DE102006003488A1 - Operating method for controller for use in internal combustion engine, involves supplying air-fuel mixture with air ratio, production of exhaust gas with exhaust gas temperature and adjustment of ignition angle based on torque requirement - Google Patents

Operating method for controller for use in internal combustion engine, involves supplying air-fuel mixture with air ratio, production of exhaust gas with exhaust gas temperature and adjustment of ignition angle based on torque requirement Download PDF

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Abstract

The method involves supplying an air-fuel mixture with an air ratio lambda. An exhaust gas with exhaust gas temperature (31) is produced by internal combustion engine (10). An ignition angle (23) is adjusted based on the torque requirement (21) of the ignition angle. The exceeding of predetermined limit temperature of exhaust gas in the exhaust gas system and adjustment of the ignition angle shifts the air ratio lambda towards a rich air-fuel mixture.

Description

Stand der TechnikState of technology

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Steuerung einer Brennkraftmaschine, der ein Kraftstoff-Luft-Gemisch mit einem Luftverhältnis Lambda zugeführt wird, wobei die Brennkraftmaschine Abgas mit einer Abgastemperatur erzeugt und wobei aufgrund einer Momentenanforderung eine Zündwinkelausgabe eine Zündwinkelspätverstellung vornimmt.The The invention relates to a method for operating a controller of a Internal combustion engine, which is a fuel-air mixture with an air ratio lambda supplied is, wherein the internal combustion engine exhaust gas with an exhaust gas temperature generated and wherein due to a torque request a Zündwinkelausgabe a Zündwinkelspätverstellung performs.

Eine schnelle Verringerung des Drehmoments einer Brennkraftmaschine durch eine Verstellung eines Zündzeitpunktes in Richtung spät dient beispielsweise der Verringerung von Momentensprüngen bei einem manuellen oder automatischen Gangwechsel. Die DE 42 09 091 beschreibt ein Verfahren zur Reduzierung des Motormoments bei einem Gangwechsel in einem Kraftfahrzeug mit elektronisch gesteuertem Automatikgetriebe und elektronischer Motorsteuerung durch Berechnung des Drehenergiemoments, das durch zu verzögernde oder zu beschleunigende rotierende Massen bei einer Gangwechselbedingten Änderung der Motordrehgeschwindigkeit entsteht. Beim Einkuppeln des neuen Ganggetriebes wird sowohl das Motormoment als auch das von der Kupplung des neu eingelegten Gangs aufgenommene Moment um den Betrag dieses Drehenergiemoments reduziert. Hierdurch werden Schaltrucke verringert. Als Maßnahmen zur Reduzierung des Motormoments werden eine Zündwinkelspätverstellung, eine Verkürzung der Einspritzdauer und/oder eine Reduzierung des Drosselklappenöffnungswinkels genannt.A rapid reduction of the torque of an internal combustion engine by an adjustment of an ignition point in the late direction serves, for example, the reduction of momentary jumps in a manual or automatic gear change. The DE 42 09 091 describes a method for reducing the engine torque during a gear change in a motor vehicle with electronically controlled automatic transmission and electronic engine control by calculating the rotational energy moment, which arises due to be retarded or accelerated rotating masses in a gear change conditional change of the engine speed. When engaging the new gearbox, both the engine torque and the torque absorbed by the clutch of the newly engaged gear are reduced by the amount of this rotational energy. As a result, shift shocks are reduced. As measures for reducing the engine torque a Zündwinkelspätverstellung, shortening the injection duration and / or a reduction in the throttle opening angle are called.

Katalysatoren zur Reinigung des Abgases von Brennkraftmaschinen werden möglichst nahe zum Brennraum angebracht, um eine schnelle Aufheizung und damit eine schnelle Betriebsbereitschaft zu erreichen. Es ist allerdings eine thermische Überlastung zu vermeiden, da hierdurch die Reinigungswirkung dauerhaft geschädigt werden kann. Turbolader zur Erhöhung des Ladedrucks der Zuluft von Brennkraftmaschinen sind ein weiteres motornahe im Abgasstrang eingesetztes Bauteil. Auch diese müssen wegen der hohen mechanischen Belastung im Betrieb gegen Übertemperatur geschützt werden.catalysts for cleaning the exhaust gas of internal combustion engines are possible attached to the combustion chamber to heat up quickly and thus to achieve a quick operational readiness. It is, however a thermal overload to avoid, since thereby the cleaning effect are permanently damaged can. Turbocharger to increase the boost pressure of the supply air of internal combustion engines are another close to the engine component used in the exhaust system. These must also because the high mechanical load during operation against overtemperature protected become.

