DE10064652A1 - Verfahren und Vorrichtung zur schnellen Veränderung eines Drehmoments einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Veränderung eines Drehmoments einer Brennkraftmaschine mit zumindest einem ersten Zylinder mit einem Auslassventil mit einem variablen Ventiltrieb, in dem bestimmt wird, ob Bedarf besteht, das Drehmoment innerhalb eines ersten Arbeitsspiels des ersten Zylinders zu verändern, und die Grundansteuerung des Auslassventils des ersten Zylinders in dem ersten Arbeitsspiel verändert wird, wenn bestimmt wird, dass es erforderlich ist, das Drehmoment während des ersten Arbeitsspiels zu verändern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Veränderung eines Drehmoments einer Brennkraftmaschine mit zumindest einem ersten Zylinder mit einem Auslassventil mit variabler Ventilsteuerung.

Herkömmliche Brennkraftmaschinen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, arbeiten mit einer oder mit mehreren Nockenwellen zum Steuern der Motorventile nach einem vorgegebenen Hubverlauf. Mit der mechanischen Struktur der Nockenwelle ist der Hubverlauf festgelegt. Ein festgelegter Hubverlauf lässt jedoch kein optimales Motorverhalten zu, da im Allgemeinen unterschiedliche Motorbetriebszustände unterschiedliche Hubverläufe erfordern.

Diesbezüglich stellen Brennkraftmaschinen mit einem hydraulischen oder elektromagnetischen nockenlosen Ventiltrieb anstelle der starren mechanischen Anordnung einen Fortschritt in der Konstruktion von Ventilsteuerungen dar. In der nockenlosen Brennkraftmaschine können die Menge der Ansaugluft und des Restgases in jedem Zylinder durch Variieren des Zeitpunktes des Öffnens und/oder Schliessens der Einlass- und Auslassventile gesteuert werden.

Für diese herkömmlichen Brennkraftmaschinen sind folgende Stelleingriffe zur gezielten Beeinflussung des von der Brennkraftmaschine abgegebenen Drehmoments bekannt.

Als erstes ist es speziell bei Ottomotoren bekannt, einen Füllungseingriff auszuführen. Hier wird mittels einer elektrisch anstellbaren Drosselklappe oder einem Beipasssteller die Gasfüllung der Zylinder verändert. Der Füllungseingriff lässt sich annähernd verbrauchs- bzw. emissionsneutral gestalten. Jedoch bewirkt der Füllungseingriff nur eine langsame Drehmomentänderung und ermöglicht keine Änderung des Drehmomentbeitrags eines Zylinders während eines Arbeitsspiels nach dem Schliessen der Einlassventile des Zylinders. Aufgrund der langsamen Änderung ist es nicht möglich, eine hohe Leerlaufqualität, das heisst einen konstanten Leerlauf mit dem Füllungseingriff alleine zu realisieren.

Als zweites bietet sich der Füllungseingriff mittels der Einlassventile der entsprechenden Zylinder bei variabler Einlassventilsteuerung an. Wie bei dem Füllungseingriff mittels der elektrischen Drosselklappe oder dem Beipasssteller ermöglicht dieser Stelleingriff eine annähernd verbrauchs- und emissionsneutrale Einstellung. Der Füllungseingriff über die Einlassventile ist jedoch ebenfalls langsam und ermöglicht keine Änderung eines Drehmomentbeitrags während eines Arbeitsspiels nach dem Schliessen des Einlassventils des jeweiligen Zylinders.

Als drittes ist ein Zündwinkeleingriff bekannt. Der Zündwinkeleingriff ermöglicht grundsätzlich durch eine Verstellung, meistens durch ein "Spätziehen" des Zündwinkels eine Beeinflussung des Drehmomentbeitrags des jeweiligen Zylinders und damit des Drehmoments der Brennkraftmaschine nach dem Schliessen des Einlassventils des jeweiligen Zylinders. Durch das Verändern des Zündwinkels wird jedoch in der Regel die Verbrennung in dem Zylinder verschlechtert, was zu einer Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs und möglicherweise auch der Abgasemissionen führt. Zudem können bei dem Zündwinkeleingriff die Verstellmöglichkeiten abhängig vom Brennverfahren und Betriebspunkt der Brennkraftmaschine sehr gering sein, da aus Gründen des Kraftstoffverbrauchs, der Abgasemission und der Laufruhe eine sichere und stabile Entflammung/Durchbrennen erforderlich ist. Ferner ist der Zündwinkeleingriff zwar vergleichsweise schnell; er ermöglicht jedoch keine Änderung eines Drehmomentbeitrags während eines Arbeitsspiels nach dem Beginn der Verbrennung des jeweiligen Zylinders.

Schliesslich sind noch Einspritzmassnahmen bekannt, durch welche die zugeführte Kraftstoffmenge verändert wird. Damit kann das Drehmoment der Brennkraftmaschine vergleichsweise schnell verändert werden, jedoch nicht mehr während bereits laufender Verbrennung innerhalb eines Arbeitsspiels.

Die einzelnen Verbrennungsvorgänge in den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine unterliegen zyklischen Verbrennungsschwankungen. Diese zyklischen Verbrennungsschwankungen resultieren aus stochastischen Schwankungen der lokalen Zusammensetzung und -kinematik der einzelnen Kraftstoff-Luft-Gemische im Bereich der Zündkerze zum Zündzeitpunkt der Zündung und deren Einflüsse auf die Flammkernbildung und Dauer der Entflammungsphase. Dies führt zu unterschiedlichen Beiträgen der einzelnen Zylinder zum Drehmoment der Brennkraftmaschine. Diese Unterschiede der einzelnen Drehmomentenbeiträge führen zu einem unrunden Lauf der Brennkraftmaschine und insbesondere zu einer schlechten Leerlaufqualität. Überdies bewirken die Unterschiede einen unnötigen Kraftstoffverbrauch und eine erhöhte Abgasemission.

Da die oben beschriebenen Stelleingriffe alle vor dem Einsetzen der Verbrennung in dem jeweiligen Zylinder ausgeführt werden, sind sie für eine Steuerung, insbesondere eine Gleichstellung der einzelnen Drehmomentenbeiträge der einzelnen Zylinder nicht geeignet. Die oben beschriebenen Eingriffe sind ungeeignet die zyklischen Verbrennungsschwankungen auszugleichen, da sie innerhalb eines Arbeitsspiels nicht mehr auf während der Verbrennung stattfindende Änderungen oder Einflüsse reagieren können, sondern Änderungen frühestens in dem darauf folgenden Arbeitsspiel des folgenden Zylinders bewirken können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur schnellen Veränderung eines Drehmoments einer Brennkraftmaschine mit zumindest einem Zylinder mit » einem Auslassventil mit variabler Ventilsteuerung anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im Patentanspruch 1 bzw. im Patentanspruch 11 aufgeführten Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In dem Verfahren zur Veränderung eines Drehmoments einer Brennkraftmaschine mit zumindest einem ersten Zylinder mit einem Auslassventil mit variabler Ventilsteuerung gemäss der Erfindung wird bestimmt, ob Bedarf besteht, das Drehmoment innerhalb eines ersten Arbeitsspiels des ersten Zylinders zu verändern und - wenn bestimmt wird, dass es erforderlich ist, das Drehmoment während des ersten Arbeitsspiels zu verändern - eine Grundansteuerung des Auslassventils des ersten Zylinders in dem ersten Arbeitsspiel verändert.

In der erfindungsgemässen Vorrichtung ist eine Bedarfsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung, ob Bedarf besteht, das Drehmoment innerhalb des ersten Arbeitsspiels des ersten Zylinders zu verändern, vorgesehen, sowie eine Ansteuerungsveränderungseinrichtung, die die Grundansteuerung des Auslassventils des ersten Zylinders in dem ersten Arbeitsspiel verändert, wenn die Bedarfsbestimmungseinrichtung bestimmt, dass es erforderlich ist, das Drehmoment zu verändern.

