Aus der DE 102 00 533 AI ist ein Verfahren und eine Vorrich- tung zum Steuern einer Brennkraftmaschine bekannt. Die Brenn- kraftmaschine hat einen Sammler, von dem ein Saugrohr hin zu einem Einlass eines Zylinders der Brennkraftmaschine geführt ist. Ein Gaseinlassventil ist an dem Einlass des Zylinders angeordnet. Ein Impulsladeventil ist stromaufwärts des Gas- einlassventils in dem Saugrohr angeordnet. Abhängig von der Schaltstellung des Impulsladeventils gibt es das Saugrohr frei oder verschließt es. Ferner ist ein Einspritzventil vor- gesehen, welches den Kraftstoff zumisst. Die schnell schal- tenden Impulsladeventile, die jedem Zylinder zugeordnet sind, werden während des ersten Abschnitts der Ansaugsequenz ge- schlossen, so dass sich ein hoher Unterdruck aufbauen kann.

Nach zirka der Hälfte der Ansaugsequenz wird das Impulslade- ventil-der schnell schaltende Querschnittschalter-schlag- artig geöffnet, so dass der während des ersten Abschnitts der Ansaugsequenz erzeugte Unterdruck im Zylinder eine sehr hohe Einströmgeschwindigkeit des angesaugten Luft/Kraftstoff- Gemisches erzeugt. Die sehr schnell in den Brennraum des Zy- linders der Brennkraftmaschine einströmende Einlassluftsäule führt in dem Bereich kleinerer und mittlerer Drehzahlen der Brennkraftmaschine zu deutlichen Aufladeeffekten aufgrund der besseren Füllungscharakteristik des jeweiligen Brennraums.

Strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich der Emissionen, insbesondere der Abgasemissionen, von Kraftfahrzeugen erfor- dern, dass diese möglichst in allen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine gering gehalten werden. Insbesondere beim

Start der Brennkraftmaschine werden grundsätzlich sehr hohe Emissionen erzeugt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Brennkraftmaschine noch nicht ihre Betriebstemperatur er- reicht hat und sich so Kraftstoff an der Wandung des Saug- rohrs und/oder den Zylinderinnenwänden ablagert. Dies hat zur Folge, dass ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis in den Zylinder gegebenenfalls fehlerhaft eingestellt wird, was zu erhöhten Abgasemissionen führen kann. Darüber hinaus ver- dunstet der eingespritzte Kraftstoff vor dem Erreichen der Betriebstemperatur schlechter, was ebenfalls zu einem ver- schlechterten Verbrennungsprozess mit der Folge erhöhter Ab- gasemissionen, so NOX-, CO-und CH-Emissionen, führen kann.

Dies betrifft sowohl Brennkraftmaschinen mit Einspritzventi- len, die an den Saugrohren angeordnet sind und den Kraftstoff in die Saugrohre zumessen als auch Brennkraftmaschinen, bei denen die Einspritzventile im Zylinderkopf angeordnet sind und den Kraftstoff direkt in den Brennraum des Zylinders zu- messen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vor- richtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine zu schaffen, mit dem Schadstoffemissionen verringert werden.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschi- ne mit einem Sammler, von dem ein Saugrohr hin zu einem Ein- lass eines Zylinders der Brennkraftmaschine geführt ist, ein Gaseinlassventil, das an dem Einlass des Zylinders angeordnet ist, ein Impulsladeventil, das stromaufwärts des Gaseinlass- ventils in dem Saugrohr angeordnet ist und abhängig von sei- ner Schaltstellung das Saugrohr freigibt oder verschließt, und einem Einspritzventil, mit dem Kraftstoff zugemessen wird. Die zeitliche Lage der Einspritzzeitdauer des Kraft-

stoffs wird abhängig von einem Zeitpunkt einer Änderung der Schaltstellung des Impulsladeventils eingestellt.