Eine Zündzeitpunktspätverstellung zur Reduzierung des Motormoments führt zu einer Erhöhung der Abgastemperatur, da der nicht als mechanische Leistung abgegebene Energieinhalt des Kraftstoffs als Wärmeenergie mit dem Abgas abgeführt werden muss. Ist nun der Katalysator oder eine andere motornahe im Abgasstrang eingebaute Einrichtung wie ein Turbolader bereits nahe der thermischen Belastungsgrenze, ist eine weitere Erhöhung der Abgastemperatur unerwünscht. Im Falle einer Momentensteuerung durch Zündwinkelverstellung ist eine Begrenzung der Abgastemperatur und damit auch der Temperatur des Katalysators und/oder des Turboladers möglich, indem die Zündwinkelspätverstellung begrenzt wird. Hierdurch wird jedoch die Momentenreduktion ebenfalls begrenzt.A spark retard to reduce the engine torque leads to an increase in the Exhaust gas temperature, since the not delivered as mechanical power Energy content of the fuel can be dissipated as heat energy with the exhaust gas got to. Is now the catalyst or another close to the engine in the exhaust system built-in device like a turbocharger already close to the thermal load limit, is another increase the exhaust gas temperature undesirable. In the case of torque control by ignition angle adjustment is a limitation the exhaust gas temperature and thus also the temperature of the catalyst and / or the turbocharger possible by the ignition angle retard is limited. As a result, however, the torque reduction also limited.

Die DE 43 44 137 beschreibt ein System zum Schutz eines Katalysators im Abgassystem einer Brennkraftmaschine vor Übertemperatur. Es ist eine tatsächliche Katalysatortemperatur ermittelbar und abhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine und/oder von Umgebungsbedingungen und/oder von Änderungen der tatsächlichen Katalysatortemperatur ist eine maximal zulässige Katalysatortemperatur vorgebbar. Anhand der maximal zulässigen Katalysatortemperatur und der tatsächlichen Katalysatortemperatur wird entschieden, ob, und wenn ja, welche Maßnahmen zur Kühlung des Katalysators getroffen werden. Als Maßnahmen zur Kühlung des Abgases und des Katalysators werden die folgende Möglichkeiten erwähnt: Öffnen eines Absperrventils in einem Umgehungskanal des Katalysators, Umlenken des Fahrtwindes auf den Abgaskanal oder den Katalysator, Öffnen der Isolierschalen des Abgaskanals, Einblasen von Luft in den Zwischenraum eines doppelwandigen Abgaskanals, Vergrößern der aktiven Länge des Abgaskanals stromauf des Katalysators, Verringerung der Luftfüllung der Brennkraftmaschine durch Saugrohrverstellung oder Nockenwellenverstellung oder Verringerung des Öffnungswinkels der Drosselklappe oder ein Anfetten des Luft/Kraftstoff-Gemischs.The DE 43 44 137 describes a system for protecting a catalyst in the exhaust system of an internal combustion engine from overheating. It is an actual catalyst temperature determined and depending on the operating condition of the internal combustion engine and / or environmental conditions and / or changes in the actual catalyst temperature is a maximum allowable catalyst temperature can be predetermined. On the basis of the maximum permissible catalyst temperature and the actual catalyst temperature, a decision is made as to whether and, if so, what measures are taken to cool the catalytic converter. As measures for cooling the exhaust gas and the catalyst, the following possibilities are mentioned: opening a shut-off valve in a bypass channel of the catalyst, deflecting the airstream to the exhaust duct or the catalyst, opening the insulating shells of the exhaust duct, blowing air into the space of a double-walled exhaust duct, Increasing the active length of the exhaust passage upstream of the catalyst, reducing the internal combustion engine air intake by Saugrohrverstellung or camshaft adjustment or reducing the opening angle of the throttle valve or enrichment of the air / fuel mixture.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine zu starke Temperaturerhöhung als Folge einer Zündwinkelspätverstellung zu vermeiden und dennoch eine Momentenreduktion zu erlauben.It Object of the invention, too high a temperature increase than Result of ignition retardation to avoid and still allow a torque reduction.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass bei Überschreitung einer vorbestimmten Grenztemperatur des Abgases und/oder eines motornahe im Abgasstrang eingesetzten Bauteils und gleichzeitiger Zündwinkelspätverstellung das Luftverhältnis Lambda des Kraftstoff-Luft-Gemischs in Richtung fett verschoben wird. Durch den höheren zur Verdampfung des Kraftstoffs erforderlichen Energiebedarf wird das Abgas gekühlt und die Temperatur sinkt. Die Anreicherung des Gemischs kann dabei gegebenenfalls in mehreren Stufen erfolgen, so dass der Kraftstoff-Mehrverbrauch unter Beachtung des Kühlungsbedarfs optimiert werden kann.The The object of the invention is achieved in that when exceeded a predetermined limit temperature of the exhaust gas and / or a close-to-the-engine used in the exhaust system and simultaneous Zündwinkelspätverstellung the air ratio Lambda of the fuel-air mixture shifted in the direction of rich becomes. By the higher required to vaporize the fuel required energy the exhaust gas cooled and the temperature drops. The enrichment of the mixture can optionally take place in several stages, so that the fuel extra consumption taking into account the cooling requirements can be optimized.

