DE10135757A1

DE10135757A1 - Drehmomentsteuerung in einem Motor mit einem Hybridventilantrieb

Info

Publication number: DE10135757A1
Application number: DE10135757A
Authority: DE
Inventors: Thomas George Leone; Diana Dawn Brehob; John D Russell
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2000-08-29
Filing date: 2001-07-23
Publication date: 2002-05-02
Anticipated expiration: 2021-07-24
Also published as: GB2366328A; US6431130B1; GB0116611D0; GB2366328B; DE10135757B4

Abstract

Eine Anlage und ein Verfahren zur Steuerung eines Motordrehmoments in einer inneren Verbrennung mit einem beliebig aktivierbaren Einlassventil und einem wählbaren Einlassventil wird offenbart, wobei das Drehmoment über eine Drosselklappe gesteuert wird, wenn das beliebig aktivierbare Einlassventil deaktiviert ist, und über eine Einlassventil-Schließzeit des beliebig aktivierbaren Einlassventils, wenn das wählbare Einlassventil deaktiviert ist.

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Anlage und ein Verfahren für das Einstellen des Drehmoments eines Motors durch Steuern der Ventilbetätigung.

Hintergrund der Erfindung

In dem U.S.-Patent 6,009,841 wird ein Motor mit einem Hybridventilantrieb offen bart, bei welchem ein Einlassventil durch eine andere Quelle als eine Nockenwelle betätigt wird. Dieses erste Einlassventil ist beliebig aktivierbar, das heißt die Venti löffnungs- und Ventilschließvorgänge sind unabhängig von der Kurbelwellenpositi on des Motors, somit ein völlig variables Ventil. Ein zweites Einlassventil wird durch eine Nockenwelle betätigt und umfasst einen Deaktivator. Der Betrieb des zweiten Ventils kann innerhalb eines Motortakts unterbrochen oder wiederaufgenommen werden, welches hier als wählbares Einlassventil bezeichnet wird. Das Auslassven til/die Auslassventile des Hybridventilantriebs wird/werden herkömmlich durch eine Nockenwelle betätigt.

Das U.S.-Patent 5,647,312 lehrt, dass die Luft durch ein beliebig aktivierbares Ein lassventil in den Motor eingelassen wird, wenn der Motor bei einem niedrigeren Drehmoment des Motors und bei einer niedrigeren Drehzahl des Motors läuft, und dass das Drehmoment des Motors durch das Einstellen der Öffnungshubhöhe des Ventils oder die Ventilzeiteinstellung gesteuert wird. Das U.S.-Patent 5,647,312 lehrt ferner, dass durch ein wählbares Einlassventil Luft in den Motor eingelassen wird, wenn der Motor bei einem höheren Motordrehmoment oder einer höheren Motordrehzahl läuft, und dass das Drehmoment des Motors durch Einstellen der Stellung einer Drosselklappe in der Einlassleitung gesteuert wird. Das U.S.-Patent 5,647,312 lehrt kein Verfahren zur Steuerung des Drehmoments des Motors, wenn beide Ventilarten betrieben werden. Das U.S.-Patent 6,009,841 offenbart kein Ver fahren zur Steuerung des Drehmoments für eine der Betriebsarten der Ventile. Die Erfinder haben die Notwendigkeit erkannt, das Drehmoment über den gesamten Betriebsbereich des Motors zu steuern.

Zusammenfassende Beschreibung der Erfindung

Eine Brennkraftmaschinenanlage mit ersten und zweiten Einlassventilen und einer Drosselklappe in einer Einlassleitung des Motors wird mit einem Motorsteuergerät versehen, um einen mit dem Motordrehmoment des Motors verbundenen Parame ter vorrangig über die Ventilzeiteinstellung des ersten Ventils einzustellen, wenn die ersten und zweiten Einlassventile betätigt werden. Das erste Einlassventil ist ein beliebig aktivierbares Einlassventil, wobei die Ventilzeiteinstellung eine Schließzeit ist.

Es wird ein Verfahren zur Steuerung eines mit dem Motordrehmoment in einer Brennkraftmaschine verbundenen Parameters vorgesehen, bei welchem der Motor erste und zweite Einlassventile, eine Drosselklappe und ein Motorsteuergerät um fasst. Das Verfahren umfasst den Schritt des Einstellens des mit dem Mo tordrehmoment des Motors verbundenen Parameters vorrangig über die Ventil zeiteinstellung des ersten Einlassventils, wenn die ersten und zweiten Einlassven tile betätigt werden.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in dem Vorsehen einer gleichmäßigen Drehmomentsteuerung über alle Betriebsbereiche des Motors. Das Einstellen der Schließzeit des beliebig aktivierbaren Einlassventils wird als Verfahren zur gleich mäßigen Drehmomentänderung zur Hand gegeben.

Andere Vorteile sowie Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden für den Leser dieser Beschreibung ersichtlich.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines Hybridventilantrieb-Motors, welche Querschnitte des Zylinderkopfes und der Kraftstoffdampfrückführungs- und Spülanlage zeigt, auf welche Erscheinungsformen der vorliegenden Erfindung An wendung finden;

Fig. 1A ist eine schematische Querschnittansicht des Zylinderkopfes, wobei der Querschnitt durch das wählbare Einlassventil erfolgt;

Fig. 1B ist eine schematische Querschnittansicht des Zylinderkopfes, wobei der Querschnitt durch das beliebig aktivierbare Einlassventil erfolgt;

Fig. 2 ist ein typisches Motorbetriebskennfeld, auf das die Bereiche eingetragen wurden, welche die verschiedenen Betriebsarten des Hybridventilantriebs verwen den;

Fig. 3a ist eine Kurvendarstellung der beliebig aktivierbaren Einlassventil- Hubprofile für vorverlegte und verzögerte Schließzeiten nach einer erfindungsge mäßen Ausgestaltung;

Fig. 3b ist eine Kurvendarstellung der Einlassventil-Schließzeit, welche die Menge der in dem Zylinder gefangenen Frischladung zeigt;

Fig. 3c ist eine Kurvendarstellung der Einlassventil-Schließzeit, welche den Re duktionsfaktor der in dem Zylinder gefangenen Frischladung nach einer erfindungs gemäßen Ausgestaltung zeigt;

Fig. 3d ist eine Kurvendarstellung der Einlassventil-Schließzeit, welche die Tempe ratur der gefangenen Frischladung zeigt;

Fig. 4a ist eine Kurvendarstellung der Ventilhubprofile sowohl für das beliebig akti vierbare als auch das wählbare Ventil;

Fig. 4b ist eine Kurvendarstellung, welche die Wirkung der Abänderung des Schließens des beliebig aktivierbaren Einlassventils zeigt, wenn das wählbare Ein lassventil gleichzeitig angetrieben wird;

Fig. 5a zeigt einen zeitlichen Verlauf der Drosselklappenstellung für einen Über gang nach einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung;

Fig. 5b zeigt einen zeitlichen Verlauf des Schließens des beliebig aktivierbaren Einlassventils für einen Übergang nach einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung;

Fig. 5c zeigt einen zeitlichen Verlauf eines Ansaugunterdrucks für einen Übergang nach einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung;

Fig. 5d zeigt einen zeitlichen Verlauf des Status eines mechanischen Ventils für einen Übergang nach einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung;

Fig. 6 ist ein Flussdiagramm der bei der Durchführung eines Übergangs von einem Bereich niedrigerer Motordrehzahl und niedrigeren Motordrehmoments zu anderen Betriebsbedingungen beteiligten Schritte nach einer erfindungsgemäßen Ausge staltung;

Fig. 7 ist ein Flussdiagramm der bei der Durchführung eines Übergangs von einem Bereich höherer Motordrehzahl und niedrigeren Motordrehmoments zu anderen Betriebsbedingungen beteiligten Schritte nach einer erfindungsgemäßen Ausges taltung;

Fig. 8 ist ein Flussdiagramm der bei der Durchführung eines Übergangs von einem Bereich höheren Motordrehmoments zu anderen Betriebsbedingungen beteiligten Schritte nach einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung;

Fig. 9 ist ein Flussdiagramm der bei der Durchführung eines Übergangs zwischen mittlerer Last beim Drehmoment und niedrigster Last beim Drehmoment beteiligten Schritte nach einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung;

Fig. 10 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens, nach welchem die Eingaben für das geforderte Motordrehmoment und die geforderte Drehzahl zur Berechnung des Einlassventil-Schließens und der Drosselklappenstellung als Zeitfunktionen ver wendet werden können, um Stellantriebe nach einer erfindungsgemäßen Ausges taltung zu steuern.

Eingehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungen

Unter Bezug auf Fig. 1 umfasst der Motor 10 mindestens einen Zylinder 4. Der Zy linderkopf des Motors 10 enthält ein wählbares Einlassventil 18, ein beliebig akti vierbares Einlassventil 16 und Auslassventile 20. Die Drosselklappe 14 ist in dem Einlass 12 zu dem Motor 10 angeordnet. Verbrannte Gase werden durch die Ab gasleitung 24 ausgesondert. Das Motorsteuergerät 26 dient der Aktivierung und Deaktivierung des wählbaren Einlassventils 18, der Aktivierung des beliebig akti vierbaren Einlassventils 16 und der Steuerung der Stellung der elektronisch ge steuerten Drosselklappe 14. Verschiedene Motormessfühler 28, beispielsweise ein Abgassauerstoffsensor, ein Luftmassensensor und ein Motordrehzahlmessfühler, liefern dem Motorsteuergerät 26 Signale.

Unter Bezugnahme auf den in Fig. 1A gezeigten Querschnitt sind das wählbare Einlassventil 18 und das Auslassventil 20 durch die Nockenwellen 2 bzw. 3 noc kenwellenbetätigt. Dadurch beruht die Zeitsteuerung der Vorgänge auf der Mo tordrehstellung. In dem in Fig. 1B gezeigten Querschnitt wird das beliebig aktivier bare Einlassventil 16 von einem elektromechanischen Stellantrieb angetrieben. Es kann auch ein elektrohydraulischer Stellantrieb eingesetzt werden. Die Ventilvor gänge des beliebig aktivierbaren Einlassventils 16 sind frei veränderbar und werden von dem Motorsteuergerät 26 gesteuert. Das Auslassventil 20 wird von der Noc kenwelle 3 betätigt. Weiterhin werden in Fig. 1A und 1B ein Kolben 5, der sich in dem Zylinder 4 hin- und herbewegt, ein Ansaugkanal 6 und ein Auslasskanal 8 ge zeigt. Die Ansaugkanäle 6 und die Auslasskanäle 8 sind mit jeweiligen (nicht abge bildeten) Ansaug- und Abgaskrümmern gekoppelt, so dass jeweils eine Einlasslei tung 12 und eine Auslassleitung 24 ausgebildet werden.

Ferner wird in Fig. 1 eine herkömmliche Kraftstoffdampfrückführungs- und Spülanlage für einen Kraftfahrzeugmotor gezeigt. Der Motor 10 steht mit einem Einlass 12 und einem Auslass 24 in Verbindung. Durch eine Kraftstoffeinspritzdüse 42 wird Kraftstoff in den Einlass eingespeist. Die Drosselklappe 14 ist in der Ein lassleitung 12 positioniert. Der Kraftstofftank 48 enthält eine tankinterne Kraftstoff pumpe 50, welche durch eine Kraftstoffzuleitung 44 Kraftstoff zu der Kraftstoffein spritzdüse 42 liefert. Der Kraftstofftank 48 wird durch das Kraftstoffeinfüllrohr 46 wieder gefüllt; der Tankdeckel 68 wird entfernt, um ein Auftanken zu ermöglichen. Die flüssigen Bestandteile des Kraftstoffs fallen durch das Rohr 62. Die gasförmi gen Bestandteile können durch die Gasrückführungsleitung 66 weiterströmen. Während des Füllens des Kraftstofftanks 48 wird das keinen flüssigen Kraftstoff enthaltende Volumen durch die gasförmigen Bestandteile, welche durch den ein dringenden flüssigen Kraftstoff in die Gasrückführungsleitungen 64 und 66 getrie ben werden, eingenommen. Die Gasrückführungsleitungen 64 und 66 führen zu dem Kohlebehälter 52, welcher Aktivkohle zur Absorption von Kraftstoffdämpfen enthält. Der Kohlebehälter 52 wird regelmäßig gespült. Das Spülen wird durch Öff nen der Ventile 54 und 58 verwirklicht, was das Strömen von frischer Spülluft durch die Einlassleitung für frische Spülluft ermöglicht. Die aus dem Kohlebehälter 52 austretenden Gase enthalten Frischluft und Kraftstoffdämpfe, welche durch das Ventil 58 und die Leitung 60 weiterströmen. Die Leitung 60 mündet in den Einlass 12 stromabwärts der Drosselklappe 14. Ein Strömen aus dem Kohlebehälterkreis lauf durch die Elemente 56, 54, 52, 58 und 60 in den Einlass 12 und schließlich zum Motor 10 zwecks Verbrennung erfolgt unter den Bedingungen eines Vakuums in dem Einlass 12 stromabwärts der Drosselklappe 14.

In Fig. 2 wird ein Betriebskennfeld eines typischen Motors mit Fremdzündung ge zeigt. Die obere Kurve 40 stellt das maximale Drehmoment dar, das der Motor als Funktion der Drehzahl liefert. Es werden die Betriebsbereiche gezeigt, bei denen das beliebig aktivierbare Ventil allein in Betrieb ist, das wählbare Ventil allein in Be trieb ist und beide Ventile in Betrieb sind. Bei einem höheren Drehmoment über alle Drehzahlen, Bereich 30, werden beide Einlassventile verwendet. Die Verwendung beider Einlassventile lässt die höchstmögliche Luftmenge ein, wodurch der Motor sein maximales Drehmoment entwickeln kann. Wenn Einlassluft nur durch ein Ven til eingelassen wird, ist die Geschwindigkeit durch diesen Ansaugkanal und dieses Ventil etwa doppelt so hoch wie bei Einlassen einer Frischladung durch zwei Ven tile, wenn die Ventile von vergleichbarer Größe sind. Dies führt zum Zeitpunkt der Verbrennung zu einer stärkeren Verwirbelung in dem Zylinder. Zwar ist eine stärke re Verwirbelung bei Randwert-Verbrennungsbedingungen ein wünschenswerter Zustand, doch führt sie zu einer übermäßig schnellen Verbrennung bzw. harten Verbrennung bei gleichbleibenden Betriebsbedingungen, veranschaulicht durch Bereich 30. In Bereich 36 von Fig. 2 wird nur das wählbare Einlassventil 18 einge setzt. Der Bereich 36 benötigt keine maximale Luftmenge, da kein maximales Drehmoment gefordert wird. Der Bereich 30 ist zu wählen, wenn der Bereich 36 keine ausreichende Luftmenge einlassen kann oder wenn die Verbrennung bei al leiniger Verwendung des wählbaren Einlassventils 18 zu hart ist.

Es werden Kriterien zur Ermittlung geliefert, wann ein Übergang erwünscht ist. Die Entscheidung, wann ein Übergang von Bereich 36 zu Bereich 32 oder Bereich 34 vorzunehmen ist, beruht darauf, ob das wählbare Einlassventil 18 oder das beliebig aktivierbare Einlassventil 16 einen effizienteren Betrieb bietet. Die Effizienz beruht auf der bei Drehung der Einlassnockenwelle verbrauchten Energie, der bei Betäti gung des beliebig aktivierbaren Einlassventils 16 verbrauchten Energie und den Pumpverlusten, d. h. der beim Nachfüllen der aufgebrauchten Verbrennungsgase mit einer Frischladung verbrauchten Energie.

Der Bereich 32 ist ein Bereich, in welchem das Einlassventilschließen des beliebig aktivierbaren Einlassventils 16 so eingestellt werden kann, dass es dem geforder ten Motordrehmoment entspricht. Hubprofile für das beliebig aktivierbare Einlass ventil 16 werden in Fig. 3a gezeigt. Die Einlassventil-Schließzeit kann gegenüber der Zeitsteuerung, die die maximale gefangene Frischladung liefert, vorverlegt oder verzögert werden, wie in Fig. 3b gezeigt. Durch Maßschneidern der Einlassventil- Schließzeit wird die gewünschte Frischladung gefangen. Wie in Fig. 3b gezeigt, verringern das sowohl Verzögern als auch das Vorverlegen des Einlassventil schließens die Menge der gefangenen Frischladung. Im Fall einer verzögerten Schließzeit wird ein Teil der angesaugten Frischluftfüllung vor dem Einlassventil schließen aus dem Brennraum herausgestoßen. Die Menge der in dem Zylinder zurückbehaltenen Frischluft ist in Fig. 3b dargestellt.

