergleichen verbunden und erzeugt die zu deren Ansteuerung erforderlichen Signale.
Unter anderem ist das Steuergerät 18 dazu vorgesehen, die Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 zu steuern und/oder zu regeln. Beispielsweise wird die von dem Einspritzventil 9 in den Brennraum 4 eingespritzte Kraftstoffmasse von dem Steuergerät 18 insbesondere im Hinblick auf einen geringen Kraftstoffverbrauch und/oder eine geringe Schadstoffentwicklung gesteuert und/oder geregelt. 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.
Die Brennkraftmaschine 1 der Figur 1 kann in einer Mehrzahl von Betriebsarten betrieben werden. So ist es möglich, die Brennkraftmaschine 1 in einem Homogenbetrieb, einem Schichtbetrieb, einem homogenen Magerbetrieb, einem Schichtbetrieb mit homogener Grundladung und dergleichen zu betreiben.
Im Homogenbetrieb wird der Kraftstoff während der Ansaugphase von dem Einspritzventil 9 direkt in den Brennraum 4 der Brennkraftmaschine 1 eingespritzt. Der Kraftstoff wird dadurch bis zur Zündung noch weitgehend verwirbelt, so dass im Brennraum 4 ein im Wesentlichen homogenes Kraftstoff/Luft-Gemisch entsteht. Das zu erzeugende Moment wird dabei im Wesentlichen über die Stellung der Drosselklappe 11 von dem Steuergerät 18 eingestellt . Im Homogenbetrieb werden die Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 derart gesteuert und/oder geregelt, dass Lambda gleich Eins ist. Der Homogenbetrieb wird insbesondere bei Vollast angewendet.
Der homogene Magerbetrieb entspricht weitgehend dem Homogenbetrieb, es wird jedoch das Lambda auf einen Wert größer Eins eingestellt . Im Schichtbetrieb wird der Kraftstoff während der Verdichtungsphase von dem Einspritzventil 9 direkt in den Brennraum 4 der Brennkraftmaschine 1 eingespritzt. Damit ist bei der Zündung durch die Zündkerze 10 kein homogenes Gemisch im Brennraum 4 vorhanden, sondern eine KraftstoffSchichtung. Die Drosselklappe 11 kann, abgesehen von Anforderungen z.B. der Tankentlüftung, vollständig geöffnet und die Brennkraftmaschine 1 damit entdrosselt betrieben werden. Das zu erzeugende Moment wird im Schichtbetrieb weitgehend über die Kraftstoffmasse eingestellt. Mit dem Schichtbetrieb kann die Brennkraftmaschine 1 insbesondere im Leerlauf und bei Teillast betrieben werden.
Zwischen den genannten Betriebsarten der Brennkraftmaschine 1 kann in Abhängigkeit von Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 hin- und her- bzw. umgeschaltet werden. Derartige Umschaltungen werden von dem Steuergerät 18 durchgeführt. Hierzu ist in dem Steuergerät 18 ein Betriebsartenkennfeld vorhanden, in dem für jeden Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 1 eine zugehörige Betriebsart abgespeichert ist.
Die vorstehend beschriebene Tankentlüftung muss in die gesamte Steuerung und/oder Regelung der Brennkraftmaschine 1 mit einbezogen werden. Dabei sind eine Mehrzahl von Parametern der Tankentlüftung zu berücksichtigen, wie bspw. die Beladung des Aktivkohle ilters 14 mit Kohlenwasserstoffen, die Stellung des
Tankentlüftungsventils 17, der momentane Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1, insbesondere die momentane Betriebsart derselben, das von dem Fahrer angeforderte und von der Brennkraftmaschine 1 abzugebende Drehmoment, u.dgl. Für diese Einbeziehung der Tankentlüftung ist es erforderlich, einen Soll-Durchflussfaktor ftevflos über das Tankentluftungsventil 17 sowie einen Soll-Massenstrom rnstesoll über das Tankentluftungsventil 17 zu ermitteln.
An Hand der Figur 2 wird nachfolgend ein Verfahren erläutert, mit dem der genannte Soll-Durchflussfaktor ftevflos und der genannte Soll-Massenstrom rnstesoll ermittelt werden können.