Die vorliegende Erfindung stellt vorteilhaft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung, in dem sehr schnell, sogar innerhalb des gleichen Arbeitsspiels des entsprechenden Zylinders, eine Veränderung des Drehmomentbeitrags des entsprechenden Zylinders und somit des Drehmoments der Brennkraftmaschine bewirkt werden kann. Auf diese Weise ist es zum Beispiel möglich, eine hohe Leerlaufqualität zu erzielen. Überdies lässt sich mit dem erfindungsgemässen Verfahren und mit der erfindungsgemässen Vorrichtung ein Unterschied zwischen einzelnen Drehmomentenbeiträgen einzelner Zylinder minimieren und damit eine hohe Güte einer Mitteldruck-Gleichstellung der einzelnen Zylinder untereinander bzw. eine sehr gute Konstanz des mittleren Drehmomentbeitrags aufeinanderfolgender Arbeitsspiele im stationären Betrieb ermöglichen.

Ferner ermöglicht das erfindungsgemässe Verfahren bzw. die erfindungsgemässe Vorrichtung vorteilhaft eine Drehmomentenveränderung der Brennkraftmaschine, wenn ein Füllungseingriff mittels Drosselklappe oder ein Füllungseingriff mittels der Einlassventile, ein Zündwinkeleingriff und Einspritzmassnahmen nicht mehr möglich sind, insbesondere bei bereits laufender Verbrennung. Insgesamt ermöglicht die vorliegende Erfindung vorteilhaft einen stationär und instationär verbesserten Motorbetrieb betreffend Zielgrössen wie den Kraftstoffverbrauch, die Abgasemission und insbesondere die Laufruhe.

Die Erfindung kann vorteilhaft derart ausgestaltet werden, dass die Grundansteuerung des Auslassventils betreffend mindestens einen einer Vielzahl von Öffnungsparametern verändert wird, wobei die Vielzahl von Öffnungsparametern zumindest einen Öffnungswinkel des Auslassventils, einen Öffnungshub des Auslassventils und eine Öffnungsgeschwindigkeit des Auslassventils umfasst, bzw. die Ansteuerungsveränderungseinrichtung ausgestaltet ist, zumindest einen der Vielzahl der zuvor genannten Öffnungsparameter zu verändern.

In vorteilhafter Art und Weise ermöglicht diese Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung eine einfache und flexible Veränderung des Drehmoments.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird auf der Grundlage von zumindest einem einer Vielzahl von Vorgabewerten, dessen Veränderung einen Einfluss auf das von der Brennkraftmaschine abgegebene Drehmoment hat, bestimmt, ob ein Bedarf zur Veränderung des Drehmoments vorliegt.

Diese Ausgestaltung ermöglicht in vorteilhafter Art und Weise eine einfache Bestimmung des Bedarfs, ob das Drehmoment innerhalb des ersten Arbeitsspiels zu verändern ist oder nicht.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Vielzahl von Vorgabewerten Momentanwerte und zeitliche Änderungen von einem Solldrehmoment der Brennkraftmaschine, einem Solldrehmoment des ersten Zylinders zum Drehmoment der Brennkraftmaschine, einem Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine und einem Wirkungsgrad des ersten Zylinders.

Der mit dieser vorteilhaften Ausgestaltung erzielte Vorteil besteht insbesondere in der genauen Bestimmung, ob Bedarf zur Veränderung des Drehmoments in dem ersten Arbeitsspiel besteht oder nicht. Überdies ermöglicht diese vorteilhafte Ausgestaltung eine einfache Bedarfsbestimmung, da beispielsweise das Solldrehmoment der Brennkraftmaschine mittels eines Gaspedalstellungssensors in einem Kraftfahrzeug erfasst werden kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Bedarf zur Veränderung des Drehmoments auf der Grundlage von zumindest einem einer Vielzahl von Brennkraftmaschinenzustandsgrössen bestimmt, die mittels zumindest einer Erfassungseinrichtung erfasst werden.

Vorteilhaft ermöglicht diese vorteilhafte Ausgestaltung eine schnelle Reaktion auf innerhalb der Brennkraftmaschine auftretende Veränderungen, wie beispielsweise einer unzureichenden Verbrennung in einem Zylinder.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Vielzahl von Brennkraftmaschinenzustandsgrössen eine Lage und eine Höhe eines Druckmaximums des ersten Drehmomentbeitrags des ersten Zylinders zum Drehmoment der Brennkraftmaschine, einen Brennraumdruck und einen Brennraumdruckverlauf im ersten Zylinder.

In vorteilhafter Art und Weise ermöglicht diese Ausgestaltung der Erfindung eine direkte Reaktion auf Änderungen des Verbrennungsvorgangs in der Brennkraftmaschine, da der Bedarf anhand von Brennkraftmaschinenzustandsgrössen ermittelt wird, die direkt von dem Verbrennungsvorgang in dem ersten Zylinder während des ersten Arbeitsspiels abhängen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Grundansteuerung mittels einer Steuereinrichtung auf der Grundlage von zumindest einem Zündwinkel des ersten Zylinders, einer Kraftstoffmasse und einer Luftmasse, die dem ersten Zylinder zugeführt werden, bestimmt.

Die Ermittlung der Grundansteuerung mittels des Zündwinkels der zugeführten Kraftstoffmasse und der Luftmasse ermöglicht vorteilhaft eine exakte und genaue Bestimmung der Grundansteuerung des Auslassventils des ersten Zylinders.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein erster Drehmomentbeitrag des ersten Zylinders zum Drehmoment der Brennkraftmaschine in dem ersten Arbeitsspiel des ersten Zylinders mit einem zweiten Drehmomentbeitrag eines zweiten Zylinders zum Drehmoment der Brennkraftmaschine in einem zweiten Arbeitsspiel des zweiten Zylinders verglichen, und ein Bedarf, das Drehmoment der Brennkraftmaschine innerhalb des ersten Arbeitsspiels des ersten Zylinders zu verändern, bestimmt, wenn der erste Drehmomentbeitrag ungleich dem zweiten Drehmomentbeitrag ist, und die Grundansteuerung des Auslassventils des ersten Zylinders in dem ersten Arbeitsspiel dergestalt verändert, dass der erste und der zweite Drehmomentbeitrag angeglichen werden, wobei ein Beginn des ersten Arbeitsspiels zeitlich nach einem Beginn des zweiten Arbeitsspiels ist.

In vorteilhafter Art und Weise ermöglicht diese Ausgestaltung der Erfindung eine Minimierung eines Unterschieds zwischen den Drehmomentenbeiträgen der einzelnen Zylinder zum Drehmoment der Brennkraftmaschine. Dadurch wird eine hohe Leerlaufqualität und eine hohe Güte der Mitteldruck-Gleichstellung der Zylinder untereinander bzw. eine gute Konstanz des Mitteldrucks aufeinanderfolgender Arbeitsspiele im stationären Betrieb ermöglicht. Insgesamt führt dies in vorteilhafter Art und Weise zu einer hohen Laufruhe, insbesondere beim Leerlauf der Brennkraftmaschine.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird die Grundansteuerung des Auslassventils des ersten Zylinders unabhängig davon, ob ein Bedarf zur Veränderung des Drehmoments der Brennkraftmaschine bestimmt wird, dergestalt verändert, dass der erste Drehmomentbeitrag des ersten Zylinders zum Drehmoment der Brennkraftmaschine unter einem maximalen Momentenbeitrag des ersten Zylinders ist.

