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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern
einer Brennkraftmaschine.
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An
Brennkraftmaschinen werden zunehmend hohe Anforderungen bezüglich deren
Leistung und Wirkungsgrad gestellt. Gleichzeitig müssen aufgrund
strenger, gesetzlicher Vorschriften auch die Emissionen gering sein.
Derartige Anforderungen können
gut erfüllt
werden, wenn die Brennkraftmaschine mit Gaswechselventilen und entsprechenden Antrieben
für diese
ausgestattet sind, bei denen je nach Betriebspunkt der Brennkraftmaschine
der Ventilhubverlauf unterschiedlich ist. Dadurch können Drosselverluste
beim Ansaugen der Luft verringert werden und gegebenenfalls schnell
hohe Abgasrückführraten
eingestellt werden.
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Es
ist so beispielsweise bekannt, den Ventilhub eines Gaseinlassventils
der Brennkraftmaschine zwischen einem geringen und einem hohen Hub
zu verstellen. Ferner ist es auch bekannt, die Phasenlage zwischen
dem Ventilhub des Gaseinlassventils und dem Ventilhub des Gasauslassventils
zu verstellen. So ist beispielsweise der Porsche 911 Turbo mit einer
Vorrichtung zum Verstellen der Phasenlage zwischen dem Ventilhub
des Gaseinlassventils und des Gasauslassventils ausgestattet. Ferner
ist die Brennkraftmaschine dieses Fahrzeugs mit einer Nockenwelle
versehen, auf der für
jedes Gaseinlassventil eine Nocke mit einem geringen Hub und zwei weitere
Nocken mit einem höheren
Hub ausgebildet sind. Der Nockenhub wird mittels einer Übertragereinheit
auf das Gaseinlassventil übertragen.
Die Übertragereinheit
ist als Tassenstößel ausgebildet, der
ein Zylinderelement und ein konzentrisch zu diesem angeordnetes
Ring-Zylinderelement umfasst. Die Nocke mit geringem Hub wirkt auf
das Zylinderelement ein während
die Nocken mit dem höheren Hub
auf das Ring-Zylinderelement einwirken. Abhängig von einer Schaltstellung
des Tassenstößels wird entweder
der geringe oder der höhere
Hub auf das Gaseinlassventil übertragen.
Im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine wird der geringe Nockenhub
auf das Gaseinlassventil übertragen.
Dadurch ergeben sich verringerte Reibverluste aufgrund des geringen Durchmessers
der in diesem Betriebszustand verwendeten Nocke und des Zylinderelements
und des niedrigeren Ventilhubs.
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Ferner
wird eine höhere
Ladungsbewegung erreicht. Dadurch können die Emissionen der Brennkraftmaschine
gesenkt werden und gleichzeitig der Kraftstoffverbrauch gering gehalten
werden. Der geringe Ventilhub wird bei geringer und mittlerer Last beibehalten.
Drosselverluste können
zusätzlich durch
eine entsprechende Phasenverstellung zwischen dem Gaseinlassventil
und dem Gasauslassventil und einer daraus resultierenden internen
Abgasrückführrate verringert
werden. Bei hohen Lastanforderungen an die Brennkraftmaschine wird auf
den höheren
Ventilhub umgeschaltet. Eine derartige Brennkraftmaschine mit der
entsprechenden Ansteuerung ist in Beer M, et al.: Der neue Motor
des Porsche 911 Turbo, MTZ Motortechnische Zeitschrift, 61 (2000)
11, S. 730 – 743
offenbart.
