DE10063751A1 - Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors - Google Patents
Verfahren zum Betrieb eines VerbrennungsmotorsInfo
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Abstract
Bei einem Verfahren zum Betrieb eines in einem Kraftfahrzeug eingebauten Verbrennungsmotors (10) mit gesteuerten Ein- und Auslaßventilen, der mit einem elektrischen Energiespeicher (21) ladenden elektrischen Maschine (16) fest gekoppelt ist, wird zur Gewinnung von Rekuperationsleistung im Schub- oder Bremsbetrieb des Verbrennungmotors (10) unter Beibehaltung des vom Fahrer erwarteten Brems- oder Verzögerungsverhaltens des Kraftfahrzeugs die Schlepp- oder Bremsleistung des Verbrennungsmotors durch Eingriff in die Ventilsteuerung so geregelt, daß die Summe der Bremsleistungen von elektrischer Maschine und Verbrennungsmotor zu jedem Zeitpunkt der Fahrzeugverzögerung der von einem herkömmlichen Verbrennungsmotor mit "konventioneller" Ventilsteuerung abgegebenen Bremsleistung entspricht (Fig. 1).
Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betrieb eines
in einem Kraftfahrzeug eingebauten Verbrennungsmotors mit
gesteuerten Ein- und Auslaßventilen nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
Bei einem bekannten Verfahren zum Betrieb eines
ventilgesteuerten Verbrennungsmotors (DE 196 32 074 A1), an
dessen Kurbelwelle eine als sog. Starter-Generator dienende
elektrische Maschine kupplungslos angekoppelt ist, werden vor
dem Starten bzw. Beschleunigen des Verbrennungsmotors die
Ventile von einer Ventilsteuereinheit so verstellt, daß im
Verbrennungsmotor praktisch keine Kompression entsteht. Der
Starter-Generator kann dann im Motorbetrieb mit relativ
kleiner Leistung bei Speisung aus der Batterie über einen
Frequenzumrichter die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors mit
geringer Leistung hochbeschleunigen, wobei der Starter-
Generator lediglich das Trägheitsmoment des
Verbrennungsmotors und dessen Reibung zu überwinden hat. Das
hochlaufen erfolgt bei gleichzeitig abgeschalteter Zündung
bzw. Einspritzung bzw. Gemischaufbereitung. Die Verstellung
der Ventile selbst erfolgt in an sich bekannter Weise durch
direkte entsprechende Ventilhubsteuerung oder durch
entsprechende Veränderung des Steuerwinkels zwischen
Nockenwelle und Kurbelwelle. Bei Erreichen einer durch einen
Drehzahlsensor erfaßten und an eine Hauptsteuereinheit
abgegebenen Mindestdrehzahl des Verbrennungsmotors werden die
Ventile über die Ventilsteuereinheit und dem
Ventilstellantrieb so verstellt, daß der betriebsmäßige
Verbrennungsvorgang nach eingeschalteter Zündung des
Verbrennungsmotors eingeleitet wird, wobei die zuvor durch
den Starter-Generator in dessen Motorbetrieb aufgebrachte
Schwungenergie dazu mithilft, den Verbrennungsmotor
kurzzeitig zu starten und zu beschleunigen. Sobald der
Verbrennungsmotor gezündet hat, wird der Starter-Generator
aus dem Motorbetrieb abgeschaltet und auf Generatorbetrieb
umgeschaltet, in dem er die Batterie nachladen kann.
Ein solches Verfahren wird angewandt, um in Betriebsphasen
des Verbrennungsmotors ohne Leistungsanforderungen den
Verbrennungsmotor abzuschalten oder einen Teil der
Verbrennungszylinder ohne Zündung und Kompression nur
mitlaufen lassen zu können und bei erneuter
Leistungsanforderung durch Abgeben kinetischer Energie einen
Neustart des Verbrennungsmotors einzuleiten. Dies führt zur
Reduktion des Kraftstoffverbrauchs und der Emmission von
Schadstoffen.
Bei einem bekannten Antriebssystem (EP 0 847 488 B1), das
einen Verbrennungsmotor und eine auf dessen Kurbelwelle
gekoppelte, zur aktiven Dämpfung von Drehungleichförmigkeiten
an der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors dienende,
elektrische Maschine aufweist, werden sowohl der
Verbrennungsmotor als auch die elektrische Maschine von einem
Mikrocomputer-Steuergerät gesteuert. Im Rahmen der Steuerung
des Verbrennungsmotors übernimmt das Mikrocomputer-
Steuergerät folgende Steueraufgaben:
Kraftstoffzufuhrsteuerung, Drosselklappensteuerung,
Kraftstoffeinspritz-Steuerung, Zündungssteuerung,
Ventilsteuerung, Ladedruckregelung, Abgasrückführsteuerung
und Start-Stop-Steuerung. Das Dämpfen der
Drehungleichförmigkeiten erfolgt so, daß die elektrische
Maschine ein schnell alternierendes, und zwar bei einer
positiven Drehungleichförmigkeit ein bremsendes und bei einer
negativen Drehungleichförmigkeit ein antreibendes, Drehmoment
erzeugt, dem sie zur zusätzlichen Erzielung einer
antreibenden Wirkung oder einer bremsenden, generatorischen
Wirkung ein positives bzw. negatives Drehmoment überlagert.
Bei einem ebenfalls bekannten Antriebssystem dieser Art
(DE 32 27 810 C2), das als Hybridantrieb verwendet wird, ist
zwischen der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors und der
elektrischen Maschine, die als Generator, Startergenerator
und/oder Fahrmotor betrieben wird eine zusätzliche,
schaltbare Kupplung vorgesehen, um im Schubbetrieb die
Motorbremswirkung auf das Fahrzeug auszuschalten und dadurch
möglichst viel kinetische Energie des Fahrzeugs zu
rekuperieren und an einen Energiespeicher, z. B. die
Fahrzeugbatterie, zurückzuspeichern, die Ausrollphase des
Fahrzeugs zu verlängern oder in Schwachlastbereichen rein
elektrisch fahren zu können.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines
ventilgesteuerten Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs hat
den Vorteil, daß durch den Eingriff in die Ventilsteuerung
die Bremswirkung des Verbrennungsmotors auf das Fahrzueg
kontinuierlich reduziert werden kann und so eine höhere
Antriebsleistung für die als Generator arbeitende elektrische
Maschine zur Verfügung steht, so daß bei der
Fahrzeugverzögerung ein hohes Maß an Rekuperationsleistung
erreicht und möglichst viel Energie zurückgewonnen und im
Energiespeicher abgespeichert werden kann. Eine ähnlich hohe
Rekuperationsleistung wird bei dem vorstehend zuletzt
beschriebenen bekannten Antriebssystem nur durch Öffnen der
zusätzlichen Kupplung und damit durch Trennen des
Verbrennungsmotors von der elektrischen Maschine erreicht,
wobei die Kupplung einen erhöhten Herstellungsaufwand bedingt
und ein zusätzliches, dem Verschleiß unterworfenes Bauteil
darstellt. Bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem kann
dagegen auf diese Kupplung gänzlich verzichtet werden.
