DE102004031226A1 - Method for controlling an IC engine with the optimum throttle valve setting determined from a combination of the cylinder valve settings as well as the engine speed - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern der Stellung einer Drosselklappe im Ansaugkanal einer Brennkraftmaschine.The The present invention relates to a method for controlling the position a throttle valve in the intake passage of an internal combustion engine.
Übliche Brennkraftmaschinen weisen Steuereinrichtungen zum Ansteuern von Drosselklappen auf, welche in dem Ansaugkanal für das Brenngas der Brennkraftmaschine angeordnet sind und zwar stromaufwärts eines Luftverteilers, der den Luftmassenstrom auf einzelne Ansaugkanäle verteilt, welche den Brennkammern zugeordnet sind. Über eine Steuereinrichtung wird die Drosselklappe derart gesteuert, dass ein bestimmter Luftmassenstrom über die Drosselklappe strömt. Im Wesentlichen ist die Drosselklappe ein Ventil, das stromabwärts der Drosselklappe einen bestimmten definierten Luftdruck erzeugt. Dies stellt sicher, dass bei einem Ansaugvorgang mit gegebener Ventilöffnung der einer Brennkammer zugeordneten Einlassventile eine bestimmte Luftmenge der Brennkammer für den nachfolgenden Verbrennungsvorgang zugeführt wird.Usual internal combustion engines have control devices for controlling throttle valves, which in the intake channel for the fuel gas of the internal combustion engine are arranged and that upstream of a Air distributor, which distributes the air mass flow to individual intake ducts, which are associated with the combustion chambers. Via a control device the throttle valve is controlled so that a certain air mass flow over the Throttle flows. Essentially, the throttle is a valve that is downstream of the valve Throttle generates a certain defined air pressure. This Ensures that in a suction with a given valve opening the a combustion chamber associated intake valves a certain amount of air the combustion chamber for the subsequent combustion process is supplied.
Die Betätigung der Einlassventile, welche den Brennkammern der Brennkraftmaschine zugeordnet sind, erfolgt dabei üblicherweise zumindest mittelbar über die Nocken einer Nockenwelle. Es ist nunmehr bekannt, Nocken auszubilden, welche mehrere sich voneinander unterscheidende Nockenkurven aufweisen, durch die unterschiedliche Ventilöffnungen wenigstens der Brennkammern zugeordneten Einlassventile ermöglicht werden. Hierzu wird über einen Nockenwellensteller die Nockenwelle in eine von mehreren Nockenwellenstellungen verbracht und dadurch eine der Nockenkurven der Nocken der Nockenwelle ausgewählt.The activity the intake valves, which the combustion chambers of the internal combustion engine are assigned, usually takes place at least indirectly via the cams of a camshaft. It is now known to form cams, which have several cam curves that differ from each other, through the different valve openings of at least the combustion chambers allows associated intake valves become. This is about a camshaft actuator, the camshaft in one of several camshaft positions spent and thereby one of the cam curves of the cam of the camshaft selected.
Diese Maßnahme dient dazu, eine Brennkraftmaschine mit unterschiedlichen Ventilöffnungen insbesondere der Einlassventile für das Brenngas zu ermöglichen. Durch unterschiedliche Bemessung des Brenngases in der Brenn kammer einer Brennkraftmaschine kann die Verbrennung einer unterschiedlichen Menge von Kraftstoff in einem für die Verbrennung optimalen Verhältnis, insbesondere im Bereich des stöchiometrischen Verhältnisses, ermöglicht werden. Werden unterschiedliche Befüllungen der Brennkammern mit Brenngas über unterschiedliche Nockenwellen ermöglicht, so wird mit den gleichen Brennkammern der Betrieb der Brennkraftmaschine auf unterschiedlichen Leistungsstufen ermöglicht. Dabei wird durch das Verstellen der Nockenwelle der Betrieb der Brennkraftmaschine auf den unterschiedlichen Leistungsstufen jeweils in hinsichtlich Energieausbeute und Qualität der Verbrennungsgase optimierter Betrieb ermöglicht.These measure serves to an internal combustion engine with different valve openings in particular the intake valves for to allow the fuel gas. By different design of the fuel gas in the combustion chamber an internal combustion engine, the combustion of a different Amount of fuel in one for the combustion optimal ratio, especially in the area of stoichiometric ratio, allows become. Are different filling of the combustion chambers with Fuel gas over allows different camshafts, so will with the same Combustion chambers the operation of the internal combustion engine on different Performance levels. It is by adjusting the camshaft, the operation of the Internal combustion engine on the different power levels respectively optimized in terms of energy yield and quality of the combustion gases Operation possible.
