[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine gemäß
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
[0002] Die Brennkraftmaschine weist somit eine Mehrzahl von Brennkammern auf. Unterschieden
wird zwischen mehreren Betriebsarten bzw. -weisen, zum Beispiel zweien, dem Vollmotorbetrieb
und dem Teilmotorbetrieb. Im Vollmotorbetrieb werden alle Brennkammern mit einem Luft-Kraftstoff-Gemisch
beaufschlagt. Gemäß der zweiten Betriebsweise im Teilmotorbetrieb wird nur eine Untergruppe
der Brennkammern mit einem Luft-Kraftstoff-Gemisch beaufschlagt, in den verbleibenden
Brennkammern findet zwar einmalig eine Verbrennung statt, das Abgas verbleibt aber
in der Brennkammer. Ist die Untergruppe genau die Hälfte der Brennkammern, spricht
man vom Halbmotorbetrieb.
[0003] Es ist nun bekannt, dass die Brennkammern in ihrer Bauweise voneinander abweichen
können. So kann es erforderlich sein, in eine Brennkammer etwas mehr Kraftstoff einzuspritzen
als in eine andere Brennkammer, damit man im Mittel das üblicherweise gewünschte Luft-Kraftstoff-Verhältnis
von genau Eins erhält, damit also sämtlicher Kraftstoff durch den vorhandenen Sauerstoff
genau verbrannt werden kann. Man bestimmt somit ein individuelles Luft-Kraftstoff-Verhältnis
zu jeder Brennkammer. Es ist bekannt, hierzu sog. Magerrampen zu fahren, d. h. das
Luft-Kraftstoff-Verhältnis bezogen auf eine bestimmte Brennkammer sukzessive zu erhöhen,
bis eine Laufunruhe der Brennkraftmaschine beobachtet wird. Man kann dann der Laufunruhe
einen bestimmten Wert für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zuordnen und auf diese Weise
die Einspritzung kalibrieren. Hat man jeder Brennkammer ein individuelles Luft-Kraftstoff-Verhältnis
zugeordnet, wird dieses im Vollmotorbetrieb eingestellt, nämlich durch Einspritzen
von Kraftstoff und Zufuhr von Luft im Rahmen einer Regelung, für die die zugeordneten
Werte für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Ausgangspunkt sind.
[0004] Geht man nun vom Vollmotorbetrieb zum Teilmotorbetrieb über, behält man üblicherweise
die bisherigen individuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisse bei. Sofern durch Wegfall
einiger Brennkammern mit stark von Eins abweichendem individuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnis
das gesamte Luft-Kraftstoff-Verhältnis dann von Eins abweicht, sorgt die Regelung
dafür, dass das gesamte Luft-Kraftstoff-Verhältnis dann wieder auf Eins gesetzt wird.
Im Rahmen der Regelung werden jedoch die Brennkammern der Untergruppe kollektiv mit
mehr oder weniger Kraftstoff beaufschlagt. Dann wird aber den individuellen Abweichungen
in der Bauweise und Betriebsweise der Brennkammern nicht ausreichend gut Rechnung
getragen. Dadurch kann es zu übermäßigen Schadstoffemissionen bezogen auf die Leistung
der Brennkraftmaschine kommen. Nachteilig daran ist auch, dass die Regelung nach dem
Wechsel vom Vollmotorbetrieb zum Teilmotorbetrieb erst sehr langsam und damit spät
reagiert.
[0005] Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Effizienz einer Brennkraftmaschine zu verbessern,
wenn diese sowohl im Vollmotorbetrieb als auch im Teilmotorbetrieb betreibbar ist.
[0006] Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
[0007] Erfindungsgemäß wird somit den Brennkammern der Untergruppe für den Teilmotorbetrieb
ein neues (d. h. anderes), also neu ermitteltes oder berechnetes, individuelles Luft-Kraftstoff-Verhältnis
zugeordnet, welches bei einem Wechsel vom Vollmotorbetrieb zum Teilmotorbetrieb unmittelbar
eingestellt wird.