Ein Schutz der am stärksten von einer thermischen Überlastung betroffenen Bauelemente wird erreicht, indem die Bauteiltemperatur einer Einrichtung zur Erhöhung eines Ladedrucks einer Zuluft der Brennkraftmaschine und/oder einer Vorrichtung zur Abgasreinigung als Grenztemperaturen berücksichtigt werden.A protection of the most affected by a thermal overload components is achieved by the component temperature of a device for increasing a boost pressure of a supply air of the internal combustion engine and / or a device for Emission control can be considered as limit temperatures.

Eine Ausführungsform mit besonders zuverlässiger Überwachung sieht vor, dass die Abgastemperatur und/oder die Bauteiltemperatur gemessen werden. In vielen Brennkraftmaschinen sind Temperatursensoren an den zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlichen Stellen bereits vorhanden, so dass kein zusätzlicher Aufwand erforderlich ist. Es müssen in einer Motorsteuerung vorhandene Informationen lediglich nach den zusätzlichen Kriterien bewertet werden.A embodiment with particularly reliable monitoring provides that the exhaust gas temperature and / or the component temperature be measured. In many internal combustion engines are temperature sensors to carry out the method according to the invention required places already in place, so no additional Effort is required. To have to in an engine control information available only after the additional Criteria are evaluated.

Werden die Abgastemperatur und/oder die Bauteiltemperatur modelliert, können Temperatursensoren entfallen und insbesondere auch Temperaturverläufe erkannt werden, die eine Tendenz zu kritischen Werten erkennen lassen. In diesem Fall kann frühzeitig einer unerwünschten Temperaturerhöhung entgegengewirkt werden.Become modeled the exhaust gas temperature and / or the component temperature, temperature sensors omitted and in particular also temperature profiles are recognized, the one Tendency to recognize critical values. In this case can be early an undesirable Temperature increase counteracted become.

Wird das Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Betrieb einer Steuerung einer Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug angewendet, das ein automatisiertes Schaltgetriebe aufweist. kann erreicht werden, dass zum einen Schaltvorgänge mit geringen Momentensprüngen erfolgen und zum anderen unerwünscht hohe Temperaturen von motornahe in der Abgasanlage eingebauten Einrichtungen sicher verhindert werden.Becomes the method according to any one of the preceding claims for Operation of a control of an internal combustion engine in a vehicle applied, which has an automated transmission. can be achieved that on the one hand switching operations with small momentary jumps done and to the other undesirable high temperatures of near-engine equipment installed in the exhaust system safely prevented.

Zeichnungdrawing

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:The Invention will be described below with reference to one shown in the figure Embodiment explained in more detail. It shows:

1 eine Steuerung für eine Brennkraftmaschine mit einer Zündwinkelausgabe und einer Lambdavorgabe 1 a controller for an internal combustion engine with a Zündwinkelausgabe and a lambda preset

