Automatikgetriebe

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens mit einem Automatikgetriebe. Hierbei wird ein von der

Verbrennungskraftmaschine abgegebenes Drehmoment in Abhängigkeit von einem Betriebszustand eines Antriebsstrangs des Kraftwagens verringert.

Beispielsweise wird bei einem Kraftwagen mit Automatikgetriebe während eines

Hochschaltens unter Volllast das von der Verbrennungskraftmaschine abgegebene Drehmoment begrenzt. Insbesondere fordert beispielsweise ein Getriebesteuergerät ein Motorsteuergerät zu einer Momentenbegrenzung beziehungsweise Momentenrücknahme auf. Bei einer Volllastbeschleunigung führt diese Aufforderung zu einer Reduzierung des Motormoments, also des von der Verbrennungskraftmaschine abgegebenen

Drehmoments. Nach Abschluss des Schaltvorgangs wird die Momentenbegrenzung wieder aufgehoben.

Etwa bei einer als Dieselmotor ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine wird durch das Motorsteuergerät die Einspritzmenge reduziert, also die Menge an in einen jeweiligen Brennraum von Zylindern der Verbrennungskraftmaschine eingespritztem Kraftstoff. Durch die geringere eingespritzte Kraftstoffmenge nimmt jedoch die Abgasenthalpie ab. Des Weiteren sinkt der von einem Abgasturbolader des Kraftwagens bereitgestellte Ladedruck selbst dann, wenn ein Bypass beziehungsweise ein sogenanntes Wastegate vollständig geschlossen ist. Über den Bypass kann Abgas an einer Turbine des

Abgasturboladers vorbeigeleitet werden, sodass dieser Abgasstrom nicht zum Erhöhen des Ladedrucks mittels eines Verdichters des Abgasturboladers beiträgt.

Die Momentenbegrenzung macht sich also durch einen starken Ladedruckabfall während eines Hochschaltvorgangs bemerkbar. Damit verbunden ist eine schlechtere beziehungsweise unharmonischere Anbindung im nächsthöheren Gang, nämlich dann, wenn vom Getriebesteuergerät an das Motorsteuergerät eine Momentenfreigabe übermittelt wird. Dies liegt daran, dass aufgrund des fehlenden Ladedrucks lediglich ein geringeres Drehmoment von der Verbrennungskraftmaschine abgegeben werden kann als dies bei höherem Ladedruck möglich ist.

Die DE 10 2009 000 933 A1 beschreibt eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung einer Direkteinspritzbrennkraftmaschine mit Aufladegerät. Hierbei wird eine zusätzliche Einspritzung in einer Zeitspanne von einem mittleren Stadium zu einem späten Stadium eines Kompressionshubs durchgeführt. Folglich werden brennbare Gaskomponenten, welche unverbrannte Kohlenwasserstoffe enthalten, in ein Abgasrohr abgegeben. Die brennbaren Abgaskomponenten verbrennen im Abgasrohr und erhöhen so einen

Aufladedruck des Aufladegeräts. So soll ein Beschleunigungsansprechverhalten verbessert werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass die mit dem Verringern des Drehmoments einhergehenden Nachteile zumindest abgeschwächt werden.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens mit einem Automatikgetriebe wird ein von der

Verbrennungskraftmaschine abgegebenes Drehmoment in Abhängigkeit von einem Betriebszustand eines Antriebsstrangs des Kraftwagens verringert. Hierbei wird in Abhängigkeit von einem beim Verringern des Drehmoments auftretenden Überschuss an Verbrennungsluft ein Wirkungsgrad einer Verbrennung von Kraftstoff in wenigstens einem Brennraum der Verbrennungskraftmaschine verringert. Die Verbrennungsluft wird der Verbrennungskraftmaschine mittels eines Abgasturboladers zugeführt. Der

Wirkungsgrad ist auf das von der Verbrennungskraftmaschine abgegebene Drehmoment bezogen. Mit anderen Worten wird also der Wirkungsgrad beim Verbrennen von

Kraftstoff derart verringert, dass ein Teil des in den Brennraum eingebrachten Kraftstoffs nicht oder allenfalls kaum im Hinblick auf das von der Verbrennungskraftmaschine abgegebene Drehmoment wirksam ist. Es findet also eine im Wesentlichen momentenneutrale Verbrennung von Kraftstoff in dem wenigstens einen Brennraum eines jeweiligen Zylinders der

Verbrennungskraftmaschine statt. Das momentenneutrale Verbrennen des Kraftstoffs führt jedoch dazu, dass die Abgasenthalpie deutlich gesteigert wird. Dies führt wiederum dazu, dass der von dem Abgasturbolader aufgebrachte Ladedruck besonders weitgehend aufrechterhalten werden kann.