Da das Verzögerungs- oder Bremsverhalten des Fahrzeugs, das
nur von dem Bremsmoment der elektrischen Maschine verursacht
wird, sich dabei beträchtlich von dem eines herkömmlichen
Verbrennungsmotors mit üblicher oder "konventioneller"
Ventilsteuerung unterscheidet, wird erfindungsgemäß vom
Verbrennungsmotor noch ein Beitrag zur Bremsleistung
beigesteuert, so daß sich für den Fahrer des Fahrzeugs beim
"Gaswegnehmen" oder Bremsen nach wie vor die vorhersehbare,
gewohnte Wirkung einer "Motorbremse" einstellt.
Vorzugsweise wird dabei die Regelung der Bremsleistung des
Verbrennungsmotors abhängig von der von der elektrischen
Maschine abgegebenen Bremsleistung so durchgeführt, daß die
Summe der Bremsleistungen von elektrischer Maschine und
Verbrennungsmotor zu jedem Zeitpunkt der Fahrzeugverzögerung
der von einem Verbrennungsmotor mit konventioneller
Ventilsteuerung abgegebenen Bremsleistung entspricht. Unter
konventioneller Ventilsteuerung wird hier die übliche
Ventilsteuerung mit durch eine Nockenwelle mit Steuernocken
vorgegebenen Öffnungs- und Schließzeitpunkten und Ventilhüben
der Ein- und Auslaßventile, einschließlich deren
Beeinflussung durch z. B. Verdrehen der Nockenwelle,
Umschalten der Nockenwelle und/oder räumliche Profile der
Steuernocken und dgl., verstanden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren des Eingriffs in die
Ventilsteuerung lassen sich darüber hinaus unterschiedliche
Anordnungen der elektrischen Maschine zur Kurbelwelle des
Verbrennungsmotors realisieren. So muß die elektrische
Maschine nicht zwischen Verbrennungsmotor und Fahrkupplung auf
der Kurbelwelle angeordnet werden, wie dies bei Starter-
Generatoren mit einer zweiten Kupplung zwischen
Verbrennungsmotor und elektrischer Maschine zwingend ist. Die
elektrische Maschine kann beispielsweise auf der von der
Fahrkupplung abgekehrten Seite des Verbrennungsmotors auf der
Kurbelwelle angeordnet oder aus dem Antriebstrang des
Verbrennungsmotors herausgenommen und über einen Riemenantrieb
oder ein Getriebe an die Kurbelwelle angekoppelt werden.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im
Anspruch 1 angegebenen Verfahrens möglich.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt
der Eingriff in die Ventilsteuerung im Sinne einer
kontinuierlichen Reduzierung der Öffnungsdauer und/oder des
Hubs der Ventile bis hin zu deren Schließen. Durch diese
kontinuierliche Steuerung von Öffnungsdauer und/oder
Ventilhub der Ventile läßt sich die Brems- oder
Schleppleistung des Verbrennungsmotors zwischen den
Grenzwerten "konventionelle Ventilsteuerung" und
"vollständige Ventilschließung" in der angegebenen Art in
einfacher Weise sehr genau steuern. Dabei kann der Eingriff
auf die Ein- und Auslaßventile erfolgen, alternativ aber auch
nur in die Ventilsteuerung der Einlaßventile in dieser Weise
eingegriffen werden. Das dabei erzielbare
Rekuperationspotential ist unwesentlich geringer als beim
Eingriff auf alle Ventile, dafür aber der Steueraufwand
wesentlich geringer. Das Kosten-Nutzen-Verhältnis gestaltet
sich beim Eingriff auf die Einlaßventile allein daher sehr
viel günstiger.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung erfolgt
der Eingriff in die Ventilsteuerung im Sinne einer gezielten
Dekompression des Verbrennungsmotors. Dabei wird die gezielte
Dekompression durch Steuerung der Öffnungsdauer und/oder des
Hubs der Auslaßventile bewirkt. Da dabei das Druckniveau im
Verbrennungszylinder und die damit verbundene Reibung höher
sind und ein Teil der zurüchgewonnenen Kompressionsleistung
kompensieren, wird eine etwas geringere Rekuperationsleistung
erzielt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird die Ventilsteuerung und eine Regelung des
Generator- und Motorbetriebs der elektrischen Maschine in
Abhängigkeit vom Ladezustand des Energiespeichers,
insbesondere der Batterie, durchgeführt, wobei vorzugsweise
mindestens vier Stufen des Ladezustands berücksichtigt
werden. Wird z. B. bei längerem Schubbetrieb (Bergabfahrten)
der Energiespeicher zunehmend voll und kann den von der
elektrischen Maschine gelieferten Generatorstrom immer
weniger aufnehmen, so erfolgt der Eingriff in die
Ventilsteuerung so, daß diese sich zunehmend der oberen
Grenze "konventionelle Ventilsteuerung" nähert, die
Bremsleistung des Verbrennungsmotors also immer stärker
zunimmt. Kann der Energiespeicher wieder Ladestrom aufnehmen,
so wird durch kontinuierliche Steuerung der Ventile in
Richtung untere Grenze "vollständiges Ventilschließen" das
Bremsmoment des Verbrennungsmotors wieder abgesenkt.
Durch das Vorsehen von dabei mindestens vier Stufen des
Ladezustand des Energiespeichers, insbesondere des
Batterieladezustands, kann eine Aufteilung von Generatorstrom
und Ladestrom so erreicht werden, daß auch bei
unterschiedlichen Bordnetzlasten der Ladezustand von einem
mittleren Pegel wenig abweicht und damit der Energiespeicher
im Schubbetrieb ausreichend Generatorstrom aufnehmen kann, um
ein geeignetes generatorisches Bremsmoment zur Nachbildung
des Abbremsens des Verbrennungsmotors zu erzeugen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden
die Ventilsteuerung und die Regelung der elektrischen
Maschine mit einem Bremsmanagement des Kraftfahrzeugs
verbunden. In diesem wird die vom Fahrer zu aktivierende
Betriebsbremse verwendet, doch kann auch ein vorhandenes ABS
oder eine Antischlupfregelung (ASR) mit einbezogen werden.
Ein solches Bremsmanagement sieht gemäß einer vorteilhaften
Ausführungsform der Erfindung so aus, daß im Schubbetrieb bei
von einer Bremspedalbetätigung ausgelöstem, kontinuierlich
ansteigendem Bremsdruck die Bremswirkung der Betriebsbremse
erst dann einsetzt, wenn sowohl die im Generatorbetrieb
arbeitende elektrische Maschine als auch der
Verbrennungsmotor ihre maximalen Bremsmomente abgeben und
damit die erforderliche Fahrzeugverzögerung nicht erreicht
werden kann.
Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 und 2 jeweils ein Blockschaltbild einer Einrichtung
zum Betrieb eines ventilgesteuerten
Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs gemäß
einem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel,
Fig. 3 verschiedene Zeitdiagramme zur Erläuterung der
Ventilsteuerung und der Regelung der
elektrischen Maschine in Abhängigkeit vom
Batterieladezustand, Gaspedalweg und
Bremsdruck sowie der Kopplung mit einer
Betriebsbremse,
Fig. 4 bis 10 jeweils eine schematische Darstellung einer
konstruktiven Ausführung eines
Ventilstellantriebs mit Ventilsteuerung gemäß
sieben verschiedener Ausführungsbeispiele.
In dem Blockschaltbild der Fig. 1 treibt ein
ventilgesteuerter Verbrennungsmotor 10 über eine Fahrkupplung
11 und ein Getriebe 12 Antriebsräder 13 eines Kraftfahrzeugs
an. Die bekannten und hier nicht weiter dargestellten Ein-
und Auslaßventile der Verbrennungszylinder des
Verbrennungsmotors 10 werden von einer Ventilsteuereinheit 14
über einen die Ventile betätigenden Ventilstellantrieb 15
gesteuert. Wie in Fig. 1 nicht weiter dargestellt, aber aus
Fig. 4-10 ersichtlich ist, umfaßt der Ventilstellantrieb 15
in bekannter Weise eine Nockenwelle mit Steuernocken, die
z. B. auf Schlepp- oder Kipphebel oder Tassenstößel wirken,
die ihrerseits über Ventilstößel das zugeordnete Ventil
öffnen bzw. schließen, wobei der Öffnungs- und
Schließzeitpunkt von der Ventilsteuereinheit 14 vorgegeben
und z. B. durch Verändern des Steuerwinkels zwischen
Kurbelwelle und von dieser angetriebener Nockenwelle
verändert werden. Der Verbrennungsmotor 10 ist fest mit einer
elektrischen Maschine 16 gekoppelt, und zwar dadurch, daß die
Rotorwelle der elektrischen Maschine 16 drehfest mit der
Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 10 verbunden ist oder der
Rotor der elektrischen Maschine 16 drehfest auf der
Kurbelwelle sitzt.
Die Einrichtung zum Betrieb des ventilgesteuerten
Verbrennungsmotors 10 umfaßt neben der Ventilsteuereinheit 14
mit Ventilstellantrieb 15 noch eine Steuereinheit 17 für die
Motorsteuerung, welche die Kraftstoffzufuhr und die
Gemischbildung bzw. die Einspritzung und die Zündung in den
einzelnen Verbrennungszylindern des Verbrennungsmotors 10
steuert, eine Steuereinheit 18 für die Betriebsbremse, sowie
eine Regeleinrichtung 19 für die elektrische Maschine 16.
Mittels der Regeleinrichtung 19 wird der von der elektrischen
Maschine 16 erzeugte momentane Generatorstrom auf einen
Versorgungsstrom für elektrische Verbraucher 20 und einen
Ladestrom für eine elektrische Batterie 21 als Beispiel für
einen allgemeinen elektrischen Energiespeicher aufgeteilt.
Eine Hauptsteuereinheit 22 greift auf die einzelnen
Steuereinheiten 14, 17 und 18 und auf die Regeleinrichtung 19
zu und erzeugt Steuersignale, die in den einzelnen
Steuereinheiten umgesetzt werden. Die Batterie 21 wird von
einer Batterieüberwachung 23 bezüglich Batteriestrom IBat,
Batteriespannung UBat und Batterietemperatur ϑBat überwacht
und daraus der Ladezustand der Batterie 21 ermittelt, der an
die Hauptsteuereinheit 22 übertragen wird. Als weitere
Einflußgrößen werden der Hauptsteuereinrichtung 22 der
Generatorstrom IEM und die Generatorspannung UEM, der
elektrischen Maschine 16 die Drehzahl n des
Verbrennungsmotors 10, der vom Fahrer über das Bremspedal
erzeugte Bremsdruck p sowie der Gaspedalweg s des vom Fahrer
zu betätigenden Gaspedals zugeführt. Die letztgenannten drei
Einflußgrößen werden mittels Sensoren 24, 25 und 26 erfaßt
und als elektrische Signale an die Hauptsteuereinheit 22
gegeben.
Zwecks Zurückgewinnung der kinetischen Energie des Fahrzeugs
(Rekuperation)im Bremsbetrieb und im Schubbetrieb des
Verbrennungsmotors vom "Gaswegnehmen" bis hin zur Betätigung
der Betriebsbremse durch den Fahrer, wird in dieser
Betriebsphase in die konventionelle Ventilsteuerung der Ein-
und Auslaßventile durch die Ventilsteuereinheit 14 über die
einzelnen Ventilstellantriebe 15 von der Hauptsteuereinheit
22 derart eingegriffen, daß die Öffnungsdauer und/oder der
Ventilhub der Ventile kontinuierlich reduziert werden bis hin
zum vollständigen Schließen der Ventile. Dadurch nimmt das
vom Verbrennungsmotor im Schubbetrieb erzeugte Bremsmoment
kontinuierlich ab und erreicht bei vollständig geschlossen
gehaltenen Ventilen ein Minimum. Die kinetische Energie des
Fahrzeugs wird nunmehr zum Antreiben der elektrischen
Maschine 16 genutzt, die einen entsprechenden Generatorstrom
zum Laden der Batterie 21 erzeugt. Gleichzeitig wird durch
Eingriff in die Regeleinrichtung 19 der elektrischen Maschine
16 von der Hauptsteuereinheit 22 aus eine Regelung des
Generatorstroms der elektrischen Maschine 16 in der Weise
bewirkt, daß das von der elektrischen Maschine 16 erzeugte
generatorische Bremsmoment der gewohnten Fahrzeugverzögerung
durch den Verbrennungsmotor bei konventioneller
Ventilsteuerung, also ohne Rekuperation, entspricht.
Inwieweit diese Nachbildung vollständig erreicht wird, hängt
von dem Ladezustand der Batterie in der Bremsphase ab, also
davon, ob die Batterie den von der elektrischen Maschine 16
erzeugten Generatorstrom vollständig oder nur teilweise
aufnehmen kann. Dabei sind zwei Fälle zu unterscheiden, die
anhand der Diagramme in Fig. 3 erläutert werden:
Im Fall 1 reicht die Baugröße der elektrischen Maschine 16 aus, um die gewünschte Fahrzeugverzögerung zu erzeugen, und die Batterie 21 hat eine ausreichend freie Ladekapazität, um den bei dieser Fahrzeugverzögerung erzeugten Generatorstrom aufzunehmen.