Bei verzögerten Einlassventil-Schließzeiten wird die Frischladungstemperatur er höht; dies steht im Gegensatz zu den vorverlegten Einlassventil-Schließzeiten, die wenig Wirkung auf die Temperatur der Frischladung haben, wie in Fig. 3c gezeigt wird. Es können Gründe für die Bevorzugung einer Vorverlegung oder Verzögerung der Schließzeit bestehen, die in der Entwicklung des Verfahrens offensichtlich wer den. Dennoch wird das Steuern des Motordrehmoments durch Einstellen der Ein lassventil-Schließzeit über die Drosselung bevorzugt, da es Pumpverluste senkt und somit zu einer höheren Gesamteffizienz führt. Da das geforderte Drehmoment verringert wird, kann die Steuerung des Motordrehmoments durch Einstellen der Schließzeit des beliebig aktivierbaren Einlassventils 16 zu instabiler Verbrennung führen. Abhängig von der gewünschten Verbrennungsstabilität bei einer bestimm ten Anwendung kann ein Drehmomentpegel ermittelt werden, unter welchem die Steuerung des Motordrehmoments durch Drosselung verwirklicht wird. Der Unter schied zwischen den Bereichen 32 und 34 besteht also darin, dass im Bereich 34 Drosselung eingesetzt wird.

Die Verbrennungsstabilität hängt mit der Standardabweichung der in einem Zylin der auf Taktbasis erzeugten Kraft zusammen. Eine geringe Standardabweichung, d. h. eine von Takt zu Takt erzeugte konstante Kraft, weist auf eine stabile Verbren nung und umgekehrt hin. Eine Verschlechterung der Verbrennungsstabilität ver weist hier auf eine Erhöhung der Standardabweichung und eine Verbesserung der Verbrennungsstabilität verweist auf eine Abnahme der Standardabweichung.

Im Bereich 34 von Fig. 2 ist es wünschenswert, den zur Steuerung des Mo tordrehmoments nötigen Drosselungswertpegel abzuschwächen. Somit wird das Einlassventilschließen soweit wie möglich vorverlegt bzw. verzögert, abhängig von dem verwendeten Steuerverfahren, während eine zufriedenstellende Verbren nungsstabilität gewährt wird. Es kann sich herausstellen, dass bei Senken des Motordrehmoments (im Bereich 34), d. h. die Drosselklappe ist geschlossen, die Einlassventil-Schließzeit geändert werden muss, um eine kontinuierliche gleichblei bende Verbrennung zu ermöglichen.

Da das geforderte Motordrehmoment bzw. die geforderte Motordrehzahl sich im Verlauf des Betriebs ändern, stellt es sich als wünschenswert heraus, sich zwi schen den Bereichen von Fig. 2 zu bewegen. Der Übergang zwischen den ver schiedenen Betriebsbereichen sollte für den Fahrer des Fahrzeugs nicht wahr nehmbar sein.

Ein Übergang von Bereich 32 zu Bereich 34 wird vorgesehen, wenn die Verbren nungsstabilität in Bereich 32 schlechter als erwünscht wird. Ein gleichmäßiger Übergang von Bereich 32 zu Bereich 34 wird durch Schließen der Drosselklappe zwecks Erreichen des gewünschten Drehmomentpegels erreicht.

Der Übergang von Bereich 32 zu Bereich 30 wird vorgesehen, wenn die Ventil- Schließzeit des beliebig aktivierbaren Einlassventils 16 so liegt, dass sie die maxi male gefangene Frischladung liefert. Es kann sich als wünschenswert herausstel len, einen Übergang von Bereich 32 zu Bereich 30 aufgrund eines Grenzwerts zu bewirken, der durch eine tolerierbare Verbrennungshärte auferlegt wird, und nicht durch fehlende Befugnis bei der Einlassventil-Schließzeit des beliebig aktivierbaren Ventils. Eine weitere Erhöhung des Motordrehmoments wird durch Aktivieren des wählbaren Einlassventils 18 verwirklicht. Analog wird die Zeit des beliebig aktivier baren Einlassventils so verzögert, dass die Luftmenge vor und nach dem Über gangstakt im Wesentlichen konstant ist.

Die Steuerung des Motordrehmoments im Bereich 30 wird durch Steuern der Ven tilschließzeit des beliebig aktivierbaren Einlassventils 16 verwirklicht. Wie in Fig. 2b gezeigt, kann das Drehmoment durch spätes Einlassventilschließen des beliebig aktivierbaren Einlassventils 16 gesteuert werden, während ein frühes Einlassventil schließen eine minimale Wirkung auf die gefangene Ladung hat.

Ein Übergang von Bereich 36 zu Bereich 30 ist wünschenswert, wenn das wählbare Einlassventil 18 allein nicht ausreichend frische Ansaugluft liefert. Wenn ein Über gang gefordert wird, wird das beliebig aktivierbare Einlassventil 16 mit einer verzö gerten Schließzeit aktiviert, in welcher die gefangene Frischladung unbeeinträchtigt bleibt. Die Schließzeit des beliebig aktivierbaren Einlassventils 16 wird vorverlegt, um die gefangene Frischladungsmasse nach Bedarf zu erhöhen. Der umgekehrte Übergang (von Bereich 30 zu Bereich 36) wird verwirklicht, wenn die gefangene Frischladung durch das wählbare Einlassventil 18 allein vorgesehen werden könn te. Es kann sich herausstellen, dass der ausschlaggebende Faktor für den Über gang nicht Kapazitätsbeschränkungen sondern die Verbrennungshärte ist. Das heißt es können Betriebsbedingungen vorliegen, bei denen das wählbare Einlass ventil 18 allein eine ausreichende Frischladung liefern kann, bei denen aber die sich ergebende Verbrennungshärte außerhalb eines gewünschten Pegels liegt. In diesem Fall wird ein Übergang von Bereich 36 zu Bereich 30 aufgrund der Ver brennungshärte verwirklicht.

Der Bereich 32 bzw. 34 wird gegenüber dem Bereich 36 bevorzugt, wenn die fol gende Gleichung gültig ist:

Pwroiv + Wroiv +FW'siv + Clroiv < Pwsiv + Fwsiv + Clsiv

wobei Pwroiv die Pumparbeit des Motors mit dem beliebig aktivierbaren Einlass ventil, Wroiv die aus dem Motor gewonnene Leistung zum Antrieb des beliebig akti vierbaren Einlassventils 16, Pwsiv die Pumparbeit des Motors bei alleiniger Ver wendung des wählbaren Einlassventils 18, Fwsiv die beim Antrieb des wählbaren Einlassventils 18 verlorene Reibungsarbeit, FW'siv die beim Antreiben der Noc kenwelle des betätigten Einlassventils verlorene Reibungsarbeit bei Deaktivierung des wählbaren Einlassventils 18 ist. FW'siv liegt beträchtlich unter Fwsiv, ist aber aufgrund der Drehreibung in der Nockenwelle nicht vernachlässigbar, auch wenn das wählbare Einlassventil 18 deaktiviert ist. CLroiv und CLsiv sind Taktverluste im Zusammenhang mit dem Betrieb des beliebig aktivierbaren bzw. des wählbaren Einlassventils. Die Taktverluste sind die Differenz zwischen der idealen Taktarbeit, die bei einem Viertaktverfahren erhalten werden könnte, und der tatsächlichen er zeugten Menge. Die erzeugte tatsächliche Leistung liegt aufgrund von Wärmeüber tragung, Verbrennungszeitverlusten (d. h. endlicher Verbrennungsdauer), Verbren nungsphaseneinstellung u. a. unter der idealen Taktarbeit. Die Wahl zwischen der Verwendung des wählbaren Einlassventils 18, Bereich 36, und der Verwendung des beliebig aktivierbaren Einlassventils 16, Bereiche 32 und 34, beruht auf der Minimierung der Verluste aufgrund Ventilbetätigung und Pumparbeit. Wenn gegen die obige Gleichung verstoßen wird, wählt die Steueranlage Bereich 36, d. h. nur das wählbare Einlassventil 18 wird betätigt.