Ein Problem dabei ist darin zu sehen, dass beim Verstellen der Nockenwelle und dem sich daraus ergebenden Verstellen der Ventilöffnung der Einlassventile zu den Brennkammern eine schlagartige Änderung des Luftmassenstroms erfolgt, die bei an den Luftmassenstrom über die Einlassventile angepasster Einspritzung von Kraftstoff zu einer sprunghaften Veränderung des Antriebsmoments der Brennkraftmaschine führt. Aufgabe der Erfindung ist es eine möglichst rasche Anpassung der Position der Drosselklappe an die diskret und diskontinuierlich verändernde Erfordernisse an den Luftmassenstrom über die Drosselklappe im Fall von Nockenwellenverstellungen zu ermöglichen.One Problem is to be seen in the fact that when adjusting the camshaft and the resulting adjustment of the valve opening of the Intake valves to the combustion chambers a sudden change the air mass flow takes place at the air mass flow over the Inlet valves adapted injection of fuel to a erratic change the drive torque of the internal combustion engine leads. Object of the invention is it as possible rapid adjustment of the position of the throttle to the discreet and discontinuously changing Requirements for the air mass flow through the throttle in the case to allow for camshaft adjustments.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem Hauptanspruch gelöst.The The object underlying the invention is achieved by a method according to the main claim solved.
Ein Verfahren zum Steuern der Stellung einer Drosselklappe, welche im Ansaugkanal einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, setzt voraus, dass in einem Steuergerät aufgrund des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine eine Sollstellung für die Drosselklappe ermittelt und durch einen Steller an der Drosselklappe erzeugt wird. Die Brennkraftmaschine weist darüber hinaus den Brennkammern zugeordnete Einlassventile auf, welche wenigstens mittelbar über die Nocken einer Nockenwelle betätigt werden, wobei die Nockenwelle über einen Nockenwellensteller verstellbar ist, so dass eine von jeweils mehreren Nockenkurven der Nocken für den Betrieb der Brennkraftmaschine auswählbar ist, wobei sich die Nockenkurven durch unterschiedliche daraus resultierende Ventilöffnungen voneinander unterscheiden. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dabei die Stellung der Drosselklappe in Abhängigkeit der Drehzahl der Brennkraftmaschine bestimmt, wobei für jede der Nockenwellenstellungen jeweils eine gesonderte Zuordnungsfunktion zwischen Drehzahl und Nockenwellenstellung vorgegeben ist.One Method for controlling the position of a throttle valve, which in Intake duct of an internal combustion engine is arranged requires that in a control unit due to the operating condition of the internal combustion engine, a desired position for the Throttle determined and by a regulator on the throttle is produced. The internal combustion engine also has the combustion chambers associated intake valves, which at least indirectly via the Cams of a camshaft are actuated, with the camshaft over a camshaft actuator is adjustable, so that one of several Cam curves of the cams for the operation of the internal combustion engine is selectable, wherein the cam curves through different resulting valve openings differ from each other. According to the present Invention is doing the position of the throttle in dependence determines the speed of the internal combustion engine, wherein for each of Camshaft positions each have a separate assignment function between speed and camshaft position is specified.