Im Fall 1 reicht die Baugröße der elektrischen Maschine 16 aus, um die gewünschte Fahrzeugverzögerung zu erzeugen, und die Batterie 21 hat eine ausreichend freie Ladekapazität, um den bei dieser Fahrzeugverzögerung erzeugten Generatorstrom aufzunehmen.
Im Unterfall 1.1 ist das Bremspedal nicht betätigt und auch
das Gaspedal nicht oder nur leicht betätigt. Die Ein- und
Auslaßventile sind durch Eingriff der Hauptsteuereinheit 22
in die Ventilsteuerung geschlossen. Die Hauptsteuereinheit 22
steuert in Abhängigkeit von der Motordrehzahl n, dem
Bremsdruck p und dem Gaspedalweg s den Generatorstrom der
elektrischen Maschine 16 derart, daß das von der elektrischen
Maschine 16 abgegebene generatorische Bremsmoment die
gewünschte Fahrzeugverzögerung hervorruft. Bei nicht
betätigtem Gaspedal ist dabei die von der elektrischen
Maschine 16 abgegebene Generatorleistung nahezu konstant und
der Generatorstrom lädt die Batterie 21 kontinuierlich auf,
wie dies im obersten Diagramm der Fig. 3 zu sehen ist. Wird
das Gaspedal leicht betätigt, so wird die Generatorleistung
abgeregelt, und entsprechend verringert sich der Ladestrom
für die Batterie 21.
Im Unterfall 1.2 wird das Bremspedal leicht betätigt, so daß
- wie im Diagramm "Bremsdruck über der Zeit" dargestellt
ist - der Bremsdruck langsam ansteigt. Die von der
Hauptsteuereinheit 22 über die Regeleinrichtung 19
eingeleitete Generatorstromregelung (Diagramm "Leistung
Generator über der Zeit") beginnt mit dem Strom zur
Nachbildung der Fahrzeugverzögerung beim Bremsdruck Null und
steigert den Strom kontinuierlich bis zur gewünschten
Fahrzeugverzögerung.
Um diesen Fall der vollständigen Aufnahme der
Rekuperationsleistung durch die Batterie 21 möglichst oft zu
realisieren, wird eine Regelung des Generatorbetriebs (und
ggf. des Motorbetriebs) der elektrischen Maschine 16 und auch
die Ventilsteuerung in Abhängigkeit vom Ladezustand der
Batterie 21 durchgeführt. Dabei werden im Ausführungsbeispiel
vier Stufen des Ladezustands der Batterie 21 vorgegeben, und
zwar eine erste und zweite Untergrenze und eine erste und
zweite Obergrenze, wie sie im oberen Diagramm der Fig. 3
eingezeichnet sind. Der Ladezustand der Batterie 21 wird
dabei von der Batterieüberwachung 23 erfaßt, die hierzu die
Batteriespannung UBat, den Batteriestrom IBat und die
Batterietemperatur ϑbat mißt. Das Über- und Unterschreiten
der einzelnen Stufen wird von der Batterieüberwachung 23 an
die Hauptsteuereinheit 22 gemeldet, die entsprechende
Regelvorgänge in der Regeleinrichtung 19 auslöst. Die
Regelung der elektrischen Maschine 16 erfolgt dabei in der
Weise, daß auch bei unterschiedlichen Bordnetzlasten, also
unterschiedlichem Stromverbrauch der elektrischen Verbraucher
20, der Batterieladezustand von einem mittleren Pegel nur
wenig abweicht.
Zur Illustration sind in Fig. 3 die Fälle 3, 4 und 5
beispielhaft dargestellt, die alle Fahrzustände außerhalb der
Rekuperationsphasen betreffen. Wie in den beiden unteren
Diagrammen der Fig. 3 zu sehen ist, ist die Betriebsbremse
nicht betätigt und die Ventilsteuerung ist konventionell, d. h.
die Hauptsteuereinrichtung 22 beeinflußt nicht die
Ventilsteuereinheit 14. Im Falle 3 liegt der Ladezustand der
Batterie 21 zwischen der ersten Untergrenze und der ersten
Obergrenze. Der Generatorstrom ist so geregelt, daß er die
elektrischen Verbraucher 20 gerade versorgt. Wird der
Verbrennungsmotor 10 durch Gasgeben auf Vollast gebracht
(zweites Diagramm von oben in Fig. 3) so wird der
Generatorstrom vorübergehend abgeregelt (viertes Diagramm von
oben in Fig. 3). Die Batterie 21 speist Batteriestrom in das
Bordnetz (Verbraucher 20) ein, und der Ladezustand der
Batterie 21 sinkt. Die Abregelung des Generatorstroms ist
entweder durch die Annäherung an die zweite Untergrenze des
Batterieladezustands oder durch eine vorgegebene Zeitschranke
begrenzt.
Im Falle 4 ist die Batterie 21 vollständig geladen und der
Generatorstrom so geregelt, daß das Bordnetz gerade versorgt
wird. Überschreitet der Ladezustand der Batterie 21 die
zweite Obergrenze, so wird der Generatorstrom abgeregelt und
die gesamte Bordnetzleistung aus der Batterie 21 entnommen.
Nach Unterschreiten der zweiten Untergrenze des
Batterieladezustands (Fall 5) wird der Generator auf
maximalen Generatorstrom geregelt, bis sich der
Batterieladezustand der ersten Untergrenze nähert, so daß
dann wieder Fall 3, wie beschrieben, zum Tragen kommt.
Läßt die elektrische Maschine 16 motorischen Betrieb zu, so
erfolgt, wie dies in den Fällen 3 und 4 strichpunktiert
eingezeichnet ist, motorischer Betrieb in Vollastphasen
vorübergehend und in anderen Betriebsbereichen länger
andauernd, wenn sich so der Wirkungsgrad steigern läßt. Bei
Unterschreiten der zweiten Untergrenze (Fall 5 in Fig. 3)
wird auf motorischen Betrieb verzichtet. Das Zuschalten des
Generatorbetriebs oder Abschalten des Motorbetriebs erfolgt
kontinuierlich entlang einer vorgegebenen Zeitrampe, wobei
Zeitkonstanten eines herkömmlichen Verbrennungsmotors
nachgebildet werden.