Die oben beschriebenen Größen können berechnet oder wie folgt geschätzt wer den. Die Pumparbeit (PW) ist vorrangig eine Funktion von Krümmerdruck, Mo tordrehzahl und Motorhubraum und könnte in einer Nachschlagetabelle oder in Gleichungsform in dem Steuergerät des Motors enthalten sein. Der mit dem Antrieb der Einlassnockenwelle verbundene Energieverlust ist vorrangig eine Funktion der Motordrehzahl. Dies ist ein Betrag, der in einem stellvertretenden Motor gemessen werden könnte, und die Daten könnten auf alle Motoren des gleichen Typs übertra gen werden. Dies könnte eine Nachschlagetabelle oder eine Gleichung in dem Steuergerät des Motors sein. Es gäbe dann zwei verschiedene Tabellen oder Glei chungen, eine für den Fall der Aktivierung des wählbaren Einlassventils 18 und ei ne für dessen Deaktivierung. Die Leistung, die vom Motor zur Betätigung des belie big aktivierbaren Einlassventils 16 abgezogen wird, ist ein Betrag, der im Verlauf der Entwicklung des beliebig aktivierbaren Einlassventils ermittelt werden würde. Die Konstruktionsvariablen, die den Leistungsbedarf beeinflussen, sind die Größe des Ventils, das gewählte Hubprofil und die zur Betätigung des Ventils verwendeten Antriebselemente. Ein schnellerer Ventilhub verbraucht beispielsweise mehr Ener gie. Die ventilkonstruktionsunabhängigen Faktoren, die den Leistungsverbrauch bestimmen würden, sind die Leistungsfähigkeit des Motordrehstromgenerators bei der Erzeugung elektrischen Stroms, Systemverluste bei der Speicherung und Wie dergewinnung von Energie, Verluste bei der Spannungsumwandlung und Druck im Zylinder zum Zeitpunkt der Ventilbetätigung. Mit Ausnahme des Zylinderdrucks hängen alle diese Größen von der Systemkonstruktion ab. Bei einer vorgegeben Konstruktion ist die bei Betätigung des beliebig aktivierbaren Einlassventils 16 ver brauchte Leistung vorrangig eine Funktion des Zylinderdrucks. Andere Abhängig keiten können im Laufe der Entwicklung ermittelt werden. Das beliebig aktivierbare Einlassventil 16 kann alternativ elektrohydraulisch oder durch andere Mittel betätigt werden. In dem elektrohydraulischen Fall wird Leistung beim Antrieb einer zur Ent wicklung von Hydraulikfluiddruck verwendeten Pumpe, bei Hydraulikverlusten in den Systemleitungen (stark abhängig von Hydraulikfluidtemperatur) und elektri schen Verlusten beim Betätigen von Steuermagnetventilen sowie der Wirkung des Hubprofils, der Ventilgröße und der oben erwähnten Zylinderdruckwirkungen ver braucht.

Die Verwirklichung des Übergangs zwischen den Bereichen 32 oder 34 zu dem Bereich 36 wird in der in Fig. 5 gezeigten Zeitlinie gezeigt. Wenn das beliebig akti vierbare Einlassventil 16 zum Zeitpunkt des Übergangs mit einer vorverlegten Schließzeit arbeitet, wird im nächsten Motortakt eine verzögerte Schließzeit ge wählt, welche die gleiche Masse an Frischladung fängt. In Fig. 3b nimmt die ge fangene Frischladung an beiden Seiten der Spitze ab. Somit liegt eine wählbare verzögerte Zeiteinstellung vor, in welcher die gefangene Frischladung und somit das entwickelte Motordrehmoment der vorverlegten Zeit entspricht. In dem näch sten Motortakt kann das wählbare Einlassventil 18 aktiviert werden. Die gefangene Frischladung wird durch die Aktivierung des wählbaren Einlassventils 18 nicht merklich beeinträchtigt, wenn das beliebig aktivierbare Einlassventil 16 bei einer verzögerten Ventilschließzeit arbeitet. Über die nächsten Motortakte wird die Schließzeit des beliebig aktivierbaren Einlassventils gleichzeitig mit dem Schließen der Drosselklappe vorverlegt. Diese Vorgänge werden gleichzeitig gesteuert, so dass die gefangene Frischladung im Wesentlichen konstant ist, was hier bedeutet, dass sie ein im Wesentlichen konstantes Motordrehmoment liefert oder sich ent lang der gewünschten Drehmomentbahn gleichmäßig ändert. Eine Änderung der Einlassventil-Schließzeit des beliebig aktivierbaren Einlassventils 16 kann in einem einzigen Motortakt verwirklicht werden. Auch wenn eine Änderung der Drosselklap penstellung schnell verwirklicht werden kann, führen dagegen Erwägungen beim Füllen des Einlasskrümmers dazu, dass der Einlasskrümmerdruck über mehrere Motortakte reagiert. Somit erfolgt der in Fig. 4 gezeigte Übergang in einigen weni gen bis zu einigen duzend Motortakten. Bei kontinuierlichem Vorverlegen der Zeiteinstellung des beliebig wählbaren Einlassventils 16 hat es schließlich keine Wirkung mehr auf die Menge der gefangen Frischladung. An diesem Punkt kann es abgeschaltet werden.

Der umgekehrte Übergang (Bereich 36 zu Bereich 32 oder Bereich 34 von Fig. 2) erfolgt analog: das beliebig aktivierbare Einlassventil 16 wird bei einer vorverlegten Zeiteinstellung so aktiviert, dass es nicht die gefangene Frischladung beeinträchtigt. Die Schließzeit des beliebig aktivierbaren Einlassventils 16 wird gleichzeitig mit dem Öffnen der Drosselklappe verzögert, so dass die gefangene Frischladung im Wesentlichen konstant ist. Wird die Schließzeit des beliebig aktivierbaren Ventils hinreichend verzögert, hat das wählbare Einlassventil 18 keine Wirkung mehr auf die gefangene Frischladung und kann abgeschaltet werden.

Der Unterschied zwischen der Durchführung eines Übergangs von Bereich 32 zu Bereich 36 und von Bereich 34 zu Bereich 36 liegt darin, dass die anfängliche Drosselklappenstellung voll offen ist und der anfängliche Krümmerdruck im erste rem Fall atmosphärisch ist und im letzterem Fall teilweise offen ist, d. h. unter einem atmosphärischem Wert liegt.

Es ist wünschenswert, die Anzahl der Übergänge, die das Steuergerät des Motors steuern muss, zu beschränken. Wenn das geforderte Motordrehmoment und die geforderte Motordrehzahl sich einem neuen Bereich nähern (innerhalb von Fig. 2), kann der Übergang somit verzögert werden, bis das geforderte Motordrehmoment und die geforderte Motordrehzahl die Grenze um einen vorbestimmten Betrag überschreiten. Die Abgrenzungen von Fig. 2 können als Zonen gesehen werden. Bei Annäherung an eine Grenze erfolgt der Übergang erst, wenn der geforderte Betriebszustand die entfernteste Kante der Grenze überschreitet. Das heißt der Übergang von Bereich 36 zu Bereich 30 würde an der höheren Motordrehmoment kante der Grenze zwischen den zwei Bereichen erfolgen. Umgekehrt würde ein Übergang von Bereich 30 zu Bereich 36 bei der unteren Motordrehmomentkante der Grenze zwischen den zwei Bereichen erfolgen.

Übergänge zwischen den Bereichen von Fig. 2, welche das Schließen oder Öffnen der Drosselklappe erfordern, können aufgrund der Krümmerfüllverzögerungen min destens eine und bis zu 20 Motorumdrehungen erfordern. Die Drosselklappe kann in der Größenordnung von 100 ms betätigt werden. Das Füllen des Krümmers mit Luft erfordert jedoch mehrfache Motorumdrehungen, um die Trägheit der Gase zu überwinden.

Ein im Wesentlichen konstantes Motordrehmoment bedeutet hier entweder ein konstantes Drehmoment oder eine Drehmomentbahn entlang der gewünschten Strecke; d. h. die Motordrehmomentabweichung von der gewünschten Bahn ist klein bzw. für den Fahrer des Fahrzeugs nicht zu bemerken.

Das Verzögern oder Vorstellen der Zündgrundeinstellung ist ein leistungsstarkes Instrument, das für gleichmäßige Übergänge verwendet werden kann. Der Vorteil der Zündvorstellung liegt darin, dass sie in einem Motortakt geändert werden kann. Weiterhin hat die Zündeinstellung eine breite Befugnis bei der Steuerung des Mo tordrehmoments. Die Zündeinstellung wirkt sich jedoch typischerweise negativ auf den Kraftstoffverbrauch aus. Somit ist sie ein sekundäres Instrument zur Verfeine rung der Übergänge.

Ein Betrag, der in der Entwicklung ermittelt werden kann, ist rpm_t (in Fig. 2 ge zeigt), das ist der Schwellwert-Rpm zwischen den Bereichen 32 und 36. Dieser Be trag wird nachstehend bezüglich der bei der Auswahl der Bereiche für den Betrieb verwendeten Steuerstrategie erörtert.

