DE102005004731A1 - Device for operating of internal combustion engine has unit, provided to regulate different range of values of load requirement signals of torque contribution of first cylinder and torque contribution of second cylinder - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer Einheit zum Betätigen einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Betätigen einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 16.The The invention relates to a device with a unit for actuating a Internal combustion engine according to the preamble of claim 1 and a Method for actuating an internal combustion engine according to the preamble of claim 16.
Aus
der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung bereitzustellen, durch die ein reduzierter Kraft stoffverbrauch bei gleichzeitig hohem Komfort und schadstoffarmer Verbrennung erreichbar ist.Of the Invention is based on the object, a generic device provide, through the reduced fuel consumption at the same time high comfort and low-emission combustion is achievable.
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung mit einer Einheit zum Betätigen einer Brennkraftmaschine mit zumindest einem ersten Zylinder, zumindest einem zweiten Zylinder und mit zumindest zwei Stellgliedern zum Einstellen von Drehmomentbeiträgen des ersten Zylinders und des zweiten Zylinders zu einem Gesamtdrehmoment der Brennkraftmaschine abhängig von wenigstens einem Lastanforderungssignal.The The invention is based on a device with a unit for actuating a Internal combustion engine with at least one first cylinder, at least a second cylinder and with at least two actuators for Setting torque contributions of the first cylinder and the second cylinder to a total torque the internal combustion engine dependent of at least one load request signal.
Es wird vorgeschlagen, dass die Einheit dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Wertebereich des Lastanforderungssignals den Drehmomentbeitrag des ersten Zylinders und den Drehmomentbeitrag des zweiten Zylinders auf unterschiedliche, von null verschiedene Werte einzustellen. Dadurch können zusätzliche Kraftstoffeinsparungspotenziale erschlossen werden, da insbesondere zumindest ein Zylinder oder eine Gruppe von Zylindern in einer verbrauchsoptimalen Weise betätigt werden kann, so dass auch ein Gesamtverbrauch der Brennkraftmaschine gegenüber herkömmlichen Brennkraftmaschinen reduziert werden kann. Zudem kann ein kontinuierlicher Übergang zwischen einem Wertebereich des Lastanforderungssignals, in dem die Brennkraftmaschine in einem Vollmotorbetrieb betätigt ist, und einem weiteren Wertebereich, in dem die Brennkraftmaschine in einem Teilmotorbetrieb betätigt ist, geschaffen werden. Durch diesen kontinuierlichen Übergang kann ein Fahrkomfort eines die Brennkraftmaschine umfassenden Kraftfahrzeugs gesteigert werden. Zudem ist es möglich, die Drehmomentbeiträge der Zylinder flexibel derart aufzuteilen, dass stets eine schadstoffarme Verbrennung gewährleistet sein kann.It It is proposed that the unit is intended, in at least a range of values of the load request signal the torque contribution of the first cylinder and the torque contribution of the second cylinder to set different, non-zero values. Thereby can additional Fuel saving potentials are developed, in particular at least one cylinder or group of cylinders in a consumption optimal Way pressed can be, so that also a total consumption of the internal combustion engine across from usual Internal combustion engines can be reduced. In addition, a continuous transition between a range of values of the load request signal in which the internal combustion engine is operated in a full engine operation, and another range of values in which the internal combustion engine in a partial engine operation actuated is to be created. Through this continuous transition can a driving comfort of the internal combustion engine comprehensive motor vehicle increased become. It is also possible the torque contributions the cylinder flexible to divide so that always a low-emission Combustion ensured can be.