Zu diesem Zweck ist in der Figur 2 ein Integrator 20 vorgesehen, dessen Ausgangssignal eine spezifische Soll- Kraftstoffrate fkastes der Tankentlüftung darstellt. Diese spezifische Soll-Kraftstoffrate fkastes wird mit der Beladung ftead des Aktivkohlefilters 14 multiplikativ verknüpft. Das Ergebnis dieser Multiplikation wird mit einem Soll-Kraftstoffanteil fkates der Tankentlüftung verglichen. Dieser Soll-Kraftstoffanteil fkates wird von einem Block 22 ermittelt und stellt denjenigen erwünschten Kraftstoffanteil dar, der von der Tankentlüftung geliefert werden soll.
Das Ergebnis des vorgenannten Vergleichs kann ggf. noch zu Korrektur- oder Anpassungszwecken mit einem Faktor verknüpft werden, der von einem Block 23 geliefert wird. Das daraus resultierende Signal wird dann dem Integrator 21 als Eingangssignal zugeführt. Letztlich liegt also am Integrator 21 das vorgenannte Vergleichsergebnis in ggf. gewichteter Form an.
Von einem Block 24 wird ein Maximalwert fkastex für die spezifische Kraftstoffrate der Tankentlüftung erzeugt und an den Integrator 21 weitergegeben. Durch diesen Maximalwert fkastex wird das Ausgangssignal des Integrators 21, also die spezifische Soll-Kraftstoffrate fkastes der Tankentlüftung begrenzt.
Der Integrator 21 mit der zugehörigen Rückkoppelschleife stellt einen Regelkreis dar, mit dem die spezifische Soll- r~-
90
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« TJ P 01 rQ P 01 ε N T φ S T TJ EH C P H P EH d ! TO EH 4H N S φ -H > φ P
ftevflos wird mit demjenigen Massenstrom msteo multiplikativ verknüpft, der bei offenem
Tankentluftungsventil 17 vorhanden ist. Das Ergebnis dieser Multiplikation stellt einen maximalen Massenstrom mstemx über das Tankentluftungsventil 17 dar. Dieser maximale Massenstrom mstemx ist einem weiteren Integrator 28 als Maximalwert zugeführt .
Der Integrator 28 erzeugt als Ausgangssignal den Soll- Massenstrom rnstesoll über das Tankentluftungsventil 17. Dieser Soll-Massenstrom rnstesoll ist auf den Eingang des Integrators 28 zurückgekoppelt. Dabei ist es möglich, dass der Soll-Massenstrom rnstesoll mit einem Faktor mulitplikativ verknüpft wird, wobei dieser Faktor von einem Block 29 erzeugt wird. Weiterhin ist es möglich, dass in der Rückkoppelschleife weitere Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 mittels eines Blocks 30 Berücksichtigung finden.
Das Ausgangssignal des Integrators 28, also der Soll- Massenstrom rnstesoll wird dabei auf den Maximalwert mstemx des Massenstroms über das Tankentluftungsventil 17 begrenzt .
Die beiden Integratoren 25 und 28 sind über ihre jeweiligen Rückkoppelschleifen positiv zurückgekoppelt. Dies bedeutet, dass beide Integratoren 25, 28 immer die Tendenz haben, ihr Ausgangssignal zu vergrößern. Die Steigung einer derartigen Erhöhung des jeweiligen Ausgangssignals hängt dabei von der Rückkoppelschleife, und dort insbesondere von Einflussnahmen auf das Rückkoppelsignal ab. Die genannte Steigung kann somit über die Blöcke 26, 27 sowie über die Blöcke 29, 30 auf gewünschte Werte eingestellt werden.
Gleichzeitig werden beide Integratoren 25, 28 jeweils durch einen Maximalwert begrenzt. Dies bedeutet, dass das
derartigen Schließen des Tankentluftungsventil 17 keine Geschwindigkeitsbegrenzung ein.
Wie ebenfalls bereits erläutert wurde, handelt es sich bei dem Ausgangssignal des Integrators 28 um den Soll- Massenstrom rnstesoll über das Tankentluftungsventil 17. Dieser Soll-Massenstrom rnstesoll kann sich damit nicht sprungartig verändern. Stattdessen kann die Aufsteuerung des Soll-Massenstroms rnstesoll nur mit der bereits genannten Geschwindigkeitsbegrenzung erfolgen. Umgekehrt ist es jedoch möglich, den Soll-Massenstrom rnstesoll sprungartig und damit unverzögert abzusteuern. Hier greift keine Geschwindigkeitsbegrenzung ein.
