DE102004013660B3 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine Download PDF

Info

Publication number
DE102004013660B3
DE102004013660B3 DE102004013660A DE102004013660A DE102004013660B3 DE 102004013660 B3 DE102004013660 B3 DE 102004013660B3 DE 102004013660 A DE102004013660 A DE 102004013660A DE 102004013660 A DE102004013660 A DE 102004013660A DE 102004013660 B3 DE102004013660 B3 DE 102004013660B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
depending
cylinder
internal combustion
combustion engine
charging valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102004013660A
Other languages
English (en)
Inventor
Markus Teiner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE102004013660A priority Critical patent/DE102004013660B3/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102004013660B3 publication Critical patent/DE102004013660B3/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B27/00Use of kinetic or wave energy of charge in induction systems, or of combustion residues in exhaust systems, for improving quantity of charge or for increasing removal of combustion residues
    • F02B27/02Use of kinetic or wave energy of charge in induction systems, or of combustion residues in exhaust systems, for improving quantity of charge or for increasing removal of combustion residues the systems having variable, i.e. adjustable, cross-sectional areas, chambers of variable volume, or like variable means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002Controlling intake air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Characterised By The Charging Evacuation (AREA)

Abstract

Ein gewünschter Luftmassenstrom (MAF_SP) in einem Zylinder der Brennkraftmaschine wird abhängig von einer Lastanforderung ermittelt. Ein maximaler Luftmassenstrom (MAF_MAX) wird ermittelt, der durch Verändern einer Stellung einer Drosselklappe in dem aktuellen Betriebspunkt einstellbar ist, wenn ein Impulsladeventil dauerhaft ein Saugrohr freigibt. Ein Vergleichswert (VW) wird ermittelt, abhängig von dem gewünschten Luftmassenstrom (MAF_SP) und dem maximalen Luftmassenstrom (MAF_MAX). Ein Ansteuern des Impulsladeventils erfolgt abhängig von dem Vergleichswert (VW).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit einem Saugrohr, das hin zu einem Einlass eines Zylinders einer Brennkraftmaschine geführt ist. Der Brennkraftmaschine ist ferner ein Gaseinlassventil zugeordnet, das an dem Einlass des Zylinders angeordnet ist. Ein Impulsladeventil ist stromaufwärts des Gaseinlassventils in dem Saugrohr angeordnet. Abhängig von seiner Schaltstellung gibt es das Saugrohr frei oder verschließt es.
  • Im Falle einer Brennkraftmaschine nach dem Zweitakt-Prinzip ist das Saugrohr hin zu einem Einlass geführt, der abhängig von der Stellung einer Einlassvorrichtung mit einem Innenraum eines Kurbelgehäuses, das einem Zylinder zugeordnet ist, pneumatisch koppelbar ist. Ferner ist dann der Innenraum des Kurbelgehäuses abhängig von der Stellung einer weiteren Einlassvorrichtung der Brennkraftmaschine pneumatisch mit einem Zylinderinnenraum des Zylinders koppelbar.
  • Hersteller von Brennkraftmaschinen sehen sich zunehmend Anforderungen ausgesetzt, Brennkraftmaschinen kompakter zu gestalten bei gleichzeitig gleichbleibender maximaler Leistung der Brennkraftmaschine oder auch Leistungssteigerungen der Brennkraftmaschine. Zu diesem Zweck sind verschiedene Konzepte bekannt, die eine Leistungssteigerung bezogen auf den Hubraum der Brennkraftmaschinen gewährleisten. Derartige Konzepte werden auch als Down-Sizing-Konzepte bezeichnet. So ist es beispielsweise bekannt Brennkraftmaschinen mit einem Abgasturbolader zu versehen, der einen Verdichter hat, der die Luft in einem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine verdichtet und es so ermöglicht, dass im Vergleich zu einem Nichtvorhandensein eines Verdichters eine größere Luftmasse von dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine angesaugt werden kann. Abgasturbolader werden von einer Turbine angetrieben, die sich in einem Abgastrakt der Brennkraftmaschine befindet. Darüber hinaus sind Impulsladeventile für Brennkraftmaschinen bekannt zum Erhöhen der von den jeweiligen Zylindern angesaugten Luftmasse.
  • Aus der DE 102 00533 A1 ist eine Brennkraftmaschine und ein Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine bekannt. Die Brennkraftmaschine hat einen Ansaugtrakt mit einem Saugrohr, in dem stromaufwärts der Gaseinlassventile schnell schaltende Querschnittsschalter einer integrierten Impulsladeeinheit angeordnet sind. Der einem Zylinder zugeordnete schnell schaltende Querschnittsschalter ist während des ersten Abschnitts der Ansaugsequenz des Zylinders geschlossen, so dass sich ein hoher Unterdruck aufbauen kann. Nach cirka der Hälfe der Ansaugsequenz wird der schnell schaltende Querschnittsschalter schlagartig geöffnet, so dass der während des ersten Abschnitts der Ansaugsequenz erzeugte Unterdruck im Zylinder eine sehr hohe Einströmgeschwindigkeit des angesaugten Luft/Kraftstoffgemisches bewirkt. Die sehr schnell in den Brennraum des Zylinders der Verbrennungskraftmaschine einströmende Einlassluftsäule führt im Bereich kleiner und mittlerer Drehzahlen der Brennkraftmaschine zu signifikanten Aufladeeffekten aufgrund der besseren Füllungscharakteristik des jeweiligen Brennraums.