Unter „vorgesehen" soll in diesem Zusammenhang auch „ausgelegt" und „ausgestattet" verstanden werden. Der erste Zylinder und der zweite Zylinder sind jeweils als Repräsentanten einer Gruppe von Zylindern aufzufassen, die den gleichen Drehmomentbeitrag liefert. Die Gruppe kann prinzipiell auch aus einem einzigen Zylinder bestehen, wobei eine Kraftstoffeinsparung ohne Komfortverluste durch unrundes Laufen jedoch insbesondere dann erreichbar ist, wenn die Gruppe von Zylindern mehrere, insbesondere vier, jeweils um einen Motortakt phasenverschoben betätigte Zylinder umfasst. Im Fall eines Motors mit einer geradzahligen Gesamtzahl von Zylindern kann die Gruppe besonders vorteilhaft eine Hälfte der Zylinder umfassen. Dabei ist zum Vermeiden von Komforteinbußen darauf zu achten, dass die Zündzeitpunkte der zu einer Gruppe zusammengefassten Zylinder gleichmäßig über einen Arbeitszyklus der Brennkraftmaschine verteilt sind. Die Erfindung betrifft dabei eine dauerhafte Einstellung der Drehmomentbeiträge der Zylinder und weniger eine vorübergehende Einstellung der Werte der Drehmomentbeiträge während einer Zuschalt- oder Abschaltphase.Under "provided" should in this context also understood as "designed" and "equipped". The first cylinder and the second cylinder are each representative of one Group of cylinders that share the same torque contribution supplies. The group can in principle also consist of a single cylinder exist, with a fuel economy without loss of comfort through However, non-round running is particularly achievable if the Group of cylinders several, in particular four, in each case by one Motor clock phase-shifted actuated Cylinder comprises. In the case of an engine with an even total number Of cylinders, the group can be particularly beneficial one half of the Cylinder include. It is to avoid loss of comfort on it to pay attention to the ignition timing The grouped into a group cylinder evenly over a duty cycle the internal combustion engine are distributed. The invention relates in this case a permanent adjustment of the torque contributions of the cylinders and less a temporary one Setting the values of the torque contributions during a switch-on or switch-off phase.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Einheit dazu vorgesehen ist, zumindest in einer Betriebsphase den Drehmomentbeitrag des ersten Zylinders innerhalb des Wertebereichs unabhängig vom Lastanforderungssignal konstant zu halten. Der Drehmomentbeitrag kann dann über einen Zeitraum, in dem das Lastanforderungssignal innerhalb des Wertebereichs liegt, in einer verbrauchsoptimalen Weise betrieben sein.In An embodiment of the invention is proposed that the unit is provided, at least in an operating phase, the torque contribution of the first cylinder within the value range independent of Load request signal constant. The torque contribution can then over a period in which the load request signal is within the Range of values is operated in a consumption-optimal manner be.
Ferner wird vorgeschlagen, dass der Wertebereich durch einen verbrauchsoptimalen Wert des Drehmomentbeitrags begrenzt ist. Dadurch kann der Betrieb des ersten Zylinders im verbrauchsoptimalen Zustand maximal ausgewertet werden. Steigt das Lastanforderungssignal über den verbrauchsoptimalen Wert hinaus an, können weitere Zylinder zugeschaltet werden, um den zum Gesamtdrehmoment fehlenden Drehmomentbeitrag zu erzeugen. Steigt der Drehmomentbeitrag der weiteren Zylinder, die den zweiten Zylinder umfassen, ebenfalls über den verbrauchsoptimalen Wert des Drehmomentbeitrags hinaus an, kann der Wertebereich beendet sein und die Einheit kann auch am ersten Zylinder einen den verbrauchsoptimalen Wert übertreffenden Drehmomentbeitrag einstellen. Der verbrauchsoptimale Wert des Drehmomentbeitrags kann abhängig von einer Drehzahl der Brennkraftmaschine bestimmt sein.It is also proposed that the value range is limited by a consumption-optimal value of the torque contribution. As a result, the operation of the first cylinder can be maximally evaluated in the consumption-optimal state. If the load request signal rises above the consumption-optimal value, additional cylinders can be added in order to generate the missing torque contribution to the total torque. If the torque contribution of the further cylinders, which comprise the second cylinder, also exceeds the consumption-optimal value of the torque contribution, the value range can be terminated and the unit can also set a torque contribution exceeding the consumption-optimal value on the first cylinder. The consumption-optimal value of the torque contribution may be determined as a function of a rotational speed of the internal combustion engine.
Dabei kann eine Berücksichtigung von Drehzahlabhängigkeiten vorteilhaft implizit erfolgen, wenn der Wertebereich durch vorgegebene prozentuale Anteile des Drehmomentbeitrags an einem Maximaldrehmoment der Brennkraftmaschine begrenzt ist. Ein aufwändiges Speichern von drehzahlabhängigen Begrenzungskennlinien kann vorteilhaft entfallen.there can be a consideration of speed dependencies implicitly be done implicitly if the range of values given by percentage of torque contribution to a maximum torque the internal combustion engine is limited. An elaborate saving of speed-dependent limiting characteristics can be advantageously eliminated.
Der verbrauchsoptimale Drehmomentbeitrag kann besonders präzise durch einen Schnittpunkt zweier Kurven bestimmt sein, von denen die erste einen Kraftstoffverbrauch im Teilmotorbetrieb beschreibt und von denen die zweite einen Kraftstoffverbrauch im Vollmotorbetrieb beschreibt. Der Schnittpunkt bzw. der verbrauchsoptimale Drehmomentbeitrag können empirisch ermittelt werden und als drehzahlabhängige Kennlinie gespeichert werden.Of the Consumption-optimal torque contribution can be particularly precise due to be determined an intersection of two curves, of which the first Describes a fuel consumption in the partial engine operation and of the second describes a fuel consumption in full engine operation. The point of intersection or the consumption-optimal torque contribution can be empirical be determined and stored as a speed-dependent characteristic become.