Durch das Koppeln der zeitlichen Lage der Einspritzzeitdauer des Kraftstoffs an den Zeitpunkt der Änderung der Schaltstel- lung des Impulsladeventils kann sichergestellt werden, dass während des Zumessens des Kraftstoffs eine hohe Strömungsge- schwindigkeit der Luft herrscht und so einfach eine gute Auf- bereitung des Luft/Kraftstoff-Gemisches erreichbar ist, wo- durch die Emissionen verringert werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die zeitliche Lage der Einspritzzeitdauer so gewählt, dass wäh- rend der Einspritzzeitdauer die Strömungsgeschwindigkeit der Luft ihr Maximum erreicht. Dies hat den Vorteil, dass eine besonders gute Gemischaufbereitung erreichbar ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Zeitpunkt des Steuerns des Impulsladeventils in sei- ne Offenstellung während des Ansaugtaktes so gewählt, dass die Strömungsgeschwindigkeit der Luft einen vorgegebenen Wert erreicht. Dies hat den Vorteil, dass die Güte der Gemischauf- bereitung einfach einstellbar ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Zeitpunkt des Steuerns des Impulsladeventils in sei- ne Schließstellung von seiner Offenstellung während des An- saugtaktes so gewählt, dass die Strömungsgeschwindigkeit der Luft im nachfolgenden Ansaugtakt einen vorgegebenen Wert er- reicht. Dies hat den Vorteil, dass ebenfalls die Güte der Ge- mischaufbereitung einfach einstellbar ist und der Beginn der Zumessung des Kraftstoffs sehr bald nach dem Öffnen des Gas- einlassventils erfolgen kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung hängt die zeitliche Lage der Einspritzzeitdauer des Kraft- stoffs lediglich in einem Betriebszustand des Warmlaufs der

Brennkraftmaschine ab von einem Zeitpunkt einer Änderung der Schaltstellung des Impulsladeventils. Dies hat den Vorteil, dass so der Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine gering gehalten werden kann, ohne eine wesentliche Zunahme an Emis- sionen in Kauf nehmen zu müssen, da außerhalb des Betriebszu- stands des Warmlaufs in der Regel eine ausreichend gute Ge- mischaufbereitung und Kraftstoffverdampfung gewährleistet ist und dann das Impulsladeventil außerhalb des Warmlaufs so ge- steuert werden kann, dass die Brennkraftmaschine einen hohen Wirkungsgrad hat. Der Betriebszustand des Warmlaufs ist vor- zugsweise dadurch charakterisiert, dass eine Kühlmitteltempe- ratur und/oder eine Öltemperatur kleiner sind als vorgegebene Schwellenwerte und/oder die Zeit seit dem Start der Brenn- kraftmaschine kleiner ist als ein vorgegebener weiterer Schwellenwert.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen : Figur 1 eine Brennkraftmaschine mit einer Steuereinrich- tung, Figur 2a, 2b ein Ablaufdiagramm einer ersten Ausführungsform eines Programms zum Steuern der Brennkraftmaschine, Figur 3a, 3b ein weiteres Ablaufdiagramm einer weiteren Aus- führungsform eines Programms zum Steuern der Brenn- kraftmaschine, und Figur 4 Verläufe des Ventilhubs der Gaseinlass-und Gas- auslassventile, der Schaltstellung eines Impulsa- deventils aufgetragen über den Kurbelwellenwinkel und den zeitlichen Verlauf der Zumessung von Kraft- stoff.

Elemente gleicher Konstruktion und Funktion sind figurenüber- greifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Eine Brennkraftmaschine (Figur 1) umfas'st einen Ansaugtrakt 1, einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3 und einen Abgas- trakt 4. Der Ansaugtrakt umfasst vorzugsweise eine Drossel- klappe 11, ferner einen Sammler 12 und ein Saugrohr 13, das hin zu einem Zylinder Z1 über einen Einlasskanal in den Mo- torblock geführt ist. Der Motorblock umfasst ferner eine Kur- belwelle 21, welche über eine Pleuelstange 25 mit dem Kolben 24 des Zylinders Z1 gekoppelt ist.

Der Zylinderkopf 3 umfasst einen Ventiltrieb mit einem Ein- lassventil 30, einem Auslassventil 31 und Ventilantrieben 32, 33. Der Antrieb des Gaseinlassventils 30 und des Gasauslass- ventils 31 erfolgt dabei mittels einer Nockenwelle.

Der Zylinderkopf 3 umfasst ferner ein Einspritzventil 34 und eine Zündkerze 35. Alternativ kann das Einspritzventil 34 auch in dem Ansaugkanal angeordnet sein.

Der Abgastrakt 4 umfasst eine Katalysator 40.

In dem Saugrohr 13 ist ferner ein Impulsladeventil 18 ange- ordnet, das in einer Schaltstellung S, der Offenstellung OP, den Querschnitt des Saugrohrs 13 freigibt und in einer weiteren Schaltstellung S, der Schließstellung CL, den Quer- schnitt des Saugrohrs 13 verschließt.

Ferner ist eine Steuereinrichtung 6 vorgesehen, der Sensoren zugeordnet sind, die verschiedene Messgrößen erfassen und je- weils den Messwert der Messgröße ermitteln. Die Steuerein- richtung 6 ermittelt abhängig von mindestens einer der Mess- größen Stellgrößen, die dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern der Stellglieder mittels entsprechender Stellan- triebe umgesetzt werden.