Der aus dem Stand der Technik bekannte Einbruch des Ladedrucks aufgrund des Verringerns des von der Verbrennungskraftmaschine abgegebenen Drehmoments findet also nicht beziehungsweise in sehr stark verringertem Ausmaß statt. Entsprechend sind die Nachteile, welche mit dem Verringern des Drehmoments einhergehen, zumindest abgeschwächt. Denn beispielsweise bei einem Schaltvorgang ergibt sich eine verbesserte Anbindung im nächsten Gang, also nach dem Schaltvorgang. Des Weiteren ist der Momentenverlauf über den Schaltvorgang hinweg besonders harmonisch. Für einen Nutzer des Kraftwagens macht sich dies als eine subjektiv kürzere Schaltdauer bemerkbar.

Nach einem Schaltvorgang kann auch der Sollladedruck sehr schnell wieder eingeregelt werden. Denn durch das bewusste Verschlechtern des Wirkungsgrads kann der

Ladedruck während der Schaltung besser gehalten werden. Die Momentenfreigabe im Anschluss an den Schaltvorgang ist somit besonders schnell und besonders harmonisch, sodass für den Fahrzeugnutzer eine spürbar bessere Anbindung beziehungsweise Fahrzeugbeschleunigung erreicht wird.

Aufgrund der Stabilisierung des von dem Abgasturbolader aufgebrachten Ladedrucks werden auch Überschwinger des Ladedrucks und der Laderdrehzahl reduziert.

Maßnahmen zum Schutz des Abgasturboladers können somit insgesamt auch beim instationären Betrieb des Abgasturboladers besonders aggressiv ausgelegt werden. Denn etwa aufgrund geringerer Überschwinger des Ladedrucks, insbesondere nach einem Schaltvorgang, sind auch die Gefahren von Schäden an dem Abgasturbolader verringert. Zudem sind die Auslegung der Sollwerte des Ladedrucks und die Regelung des

Ladedrucks verbessert.

Auch im Hinblick auf eine Abgasrückführung ist das schnelle Erreichen des

Sollladedrucks nach der Aufhebung der Momentenbegrenzung, also nach dem Aufheben des Verringerns des von der Verbrennungskraftmaschine abgegebenen Drehmoments, vorteilhaft. Die Abgasrückführungsrate ist nämlich abhängig vom Verbrennungsluftverhältnis. Sinkt das Verbrennungsluftverhältnis, so wird üblicherweise die Abgasrückführungsrate reduziert. Dies liegt daran, dass man bestrebt ist, einen Minimalwert des Verbrennungsluftverhältnisses nicht zu unterschreiten. Aufgrund dieser Beschränkungen ergeben sich bei nicht stationären, also transienten Fahrmanövern, bei welchen sich das von der Verbrennungskraftmaschine abgegebene Drehmoment rasch ändert, häufige Begrenzungen der Abgasrückführungsrate. Derartige Begrenzungen werden bei dem vorliegend beschriebenen Verfahren weniger häufig vorgenommen. Dies ist im Hinblick auf die Partikelemissionen und auf die Stickoxidemissionen der

Verbrennungskraftmaschine vorteilhaft. Es kann also von der

Verbrennungskraftmaschine eine hohe Leistung abgegeben werden, wobei zugleich geringe Stickoxidemissionen und Partikelemissionen des Kraftwagens erreicht werden.

Bei einer Volllastbeschleunigung von 0 km/h auf 100 km/h kann durch das vorstehend beschriebene Verfahren eine Verbesserung um 0,2 Sekunden bis 0,4 Sekunden erreicht werden. Durch das nicht-momentenwirksame Einbringen von Kraftstoff in den wenigstens einen Brennraum der Verbrennungskraftmaschine in Abhängigkeit von dem Überschuss an Verbrennungsluft kann nämlich die Abgasenthalpie an einer Turbine des

Abgasturboladers erhöht und somit dem Ladedruckeinbruch entgegengewirkt werden.

Aufgrund des Überschusses an Verbrennungsluft findet eine vollständige Verbrennung des nicht-momentenwirksam eingebrachten Kraftstoffs in dem wenigstens einen

Brennraum statt. Folglich führt zudem das Einbringen des Kraftstoffs zu keiner

Verschlechterung der Emissionen im Hinblick auf Kohlenmonoxid und

Kohlenwasserstoffe.

