WO2016201468A1 - Verfahren zum betreiben eines durch eine drosselklappe steuerbaren zweitakt-ottomotors - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines durch eine drosselklappe steuerbaren zweitakt-ottomotors Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method for operating a controllable by a throttle two-stroke gasoline engine with at least one cylinder, is injected directly into the fuel in a dependent on the speed and the throttle position, preprogrammed amount.
  • fuel quantity to be injected can also be determined only insufficiently.
  • sudden load increase in two-stroke gasoline engines for example, for off-road motorcycles, it is known (EP 0 761 952 A2) to monitor the angle of the throttle and in one of the speed and the throttle position dependent, pre-programmed quantity to increase injected fuel when the angle of the
  • Throttle position is increased relative to the angle specified for the respective operating point by the driver, so that by a disproportionate increase in torque, the sudden load change can be considered.
  • Fuel quantity changes the air-fuel ratio sensitive.
  • the invention is therefore based on the object, a method for operating a two-stroke gasoline engine in such a way that even for rapid
  • Load changes can be provided for the combustion advantageous air-fuel mixture.
  • the invention solves the problem set by the fact that the pre-programmed fuel quantity to be injected into the cylinder depends on the adjustment speed and the adjustment direction of the throttle valve by means of these parameters
  • Modified correction amounts to comply with predetermined air-fuel ratios and the corrected amount of fuel is injected into the cylinder.
  • the invention is based on the finding that due to the long
  • Throttle valve dependent amount of fuel is accurate to the cycle, it comes in comparison to a steady state operation to a richer air-fuel mixture.
  • the rapid closing of the throttle results in a reverse relationship.
  • the inertia of the air masses in the air path leads to the fact that the reduced fuel quantity due to the closing movement of the throttle valve initially leads to a leaning of the air-fuel mixture in the cylinder. It must therefore be pre-programmed for stationary operation of the two-stroke gasoline engine for the individual throttle positions fuel quantity in the case of rapid opening of the
  • Throttle reduced, but increased in the case of a lock.
  • Throttle position stored in stationary operation related fuel quantities, so that, depending on the adjustment and the
  • Fuel quantities are injected into the cylinder to be able to comply with predetermined air-fuel ratios even during the rapid opening and closing of the throttle. With an adapted choice of the correction amounts, the respective air-fuel ratio can be changed arbitrarily.
  • Throttle valve to be injected into the cylinder.
  • Fig. 2 is a representation corresponding to Fig. 1 of the time course of the throttle position, for stationary operation
  • Correction amount actually injected fuel amount, air fuel ratio, and engine speed when correcting the injected fuel amount
  • Fig. 3 shows the timing of the parameters shown in FIG. 1, but for the rapid closing of the throttle and
  • the curve 1 representing the time course of the throttle position ⁇ shows a steep rise between times ti and t2, which corresponds to a rapid opening of the throttle valve.
  • This increase is followed by the preprogrammed fuel quantity q p related to stationary operation according to the curve 2, which indicates the amount of fuel injected into the cylinder due to a lack of correction.
  • the speed n increases in the time interval between ti and t 2 , as can be seen from the curve 3.
  • the air-fuel ratio ⁇ changes according to the curve 4.
  • the preprogrammed amount of fuel q p is corrected during the rapid opening of the throttle flap according to FIG. 2 by a stored correction amount q k , which the on the air masses in the cylinder
  • Fuel quantity q e is increased according to the preprogrammed amount of fuel qp accordingly, then, according to FIG. 4 again

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines durch eine Drosselklappe steuerbaren Zweitakt-Ottomotors mit wenigstens einem Zylinder angegeben, in den Kraftstoff in einer von der Drehzahl (n) und der Drosselklappenstellung (α) abhängigen, vorprogrammierten Menge (qp) unmittelbar eingespritzt wird. Um ein konstantes Luft-Kraftstoffverhältnis auch während rascher Stellbewegungen der Drosselklappe zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass die in den Zylinder einzuspritzende, vorprogrammierte Kraftstoffmenge (qp) in Abhängigkeit von der Verstellgeschwindigkeit und der Verstellrichtung der Drosselklappe mithilfe von zu diesen Parametern abgespeicherten Korrekturmengen (qk) zur Einhaltung vorgegebener Luft-Kraftstoffverhältnisse geändert und die korrigierte Kraftstoffmenge (qe) in den Zylinder eingespritzt wird.

