-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren, ein Computerprogramm und eine
Vorrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff
der Patentansprüche
1, 10 und 11. Moderne Verbrennungsmotoren sind im Laufe der Entwicklung
immer mehr in Richtung maximaler Leistung bei sinkenden Verbrauchs-
und Emissionswerten optimiert worden. Für die dafür notwendige Steuerung optimaler
Verbrennungsbedingungen ist im Stand der Technik eine Vielzahl von
Maßnahmen
bekannt, die vor allem eine optimierte Gemischaufbereitung sowie
eine optimierte und flexibel an die Motorbetriebsbedingungen anpassbare
Steuerung des Gaswechsels für
die Brennkraftmaschine bereitstellen. Die Steuerung von Motoren
hin zu optimalen Verbrauchs- und Emissionswerten geschieht dabei
ebenfalls unter dem Gesichtspunkt der Fahreigenschaften, die ein
Motor im Gesamtfahrzeug aufweist. Eine homogene Kraftentwicklung
ist dabei aus Verschleißgründen der
nachfolgenden Antriebselemente sowie aus Sicht des Fahreindruckes
eine wichtige Komponente.
-
Im
Stand der Technik sind verschiedene Maßnahmen zur flexiblen Anpassung
der Füllung
eines Brennraumes mit Luft und Kraftstoff vorbekannt. So kann durch
eine ausgefeilte Einspritzstrategie die Einbringung des Gemischs
in den Brennraum sowohl bei Motoren mit Direkteinspritzung als auch
bei Saugrohreinspritzung flexibel über die Motorsteuerung angepasst
werden. Weiterhin ist es vorbekannt, durch die gezielte Steuerung
der Hubventile die Füllung
des Motors mit Frischluft oder mit einem Luft-Brennstoffgemisch
zu beeinflussen. Es sind dabei im Stand der Technik eine Reihe von
Vorrichtungen bekannt, bei denen der Ventilhub gezielt beeinflusst
werden kann. So finden sich vollvariable Ventiltriebe, die mechanisch,
piezoelektrisch oder elektromagnetisch betätigt werden, ebenso wie schaltbar
zwischen verschiedenen Öffnungskurven
wählbare
Steuerkonzepte. Ventilsteuervorrichtungen, bei denen schaltbar zwischen
verschiedenen Ventilerhebungskurven gewählt werden kann, erschließen dabei
einen weiten Bereich der für
die Verbrauchs- und Emissionsoptimierung notwendigen Anpassung der
Füllung. Schaltbare
Ventiltriebe finden sich beispielsweise in Ausgestaltungen als schaltbare
Tassenstößel in der
DE 42 13 856 C2 oder in
einer Ausgestaltung mit einem auf der Nockenwelle angeordneten Nockenpaket,
bei welchem wahlweise die wirksame Ventilerhebungskurve geschaltet
wird in der
DE 100
54 623 A1 . Die schaltbaren Konzepte weisen einen einfachen mechanischen
Aufbau und einen geringen Aufwand in der Applikation auf, jedoch
treten systembedingt Nachteile durch die abrupte Umschaltung der
Ventilerhebungskurven auf. Bedingt durch die sich mit der Umschaltung
plötzlich ändernde
Füllung
des Motors und die Druckveränderung
in den Ansaugkomponenten treten Veränderungen im Verbrennungsverlauf auf,
die eine Änderung
des von der Brennkraftmaschine abgegebenen Drehmomentes hervorrufen. Die
Drehmomentänderung
kann dabei als „Ruckeln" im Antriebsstrang
für den
Fahrer spürbar
werden und sich verschleißsteigernd
auf den Antriebsstrang auswirken. Für die Verminderung der Auswirkungen
des Umschalteffektes auf das Drehmoment sind dabei im Stand der
Technik Ansätze
vorbekannt.