Durch das Vorgeben einer Zuordnungsfunktion zwischen Stellung der Drosselklappe in Abhängigkeit der Nockenwellenstellung wird es ermöglicht, eine bessere Anpassung des Betriebs der Nockenwelle an die Erfordernisse bei den unterschiedlichen Stellungen der Nocken der Nockenwelle bzw. den unterschiedlichen Stellungen des Nockenwellenstellers zu ermöglichen. Die Drosselklappe erzeugt stromabwärts von ihr ein bestimmtes Druckniveau, wodurch sich bei gegebener Nockenstellung und daraus resultierender Ventilöffnung der Einlassventile eine bestimmte Füllmenge für die Brennkammer ergibt. Es liegt also ein definierter Luftmassenstrom über die Einlassventile vor. Wird ein Verstellen der Nockenwelle vorgenommen, so ändert sich schlagartig die Ventilöffnung. Die sich ergebende Menge an Luftmassenstrom über die Einlassventile in die Brennkammern ändern sich aufgrund der Veränderung der Ventilöffnung ebenso schlagartig. Darüber hinaus wirkt die Trägheit des Luftmassenstroms in dem Volumen zwischen Drosselklappe und Einlassventilen so, dass eine gewisse Zeit der der vorigen Einstellung der Nockenwelle entsprechende Luftmassenstrom noch aufrechterhalten bleibt.By specifying a mapping function between the position of the throttle valve as a function of the camshaft position, it is possible to allow a better adaptation of the operation of the camshaft to the requirements in the different positions of the cam of the camshaft and the different positions of the camshaft position. The throttle generates downstream of it a certain pressure level, which results in a given filling position for the combustion chamber at a given cam position and the resulting valve opening of the intake valves. So there is a defined air mass flow over the inlet valves. If an adjustment of the camshaft is made, the valve opening changes abruptly. The resulting amount of air Mass flow through the intake valves into the combustion chambers change abruptly due to the change in the valve opening. In addition, the inertia of the air mass flow in the volume between the throttle valve and inlet valves acts so that a certain time the air mass flow corresponding to the previous setting of the camshaft is still maintained.
Durch die erfindungsgemäße vorgesehene unterschiedliche Zuordnungsfunktionen zwischen Drosselklappenstellung und Nockenwellenstellung wird erreicht, dass raschestmöglichst der Luftmassenstrom über die Drosselklappe und damit auch über die Einlassventile derart gesteuert wird, dass ein kontinuierlicher Füllzustand der Brennkammern mit Brenngas erreicht wird und somit eine möglichst kontinuierliche, stete Leistungsentwicklung der Brennkraftmaschine erreicht wird.By the invention provided different Assignment functions between throttle position and camshaft position is achieved as soon as possible the air mass flow over the throttle and thus also on the intake valves in such a way is controlled, that a continuous filling state of the combustion chambers is achieved with fuel gas and thus as continuous as possible, steady Performance development of the internal combustion engine is achieved.
Gemäß vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind den Nockenwellenstellungen, deren zugeordnete Nockenkurven geringe Ventilöffnungen bewirken bei gleicher Motordrehzahl, auch geringere maximale Öffnungen der Drosselklappe zugeordnet.According to advantageous Embodiment of the invention are the camshaft positions whose associated cam curves small valve openings cause the same Engine speed, also lower maximum throttle openings assigned.
Gemäß besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Umschalten der Einlassventilen zugeordneten Nockenwellen verschiedener Brennkammern der Brennkraftmaschine sequenziell, wobei spätestens mit und insbesondere vor dem Umschalten des ersten Einlassnockens auf eine andere Nockenkurve die Zuordnung zwischen Motordrehzahl und Drossel klappenstellung Verwendung findet, welche für die durch den Nockenwellenverstellvorgang zu erzeugende Nockenwellenstellung gilt. Durch diese Maßnahme wird der Trägheit des Systems mit dem Luftmassenstrom und der stromaufwärts vor den Einlassventilen angeordneten Drosselklappe entgegengewirkt. Die Drosselklappe wird spätestens zu Beginn des Verstellens der Nockenwellenstellung, insbesondere aber schon vor dem Verstellen der Nockenwellen, in eine Stellung gebracht, die der danach gültigen Stellung entspricht. Dadurch wird das Nacheilen der Strömungsverhältnisse an den Einlassventilen gegenüber den Strömungsverhältnissen an der Drosselklappe verringert.According to special Preferred embodiment of the invention, the switching takes place Inlet valves associated camshafts of different combustion chambers the internal combustion engine sequentially, being at the latest with and in particular before switching the first intake cam to another cam curve the assignment between engine speed and throttle flap position Use finds, which for the camshaft position to be generated by the camshaft adjusting operation applies. By this measure will the inertia of the Systems with the air mass flow and the upstream front counteracted arranged the intake valves throttle. The throttle will be no later than at the beginning of adjusting the camshaft position, in particular but even before adjusting the camshafts, placed in a position the then valid Position corresponds. This will lag the flow conditions opposite to the intake valves the flow conditions reduced at the throttle.