Die Sensoren sind ein Pedalstellungsgeber 71, welcher die Stellung eines Fahrpedals 7 erfasst, ein Luftmassenmesser 14, welcher einen Luftmassenstrom stromaufwärts der Drosselklappe

11 erfasst, ein Temperatursensor 15, welcher die Ansaugluft- temperatur erfasst, ein Drucksensor 16, welcher den Saugrohr- druck erfasst, ein Kurbelwellenwinkelsensor 22, welcher einen Kurbelwellenwinkel CRK erfasst, ein weiterer Temperatursensor 23, welcher eine Kühlmitteltemperatur TCO erfasst, noch ein Temperatursensor 28, der eine Öltemperatur TOIL erfasst, ein Nockenwellenwinkelsensor 36, welcher den Nockenwellenwinkel erfasst und eine Sauerstoffsonde 41 welche einen Restsauer- stoffgehalt des Abgases erfasst. Je nach Ausführungsform der Erfindung kann eine beliebige Untermenge der genannten Senso- ren oder auch zusätzliche Sensoren vorhanden sein.

Die Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 11, die Gaseinlass-und Gasauslassventile 30,31, das Einspritz- ventil 34, die Zündkerze 35, die Verstelleinrichtung 37 und das Impulsladeventil 18.

Neben dem Zylinder Z1 kann die Brennkraftmaschine auch noch weitere Zylinder Z2-Z4 umfassen, denen dann ebenfalls ent- sprechende Stellglieder zugeordnet sind.

Ein Programm zum Steuern der Brennkraftmaschine, das in der Steuereinrichtung 6 abgespeichert ist, wird beim Betrieb der Brennkraftmaschine abgearbeitet. Das Programm wird in einem Schritt S1 (Figur 2a) gestartet, in dem gegebenenfalls Vari- ablen initialisiert werden. Der Start erfolgt vorzugsweise unmittelbar nach dem Beginn des Motorstarts.

In einem Schritt S2 wird der Betriebszustand BZ der Brenn- kraftmaschine abhängig von der Kühlmitteltemperatur TCO und/oder der Öltemperatur TOIL und/oder der Zeit seit der Zeitdauer T START seit dem Start der Brennkraftmaschine er- mittelt.

Anschließend wird in einem Schritt S4 geprüft, ob der Be- triebszustand BZ der Brennkraftmaschine der Warmlauf WZ ist.

Ist dies nicht der Fall, so wird das Programm in einem

Schritt S30 gestoppt. Ist die Bedingung des Schrittes S4 hin- gegen erfüllt, so wird in einem Schritt S6 ein erster Kurbel- wellenwinkel CRK IMP1 ermittelt, zu dem das Impulsladeventil 18 von seiner Schließstellung CL in seine Offenstellung OP gesteuert wird, während das Gaseinlassventil 30 den Einlass freigibt.

Der erste Kurbelwellenwinkel CRK IMP1 ist entweder in einer einfachen Ausführungsform fest vorgegeben oder kann von Be- triebsgrößen der Brennkraftmaschine abhängen. Er ist auf je- den Fall so gewählt, dass nach dem Wechsel der Schaltstellung S des Impulsladeventils 18 von seiner Schließstellung CL in die Offenstellung OP die Strömungsgeschwindigkeit der Luft einen vorgegebenen Wert erreicht. Dies ist vorzugsweise durch Versuche mit der Brennkraftmaschine vorab an einem Motorprüf- stand ermittelt.

In einem Schritt S8 wird geprüft, ob der aktuelle Kurbelwel- lenwinkel CRK gleich ist dem ersten Kurbelwellenwinkel CRK IMP1. Ist dies nicht der Fall, so verharrt das Programm für eine vorgegebene Wartezeitdauer TW in einem Schritt S10, bevor die Bedingung des Schrittes S8 erneut geprüft wird.

Ist die Bedingung des Schrittes S8 hingegen erfüllt, so wird in einem Schritt S12 das Impulsladeventil 18 in seine Offen- stellung OP gesteuert. Anschließend wird in einem Schritt S14 ein zweiter Kurbelwellenwinkel CRK IMP2 ermittelt, zu dem das Impulsladeventil wieder in seine Schließstellung CL gesteuert wird. Der zweite Kurbelwellenwinkel CRK IMP2 kann fest vorge- geben sein oder auch abhängen von Betriebsgrößen der Brenn- kraftmaschine.

In einem Schritt S16 wird geprüft, ob der aktuelle Kurbelwel- lenwinkel CRK gleich ist dem zweiten Kurbelwellenwinkel CRIMP2. Ist dies nicht der Fall, so verharrt das Programm für die vorgegebene Wartezeitdauer TW in einem schritt S20, bevor die Bedingung des Schrittes S16 erneut geprüft wird.