  • Aus der DE 197 54 287 A1 ist eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder, und mit mindestens einem in den Zylinder führenden Ansaugkanal mit einem steuerbaren Einlassquerschnitt bekannt, wobei in dem Ansaugkanal mindestens ein den Einlassquerschnitt steuerndes Ventil vorgesehen ist. Diesem mindestens einem Ventil ist ein mindestens ein in Abhängigkeit eines Arbeitszyklus der Brennkraftmaschine gesteuertes Vorschaltventil zugeordnet. Das Vorschaltventil kann dabei als elektromagnetisch betätigbares Schieberventil oder als ein elektromagnetisch betätigbares Klappenventil ausgebildet sein. Das Vorschaltventil ist unabhängig von dem Ventil, dem es zugeordnet ist, steuerbar. Vorzugsweise ist das Vorschaltventil stromaufwärts vor dem den Einlassquerschnitt steuernden Ventil angeordnet. Die Ansteuerung dieses Vorschaltventils erfolgt von einer Motorelektronik aus in Abstimmung mit verschiedenen Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, vorzugsweise einer Drehzahl, einer Motorlast, einer Betriebstemperatur, einer Fahrpedalstellung.
  • In der Veröffentlichung von Elsäßer A. et al. "Impulsaufladung und Laststeuerung", MTZ 12/2001, Jg. 62, Seiten 998 bis 1009 ist die prinzipielle Funktion der Impulsaufladung und Laststeuerung von Hubkolbenmotoren mittels eines Lufttaktventils beschrieben. Die Grundidee des Lufttaktventils basiert auf einer Beeinflussung des Ladungswechsels durch eine stromauf des Einlassventils angeordnete, gesteuerte Klappe im Saugrohr. Mit diesem Ventil wird die Luftmasse in weiten Bereichen bedarfsgerecht zugemessen und gegenüber der "natürlichen" Ansaugung noch weiter gesteigert. Die Luftmassenerhöhung, die so genannte dynamische Aufladung wird dadurch erreicht, dass die Öffnungs- und Schließvorgänge des Lufttaktventiles in Abhängigkeit der Betriebsparameter des Motors relativ zur Bewegung von Einlassventil und Kolben gesteuert werden können. Beim Betrieb einer schnell schaltenden Klappe des Lufttaktventils mit frei ansteuerbaren Antrieb im Saugrohr können verschiedene Funktionen zur Ladungsbeeinflussung dargestellt werden. Sie betreffen einerseits die Regelung der Luftmasse im Brennraum und andererseits thermodynamische Effekte zur gezielten Erhöhung oder Verminderung der Temperatur der einströmenden Frischluft.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, das beziehungsweise die ein einfaches und präzises Steuern der Brennkraftmaschine mit einem Impulsladeventil gewährleistet.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Die Erfindung zeichnet sich gemäß eines ersten Aspekts aus durch ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit einem Saugrohr, das hin zu einem Einlass eines Zylinders der Brennkraftmaschine geführt ist, einem Gaseinlassventil, das an dem Einlass des Zylinders angeordnet ist, einem Gasauslassventil, das an dem Auslass des Zylinders angeordnet ist, zu dem ein Abgaskanal geführt ist, und einem Impulsladeventil, das stromaufwärts des Gaseinlassventils in dem Saugrohr angeordnet ist und abhängig von seiner Schaltstellung das Saugrohr freigibt oder verschließt.
  • Die Erfindung zeichnet sich gemäß eines zweiten Aspekts aus durch ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine, die eine Zweitakt-Brennkraftmaschine ist, mit einem Saugrohr, das hin zu einem Einlass geführt ist, der abhängig von der Stellung einer Einlassvorrichtung mit einem Innenraum eines Kurbelgehäuses, das einem Zylinder zugeordnet ist, pneumatisch koppelbar ist, wobei der Innenraum des Kurbelgehäuses abhängig von der Stellung einer weiteren Einlassvorrichtung der Brennkraftmaschine pneumatisch mit einem Zylinderinnenraum des Zylinders koppelbar ist, und mit einem Impulsladeventil das stromaufwärts des Einlasses in dem Saugrohr angeordnet ist und abhängig von seiner Schaltstellung (S) das Saugrohr freigibt oder verschließt.
  • Gemäß beiden Aspekten der Erfindung wird ein gewünschter Luftmassenstrom in den Zylinder abhängig von einer Lastanforderung ermittelt. Die Lastanforderung kann beispielsweise ein gewünschtes Drehmoment sein, das von der Brennkraftmaschine abgegeben werden soll, sie kann aber auch eine gewünschte Leistung sein, die von der Brennkraftmaschine abgegeben werden soll. Sie kann jedoch auch eine beliebige andere Größe sein, die charakteristisch ist für eine Last, die für die Brennkraftmaschine angefordert wird.