Eine flexible Anpassbarkeit an Spezifikationen der Brennkraftmaschine kann erreicht werden, wenn die Vorrichtung eine Speichereinheit zum Speichern von wenigstens einer Kenngröße zum Begrenzen des Wertebereichs umfasst.A flexible adaptability to specifications of the internal combustion engine can be achieved if the device is a storage unit for storing at least one characteristic for limiting the range of values includes.
Eine volle Auslastung der Brennkraftmaschine bei hohen Werten des Lastanforderungssignals kann erreicht werden, wenn die Einheit dazu vorgesehen ist, in zumindest einem weiteren Wertebereich des Lastanforderungssignals den Drehmomentbeitrag des ersten Zylinders und den Drehmomentbeitrag des zweiten Zylinders auf den gleichen Wert einzustellen.A full load of the internal combustion engine at high values of the load request signal can be achieved if the unit is intended, in at least a further range of values of the load request signal, the torque contribution of the first cylinder and the torque contribution of the second cylinder to set to the same value.
Weitere Kraftstoffeinsparungspotenziale können erschlossen werden, wenn die Einheit dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Wertebereich des Lastanforderungssignals den Drehmomentbeitrag des zweiten Zylinders auf null zu setzen. Dabei können zudem Ladungswechselverluste vermieden werden, wenn gleichzeitig Ladungswechselventile außer Betrieb gesetzt werden bzw. der Ventilhub der Ladungswechselventile mit dem Drehmomentbeitrag auf null gesetzt werden.Further Fuel savings potential can be tapped if the unit is intended to be located in at least one value range of the Load request signal the torque contribution of the second cylinder set to zero. It can In addition, charge exchange losses are avoided, if at the same time Charge change valves except Operation are set or the valve lift of the charge exchange valves set to zero with the torque contribution.
Eine konstruktiv einfache verbrauchsoptimierte Steuerung einer Vielzahl von Zylindern kann erreicht werden, wenn die Einheit dazu vorgesehen ist, Drehmomentbeiträge von Zylindern einer ersten Gruppe von Zylindern, die den ersten Zylinder umfasst, auf einen ersten Wert einzustellen und Drehmomentbeiträge von Zylindern aus einer zweiten Gruppe von Zylindern auf einen zweiten Wert einzustellen. Die Stellglieder können dabei jeweils einer der Gruppen zugeordnet sein.A structurally simple consumption-optimized control of a variety cylinders can be achieved if the unit is intended to torque contributions of cylinders of a first group of cylinders, the first Cylinder includes to set to a first value and torque contributions from cylinders from a second group of cylinders to a second value. The actuators can in each case be assigned to one of the groups.
Ist die Einheit dazu vorgesehen, zumindest zwei Gruppen von Zylindern bei aufeinander folgenden Abschaltvorgängen im Wechsel abzuschalten, kann ein Verölen einer Zylindergruppe durch häufiges, längerfristiges Abschalten vermieden werden.is the unit intended to have at least two groups of cylinders can turn off alternately during successive shutdowns a clogging a cylinder group through frequent, longer-term Shutdown can be avoided.
Eine präzise Lastanpassung zum Erreichen geringer Drehmomentbeiträge beim Zuschalten eines Zylinders bzw. einer Gruppe von Zylindern kann erreicht werden, wenn die Vorrichtung ein Zündzeitpunktverstellglied umfasst, das zumindest in einer Betriebsphase zum Erreichen wenigstens eines Drehmomentbeitrags durch die Einheit betätigbar ist.A precise Load adjustment to achieve low torque contributions in Connecting a cylinder or a group of cylinders can be achieved when the device comprises an ignition timing actuator, that at least in an operating phase to achieve at least one torque contribution operated by the unit is.
Konstruktiv besonders einfach kann die Vorrichtung ausgestaltet sein, wenn die Stellglieder als Drosselklappen ausgebildet sind. Dabei kann eine individuelle Einstellung der Zylinder der Brennkraftmaschine erreicht werden, wenn jede der Drosselklappen einem Zylinder zugeordnet ist.constructive The device can be configured particularly simply if the Actuators are designed as throttle valves. It can be a achieved individual adjustment of the cylinder of the internal combustion engine when each throttle is associated with a cylinder.
Eine unkontrollierte Last durch die Verbrennung einer zwischen der Drosselklappe und dem Einlassventil gestauten Luft-Kraftstoffgemischmenge kann vermieden werden, wenn die Stellglieder zum Verstellen eines Ventilhubs eines Einlassventils vorgesehen sind. Ein Ansaugluftstrom kann zudem vorteilhaft über das Einlassventil drosselbar sein, so dass auf die Betätigung einer Drosselklappe in diesem Zusammenhang verzichtet werden kann.A uncontrolled load by burning one between the throttle and the intake valve stagnated air-fuel mixture amount can be avoided be when the actuators for adjusting a valve lift a Inlet valve are provided. An intake air flow can also be advantageous over the Intake valve be throttled, allowing for the actuation of a Throttle valve can be omitted in this context.