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Aus
der
DE 39 40 752 A1 ist
es bekannt, einer Kraftstoffregeleinrichtung einer Brennkraftmaschine
ein Fahrpedalsignal und ein Drehzahlsignal zuzuführen. Mit Hilfe dieser Signale
wird sowohl die Luftmasse pro Hub als auch die Kraftstoffmasse pro Hub
gesteuert. Sind beide Steuerungen nicht vollkommen aneinander angepasst,
so erfolgt ein Ausgleich mit Hilfe einer Lambdaregelung. Diese wirkt entweder
nur auf die Kraftstoff-Regeleinrichtung oder sowohl auf diese sowie
auch auf eine Einlassventil-Steuereinrichtung ein. Die Lambdaregelung
kann mit Hilfe einer üblichen
Drosseleinrichtung, unterstützt
durch eine herkömmliche
variable Ventilsteuerung, oder allein durch eine variable Ventilsteuerung erfolgen.
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Aus
der
DE 199 60 561
C1 ist eine Vorrichtung zum Messen des Ventilhubs bei einer
Brennkraftmaschine mit variabler Hubsteuerung der Einlassventile
mittels zweier Nockenwellen bekannt. Die Nockenwellen betätigen zusammen
die Einlassventile und sind gegeneinander über einen Verstellmechanismus
verdrehbar. Die eine Nockenwelle steuert den Öffnungsvorgang des Einlassventils
und die andere Nockenwelle steuert den Schließvorgang des Einlassventils.
Ein Sensor ist vorgesehen, der die Stellung eines der Einlassventile
abfühlt.
Ein Hubplateau an einer der Nockenwellen, der das vom Sensor abgefühlte Einlassventil
betätigt,
ist vorgesehen. Das Hubplateau bewirkt bei bestimmter Einstellung
des Ventilmechanismus einen bestimmten maximalen Ventilhub, der
zur Kalibrierung des Sensors dient.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Steuern einer Brennkraftmaschine zu schaffen, das beziehungsweise
die einen geringen Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine ermöglicht.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale der unabhängigen
Patentansprüche.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die
Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine entsprechende
Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit einem Ansaugtrakt,
in dem eine Drosselklappe angeordnet ist, mit einer Nockenwelle,
die auf Gaseinlassventile einwirkt, die einem Zylinder zugeordnet
sind. Der Nockenwelle ist eine Phasen-Verstelleinrichtung zugeordnet,
mittels der eine Phase zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle
verstellbar ist. Unter der Phase zwischen der Nockenwelle und einer
Kurbelwelle wird ein Phasenwinkel zwischen der Kurbelwelle und der
Nockenwelle verstanden bezogen auf jeweilige Bezugspositionen an
der Kurbelwelle und der Nockenwelle. Ein gewünschter Luftmassenstrom in einen
Brennraum des Zylinders wird abhängig
von einer Fahrerwunsch-Lastanforderung ermittelt. Die Fahrerwunsch-Lastanforderung
ist bevorzugt ein Fahrerwunsch-Drehmoment, es kann jedoch auch eine
beliebige andere den Fahrerwunsch repräsentierende Größe sein.
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Der
gewünschte
Luftmassenstrom wird durch Variieren der Phase zwischen der Nockenwelle und
der Kurbelwelle eingestellt, wenn der gewünschte Luftmassenstrom durch
das Variieren der Phase einstellbar ist unter im wesentlichen Beibehalten
einer aktuellen Druckdifferenz stromaufwärts und stromabwärts der
Drosselklappe. Ansonsten wird der gewünschte Luftmassenstrom durch
das Variieren des Öffnungsgrades
der Drosselklappe eingestellt. Zum Ermitteln der aktuellen Druckdifferenz
kann ein erfasster oder geschätzter
Saugrohrdruck und ein erfasster oder geschätzter Umgebungsdruck einfach herangezogen
werden.
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Erfindungsgemäß wird somit
der Fahrerwunsch im Hinblick auf den gewünschten Luftmassenstrom durch
das Variieren der Phase zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle
eingestellt, wenn so der gewünschte
Luftmassenstrom einstellbar ist, und nicht die Drosselklappe als
Hauptaktuator für
diesen Zweck eingesetzt, die den Nachteil hat, dass ein entsprechendes
Androsseln durch das Variieren des Öffnungsgrades der Drosselklappe
zu Drosselverlusten und somit zu einem Verringern des Wirkungsgrads
der Brennkraftmaschine führt.