  • Ferner wird ein maximaler Luftmassenstrom ermittelt, der bei einem maximal verfügbaren Saugrohrdruck in dem aktuellen Betriebspunkt einstellbar ist, wenn das Impulsladeventil dauer haft das Saugrohr freigibt. Ein Vergleichswert wird ermittelt abhängig von dem gewünschten Luftmassenstrom und dem maximalen Luftmassenstrom. Ein Ansteuern des Impulsladeventils erfolgt abhängig von dem Vergleichswert. Der maximale Luftmassenstrom kann besonders einfach ermittelt werden, insbesondere mittels eines physikalischen Modells des Ansaugverhaltens der Brennkraftmaschine. Der Vergleichswert hat einen geringen Speicherplatzbedarf. Das Verfahren und die entsprechende Vorrichtung zeichnen sich insgesamt aus durch einen äußerst geringen Abstimmungsaufwand bei einer entsprechenden Applikation für eine spezifische Brennkraftmaschine.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Impulsladeventil aktiviert, wenn eine erste Bedingung erfüllt ist, die abhängt von dem Vergleichswert und einem ersten Schwellenwert. Das Impulsladeventil ist aktiviert, wenn es während eines Arbeitszyklusses des Zylinders mindestens einmal in seine Schließstellung gesteuert wird, in der es das Saugrohr verschließt und mindestens einmal in seine Offenstellung gesteuert wird, in der es das Saugrohr freigibt. Bei geeigneter Wahl des ersten Schwellenwertes kann die Brennkraftmaschine so mit einem hohen Wirkungsgrad und gleichzeitig gutem Ansprechverhalten betrieben werden und zugleich kann der Verschleiß des Impulsladeventils gering gehalten werden.
  • In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn der erste Schwellenwert abhängt von der Drehzahl. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit den Wirkungsgrad weiter zu steigern.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Impulsladeventil deaktiviert, wenn eine zweite Bedingung erfüllt ist, die abhängt von dem Vergleichswert und dem zweiten Schwellenwert. Das Impulsladeventil ist deaktiviert, wenn es sich während eines Arbeitszyklusses des Zylinders dauernd in seiner Offenstellung befindet. Bei geeigneter Wahl des zweiten Schwellenwertes in Bezug auf den ersten Schwellenwert kann so einfach ein sehr kurz aufeinanderfolgendes Aktivieren und anschließendes Deaktivieren oder umgekehrt des Impulsladeventils vermieden werden. Auf diese Weise kann einfach ein komfortables Fahrverhalten der Brennkraftmaschine gewährleistet werden. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn der zweite Schwellenwert abhängt von der Drehzahl. Auf diese Weise kann einfach ein noch höherer Fahrkomfort gewährleistet werden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein Kurbelwellenwinkel, bei dem das Impulsladeventil von seiner Schließstellung in seine Offenstellung gesteuert wird, abhängig von dem Vergleichswert ermittelt. Dadurch ist das Steuern der Brennkraftmaschine besonders einfach.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein Kurbelwellenwinkelbereich, während dessen das Impulsladeventil in seine Offenstellung gesteuert wird, abhängig von dem Vergleichswert ermittelt. Auch so kann ein besonders einfaches Steuern der Brennkraftmaschine gewährleistet werden.
  • Besonders einfach kann der maximale Luftmassenstrom bei Vorhandensein einer Drosselklappe abhängig von einem Gasdruck stromaufwärts der Drosselklappe ermittelt werden. Der Gasdruck stromaufwärts der Drosselklappe steht häufig als Mess- oder Schätzwert ohnehin zur Verfügung und ist der Druck, den der Druck in dem Saugrohr in dem aktuellen Betriebspunkt maximal einnehmen kann und zwar dann, wenn die Drosselklappe in der Stellung ist, in der an ihr ein minimaler Druck abfällt.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine Brennkraftmaschine mit einer Steuereinrichtung,
  • 2 eine weitere Ansicht von Teilen der Brennkraftmaschine gemäß 1,
  • 3A und 3B ein Ablaufdiagramm eines Programms zum Steuern der Brennkraftmaschine und
  • 4 Verläufe des Ventilhubs des Gaseinlassventils und eines Gasauslassventils der Brennkraftmaschine und einer Schaltstellung eines Impulsladeventils aufgetragen über den Kurbelwellenwinkel.
  • Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Eine Brennkraftmaschine (1) umfasst einen Ansaugtrakt 1, einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3 und einen Abgastrakt 4. Der Ansaugtrakt umfasst vorzugsweise eine Drosselklappe 11, ferner einen Sammler 12 und ein Saugrohr 13, das hin zu einem Zylinder Z1 über einen Einlasskanal in den Motorblock geführt ist. Der Motorblock umfasst ferner eine Kurbelwelle 21, welche über eine Pleuelstange 25 mit dem Kolben 24 des Zylinders Z1 gekoppelt ist.
  • Der Zylinderkopf umfasst einen Ventiltrieb mit einem Einlassventil 30, einem Auslassventil 31 und Ventilantrieben 32, 33. Der Antrieb des Gaseinlassventils 30 und des Gasauslassventils 31 erfolgt dabei mittels einer Nockenwelle 36 (siehe 2), auf der Nocken 39 ausgebildet sind, die auf das Gaseinlassventil 30 bzw. das Gasauslassventil 31 einwirken, oder gegebenenfalls mittels zweier Nockenwellen, wobei je eine dem Gaseinlassventil 30 und dem Gasauslassventil 31 zugeordnet ist.