In dieser vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Grundansteuerung des Auslassventils, unabhängig davon, ob ein Bedarf zur Veränderung des Drehmoments der Brennkraftmaschine vorliegt oder nicht, dergestalt verändert, dass der sich ergebende Drehmomentbeitrag des Zylinders geringer ist als der Drehmomentbeitrag des Zylinders, der unter Verwendung der Grundansteuerung, die in der Regel den maximalen Momentenbeitrag anzielt, erzielt worden wäre. In anderen Worten, wird durch gezielte Ansteuerung des Auslassventils eine Verschlechterung des inneren motorischen Wirkungsgrades geschaffen. Dies wird als Vorhalt bezeichnet. Die Verwendung einer solchen Vorhaltegrundeinstellung, das heisst eines gegenüber der normalen Grundeinstellung verringerten Drehmoments, ermöglicht in vorteilhafter Art und Weise bei Bedarf eine schnelle Erhöhung des Drehmoments. Vorteilhaft ermöglicht dies eine weitere Verbesserung der Laufruhe und der Lehrlaufqualität der Brennkraftmaschine.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 zeigt das Ausführungsbeispiel von Fig. 1 in grösserem Detail;

Fig. 3 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel der Funktionsweise des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels zeigt;

Fig. 4 zeigt ein Diagramm betreffend Verstellungsmöglichkeiten einer Ventilerhebungskurve des Auslassventils;

Fig. 5 zeigt ein Diagramm, dass einen inneren Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von dem Auslassventil-Öffnet Zeitpunkt in einem Niederlastbetrieb der Brennkraftmaschine zeigt;

Fig. 6 zeigt ein Diagramm, das den inneren Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von dem Auslassventil-Öffnet Zeitpunkt in einem Hochlastbetrieb der Brennkraftmaschine darstellt;

Fig. 7 zeigt ein Diagramm, dass die Wirkung verschiedener Auslassventil-Öffnet Zeitpunkte auf einen Druckverlauf im Zylinder darstellt; und

Fig. 8 zeigt ein Detail eines zweites Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Obwohl die folgende Beschreibung Ausführungsbeispiele betrifft, in denen die Drehmomentänderung oder -beeinflussung isoliert ausgeführt wird, das heisst ohne ein Zusammenwirken mit beispielsweise einem Zündwinkeleingriff, einem Füllungseingriff oder einem Füllungseingriff mittels des Einlassventils, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese isolierte Ausführung beschränkt. Dementsprechend können die folgenden Ausführungsbeispiele jeweils auch in Verbindung mit weiteren drehmomentbeeinflussenden Eingriffsmöglichkeiten wie beispielsweise dem genannten Zündwinkeleingriff, dem Füllungseingriff mittels Drosselklappe bzw. dem Füllungseingriff mittels der Einlassventile ausgeführt werden.

Erstes Ausführungsbeispiel

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Die Bezugsziffer 1 in Fig. 1 bezeichnet einen Kolben, der mit einer Pleuelstange 2 mit einer Kurbelwelle 3 verbunden ist. Die Bezugsziffer 4 bezeichnet einen Kurbelwinkelsensor, der die Stellung und/oder eine Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle 3 erfasst. Der Kurbelwinkelsensor 4 ist mit einer Signalempfangseinrichtung 5 verbunden, die in einer Steuereinheit 6 angeordnet ist.

Die Bezugsziffer 7 bezeichnet eine Brennraumdruckerfassungseinrichtung, vorzugsweise einen Brennraumdrucksensor, die ebenfalls mit der Signalempfangseinrichtung 5 verbunden ist. Die Bezugsziffer 8 bezeichnet ein Ausgangssignal einer nicht dargestellten Erfassungseinrichtung der Stellung des Fahrpedals, das an die Signalempfangseinrichtung 5 geliefert wird. Die Bezugsziffer 9 bezeichnet ein Ausgangssignal einer nicht dargestellten weiteren Steuereinheit, zum Beispiel einer Getriebesteuereinheit, das an die Signalempfangseinrichtung 5 geliefert wird und einen Wunsch zur schnellen Veränderung des Motordrehmoments übermittelt.

Die Bezugsziffer 10 bezeichnet ein Ausgangssignal eines Luftmassensensors, zum Beispiel eines Heiss-Film-Luftmassensensors, das ebenfalls an die Signalempfangseinrichtung 5 geliefert wird.

Die Steuereinheit 6 umfasst eine Brennkraftmaschinensteuereinrichtung 11, umfassend einen Mikroprozessor 12, einen Programmspeicher 13 und einen Datenspeicher 14.

Die Brennkraftmaschinensteuereinrichtung 11 ist dergestalt ausgestaltet, dass sie auf der Grundlage von zumindest einem der erfassten Signalwerte, z. B. dem Ausgangssignal 8 der Fahrpedalerfassungseinrichtung, dem Ausgangssignal 9 der weiteren Steuereinheit und dem Ausgangssignal 10 des Luftmassensensors, die jeweils mittels der Signalempfangseinrichtung 5 empfangen werden, eine Grundansteuerung Ge für eine Stellvorrichtung 15 zur Verstellung eines Auslassventils 17 bestimmt. Die Stellvorrichtung 15 zur Verstellung des Auslassventils 17 ist vorzugsweise ein hydraulisch betätigter Gaswechselsteller, der mit einem Hilfsenergiespeicher 16, vorzugsweise einem Common Rail, verbunden ist. Die Brennkraftmaschinensteuereinrichtung 11 ist ferner ausgestaltet, Steuersignale für eine Zündkerze 19 und ein Kraftstoffeinspritzventil 20 auszugeben. Eine Augabeeinrichtung 23 empfängt die Grundansteuerung Ge von der Brennkraftmaschinensteuereinrichtung 11.

Anstelle des hydraulischen Gaswechselstellers in Verbindung mit dem Hilfsenergiespeicher 16 ist es ebenfalls möglich, einen mechanischen oder einen elektrischen Gaswechselsteller zu verwenden.

Das Auslassventil 17 des Zylinders 1 öffnet oder verschliesst je nach Stellung des Ventils einen Auslasskanal 18 zwischen einem Brennraum des Zylinders und einem Auspuff.

Die Bezugsziffer 21 bezeichnet einen Einlasskanal des Zylinders 1, der mittels eines Einlassventils 22 geöffnet oder verschlossen werden kann. Obwohl in Fig. 1 das Einlassventil 22 ohne eine entsprechende Stellvorrichtung dargestellt ist, kann das Einlassventil 22 eine Stellvorrichtung vergleichbar der Stellvorrichtung 15 des Auslassventils 17 aufweisen.

Es ist jedoch auch möglich, das Einlassventil 22 mechanisch, beispielsweise mittels einer Nockenwelle, zu betätigen, wohingegen das Auslassventil 17 mittels der vollvariablen Stellvorrichtung 15 des Auslassventils 17 betätigt wird.

Die Ausgabeeinrichtung 23 gibt eine mittels der Brennkraftmaschinensteuereinrichtung 11 ermittelte Grundansteuerung Ge des Auslassventils 17 an die Stellvorrichtung 15 des Auslassventils 17 aus, so dass das Auslassventil 17 entsprechend der Grundansteuerung Ge betätigt wird.

Die Ausgabeeinrichtung 23 gibt ferner die mittels der Brennkraftmaschinensteuereinrichtung 11 ermittelten Ansteuersignale für die Zündkerze 19 und das Kraftstoffeinspritzventil 20 an die Zündkerze 19 und das Kraftstoffeinspritzventil 20 aus.

Zwischen der Brennkraftmaschinensteuereinrichtung 11 und der Ausgabeeinrichtung 23 ist eine Vorrichtung 24 zur Veränderung eines Drehmoments der Brennkraftmaschine angeordnet. Der Aufbau der Vorrichtung 24 zur Veränderung des Drehmoments der Brennkraftmaschine wird nun mit Verweis auf Fig. 2 weiter beschrieben.