Description

Verfahren zum Betreiben eines durch eine Drosselklappe steuerbaren
Zwe i takt-Otto m oto rs Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines durch eine Drosselklappe steuerbaren Zweitakt-Ottomotors mit wenigstens einem Zylinder, in den Kraftstoff in einer von der Drehzahl und der Drosselklappenstellung abhängigen, vorprogrammierten Menge unmittelbar eingespritzt wird.
Stand der Technik
Bei Zweitakt-Ottomotoren kann durch eine genaue Dosierung der in jedem Arbeitszyklus eingespritzten Kraftstoffmengen ein für die Verbrennung vorteilhaftes Luft-Kraftstoffverhältnis in den jeweiligen einerseits durch die Drosselklappenstellung und anderseits durch die Motordrehzahl bestimmten Betriebspunkten sichergestellt werden. Dies gilt allerdings nicht für rasche Belastungsänderung, weil sich bei solchen raschen Belastungsänderungen die sich jeweils im Zylinder befindlichen Luftmassen nur schwierig bestimmen lassen, sodass die zum Einhalten eines vorgegebene Luft- Kraftstoffverhältnisses in Abhängigkeit von der jeweiligen Luftmasse
einzuspritzende Kraftstoffmenge ebenfalls nur ungenügend festgelegt werden kann. Um bei Zweitakt-Ottomotoren beispielsweise für geländegängige Motorräder einen durch ein zu überwindendes Hindernis bedingten, plötzlichen Lastanstieg berücksichtigen zu können, ist es bekannt (EP 0 761 952 A2), den Winkel der Drosselklappe zu überwachen und die in einer von der Drehzahl und der Drosselklappenstellung abhängigen, vorprogrammierten Menge an eingespritztem Kraftstoff zu erhöhen, wenn der Winkel der
Drosselklappenstellung gegenüber dem für den jeweiligen Betriebspunkt vorgegebenen Winkel durch den Fahrer vergrößert wird, sodass durch eine überproportionale Steigerung des Drehmoments die plötzliche Laständerung berücksichtigt werden kann. Eine solche Steuerung der eingespritzten
Kraftstoffmenge ändert allerdings das Luft-Kraftstoffverhältnis empfindlich.
Um bei Zweitakt-Ottomotoren die Abgasbelastung mit Kohlenwasserstoffen bei einer zunehmenden Belastung im Bereich der Leerlaufdrehzahl zu verringern, ist es bekannt (US 5 282 448 A), die für die Gemischbildung angesaugte Luftmenge bei gleichzeitiger Erhöhung des Kraftstoffs entsprechend der geforderten Belastung zu verringern, was zu einer Anfettung des Luft- Kraftstoffgemischs und damit zu einer Änderung des Luft-Kraftstoffverhältnisses führt.
Darstellung der Erfindung Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Zweitakt-Ottomotors so auszugestalten, dass auch für rasche
Belastungsänderungen ein für die Verbrennung vorteilhaftes Luft- Kraftstoffgemisch bereitgestellt werden kann.