  • Der Antrieb für das Gaseinlassventil 30 und/oder das Gasauslassventil 31 umfasst vorzugsweise neben der Nockenwelle 36 eine Verstelleinrichtung 37, die einerseits mit der Nockenwelle 36 und andererseits mit der Kurbelwelle 21 gekoppelt ist, z. B. über Zahnkränze, die über eine Kette miteinander gekoppelt sind. Mittels der Verstelleinrichtung 37 kann die Phase zwischen der Kurbelwelle 21 und der Nockenwelle 36 verstellt werden. So kann eine Ventilüberschneidung des Gaseinlassventils 30 und des Gasauslassventils 31 eingestellt werden, d.h. der Kurbelwellenwinkelbereich, während dessen sowohl ein Einlass als auch ein Auslass des Zylinders freigegeben wird.
  • Der Zylinderkopf 3 (1) umfasst ferner ein Einspritzventil 34 und eine Zündkerze 35. Alternativ kann das Einspritzventil auch in dem Ansaugkanal angeordnet sein.
  • Der Abgastrakt 4 umfasst einen Katalysator 41. Von dem Abgastrakt 4 kann eine Abgasrückführleitung hin zum Ansaugtrakt 1, insbesondere hin zum Sammler 12 geführt sein.
  • In dem Saugrohr 13 ist ferner ein Impulsladeventil 18 angeordnet, das in einer Schaltstellung S, der Offenstellung OP, den Querschnitt des Saugrohrs 13 freigibt und in einer weiteren Schaltstellung S, der Schließstellung CL, den Querschnitt des Saugrohrs 13 verschließt. Das Schaltventil kann in Form einer drehbar gelagerten Klappe ausgebildet sein und durch Verschwenken von seiner Offenstellung OP in seine Schließstellung CL und umgekehrt bewegt werden. Es kann aber beispielsweise auch als scheibenförmiges Element ausgebildet sein, das bei seiner Bewegung von der Offenstellung OP in seine Schließstellung CL und umgekehrt eine translatorische Bewegung macht.
  • Die Brennkraftmaschine umfasst ferner bevorzugt einen Abgasturbolader, der jedoch in einer einfachen Ausführungsform der Brennkraftmaschine auch nicht vorhanden sein kann. Alternativ kann ferner statt des Abgasturboladers ein Kompressor vorhanden sein, der entweder elektromotorisch oder durch die Kurbelwelle 21 angetrieben wird. Der Abgasturbolader umfasst einen Verdichter 10, der stromaufwärts der Drosselklappe 11 in dem Ansaugtrakt 1 angeordnet ist. Der Verdichter 10 wird von einer Turbine 40 angetrieben, die in dem Abgastrakt 4 angeordnet ist.
  • Ferner ist eine Steuereinrichtung 6 vorgesehen, der Sensoren zugeordnet sind, die verschiedene Messgrößen erfassen und jeweils den Messwert der Messgröße ermitteln. Die Steuereinrichtung 6 ermittelt abhängig von mindestens einer der Messgrößen Stellgrößen, die dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern der Stellglieder mittels entsprechender Stellantriebe umgesetzt werden.
  • Die Sensoren sind ein Pedalstellungsgeber 71, welcher die eine Pedalstellung PV eines Fahrpedals 7 erfasst, ein Luftmassenmesser 14, welcher einen Luftmassenstrom stromaufwärts der Drosselklappe 11 erfasst, ein Temperatursensor 15, welcher die Ansauglufttemperatur erfasst, ein Drucksensor 16, welcher einen Saugrohrdruck erfasst, ein Kurbelwellenwinkelsensor 22, welcher einen Kurbelwellenwinkel CRK erfasst, ein weiterer Temperatursensor 23, welcher eine Kühlmitteltemperatur erfasst, und ein Nockenwellenwinkelsensor 36a, welcher den Nockenwellenwinkel erfasst. Je nach Ausführungsform der Erfindung kann eine beliebige Untermenge der genannten Sensoren oder auch zusätzliche Sensoren vorhanden sein.
  • Die Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 11, die Gaseinlass- und Gasauslassventile 30, 31, das Einspritzventil 34, die Zündkerze 35, die Verstelleinrichtung 37 und das Impulsladeventil 18.
  • Neben dem Zylinder Z1 können auch noch weitere Zylinder Z2–Z4 vorgesehen sein, denen dann auch entsprechende Stellglieder zugeordnet sind.
  • Die Brennkraftmaschine kann auch als Zweitakt-Brennkraftmaschine ausgebildet sein mit dem Saugrohr, das hin zu einem Einlass geführt ist, der abhängig von der Stellung einer Einlassvorrichtung mit einem Innenraum eines Kurbelgehäuses, das einem Zylinder zugeordnet ist, pneumatisch koppelbar ist. Die Einlassvorrichtung kann beispielsweise durch ein Kolbenhemd des Kolbens des Zylinders und dem sich abgewandt von dem Kolbenboden befindlichen und hin zu dem Kurbelgehäuse gewandten Teil des Innenraums der Zylinderwand gebildet sein. Sie kann jedoch auch durch ein Rückschlagventil gebildet sein, das das Saugrohr direkt mit dem Kurbelgehäuse koppelt, wenn der Druck in dem Kurbelgehäuse geringer ist als der Druck in dem Saugrohr. Der Innenraum des Kurbelgehäuses ist abhängig von der Stellung einer weiteren Einlassvorrichtung der Brennkraftmaschine pneumatisch mit einem Zylinderinnenraum des Zylinders koppelbar ist, und mit einem Impulsladeventil (18) das stromaufwärts des Einlasses in dem Saugrohr angeordnet ist und abhängig von seiner Schaltstellung (S) das Saugrohr freigibt oder verschließt.