Zusammengefasst wird damit von dem ersten Integrator 21 eine Regelung der spezifischen Soll-Kraftstoffrate fkastes durchgeführt. Aus der spezifischen Soll-Kraftstoffrate fkastes wird mit Hilfe des zweiten Integrators 25 ein gedämpfter Soll-Durchflussfaktor ftevflos abgeleitet. Aus dem Soll-Durchflussfaktor ftevflos wird schließlich mit Hilfe des dritten Integrators 28 ein gedämpfter Soll- Massenstrom rnstesoll ermittelt. Dieses gesamte Verfahren ist dabei für jegliches Lambda verwendbar. Das Luft- KraftstoffVerhältnis wird über das Soll-Lambda lamsbg bei dem beschriebenen Verfahren berücksichtigt .

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem Kraftstoff in mindestens zwei Betriebsarten in einen Brennraum (4) eingespritzt wird, und bei dem ein Luft/Kraftstoff-Gemisch über ein Tankentluftungsventil (17) fließt und dem Brennraum (4) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine spezifische Soll-Kraftstoffrate (fkastes) des über das Tankentluftungsventil (17) fließenden Luft/Kraftstoff- Gemisches ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die spezifische Soll-Kraftstoffrate (fkastes) auf einen Soll-Kraftstoffanteil (fkates) des über das Tankentluftungsventil (17) fließenden Luft/Kraftstoff- Gemisches geregelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die spezifische Soll-Kraftstoffrate (fkastes) von einem Integrator (25) erzeugt wird, dass die spezifische Soll- Kraftstoffrate (fkastes) mit dem Soll-Kraftstoffanteil
(fkates) verglichen wird, und dass das Vergleichsergebnis dem Integrator (25) zurückgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die spezifische Soll-Kraftstoffrate (fkastes) auf einen Maximalwert (fkastex) für die spezifische Kraftstoffrate begrenzt wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die spezifische Soll-Kraftstoffrate
(fkastes) in einen maximalen Durchflußfaktor (ftevflox) des über das Tankentluftungsventil (17) fließenden Luft/Kraftstoffgemisches umgewandelt wird.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Soll-Durchflußfaktor (ftevflos) des über das Tankentluftungsventil (17) fließenden Luft/Kraftstoffgemisches erzeugt und gedämpft wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Durchflußfaktor (ftevflos) von einem positiv rückgekoppelten Integrator (25) erzeugt wird, und dass der Soll-Durchflußfaktor (ftevflos) von dem maximalen Durchflußfaktor (ftevflox) begrenzt wird.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Soll-Massenstrom (rnstesoll) über das Tankentluftungsventil (17) erzeugt und gedämpft wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Durchflußfaktor (ftevflos) in einen maximalen Massenstrom (mstemx) über das Tankentluftungsventil (17) umgewandelt wird, dass der Soll-Massenstrom (rnstesoll) von einem positiv rückgekoppelten Integrator (28) erzeugt wird, und dass der Soll-Massenstrom (rnstesoll) von dem maximalen Massenstrom (mstemx) begrenzt wird.
10. Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 geeignet ist, wenn es auf einem Computer ausgeführt wird.
11. Computerprogramm nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es auf einem Speicher abgespeichert ist, insbesondere auf einem Flash-Memory.
12. Steuergerät (18) für eine Brennkraftmaschine (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei Kraftstoff in mindestens zwei Betriebsarten in einen Brennraum (4) eingespritzt werden kann, und wobei ein Luft/Kraftstoff- Gemisch über ein Tankentluftungsventil (17) fließen und dem Brennraum (4) zugeführt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Steuergerät (18) eine spezifische Soll-Kraftstoffrate (fkastes) des über das Tankentlüftungsvenitl (17) fließenden Luft/Kraftstoff- Gemisches ermittelt werden kann.
13. Brennkraftmaschine (1) insbesondere für ein Kraftfahrzeug, wobei Kraftstoff in mindestens zwei Betriebsarten in einen Brennraum (4) eingespritzt werden kann, und wobei ein Luft/Kraftstoff-Gemisch über ein Tankentluftungsventil (17) fließen und dem Brennraum (4) zugeführt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass durch ein Steuergerät (18) eine spezifische Soll-Kraftstoffrate (fkastes) des über das Tankentlüftungsvenitl (17) fließenden Luft/Kraftstoff-Gemisches ermittelt werden kann.
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