Die Aufrechterhaltung des Luftüberschusses während der Momentenreduzierung führt jedoch zu einem höheren Ladedruck dann, wenn die Momentenbegrenzung

beziehungsweise das Verringern des Drehmoments wieder aufgehoben wird. Des Weiteren liegt im Anschluss an die Momentenreduzierung, also nach dem Aufheben der Momentenbegrenzung, ein besonders geringer Luftmangel vor. Das Verzögern einer Einspritzmengenfreigabe zur Rauchbegrenzung, also zum Verhindern der Einstellung eines zu fetten Gemisches, ist folglich insbesondere bei transienten oder dynamischen, also nicht-stationären Betriebszuständen der Verbrennungskraftmaschine weniger stark ausgeprägt und weniger lang aktiv. Dementsprechend steht besonders rasch mehr Drehmoment zur Verfügung. Auch die von dem Verbrennungsluftverhältnis abhängige Verringerung der

Abgasrückführungsrate, welche insbesondere bei transienten Betriebszuständen der Verbrennungskraftmaschine auftritt, ist weniger stark aktiv. Dementsprechend ist eine größere Abgasrückführungsrate möglich. Folglich werden weniger Stickoxide freigesetzt als dies bei einer geringeren Abgasrückführungsrate der Fall wäre.

Bei dem Automatikgetriebe kann es sich um ein automatisiertes Schaltgetriebe, ein Wandlerautomatikgetriebe oder ein Doppelkupplungsgetriebe handeln. Des Weiteren kann die Verbrennungskraftmaschine als Ottomotor oder als Dieselmotor ausgebildet sein.

Der Betriebszustand des Antriebsstrangs, von welchem abhängig das abgegebene Drehmoment verringert wird, kann insbesondere ein Gangwechsel sein.

Dementsprechend kann das von der Verbrennungskraftmaschine abgegebene

Drehmoment bei einem Gangwechsel in einen höheren Gang oder in einen niedrigeren Gang verringert werden. Beispielsweise kann nämlich eine Anforderung einer

Momentenrücknahme, also eines Verringerns des von der Verbrennungskraftmaschine abgegebenen Drehmoments, bei einem Hochschalten in den höheren Gang

insbesondere bei hoher Last oder Volllast auftreten. Des Weiteren kann eine Anforderung einer Momentenrücknahme bei einer Rückschaltung in den niedrigeren Gang bei hoher Last auftreten, etwa wenn beim Hinauffahren einer Steigung vom dritten Gang in den zweiten Gang rückgeschaltet oder heruntergeschaltet wird. In derartigen Situationen kann somit der Ladedruckabfall verhindert beziehungsweise besonders weitgehend verringert werden.

Zusätzlich oder alternativ kann die Momentenreduzierung durch einen Eingriff eines elektronischen Stabilitätsprogramms bedingt sein. Insbesondere kann daher das von der Verbrennungskraftmaschine abgegebene Drehmoment bei einem durch das

elektronische Stabilitätsprogramm bewirkten Eingriff verringert werden. Auch hier ist das Vermeiden beziehungsweise Verringern des Ladedruckabfalls vorteilhaft.

Des Weiteren kann eine Anforderung einer Momentenrücknahme beziehungsweise des Verringerns des von der Verbrennungskraftmaschine abgegebenen Drehmoments bei einem Kriechen des Kraftwagens auftreten. Bei diesem Kriechen ist der Kraftfluss im Getriebe nicht unterbrochen, sondern das Automatikgetriebe, insbesondere

Doppelkupplungsgetriebe, bleibt eingekuppelt. Hier sorgt die Momentenrücknahme für einen Schutz der Kupplung. Auch dann, wenn das von der Verbrennungskraftmaschine abgegebene Drehmoment beim Kriechen des Kraftwagens verringert wird, ist somit das Verringern des Wirkungsgrads in Abhängigkeit von dem Überschuss an Verbrennungsluft vorteilhaft.

Vorzugsweise wird beim Ermitteln des Überschusses an Verbrennungsluft ein

vorbestimmtes Verbrennungsluftverhältnis berücksichtigt. Bei dem vorbestimmten Verbrennungsluftverhältnis handelt es sich insbesondere um ein mageres Gemisch, da sich so ein im Hinblick auf den Kraftstoffverbrauch effizienter Betrieb der

Verbrennungskraftmaschine gewährleisten lässt. Bezogen auf dieses vorbestimmte Verbrennungsluftverhältnis kann dann der Überschuss an Verbrennungsluft ermittelt werden.