Ist die Bedingung des Schrittes S16 hingegen erfüllt, so wird in einem Schritt S18 das Impulsladeventil 18 in seine Schließstellung CL gesteuert. Anschließend wird die Bearbei- tung, gegebenenfalls nach der Wartezeitdauer TN erneut in dem Schritt S2 fortgesetzt.

Im Anschluss an die Bearbeitung des Schrittes S6 wird paral- lel zu den Schritten S8 bis S18 die Bearbeitung in einem Schritt S22 fortgesetzt, in dem ein Zeitwert ermittelt wird, der charakteristisch ist für die zeitliche Lage der Ein- spritzzeitdauer des Kraftstoffs. So wird in dem Schritt S22 beispielsweise der Zeitpunkt t INJ S des Beginns der Ein- spritzung abhängig von dem ersten Kurbelwellenwinkel CRIMP1 ermittelt.

Alternativ kann jedoch auch das Ende oder ein beliebiger Zwi- schenwert der Einspritzung ermittelt werden. Der Zeitpunkt tINJS wird bevorzugt durch Kennlinien oder Kennfeldinterpo- lation ermittelt. Und zwar so, dass dann während der Ein- spritzung eine hohe Strömungsgeschwindigkeit der Luft herrscht, wodurch eine gute Gemischaufbereitung erreichbar ist.

Insbesondere bei Brennkraftmaschinen mit Einspritzventilen, die an den Saugrohren 13 angeordnet sind, ist es vorteilhaft, wenn der Zeitpunkt t-INJ_S des Starts der Einspritzung so ge- wählt ist, dass bis zum Ende der Einspritzung eine ausrei- chend hohe Strömungsgeschwindigkeit der Luft herrscht und so auch die gesamte zugemessene Kraftstoffmenge in den Zylinder der Brennkraftmaschine gelangen kann.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn der Zeitpunkt t INJS des Starts der Einspritzung so gewählt ist, dass während der Einspritzzeitdauer die Strömungsgeschwindigkeit der Luft ihr Maximum erreicht. So ist eine sehr gute Gemischaufbereitung gewährleistet. Besonders einfach kann dies erreicht werden, wenn die Kennfeldwerte entsprechend gewählt sind, was durch

Versuche mit der Brennkraftmaschine an einem Motorprüfstand einfach ermittelt werden kann.

In einem Schritt S24 wird anschließend geprüft, ob die aktu- elle Zeit t gleich ist dem Zeitpunkt tINJS des Beginns der Einspritzung. Ist die Bedingung des Schrittes S24 nicht er- füllt, so wird sie erneut nach Ablauf der Wartezeitdauer T W in dem Schritt S26 erneut geprüft. Ist die Bedingung des Schrittes S24 hingegen erfüllt, so wird in einem Schritt S28 das Einspritzventil 34 zum Zumessen von Kraftstoff angesteu- ert. Anschließend wird die Bearbeitung gegebenenfalls nach der vorgegebenen Wartezeitdauer TW erneut in dem Schritt S2 fortgesetzt.

Eine alternative Ausführungsform des Programms zum Steuern der Brennkraftmaschine ist anhand des Ablaufdiagramms der Fi- guren 3a und 3b dargestellt. Anschließend an den Schritt S4 wird hier in einem Schritt S32 ein dritter Kurbelwellenwinkel CRK IMP3 ermittelt. Der dritte Kurbelwellenwinkel CRK IMP3 ist der Kurbelwellenwinkel, bei dem das Impulsladeventil 18 von seiner Offenstellung zu einer Schließsteuerung gesteuert wird und zwar noch während das Gaseinlassventil geöffnet ist.

Dadurch wird dann in dem Bereich zwischen dem Impulsladeven- til 18 und dem Gaseinlassventil 30 ein Unterdruck erzeugt, der dann bis zum erneuten Wechsel des Impulsladeventils 18 von seiner Schließposition CL in die Offenposition OP gespei- chert wird.

Der dritte Kurbelwellenwinkel CRKIMP3 ist entweder fest vor- gegeben oder wird abhängig von Betriebsgröße der Brennkraft- maschine durch Kennfeldinterpolation ermittelt. Er ist dabei so vorgegeben, dass die Strömungsgeschwindigkeit der Luft im nachfolgenden Ansaugtakt einen vorgegebenen Wert erreicht.