Im Gegensatz dazu führt
das Variieren der Phase zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle
lediglich zu einer Veränderung
des Anteils eines intern rückgeführten Abgasmassenstroms
und reduziert so die Drosselverluste. Der Bereich, in dem die Phase
zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle variiert werden kann,
hängt zum
einen ab von einem Stellbereich der Phasen-Verstelleinrichtung und zum anderen
von Randbedingungen im Hinblick auf die Verbrennung eines in dem
Brennraum des Zylinders befindlichen Luft/Kraftstoff-Gemisches.
Derartige Randbedingungen berücksichtigen
eine abnehmende Zündwilligkeit und
eine abnehmende Brenngeschwindigkeit abhängig von der internen Abgasrückführrate.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird eine Solldruckdifferenz
stromaufwärts und
stromabwärts
der Drosselklappe auf einen volllastnahen Wertebereich vorgegeben
und eingestellt, wenn bei einer der Solldruckdifferenz entsprechenden
aktuellen Druckdifferenz der gewünschte
Luftmassenstrom durch das Variieren der Phase einstellbar ist.
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Bei
geeigneter Wahl des Wertebereichs kann so sichergestellt werden,
dass eine geeignete Druckdifferenz vorhanden ist, der beispielsweise
für eine
bestimmungsgemäße Funktionsweise
einer gegebenenfalls vorhandenen Druckdose, die einer Schaltklappe
in einem Saugrohr zugeordnet sein kann, oder für ein Tankentlüftungssystem
oder für
ein Bremssystem benötigt
wird. Andererseits können durch
die geeignete Wahl des volllastnahen Wertebereichs Drosselverluste äußerst gering
gehalten werden. Somit ist dann die Druckdifferenz gering.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt
ein Verstellen eines Ventilhubs des Gaseinlassventils mittels einer
Ventilhub-Verstelleinrichtung von einem niedrigeren hin zu einem
höheren
Hub, wenn der Luftmassenstrom, der unter Beibehaltung des aktuellen
Ventilhubs durch Variieren der Phase einstellbar ist, kleiner ist
als der gewünschte
Luftmassenstrom. Auf diese Weise ergibt sich vorteilhaft ein sehr
weiter Betriebsbereich, in dem die Brennkraftmaschine weitgehend
entdrosselt betrieben werden kann und dennoch eine Fahrerwunsch-Lastanforderung
präzise
eingestellt werden kann.
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In
diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn ein Verstellen des
Ventilhubs des Gaseinlassventils von einem höheren hin zu einen niedrigeren Ventilhub
erfolgt, wenn der gewünschte
Luftmassenstrom bei dem niedrigeren Ventilhub durch Variieren der
Phase einstellbar ist. Auf diese Weise kann ein besonders hoher
Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine gewährleistet werden.
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In
diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn bei einem
Verstellen des Ventilhubs des Gaseinlassventils von dem höheren hin
zu dem niedrigeren Ventilhub gleichzeitig die Phase derart variiert
wird, dass dann bei diesem Ventilhub der gewünschte Luftmassenstrom in den
Brennraum des Zylinders einströmt.
So kann ein drehmomentneutraler Übergang
von dem höheren
hin zu dem niedrigeren Ventilhub gewährleistet werden und somit
ein komfortabler Betrieb der Brennkraftmaschine gewährleistet
werden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind im folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
Brennkraftmaschine mit einer Steuervorrichtung,
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2 eine
weitere Ansicht von ersten Teilen der Brennkraftmaschine gemäß 1,
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3 noch
eine weitere Ansicht von weiteren Teilen der Brennkraftmaschine
gemäß 1,
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4 ein
Ablaufdiagramm eines Programms zum Steuern der Brennkraftmaschine
und
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5 verschiedene
Betriebsbereiche der Brennkraftmaschine bezogen auf das von ihr
erzeugte Drehmoment aufgetragen über
die Drehzahl.