In dem in Fig. 3 dargestellten Fall 2 hat die Batterie 21
einen Ladezustand erreicht, in dem sie den bei der
Rekuperation angebotenen Generatorstrom nicht oder nur
teilweise aufnehmen kann. In diesem Fall wird der von der
elektrischen Maschine 16 abgegebene Generatorstrom so
geregelt, daß die elektrische Maschine 16 ein solches
generatorisches Bremsmoment generiert, daß ein Teil der bei
konventioneller Ventilsteuerung sich im Schubbetrieb
einstellenden Fahrzeugverzögerung nachgebildet wird. Der
restliche Teil der Fahrzeugverzögerung wird vom
Verbrennungsmotor 10 durch angepaßten, vom eingestellten
Gaspedalweg abhängigen Eingriff in die Ventilsteuerung zur
Verfügung gestellt. Dabei werden mit abnehmendem
Generatorstrom die Ventile so gesteuert, daß das vom
Verbrennungsmotor abgegebene Bremsmoment entsprechend
ansteigt und mit anwachsendem Generatorstrom die Ventile so
gesteuert, daß das vom Verbrennungsmotor abgegebene
Bremsmoment entsprechend absinkt. Im Fall 2 ist zunächst das
Gaspedal leicht betätigt und das Bremspedal nicht betätigt.
Zur Nutzbarmachung der Rekuperationsleistung werden die
Ventile vollständig geschlossen. Mit der elektrischen
Maschine 16 wird die momentan erforderliche geringe
Fahrzeugverzögerung vollständig nachgebildet. Geht das
Gaspedal in seine Nichtbetätigungsstellung zurück, so muß die
Fahrzeugverzögerung erhöht werden. Die elektrische Maschine
16 kann jedoch kein größeres generatorisches Moment erzeugen,
da die Batterie keinen Ladestrom mehr aufnimmt. Durch von der
Hauptsteuereinheit 22 ausgelöste kontinuierliche Veränderung
von Steuerzeit und/oder Ventilhub der Ein- und Auslaßventile
wird ein zusätzliches Motorbremsmoment des Verbrennungsmotors
10 erzeugt, der zusammen mit dem generatorischen Bremsmoment
der elektrischen Maschine 16 die gewünschte
Fahrzeugverzögerung herbeiführt. Wird noch zur stärkeren
Fahrzeugverzögerung vom Fahrer die Bremse betätigt, so steigt
der Bremsdruck kontinuierlich an (vgl. Diagramm "Bremsdruck
über der Zeit" in Fig. 3). Aufgrund des vom Sensor 25 an die
Hauptsteuereinheit 22 gemeldeten Bremsdruckanstiegs werden
Steuerzeit bzw. Steuerzeit und Ventilhub der Ein- und
Auslaßventile kontinuierlich so verändert, bis bei
konventioneller Ventilsteuerung der Verbrennungsmotor sein
maximales Bremsmoment abgibt. Der Bremsdruckanstieg führt
verzögert dann zum Einsetzen der Bremswirkung der
Betriebsbremse, wenn die erforderliche Fahrzeugverzögerung
nicht von dem maximalen generatorischen Bremsmoment der
elektrischen Maschine 16 und dem maximalen Bremsmoment des
Verbrennungsmotors 10 herbeigeführt werden kann. Der Anstieg
der Bremswirkung der Betriebsbremse ist in Fig. 3 im
untersten Diagramm dargestellt. Mit dieser Kopplung von
Ventilsteuerung und Regelung der elektrischen Maschine 16
mit dem Bremsmanagement wird die erforderliche
Fahrzeugverzögerung bei maximal möglicher Rekuperation und
einem gewohnten Fahrzeugverhalten herbeigeführt.
Die vorstehend beschriebene Regelung für den Fall 2 gilt in
gleicher Weise auch dann, wenn die Baugröße der elektrischen
Maschine 16 nicht ausreicht, um mit dem generatorischen
Bremsmoment die gewünschte Fahrzeugverzögerung vollständig
nachzubilden. Auch in diesem Fall wird der verbleibende Teil
des erforderlichen Bremsmoments durch Eingriff in die
Ventilsteuerung des Verbrennungsmotors 10 und des damit
einhergehenden gezielten Einstellens des Motorbremsmoments
erzeugt.
Bei allen vorstehend beschriebenen Vorgängen der Regelung der
elektrischen Maschine 16 und der Ventilsteuerung des
Verbrennungsmotors 10 werden Hysteresen vorgegeben, die
abhängig von Werten des Ladezustands der Batterie 21 oder
zeitabhängig gewählt werden. Außerdem werden Zeitkonstanten,
wie sie bei konventioneller Ventilsteuerung auftreten über
die Regelung der elektrischen Maschine 16 und die
Ventilsteuerung des Verbrennungsmotors 10 nachgebildet.
Die in Fig. 2 im Blockschaltbild dargestellte modifizierte
Einrichtung zum Betrieb des Verbrennungsmotors 10
unterscheidet sich von dem zu Fig. 1 beschriebenen
Ausführungsbeispiel dadurch, daß der Hauptsteuereinheit 22
mindestens ein Signal der Motorsteuerung von der
Steuereinheit 17, z. B. das Drehzahlsignal oder ein Signal für
die Schubabschaltung, d. h. für die Kraftstoffabschaltung im
Schubbetrieb, zugeführt wird, das alternativ für den
Gaspedalweg zur Steuerung von Ventilsteuereinheit 14 und
Regeleinrichtung 19 durch die Hauptsteuereinheit 22 verwendet
wird. Auch Signale der Regeleinrichtung 19, z. B. das
Drehzahlsignal, können in der Hauptsteuereinheit 22
verarbeitet werden. Außerdem werden von der Steuereinheit 18
für die Betriebsbremse Signale der Bremssteuerung der
Hauptsteuereinheit 22 zur Verfügung gestellt. Des weiteren
kann der Hauptsteuereinheit 22 das Signal eines
Bremslichtschalters 27 zugeführt werden, das bei Betätigung
der Betriebsbremse abgegeben wird. Die vorstehend
beschriebene Wirkungsweise des Eingriffs in die
Ventilsteuerung des Verbrennungsmotors 10 und der Regelung
der elektrischen Maschine 16 ist die gleiche, mit dem
Unterschied, daß anstelle des Gaspedalwegs Steuersignale aus
der Motorsteuerung verwendet werden und bei Verzicht auf den
Bremsdrucksensor 25 die Signale der Steuereinheit 18 für die
Betriebsbremse ausgenutzt werden. Wenn alternativ für die
Bremsdruckberücksichtigung das Signal des Bremslichtschalters
27 verwendet wird, wird bei betätigtem Bremspedal statt der
kontinuierlichen Anhebung des Motorbremsmoments das gesamte
Motorbremsmoment zugeschaltet. Der Komfort dieser Alternative
kann gesteigert werden, wenn über eine zusätzliche
Gangerkennung die Ventilsteuerung und die Regelung der
elektrischen Maschine 16 durch die Hauptsteuereinheit 22 so
modifiziert werden, daß auf eine Rekuperation in den unteren
Gängen verzichtet wird. Ein von dem Getriebe 12 abgeleitetes
Gangerkennungssignal wird dann über die in Fig. 2
strichliniert dargestellte Signalleitung der
Hauptsteuereinheit 22 zugeführt.