-
So
zeigt die
DE 41 35
965 C2 eine Brennkraftmaschine mit variabler Nockensteuerung,
bei der zur Verminderung des Umschalteffektes von einer Nockenkontur
auf die andere ein Drosselventil in der Ansaugleitung beim Umschaltvorgang
gezielt mit einem Korrekturwert zur Verminderung des Drehmomentsprungs
beaufschlagt wird. Das Drehmoment vor Umschaltung soll dabei gleich
dem Drehmoment nach Umschaltung sein. Es wird im Moment der Umschaltung
von kleinem auf großen
Nockenhub das Drosselventil um einen Korrekturwert geschlossen und
gleichzeitig erfolgt mit einem Zündwinkeleingriff
ein Ausgleich der durch die Umschaltung auf größeren Nockenhub bewirkten Drehmomentsteigerung.
Die Auswirkung der veränderten
Luftfüllung
auf das Drehmoment findet jedoch durch die Laufzeiten der Gasmassen
nur verzögert
statt, weshalb der Zündwinkel
nachfolgend den Drehmomentsprung, der trotz Korrekturwert der Drosselklappe
erzeugt werden würde,
ausgleicht. Die bei der verzögerten Reaktion
auftretende Totzeit ist dabei von den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine
abhängig
und variiert stark. Eine Kompensation des gesteigerten Drehmomentes
abhängig
von der Auswirkung des Drosselklappenkorrekturwertes ist damit nur
teilweise möglich.
In Umschaltrichtung von großem
auf kleinen Nockenhub werden Drosselklappe und Zündwinkel vor dem Umschaltzeitpunkt
angepasst. Die Korrektur der Winkelstellung der Drosselklappe und die
Korrektur des Zündwinkeleingriffes
erfolgen hierbei wiederum gleichzeitig, um dem durch die Öffnung der
Drosselklappe hervorgerufenen drehmomentsteigernden Effekt mit der
Zündwinkelverstellung
entgegenzuwirken. Auch hier besteht wiederum das Problem der mit
den Betriebsparametern der Brennkraftmaschine schwankenden Reaktionszeiten
der Drehmomentänderung
nach der Korrektur des Drosselklappenwinkels. Die Kompensation des
sich ändernden
Drehmomentes durch die Einwirkung auf den Zündwinkel muss zeitlich versetzt
erfolgen, wobei diese Zeit sich mit den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine ändert. Des
weiteren ist mittels des Zündwinkeleingriffs
eine Kompensation nur begrenzt durchführbar, da dieser nicht beliebig
weit verstellt werden kann. Zur Kompensation eines steigenden Drehmoments
muss eine Verstellung nach „spät" erfolgen, die einen
verzögerten
Brennbeginn zur Folge hat, wodurch bei einer weiten Verstellung
des Zündwinkels
eine Aufheizung des Auslasstraktes stattfinden kann.
-
Aus
der
DE 102 31 143
B4 ist ein Verfahren zur Steuerung des Ventilhubes bekannt,
bei welchem für
eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine jeweils nur ein Teil der
Zylinder auf einen neuen Nockenhub umgeschaltet wird, um den auftretenden
Drehmomentensprung gering zu halten. Die trotzdem auftretenden Drehmomentsprünge werden
mittels einer Ansteuerung der Drosselklappe und einer Zündwinkelkorrektur
kompensiert. Für
den Umschaltvorgang auf größeren Ventilhub
wird mit der Umschaltung die Drosselklappe in Schließrichtung
verstellt und gleichzeitig, da die Wirkung auf das Drehmoment sich
nur langsam entfaltet, wird der Zündwinkel mit Umschaltung der
Ventilhubkurven in Richtung „spät" verstellt. Nach
dem ersten Umschaltvorgang wird der Nockenhub für die zweite Zylindergruppe
verstellt. Zur Umschaltung von großen auf kleineren Ventilhub
wird vor dem Schaltvorgang das Drosselventil in Öffnungsrichtung verstellt,
wobei gleichzeitig der Zündzeitpunkt
in Richtung „spät" verstellt wird,
um die durch die Öffnung
des Drosselventils verzögert
hervorgerufene Drehmomentsteigerung zu kompensieren. Hier besteht
ebenfalls das Problem der Koordination des Zündwinkeleingriffs zum Stelleingriff
auf das Drosselventil. Die verzögerte
Reaktion des Drehmomentes auf die Änderung der Drosselventilöffnung ist
von den Betriebsparametern der Brennkraftmaschine abhängig und
eine Kompensation durch den Zündwinkel
ist nur mit großem
Aufwand zu applizieren, da der Zeitverzug von den Betriebsparametern der
Brennkraftmaschine und den Umgebungsbedingungen abhängig ist.