Fig. 3a zeigt ein Ventilhubprofil für frühe und späte Schließzeiten des beliebig akti vierbaren Einlassventils 16. Fig. 3b zeigt die sich ergebende gefangene Frischla dung als Funktion der Schließzeit des beliebig aktivierbaren Einlassventils 16. Eine maximale gefangene Frischladung ergibt sich bei einer bestimmten Ventilschließ zeit. Ventilschließzeiten, die gegenüber diesem Maximalwert vorverlegt oder verzö gert sind, verringern den Betrag der gefangenen Frischladung. Die Menge der ge fangenen Frischladung ist der vorrangige Faktor, der den Drehmomentbetrag be stimmt, den der Motor erzeugt. Wenn nur das beliebig aktivierbare Einlassventil 16 arbeitet, können entweder eine verzögerte Zündeinstellung oder eine vorverlegte Zündeinstellung gewählt werden, um eine bestimmte gewünschte gefangene Frischladung zu erhalten. Die gefangene Frischladung kann durch Dividieren der gefangenen Frischladung bei irgendeiner vorgegebenen Einlassventil-Schließzeit (IVC) durch die maximale gefangene Frischladung normalisiert werden. Der norma lisierte Betrag wird als Reduktionsfaktor der gefangenen Frischladung bezeichnet. Wie in Fig. 3c gezeigt, reicht der Reduktionsfaktor der gefangenen Frischladung von 0 bis 1.

Bei Betrieb in Bereich 34 von Fig. 2 ist das vorrangige Verfahren der Steuerung des Motordrehmoments die Drosselung und sekundär die Einlassventil-Schließzeit. Wie in Fig. 3b gezeigt, könnte entweder eine vorverlegte oder eine verzögerte Ventil-Schließzeit verwendet werden, um eine gewünschte gefangene Frischladung zur Hand zu geben. In Fig. 3d wird die sich ergebende Frischladungstemperatur gezeigt. Bei vorverlegten Zeiteinstellungen ist die Frischladungstemperatur im We sentlichen konstant, während die Frischladungstemperatur als Verzögerungsfunkti on zunimmt. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass bei vorverlegten Zeiteinstellungen das Einlassventil vorzeitig geschlossen wird, um die Menge der gefangenen Frischladung zu beschränken. Bei verzögerten Zeiteinstellungen wird der Zylinder mit Frischladung gefüllt und die Frischladung wird bei Aufwärtsbewe gung des Kolbens aus dem Zylinder herausgestoßen. In diesem Fall kommt die Frischladung mehrfach mit den heißen Zylinderflächen und mit dem heißen Ein lassventil in Berührung und wird stärker erwärmt als im Fall der vorverlegten Ein lassventil-Schließzeit. Eine höhere Frischladungstemperatur kann sich bei der Ver besserung der Verbrennungsstabilität als vorteilhaft herausstellen. Somit kann in dem Bereich 36, in welchem die Verbrennungsstabilität von Belang ist, die verzö gerte Schließzeit des beliebig aktivierbaren Einlassventils 16 aufgrund der verbes serten Verbrennungsstabilität bevorzugt werden.

Fig. 4a zeigt die Ventilhubprofile für den Betrieb sowohl mit dem wählbaren Ein lassventil 18 als auch mit dem beliebig aktivierbaren Einlassventil 16. Fig. 4b zeigt die sich ergebende gefangene Frischladung als Funktion der Schließzeit des belie big aktivierbaren Einlassventils 16. Eine maximale gefangene Frischladung erfolgt bei einer bestimmten Ventil-Schließzeit des beliebig aktivierbaren Einlassventils 16. Zu Zeitpunkten einer Vorverlegung vor das Maximum kann es zu einer sehr gerin gen Abnahme der gefangenen Frischladung kommen. Das heißt, das beliebig akti vierbare Einlassventil 16 hat keine tatsächliche Befugnis über die gefangene Frischladung mittels Vorverlegen der Schließzeit. In Fig. 4b hat die Schließzeit des beliebig aktivierbaren Einlassventils 16 einen Befugnisbereich über die gefangene Frischladung, wenn die Schließzeit über die Schließzeit des wählbaren Ventils, d. h. die verzögerte Zeiteinstellung, verzögert wird.

In Fig. 2 werden die Bereiche dargestellt, aus denen das Motorsteuergerät den Betrieb wählen muss. Neben dem Vorsehen einer Steuerung in jedem Bereich müssen gleichmäßige Übergangen zwischen den Bereichen gesteuert werden. In Fig. 5a-d wird eine Zeitlinie eines Übergangs zwischen Bereich 32 zu Bereich 34 umrissen. Wenn das beliebig aktivierbare Einlassventil 16 bei einer vorverlegten Zeiteinstellung 50 arbeitet, muss es auf eine verzögerte Zeiteinstellung umge schaltet werden, welche eine identische gefangene Frischladung zu Beginn des Übergangs liefert, wie in Fig. 5b gezeigt wird. Die Fähigkeit, eine verzögerte Zeiteinstellung zu finden, welche die gleiche gefangene Frischladung liefert wie ei ne vorverlegte Zeiteinstellung, wird durch Fig. 3a belegt, wie dies vorstehend be schrieben ist. Wenn das beliebig aktivierbare Einlassventil 16 bei einer verzögerten Zeiteinstellung 52 arbeitet, ist kein Einschreiten erforderlich. Das wählbare Ventil kann in dem gleichen Motortakt oder kurz danach geöffnet werden, Fig. 5c. Die Drosselklappe (in Fig. 5a mit TP für die Drosselklappenstellung bezeichnet) wird geschlossen. Gleichzeitig wird die Schließzeit des beliebig aktivierbaren Einlass ventils verzögert, Fig. 5d, so dass die gewünschte Bahn des Motordrehmoments verwirklicht wird. Da die Zeiteinstellung des beliebig aktivierbaren Einlassventils über einen bestimmten Punkt hinaus verzögert wird, wirkt sie sich nicht länger auf die Menge der gefangenen Frischladung aus. An diesem Punkt kann das beliebig aktivierbare Einlassventil 16 abgeschaltet werden, Fig. 4b.

Für die Zwecke der Beschreibung der Steuerstrategie wird Bereich 30 von Fig. 1 als Bereich drei bezeichnet, Bereich 36 von Fig. 1 wird als Bereich zwei bezeichnet und der beide Bereiche 32 und 34 von Fig. 2 enthaltende kombinierte Bereich wird als Bereich eins bezeichnet. Für die Zwecke der Beschreibung der Steuerstrategie von Fig. 9 werden Bereich 32 und 34 von Fig. 2 als Bereich vier bzw. fünf be zeichnet.

Fig. 6 zeigt die Schritte, die zur Beurteilung, ob ein Übergang von Bereich eins nö tig ist, und dann zur Durchführung des Übergangs ergriffen würden. Die Anlage arbeitet in Bereich eins in Block 100. Die Blöcke 102, 104 und 106 sind Beurtei lungsschritte, ob ein Übergang erforderlich ist. Die Reihenfolge, in der die Beurtei lungsblöcke 102, 104 und 106 eintreten, ist willkürlich. In Block 102 werden die in Bereich 1 wirksamen Verluste verglichen mit den in Bereich zwei wirksamen Verlu sten beurteilt. Diese Verluste werden vorstehend als bestehend aus allen mit dem Betrieb des wählbaren Einlassventils 18 verbundenen Verlusten verglichen mit dem beliebig betätigten Einlassventil beschrieben. Die Aufgabe von Block 102 besteht darin, den effizienteren Betriebsbereich zu wählen. Wenn Bereich Zwei effizienter ist, wird ein Übergang von Bereich Eins zu Bereich Zwei beginnend in Block 108 verwirklicht. Die Einlassventil-Zeiteinstellung des beliebig aktivierbaren Einlassven tils 16 wird mit der Einstellung verglichen, die in Block 110 eine maximale gefange ne Frischladung ergeben würde. Wenn die Zeiteinstellung von dem Zustand maxi maler gefangener Frischladung vorverlegt wird, wird die Einlassventil-Zeitsteuerung zu einer verzögerten Einlassventil-Zeiteinstellung geändert, was eine im Wesentli chen ähnliche gefangene Frischladung in Block 112 ergibt. Das wählbare Einlass ventil 18 wird in Block 114 aktiviert. Der Zweck der Änderung von einer vorverleg ten Zeiteinstellung zu einer verzögerten Zeiteinstellung in Block 112 wird in Fig. 3 und 4 veranschaulicht. Wenn nur das beliebig aktivierbare Einlassventil 16 aktiviert ist, wie in Fig. 3, fällt die gefangene Frischladung an beiden Seiten des Maximal werts. Doch wenn beide Ventile offen sind, wie in Fig. 4, bleibt die gefangene Frischladung an der vorverlegten Seite im Wesentlichen konstant und fällt an der verzögerten Seite. Um der Ventil-Zeitsteuerung einen Befugnisbereich bei der Steuerung der gefangenen Frischladung zu geben, sollte das beliebig aktivierbare Einlassventil 16 bei einer verzögerten Zeiteinstellung arbeiten. In Block 116 wird die Drosselklappe gleichzeitig mit dem Vorverlegen der Ventil-Schließzeit des beliebig aktivierbaren Einlassventils 16 geschlossen. Dies wird so verwirklicht, dass das Motordrehmoment im Wesentlichen konstant ist. Block 118 ist eine Prüfung, die der Ermittlung dient, ob die Schließzeit des beliebig aktivierbaren Einlassventils 16 aus reichend vorverlegt ist, so dass sie keine Befugnis mehr über die gefangene Frischladung hat. Falls nicht, wird Block 116 wiederholt. Wenn der Test in Block 118 negativ ist, kann das beliebig aktivierte Einlassventil in Block 120 abgeschaltet werden, da es nicht länger das Motordrehmoment beeinflusst. Block 122 zeigt an, dass der Motor in Bereich Zwei läuft.