Gemäß besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind die Zuordnungsfunktionen zwischen Drehzahl und Nockenwellenstellung in Form von Kennlinien vorgegeben. Die Verwendung von Kennlinien stellt eine einfache Möglichkeit der Realisierung unterschiedlicher Zuordnungsfunktionen dar und ermöglicht gleichzeitig ein rasches Umschalten von einer Zuordnungsfunktion zu einer anderen. Darüber hinaus sind Kennlinien auch mehrerer Kennlinien leicht adressierbar vorgegeben, so dass die Auswahl einer von mehreren Kennlinien in sehr rascher Weise im Steuerungsablauf erfolgen kann.According to special preferred embodiment of the invention are the assignment functions between Speed and camshaft position specified in the form of characteristics. The use of characteristics provides an easy way the realization of different assignment functions and allows at the same time a rapid switching from a mapping function to another. About that In addition, characteristics of several characteristics are easily addressed given, so selecting one of several characteristics in very can be done quickly in the control process.
In weiterführender bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Zuordnungsfunktionen zwischen Drehzahl und Drosselklappenstellung jeweils die maximale Drosselklappenöffnung bei dieser Drehzahl in Abhängigkeit der ausgewählten Nockenwellenstellung vorgibt. Die Zuordnungsfunktion stellt damit eine Vorgabe eines maximalen Drosselklappenwinkels dar, in Abhängigkeit anderer Betriebsparameter kann ein Drosselklappenwinkel ermittelt sein, der größer ist, dieser wird dann auf den maximalen Drosselklappenwinkel gemäß der Zuordnungsfunktion beschränkt, wird aufgrund anderer Betriebsparameter ein geringerer Drosselklappenwinkel als der sich aus der Zuordnungsfunktion ergebende maximale Drosselklappenwinkel ermittelt, so wird dieser Wert angesteuert. Es wird also ermöglicht, geringere Öffnungswinkel der Drosselklappe zu erzeugen, als dies durch die jeweils gültige Zuordnungsfunktion ermöglicht wird.In further leading Preferred embodiment of the invention can be provided that the assignment functions between speed and throttle position respectively the maximum throttle opening at this speed dependent on the selected one Specifies camshaft position. The assignment function sets this a default of a maximum throttle angle, depending on others Operating parameter can be determined a throttle angle, which is bigger, this then becomes the maximum throttle angle according to the mapping function limited, becomes a smaller throttle angle due to other operating parameters as the maximum throttle angle resulting from the mapping function determined, this value is controlled. It is thus possible lower opening angle the throttle to produce, as by the respective valid assignment function allows becomes.
Gemäß bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass beim Umschalten der Verwendung einer Zuordnungsfunktion auf die Verwendung einer anderen Zuordnungsfunktion ein Überschwingen über die sich durch die neue Zuordnungsfunktion ergebende Sollstellung für die Dros selklappe erfolgt. Durch ein gezieltes Überfahren der sich aus der neuen Zuordnungsfunktion ergebenden Sollstellung für die Drosselklappe wird eine weitere Kompensation der Trägheit des Luftmassenstroms angestrebt. Durch kurzzeitiges Übersteuern wird der Luftmassenstrom über die Drosselklappe über das erwünschte Maß hinaus gesteigert bzw. reduziert, um den Druck stromabwärts der Drosselklappe möglichst rasch an den Druck anzupassen, der sich aufgrund der neuen Zuordnungsfunktion zwischen Drosselklappenstellung und Motordrehzahl ergeben sollte und einen Drucküberschuss bzw. einen relativen Unterdruck hierzu in dem Raum zwischen Drosselklappe und Einlassventilen möglichst rasch anzupassen. Ein derartiges Überschwingen kann beispielsweise in einem Größenordnungsbereich von bis zu 20° Drosselklappenwinkel liegen.According to preferred Embodiment of the invention, it is provided that when switching Using a mapping function on the use of a another assignment function is an overshoot over the Due to the new assignment function resulting debit position for the Dros selklappe he follows. By deliberately driving over the debit position resulting from the new assignment function for the Throttle will further compensate for the inertia of the Air mass flow sought. By short-term oversteer, the air mass flow over the Throttle over the desired Measure beyond increased or reduced to the pressure downstream of the throttle as possible quickly adapt to the pressure due to the new assignment function between throttle position and engine speed should yield and a pressure surplus or a relative negative pressure in the space between the throttle valve and intake valves as possible adapt quickly. Such overshoot can be for example in an order of magnitude of up to 20 ° throttle angle lie.