  • Ein Ablaufdiagramm (3A, 3B) eines Programms zum Steuern der Brennkraftmaschine ist in der Steuereinrichtung 6 gespeichert, die auch als Vorrichtung zum Steuern der Brennkraftmaschine bezeichnet werden kann, und wird während des Betriebs der Brennkraftmaschine in der Steuereinrichtung 6 abgearbeitet. Das Programm wird in einem Schritt S1 gestartet, in dem gegebenenfalls Variablen initialisiert werden. So kann beispielsweise in dem Schritt S1 eine logische Variable LV mit einem Deaktivierungswert NAC belegt werden, der kennzeichnet, dass das Impulsladeventil 18 deaktiviert ist.
  • In einem Schritt S2 wird ein gewünschter Luftmassenstrom MAF_SP in den Zylinder Z1 ermittelt. Dies erfolgt abhängig von einer Lastanforderung, die beispielsweise ein von der Brennkraftmaschine abzugebendes Drehmoment sein kann. Das von der Brennkraftmaschine abzugebende Drehmoment wird bevorzugt abhängig von der Fahrpedalstellung PV, der Drehzahl N und gegebenenfalls anderen Drehmomentanforderungen, beispielsweise einer Geschwindigkeitsregelung, eines Leerlaufreglers, einer Getriebesteuerung oder einer Antriebsschlupfregelung ermit telt. Die Lastanforderung kann auch direkt durch die Fahrpedalstellung PV oder eine ähnliche Größe repräsentiert sein.
  • Anschließend wird in einem Schritt S4 ein maximaler Luftmassenstrom ermittelt und zwar abhängig von einem Ladedruck PUT und Parametern einer Schluckkennlinie des Zylinders Z1 der Brennkraftmaschine und zwar eines Steigungswertes EFF_VOL_SLOP und eines Offsetwertes EFF_VOL_OFS. Der Ladedruck PUT kann mittels eines entsprechenden Drucksensors erfasst werden, der zwischen der Drosselklappe 11 und dem Verdichter 10 angeordnet ist. Er kann jedoch auch einen Schätzwert darstellen, der mittels eines entsprechenden physikalischen Modells des Ansaugtraktes zum Beispiel abhängig von dem Öffnungsgrad der Drosselklappe 11, der Drehzahl N und/oder dem von dem Saugrohrdrucksensor 16 erfassten Saugrohrdruck und einem physikalischen Modell des Verhaltens des Verdichters 10 ermittelt wird.
  • Das Schluckverhalten des Zylinders Z1 lässt sich mit ausreichender Genauigkeit mittels einer linearen Schluckkennlinie approximieren. So kann einfach durch Multiplizieren des Saugrohrdrucks mit dem Steigungswert EFF_VOL_SLOP und eine anschließendes Addieren des Offsetwertes EFF_VOL_OFS ein tatsächlicher Luftmassenstrom in den Zylinder Z1 ermittelt werden. Der maximale Luftmassenstrom MAF_MAX, der durch Verändern der Stellung der Drosselklappe 11 in dem aktuellen Betriebspunkt einstellbar ist, wenn das Impulsladenventil 18 dauerhaft das Saugrohr freigibt, das heißt wenn es deaktiviert ist, kann einfach dadurch ermittelt werden, dass dem Saugrohrdruck der Ladedruck PUT zugeordnet wird und dann der maximale Luftmassenstrom MAF_MAX mittels der oben beschriebenen Schluckkennlinie ermittelt wird. Auf diese Weise wird einfach die Erkenntnis genutzt, dass durch ein entsprechendes Verstellen der Stellung der Drosselklappe 11 der Saugrohrdruck maximal den aktuellen Ladedruck PUT annehmen kann.
  • In einem Schritt S6 wird ein Vergleichswert VW abhängig von dem gewünschten Luftmassenstrom MAF_SP und dem maximalen Luftmassenstrom MAF_MAX ermittelt. Dies erfolgt bevorzugt dadurch, dass das Verhältnis des gewünschten Luftmassenstroms MAF_SP und des maximalen Luftmassenstroms MAF_MAX ermittelt wird. Alternativ kann jedoch beispielsweise auch die Differenz des gewünschten Luftmassenstroms MAF_SP und des maximalen Luftmassenstroms MAF_MAX ermittelt werden.
  • In einem Schritt S8 wird dann ein erster Schwellenwert THD1 ermittelt. Der erste Schwellenwert THD1 wird bevorzugt abhängig von einer Drehzahl, bevorzugt mittels einer Kennlinie ermittelt. Er kann jedoch auch fest vorgegeben sein. Falls der Vergleichswert durch das Bilden des Quotienten des gewünschten Luftmassenstroms MAF_SP und des maximalen Luftmassenstroms MAF_MAX gebildet wurde, so hat der erste Schwellenwert THD1 bevorzugt Werte in der Nähe des Wertes eins.
  • In einem Schritt S10 wird geprüft, ob der Vergleichswert VW größer ist als der erste Schwellenwert THD1. Ist dies der Fall, so wird in einem Schritt S12 der logischen Variable LV ein Aktivierwert AC zugeordnet. Anschließend wird die Bearbeitung in dem auf den Verknüpfungspunkt A folgenden Schritt fortgesetzt.