In Block 102 von Fig. 6 erfolgen Prüfungen 104 und 106, wenn die Verluste in dem Bereich Eins unter dem Bereich Zwei liegen. Bei Block 104 erfolgt eine Prüfung, um zu ermitteln, ob das beliebig aktivierbare Einlassventil 16 ausreichend gefangene Frischladung einlässt, so dass dem geforderten Motordrehmoment entsprochen werden kann. Fall nicht, wird in Block 124 ein Übergang von Bereich Eins zu Be reich Drei gefordert. Wenn der Test von Block 104 bestanden wurde, erfolgt ein zusätzlicher Test in Block 106, um zu ermitteln, ob die Verbrennungshärte an nehmbar ist. Da das beliebig aktivierbare Einlassventil 16 mehr Verwirbelung in den Verbrennungsgasen induziert als bei Einlassen von Ansauggasen durch beide Ventile, kann die sich ergebende Verbrennung zu schnell oder zu hart werden. In Block 106 führt das Vorliegen einer harten Verbrennung zu einer Forderung nach einem Übergang von Bereich Eins zu Bereich Drei. Das wählbare Einlassventil 18 wird eingeschaltet, nachdem die Schließzeit des beliebig aktivierbaren Einlassven tils in Block 126 verzögert wird. Die Schließzeit für das beliebig aktivierbare Ein lassventil 16 wird so gewählt, dass ein im Wesentlichen konstantes Motordrehmo ment während des Übergangs von Block 130 verwirklicht wird. Nun läuft der Motor in Bereich Drei in Block 128.

Fig. 7 zeigt die beim Prüfen und Durchführen von Übergängen von dem Arbeitsbe reich Zwei, Block 200, beteiligten Schritte. Die Prüfung zur Ermittlung, ob ein Über gang erforderlich ist, erfolgen in den Blöcken 202, 204 und 206, die in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden können. Block 202 prüft, ob Bereich Eins oder Zwei effizienter ist. Wenn Bereich Eins effizienter ist, wird ein Übergang von Be reich Zwei zu Bereich Eins gefordert, Block 208. Das beliebig aktivierbare Einlass ventil 16 wird mit einer Schließzeit aktiviert, die vor der maximalen gefangenen Frischladung in Block 210 vorverlegt wird. Durch Vorverlegen der Schließzeit hat das beliebig aktivierbare Einlassventil 16 eine minimale Wirkung auf die gefangene Frischladung. Die Schließzeit wird in Block 212 verzögert, bis in Block 214 eine weitere Verzögerung die gefangene Frischladung beeinträchtigen würde. Wenn Block 214 erfüllt wird, wird die Schließzeit des beliebig aktivierbaren Einlassventils gleichzeitig mit dem Öffnen der Drosselklappe, Block 216, verzögert. Dies wird so verwirklicht, dass das Motordrehmoment im Wesentlichen konstant bleibt, bis die gewünschte Drosselklappenöffnung erreicht ist. Das wählbare Einlassventil 18 kann abgeschaltet werden, wie in Block 218 gezeigt. Die Blöcke 216 und 218 können in willkürlicher Reihenfolge verwirklicht werden. Nun läuft der Motor in Bereich Eins, Block 220.

Wenn in Block 202 von Fig. 7 die Verluste des Bereichs Zwei unter denen von Be reich Eins liegen, werden in den Blöcken 204 und 206 Prüfungen durchgeführt, um zu ermitteln, ob ausreichend Motordrehmoment mit Hilfe des wählbaren Einlass ventils 18 allein entwickelt werden kann bzw. ob die Verbrennungshärte annehmbar ist. Wenn eine dieser Prüfungen negativ ist, wird ein Übergang von Bereich Zwei zu Bereich Drei gefordert, Block 222. Das beliebig aktivierbare Einlassventil 16 wird mit einer vorverlegten Schließzeit eingeschaltet. Die Ventil-Schließzeit wird in Block 226 mit einer Prüfung verzögert, um festzustellen, ob eine weitere Verzögerung die gefangene Frischladung beeinträchtigt, Block 228. Wenn der Test von Block 228 bestanden wird, wird die Einlassventil-Zeiteinstellung weiter verzögert, während die Drosselklappe so geöffnet wird, dass ein im Wesentlichen konstantes Mo tordrehmoment in Block 230 gewahrt wird. Die Drosselklappe wird voll geöffnet oder weniger geöffnet, abhängig von einer eventuell gewünschten Unterstützung anderer Funktionen. Der Motor läuft nun in Bereich Drei, Block 232.

Fig. 8a zeigt die beim Prüfen und Durchführen von Übergängen von dem Betriebs bereich Drei, Block 300, beteiligten Schritte. Die Blöcke 302, 304, 306, 316 und 318 sind Prüfungen, um zu ermitteln, ob ein Übergang erforderlich ist. In Block 302 wird die aktuelle Rpm mit der Rpm_t verglichen, welche ein vorbestimmter Wert der Rpm ist, was die Grenze zwischen den Bereichen Eins und Zwei zeigt (Rpmt wird in Fig. 2 gezeigt). Der Zweck von Schritt 302 ist die Ermittlung, ob ein Übergang erfolgt und ob er auf Bereich Eins oder Bereich Zwei erfolgt. Wenn Rpm kleiner als Rpm_t ist, dann ermitteln die Prüfungen in Block 304 und 306, ob genügend Mo tordrehmoment erzeugt werden kann und ob die Verbrennungshärte mit dem belie big aktivierbaren Einlassventil 16 annehmbar wäre. Wenn entweder Prüfung 304 oder 306 negativ ausfallen, kehrt die Steuerung zu Block 300 zurück. Wenn beide Prüfungen 304 und 306 bestanden werden, erfolgt ein Übergang zu Bereich Eins in Block 308. In Block 312 wird das wählbare Einlassventil 18 geschlossen, das belie big aktivierbare Einlassventil 16 wird vorverlegt, um das Motordrehmoment zu wah ren. Wenn Rpm größer als Rpm_t ist, erfolgen Prüfungen 316 und 318, um zu er mitteln, ob genügend Motordrehmoment erzeugt werden kann und ob die Verbren nungshärte mit dem gewählten Einlassventil 18 annehmbar wäre. Ein Scheitern in Prüfung 316 oder 318 lässt die Steuerung zu Block 300, Betriebsbereich Drei, zu rückkehren. Wenn sowohl Prüfung 316 als auch 318 bestanden werden, wird ein Übergang zu Bereich Zwei in Block 3120 angefordert. Die Drosselklappe wird ge schlossen und die Schließzeit des beliebig aktivierbaren Einlassventils 16 wird in Block 322 vorverlegt. Eine Prüfung in 324 ermittelt, ob ein weiteres Vorverlegen der Schließzeit des beliebig aktivierbaren Einlassventils 16 die gefangene Ladung be einträchtigt. Wenn ja erfolgt Rückkehr zu Block 322. Wenn nicht, wird das beliebig aktivierbare Ventil 16 in Block 326 deaktiviert und die Anlage arbeitet nun im Be reich Zwei in Block 328.