Vorzugsweise wird zum Ermitteln des Überschusses an Verbrennungsluft eine Mehrzahl von einen Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine beschreibenden Parametern berücksichtigt. Beispielsweise können die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine, die effektive Einspritzmenge, die Temperatur der Luft in einem Saugrohr der

Verbrennungskraftmaschine und der Ladedruck im Saugrohr zum Ermitteln des

Überschusses herangezogen werden. Zum Ermitteln des Überschusses an

Verbrennungsluft können jedoch zusätzlich oder alternativ auch Parameter wie beispielsweise die Luftmasse, die Füllung und der Umgebungsdruck herangezogen werden.

Vorzugsweise wird der Wirkungsgrad der Verbrennung durch wenigstens eine späte Nacheinspritzung von Kraftstoff in den wenigstens einen Brennraum der

Verbrennungskraftmaschine verringert. Eine Menge und/oder ein Zeitpunkt der wenigstens einen späten Nacheinspritzung kann in Abhängigkeit von dem Überschuss an Verbrennungsluft eingestellt werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und

Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen

Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Dabei zeigen:

Fig. 1 in einem Graphen die Auswirkungen einer späten Nacheinspritzung auf die

Abgastemperatur und den Ladedruck bei einem Gangwechsel in einen höheren Gang bei einem Kraftwagen mit Automatikgetriebe;

Fig. 2 in einem weiteren Graphen eine Wärmefreisetzung aufgrund der späten

Nacheinspritzung sowie ein Integral des Heizverlaufs;

Fig. 3 ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen eines Verfahrens, bei welchem durch die späte Nacheinspritzung ein Ladedruckabfall im Anschluss an eine Momentenreduzierung verringert wird;

Fig. 4 ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen eines alternativen Verfahrens, bei welchem auf anderem Wege eine Verringerung des Wirkungsgrads einer Verbrennung von Kraftstoff in Brennräumen der

Verbrennungskraftmaschine erreicht wird; und

Fig. 5 eine Darstellung zum Veranschaulichen der Berechnung einer Menge und eines Einspritzzeitpunkts der späten Nacheinspritzung.

Anhand von Fig. 1 soll erläutert werden, wie bei einem Kraftwagen mit Automatikgetriebe durch Anheben der Abgasenthalpie mittels später Nacheinspritzungen während eines Hochschaltens ein unerwünscht starker Ladedruckabfall vermieden werden kann. Wenn nämlich beispielsweise bei hoher Last und insbesondere Volllast einer

Verbrennungskraftmaschine des Kraftwagens mit dem Automatikgetriebe ein

Gangwechsel in einen höheren Gang erfolgt, so wird kurzzeitig das von der

Verbrennungskraftmaschine abgegebene Drehmoment verringert.

Bei der vorstehend beispielhaft beschriebenen Verbrennungskraftmaschine handelt es sich insbesondere um einen Dieselmotor. Ein Getriebesteuergerät des

Automatikgetriebes fordert dementsprechend das Motorsteuergerät des Dieselmotors auf, das Motormoment, also das von dem Dieselmotor abgegebene Drehmoment, etwa während einer Volllasthochschaltung zu verringern. Bei dem Dieselmotor wird dies durch die Verringerung einer Einspritzmenge umgesetzt. Die Menge an eingespritztem

Kraftstoff wird also reduziert. Dadurch nimmt jedoch die Abgasenthalpie an einer Turbine eines Abgasturboladers ab. Dementsprechend bricht der von einem Verdichter des Abgasturboladers bereitgestellte Ladedruck ein, selbst wenn ein Bypass zum Umgehen der Turbine geschlossen ist.

Wenn dann in dem Automatikgetriebe der Zielgang eingelegt ist und von dem

Getriebesteuergerät wiederum eine Momentenfreigabe erfolgt, werden dennoch die Einspritzmenge und somit auch das Motormoment für eine gewisse Zeit beschränkt. Dies liegt daran, dass aufgrund des zu geringen Ladedrucks nicht mehr Kraftstoff in den jeweiligen Brennraum der Zylinder des Dieselmotors eingespritzt werden kann, als dies zum Einstellen eines gewünschten Verbrennungsluftverhältnisses (Lambda) vorgesehen ist. Dies soll anhand von Fig. 1 veranschaulicht werden.