Gemäß bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind die Zuordnungsfunktionen derart ausgewählt, dass unabhängig von der Nockenwellenstellung über die Einlassventile hinweg ein konstanter Luftmassenstrom gegeben ist. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass die Antriebsleistung der Brennkraftmaschine auch während einer Verstellung der Nockenwelle und insbesondere unmittelbar vor und nach dem Vornehmen einer Nockenwellenverstellung möglichst konstant ist und sich nur stetig und nicht diskret ändert. Unerwünschte Sprünge im Momentenverlauf bzw. in der Antriebsleistung der Brennkraftmaschine werden dadurch vermieden.According to preferred Embodiment of the invention are the assignment functions such selected, that independent from the camshaft position via given the intake valves away a constant air mass flow is. By this measure is achieved that the drive power of the internal combustion engine even while an adjustment of the camshaft and in particular immediately before and after making a camshaft adjustment possible is constant and changes only steadily and not discreetly. Unwanted jumps in the moment course or in the drive power of the internal combustion engine thereby avoided.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zuordnungsfunktionen für den Drosselklappenwinkel jeweils so vorgegeben sind, dass der bei dieser Zuordnungsfunktion maximal mögliche Drosselklappenwinkel so gewählt ist, dass ein weiteres Vergrößern des Drosselklappenwinkels nicht zu einem größeren Luftmassenstrom über ein Einlassventil führen würde. Diese Maßnahme verhindert, dass die Drosselklappe in einer der Nockenwellenstellungen weiter geöffnet wird, als dies für den Betrieb der Brennkraftmaschine notwendig ist. Der sich ergebende maximale Öffnungswinkel der Drosselklappe bei einer bestimmten Zuordnungsfunktion ist gerade so groß, dass der maximal mögliche Luftmassenstrom über die Einlassventile bei der Nockenwellenstellung, der diese Zuordnungsfunktion zugehörig ist, gegeben ist. Somit ist der erreichbare maximale Luftmassenstrom an den Einlassventilen gewährleistet, ein unnötiges weiteres Öffnen der Drosselklappe wird vermieden, so dass bei sich ändernden Nockenwellenstellungen und sich daraus ergebenden anderen Zuordnungsfunktionen eine raschere Anpassung der Drosselklappenstellung schon deshalb ermöglicht wird, weil die Drosselklappe nicht über einen unnötigen Weg hinweg weiter geöffnet wurde als dies für den Betrieb der Brennkraftmaschine erforderlich war. Es werden also insbesondere unnötige Leerwege für die Verstellung der Drosselklappe vermieden.According to one Another embodiment of the invention provides that the assignment functions for the Throttle angle are each set so that the at this Assignment function maximum possible Throttle angle is chosen so that further enlarging the Throttle angle not to a larger air mass flow over a Lead inlet valve would. This measure prevents the throttle in any of the camshaft positions further open than this is for the operation of the internal combustion engine is necessary. The resulting maximum opening angle the throttle at a particular mapping function is even so big that the maximum possible Air mass flow over the intake valves at the camshaft position, this assignment function belonging is, is given. Thus, the achievable maximum air mass flow ensured at the intake valves, an unnecessary one further opening the throttle is avoided, so when changing Camshaft positions and resulting other assignment functions a faster adjustment of the throttle position is already made possible therefore because the throttle is not over an unnecessary one Way further away was considered this for the operation of the internal combustion engine was required. So it will be especially unnecessary Empty paths for the adjustment of the throttle valve avoided.
Im Übrigen ist die Erfindung nachfolgend anhand eines in der Zeichnung erläuterten Ausführungsbeispiels näher erläutert; dabei zeigt:Incidentally, is the invention hereinafter with reference to an illustrated in the drawing embodiment explained in more detail; there shows:
Die
Das
Brenngas wird dabei über
das Saugrohr
Alternativ
zu dem gezeigten Ausführungsbeispiel
sind auch andere Anordnungen der Drosselklappen im Strömungspfad
des Ansaugtraktes möglich.
So kann es durchaus möglich
sein, dass jeweils eine Drosselklappe in jedem der Saugrohre
In
der schematischen Darstellung der
Die
Entsprechend
der Anzahl der Nockenkurven
Die
weiter oben liegende strichpunktierte Zuordnungsfunktion, welche
bei gleicher Drehzahl größere Öffnungswinkel α der Drosselklappe
Claims (8)
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