[0008] Durch die Erfindung wird somit eine individuelle Anpassung der Einspritzung von Kraftstoff
und Zufuhr von Luft in die einzelnen Brennkammern nicht nur im Vollmotorbetrieb, sondern
auch im Teilmotorbetrieb vorgenommen. Auf diese Weise wird die Effizienz des Betriebs
der Brennkraftmaschine erhöht.
[0009] Bevorzugt wird nicht eine gesonderte Magerrampe gefahren, sondern vielmehr wird das
neue individuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf Grundlage der bisherigen, also zum
Vollmotorbetrieb definierten bzw. zugeordneten individuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisse
zu zumindest den Brennkammern der Untergruppe berechnet. Dies beruht auf der Erkenntnis,
dass sich in den individuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnissen zu den Brennkammern der
Untergruppe bereits die Messungen der brennkammerindividuellen Abweichungen widerspiegeln,
sodass keine erneuten Messungen vorgenommen werden müssen.
[0010] Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die individuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisse
für den Vollmotorbetrieb durch das Verfahren ermittelt, bei dem eine gezielte Beaufschlagung
der einzelnen Brennkammern mit magerem Abgas mit wechselndem Luft-Kraftstoff-Verhältnis
(insbesondere stetig ansteigendem Luft-Kraftstoff-Verhältnis) erfolgt. Das vorbestimmte
Verfahren wird hierbei insbesondere nicht für den Teilmotorbetrieb durchgeführt. Ein
solches vorbestimmtes Verfahren des Fahrens einer Magerrampe bedarf für seine Durchführung
bestimmter Betriebs- bzw. Fahrbedingungen, die das Motorsteuergerät erkennen muss.
Solche Bedingungen sind beim Wechsel vom Vollmotorbetrieb zum Teilmotorbetrieb in
der Regel nicht gegeben, sodass es vorteilhaft ist, wenn die Messung durch das vorbestimmte
Verfahren zu einem günstigen Zeitpunkt bezüglich des Vollmotorbetriebs erfolgen kann.
Wie oben ausgeführt, wird bevorzugt dann auf dieser Messung aufgebaut, um die individuellen
Luft-Kraftstoff-Verhältnisse zu den Brennkammern für den Teilmotorbetrieb zu berechnen.
[0011] Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die
Zeichnung beschrieben, in der
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit vier Zylindern ist,
um die Betriebsweisen des Vollmotorbetriebs und des Halbmotorbetriebs zu erläutern;
Fig. 2 ein Schaubild zur Erläuterung der individuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisse
für die einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine aus Fig. 1 in einem Beispielfall
ist; und
Fig. 3 ein entsprechendes Schaubild für den Halbmotorbetrieb im selben Beispielfall
ist.
[0012] Eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Brennkraftmaschine weist vier Zylinder 12 auf,
die vorliegend mit "1" bis "4" durchnummeriert sind. In einem Vollmotorbetrieb werden
alle vier Zylinder mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis beaufschlagt, sodass eine
Verbrennung in ihnen stattfinden kann. In einem Halbmotorbetrieb werden lediglich
die Zylinder 1 und 4 wiederholt mit Kraftstoff beaufschlagt und die Zylinder 2 und
3 lediglich einmalig, sodass eine wiederholte Verbrennung nur in den Zylindern 1 und
4 stattfinden kann. Es ist nun davon ausgegangen, dass unter geeigneten Messbedingungen
eine Messung dahingehend erfolgte zu bestimmen, welche zylinderindividuellen Abweichungen
bestehen. Beispielsweise kann man das Verfahren gemäß der
DE 10 2006 026 390 A1 oder der
DE 20 2006 044 073 A1 durchführen. Es wird hierbei eine sog. Magerrampe gefahren, d. h. der Zylinder 12
mit zunehmend magererem Abgas beaufschlagt, bis eine Laufunruhe beobachtet wird. Der
Laufunruhe lässt sich ein bestimmter Wert für Lambda zuordnen.
[0013] Vorliegend soll festgestellt worden sein, dass die Zylinder normal arbeiten, dass
aber der Zylinder 1 um 30% "zu fett" ist. Hiermit meint man, dass der Zylinder 1 mit
weniger Kraftstoff und mehr Luft beaufschlagt werden muss, damit sich das selbe Verhalten
einstellt wie bei den anderen Zylindern. Der Wert von 30% entspricht hierbei dem Lambdawert
von 0,7.