Wie vorstehend beschrieben, erfolgt der Eingriff der
Hauptsteuereinheit 22 in die Ventilsteuerung der
Ventilsteuereinheit 14 sowohl bezüglich der Ein- als auch der
Auslaßventile. Es hat sich jedoch gezeigt, daß ein Eingriff
auf die Einlaßventile allein ein hohes Rekuperationspotenial
nutzbar macht, das unwesentlich geringer ist als beim
Eingriff auf alle Ventile, dafür der Steueraufwand aber nicht
unwesentlich sinkt. Das Kosten-Nutzen-Verhältnis gestaltet
sich beim Eingriff auf die Einlaßventile allein günstiger als
beim Eingriff auf alle Ventile.
In Fig. 4 bis 6 sind drei verschiedene Ausführungsbeispiele
des Ventilstellantriebs 15 für ein Einlaßventil 30 mit
Ventilsteuereinheit 14 dargestellt. Das Einlaßventil 30 weist
einen Ventilteller 31, der mit einem im Zylinderkopf 32 des
Verbrennungsmotors 10 ausgebildeten Ventilsitz 33
zusammenwirkt, und einen den Ventilteller 31 zur Hubbewegung
antreibenden Ventilstößel oder Ventilschaft 34 auf. Der
Ventilschaft 34 wird durch eine Ventilschließfeder 35 so
belastet, daß der Ventilteller 31 auf dem Ventilsitz 33
aufgepreßt und so das Einlaßventil 30 geschlossen gehalten
wird. Der Ventilschaft 34 wird im Ausführungsbeispiel der
Fig. 4 durch einen Kipphebel 36 betätigt, der etwa mittig in
einem Schwenklager 37 aufgenommen ist, mit seinem einen
Hebelende am Stirnende des Ventilschafts 34 und mit seinem
anderen Hebelende unter dem Druck der Ventilschließfeder 35
an einem Steuernocken 38 anliegt, der in bekannter Weise mit
einer über die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 10
angetriebenen Nockenwelle 39 dreht. Nimmt der Kipphebel 36
die in Fig. 4 ausgezogen dargestellte Stellung ein, so wird
mit Drehen der Nockenwelle 39 der Kipphebel 36 durch den
Steuernocken 38 kontinuierlich angehoben und abgesenkt,
wodurch der Ventilschaft 34 in Fig. 4 mit jeder Umdrehung des
Steuernockens 38 einen Hub zum Öffnen und Schließen des
Einlaßventils 30 ausübt. Durch Verdrehen der Nockenwelle 39
gegenüber der Kurbelwelle (Steuerwinkeländerung) oder der
Steuernocken 38 auf der Nockenwelle 39 können die Zeitpunkte
des Öffnens und Schließens des Einlaßventils 30 variiert
werden. Man spricht hierbei von konventioneller
Ventilsteuerung.
Zum gezielten Eingriff in die Ventilsteuerung ist das
Schwenklager 37 des Kipphebels 36 verlagerbar und ist hierzu
auf einem schwenkbaren Steuerhebel 40 der Ventilsteuereinheit
14 angeordnet. Durch Verschwenken des Steuerhebels 40 wird
das Schwenklager 37 und damit der Kipphebel 36 so verlagert,
daß sein in Fig. 4 linker Hebelarm zunehmend von dem
Steuernocken 38 abhebt. In der in Fig. 4 punktiert
dargestellten Position von Steuerhebel 40, Schwenklager 37
und Kipphebel 36 hat der linke Hebelarm einen solchen Abstand
vom Steuernocken 38, daß letzterer den Kipphebel 36 nicht
mehr zu verschwenken vermag. In dieser Position bleibt das
Einlaßventil 30 während der Rotation des Steuernockens 38
dauerhaft geschlossen. Die Ventilsteuerung hat ihre untere
Grenze "vollständiges Ventilschließen" erreicht. Zwischen
diesen beiden Extrempositionen des Schwenklagers 37 und des
Kipphebels 36 kann die Öffnungsdauer des Einlaßventils 30 und
der Ventilhub des Ventilschafts 34 bzw. des Ventiltellers 31
kontinuierlich eingestellt werden, wobei mit zunehmender
Verstellung des Schwenklagers 37 aus seiner in Fig. 4
ausgezogen dargestellten Position die Öffnungsdauer des
Einlaßventils 30 immer kleiner wird, bis das Einlaßventil 30
in der in Fig. 4 punktierten Position des Schwenklagers 37
geschlossen bleibt. Selbstverständlich ist es möglich, das
Schwenklager 37 auch über einen Hydraulikzylinder zu
verschieben, wie er nachfolgend zu Fig. 5 beschrieben wird.
In Ventilstellantrieben mit sog. Hydrostößeln zur
automatischen Ventilspieleinstellung können dann solche
Hydraulikzylinder in den Hydrostößeln integriert sein, oder
die Hydrostößel werden zur Variation des Ventilhubs
modifiziert.
In Fig. 5 ist der Kipphebel 36 des Ventilstellantriebs 15
durch einen Schlepphebel 41 ersetzt, der mit einem Hebelende
im Schwenklager 37 schwenkbar festgelegt ist, während sich an
seinem anderen Hebelende der Ventilsschaft 34 unter der
Wirkung der hier nicht dargestellten Ventilschließfeder 35
kraftschlüssig abstützt. Die Nockenwelle 39 mit Steuernocken
38 greift etwa mittig auf der von dem Ventilschaft 34
abgekehrten Seite des Schlepphebels 41 an. Das Schwenklager
37 des Schlepphebels 41 ist auf einem Steuerkolben 42
angeordnet, der in einem Hydraulikzylinder 43 der
Ventilsteuereinheit 14 verschiebbar ist. Nimmt der
Schlepphebel 41 seine in Fig. 5 ausgezogen dargestellte
Position ein, so wird wiederum das Einlaßventil 30
konventionell durch den Steuernocken 38 der sich drehenden
Nockenwelle 39 gesteuert, wobei die Schließ- und Öffnungszeit
des Einlaßventils 30 durch die Form des Steuernockens 38
festgelegt ist und durch Verdrehung der Nockenwelle 39
beeinflußt werden kann. Wird das Schwenklager 37 durch
Verschieben des Steuerkolbens 42 im Hydraulikzylinder 43 nach
unten in die punktiert dargestellte Position verlagert, so
kann der Schlepphebel 41 vom Steuernocken 38 nicht mehr
betätigt werden, und das Einlaßventil 30 bleibt dauerhaft
geschlossen. Durch entsprechende Ansteuerung des
Hydraulikzylinders 43 durch die Hauptsteuereinheit 22 kann
die Position des Schwenklagers 37 des Schlepphebels 41
kontinuierlich zwischen diesen beiden Endpositionen
eingestellt werden, so daß ein kontinuierliches Verändern der
Öffnungsdauer und/oder des Ventilhubs des Einlaßventils 30
möglich ist.