Ausgehend von einem Verfahren zum Betreiben eines Zweitakt-Ottomotors der eingangs geschilderten Art löst die Erfindung die gestellte Aufgabe dadurch, dass die in den Zylinder einzuspritzende, vorprogrammierte Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von der Verstellgeschwindigkeit und der Verstellrichtung der Drosselklappe mithilfe von zu diesen Parametern abgespeicherten
Korrekturmengen zur Einhaltung vorgegebener Luft-Kraftstoffverhältnisse geändert und die korrigierte Kraftstoffmenge in den Zylinder eingespritzt wird.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass aufgrund des langen
Luftpfads von Zweitakt-Motoren mit einer Kurbelkastenspülung die Trägheit der Luftmassen bei einer raschen Verstellung der Drosselklappe nicht unberücksichtigt bleiben darf. Wird die Drosselklappe rasch geöffnet, so strömen die der Drosselklappenstellung entsprechenden Luftmassen nur verzögert in den Zylinder. Da die Einspritzung der von der
Drosselklappenstellung abhängigen Kraftstoffmenge jedoch zyklusgenau erfolgt, kommt es im Vergleich zu einem stationären Betrieb zu einem fetteren Luft- Kraftstoffgemisch. Beim raschen Schließen der Drosselklappe ergibt sich ein umgekehrter Zusammenhang. Die Trägheit der Luftmassen im Luftpfad führt dazu, dass die aufgrund der Schließbewegung der Drosselklappe verringerte eingespritzte Kraftstoffmenge zunächst zu einer Abmagerung des Luft- Kraftstoffgemischs im Zylinder führt. Es muss daher die für den stationären Betrieb des Zweitakt-Ottomotors für die einzelnen Drosselklappenstellungen vorprogrammierte Kraftstoffmenge im Fall der raschen Öffnung der
Drosselklappe verringert, im Schließfall jedoch erhöht werden. Zu diesem Zweck sind auf die jeweilige Stellgeschwindigkeit und Stellrichtung der Drosselklappe bezogene Korrekturmengen für die vorprogrammierten, auf die jeweilige
Drosselklappenstellung im stationären Betrieb bezogenen Kraftstoffmengen abgespeichert, sodass in Abhängigkeit von der Verstellrichtung und der
Verstellgeschwindigkeit der Drosselklappe die für den stationären Betrieb vorprogrammierten Kraftstoffmengen durch die Korrekturmengen an die
Trägheit der Luftströmungen im Luftpfad angepasst und die korrigierten
Kraftstoffmengen in den Zylinder eingespritzt werden, um auch während des raschen Öffnens und Schließens der Drosselklappe vorgegebene Luft- Kraftstoffverhältnisse einhalten zu können. Mit einer angepassten Wahl der Korrekturmengen kann das jeweilige Luft-Kraftstoffverhältnis beliebig geändert werden.
Um nur sich auf die Verbrennung im Zylinder störend auswirkende Änderungen des Luft-Kraftstoffverhältnisses zufolge rascher Drosselklappenverstellungen zu berücksichtigen, kann die von der Verstellgeschwindigkeit und der
Verstellrichtung der Drosselklappe abhängig korrigierte Kraftstoffmenge erst nach einem Überschreiten eines vorgegebenen Mindeststellwegs der
Drosselklappe in den Zylinder eingespritzt werden. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Anhand der Zeichnung wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Zweitakt-Ottomotors näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 die zeitlichen Verläufe der Drosselklappenstellung bei einem raschen Öffnen der Drosselklappe, der auf den stationären Betrieb bei den einzelnen Drosselklappenstellungen bezogenen, vorprogrammierten Kraftstoffmenge, des Luft-Kraftstoffverhältnisses und der Motordrehzahl ohne Korrektur der eingespritzten Kraftstoffmenge,
Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung der zeitlichen Verläufe der Drosselklappenstellung, der für den stationären Betrieb
vorprogrammierten Kraftstoffmenge, der abgespeicherten
Korrekturmenge, der tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmenge, des Luft Kraftstoffverhältnisses und der Motordrehzahl bei einer Korrektur der eingespritzten Kraftstoffmenge,
Fig. 3 die zeitlichen Verläufe der in der Fig. 1 dargestellten Parameter, jedoch für das rasche Schließen der Drosselklappe und
Fig. 4 die für das rasche Schließen der Drosselklappe maßgebenden,
korrigierten Parameter entsprechend der Fig. 2.
Weg zur Ausführung der Erfindung Wie der Fig. 1 entnommen werden kann, zeigt die den zeitlichen Verlauf der Drosselklappenstellung α wiedergebende Kurve 1 zwischen den Zeitpunkten ti und t2 einen steilen Anstieg, der einer raschen Öffnung der Drosselklappe entspricht. Diesem Anstieg folgt die auf einen stationären Betrieb bezogene vorprogrammierte Kraftstoffmenge qp gemäß der Kurve 2, die aufgrund einer fehlenden Korrektur die in den Zylinder eingespritzte Kraftstoffmenge anzeigt. Aufgrund der Änderung der Drosselklappenstellung α und der eingespritzten Kraftstoffmenge qp steigt die Drehzahl n im Zeitabschnitt zwischen ti und t2 an, wie dies der Kurve 3 zu entnehmen ist. Wegen der durch das rasche Öffnen der Drosselklappe bedingten Anreicherung des Luft-Kraftstoffgemischs insbesondere während der Anfangsphase der Drosselklappenöffnung ändert sich das Luft-Kraftstoffverhältnis λ entsprechend der Kurve 4.