Fig. 2 zeigt eine Ausgestaltung der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung 24 zur Veränderung des Drehmoments der Brennkraftmaschine. Die Vorrichtung 24 zur Veränderung des Drehmoments der Brennkraftmaschine umfasst eine Bedarfsbestimmungseinrichtung 25 und eine Ansteuerungsveränderungseinrichtung 26. Die Bezugsziffer 23 bezeichnet die Ausgabeeinrichtung von Fig. 1.

Die Bedarfsbestimmungseinrichtung 25 ist ausgestaltet zum Bestimmen, ob Bedarf besteht, das Drehmoment der Brennkraftmaschine oder den Drehmomentbeitrag eines Zylinders innerhalb eines ersten Arbeitsspiels n des Zylinders 1 zu verändern. Ein Arbeitsspiel besteht aus einem Ansaugtakt, einem Kompressionstakt, einem Arbeitstakt und einem Auspufftakt.

Wenn die Bedarfsbestimmungseinrichtung 25 bestimmt, dass ein Bedarf besteht, das Drehmoment innerhalb des Arbeitsspiels n des Zylinders 1 zu verändern, gibt sie ein erstes Signal S_GeN an die Ansteuerungsveränderungseinrichtung 26 aus. Bestimmt die Bedarfsbestimmungseinrichtung 25, dass kein Bedarf besteht, gibt sie ein zweites Signal S_Ge an die Ansteuerungsveränderungseinrichtung 26 aus.

Die Ansteuerungsveränderungseinrichtung 26 empfängt als Eingangssignal die Grundansteuerung Ge, die mittels der Brennkraftmaschinenansteuerungseinrichtung 11 ermittelt wurde. Die Ansteuerungsveränderungseinrichtung 26 ist dergestalt ausgestaltet, dass sie, wenn sie das Eingangssignal S_Ge von der Bedarfsbestimmungseinrichtung 25 empfängt, die von der Brennkraftmaschinensteuereinrichtung 11 empfangene Grundansteuerung Ge an die Ausgabesteuereinrichtung 23 ohne Veränderung weitergibt. Wenn die Ansteuerungsveränderungseinrichtung 26 das Signal S_GeN empfängt, verändert die Ansteuerungsveränderungseinrichtung 26 die Grundansteuerung Ge des Auslassventils 17 des Zylinders 1 in dem Arbeitsspiel n. Dann gibt die Ansteuerungsveränderungseinrichtung 26 die veränderte Grundansteuerung GeN an die Ausgabeeinrichtung 11 weiter. Die Ausgabeeinrichtung 23 gibt dann entsprechende Ausgangssignale an die Stelleinrichtung 15 des Auslassventils 17 aus, so dass das Auslassventil 17 entsprechend diesen Signalen geöffnet oder geschlossen wird.

Fig. 3 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel der Funktionsweise der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung 24 darstellt. Nach dem Beginn in Schritt S1 wird in Schritt S2 mittels der Bedarfsbestimmungseinrichtung 25 bestimmt, ob Bedarf besteht, das Drehmoment innerhalb des ersten Arbeitsspiels n des ersten Zylinders zu verändern. Wenn in Schritt S2 bestimmt wird, dass kein Bedarf besteht, das Drehmoment zu verändern, lässt die Ansteuerungsveränderungseinrichtung 26 in Schritt S3 die Grundansteuerung Ge unverändert und gibt die unveränderte Grundansteuerung Ge an die Ausgabeeinrichtung 23 aus. Damit endet die Verarbeitung in Schritt S4.

Wenn jedoch in Schritt S2 bestimmt wird, dass ein Bedarf besteht, das Drehmoment zu verändern, verändert in Schritt S5 die Ansteuerungsveränderungseinrichtung 26 die Grundansteuerung Ge und gibt die veränderte Grundansteuerung GeN an die Ausgabeeinrichtung 23 aus. Damit endet die Verarbeitung in Schritt S4. Diese Verarbeitung wird während des Betriebs der Brennkraftmaschine zyklisch ausgeführt.

Fig. 4 zeigt ein Diagramm, das Verstellungsmöglichkeiten der Ventilerhebungskurve des Auslassventils 17 darstellt.

Entlang der Abszisse von Fig. 4 ist der Kurbelwinkel angetragen und entlang der Ordinate des Diagramms in Fig. 4 ist der Hub des Auslassventils 17 eingetragen.

Die Bezugsziffer 27 bezeichnet ein Beispiel einer Ventilerhebungskurve des Auslassventils 12 entsprechend einer der mittels der Brennkraftmaschinensteuereinrichtung 11 ermittelten Grundansteuerung Ge. Die Bezugsziffer 28 bezeichnet ein Beispiel einer veränderten Ventilerhebungskurve des Auslassventils entsprechend einer veränderten Grundansteuerung GeN, nachdem sie - nachdem die Bedarfsbestimmungseinrichtung 25 einen Bedarf zur Änderung des Drehmoments bestimmt hat - von der Ansteuerungsveränderungseinrichtung 26 verändert worden ist.

Die Bezugsziffer 29 zeigt eine erste Veränderung. Hierbei wird ein Öffnungszeitpunkt des Auslassventils 17 nach vorne oder nach hinten verschoben. Im vorliegenden Fall wurde der Öffnungszeitpunkt des Auslassventils 17 geringfügig zeitlich nach vorne verschoben.

Die Bezugsziffer 30 bezeichnet eine zweite Veränderung der Grundansteuerung Ge. Im Vergleich zur Grundansteuerung Ge 27 wurde ein Schliesszeitpunkt, das heisst der Zeitpunkt, an dem das Auslassventil 17 wieder geschlossen wird, zeitlich nach vorne verlegt.

Die Bezugsziffer 31 zeigt eine dritte Veränderung. Hierbei wurde der Öffnungshub des Auslassventils 17 im Vergleich zur Grundansteuerung Ge 27 vergrössert.

Die Bezugsziffer 32 bezeichnet eine vierte Veränderung, die eine Veränderung einer Öffnungs- und Schliessgeschwindigkeit des Auslassventils 17 bezeichnet. Im Vergleich zu der Grundansteuerung Ge 27 hat die Ansteuerungsveränderungseinrichtung 26 die Grundansteuerung Ge 27 dergestalt verändert, dass die Öffnungs- und Schliessgeschwindigkeit des Auslassventils 17 erhöht ist.

Dementsprechend ist die Ansteuerungsveränderungseinrichtung 26 ausgestaltet, die Grundansteuerung Ge des Auslassventils 17 betreffend mindestens eines einer Vielzahl von Öffnungsparametern zu verändern, wobei die Vielzahl der Öffnungsparameter zumindest einen Öffnungswinkel des Auslassventils 17, einen Öffnungshub des Auslassventils 17 und eine Öffnungs- und Schliessgeschwindigkeit des Auslassventils 17 umfasst.

Die in Fig. 2 gezeigte Bestimmungseinrichtung 25 ist ausgestaltet, einen Bedarf zur Veränderung des Drehmoments auf der Grundlage von zumindest einem einer Vielzahl von Vorgabewerten, deren Veränderung einen Einfluss auf das von der Brennkraftmaschine abgegebene Drehmoment hat, zu bestimmen. Die Vielzahl von Vorgabewerten umfassen Momentanwerte und/oder zeitliche Änderungen von einem Solldrehmoment der Brennkraftmaschine, einem Solldrehmomentbeitrag des Zylinders 1 zum Drehmoment der Brennkraftmaschine, einem Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine und einem Wirkungsgrad des ersten Zylinders.