-
Ein
Verfahren zur Ventilhubumschaltung ist aus dem Artikel Beer M. et
al. „Der
neue Motor des Porsche 911 Turbo" MTZ
61 (2000) 11, S. 730–743 vorbekannt.
Ausgehend vom Signal des Fahrpedals wird ein Fahrerwunschmoment
ermittelt, wobei sich aus dem dadurch vorgebbaren Drosselklappenwinkel
mit Drehzahl und Hubvolumen ein Sollwert für den Luftmassendurchsatz ergibt.
Die dargestellte Umschaltstrategie errechnet aus diesem Durchsatz die
Umschaltschwelle, an welcher der eigentliche Umschaltvorgang startet.
Es erfolgt eine Gemischanpassung und eine Drosselklappensteuerung
entsprechend der Umschaltrichtung. Es wird ein neu berechneter Drosselklappenwinkel
eingestellt, der sich entsprechend dem neu einzustellenden Ventilhub
aus dem sich dadurch ändernden
Saugrohrdruck ergibt. Das Umschaltregime der Schaltventile erfolgt
nach einer applizierbaren Verzugszeit. Die elektrischen und hydraulischen
Verzugszeiten sind dabei weitgehend bekannt, wobei die notwendige
Verzugszeit zwischen dem Erreichen der Schaltschwelle und dem Beginn
der elektrischen Ansteuerung der Schaltventile variiert. Die Verzugszeit
muss dabei für verschiedene
Betriebspunkte appliziert oder fest vorgegeben werden. Eine Auswertung
des Istdrehmomentes findet nicht statt.
-
Weiterhin
ist eine Umschaltstrategie für
die Umschaltung von Ventilhubkurven aus der
DE 692 05 513 T2 bekannt.
Die Strategie basiert darauf, dass eine Änderung des Luft-Kraftstoffverhältnisses
auf einen neuen Sollwert vor Umschaltung der Ventilhubkurve erfolgt.
Der Umschaltvorgang wird erst ausgelöst, wenn ein neuer, auf die
neue Ventilhubstellung veränderter
Wert des Luft-Kraftstoffverhältnisses
erreicht ist. Die Anpassung des Sollwertes des Luft-Kraftstoffverhältnisses
erfolgt erst, wenn sich der Motor eine definierte Zeitspanne im
Bereich der Umschaltanforderung befindet, d. h. die Umschaltanforderung
stabil ist. Nachfolgend wird das Luft-Kraftstoffverhältnis verändert und
es erfolgt nach Erreichen des Sollwertes ein Umschalten des Ventilhubes.
-
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für einen Ventiltrieb, der eine
diskrete Umschaltung der wirksamen Ventilerhebungskurven ermöglicht,
eine Steuerstrategie zu entwickeln, die einen möglichst harmonischen Verlauf
des abgegebenen Drehmomentes gewährleistet
und dabei mit geringem Aufwand steuerbar und applizierbar ist, wobei unterschiedliche
Laufzeiten des Eingriffs der Stellorgane berücksichtigt werden.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmal des Patentanspruchs 1 und der Patentansprüche 10 bzw.
11 gelöst.