In einem Graphen 10 in Fig. 1 veranschaulicht eine erste Kurve 12 den zeitlichen Verlauf der Motordrehzahl des Dieselmotors, welche über einer Zeitachse 14 aufgetragen ist. Eine weitere, stufenförmige Kurve 16 veranschaulicht den jeweils im Automatikgetriebe eingelegten Gang beim Hochschalten. Dementsprechend sinkt vor dem jeweiligen Gangwechsel die Motordrehzahl. Eine weitere Kurve 18 veranschaulicht den zeitlichen Verlauf der Abgastemperatur, wie sie infolge der zum Zeitpunkt des Gangwechsels vorgenommenen Einspritzmengenreduzierung auftritt. Dementsprechend sorgt die Verringerung der eingespritzten Menge an Kraftstoff für einen Temperaturabfall, welcher bei dem jeweiligen Gangwechsel auftritt. Eine weitere Kurve 20 veranschaulicht die für das von dem Dieselmotor abgegebene Drehmoment wirksame Einspritzmenge an Kraftstoff. Dementsprechend wird unmittelbar vor dem Gangwechsel die eingespritzte und für das Drehmoment wirksame Menge an Kraftstoff verringert. Dies äußert sich auch in einem Abfall des von dem Verdichter des Abgasturboladers bereitgestellten

Ladedrucks, welcher durch eine weitere Kurve 22 in Fig. 1 veranschaulicht ist.

Dieser Ladedruckeinbruch wird vorliegend wie nachstehend beschrieben verhindert. Es wird nämlich eine jeweilige späte Nacheinspritzung 24 beim jeweiligen Gangwechsel vorgenommen. Diese Nacheinspritzung 24 ist jedoch nicht momentenwirksam.

Vorliegend sorgt die späte Nacheinspritzung 24 dafür, dass zwar die Abgastemperatur steigt, welche in Fig. 1 durch eine weitere Kurve 26 dargestellt ist. Jeweilige Bereiche 28, 30 zwischen der Kurve 18 und der Kurve 26 veranschaulichen demnach in Fig. 1 die Steigerung der Abgastemperatur, welche durch die späten Nacheinspritzungen 24 bewirkt ist. Des Weiteren veranschaulicht eine weitere Kurve 32 den zeitlichen Verlauf des Ladedrucks, welcher von dem Abgasturbolader bereitgestellt wird. Auch hier geben jeweilige Bereiche 34, 36 die Ladedrucksteigerungen an, welche durch die späten Nacheinspritzungen 24 bewirkt werden. Es ist erkennbar, dass der Ladedruck so gut wie gar nicht einbricht, sondern sehr gut dem jeweiligen Sollwert folgt, wobei der Sollwert des Ladedrucks in Fig. 1 durch eine weitere Kurve 38 veranschaulicht ist.

Vorliegend wird bei dem Einbringen des Kraftstoffs mittels der späten Nacheinspritzungen 24 die Tatsache ausgenutzt, dass der Ladedruck während der kurzfristigen

Momentenreduzierung höher ist, als dies für den Betriebszustand der

Verbrennungskraftmaschine erforderlich ist. Dies liegt an der Trägheit des

Abgasturboladers. Diese Trägheit führt zu einem Überschuss an Verbrennungsluft beziehungsweise zu einem Füllungsüberschuss während der kurzfristigen

Momentenreduzierung, welche beispielsweise durch den Schaltvorgang, alternativ jedoch auch etwa durch einen Eingriff eines elektronischen Stabilitätsprogramms, ausgelöst sein kann.

Dieser Überschuss an Verbrennungsluft ermöglicht es, eine zusätzliche Einspritzung etwa in Form der späten Nacheinspritzung 24 vorzunehmen und somit die Abgasenthalpie momentenneutral beziehungsweise nicht-momentenwirksam im Brennraum des jeweiligen Zylinders zu erhöhen. Die späte Nacheinspritzung 24 findet deutlich nach dem oberen Totpunkt statt, in welchem die Zündung des in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffs stattfindet. Die Abgasenthalpie wird demnach vorliegend zur bestmöglichen Erhaltung des Füllungsüberschusses verwendet, also des Überschusses an

Verbrennungsluft.

Nach Beendigung der Momentenreduzierung wird der weiterhin vorhandene

Füllungsüberschuss dann für einen besonders schnellen Drehmomentaufbau genutzt. Im Hinblick auf die Freisetzung von Stickoxiden ist jedoch die (jeweilige) späte

Nacheinspritzung 24 neutral, da der Verbrennungsschwerpunkt ebenfalls in Richtung spät verschoben wird und somit die Druckspitzen und Temperaturspitzen niedriger ausfallen. Auch im Hinblick auf die Emission von Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen führt das Verfahren zu keiner höheren Belastung, da aufgrund des Luftüberschusses eine vollständige Verbrennung der momentenneutral (und zusätzlich) eingespritzten

Kraftstoffmenge, also der mittels der Nacheinspritzung 24 eingespritzten Kraftstoffmenge stattfindet.