Da gemäss der vorliegenden Erfindung nach Bestimmung des Bedarfs, das Drehmoment der Brennkraftmaschine innerhalb des aktuellen Arbeitsspiels zu verändern, eine Ventilerhebungskurve des Auslassventils 17, noch innerhalb des aktuellen Arbeitsspiels verändert wird, ist es möglich, das Drehmoment der Brennkraftmaschine durch Veränderung des Drehmomentbeitrags des Zylinders, noch nach Beginn des Verbrennungsvorgangs innerhalb des aktuellen Arbeitsspiels zu verändern. Aufgrund der schnellen Veränderungsmöglichkeit des Drehmoments der Brennkraftmaschine mit der vorliegenden Erfindung eignet sich die vorliegende Erfindung besonders für Anwendungen beispielsweise in einer Anti-Schlupf- Regelung, für eine Koordination von Schaftvorgängen in einem Automatikgetriebe, einer Gleichstellung der Drehmomentenbeiträge der einzelnen Zylinder zu dem Drehmoment der Brennkraftmaschine (dies wird als Zylindermomentengleichstellung bezeichnet), zur Zylindermomentengleichstellung in Kombination mit einer variablen Einlassventilsteuerung, zur Leerlaufregelung und zur Anti-Ruckel-Dämpfung.

Im folgenden wird mit Verweis auf die Fig. 5, 6 und 7 die Wirkung einer Veränderung des Auslassventil-Öffnet Zeitpunkts (oder Kurbelwinkels), der im folgenden als AÖ-Zeitpunkt bezeichnet wird, in der Grundansteuerung Ge des Auslassventils 17 beschrieben.

Die Fig. 5 und 6 betreffen jeweils eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine, in der jeweils das Auslassventil aller Zylinder mit dem gleichen AÖ-Zeitpunkt geöffnet wird, um die Wirkung verschiedener AÖ-Zeitpunkte zeitlich darzustellen. Die Veränderung des AÖ-Zeitpunkts nur eines einzelnen Zylinders der Brennkraftmaschine hat jedoch auf diesen einzelnen Zylinder die gleiche Wirkung wie hier in den Fig. 5 und 6 für die gesamte Brennkraftmaschine beschrieben wird, jedoch in geringerem Massstab.

Fig. 5 zeigt ein Diagramm, dass den inneren Wirkungsgrad η_ind der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von dem AÖ-Zeitpunkt bei einem Niederlastbetrieb der Brennkraftmaschine zeigt. Entlang der Abszisse des Diagramms in Fig. 5 ist der AÖ-Zeitpunkt in Kurbelwinkeleinheiten °KW nach dem oberen Totpunkt im Verdichtungs-/Verbrennungstakt angetragen. Entlang der Ordinate des Diagramms in Fig. 5 ist der innere Wirkungsgrad η_ind der Brennkraftmaschine angetragen.

Die Bezugsziffer 32 in Fig. 5 bezeichnet einen Graph, der die Abhängigkeit des inneren Wirkungsgrads η_ind der Brennkraftmaschine vom AÖ-Zeitpunkt darstellt.

Wie Fig. 5 zu entnehmen ist, bleibt der Wirkungsgrad bei Auslass-Öffnet Zeitpunkten von 90°KW bis etwa 210°KW nach dem oberen Totpunkt im Verdichtungs-/Verbrennungstakt konstant. Danach steigt der Wirkungsgrad bis zu einem maximalen Wirkungsgrad bei etwa 270°KW nach dem oberen Totpunkt im Verdichtungs-/Verbrennungstakt an und fällt dann wieder ab. Der mit A bezeichnete Pfeil in dem Diagramm von Fig. 5 bezeichnet den maximalen Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine.

Vorzugsweise ist dies der Auslass-Öffnet Zeitpunkt, den die Brennkraftmaschinen­ steuereinrichtung 11 berechnet und als Grundansteuerung Ge an die Ausgabeeinrichtung 23 ausgibt.

Wenn nun die Bedarfsbestimmungseinrichtung 25 einen Bedarf zur Veränderung des Drehmoments der Brennkraftmaschine bestimmt, verändert die Ansteuerungsveränderungs­ einrichtung 26 die Grundansteuerung Ge.

Wenn die Ansteuerungsveränderungseinrichtung 26 die Grundansteuerung Ge dergestalt verändert, dass der AÖ-Zeitpunkt des Auslassventils nach vorne verschoben wird, verringert sich der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine und damit das Drehmoment der Brennkraftmaschine. Der mit dem Bezugszeichen B versehene Pfeil bezeichnet solch einen veränderten AÖ-Zeitpunkt.

Unter der Annahme, dass nur ein AÖ-Zeitpunkt eines Zylinders einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern verändert wird, verändert sich der Wirkungsgrad dieses Zylinders in gleicher Art und Weise wie in dem Diagramm von Fig. 5 dargestellt ist. Damit verändert sich auch der Wirkungsgrad und das Drehmoment der Brennkraftmaschine - jedoch in geringerer Art und Weise als in dem Diagramm von Fig. 5 dargestellt ist, da nur der Wirkungsgrad eines Zylinders verschlechtert wird, das heisst nur ein Drehmomentbeitrag eines Zylinders einer Mehrzahl von Zylindern verringert wird.

Fig. 6 zeigt ein Diagramm, das den inneren Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von dem AÖ-Zeitpunkt bei einem Hochlastbetrieb der Brennkraftmaschine darstellt.

Entlang der Abszisse des Diagramms in Fig. 6 ist der AÖ-Zeitpunkt in Kurbelwinkeleinheiten °KW nach dem oberen Totpunkt im Verdichtungs-/Verbrennungstakt dargestellt. Entlang der Ordinate des Diagramms in Fig. 6 ist der innere Wirkungsgrad η_ind der Brennkraftmaschine dargestellt. Ein mit der Bezugsziffer 33 bezeichneter Graph stellt eine Abhängigkeit des inneren Wirkungsgrads η_ind der Brennkraftmaschine von dem AÖ-Zeitpunkt der Auslassventils der Brennkraftmaschine dar.

Wie dem Diagramm von Fig. 6 zu entnehmen ist, steigt der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine von einem Auslass-Öffnet Zeitpunkt von 110°KW auf ein Maximum bei etwa 138°KW an. Das Maximum ist mit dem Bezugszeichen C bezeichnet. In dem Bereich von 138°KW bis 180°KW verringert sich der innere Wirkungsgrad.

Die mit dem Bezugszeichen D bezeichneten Pfeile zeigen mögliche AÖ-Zeitpunkte an, um den Wirkungsgrad η_ind, und damit das Drehmoment der Brennkraftmaschine, zu verringern. Wie dem Diagramm von Fig. 6 zu entnehmen ist, bewirkt eine Verschiebung des Auslass-Öffnet Zeitpunkts um 20° nach vorne auf 120°KW, oder um 20° nach hinten auf 160°KW, in etwa die gleiche Wirkungsgradänderung und damit die gleiche Drehmomentveränderung.

Fig. 7 zeigt ein Diagramm, das die Wirkung verschiedener AÖ-Zeitpunkte auf einen Zylinderdruckverlauf p in Abhängigkeit von einem Brennraumvolumen eines Zylinders darstellt.

Entlang der Abszisse des Diagramms von Fig. 7 ist das aktuelle Brennraumvolumen V in Liter abhängig von der Kolbenposition in dem Zylinder angetragen. Entlang der Ordinate des Diagramms von Fig. 7 ist der Zylinderdruck p_cyl in bar angetragen.

In diesem Volumen-Druckdiagramm sind Prozessschleifen für einen frühen AÖ-Zeitpunkt bei 100°KW nach dem oberen Totpunkt im Verdichtungs-Verbrennungstakt des Zylinders, für einen bevorzugten Grundeinstellungs-AÖ-Zeitpunkt, der bei dem höchsten Wirkungsgrad liegt, bei 160°KW nach dem oberen Totpunkt im Verdichtungs-Verbrennungstakt und für einen späteren AÖ-Zeitpunkt bei 230°KW nach dem oberen Totpunkt im Verdichtungs-Verbrennungstakt für einen Volllastbetrieb der Brennkraftmaschine angetragen. Die Bezugsziffer 34 bezeichnet einen strichpunktierten Graph, der die Prozessschleife für den frühen AÖ-Zeitpunkt bei 100°KW darstellt. Die Bezugsziffer 35 bezeichnet eine durchgezogene Linie, die die Prozessschleife für den nahezu wirkungsgradoptimalen AÖ-Zeitpunkt bei 160°KW darstellt. Die Bezugsziffer 36 bezeichnet eine gestrichelte Linie, die die Prozessschleife für einen späten AÖ-Zeitpunkt bei 230°KW darstellt.