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Elemente
gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen
Bezugskennzeichen gekennzeichnet.
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Eine
Brennkraftmaschine (1) umfasst einen Ansaugtrakt 1,
einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3 und einen
Abgastrakt 4. Der Ansaugtrakt 1 umfasst vorzugsweise
eine Drosselklappe 5, ferner einen Sammler 6 und
ein Saugrohr 7, das hin zu einem Zylinder Z1 über einen
Einlasskanal in den Motorblock 2 geführt ist. Der Motorblock 2 umfasst
ferner eine Kurbelwelle 8, welche über eine Pleuelstange 10 mit
dem Kolben 11 des Zylinders Z1 gekoppelt ist.
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Der
Zylinderkopf 3 umfasst einen Ventiltrieb mit mindestens
einem Gaseinlassventil 12, mindestens einem Gasauslassventil 13 und
Ventilantriebe 14, 15.
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Eine
Nockenwelle 18 ist vorgesehen, die Nocken 16, 17a, 17b umfasst,
die auf das Gaseinlassventil 12 einwirken. Ferner ist eine
Ventilhub-Verstelleinrichtung 19 (3) vorgesehen,
die derart ausgebildet ist, dass durch sie entweder der Nocken 16 mit
einem niedrigen Ventilhub VL zum Einwirken auf einen Stößel des
Gaseinlassventils 12 bringbar ist oder in einer anderen
Schaltstellung der Ventilhub-Verstelleinrichtung 19 die
Nocken 17a, 17b mit einem hohen Ventilhub VL in
Einwirkung auf den Stößel des
Gaseinlassventils 12 einbringbar sind. Die Ventilhub-Verstelleinrichtung 19 kann
beispielsweise Teil eines dem Gaseinlassventil 12 zugeordneten Tassenstößels bilden.
Sie kann jedoch auch als ein weiteres mechanisch zwischen die Nocken 16, 17a, 17b geschaltetes
Element ausgebildet sein. Sie kann auch derart ausgebildet sein,
dass sie beispielsweise die Nockenwelle 18 axial verschiebt
und auf diese Weise das Umschalten von einem höheren auf einen niedrigeren
Ventilhub oder umgedreht erfolgen kann.
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Ferner
ist eine Phasen-Verstelleinrichtung 20 (2)
vorgesehen, mittels der eine Phase zwischen der Kurbelwelle 8 und
der Nockenwelle 18 verstellt werden kann. Dieses Verstellen
der Phase kann beispielsweise erfolgen durch Erhöhen eines hydraulischen Drucks
in Hochdruckkammern der Phasen-Verstelleinrichtung 20 beziehungsweise
Erniedrigen des entsprechenden Drucks, je nachdem in welche Richtung
die Verstellung der Phase erfolgen soll. Ein möglicher Verstellbereich der
Phase ist mit einem Pfeil 21 gekennzeichnet.
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Bevorzugt
sind mindestens zwei Nockenwellen 18 vorgesehen, wobei
eine der Nockenwellen den jeweiligen Gaseinlassventilen 12 und
die andere Nockenwelle den jeweiligen Gasauslassventilen 13 zugeordnet
ist. Insbesondere die Nockenwelle, die den Gasauslassventilen 13 zugeordnet
ist kann in einer einfachen Ausführungsform
mit einer feststehenden Phase zu der Kurbelwelle 8 mit
dieser mechanisch gekoppelt sein. Sie kann jedoch auch über eine
entsprechende Phasen-Verstelleinrichtung mit der Kurbelwelle 8 gekoppelt
sein. In diesem Fall kann dann auch die Phase der Nockenwelle verändert werden, die
auf die Gasauslassventile 13 einwirkt.