Die Aufrechterhaltung des Luftüberschusses während der Momentenreduzierung führt jedoch zu höheren Ladedrücken im Anschluss an die Momentenreduzierung, also dann, wenn von der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise dem Dieselmotor wieder das volle Drehmoment abgegeben werden darf. Zudem tritt im Anschluss an die

Momentenreduzierung ein geringerer Luftmangel auf. Die Einspritzmengenfreigabe erfolgt also weniger stark verzögert, sodass rascher mehr Drehmoment verfügbar ist. Zudem ist eine transiente, vom Verbrennungsluftverhältnis abhängige Reduzierung einer Abgasrückführungsrate weniger stark aktiv, sodass eine höhere Abgasrückführungsrate ermöglicht ist. Dies führt zu einer verringerten Freisetzung von Stickoxiden.

In Fig. 2 ist auf einer Ordinate 40 der Kurbelwinkel in Grad aufgetragen, wobei ein Kurbelwinkel von 0 Grad dem oberen Totpunkt bei der Zündung des Kraftstoffs entspricht. Eine erste Kurvenschar 42 veranschaulicht die Wärmefreisetzung durch die einzelnen Zylinder der Verbrennungskraftmaschine aufgrund der am oberen Totpunkt vorgenommenen Haupteinspritzung und aufgrund der späten Nacheinspritzung 24. Die späte Nacheinspritzung 24 kann dementsprechend beispielsweise in einem Bereich von 60 Grad Kurbelwinkel bis 80 Grad Kurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt

vorgenommen werden. Eine weitere Kurvenschar 44 veranschaulicht das Integral des Heizverlaufs. Hier gibt ein Anstieg 46 den Anteil der späten Nacheinspritzung 24 am Heizverlauf an. Es wird also auch aus dieser Darstellung die Steigerung der

Abgastemperatur aufgrund der späten Nacheinspritzung 24 ersichtlich.

Anhand von Fig. 3 soll veranschaulicht werden, wann etwa die späte Nacheinspritzung 24 vorgenommen wird, um die Abgasenthalpie anzuheben und den Ladedruckabfall zu vermeiden. Nach einem Start 48 des Verfahrens erfolgt eine Abfrage 50, ob ein externer Eingriff im Sinne einer Verringerung des Drehmoments vorhanden ist. Eine solche Verringerung des von dem Dieselmotor abgegebenen Drehmoments kann zum Beispiel bei einer Hochschaltung unter Volllast, bei einer Rückschaltung bei hoher Last, beim Kriechen des Kraftwagens oder bei einem Eingriff des elektronischen

Stabilitätsprogramms vorkommen. Ist ein solcher externer Eingriff vorhanden, wird in einem nächsten Schritt 52 geprüft, ob ein vorbestimmter Betriebszustand freigegeben ist. Dies erfolgt beispielsweise anhand einer Bewertung 54 von Daten oder Parametern wie etwa der Last, einer Position eines Fahrpedals, einer Drehzahl, dem eingelegten Gang, dem Ladedruck beziehungsweise der Motortemperatur.

Ist der Betriebszustand freigegeben, so wird in einem nachfolgenden Schritt 56 geprüft, ob die Dauer der Momentenrücknahme beziehungsweise des externen Eingriffs geringer ist als eine vorgegebene Begrenzung beziehungsweise kürzer als eine Zeitspanne vorgegebener Dauer. Mit anderen Worten wird also im Schritt 56 geprüft, ob es sich bei der Momentenrücknahme um einen kurzzeitig geforderten Eingriff handelt. Insbesondere bei der Momentenrücknahme für einen Schaltvorgang kann für das Verringern des abgegebenen Drehmoments eine Zeitdauer von etwa 500 Millisekunden vorgesehen sein.

Ist die Dauer des Eingriffs nicht kleiner als die Begrenzung, so gelangt das Verfahren zu einem Ende 58. Ist jedoch die Dauer des Eingriffs kleiner als die Begrenzung, so erfolgt anschließend eine Berechnung 60 eines Füllungsüberschusses, also eines Überschusses an Verbrennungsluft bezogen auf ein vorbestimmtes Verbrennungsluftverhältnis

(Lambda), also bezogen auf einen Zielwert für das Verbrennungsluftverhältnis. Anhand dieses Überschusses wird dann in einem nachfolgenden Schritt 62 die zusätzliche Nacheinspritzung 24 berechnet, und zwar die Menge und der Einspritzzeitpunkt. Daran anschließend kommt es zur Durchführung 64 der Nacheinspritzung 24, bevor das

Verfahren zu dem Ende 58 gelangt.

Anhand von Fig. 4 soll ein alternatives Verfahren beschrieben werden, bei welchem die Schritte bis zu der Berechnung 60 jedoch dem Verfahren gemäß Fig. 3 gleich sind.