Wie der mit der Bezugsziffer 34 bezeichnete Verlauf der Prozessschleife für einen frühen AÖ- Zeitpunkt zeigt, herrscht nach der Zündung in dem Zylinder ein hoher Druck, hier weit über 10 bar, der sich über den Verlauf des Arbeitstaktes des Zylinders bis zum unteren Totpunkt des Kolbenverlaufs nahezu ganz, hier bis auf etwa 1 bar abbaut, und diesen geringen Druck während des Auspufftaktes aufrechterhält.

Der Graph 36, der die Prozessschleife für einen wirkungsgradoptimalen AÖ-Zeitpunkt darstellt, zeigt, dass sich nach der Zündung der Druck im Zylinder langsamer als im Vergleich zu dem frühen AÖ-Zeitpunkt bis auf einen mittleren Druckwert, hier etwa 6 bar, abbaut und dann um den unteren Totpunkt des Kolbens herum, wo das Zylindervolumen am grössten ist, schnell mit der Öffnung des Auslassventils auf einen geringen Druckwert, hier etwa 1 bar, abfällt. Während des Auspufftaktes herrscht dann im Zylinder nahezu konstant dieser geringe Druck.

Der mit der Bezugsziffer 35 bezeichnete Graph, der die Prozessschleife für einen späten AÖ- Zeitpunkt darstellt, zeigt, dass sich nach der Zündung des Kraftstoffes in dem Zylinder der Druck während des Arbeitstaktes des Zylinders bis zum unteren Totpunkt gleich wie bei dem wirkungsgradoptimalen AÖ-Zeitpunkt, dessen Prozessschleife mit der Bezugsziffer 36 bezeichnet ist, verhält. In dem nachfolgenden Ausschiebetakt baut sich der Druck in dem Zylinder zunächst - bei noch geschlossenen Ventilen - wieder auf, bis das Auslassventil geöffnet wird und der Druck sich bis auf den geringen Druck, in diesem Beispiel etwa 1 bar abbaut. Da die von den Prozessschleifen eingeschlossene Fläche ein Mass für den inneren Wirkungsgrad ist, veranschaulicht das Beispiel der Fig. 7, wie die in Fig. 5 und 6 dargestellte Abhängigkeit des Wirkungsgrads vom Auslass-Öffnet-Zeitpunkt zustandekommt.

Den Fig. 5, 6 und 7 ist zu entnehmen, dass mittels Veränderung des AÖ-Zeitpunktes der Drehmomentbeitrag einzelner Zylinder, und damit der Brennkraftmaschine, sich wesentlich beeinflussen lässt.

Zweites Ausführungsbeispiel

Das zweite Ausführungsbeispiel entspricht in Aufbau und Funktion dem in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel, ausser dass zwischen der Brennkraftmaschinensteuereinrichtung 11 und der Vorrichtung 24 eine Drehmomentvorhalterzeugungseinrichtung vorgesehen ist.

In Fig. 8 bezeichnet die Bezugsziffer 37 eine Ausgestaltung der Drehmomentvorhalterzeugungseinrichtung. Die Drehmomentvorhalterzeugungseinrichtung 37 umfasst eine Vorhaltebedarfsbestimmungseinrichtung 38 und eine Ansteuerungsveränderungseinrichtung 39. Die Bezugsziffer 24 bezeichnet die Vorrichtung 24 von Fig. 1.

Die Funktion der Drehmomentvorhalterzeugungseinrichtung 37 besteht darin, bei Bedarf eine Veränderung der Grundansteuerung Ge der Auslassventile eines Zylinders 1 dergestalt vorzunehmen, dass das resultierende Drehmoment des Motors bzw. des Zylinders 1 gegenüber dem bei ansonsten gleichbleibenden Betriebsbedingungen möglichen maximalen Wert um einen bestimmten Betrag reduziert ist. Dieser Betrag wird als Drehmomentvorhalt bezeichnet.

Ein solcher Drehmomentvorhalt unterscheidet sich in mehrfacher Hinsicht von den bereits beschriebenen schnellen bzw. kurzfristigen Veränderungen des Drehmoments, die im Sinne einer schnellem Korrekturmaßnahme wirksam werden.

Zum einen wird der Drehmomentvorhalt im Regelfall länger wirksam, z. B. für die Dauer einer Situation, in der es gewünscht ist, mit schneller Veränderung der Ansteuerung der Auslassventile auch eine Drehmomenterhöhung herbeiführen zu können.

Zum anderen wird ein solcher Drehmomentvorhalt - im Gegensatz zu einer schnellen Drehmomentkorrektur - im Regelfall in der übergeordneten Motorsteuerung, hier dargestellt als Brennkraftmaschinensteuereinrichtung 11, berücksichtigt. Besonders vorteilhaft ist dies im Rahmen von nach dem Stand der Technik bekannten, sogenannten drehmomentgeführten Motorsteuerungen darstellbar. Dies wird weiter unten genauer ausgeführt.

Der Sinn und Zweck eines solchen, zeitweise bestimmten Drehmomentsvorhalts besteht darin, dass bei Bedarf eine schnelle Veränderung, und zwar konkret eine Erhöhung, des Drehmomentes in einem Arbeitsspiel durch die nachgeordnete Vorrichtung 24 zur Veränderung der Auslassventilansteuerung bewirkt werden kann. Die maximale mögliche Drehmomenterhöhung ist dabei durch die Grösse des gewählten Vorhalts bestimmt. Wie bereits ausgeführt kann mittels der Veränderung der Auslassventilsteuerung eine solche schnelle Drehmomentveränderung oder Korrektur sogar dann noch bewirkt werden, wenn keine andere Massnahme zur Drehmomentkorrektur in einem Arbeitsspiel mehr möglich ist. Ohne einen Vorhalt wäre jedoch, wie bereits dargestellt, nur eine Verringerung des Drehmoments möglich.

Wenn die Vorhaltebedarfsbestimmungseinrichtung 38 bestimmt, dass Bedarf für einen Drehmomentvorhalt in der Ansteuerung der Auslassventile eines Zylinders 1 besteht, gibt sie ein erstes Signal S_GeV an die Ansteuerungsveränderungseinrichtung 39 aus. Bestimmt die Vorhaltebedarfsbestimmungseinrichtung 38, dass kein Bedarf besteht, gibt sie ein zweites Signal S_Ge an die Ansteuerungsveränderungseinrichtung 39 aus.

Die Ansteuerungsveränderungseinrichtung 39 empfängt als weiteres Eingangssignal die Grundansteuerung Ge, die mittels der Brennkraftmaschinenansteuerungseinrichtung 11 in Fig. 1 ermittelt wurde. Die Ansteuerungsveränderungseinrichtung 39 ist dergestalt ausgestaltet, dass sie, wenn sie das Eingangssignal S_Ge von der Bedarfsbestimmungseinrichtung 37 empfängt, die von der Brennkraftmaschinensteuereinrichtung 11 empfangene Grundansteuerung Ge ohne Veränderung an die Vorrichtung 24 weitergibt. Wenn die Ansteuerungsveränderungseinrichtung 39 das Signal S_GeV empfängt, verändert die Ansteuerungsveränderungseinrichtung 39 die Grundansteuerung Ge des Auslassventils 17 des Zylinders 1 in dem Arbeitsspiel n dergestalt, dass der gewünschte Drehmomentvorhalt in der Auslassventilansteuerung herbeigeführt wird. Dann gibt die Ansteuerungsveränderungseinrichtung 39 die entsprechend veränderte Grundansteuerung GeV an die Vorrichtung 24 weiter.