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Im
folgenden wird jedoch im wesentlichen auf die Nockenwelle 18 und
die ihr zugeordnete Phasen-Verstelleinrichtung 20 eingegangen,
die auf die Gaseinlassventile 12 einwirkt.
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Durch
das Variieren der Phase zwischen der Kurbelwelle 8 und
der Nockenwelle 18 kann die Ventilüberschneidung des Gaseinlassventils
und des Gasauslassventils 13 verändert werden, das heißt der Kurbelwellenwinkelbereich,
während
dessen sowohl ein Einlass als auch ein Auslass des Zylinders Z1
freigegeben wird. Die Phasen-Verstelleinrichtung 20 und
auch die Ventilhub-Verstelleinrichtung 19 können auch
auf eine beliebige andere dem zuständigen Fachmann bekannte Art
und Weise ausgebildet sein.
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Der
Zylinderkopf 3 umfasst ferner ein Einspritzventil 22 und
eine Zündkerze 23.
Alternativ kann das Einspritzventil 22 auch in dem Saugrohr 7 angeordnet
sein.
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Eine
Steuervorrichtung 25 ist vorgesehen, der Sensoren zugeordnet
sind, die verschiedene Messgrößen erfassen
und jeweils den Wert der Messgröße ermitteln.
Die Steuervorrichtung 25 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 Steuervorrichtung 25 kann
auch als Vorrichtung zum Steuern der Brennkraftmaschine bezeichnet
werden.
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Die
Sensoren sind ein Pedalstellungsgeber 26, welcher eine
Fahrpedalstellung eines Fahrpedals 27 erfasst, ein Luftmassensensor 28,
welcher einen Luftmassenstrom stromaufwärts der Drosselklappe 5 erfasst,
ein Drosselklappenstellungssensor 30, welcher einen Öffnungsgrad
einer Drosselklappe erfasst, ein erster Temperatursensor 32,
welcher eine Ansauglufttemperatur erfasst, ein Saugrohrdrucksensor 34,
welcher einen Saugrohrdruck in dem Sammler 6 erfasst, ein
Kurbelwellenwinkelsensor 36, welcher einen Kurbelwellenwinkel
erfasst, dem dann eine Drehzahl N zugeordnet wird. Ein zweiter Temperatursensor 38 erfasst
eine Kühlmitteltemperatur. Ferner
ist ein Nockenwellenwinkel-Sensor 39 vorgesehen, welcher
einen Nockenwellenwinkel erfasst. Je nach Ausführungsform der Erfindung kann
eine beliebige Untermenge der genannten Sensoren vorhanden sein
oder es können
auch zusätzliche
Sensoren vorhanden sein.
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Die
Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 5, die
Gaseinlass- und Gasauslassventile 12, 13, die
Ventilhub-Verstelleinrichtung 19,
die Phasen-Verstelleinrichtung 20, das Einspritzventil 22 oder
die Zündkerze 23.
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Neben
dem Zylinder Z1 sind bevorzugt auch noch weitere Zylinder Z2 bis
Z4 vorgesehen, denen dann auch entsprechende Stellglieder zugeordnet sind.
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Ein
Programm zum Steuern der Brennkraftmaschine ist in einem Programmspeicher
der Steuervorrichtung 25 gespeichert und wird während des
Betriebs der Brennkraftmaschine in der Steuervorrichtung abgearbeitet.
Das Programm wird in einem Schritt S1 (4) gestartet,
in dem gegebenenfalls Variablen initialisiert werden. Der Start
erfolgt bevorzugt zeitnah zu einem Motorstart der Brennkraftmaschine.