-
Erfindungsgemäß vorteilhaft
wird für
eine Brennkraftmaschine, die eine Einrichtung zur diskreten Umschaltung
der wirksamen Ventilerhebungskurven von Ladungswechselventilen aufweist,
ein Steuerverfahren beschrieben, welches einen harmonischen Drehmomentverlauf
trotz Umschaltung der wirksamen Ventilerhebungskurven gewährleistet. Dazu
erfolgt prädiktiv
vor Umschaltung der Ventilerhebungskurve eine Anpassung der Drosselklappenstellung
sowie der eingespritzten Kraftstoffmenge, wobei erfindungsgemäß der Verlauf
des Soll- und des Ist-Drehmomentes beobachtet wird. Gemäß der Abweichung
des Ist- vom Soll-Drehmoment
erfolgt eine Anpassung der eingespritzten Kraftstoffmenge zur Kompensation
der Drehmomentabweichung. Die Umschaltung der Ventilerhebungskurven
wird entsprechend dem Drehmomentverlauf und der Kompensation der
Abweichung des Ist- vom Soll-Drehmoment ausgelöst. Die Schaltung der Ventilerhebungskurven
entsprechend der Abweichung des Drehmomentverlaufes bietet den Vorteil,
dass der Korrektureingriff auf die Kraftstoffmenge und die Drosselklappe
aufeinander abgestimmt erfolgen kann. Die bezüglich ihrer Auswirkung auf
das abgegebene Drehmoment mit verschiedenen Totzeiten behafteten
Stelleingriffe können
zueinander synchronisiert werden, ohne dass die Korrektureingriffe
mit einer aufwendigen, für
jeden Arbeitspunkt und für verschiedene
Betriebs- und Umgebungsbedingungen verschiedenen Synchronisationen
zueinander angepasst werden müssen.
-
Erfindungsgemäß vorteilhaft
erfolgt die prädiktive
Anpassung der Kraftstoffmenge an die zur Umschaltung vorgesteuerte
Drosselklappe mit einem Korrektureingriff über den Lambdawirkungsgrad. Hervorgerufen
durch die bereits vor der Umschaltung der Ventilerhebungskurven
mit einem Korrekturwert beaufschlagte Stellung der Drosselklappe
beginnt nach einer Totzeit ausgehend vom Stelleingriff der Ist-Wert
des Drehmomentes vom Soll-Drehmoment abzuweichen. Dabei kann die
Totzeit des Drosselklappeneingriffes in ihrer Auswirkung auf das
Drehmoment bestimmt werden, da diese dem Zeitverzug zwischen Drosselklappeneingriff
und der Reaktion des Ist-Drehmomentes
entspricht. Sie bildet sich in der Zeitspanne zwischen Stelleingriff
und Beginn der Abweichung des Ist- vom Soll-Drehmoment ab. Durch
Bestimmung dieser Totzeit ist es möglich, mit dem Korrektureingriff über die
einzuspritzende Kraftstoffmenge zum richtigen Zeitpunkt eine Kompensation
der durch die Drosselklappenveränderung
hervorgerufenen Abweichung des Ist- vom Soll-Drehmoment zu erreichen. Es wird bei
beginnender Abweichung eine Kompensation über eine Korrektur der Einspritzmenge
erreicht. Ein Anfetten bzw. Abmagern des zu verbrennenden Gemisches
verändert das
abgegebene Drehmoment der Brennkraftmaschine. Der Lambdawert der
Brennkraftmaschine wird dabei von seinem abgasoptimalen Wert kurzzeitig
für die
Dauer des Umschaltvorganges weggeführt. Es erfolgt eine Drehmomentänderung
aufgrund der Veränderung
des sog. „Lambdawirkungsgrades" durch Anfettung
bzw. Abmagerung des Gemisches bei vorgegebener Luftmenge durch die
Vorsteuerung der Drosselklappe. Die Änderung der eingespritzten Kraftstoffmenge
kann dabei die durch die Änderung der
Drosselklappenstellung hervorgerufene Drehmomentänderung weitgehend kompensieren.