  • Ist die Bedingung des Schrittes S10 hingegen nicht erfüllt, so wird in einem Schritt S13 ein zweiter Schwellenwert THD2 ermittelt. Dies erfolgt ebenso wie für den ersten Schwellenwert THD1 bevorzugt abhängig von der Drehzahl N. Der zweite Schwellenwert THD2 kann jedoch auch ein fest vorgegebener Wert sein. Der zweite Schwellenwert THD2 ist so gewählt, dass er jeweils kleiner ist als der erste Schwellenwert THD1.
  • In einem Schritt S14 wird anschließend geprüft, ob der Vergleichswert kleiner ist als der zweite Schwellenwert THD2. Ist dies der Fall, so wird in einem Schritt S18 die logische Variable mit einem Deaktivierungswert NAC belegt. Anschlie ßend wird dann die Bearbeitung in einem Schritt S16 fortgesetzt, in dem das Programm für eine vorgegebene Wartezeitdauer T_W verharrt, bevor die Bearbeitung erneut in dem Schritt S2 fortgesetzt wird. Bevorzugt ist die vorgegebene Wartezeitdauer T_W so gewählt, dass pro Arbeitszyklus des Zylinders Z1–Z4 der Schritt S2 und die darauf folgenden Schritte einmal durchlaufen werden.
  • Wenn die Bedingung des Schrittes S14 nicht erfüllt ist, so wird die Bearbeitung in dem Schritt S20 fortgesetzt. In dem Schritt S20 wird geprüft, ob die logische Variable LV den Aktivierungswert AC hat. Ist dies nicht der Fall, so wird die Bearbeitung in dem Schritt S16 fortgesetzt. Ist dies hingegen der Fall, so wird in einem Schritt S22 ein erster Kurbelwellenwinkel CRK1 ermittelt, zu dem das Impulsladeventil 18 von seiner Schließstellung CL in seine Offenstellung OP gesteuert werden soll. Der erste Kurbelwellenwinkel CRK1 wird abhängig von dem Vergleichswert VW und bevorzugt der Drehzahl N ermittelt. Dies erfolgt vorzugsweise mittels eines entsprechenden Kennfeldes, das vorab durch Versuche an einem Motorprüfstand oder auch durch Simulationen ermittelt wurde.
  • Anschließend wird in einem Schritt S24 ein Kurbelwellenwinkelbereich CRK_OP ermittelt, während dessen das Impulsladeventil 18 in seine Offenstellung OP gesteuert ist. Dies erfolgt ebenfalls abhängig von dem Vergleichswert VW und gegebenenfalls der Drehzahl N. Bevorzugt ist auch dazu ein Kennfeld vorgesehen, das ebenfalls vorab durch Versuche an einem Motorprüfstand oder auch durch Simulationen ermittelt wurde.
  • In einem Schritt S26 wird dann das Impulsladeventil 18 entsprechend der in den Schritten S22 und S24 ermittelten Werte des ersten Kurbelwellenwinkels CRK1 und des Kurbelwellenwinkelbereichs CRK_OP angesteuert. Anschließend wird dann die Bearbeitung in dem Schritt S16 fortgesetzt.
  • Anhand der 4 sind beispielhafte Verläufe des Ventilhubs 91 des Gasauslassventils 31, des Ventilhubs 92 des Gaseinlassventils 30 und der Stellung S des Impulsladeventils 18 über dem Kurbelwellenwinkel CRK aufgetragen. Je später das Impulsladeventil 18 von seiner Schließstellung CL in seine Offenstellung OP gesteuert wird und zwar im Hinblick auf das Öffnen des Gaseinlassventils bevor der Ventilhub des Gaseinlassventils 30 seinen Maximalwert erreicht, desto höher ist der Unterdruck stromabwärts des Impulsladeventils 18. Dies führt dann zu einer sehr starken Saugwirkung beim Öffnen des Impulsladeventils 18 und bei einem passenden Schließzeitpunkt des Gaseinlassventils 30 zu einer erhöhten Luftmasse in dem Zylinder Z1–Z4 aufgrund der Dynamik und der Trägheit der durch das Saugrohr 13 strömenden Luftmasse. Der erste Kurbelwellenwinkel CRK1, bei dem das Impulsladeventil in seine Offenstellung gesteuert wird, beeinflusst die nach dem Schließen des Gaseinlassventils 30 in dem Zylinder Z1–Z4 befindliche Luftmasse sehr stark. Auch der Kurbelwellenbereich CRK_OP hat einen Einfluss auf die Luftmasse die sich nach Schließen des Gaseinlassventils 30 in dem Zylinder Z1 befindet.