Bei dem Stellantrieb 15 in Fig. 6 ist das Schwenklager 37 des
Schlepphebels 41 wie beim Kipphebel 36 in Fig. 4 auf einem
Steuerhebel 40 der Ventilsteuereinheit 14 angeordnet, der
zwischen zwei Endstellungen, die in Fig. 6 ausgezogen und
punktiert dargestellt sind, durch entsprechende Steuersignale
der Hauptsteuereinheit 22 kontinuierlich verschwenkt werden
kann, so daß in gleicher Weise, wie vorstehend beschrieben,
der Schlepphebel 41 zwischen den beiden in Fig. 6 ausgezogen
und punktiert dargestellten Endpositionen verlagert werden
kann. In der punktiert dargestellten Schwenkposition ist der
Steuernocken 38 wieder außer Eingriff mit dem Schlepphebel
41, so daß das Einlaßventil 30 geschlossen bleibt.
In einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird die Rekuperationsenergie des
Verbrennungsmotors 10 in dessen Schub- oder Bremsphase bei
Fahrzeugverzögerung dadurch nutzbar gemacht, daß in die
Ventilsteuerung im Sinne einer gezielten Dekompression des
Verbrennungsmotors 10 eingegriffen wird. Die gezielte
Dekompression wird durch Steuerung der Öffnungsdauer und/oder
des Hubs der Auslaßventile bewirkt, wobei ausgehend von der
konventionellen Ventilsteuerung die Öffnungsdauer und/oder
der Hub der Auslaßventile bis hin zum maximal zulässigen
Offenhalten während der Schubphase vergrößert wird. Im
übrigen kann die gleiche Philosophie zur Ventilsteuerung und
Regelung der elektrischen Maschine 16, wie sie vorstehend
beschrieben worden ist, angewendet werden.
In Fig. 7-10 sind verschiedene Ausführungsbeispiele des
Eingriffs in den Ventilstellantrieb 15 eines Auslaßventils 44
durch die Ventilsteuereinheit 14 dargestellt. Das
Auslaßventil 44 stimmt im Aufbau mit dem Einlaßventil 30 in
Fig. 4-6 überein, so daß gleiche Teile mit gleichen
Bezugszeichen versehen sind. Der Ventilstellantrieb 15 ist
wiederum mit einem Schlepphebel 41 ausgerüstet, der den
Ventilschaft 34 beaufschlagt und im Schwenklager 37
schwenkbar gelagert ist. Unter der Kraft der
Ventilschließfeder 35 liegt der Schlepphebel 41 am
Steuernocken 38 der Nockenwelle 39 an.
In Fig. 7 und 8 wird die gezielte Dekompression des
Auslaßventils 44 durch einen Steuerkeil 45 bzw. 45' erreicht,
der zwischen dem Ventilschaft 34 und dem Schlepphebel 41
(Fig. 7) bzw. zwischen dem Schlepphebel 41 und dem
Steuernocken 38 (Fig. 8) eingeschoben wird. Je nach Größe des
Vorschubs des Steuerkeils 45 wird die Größe der Dekompression
eingestellt, da das Auslaßventil 44 nicht mehr vollständig zu
schließen vermag und in seiner Schließstellung ein mehr oder
weniger großer Ringspalt zwischen Ventilteller 31 und
Ventilsitz 33 verbleibt.
Bei dem in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel des
Auslaßventils 44 wird die gezielte Dekompression durch
Verlagerung des Schwenklagers 37 des Schlepphebels 41
erreicht, wie dies durch Pfeil 46 angedeutet ist. Eine solche
Verschiebung kann beispielsweise durch einen Steuerkeil 47
realisiert werden, der eine vertikale Verschiebung des
Schwenklagers 37 bewirkt, so daß der Schlepphebel 41 in die
strichliniert angedeutete Position schwenkt und damit in
einer Drehstellung des Steuernockens 38, in der
normalerweise das Auslaßventil 44 geschlossen ist, nunmehr
der Ventilteller 31 vom Ventilsitz 33 abgehoben bleibt. Das
Auslaßventil 44 ist geöffnet. Durch die Größe des zwischen
Ventilteller 31 und Ventilsitz 33 verbleibenden Ringspalts
kann das Maß der Dekompression eingestellt werden.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 10 wird zur gezielten
Dekompression die Nockenwelle 39 verlagert. Im
Ausführungsbeispiel ist die Nockenwelle 39 auf einem
Schwenkhebel 48 drehbar aufgenommen, der um einen kleinen
Schwenkwinkel in Richtung Doppelpfeil 49 geschwenkt werden
kann. Dadurch kann die Nockenwelle 39 um den Betrag a in Fig.
10 verschoben werden, wodurch in der Schließstellung des
Steuernockens 38 der Schlepphebel 41 stärker nach unten
vorgespannt wird und über den Ventilschaft 34 eine Öffnung
des Auslaßventils 44 bewirkt. Auch hier kann durch den Grad
der Schwenkung des Schwenkhebels 48 das Maß der verbleibenden
Restöffnung des Auslaßventils 44 eingestellt und damit die
Größe der Dekompression bestimmt werden.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen
Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann anstelle des
mechanischen Ventilstellantriebs 15 auch jeder andere
Ventilstellantrieb, z. B. ein elektronischer oder ein
elektrohydraulischer Ventilstellantrieb, verwendet werden.
Besonders vorteilhaft ist dabei die Anwendung des
erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer elektromagnetischen
Ventilsteuerung, da sich dabei der gezielte Eingriff in die
Ventilsteuerung zur Gewinnung von Rekuperationsleistung
besonders einfach gestaltet.
Die Ventilstellantriebe 15 in ihren zu Fig. 4-8
beschriebenen Ausführungsbeispielen können wechselseitig
sowohl bei der Ventilsteuerung mit kontinuierlichem Schließen
der Ein- und Auslaßventile oder der Einlaßventile als auch
bei der Ventilsteuerung mit gezielter Dekompression des
Verbrennungsmotors und des dazu vorgenommenen
kontinuierlichen Öffnens der Auslaßventile eingesetzt werden,
wozu lediglich die Verstellrichtung invertiert werden muß.
Die Steuerkeile 45 können zudem Anschläge für die Ventilfeder
35 bilden oder stützen sich, anders als in Fig. 8 gezeigt,
zwischen Nockenwelle 39 einerseits und Schlepphebel 41,
Kipphebel oder anderen Komponenten am Ventil, z. B.
Tassenstößel, andererseits ab.
Des weiteren kann anstelle der Fahrzeugbatterie auch ein
anderer Speicher für elektrische Energie, z. B. ein
Kondensator, verwendet werden.