Jedoch wird hier auf anderem Wege eine Verschlechterung des Wirkungsgrads der Verbrennungskraftmaschine im Hinblick auf das von der Verbrennungskraftmaschine abgegebene Drehmoment erreicht. Die Wirkungsgradverschlechterung in Form der momentenunwirksamen Nacheinspritzung 24 wird also durch eine andere Art der

Wirkungsgradverschlechterung ersetzt. Dementsprechend erfolgt im Anschluss an die Berechnung 60 eine Ermittlung 66 der Wirkungsgradreduktion. Beispielsweise kann bei einer als Ottomotor ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine der Zündzeitpunkt verstellt werden, oder es kann der Einspritzzeitpunkt einer Haupteinspritzung verändert werden. Es sind dementsprechend auch andere Formen der Reduktion oder

Verringerung des Wirkungsgrads der Verbrennung von Kraftstoff aufgrund

innermotorischer Verstellparameter denkbar.

In einem an die Ermittlung 66 anschließenden Schritt folgt wiederum die Durchführung 68 der Verringerung des Wirkungsgrads der Verbrennung, bevor das Verfahren zu dem Ende 58 gelangt.

Anhand von Fig. 5 soll die Berechnung 60 gemäß einer möglichen Alternative für deren Durchführung erläutert werden. Zur Ermittlung 70 eines Referenzladedrucks kann eine Reihe von den Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere des Dieselmotors, beschreibenden Parametern herangezogen werden, beispielsweise eine Motordrehzahl 72, eine effektive Einspritzmenge 74 und eine Temperatur 76 in einem Saugrohr beziehungsweise Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine. Des Weiteren kann der Ladedruck 78 im Saugrohr berücksichtigt werden. Der Referenzladedruck ist dann derjenige Ladedruck, welcher bei einem vorbestimmten Verbrennungsluftverhältnis in Anbetracht etwa der Motordrehzahl 72, der effektiven Einspritzmenge 74 und der Temperatur 76 der Luft beziehungsweise Verbrennungsluft im Saugrohr vorliegen sollte, um das vorbestimmte Verbrennungsluftverhältnis zu erreichen. Unter Berücksichtigung des tatsächlichen Ladedrucks 78 im Saugrohr lässt sich nun in einem nachfolgenden Schritt 80 beispielsweise eine Kennzahl berechnen, welche den Überschuss des

Ladedrucks, also den Überschuss an Verbrennungsluft, angibt.

Beispielsweise kann aus dem Referenzladedruck und dem tatsächlichen Ladedruck 78 eine Differenz oder ein Quotient gebildet werden, um die Kennzahl zu erhalten. Es sind jedoch auch andere Möglichkeiten des Bereitstellens einer solchen Kennzahl vorstellbar. Des Weiteren können für die Ermittlung 70 des Referenzladedrucks auch weitere

Parameter wie beispielsweise ein Umgebungsdruck 82 und eine Luftmasse 84

herangezogen werden. Des Weiteren kann über die Luftmasse 84 und eine Füllung 86 beziehungsweise den Liefergrad der tatsächliche Ladedruck 78 berechnet werden. Der tatsächliche Ladedruck 78 im Saugrohr braucht also nicht gemessen werden. Vielmehr sind auch andere Möglichkeiten für die Ermittlung des Ladedrucks 78 vorhanden.

Im Rahmen der Berechnung 60 (vergleiche Fig. 3) können zur Ermittlung einer Menge 88 der Nacheinspritzung 24 Größen wie etwa die Temperatur 76 der Luft im Saugrohr, die Motordrehzahl 72, die effektive Einspritzmenge 74 sowie gegebenenfalls eine Temperatur 90 des Abgases in einem Abgaskrümmer der Verbrennungskraftmaschine, also stromabwärts der Auslassventile, verwendet werden. Diese Temperatur 90 kann mittels eines entsprechenden Temperatursensors erfasst werden.

Bei der Ermittlung eines Zeitpunkts 92 der im Rahmen der Nacheinspritzung 24 in den Brennraum eingespritzten, nicht momentenwirksamen Menge 88 können unter

Berücksichtigung der im Schritt 80 ermittelten Kennzahl ebenfalls die vorstehend für die Ermittlung der Menge 88 genannten Größen herangezogen werden.

Im Rahmen der Berechnung 60 (vergleiche Fig. 3) der Nacheinspritzung 24 werden also bevorzugt die Menge 88 und der Zeitpunkt 92 für die Nacheinspritzung 24 ermittelt.