  • In der 4 ist ein beispielhafter Verlauf der Schaltstellung S des Impulsladeventils 18 für einen Arbeitszyklus des Zylinders Z1 dargestellt und zwar wenn das Impulsladeventil 18 aktiviert ist, das heißt die logische Variable LV den Aktivierungswert AC hat. Wenn das Impulsladeventil 18 deaktiviert ist und somit die logische Variable LV den Deaktivierungswert DAC hat so befindet sich das Impulsladeventil 18 über dem gesamten in der 4 dargestellten Kurbelwellenwinkel CRK in seiner Schließstellung CL.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit einem Saugrohr (13), das hin zu einem Einlass eines Zylinders (Z1 bis Z4) der Brennkraftmaschine geführt ist, einem Gaseinlassventil (30), das an dem Einlass des Zylinders (Z1) angeordnet ist, und einem Impulsladeventil (18) das stromaufwärts des Gaseinlassventils (30) in dem Saugrohr (13) angeordnet ist und abhängig von seiner Schaltstellung (S) das Saugrohr (13) freigibt oder verschließt, bei dem – ein gewünschter Luftmassenstrom (MAF_SP) in den Zylinder (Z1 bis Z4) abhängig von einer Lastanforderung ermittelt wird, – ein maximaler Luftmassenstrom (MAF_MAX) ermittelt wird, der bei einem maximal verfügbaren Saugrohrdruck in dem aktuellen Betriebspunkt einstellbar ist, wenn das Impulsladeventil (18) dauerhaft das Saugrohr (13) freigibt, – ein Vergleichswert (VW) ermittelt wird abhängig von dem gewünschten Luftmassenstrom (MAF_SP) und dem maximalen Luftmassenstrom (MAF_MAX) und – ein Ansteuern des Impulsladeventils (18) abhängig von dem Vergleichswert (VW) erfolgt.
  2. Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit einem Saugrohr, das hin zu einem Einlass geführt ist, der abhängig von der Stellung einer Einlassvorrichtung mit einem Innenraum eines Kurbelgehäuses, das einem Zylinder zugeordnet ist, pneumatisch koppelbar ist, wobei der Innenraum des Kurbelgehäuses abhängig von der Stellung einer weiteren Einlassvorrichtung der Brennkraftmaschine pneumatisch mit einem Zylinderinnenraum des Zylinders koppelbar ist, und mit einem Impulsladeventil (18) das stromaufwärts des Einlasses in dem Saugrohr angeordnet ist und abhängig von seiner Schaltstellung (S) das Saugrohr freigibt oder verschließt, bei dem – ein gewünschter Luftmassenstrom (MAF_SP) in den Zylinder abhängig von einer Lastanforderung ermittelt wird, – ein maximaler Luftmassenstrom (MAF_MAX) ermittelt wird, der bei einem maximal verfügbaren Saugrohrdruck in dem aktuellen Betriebspunkt einstellbar ist, wenn das Impulsladeventil (18) dauerhaft das Saugrohr freigibt, – ein Vergleichswert (VW) ermittelt wird abhängig von dem gewünschten Luftmassenstrom (MAF_SP) und dem maximalen Luftmassenstrom (MAF_MAX) und – ein Ansteuern des Impulsladeventils (18) abhängig von dem Vergleichswert (VW) erfolgt.
  3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Impulsladeventil (18) aktiviert wird, also während eines Arbeitszyklusses des Zylinders (Z1 bis Z4) mindestens einmal in seine Schließstellung (CL) gesteuert wird, in der es das Saugrohr (13) verschließt, und mindestens einmal in seine Offenstellung (OP) gesteuert wird, in der es das Saugrohr freigibt, wenn eine erste Bedingung erfüllt ist, die abhängt von dem Vergleichswert (VW) und einem ersten Schwellenwert (THD1).
  4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der erste Schwellenwert (THD1) abhängt von der Drehzahl (N).
  5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das Impulsladeventil (18) deaktiviert wird, also während eines Arbeitszyklusses des Zylinders (Z1 bis Z4) sich dauernd in der Schaltstellung (S) befindet, in der es das Saugrohr (13) freigibt, wenn eine zweite Bedingung erfüllt ist, die abhängt von dem Vergleichswert (VW) und einem zweiten Schwellenwert (THD2).
  6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der zweite Schwellenwert (THD2) abhängt von der Drehzahl (N).
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem ein Kurbelwellenwinkel (CRK1), zu dem das Impulsladeventil (18) von seiner Schließstellung (CL) in seine Offenstellung (OP) gesteuert wird, abhängig von dem Vergleichswert (VW) ermittelt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem ein Kurbelwellenwinkelbereich (CRK_OP), während dessen das Impulsladeventil (18) in seine Offenstellung (OP) gesteuert ist, abhängig von dem Vergleichswert (VW) ermittelt wird.
  9. Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit einem Sammler (12), mit einem Saugrohr (13), das hin zu einem Einlass eines Zylinders (Z1 bis Z4) der Brennkraftmaschine geführt ist, einem Gaseinlassventil (30), das an dem Einlass des Zylinders (Z1) angeordnet ist, und einem Impulsladeventil (18) das stromaufwärts des Gaseinlassventils (30) in dem Saugrohr (13) angeordnet ist und abhängig von seiner Schaltstellung (S) das Saugrohr (13) freigibt oder verschließt, wobei die Brennkraftmaschine Mittel aufweist, die – einen gewünschten Luftmassenstrom (MAF_SP) in den Zylinder (Z1 bis Z4) abhängig von einer Lastanforderung ermitteln, – einen maximalen Luftmassenstrom (MAF_MAX) ermitteln, der bei einem maximal verfügbaren Saugrohrdruck in dem aktuellen Betriebspunkt einstellbar ist, wenn das Impulsladeventil (18) dauerhaft das Saugrohr (13) freigibt, – einen Vergleichswert (VW) ermitteln abhängig von dem gewünschten Luftmassenstrom (MAF_SP) und dem maximalen Luftmassenstrom (MAF_MAX) und – ein Impulsladeventil (18) abhängig von dem Vergleichswert (VW) ansteuern.