Claims (20)
1. Verfahren zum Betrieb eines in einem Kraftfahrzeug
eingebauten Verbrennungsmotors (10) mit gesteuerten Ein-
und Auslaßventilen, der mit einer einen elektrischen
Energiespeicher, insbesondere eine Batterie (21),
ladenden elektrischen Maschine (16) fest gekoppelt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß im Schub- oder Bremsbetrieb
des Verbrennungsmotors (10) zur Gewinnung von
Rekuperationsleistung der elektrischen Maschine dessen
Schlepp- oder Bremsleistung durch Eingriff in die
Ventilsteuerung so geregelt wird, daß ein für den Fahrer
des Kraftfahrzeugs gewohntes Brems- oder
Verzögerungsverhalten des Kraftfahrzeugs erreicht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Regelung der Bremsleistung des Verbrennungsmotors in
Abhängigkeit von der von der elektrischen Maschine (16)
abgegebenen elektrischen Bremsleistung so durchgeführt
wird, daß die Summe der Bremsleistungen von elektrischer
Maschine (16) und Verbrennungsmotor (10) zu jedem
Zeitpunkt der Fahrzeugverzögerung der von einem
Verbrennungsmotor mit konventioneller Ventilsteuerung
abgegebenen Bremsleistung entspricht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Eingriff in die Ventilsteuerung
im Sinne einer kontinuierlichen Reduzierung der
Öffnungsdauer und/oder des Hubs der Ventile bis hin zu
deren Schließen erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Eingriff in die Ventilsteuerung ausschließlich an
den Einlaßventilen (30) vorgenommen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Eingriff in die Ventilsteuerung
im Sinne einer gezielten Dekompression des
Verbrennungsmotors (10) erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die gezielte Dekompression des Verbrennungsmotors (10)
durch Steuerung der Öffnungsdauer und/oder des Hubs der
Auslaßventile (44) bewirkt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ventilsteuerung und eine
Regelung des Generator- und Motorbetriebs der
elektrischen Maschine (16) in Abhängigkeit vom
Ladezustand, vorzugsweise von mindestens vier Stufen des
Ladezustands, des Einergiespeichers (21) durchgeführt
wird.
8. Verfahren nach Ansprüch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Ventilsteuerung und die Regelung der elektrischen
Maschine (16) mit einem Bremsmanagement des
Kraftfahrzeugs gekoppelt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4 und Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß im Schubbetrieb bei ausreichend
freier Ladekapazität des Energiespeichers (21) die
Ventile geschlossen werden und daß der von der
elektrischen Maschine (16) abgegebene Generatorstrom so
geregelt wird, daß die elektrische Maschine (16) ein
solches generatorisches Bremsmoment generiert, daß eine
bei konventioneller Ventilsteuerung sich im Schubbetrieb
einstellende Fahrzeugverzögerung nachgebildet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4 und Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß im Schubbetrieb bei begrenzter
freier Ladekapazität des Energiespeichers (21) der von
der elektrischen Maschine (16) abgegebene Generatorstrom
so geregelt wird, daß die elektrische Maschine (16) ein
solches generatorisches Bremsmoment generiert, daß ein
Teil einer bei konventioneller Ventilsteuerung sich im
Schubbetrieb einstellenden Fahrzeugverzögerung
nachgebildet wird, und daß der restliche Teil der
Fahrzeugverzögerung vom Verbrennungsmotor (10) durch
angepaßten, vom eingestellten Gaspedalweg abhängigen
Eingriff in die Ventilsteuerung generiert wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
mit abnehmendem Generatorstrom die Ventile so gesteuert
werden, daß das vom Verbrennungsmotor (10) abgegebene
Bremsmoment entsprechend ansteigt, und mit anwachsendem
Generatorstrom die Ventile so gesteuert werden, daß das
vom Verbrennungsmotor (10) abgegebene Bremsmoment
entsprechend absinkt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9-11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ventilsteuerung und die Regelung
des Generator- oder des Motorbetriebs der elektrischen
Maschine (16) abhängig von Motordrehzahl, Gaspedalweg
und Bremsdruck durchgeführt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9-12, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Ventilsteuerung und Regelung der
elektrischen Maschine (16) mindestens ein von einer
Steuerung einer Betriebsbremse des Kraftfahrzeugs oder
von einem Bremslichschalter (27) abgeleitetes Signal
verwendet wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9-13, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Ventilsteuerung und Regelung der
elektrischen Maschine (16) mindestens ein von einer
Steuerung für Gemisch und/oder Zündung des
Verbrennungsmotors abgeleitetes Signal verwendet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Ventilsteuerung und Regelung der
elektrischen Maschine (16) mindestens ein aus einer
Gangerkennung des Fahrzeugsgetriebes (12) abgeleitetes
Signal verwendet wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 8-15, dadurch
gekennzeichnet, daß im Schubbetrieb bei kontinuierlich
ansteigendem, von einer Bremspedalbetätigung ausgelöstem
Bremsdruck die Bremswirkung einer Betriebsbremse erst
bei Erreichen des maximalen Bremsmoments der im
Generatorbetrieb arbeitenden elektrischen Maschine (16)
und des maximalen Bremsmoments des Verbrennungsmotors
(10) aktiviert wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 8-16, dadurch
gekennzeichnet, daß Umschaltvorgänge in der
Ventilsteuerung und der Regelung der elektrischen
Maschine (16) mit Hysteresen erfolgen, die von dem
Ladezustand des Energiespeichers (21) abhängig oder
zeitabhängig sind.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 8-17, dadurch
gekennzeichnet, daß bei der Ventilsteuerung und/oder der
Regelung der elektrischen Maschine (16) Zeitkonstanten
im Fahrverhalten eines mit konventioneller
Ventilsteuerung betriebenen Verbrennungsmotors (10)
nachgebildet werden.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-18, dadurch
gekennzeichnet, daß zum Eingriff in die Ventilsteuerung
die Schwenklager (37) von Ventilschäfte (34) der Ventile
(30; 41) betätigenden Kipp- oder Schlepphebeln (36, 41)
oder die Lagerung einer Steuernocken (38) zum Betätigen
der Kipp- oder Schlepphebel (36; 41) tragenden
Nockenwelle (39) durch mechanische, pneumatische oder
hydraulische Mittel verlagert, z. B. verschwenkt oder
verschoben, werden.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß
zur mechanischen Verlagerung Verstellkeile (45, 45'),
die zwischen den Ventilschäften (34) und Kipp- oder
Schlepphebeln (41) oder zwischen Kipp- oder
Schlepphebeln (41) und Steuernocken (38) eingeschoben
werden, oder Schwenkhebel (40; 48) verwendet werden, auf
denen die Schwenklager (37) der Kipp- oder Schlepphebel
(36; 41) angeordnet sind oder die Nockenwelle (39)
gelagert ist.
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