[0014] Würde man nun eine entsprechende Menge an Kraftstoff in den Zylinder 1 einspritzen,
dass sich dort der Wert von Lambda gleich 0,7 ergäbe und bei den anderen der Wert
von Lamda gleich Eins ergäbe, so würde man im Mittel nicht das gewünschte Luft-Kraftstoff-Verhältnis
von Lambda gleich Eins erhalten.
[0015] Für den Vollmotorbetrieb wählt man stattdessen die Werte gemäß Fig. 2: Hier wird
der Zylinder 1 auf einen Lambdawert von 1,225 eingestellt, die anderen Zylinder auf
einen Lambdawert von 0,925. Der Zylinder 1 wird somit mit 30% (bezogen auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis)
höher beaufschlagt als die Zylinder 2, 3 und 4, sodass der zylinderindividuellen Abweichung
Rechnung getragen wird. Im Mittel erhält man jedoch den Wert von Lambda gleich Eins,
weil drei Mal der Wert von 0,075, also 7,5%, genau dem Wert von 1 - 0,775 ist, also
22,5%.
[0016] Aus diesem zylinderindividuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnissen gemäß Fig. 2 kann
man nun diejenigen Luft-Kraftstoff-Verhältnisse berechnen, die man im Teilmotorbetrieb
vorzusehen hat: Würde man es hier bei den Werten aus Fig. 2 belassen, wäre der Wert
für Lambda im Mittel nicht gleich Eins, weil ja die Anteile aus den Zylindern 2 und
3 entfielen. Die Lambda-Regelung würde dann für einen Ausgleich sorgen müssen, dies
würde aber nur relativ langsam geschehen.
[0017] Vorliegend werden die Zahlenwerte für die zylinderindividuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisse
bereits vorab berechnet. Bei einer Abweichung des Zylinders 1 um 22,5% ergibt sich,
dass der Zylinder 1 mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Lambda gleich 1,15 zu
beaufschlagen ist, damit sich im Mittel das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Lamda gleich
Eins ergibt. Der Zylinder 1 erhält daher um 15% mehr, der Zylinder 4 15% weniger als
es der normale Wert wäre. Aus den Werten gemäß Fig. 2 lassen sich die Werte gemäß
Fig. 3 unmittelbar berechnen, sodass auf das erneute Fahren einer Magerrampe verzichtet
werden kann. Somit können die neuen Werte gemäß Fig. 3 beim Wechsel vom Vollmotorbetrieb
auf den Teilmotorbetrieb unmittelbar, also sofort und insbesondere ohne Einschwingzeit
eingestellt werden. Dadurch wird für einen minimalen Schadstoffausstoß gesorgt.
1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (10) mit einer Mehrzahl von Brennkammern
(12), von denen in einem Vollmotorbetrieb alle Brennkammern (12) mit einem Luft-Kraftstoff-Gemisch
beaufschlagt werden, und in einem Teilmotorbetrieb nur eine Untergruppe mit einem
Luft-Kraftstoff-Gemisch beaufschlagt wird, wobei in dem Vollmotorbetrieb jeder Brennkammer
(12) ein individuelles Luft-Kraftstoff-Verhältnis zugeordnet ist, welches eingestellt
wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
den Brennkammern der Untergruppe ein für den Teilmotorbetrieb neues individuelles
Luft-Kraftstoff-Verhältnis zugeordnet wird, welches bei einem Wechsel vom Vollmotorbetrieb
zum Teilmotorbetrieb unmittelbar eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das neue individuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf Grundlage der zum Vollmotorbetrieb
zugeordneten individuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisse, welche zu zumindest den Brennkammern
der Untergruppe zugeordnet sind, berechnet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die individuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisse für den Vollmotorbetrieb durch ein
vorbestimmtes Verfahren ermittelt werden, bei dem eine gezielte Beaufschlagung der
einzelnen Brennkammern (12) mit magerem Abgas mit wechselndem Luft-Kraftstoff-Verhältnis
erfolgt.