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In
einem Schritt S2 wird ein Soll-Saugrohrdruck MAP derart zum Einstellen
des aktuellen Saugrohrdrucks vorgegeben, dass sich der so eingestellte aktuelle
Saugrohrdruck in einem vorgegebenen Wertebereich befindet, in dem
der aktuelle Saugrohrdruck im Vergleich zu dem Umgebungsdruck geeignet
hoch ist, um Drosselverluste so gering wie möglich zu halten, aber andererseits
auch so niedrig ist, dass der für
Komponenten der Brennkraftmaschine benötigte Unterdruck zu Verfügung gestellt
werden kann. Derartige Komponenten können beispielsweise eine Druckdose
einer Schaltklappe sein. Derartige Schaltklappen sind häufig in
Saugrohren der Brennkraftmaschine angeordnet. Ferner kann ein entsprechender
Unterdruck auch für
ein Tankentlüftungssystem
von Bedeutung sein. Beispielsweise kann der Soll-Saugrohrdruck MAP
so vorgegeben sein, dass der entsprechend eingestellte aktuelle
Saugrohrdruck sich in einem relativ engen Druckbereich um einen
um etwa 50 Hektopascal verringerten Druck im Vergleich zu dem Umgebungsdruck
befindet. Der Umgebungsdruck kann durch einen eigens dafür vorgesehenen
Umgebungsdrucksensor erfasst werden. Er kann jedoch auch durch von
dem Messsignal des Saugrohrdrucksensors abgeleitet sein, wenn das Saugrohr
weitgehend entdrosselt ist.
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In
einem Schritt S8 wird eine einzustellende Phase PH zwischen der
Kurbelwelle 8 und der Nockenwelle 18 abhängig von dem
Soll-Saugrohrdruck MAP, dem gewünschten
Luftmassenstrom MAF in den Zylinder Z1 bis Z4, der Drehzahl N, dem
Ventilhub VL, dem Öffnungsgrad
THR der Drosselklappe 5 und gegebenenfalls weiteren Messgrößen oder
davon abgeleiteter Größen ermittelt.
Zu diesem Zweck sind bevorzugt entsprechende Kennfelder in einem Datenspeicher
der Steuervorrichtung 25 gespeichert und/oder ein entsprechendes
physikalisches Modell des Schluckverhaltens der Brennkraftmaschine
in der Steuervorrichtung 25 abgelegt. Ein derartiges Modell
umfasst beispielsweise einen abschnittsweise linearen Zusammenhang
zwischen der Phase PH und dem Soll-Saugrohrdruck MAP. Die für den abschnittsweisen
linearen Zusammenhang zwischen der Phase PH und dem Soll-Saugrohrdruck
MAP notwendigen Parameter, einer Steigung und eines Offsets, werden
bevorzugt aus Kennfeldern abhängig von
den anderen Größen ermittelt.
Die Kennfelder sind vorab durch Versuche an beispielsweise einem Motorprüfstand oder
durch Simulation ermittelt. Das Ermitteln der Phase PH zwischen
der Kurbelwelle 8 und der Nockenwelle 18 in dem
Schritt S8 erfolgt mit der Zielsetzung, den gewünschten Luftmassenstrom MAF
durch Variieren der Phase PH im wesentlichen einzustellen.
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In
einem Schritt S10 wird anschließend
geprüft,
ob die in dem Schritt S8 ermittelte Phase größer ist als ein Maximalwert
PH_MAX. Der Maximalwert PH_MAX ist derjenige Wert, bei dem unter
Berücksichtigung
der für
den Verbrennungsvorgang des Luft/Kraftstoff-Gemisches relevanten
Randbedingungen, wie beispielsweise eine ausreichende Zündwilligkeit
und ausreichende Brenngeschwindigkeit des Luft/Kraftstoff-Gemisches,
ein stabiler Motorlauf sicher ermöglicht ist.
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Der
Maximalwert PH_MAX kann in einer besonders einfachen Ausgestaltung
fest vorgegeben sein, er kann jedoch auch abhängen von mindestens einer Messgröße oder
einer davon abgeleiteten Größe.