Eine Anfettung bzw. Abmagerung des Gemisches ist jedoch nur begrenzt
möglich,
da bei Abmagerung der Motor nur bis an seine Brenngrenze betrieben
werden kann und bei Anfettung die Drehmomentsteigerung bei vorgegebener
Luftmenge begrenzt ist. In vorteilhafter Weise erfolgt die Umschaltung
der Ventilhubkurve an dem Punkt, an dem eine Kompensation des Drehmomentes
mittels der Gemischveränderung
nicht mehr möglich
ist, da eine Drehmomentsteigerung bzw. Verminderung durch Anfettung
bzw. Abmagerung nicht mehr möglich
ist. Bei einer Ansteuerung der Drosselklappe mit einer definierten Zeitfunktion,
vorzugsweise einer Rampensteuerung, auf den neuen, korrigierten
und zur jeweiligen Ventilhubkurve gehörigen Winkelwert ist die Einstellung
des neuen Winkelwertes jedoch weitgehend erfolgt, wobei die Abweichung
des Soll- vom Ist-Drehmoment
durch den Gemischeingriff weitgehend ausgeglichen sind.
-
Erfindungsgemäß vorteilhaft
erfolgt die prädiktive
Vorsteuerung der Drosselklappenstellung gemäß einer Rampenfunktion vor
der Umschaltung der wirksamen Ventilerhebungskurven, wobei als Zielwert
eine Drosselklappenstellung eingestellt wird, die der Winkelstellung
entspricht, welche die Drosselklappe einnehmen muss, um bei umgeschalteter Ventilhubkurve
das gleiche Drehmoment abzugeben. Bei einer Rampensteuerung hin
zu dieser Stellung wird bis zum Umschaltzeitpunkt das sich nach
Ablauf der Totzeit ändernde
Ist-Drehmoment weitgehend in Richtung Soll-Drehmoment kompensiert.
Die Einstellung der Drosselklappe auf ihre neue Stellung erfolgt dabei
weitgehend vor dem Umschaltzeitpunkt. Bei Verwendung einer Rampenfunktion
kann die Einstellung zum Umschaltzeitpunkt bereits erfolgt sein,
wobei jedoch aufgrund der Synchronisation des Schaltzeitpunktes
mit der maximal möglichen
Gemischanpassung ein Nachlaufen der Drosselklappe auf den neu einzustellenden
Wert nach dem Umschaltzeitpunkt erfolgt.
-
Erfindungsgemäß vorteilhaft
erfolgt nach Umschaltung der Ventilhubkurve zeitgleich oder eine kurze
Zeitspanne nach der Umschaltung ein Zündwinkeleingriff zur Kompensation
der Abweichung des Ist- vom Soll-Moment. Der Zündwinkeleingriff wirkt sich
vorteilhaft nahezu ohne Totzeit auf das Drehmoment aus und ist damit
gut geeignet, die Drehmomentabweichungen kurzfristig zu kompensieren.
-
Erfindungsgemäß vorteilhaft
wird mit Umschaltung der Ventilhubkurve der Korrektureingriff auf die
Einspritzmenge beendet, so dass der Motor wieder „Lambdaoptimal" und somit gemäß dem Schadstoffausstoß optimiert
betrieben wird.
-
Die
Umschaltung der Ventilhubkurven auf eine Ventilhubkurve mit größerem Hub
wird zeitverzögert
zu einer vom Steuergerät
aus Betriebsbedingungen des Motors bestimmten Umschaltanforderung
ausgelöst.
Aufgrund der Mehrmenge an Luft, die nach Umschaltung auf größeren Hub
angesaugt würde,
wird der Drosselklappenwinkel vor der Ventilhubumschaltung verringert.