Fig. 8b zeigt eine Alternative zu Fig. 8a. Die Blöcke 302, 304, 306, 316 und 318 von Fig. 8a werden durch die Blöcke 350, 352 und 354 von Fig. 8b ersetzt. In Block 350 werden vier Fragen mit binären Antworten gestellt. Frage eins lautet: "kann mit dem wählbaren Einlassventil 18 genügend Motordrehmoment erzeugt werden". Frage zwei lautet: "kann mit dem beliebig aktivierbaren Einlassventil 16 genügend Motordrehmoment erzeugt werden." Frage drei lautet: "ob die Verbren nungshärte mit dem wählbaren Einlassventil 18 annehmbar wäre". Frage vier lau tet: "ob die Verbrennungshärte mit dem beliebig aktivierbaren Einlassventil 16 an nehmbar wäre". Block 252 zeigt die Richtung der Steuerung anhand der Antworten auf die vier Fragen. Die Steuerung rückt weiter entlang Strecke A vor, wenn die vier Antworten alle positiv sind oder ja lauten. Strecke A führt zu Block 354, in welchem eine Prüfung erfolgt, um zu ermitteln, ob die Verluste in dem Bereich Eins geringer als die Verluste in Bereich Zwei sind. Bei einem positiven Ergebnis von Block 354 wird ein Übergang von Bereich Drei zu Bereich Eins gefordert, Block 308. Bei Ne gativ wird ein Übergang von Bereich Drei zu Bereich Zwei gefordert, Block 320. Die Steuerung rückt entlang Strecke B vor, wenn die Antworten auf die Fragen eins und drei positiv sind und wenn eine oder beide Antworten auf die Fragen zwei und vier negativ sind. Strecke B verlangt einen Übergang von Bereich Drei zu Bereich Zwei, Block 320. Analog führt eine positive Antwort auf die beiden Fragen zwei und vier (mit einer oder beiden Antworten auf die Fragen eins und drei negativ) zu einer Steuerung entlang der Strecke C, was zu Block 312 führt, einem Übergang von Be reich Drei zu Bereich Eins. Alle anderen, von Vorstehendem abweichenden Ergeb nisse führen zu Ergebnis D, was eine Rückkehr zu Block 300, Betriebsbereich Drei; bedeutet. Die verbleibenden Steuerschritte von Fig. 8b werden vorstehend unter Bezug auf Fig. 8a beschrieben.

In Fig. 9 würde bei Betrieb in Bereich Vier, Block 400, ein Übergang gefordert, wenn die Verbrennungsstabilität unannehmbar ist, Block 402. Zur Durchführung des Übergangs, Block 404, wird die Drosselklappe geschlossen, während die Schließzeit des beliebig aktivierbaren Einlassventils vorverlegt wird, was das im Wesentlichen konstante Motordrehmoment wahrt, Block 406. Der Motor läuft in Be reich Fünf, Block 408.

Bei Betrieb in Bereich Fünf, Block 420 von Fig. 9 erfolgt eine Prüfung, um zu er mitteln, ob die Verbrennungsstabilität ohne Drosselung annehmbar wäre, Block 422. Wenn ja, wird bei Block 424 ein Übergang von Bereich Fünf zu Bereich Vier gefordert. Die Drosselklappe wird geöffnet, während die Schließzeit des Einlass ventils so verzögert wird, dass ein im Wesentlichen konstantes Motordrehmoment während des Übergangs in Block 426 entwickelt wird. Der Motor läuft nun in Be reich Vier, Block 428.

In Fig. 8 erfolgen Prüfungen in den Blöcken 316 und 304, um zu ermitteln, ob ge nügend Motordrehmoment mit dem wählbaren Einlassventil 18 bzw. dem beliebig aktivierbaren Einlassventil 16 erzeugt werden kann. In den Blöcken 306 und 318 erfolgen Prüfungen bezüglich der Verbrennungshärte. Im Verlauf der Entwicklung kann sich herausstellen, dass die Verbrennungshärte, die Drehmomenterzeugung oder ein anderes Maß das einzige Kriterium ist, nach dem ein Übergang gefordert werden sollte. Die in Zusammenhang mit Fig. 6-9 beschriebenen Strategien kön nen dem gemäss vereinfacht werden.

Ein Algorithmus zur Berechnung der Drosselklappenstellung und des Einlassventil schließens für Übergänge unter Beteiligung einer Drosselklappenänderung, der in dem elektronischen Steuergerät abzulegen ist, wird nachstehend kurz dargestellt. Übergänge mit einer Drosselklappenänderung sind insbesondere Übergänge unter Beteiligung von Bereich 36 und Übergänge zwischen den Bereichen 32 und 34 von Fig. 2. Die gewünschte gefangene Frischladung (des_trp_chg) hängt von dem geforderten oder erwünschten Motordrehmoment (des_tq) und der Motordrehzahl (rpm) ab, d. h.

des trp_chg = fnc (des_tq, rpm).

In einem Motor mit festen Ventilvorgängen stehen des trp_chg und der ge wünschte Krümmerdruck (des_MAP) durch

des_MAP = a.des_trp_chg + b

miteinander in Beziehung, wobei a und b Funktionen von rpm sind.

In einem Motor mit flexiblen Ventilvorgängen kann die Wirkung der Ventilzeitein stellung durch

des_MAP = c.des_trp_chg/trp_chg_rf + d (1)

aufgenommen werden, wobei c und d Funktionen von rpm sind und trp_chg_rf ein Reduktionsfaktor der gefangenen Frischladung ist, der wie folgt definiert wird:

trp chg rf = trp_chg (IVC)/trp_chg (IVC_m)

wobei trp_chg(IVC) die gefangene Frischladung zu einer vorgegebenen IVC und trp chg(IVC_m) die gefangene Frischladung zu IVC_m ist, was die IVC ist, welche die maximale gefangene Frischladung gibt. IVC ist die Einlassventil-Schließzeit. Aus Fig. 3c wird offensichtlich, dass trp_chg_rf von 0 bis 1 reicht und dass

trp_chg_rf = fnc (IVC) bei einer vorgegebenen MAF und rpm.

Oder in dem allgemeinen Fall trp_chg_rf = fnc (IVC, MAP, rpm) wird die detaillierte Form der Gleichung in der Entwicklung ermittelt.

Unter Lösung von trp_chg_rf in Gleichung 1 oben:

trp_chg_rf = (c.des_trp_chg)/(des_MAP - d) = fnc (IVC, MAP, rpm).

Wie vorstehend erwähnt ist die Beziehung zwischen IVC und trp_chg_rf vorab nicht bekannt. Bei dieser Beziehung kann die Gleichung jedoch für IVC gelöst werden. IVC hängt von Folgendem ab:

IVC = fnc (, MAP, des trp_chg, rpm).

Die gewünschte Drosselklappenstellung (TP) steht mit MAP durch Schall- und Un terschallbeziehungen in Beziehung. Diese Beziehungen sind einem Fachmann be kannt und sind Gegenstand des US-Patents 5,526,787, welches dem Rechtsnach folger der folgenden Erfindung abgetreten wurde und welches durch Erwähnung zu einem Bestandteil dieser Anmeldung wird. Dies wird auch in "Internal Combustion Engine Fundamentals" von J. B. Heywood (McGraw Hill, 1988) behandelt, was hiermit durch Erwähnung zu einem Bestandteil dieser Anmeldung wird.

TP = fnc (MAP, rpm).

Die obigen Beziehungen gelten für einen einzigen Betriebszustand. Übergänge, welche das Öffnen oder Schließen der Drosselklappe (zwischen Bereich 36 und einem anderen Bereich von Fig. 2) mit sich bringen, erfolgen aber über einen In tervall und erfordern einen gleichzeitigen Anstieg von IVC und der Drosselklappen stellung. Die vorliegende Erfindung verwendet einen MAP-Anstieg, um Anstiege von IVC und TP zu definieren. Der Anstieg von MAP wird auf der Grundlage des gewünschten endgültigen MAP (des_MAP) und des aktuellen oder anfänglichen MAP (MAP_i) vorgenommen. Eine Änderung der Drosselklappenstellung kann mit einer typischen elektronisch gesteuerten Drosselklappe viel schneller erfolgen, als der Krümmerdruck aufgrund der Trägheit der Gase reagieren kann. Abhängig von der Größenordnung der gewünschten Änderung und der Motordrehzahl kann es etwa ein bis zwanzig Motortakte dauern, bis der Krümmerdruck seinen Gleichge wichtspegel erreicht. Der Wunsch nach gleichmäßigen Übergängen bei den Berei chen von Fig. 2 legt nahe, dass der Anstieg von MAP hinreichend langsam ist, so dass die Krümmerfüllverzögerung minimal ist. Ein linearer Anstieg von MAP ist un ter Umständen bevorzugt, wobei die Endpunkte von MAP_i und des_MAP definiert werden und die Neigung von Krümmerfüllerwägungen bestimmt wird. Der Anstieg von MAP ist MAP(t). Die Anstiege sowohl von IVC als auch TP beruhen auf diesem Anstieg von MAP mit der zusätzlichen Einschränkung der Zufuhr von des_trp_chg. Somit können IVC(t) und TP(t) aufgrund des Krümmerdruckanstiegs und der ge wünschten gefangenen Frischladung berechnet werden:

IVC (t) = fnc (MAP(t), des_trp_chg, rpm) und

TP (t) = fnc (MAP(t), des_trp_chg, rpm), wobei rpm vorgegeben ist.