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Ist
in dem Schritt S10 die Phase PH größer als der Maximalwert PH_MAX,
so wird in einem Schritt S12 geprüft, ob ein Umschalten auf einen
höheren
Ventilhub VL möglich
ist. Ob dies möglich
ist, hängt
von dem aktuellen Ventilhub VL und der Ausbildung der Ventilhub-Verstelleinrichtung 19 und
den jeweiligen Nocken 16, 17a ab. In einer besonders einfachen
Ausführungsform
kann auch überhaupt keine
Verstellung des Ventilhubs möglich
sein, alternativ kann ein Umschalten zwischen einem hohen und einem
niedrigen Ventilhub erfolgen oder auch das Umschalten zwischen mehreren
Stufen von dem niedrigsten und hin zu dem höchsten Ventilhub.
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Ist
die Bedingung des Schrittes S12 nicht erfüllt, so erfolgt ein Einstellen
eines gewünschten
Luftmassenstroms MAF, der von einer Fahrerwunsch-Lastanforderung
abgeleitet wird im wesentlichen mittels entsprechendes Variierens
des Drosselklappenöffnungsgrades
THR und damit eines Veränderns
des aktuellen Saugrohrdrucks. Der Drosselklappenöffnungsgrad THR wird in einem
Schritt S13 abhängig
von dem gewünschten
Luftmassenstrom MAF, der Drehzahl N und unter Berücksichtigung
des Ventilhubs VL des Gaseinlassventils 12 und der Phase
PH zwischen der Kurbelwelle 8 und der Nockenwelle 18 gegebenenfalls
weiteren Messgrößen oder davon
abgeleiteten Größen ermittelt.
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Im
Anschluss an den Schritt S13 erfolgt dann ein entsprechendes Ansteuern
der Drosselklappe 5, um den gewünschten Luftmassenstrom einzustellen. Gegebenenfalls
erfolgt auch ein entsprechendes Einstellen des Ventilhubs und/oder
der Phase zwischen der Nockenwelle 18 und der Kurbelwelle 8,
je nachdem welche Schritte seit dem letzten Berechnungsdurchlauf
des Programms abgearbeitet wurden. Maßgeblich erfolgt jedoch das
Einstellen des gewünschten
Luftmassenstroms MAF in dem Schritt S13 mittels entsprechenden Variierens
des Öffnungsgrades
THR der Drosselklappe 5. Unterstützend kann jedoch auch die
Phase variiert werden.
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Im
Anschluss an den Schritt S13 verharrt das Programm in einem Schritt
S6 für
eine vorgegeben Wartezeitdauer T_W, während derer andere Programme
in der Steuervorrichtung abgearbeitet werden können. Die vorgegebene Wartezeitdauer
T_W ist geeignet so gewählt,
dass während
des gesamten Betriebs der Brennkraftmaschine der gewünschte Luftmassenstrom
MAF ausreichend präzise
eingestellt werden kann. Alternativ kann das Programm in dem Schritt
S6 auch für
einen vorgegebenen Kurbelwellenwinkelbereich verharren.
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Im
Anschluss an den Schritt S6 wird die Bearbeitung erneut in dem Schritt
S2 fortgesetzt.
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Ist
die Bedingung des Schrittes S12 hingegen erfüllt, so wird der Ventilhub
VL in einem Schritt S14 rechnerisch erhöht und anschließend in
dem Schritt S8 die Phase PH unter Berücksichtigung des neuen Ventilhubs
VL erneut berechnet.
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Ist
in dem Schritt S10 hingegen die Phase kleiner oder gleich dem Maximalwert
PH_MAX, so wird in einem Schritt S16 der Ventilhub VL rechnerisch
verringert, sofern dies aufgrund der Ausbildung der Nocken 16, 17a, 17b und
der Ventilhub-Verstelleinrichtung 19 möglich ist.
Dabei erfolgt somit in den Schritten S14, S16 nicht das tatsächliche
Neueinstellen des Ventilhubs VL, sondern dieser dient lediglich als
Rechengröße zum Ermitteln
der weiteren Stellgrößen in den
folgenden Schritten.