Dies erfolgt in einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß einer
Rampenfunktion. Zielwert der Umschaltung ist der Drosselklappenwinkel,
der bei Umschaltung auf die Ventilerhebungskurve mit größerem Hub
für die
Erzeugung des notwendigen Saugrohrunterdruckes notwendig ist, um
die Zylinderfüllung
zu erreichen, die zur Einstellung des gleichen Drehmoments erforderlich
ist. Erfindungsgemäß vorteilhaft
werden Ist- und Soll-Drehmoment beobachtet,
wobei aus der Abweichung von Ist- und Soll-Drehmoment die Totzeit
der Füllungsänderung und
nachfolgend der Umschaltzeitpunkt bestimmt werden. Die Veränderung
der Drosselklappenstellung wirkt sich nach Ablauf einer Totzeit
als Verminderung des Ist-Drehmomentes aus. Erfindungsgemäß vorteilhaft
erfolgt eine Kompensation der Abweichung des Ist- vom Soll-Drehmoment über eine
Gemischanpassung. Es wird eine Mehrmenge an Kraftstoff eingetragen,
wodurch ein größeres Drehmoment
aufgebracht wird. Dies erfolgt vorzugsweise über einen Korrektureingriff
auf die im Steuergerät vorliegende
Stellgröße des Lambdawirkungsgrades. Das
Anfetten des Gemisches geschieht entsprechend einer vorher errechneten,
zur Kompensation notwendigen Anpassung des Lambdawirkungsgrades.
Diese Anpassung bildet sich letztlich als Mehrmenge an eingetragenem
Kraftstoff ab. Die Anpassung durch Anfetten des Gemisches hat dabei
eine Drehmomentsteigerung zur Folge, welche geregelt zur Kompensation
der Drehmomentabweichung eingestellt wird. Die Anfettung zur Drehmomentsteigerung
bei vorgegebenem Luftvolumen ist jedoch nur begrenzt möglich, so
dass zu dem Zeitpunkt, an welchem über die Anfettung des Kraftstoff-Luftgemisches
die maximale Korrektur des Wirkungsgrades erreicht ist, die Umschaltung
auf die Ventilhubkurve größeren Hubes
erfolgt. Mit der Umschaltung erfolgt zeitgleich oder kurz nach der
Umschaltung eine Anpassung des Zündwinkels,
die in vorteilhafter Weise geregelt entsprechend der Abweichung
des Ist- vom Soll-Drehmoment erfolgt. Die geregelte Verstellung des
Zündwinkels
hin zu einem späten
Zündzeitpunkt kompensiert
dabei das zeitweise Überschwingen
des Ist- über
das Soll-Drehmoment.
-
In
einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung erfolgt
die Umschaltung auf eine Ventilhubkurve kleinen Ventilhubs zeitverzögert nach
einer Umschaltanforderung auf eine Ventilerhebungskurve mit geringerem
Ventilhub. Es wird nach der Umschaltanforderung der Drosselklappenwinkel
so vergrößert, dass er
dem Drosselklappenwinkel entspricht, der bei Umschaltung auf die
Ventilerhebungskurve mit geringerem Hub für die Erzeugung des gleichen
Drehmoments notwendig ist. Die Korrektur der Drosselklappe erfolgt
dabei bevorzugt gemäß einer
ansteigenden Rampe. Beginnend mit der Verstellung der Drosselklappe
wird das Ist- und das Soll-Drehmoment
beobachtet, wobei aus der Abweichung des Ist- vom Soll-Drehmoment
die Totzeit der Füllungsänderung bestimmt
wird.
-
Nach
Ablauf der Totzeit beginnt das Ist-Drehmoment das Soll-Drehmoment
zu überschreiten.