Beschreibung des Ausführungsbeispielsdescription of the embodiment

1 zeigt schematisch eine Steuerung 1 für eine Brennkraftmaschine 10, wobei die Steuerung 1 ein Momentenkennfeld 20 und eine Lambda-Sollwertstufe 40 zur Bereitstellung eines Lambda-Sollwerts 41 aufweist. Das Momentenkennfeld 20 erzeugt aufgrund einer Momentenanforderung 21 eine Zündwinkelausgabe 23, beispielsweise bei der Momentenanforderung 21 zur Reduktion eines Motormoments bei einem Schaltvorgang eines Getriebes. In einem solchen Fall bewirkt die Zündwinkelausgabe 23 eine Zündwinkelspätverstellung an der Brennkraftmaschine 10. Weiterhin erzeugt das Momentenkennfeld 20 eine Zündwinkelinformation 22, die an ein Lambda-Kennfeld 30 weitergeleitet wird. Das Lambda-Kennfeld erhält als Eingangsdaten weiterhin eine Abgastemperatur 31 und/oder eine Bauteiltemperatur 32. Die Bauteiltemperatur 32 bezieht sich dabei auf ein im Abgasstrang motornahes Bauteil wie einen Katalysator oder einen Turbolader, die vor einer Übertemperatur geschützt werden sollen. Die Abgastemperatur 31 und die Bauteiltemperatur 32 können durch Messung von Temperaturen bestimmt werden, können aber auch aus Motorparametern gemäß einem Modell ermittelt werden. Das Lambda-Kennfeld 30 erzeugt einen Lambdaoffset 33, falls erkannt wird, dass die Abgastemperatur 31 und/oder die Bauteiltemperatur 32 vorgegebene Grenzwerte überschreiten und die Zündwinkelinformation 22 einen Betriebszustand mit Zündwinkelspätverstellung anzeigt. Der Lambdaoffset 33 wird in einer Additionsstufe 34 zu dem Lambda-Sollwert 41 addiert, wodurch eine Gemisch-Anreicherung bewirkt wird, die als Lambda-Vorgabe 42 der Brennkraftmaschine 10 zugeleitet wird. Die Gemisch-Anreicherung, und der damit einhergehende Mehrverbrauch an Kraftstoff, wirkt somit nur so lange die Zündwinkelinformation 22 eine Zündwinkelspätverstellung anzeigt und die Abgastemperatur 31 und/oder die Bauteiltemperatur 32 in einem kritischen Bereich sind. Hierdurch wird der Mehrverbrauch minimiert. 1 schematically shows a controller 1 for an internal combustion engine 10 , where the controller 1 a moment map 20 and a lambda setpoint level 40 to provide a lambda setpoint 41 having. The torque map 20 generated due to a moment request 21 a firing angle output 23 , for example, at the moment request 21 for reducing an engine torque during a shift of a transmission. In such a case, the firing angle output causes 23 a Zündwinkelspätverstellung on the internal combustion engine 10 , Furthermore, the torque map generates 20 an ignition angle information 22 connected to a lambda characteristic map 30 is forwarded. The lambda characteristic map continues to receive an exhaust gas temperature as input data 31 and / or a component temperature 32 , The component temperature 32 refers to a component close to the engine in the exhaust system, such as a catalytic converter or a turbocharger, which are to be protected against overheating. The exhaust gas temperature 31 and the component temperature 32 can be determined by measuring temperatures, but can also be determined from engine parameters according to a model. The lambda map 30 generates a lambda offset 33 if it is detected that the exhaust gas temperature 31 and / or the component temperature 32 exceed specified limits and the ignition angle information 22 indicates an operating condition with ignition retard adjustment. The lambda offset 33 is in an addition stage 34 to the lambda setpoint 41 added, which causes a mixture enrichment, which as a lambda specification 42 the internal combustion engine 10 is forwarded. The mixture enrichment, and the associated increase in fuel consumption, thus acts only as long as the ignition angle information 22 indicates a Zündwinkelspätverstellung and the exhaust gas temperature 31 and / or the component temperature 32 are in a critical area. This minimizes the additional consumption.

Claims (5)

Verfahren zum Betrieb einer Steuerung (1) einer Brennkraftmaschine (10), der ein Kraftstoff-Luft-Gemisch mit einem Luftverhältnis Lambda zugeführt wird, wobei die Brennkraftmaschine (10) Abgas mit einer Abgastemperatur (31) erzeugt und wobei aufgrund einer Momentenanforderung (21) eine Zündwinkelausgabe (23) eine Zündwinkelspätverstellung vornimmt, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreitung einer vorbestimmten Grenztemperatur des Abgases und/oder eines motornahe im Abgasstrang eingesetzten Bauteils und gleichzeitiger Zündwinkelspätverstellung das Luftverhältnis Lambda des Kraftstoff-Luft-Gemischs in Richtung fett verschoben wird.Method for operating a controller ( 1 ) an internal combustion engine ( 10 ), to which a fuel-air mixture with an air ratio lambda is supplied, wherein the internal combustion engine ( 10 ) Exhaust gas with an exhaust gas temperature ( 31 ) and due to a moment request ( 21 ) a firing angle output ( 23 ) performs a Zündwinkelspätverstellung, characterized in that when exceeding a predetermined limit temperature of the exhaust gas and / or a close-coupled component used in the exhaust system and simultaneous Zündwinkelspätverstellung the air ratio lambda of the fuel-air mixture is shifted in the direction of fat. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteiltemperatur (32) einer Einrichtung zur Erhöhung eines Ladedrucks einer Zuluft der Brennkraftmaschine und/oder einer Vorrichtung zur Abgasreinigung als Grenztemperaturen berücksichtigt werden.Method according to claim 1, characterized in that the component temperature ( 32 ) of a device for increasing a boost pressure of a supply air of the internal combustion engine and / or a device for exhaust gas purification are considered as limit temperatures. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgastemperatur (31) und/oder die Bauteiltemperatur (32) gemessen werden.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the exhaust gas temperature ( 31 ) and / or the component temperature ( 32 ) are measured. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgastemperatur (31) und/oder die Bauteiltemperatur (32) modelliert werden.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the exhaust gas temperature ( 31 ) and / or the component temperature ( 32 ). Anwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Betrieb einer Steuerung einer Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug ein automatisiertes Schaltgetriebe aufweist.Application of the method according to one of The preceding claims for operating a control of an internal combustion engine in a vehicle, characterized in that the vehicle has an automated transmission.
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