Zudem erfolgt bevorzugt eine Ermittlung des Verbrennungsschwerpunkts, also des Zustands, in welchem 50 Prozent des Gemisches im Brennraum verbrannt sind. Diese Ermittlung wird bevorzugt anhand des Überschusses an Verbrennungsluft bei dem entsprechenden Druck im Saugrohr vor dem Eintritt in den Brennraum vorgenommen. Es wird also bevorzugt der stromabwärts des Verdichters des Abgasturboladers vorliegende Druck berücksichtigt.

Vorliegend wird vorzugsweise die den Ladedrucküberschuss angebende Kennzahl herangezogen, um eine Beschreibung der Verbrennungsbedingungen im Brennraum vorzunehmen. Die Ermittlung des Überschusses an Ladedruck wird hierbei über zwei wichtige Abhängigkeiten in der Kennzahl zusammengefasst, nämlich über das

Verbrennungsluftverhältnis und somit die Verfügbarkeit von Sauerstoff und über den Druck im Zylinder vor Einspritzbeginn. Anhand dieser Kennzahl kann dann die

kontrollierte Spätverstellung der Verbrennung exakt gesteuert stattfinden. Hierbei werden in vorteilhafter Weise keine mit einer Latenz behafteten Rückkopplungsglieder wie etwa eine Lambdasonde oder ein Temperatursensor benötigt, welcher die Temperatur im Abgaskrümmer stromabwärts der Auslassventile der Zylinder misst. Es können jedoch optional die von einem solchen Temperatursensor gelieferten Messwerte zur

Vorsteuerung der Kennzahl benutzt werden.

Aufgrund der sehr exakten Steuerung erzeugt der Dieselmotor beziehungsweise die Verbrennungskraftmaschine trotz der sehr späten Verbrennungslage keine zusätzlichen schädlichen Emissionen in Form von Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxid und Partikeln. Des Weiteren wird die Abhängigkeit des Saugrohrdrucks von dem vorbestimmten Verbrennungsluftverhältnis (Lambda) in der Berechnung 60 des Ladedrucküberschusses berücksichtigt. Zugleich geht die im Schritt 80 (vergleiche Fig. 5) ermittelte Kennzahl auch in die Kennfeldstruktur ein, in welcher die Menge 88 der Nacheinspritzung 24 und der Zeitpunkt 92 der Nacheinspritzung 24 ermittelt werden.

Anstelle des beispielsweise in Grad Kurbelwinkel angebbaren Zeitpunkts 92 der

Nacheinspritzung 24 nach der Haupteinspritzung kann auch eine Einspritzpause vorgegeben werden, welche zwischen der Haupteinspritzung und der Nacheinspritzung 24 vorhanden ist. Die Kennfeldstruktur der Nacheinspritzmenge und der Einspritzpausen hat auch einen Einfluss auf die Gemischaufbereitung im Brennraum vor dem oberen Totpunkt.

Durch die ergänzte, späte Nacheinspritzung 24 während des Schaltvorgangs kann also der Ladedruckeinbruch deutlich reduziert werden. Die Nacheinspritzung 24 wird dabei bezogen auf den oberen Totpunkt, in welchem die Zündung des Gemisches stattfindet, so spät abgesetzt, dass die Nacheinspritzung 24 nicht oder kaum momentenwirksam ist. Durch die späte, jedoch noch brennende, Nacheinspritzung 24 kann somit die

Gesamteinspritzmenge und damit die Abgasenthalpie deutlich gesteigert werden.

Bei dem Dieselmotor lässt sich die Spätverstellung über das Absetzen der späten Nacheinspritzung 24 einfach realisieren. In analoger Weise lässt sich jedoch bei einem Ottomotor das Prinzip der Wirkungsgradverschlechterung beim Verbrennen von Kraftstoff ebenfalls erreichen, beispielsweise durch eine Verstellung des Zündzeitpunkts.

Daimler AG

Bezugszeichenliste

10 Graph

12 Kurve

14 Zeitachse

16 Kurve

18 Kurve

20 Kurve

22 Kurve

24 Nacheinspritzung

26 Kurve

28 Bereich

30 Bereich

32 Kurve

34 Bereich

36 Bereich

38 Kurve

40 Ordinate

42 Kurvenschar

44 Kurvenschar

46 Anstieg

48 Start

50 Abfrage

52 Schritt

54 Bewertung

56 Schritt

58 Ende

60 Berechnung

62 Schritt

64 Durchführung 66 Ermittlung

68 Durchführung

70 Ermittlung

72 Motordrehzahl

74 Einspritzmenge

76 Temperatur

78 Ladedruck

80 Schritt

82 Umgebungsdruck

84 Luftmasse

86 Füllung

88 Menge

90 Temperatur

92 Zeitpunkt