In Fig. 10 werden die Schritte bei der Berechnung von IVC(t) und TP(t) kurz darge stellt. Die Eingaben in Block 500 sind das gewünschte oder geforderte Drehmo ment des_tq und die Motordrehzahl rpm. Im Block 500 wird die gewünschte gefan gene Frischladung (des_trp_chg) berechnet. In Block 502 wird der gewünschte Krümmerdruck (des_MAP), das heißt der endgültige MAP bei Beendigung des Übergangs, mit des trp_chg, rpm und dem Betriebszustand der Einlassventile ge gen Ende des Übergangs berechnet. Der Betriebszustand der Einlassventile für einen Übergang von Bereich 36 zu Bereich 30 von Fig. 2 ist sowohl für das belie big aktivierbare Einlassventil 16 als auch für das wählbare Einlassventil 18 zu akti vieren. Im Block 504 wird der MAP-Anstieg des_MAP(t) mit Eingaben des anfängli chen MAP, MAP_i, und des_MAP berechnet. Wie vorstehend besprochen, kann eine MAP-Bahn linear sein, Block 512, und berücksichtigt Ansaugkrümmerfüllbelange. Die Eigenschaften der gewünschten MAP-Bahn können auf einen Algorithmus re duziert werden und in dem Steuergerät des Motors abgelegt werden. Die Ausgabe von Block 504, des_MAP(t), zusammen mit des_trp_chg sind die Eingaben für die beiden Blöcke 506 und 508, in denen IVC(t) bzw. TP(t) berechnet werden. Typische Kraftfahrzeugmotor-Steueranlagen enthalten einen Messwert der zugeführten Frischladung, was als Block 510 gezeigt wird. Die gemessene Frischladung wird in Block 510 eingegeben, in welchem die gefangene Frischladung berechnet werden kann. Die tatsächliche gefangene Frischladung wird in Block 508 eingegeben, was eine Fehlerprüfung und Aktualisierung der Drosselklappengleichungen bzw. Nach schlagtabellen ermöglicht.

Unter erneutem Bezug auf Fig. 1 sind moderne Kraftfahrzeuge mit Kraftstoff dampfrückführungs- und Spülanlagen ausgestattet, um die von dem flüssigen Kraftstoff in dem Kraftstofftank 48 sich aufgrund der periodischen Temperatur schwankung und aufgrund der Kraftstoffdämpfe, die beim Vorgangs des Nachfül lens des Kraftstofftanks verdrängt werden, entwickelnden Kraftstoffdämpfe zu be wältigen. Die Anlage enthält einen Kohlebehälter 52, der die Kraftstoffdämpfe ab sorbiert. Wenn eine Spülung durch das elektronische Steuergerät 26 des Motors angeordnet wird, wird frische Luft durch den Behälter 52 angesaugt. Die frische Luft und die desorbierten Dämpfe werden in den Motor eingelassen, wo sie in den Mo tor an der stromabwärtigen Seite der Drosselklappe 14 gelangen. Die Spüldämpfe werden dank des Vakuums bzw. gesenkten Drucks in dem Einlass 12 durch den Motor gesaugt.

Da bei herkömmlicher Kraftfahrzeug-Fremdzündung die Brennkraftmaschinen 10 bei den meisten Betriebsbedingungen gedrosselt werden, ist das zeitliche Festle gen einer Kohlebehälterspülung für gewöhnlich kein Hindernis. Zur Spülung einer Brennkraftmaschine 10 mit einem Hybridventilantrieb müssen zusätzliche Maß nahmen getroffen werden. Im Bereich 32 (Fig. 2) ist in einer Brennkraftmaschine 10 mit einem Hybridventilantrieb die Drosselklappe 14 offen. Somit liegt kein Vaku um in dem Einlass 14 vor (Fig. 1). Wenn das Motorsteuergerät eine Spülung an ordnet, kann die Drosselklappe 14 geschlossen werden, um der Notwendigkeit der Spülung des Kohlebehälters 52 zu entsprechen. Zur Überwindung der durch das Schließen der Drosselklappe 14 verursachten Drehmomentverringerung wird die Schließzeit des beliebig betätigten Ventils 16 geändert, um ein Ansaugen ausrei chender gefangener Frischladung zu ermöglichen, um das geforderte Drehmoment zu erfüllen. Wenn das Motorsteuergerät ermittelt, dass der Kohlebehälter 52 ge spült wurde, kann die Drosselklappe 14 wieder geöffnet werden, während gleich zeitig die Schließzeit des beliebig betätigten Einlassventils 16 geändert wird, um das geforderte Drehmoment zu erfüllen. Ein Übergang zum Spülen während des Betriebs in Bereich 32 von Fig. 2 kann in gleicher Weise wie ein oben beschriebe ner Übergang von Bereich 32 auf Bereich 34 verwirklicht werden. Der Unterschied liegt darin, dass der Übergang aufgrund der Notwendigkeit einer Spülung der Kraft stoffdampfrückführungsanlage und nicht aufgrund der Verbrennungsstabilität an gefordert wird. Analog wird ein Übergang von einer Spülung in gleicher Weise wie ein vorstehend beschriebener Übergang von Bereich 34 zu Bereich 32 verwirklicht.

In dem hohen Drehmomentbetriebsbereich 30 in Fig. 2 wird keine Drosselung ein gesetzt. Es ist möglich, die Spülung der Kraftstoffdampfspülanlage zeitlich so fest zulegen, dass ausreichend Spülzeit außerhalb des Bereichs 30 angesetzt würde. Bei normalem Motorbetrieb wird auf den Bereich 30 selten zugegriffen. Wenn je doch eine Spülung erwünscht ist, würde das vorstehend beschriebene Vorgehen für das Spülen des Bereichs 32 auf Bereich 30 Anwendung finden, mit dem Unter schied, dass Bereich 30 aufgrund der Notwendigkeit der Entwicklung eines höheren Drehmoments nicht soviel Drosselung vertragen kann.

Zwar wurde die beste Art der Ausführung der Erfindung eingehend beschrieben, doch der Fachmann auf dem Gebiet dieser Erfindung wird alternative Ausgestal tungen und Ausführungen für die Ausübung der Erfindung erkennen. Somit soll die oben beschriebene bevorzugte Ausführung nur der Veranschaulichung der Erfin dung dienen, welche innerhalb des Schutzumfangs der folgenden Patentansprüche abgewandelt werden kann.

Claims

1. Anlage, welches Folgendes umfasst:
eine Brennkraftmaschine mit ersten und zweiten Einlassventilen und einer Drosselklappe, welche in der Einlassleitung der Brennkraftmaschine angeordnet sind, und
ein Motorsteuergerät zum Einstellen eines mit dem Drehmoment der Brenn kraftmaschine in Verbindung stehenden Parameters vorrangig über die Ventil zeiteinstellung des ersten Einlassventils, wenn die ersten und zweiten Einlass ventile aktiviert sind.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Einlassventil beliebig aktivierbar ist.

3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Einlass ventil wählbar ist.

4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilzeiteinstel lung des ersten Einlassventils eine Schließzeit ist.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Motordrehmoment gesenkt wird, wenn die Schließzeit des ersten Einlassventils:
vorverlegt wird, wenn die Schließzeit vor einer vorbestimmten Ventilschließzeit liegt, und
verzögert wird, wenn die Schließzeit nach einer vorbestimmten Ventilschließ zeit liegt.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Ven tilschließzeit eine Schließzeit ist, welche eine bei Schließen des ersten Ventils in dem Zylinder verbleibende maximale angesaugte Luft ermöglicht.

7. Verfahren zur Steuerung eines mit dem Motordrehmoment in einer Brennkraft maschine in Verbindung stehenden Parameters, wobei die Brennkraftmaschine erste und zweite Einlassventile, eine Drosselklappe und ein Motorsteuergerät umfasst, das Verfahren den Schritt des Einstellens des mit dem Motordrehmo ment der Brennkraftmaschine in Verbindung stehenden Parameters vorrangig über die Ventilzeiteinstellung des ersten Einlassventils bei Aktivierung der er sten und zweiten Einlassventile umfasst.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Einlass ventil beliebig aktivierbar ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilzeitein stellung eine Schließzeit ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließzeit des ersten Einlassventils nach einer Schließzeit des zweiten Einlassventils liegt.