Die Abweichung wird mittels eines Eingriffs auf die Einspritzmenge,
d. h. über
ein Abmagern des Gemisches kompensiert werden. Es wird daher ein
neuer Soll-Wirkungsgrad berechnet, um die Abweichung des Drehmomentes
zu kompensieren und entsprechend diesem erfolgt die Anpassung der
Kraftstoffmenge mittels eines Korrektureingriffs auf das Kraftstoff-Luftverhältnis (Lambdawert),
der eine Wirkungsgradanpassung (Anpassung über Lambdawirkungsgrad) und
damit eine Drehmomentverringerung zur Kompensation der Drehmomentabweichung
zur Folge hat. Ist die maximale mögliche Korrektur des Wirkungsgrades
erreicht, erfolgt die Schaltung auf die Ventilhubkurve kleineren
Hubes, wobei zeitgleich oder kurz nach der Schaltung auf die Ventilhubkurve kleineren
Hubes eine geregelte Anpassung des Zündwinkels die Abweichung des
Ist-Drehmoments gegenüber
dem Soll-Drehmoment kompensiert.
-
In
vorteilhafter Weise laufen die beschriebenen Algorithmen als Computerprogramm
in einer Motorsteuerung ab, wobei das Programm zur Ausführung der
Funktionen in einem Speicher der Steuerung abgelegt ist.
-
Nachfolgend
wird die Erfindung anhand einer beispielhaft aufgenommenen Umschaltkennlinie und
der dargestellten Mess- und Stellgrößen näher erläutert.
-
Die
Figur zeigt ein Diagramm der Umschaltung von einer Ventilhubkurve
geringen Ventilhubes auf eine Ventilhubkurve mit größerem Ventilhub,
die einen positiven Drehmomentsprung bei einer Umschaltung ohne
Kompensation zur Folge hätte,
wie die Kennlinie KL6 beschreibt.
-
Vom
Steuergerät
wird u. a. auf Basis der Betriebsparameter des Motors sowie der
steigenden Leistungsanforderung (siehe Kennlinie KL3 mit sich vergrößernden
Drosselklappenwinkel) und gemäß weiterer
definierter Umschaltbedingungen eine Umschaltanforderung (strichliert
dargestellt) generiert. Ausgehend von dieser Anforderung erfolgt
prädiktiv, d.
h. vor der Umschaltung der Ventilhubkurven, ein Korrektureingriff
auf die Drosselklappenstellung. Dieser Korrektureingriff bildet
sich als abfallender Teilbereich in der Kennlinie KL3 des Drosselklappenwinkes.
Das Diagramm zeigt im weiteren Verlauf des Drosselklappenwinkels,
dass dem eigentlichen Drosselklappensignal ein Korrekturwert gemäß einer
abfallenden Rampenfunktion überlagert
wird. Der Korrektureingriff bewirkt eine Veränderung der Drosselklappenstellung
in Richtung ihrer Schließstellung. Dies
geschieht im Vorfeld der Umschaltung. Für das erfindungsgemäße Verfahren
wird dabei wenigstens ab diesem Zeitpunkt der Verlauf des Ist-KL2
und des Soll-Drehmoments KL1 beobachtet. Für eine kurze Zeitspanne nach
dem Beginn der Korrektur des Drosselklappenwinkels KL3 folgt das
Ist-Drehmoment KL2 trotz veränderter
Drosselklappenstellung weiterhin dem Soll-Drehmoment KL1. Dies ist
auf die weitgehend physikalisch zu begründende Totzeit aufgrund der
Laufzeiten der Gasmassen zurückzuführen. Stelleingriffe
mittels der Drosselklappe wirken um eine sich mit den Betriebsbedingungen
der Brennkraftmaschine ändernde
Totzeit auf das abgegebene Drehmoment aus. Aufgrund dieser nicht
konstanten Totzeit sind komfortable, für den Fahrer unmerkliche Umschaltungen
der Ventilhubkurven mit zeitlich festliegenden Umschaltbedingungen
und Kompensationseingriffen nicht erzielbar. Das erfindungsgemäße Verfahren