Die Ansteuerungsveränderungseinrichtung 39 ist ausgestaltet, die Grundansteuerung Ge des Auslassventils 17 betreffend mindestens einen einer Vielzahl von Öffnungsparametern hin zu der veränderter Grundansteuerung GeV zu verändern, wobei die Vielzahl der Öffnungsparameter zumindest einen Öffnungswinkel des Auslassventils 17, einen Öffnungshub des Auslassventils 17 und eine Öffnungs- und Schliessgeschwindigkeit des Auslassventils 17 umfasst. Die Veränderung der Grundansteuerung Ge wird im wesentlichen wie in der Ansteuerungsveränderungseinrichtung 26 in Fig. 2, und wie mit Verweis auf die Fig. 4, 5, 6 und 7 beschrieben wurde, ausgeführt. Die Ansteuerungsveränderungseinrichtung 39 gibt bei Eingang des Signals S_GeV die veränderte Grundansteuerung GeV aus. Wenn die veränderte Grundansteuerung GeV auf das Auslassventil 17 angewendet wird, ist der arbeitsspielbezogene Drehmomentbeitrag des entsprechenden Zylinders 1 gegenüber dem Drehmomentbeitrag dieses Zylinders bei unverändert angewendeter Grundansteuerung Ge verringert, sofern alle anderen das Drehmoment beeinflussenden Stellgrössen wie zum Beispiel Kraftstoffmasse und Zündwinkel unverändert bleiben. Damit wird ein Dremomentvorhalt in der Ansteuerung der Auslassventile erzeugt.

Besonders vorteilhaft ist dabei eine Kombination der Drehmomentvorhalterzeugungseinrichtung 37 mit einer speziellen Ausführung der Brennkraftmaschinensteuerung 11 als sogenannte drehmomentgeführte Motorsteuerung, in der alle das Drehmoment beeinflussenden Stellgrössen des Motors zu jedem Zeitpunkt so bestimmt werden, dass das vom Motor abgegebene Drehmoment stets den aktuell verlangten Wert hat.

In einer solchen vorteilhaften Ausführung der Drehmomentvorhalterzeugungseinrichtung 37 werden gleichzeitig mit einer Veränderung der Grundansteuerung Ge, die den Drehmomentvorhalt herbeiführt, andere Massnahmen wie beispielsweise eine Erhöhung der Luft- und Kraftstoffmenge oder eine Anpassung des Zündwinkels getroffen, denen zufolge das vom Motor abgegebene Drehmoment gleichbleibt. Der Fahrer merkt von der Herbeiführung bzw. Veränderung eines Drehmomentvorhaltes in diesem Falle also nichts - jedenfalls keine Abnahme der Motorleistung oder Drehzahl.

Das Ausmass der Veränderung der Grundansteuerung Ge zu GeV wird mittels der Ansteuerungsveränderungseinrichtung 39 auf der Grundlage eines gewünschten Drehmomentvorhalts ermittelt, wobei letzterer in Abhängigkeit des Betriebszustands der Brennkraftmaschine in der Ansteuerungsveränderungseinrichtung 39 bestimmt wird oder voreingestellt ist. Ferner kann die Ansteuerungsveränderungseinrichtung 39 ausgestaltet werden, das Ausmass des gewünschten Drehmomentvorhalts abhängig von einer eingestellten Priorität bezüglich Verbrauch oder Laufruhe zu bestimmen. Bei Priorität auf Laufruhe wird ein grösserer Vorhalt bestimmt, wohingegen bei Priorität auf Verbrauch ein kleinerer Vorhalt bestimmt wird.

Zu diesen genannten Zwecken kann Information über den gewünschten Betrag eines Vorhalts und/oder über die Priorität bezüglich Verbrauch und Laufruhe und/oder über aktuelle Werte von Betriebsgrössen des Motors zwischen der Brennkraftmaschinensteuereinrichtung 11 und der Drehmomentvorhalterzeugungseinrichtung 37 ausgetauscht werden, ohne dass dies in der Abb. 8 explizit dargestellt ist.

Die Vorhaltebedarfsbestimmungseinrichtung 38 bestimmt einen Bedarf und gibt das Signal S_GeV aus, wenn sich die Brennkraftmaschine in einem Betriebszustand befindet, in dem eine kurzfristige Erhöhung des Drehmomentbeitrag des entsprechenden Zylinders erforderlich sein kann. Die Vorhaltebedarfsbestimmungseinrichtung 38 bestimmt einen solchen Betriebszustand auf der Grundlage von Brennkraftmaschinenzustandsgrössen oder daraus abgeleiteten Grössen. Ein Beispiel eines solchen Betriebszustandes ist ein Übergang in den Leerlauf oder in einen gefeuerten Schleppbetrieb ("dosierte Motorbremse"), da in diesen Betriebszuständen in der Regel Bedarf für schnelle Drehmomentkorrekturen besteht, um eine bestmögliche Laufruhe zu erzielen bzw. Ruckeln zu vermeiden.

Die von der Drehmomentvorhalterzeugungseinrichtung 37 ausgegebenen Signale Ge und GeV werden dann analog dem Signal Ge wie in dem ersten Ausführungsbeispiel weiterverarbeitet. Damit ist es vermöge eines mit der Ansteuerung GeV eingestellten Drehmomentvorhaltes möglich, auch eine Erhöhung des Drehmoments schnell durch Veränderung der Ansteuerung von Auslassventilen eines Zylinders ausführen zu können, wenn ein Bedarf für eine solche schnelle Änderung des Drehmomentbeitrags des entsprechenden Zylinders bestimmt wird.

Claims (20)

1. Verfahren zur Veränderung eines Drehmoments einer Brennkraftmaschine mit zumindest einem ersten Zylinder (1) mit einem Auslassventil (17) mit variabler Ventils­ teuerung, umfassend folgende Schritte:

• - Bestimmen (S2; S17, S19) ob Bedarf besteht das Drehmoment innerhalb eines ersten Arbeitsspiels (n) des zumindest einen ersten Zylinders (1) zu verändern; und
• - Verändern (S5; S23, S27) einer Grundansteuerung (Ge) des Auslassventils (17) des zumindest einen ersten Zylinders (1) in dem ersten Arbeitsspiel (n), wenn bestimmt wird, dass Bedarf besteht, das Drehmoment während des ersten Arbeits­ spiels (n) zu verändern.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundansteuerung (Ge) des Auslassventils (17) betreffend mindestens einen einer Vielzahl von Öffnungs­ parametern verändert wird, wobei die Vielzahl von Öffnungsparametern zumindest einen Öffnungswinkel des Auslassventils (17), einen Öffnungshub des Auslassventils (17) und eine Öffnungs- und Schliessgeschwindigkeit des Auslassventils (17) umfasst.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Grundlage von zumindest einem einer Vielzahl von Vorgabewerten (VG), dessen Veränderung einen Einfluss auf das von der Brennkraftmaschine abgegebene Drehmoment hat, bestimmt wird, ob ein Bedarf zur Veränderung des Drehmoments vorliegt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von Vorgabe­ werten (VG) Momentanwerte und zeitliche Änderungen von einem Solldrehmoment der Brennkraftmaschine, einem Solldrehmomentbeitrag des zumindest einen ersten Zylinders (1) zum Drehmoment der Brennkraftmaschine, einem Wirkungsgrad der Brennkraft­ maschine und einem Wirkungsgrad des zumindest einen ersten Zylinders (1) umfasst.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Grundlage von zumindest einem einer Vielzahl von Brennkraftmaschinenzustandsgrössen bestimmt wird, ob ein Bedarf zur Veränderung des Drehmoments vorliegt, wobei die Vielzahl von Brennkraftmaschinenzustandsgrössen mittels zumindest einer Erfassungs­ einrichtung erfasst werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von Brenn­ kraftmaschinenzustandsgrössen einen Drehmomentbeitrag des ersten Zylinders (1) zum Drehmoment der Brennkraftmaschine, einen Brennraumdruck, einen Brennraumdruckver­ lauf im ersten Zylinder (1) und eine Lage und eine Höhe eines Druckmaximums des Brennraumdruckverlaufs des zumindest einen ersten Zylinders (1) umfasst.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundansteuerung (Ge) mittels einer Steuereinrichtung (11) in Abhängigkeit einer einen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine bezeichnenden Grösse bestimmt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die eine den Betriebspunkt der Brennkraftmaschine bezeichnende Grösse ein Zündwinkel des zumindest einen ersten Zylinders (1), eine Kraftstoffmasse die dem ersten Zylinder (1) zugeführt wird oder eine Luftmasse, die dem ersten Zylinder (1) zugeführt wird, ist.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Drehmomentbeitrag des zumindest einen ersten Zylinders (1) zum Drehmoment der Brennkraftmaschine in dem ersten Arbeitsspiel (n) des zumindest einen ersten Zylinders (1) mit einem zweiten Drehmomentbeitrag eines zweiten Zylinders zum Drehmoment der Brennkraftmaschine in einem zweiten Arbeitsspiel (n - 1) des zweiten Zylinders verglichen wird, und ein Bedarf das Drehmoment der Brennkraftmaschine innerhalb des ersten Arbeitsspiels (n) des zumindest einen ersten Zylinders (1) zu verändern, bestimmt wird, wenn der erste Drehmomentbeitrag ungleich dem zweiten Drehmomentbeitrag ist, und die Grundansteuerung des Auslassventils des zumindest einen ersten Zylinders (1) in dem ersten Arbeitsspiel (n) dergestalt verändert wird, dass der erste und der zweite Drehmomentbeitrag angeglichen werden, wobei ein Beginn des ersten Arbeitsspiels (n) zeitlich nach einem Beginn des zweiten Arbeitsspiels (n - 1) ist.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundansteuerung des Auslassventils (17) des zumindest einen ersten Zylinders (1) unabhängig davon, ob ein Bedarf zur Veränderung des Drehmoments der Brennkraft­ maschine vorliegt, dergestalt verändert wird, dass der erste Drehmomentbeitrag des zumindest einen ersten Zylinders (1) zum Drehmoment der Brennkraftmaschine unter einem maximalen Momentenbeitrag des zumindest einen ersten Zylinders (1) liegt, der bei ansonsten vorliegenden Betriebsbedingungen möglich ist.

11. Vorrichtung zur Veränderung eines Drehmoments einer Brennkraftmaschine mit zumindest einem ersten Zylinder (1) mit einem Auslassventil (17) mit einer variablen Ventilsteuerung, umfassend
eine Bedarfsbestimmungseinrichtung (25; 39) zum Bestimmen ob Bedarf besteht, das Drehmoment innerhalb eines ersten Arbeitsspiels (n) des zumindest einen ersten Zylinders (1) zu verändern; und
eine Ansteuerungsveränderungseinrichtung (26; 51) zum Verändern einer Grundans­ teuerung (Ge) des Auslassventils (17) des zumindest einen ersten Zylinders (1) in dem ersten Arbeitsspiel (n), wenn bestimmt wird, dass Bedarf besteht das Drehmoment während des ersten Arbeitsspiels (n) zu verändern.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerungsver­ änderungseinrichtung (26; 51) die Grundansteuerung (Ge) des Auslassventils (17) betreffend mindestens einen einer Vielzahl von Öffnungsparametern verändert, wobei die Öffnungsparameter zumindest einen Öffnungswinkel des Auslassventils (17), einen Öffnungshub des Auslassventils (17) und eine Öffnungs- und Schliessgeschwindigkeit des Auslassventils (17) umfassen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedarfs­ bestimmungseinrichtung (25; 39) auf der Grundlage von zumindest einem einer Vielzahl von Vorgabewerten (VG), dessen Veränderung einen Einfluss auf das von der Brennkraft­ maschine abgegebene Drehmoment hat, bestimmt, ob ein Bedarf zur Veränderung des Drehmoments besteht.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von Vorgabewerten (VG) Momentanwerte und zeitliche Änderungen von einem Solldrehmo­ ment der Brennkraftmaschine, einem Solldrehmomentbeitrag des zumindest einen ersten Zylinders (1) zum Drehmoment der Brennkraftmaschine, einem Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine und einem Wirkungsgrad des zumindest einen ersten Zylinders (1) umfassen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 11, 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedarfsbestimmungseinrichtung (25; 39) auf der Grundlage von zumindest einem einer Vielzahl von Brennkraftmaschinenzustandsgrössen bestimmt, ob ein Bedarf zur Ver­ änderung des Drehmoments vorliegt, wobei die Vielzahl von Brennkraftmaschinen­ zustandsgrössen mittels zumindest einer Erfassungseinrichtung erfasst werden.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von Brennkraftmaschinenzustandsgrössen einen Drehmomentbeitrag des ersten Zylinders (1) zum Drehmoment der Brennkraftmaschine, einen Brennraumdruck, einen Brennraum­ druckverlauf im ersten Zylinder (1) und eine Lage und eine Höhe eines Druckmaximums des Brennraumdruckverlaufs des zumindest einen ersten Zylinders (1) umfasst.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundansteuerung (Ge) mittels einer Steuereinrichtung (11) in Abhängigkeit einer einen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine bezeichnenden Grösse bestimmt wird.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die eine den Betriebs­ punkt der Brennkraftmaschine bezeichnende Grösse ein Zündwinkel des zumindest einen ersten Zylinders (1), eine Kraftstoffmasse die dem ersten Zylinder (1) zugeführt wird oder eine Luftmasse, die dem ersten Zylinder (1) zugeführt wird, ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedarfsbestimmungseinrichtung (25; 39) einen ersten Drehmomentbeitrag des zumindest einen ersten Zylinders (1) zum Drehmoment der Brennkraftmaschine in dem ersten Arbeitsspiel (n) des zumindest einen ersten Zylinders mit einem zweiten Drehmomentbei­ trag eines zweiten Zylinders zum Drehmoment der Brennkraftmaschine in einem zweiten Arbeitsspiel (n - 1) des zweiten Zylinders vergleicht, und einen Bedarf das Drehmoment der Brennkraftmaschine innerhalb des ersten Arbeitsspiels (n) des zumindest einen ersten Zylinders (1) zu verändern, bestimmt, wenn der erste Drehmomentbeitrag ungleich dem zweiten Drehmomentbeitrag ist, und die Ansteuerungsveränderungseinrichtung (26; 51) die Grundansteuerung (Ge) des Auslassventils (17) des zumindest einen ersten Zylinders (1) in dem ersten Arbeitsspiel (n) dergestalt verändert, dass der erste und der zweite Drehmomentbeitrag angeglichen wird, wobei ein Beginn des ersten Arbeitsspiels (n) zeitlich nach einem Beginn des zweiten Arbeitsspiels (n - 1) ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerungsveränderungseinrichtung (26; 51) die Grundansteuerung (Ge) des Auslass­ ventils (17) des zumindest einen ersten Zylinders (1) unabhängig davon, ob ein Bedarf zur Veränderung des Drehmoments der Brennkraftmaschine vorliegt, dergestalt ausgibt, dass der erste Drehmomentbeitrag des zumindest einen ersten Zylinders (1) zum Drehmoment der Brennkraftmaschine unter einem maximalen Momentenbeitrag des zumindest einen ersten Zylinders (1) liegt, der bei den ansonsten vorliegenden Betriebsbedingungen möglich ist.