In einem Schritt S34 wird geprüft, ob der aktuelle Kurbelwel- lenwinkel CRK gleich ist dem dritten Kurbelwellenwinkel CRIMP3. Ist dies nicht der Fall, so verharrt das Programm

für die vorgegebene Wartezeitdauer TN in dem Schritt S36, bevor die Bedingung des Schrittes S34 erneut geprüft wird.

Ist die Bedingung des Schrittes S34 hingegen erfüllt, so wird in einem Schritt S38 das Impulsladeventil 18 in seine Schließstellung CL gesteuert.

In einem Schritt S40 wird ein vierter Kurbelwellenwinkel CRK IMP4 ermittelt. Der vierte Kurbelwellenwinkel CRK IMP4 ist entweder fest vorgegeben oder hängt ab von Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine. In einem Schritt S42 wird geprüft, ob der aktuelle Kurbelwellenwinkel CRK gleich ist dem vierten Kurbelwellenwinkel CRIMP4. Ist dies nicht der Fall, so ver- harrt das Programm für die vorgegebene Wartezeitdauer T W in einem Schritt S46, bevor die Bedingung des Schrittes S42 er- neut geprüft wird.

Ist die Bedingung des Schrittes S42 hingegen erfüllt, so wird das Impulsladeventil 18 in einem Schritt S44 in seine Offen- stellung OP gesteuert. Anschließend wird die Bearbeitung, ge- gebenenfalls nach der vorgegebenen Wartezeitdauer TW erneut in dem Schritt S2 fortgesetzt.

Im Anschluss an den Schritt S40 wird entsprechend der Ausfüh- rungsform gemäß Figur 2a und b parallel zu den Schritten S42 bis S46 die Bearbeitung in dem Schritt S48 fortgesetzt, in dem der Zeitpunkt tINJS des Beginns der Einspritzung ermit- telt wird und zwar abhängig von dem dritten und/oder dem vierten Kurbelwellenwinkel CRKIMP3, CRKIMP4. Dies erfolgt so, dass während der Einspritzung eine hohe Einströmungsge- schwindigkeit der Luft herrscht.

Bevorzugt wird der Zeitpunkt TINTS des Beginns der Ein- spritzung so gewählt, dass während der Einspritzzeitdauer die Strömungsgeschwindigkeit der Luft ihr Maximum erreicht, wo- durch eine besonders gute Gemischaufbereitung aufgrund der hohen Dynamik der Strömung erreicht werden kann. Durch eine gute Gemischaufbereitung, d. h. einer feinen Zerstäubung der

Kraftstofftropfen und einer somit sehr homogenen Luft- Kraftstoff-Mischung werden auch während des Warmlaufs Wandablagerungen oder Ablagerungen des Kraftstoffs an den Zy- linderinnenwänden des Zylinders Z1 stark verringert, was zu einem kontrollierteren Ablauf des Verbrennungsprozesses führt und damit eine Senkung der Emissionen der Brennkraftmaschine bereits im Warmlauf zur Folge hat.

In einem Schritt S52 wird geprüft, ob die aktuelle Zeit gleich ist dem Zeitpunkt t INJ S des Beginns der Einsprit- zung. Ist dies nicht der Fall, so verharrt das Programm für die vorgegebene Wartezeitdauer T W in dem Schritt S50. Ist die Bedingung des Schrittes S52 hingegen erfüllt, so wird in einem Schritt S54 das Einspritzventil zur Kraftstoffzumessung angesteuert. Anschließend wird die Bearbeitung, gegebenen- falls nach der vorgegebenen Wartezeitdauer T W, in dem Schritt S2 fortgesetzt.

Der Kurbelwellenwinkel des Steuerns des Impulsladeventils in seine Offenstellung OP oder in seine Schließstellung CL kann selbstverständlich auch als ein entsprechender Zeitpunkt aus- gedrückt werden. Ebenso kann der Zeitpunkt tINJS des Be- ginns der Einspritzung in einem entsprechenden Kurbelwellen- winkel ausgedrückt werden.

In Figur 4 ist beispielhaft der Verlauf des Ventilhubs VL des Gasauslassventils 31, gekennzeichnet mit dem Bezugszeichen 91, und der Verlauf des Ventilhubs VL des Gaseinlassventils 30, gekennzeichnet mit der 92, aufgetragen über den Kurbel- wellenwinkel CRK. Ferner ist die Schaltstellung S des Impuls- ladeventils 18 aufgetragen über den Kurbelwellenwinkel. Fer- ner ist die Ansteuerung des Einspritzventils 34 aufgetragen über die dem Kurbelwellenwinkelverlauf CRK entsprechende Zeit t. Der Beginn der Kraftstoffzumessung ist durch den Zeitpunkt tINJ S gekennzeichnet.