arbeitet daher mit einer Erkennung des Zeitverzuges (Totzeit) zwischen
geändertem
Drosselklappensignal und der Auswirkung auf das Drehmoment, wobei
auf Basis dieser Ermittlung eine in ihrem zeitlichen Ablauf angepasste
Umschaltstrategie verfolgt wird. Wie die Figur zeigt, kann die Totzeit
dadurch ermittelt werden, dass ausgehend vom prädiktiven Eingriff auf den Drosselklappenwinkel
die Zeit bis zur Abweichung des Ist-KL2 vom Soll-Drehmoment KL1 bestimmt wird. Hier zeigt sich
am Verlauf des Ist-Drehmoments KL2 die Auswirkung der Abweichung
des Drosselklappensignals. Das Drehmoment beginnt aufgrund des in
Schließrichtung
korrigierten Öffnungswinkels
der Drosselklappe abzusinken. Das erfindungsgemäße Verfahren ermittelt diese
Abweichung und kompensiert diese weitgehend mittels eines Eingriffs
auf die Gemischbildung, wobei hier die Einspritzmenge angehoben
wird. In den bekannten Steuergeräten
erfolgt für
einen mit Ottokraftstoff betriebenen Motor mit katalytischer Nachbehandlung
eine Gemischaufbereitung für
einen Lambdawert um 1. Diese Gemischaufbereitung stellt einen Kompromiss
dar, der geringe Werte sowohl für
NOx-, CO- als auch HC-Emissionen produziert.
Der Wert bei Lambda = 1 ist jedoch nicht der optimale Punkt für das zu
erzeugende Drehmoment. Bei vorgegebener Luftmenge kann durch Anfetten
das Drehmoment gesteigert werden. Der Motor kann damit durch Absenken
des Lambdawertes in einem begrenzten Bereich mehr Drehmoment bei vorgegebener
Luftmenge abgeben. Ein Abmagern des Gemisches (Anheben des Lambdawertes)
durch eine geringere Einspritzmenge erzeugt ein Absinken des Drehmomentes.
Diese Möglichkeit
der Drehmomentbeeinflussung ist im Steuergerät mittels einer normierten
Stellgröße dem Lambdawirkungsgrad KL5
beeinflussbar. Im erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt
zur Kompensation des Drosselklappeneingriffs bei Umschaltung auf
eine Ventilhubkurve größeren Hubes
eine Drehmomentsteigerung, die durch eine Mehrmenge an eingebrachtem
Kraftstoff aufgebracht wird, wobei die Steuerung vorzugsweise über den
Lambdawirkungsgrad KL5 erfolgt. Der Eingriff ist in der Figur anhand
der Kennlinie 5 KL5 dargestellt. Der Drehmoment steigernde Einfluss
des Anfettens ist bei vorgegebener Luftmenge jedoch begrenzt. Die aufgrund
des prädiktiven
Eingriffs auf die der Drosselklappe hervorgerufene Drehmomentabnahme kann
nur begrenzt kompensiert werden. Ein komfortables, für den Fahrer
unmerkliches Umschalten erfolgt demgemäss zum Zeitpunkt, an welchem
eine Kompensation des Drehmomentes nicht mehr möglich ist. In der derzeitigen
Steuerstruktur erfolgt dies am Ende des Regelbereiches des oben
beschriebenen Lambdawirkungsgrades. Der Umschaltzeitpunkt ist damit
abhängig
von der Totzeit des Korrektureingriffs auf die Drosselklappe und
dem Regelbereich der Kompensation des Drehmomentes über die
Gemischanpassung. Im Zeitpunkt der Umschaltung wird bereits der
Korrektureingriff auf die Gemischaufbereitung beendet.
-
Mit
der Umschaltung der Ventilhubkurve erfolgt abhängig von der Differenz des
Ist- zum Soll-Drehmoment
ein Zündwinkeleingriff.
Es erfolgt hier eine Zündwinkelrücknahme
zur Kompensation des kurzzeitig über
das Soll-Drehmoment ansteigenden Ist-Drehmoments. Der Zündwinkeleingriff
endet mit der Übereinstimmung
von Ist- und Soll-Drehmoment nach erfolgter Umschaltung.