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Anschließend wird
in einem Schritt S18 erneut die Phase PH entsprechend der Vorgehensweise
des Schrittes S8 unter Zugrundelegung des in dem Schritt S16 ermittelten
Ventilhubs VL ermittelt.
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Anschließend wird
in einem Schritt S20 geprüft,
ob die Phase PH größer ist
als der Maximalwert PH_MAX. Ist dies der Fall, so muss in einem
Schritt S22 der Ventilhub VL wieder erhöht werden und in einem Schritt
S24 die in dem Schritt S8 ermittelte Phase PH tatsächlich eingestellt
werden. In dem Schritt S24 erfolgt, je nachdem welche Schritte zuvor
abgearbeitet wurden, gegebenenfalls auch zusätzlich das tatsächliche
Einstellen des Ventilhubs VL.
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Ist
die Bedingung des Schrittes S20 hingegen nicht erfüllt, so
wird in einem Schritt S26 geprüft, ob
die Phase PH kleiner ist als ein Minimalwert PH_MIN, der auch unter
für die
Verbrennung maßgeblichen
Randbedingungen für
eine jeweilige minimale Luftfüllung
bei dem aktuellen Ventilhub VL vorgegeben ist. Ist die Bedingung
des Schrittes S26 nicht erfüllt,
so wird in dem Schritt S24 die in dem Schritt S18 ermittelte Phase
eingestellt und wenn sich seit dem letzten Berechnungsdurchlauf
des Programms auch der ermittelte Ventilhub VL verändert hat,
ebenfalls dieser eingestellt. Im Anschluss an das Bearbeiten des
Schrittes S24 wird die Bearbeitung in dem Schritt S6 fortgesetzt.
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Ist
die Bedingung des Schrittes S26 hingegen erfüllt, so wird in einem Schritt
S28 geprüft,
ob der ermittelte Ventilhub VL weiter verringert werden kann. Ist
dies der Fall, so wird in einem Schritt S30 der Ventilhub VL rechnerisch
verringert. Im Anschluss an den Schritt S30 wird dann die Bearbeitung in
dem Schritt S18 fortgesetzt, in dem die Phase PH unter Berücksichtigung
des in dem Schritt S30 ermittelten Ventilhubs VL neu berechnet wird.
Ist die Bedingung des Schrittes S28 hingegen nicht erfüllt, so wird
die Bearbeitung in dem Schritt S13 fortgesetzt und es erfolgt somit
dann maßgeblich
das Einstellen des gewünschten
Luftmassenstroms MAF mittels entsprechenden Variierens des Öffnungsgrades
THR der Drosselklappe.
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Anhand
der 5 sind verschiedene Betriebsbereiche der Brennkraftmaschine
abhängig
von einem Fahrerwunsch-Drehmoment TQI_SP, das bevorzugt ein Luftpfad-Drehmoment
ist und somit dasjenige Drehmoment, das durch entsprechendes Variieren
von Stellgliedern, die die Luftzufuhr in den jeweiligen Zylinder
Z1 bis Z4 einstellbar ist. Ferner ist auch die Abhängigkeit
von der Drehzahl N dargestellt. In einem Bereich BE1 ist ein niedriger
Ventilhub VL eingestellt und das Einstellen des gewünschten Luftmassenstroms
MAF erfolgt durch entsprechendes Variieren des Öffnungsgrades THR der Drosselklappe.
In einem Bereich BE2 ist weiterhin der niedrige Ventilhub VL eingestellt
und das Einstellen der gewünschten
Luftmasse MAF erfolgt durch entsprechendes Variieren der Phase PH.
In einem dritten Bereich BE3 ist ein hoher Ventilhub VL eingestellt
und das Einstellen des gewünschten
Luftmassenstroms erfolgt durch entsprechendes Variieren der Phase PH.
Im Bereich des Übergangs
von dem zweiten zu dem dritten Bereich BE2, BE3 kann ggf. ein Androsseln
wie in dem ersten Bereich BE1 erforderlich sein.