Um eine solche Änderung des Luft-Kraftstoffverhältnisses λ nicht in Kauf nehmen zu müssen, wird nach der Fig. 2 die vorprogrammierte Kraftstoffmenge qp während der raschen Öffnung der Drosselklappe durch eine abgespeicherte Korrekturmenge qk korrigiert, die den auf die Luftmassen im Zylinder
bezogenen, gegenüber der vorprogrammierten Kraftstoffmenge qp reduzierten Kraftstoffbedarf berücksichtigt und durch die Kurve 5 dargestellt ist. Die der Kurve 2 für die vorprogrammierten, auf den stationären Betrieb bezogenen Kraftstoffmengen qp überlagerte Kurve 5 für die Korrekturmengen ergibt die korrigierte einzuspritztende Kraftstoffmenge qe, die in ihrem zeitlichen Verlauf durch die Kurve 6 wiedergegeben wird. Zufolge dieser Korrektur ändert sich das Luft-Kraftstoffverhältnis λ nicht, wie dies der gerade Verlauf der Kurve 4 zeigt.
In den Fig. 3 und 4 sind die entsprechenden zeitlichen Veränderungen der durch die vorprogrammierte Kraftstoffmenge qp, die Korrekturmenge qk, die
eingespritze Kraftstoffmenge qe sowie durch das Luft-Kraftstoffverhältnis λ gebildeten Parameter für ein rasches Schließen der Drosselklappe zwischen den Zeitpunkten ti und t2 in analoger Weise dargestellt. Es wird unmittelbar ersichtlich, dass ohne Korrektur der vorprogrammierten, auf einen stationären Betrieb bezogenen Kraftstoffmenge qp aufgrund der Abmagerung des Luft- Kraftstoffgemischs in der Schließzeit zwischen ti und t2 kein konstantes Luft- Kraftstoffverhältnis λ eingehalten werden kann, wie dies die Kurve 4
veranschaulicht.
Wird jedoch die Abmagerung des Luft-Kraftstoffgemischs durch eine
Korrekturmenge qk berücksichtigt, sodass die tatsächlich eingespritzte
Kraftstoffmenge qe gegenüber der vorprogrammierten Kraftstoffmenge qp entsprechend vergrößert wird, so kann nach der Fig. 4 wiederum ein
weitgehend konstantes Luft-Kraftstoffverhältnis λ entsprechend der Kurve 4 eingehalten werden. Die Korrektur der vorprogrammierten Kraftstoffmenge qp durch die abgespeicherte Korrekturmenge qk zur einzuspritzenden Kraftstoffmenge qe ergibt sich entsprechend der Fig. 2 auch in der Fig. 4 durch eine Überlagerung der den zeitlichen Verlauf dieser Parameter wiedergebenden Kurven 2 und 5, die die Kurve 6 für den zeitlichen Verlauf der einzuspritzenden Kraftstoffmenge qe bestimmen.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Betreiben eines durch eine Drosselklappe steuerbaren Zweitakt-Ottomotors mit wenigstens einem Zylinder, in den Kraftstoff in einer von der Drehzahl (n) und der Drosselklappenstellung (a) abhängigen, vorprogrammierten Menge (qp) unmittelbar eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Zylinder einzuspritzende, vorprogrammierte Kraftstoffmenge (qp) in Abhängigkeit von der Verstellgeschwindigkeit und der Verstellrichtung der Drosselklappe mithilfe von zu diesen Parametern abgespeicherten Korrekturmengen (qk) zur Einhaltung vorgegebener Luft- Kraftstoffverhältnisse geändert und die korrigierte Kraftstoffmenge (qe) in den Zylinder eingespritzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die von der Verstellgeschwindigkeit und der Verstellrichtung der Drosselklappe abhängig korrigierte Kraftstoffmenge (qe) erst beim Überschreiten eines vorgegebenen Mindeststellwegs der Drosselklappe in den Zylinder eingespritzt wird.
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