  10. Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit einem Saugrohr, das hin zu einem Einlass geführt ist, der abhängig von der Stellung einer Einlassvorrichtung mit einem Innenraum eines Kurbelgehäuses, das einem Zylinder zugeordnet ist, pneumatisch koppelbar ist, wobei der Innenraum des Kur belgehäuses abhängig von der Stellung einer weiteren Einlassvorrichtung der Brennkraftmaschine pneumatisch mit einem Zylinderinnenraum des Zylinders koppelbar ist, und mit einem Impulsladeventil (18) das stromaufwärts des Einlasses in dem Saugrohr angeordnet ist und abhängig von seiner Schaltstellung (S) das Saugrohr freigibt oder verschließt, wobei die Brennkraftmaschine Mittel aufweist, die – einen gewünschten Luftmassenstrom (MAF_SP) in den Zylinder (Z1 bis Z4) abhängig von einer Lastanforderung ermitteln, – einen maximalen Luftmassenstrom (MAF_MAX) ermitteln, der bei einem maximal verfügbaren Saugrohrdruck in dem aktuellen Betriebspunkt einstellbar ist, wenn das Impulsladeventil (18) dauerhaft das Saugrohr (13) freigibt, – einen Vergleichswert (VW) ermitteln abhängig von dem gewünschten Luftmassenstrom (MAF_SP) und dem maximalen Luftmassenstrom (MAF_MAX) und – ein Impulsladeventil (18) abhängig von dem Vergleichswert (VW) ansteuern.
DE102004013660A 2004-03-19 2004-03-19 Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine Expired - Fee Related DE102004013660B3 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004013660A DE102004013660B3 (de) 2004-03-19 2004-03-19 Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004013660A DE102004013660B3 (de) 2004-03-19 2004-03-19 Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102004013660B3 true DE102004013660B3 (de) 2005-09-15

Family

ID=34853991

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102004013660A Expired - Fee Related DE102004013660B3 (de) 2004-03-19 2004-03-19 Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102004013660B3 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1746272A1 (de) * 2005-07-21 2007-01-24 Dr.Ing. h.c.F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren zur Laststeuerung einer Kolben-Brennkraftmaschine

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19754287A1 (de) * 1997-12-08 1999-06-10 Bosch Gmbh Robert Brennkraftmaschine
DE10200533A1 (de) * 2002-01-09 2003-07-24 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Einrichtung zur Unterdruckerzeugung an Verbrennungskraftmaschinen

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19754287A1 (de) * 1997-12-08 1999-06-10 Bosch Gmbh Robert Brennkraftmaschine
DE10200533A1 (de) * 2002-01-09 2003-07-24 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Einrichtung zur Unterdruckerzeugung an Verbrennungskraftmaschinen

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Elsäßer A. et al.: Impulsaufladung und Laststeu- erung. MTZ 12/2001, Jg. 62, S. 998-1009 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1746272A1 (de) * 2005-07-21 2007-01-24 Dr.Ing. h.c.F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren zur Laststeuerung einer Kolben-Brennkraftmaschine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005015609B4 (de) Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine
DE102005009104B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine
DE10051416B4 (de) Verfahren zur Drehzahlsteuerung
WO2005085618A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum steuern des luftmengenstromes von verbrennungskraftmaschinen
DE102006020522A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE102007056216A1 (de) Verfahren und Steuergerät zum beschleunigten Aufheizen eines Katalysators im Abgassystem eines aufgeladenen Verbrennungsmotors mit variabler Ventilsteuerung
DE102017114209A1 (de) Luft-bypassventil-steuerung
DE102006061659B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine
EP2923073B1 (de) Verfahren zum betrieb einer fremdgezündeten brennkraftmaschine mit einem abgasturbolader
DE102004022593B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine
DE10307307B4 (de) Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine
DE102004038338B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine
DE10356257A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine
DE102013209605A1 (de) Abgasrückführeinrichtung für einen Verbrennungsmotor
DE102016217222B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der nach einem Gaswechselvorgang im Zylinder einer Brennkraftmaschine verbleibenden Restgasmasse und/oder der während eines Gaswechselvorgangs in den Abgaskrümmer der Brennkraftmaschine gespülten Spülluftmasse
DE102006009864A1 (de) Verfahren und Steuergerät zur Einstellung eines Turbinenströmungsquerschnitts eines Turboladers
DE102004013660B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine
DE102005058994B4 (de) Ventilkennlinien-Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor und Verfahren für dieselbe
DE102018101436A1 (de) Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor
EP3492724B1 (de) Verfahren zur steuerung eines abgasrückführsystems und brennkraftmaschine mit einer steuereinheit zur durchführung des verfahrens
DE102015216501A1 (de) Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor
DE102016110287A1 (de) Steuerungsgerät und steuerungsverfahren für verbrennungsmotor
DE10344759B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine
DE102004015835B4 (de) Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine
DE10250771B4 (de) Motorbremseinrichtung und Verfahren zu deren Steuerung

Legal Events

Date Code Title Description
8100 Publication of patent without earlier publication of application
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH, 30165 HANNOVER, DE

8339 Ceased/non-payment of the annual fee