Ferner geht die Erfindung aus von einem Verfahren zum Betätigen einer Brennkraftmaschine mit zumindest einem ersten Zylinder, einem zweiten Zylinder und mit zumindest zwei Stellgliedern zum Einstellen von Drehmomentbeiträgen des ersten Zylinders und des zweiten Zylinders zu einem Gesamtdrehmoment der Brennkraftmaschine abhängig von wenigstens einem Leistungsanforderungssignal.Further the invention is based on a method for actuating a Internal combustion engine with at least a first cylinder, a second cylinder and at least two actuators for adjusting torque contributions of first cylinder and the second cylinder to a total torque the internal combustion engine dependent of at least one power request signal.
Es wird vorgeschlagen, dass wenn das Lastanforderungssignal in einen ersten Wertebereich fällt, der Drehmomentbeitrag des ersten Zylinders auf einen festen, vom Wert des Lastanforderungssignals im Übrigen unabhängigen Wert eingestellt wird, während der Drehmomentbeitrag des zweiten Zylinders durch eine Differenz zwischen der Summe der Drehmomentbeiträge einer den ersten Zylinder umfassenden Gruppe von Zylindern und einem Sollwert für das Gesamtdrehmoment bestimmt ist. Dadurch kann ein verbrauchsoptimierter Betrieb einer gattungsgemäßen Brennkraftmaschine erreicht werden.It It is proposed that if the load request signal in a first range of values falls, the torque contribution of the first cylinder to a fixed, from Value of the load request signal otherwise independent value is set while the torque contribution of the second cylinder by a difference between the sum of the torque contributions of the first cylinder comprehensive group of cylinders and a setpoint for total torque is determined. This allows a consumption-optimized operation of a generic internal combustion engine be achieved.
Sind die Zylinder Teil einer Gruppe, wird der von der Gruppe erzeugte Drehmomentanteil anteilig von den Zylindern der Gruppe erzeugt.are the cylinders become part of a group that becomes the one generated by the group Part of the torque generated by the cylinders of the group.
Eine Unterteilung des gesamten Wertespektrums des Lastanforderungssignals kann insbesondere drei Wertebereiche aufweisen, die folgendermaßen charakterisierbar sind:
- 1. Erster Wertebereich: nur eine Zylindergruppe erzeugt ein Drehmoment, eine zweite Zylindergruppe ist abgeschaltet.
- 2. Zweiter Wertebereich: eine Zylindergruppe fährt mit konstanter Last, und Variationen des Lastanforderungssignals werden durch eine Variation der Last bzw. des Drehmomentbeitrags einer zweiten Gruppe von Zylindern umgesetzt.
- 3. Dritter Wertebereich: Alle Zylinder bzw. alle Zylindergruppen fahren mit gleicher, hoher Last.
- 1. First value range: only one cylinder group generates a torque, a second cylinder group is switched off.
- 2. Second value range: a cylinder group is traveling at a constant load, and variations of the load request signal are converted by a variation of the load or the torque contribution of a second group of cylinders.
- 3. Third value range: All cylinders or all cylinder groups drive with the same, high load.
Eine Gaswechselarbeit bei abgeschalteten Zylindern kann vermieden werden, wenn die Vorrichtung abschaltbare Auslassventile umfasst.A Gas exchange work with deactivated cylinders can be avoided when the device comprises turn-off outlet valves.
Insbesondere dann, wenn die Drosselung des Ansaugluftstroms über Drosselklappen erfolgt, kann zudem Gaswechselarbeit eingespart werden, wenn die Vorrichtung bzw. die Brennkraftmaschine abschaltbare Einlassventile umfasst.Especially then, when the throttling of the intake air flow via throttle valves, can In addition, gas exchange work can be saved if the device or the internal combustion engine comprises switchable inlet valves.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further Advantages are shown in the following description of the drawing. In the drawing are exemplary embodiments represented the invention. The description and the claims contain numerous features in combination. The skilled person will become the characteristics expediently also consider individually and summarize to meaningful further combinations.
Dabei zeigen:there demonstrate:
Es sind auch Ausgestaltungen der Erfindung denkbar, in denen die zu einer zu- und abschaltbaren Gruppe zusammengefassten Zylinder über mehrere Zylinderbänke verteilt sind. Zum Vermeiden eines mangelhaften Rundlaufs ist dabei darauf zu achten, dass die Zündzeitpunkte der Zylinder einer Gruppe mit gleichen Abständen über einen Arbeitszyklus verteilt sind.It Embodiments of the invention are also conceivable in which the a group summarized on and off group distributed over several cylinder banks are. To avoid a lack of concentricity is on it to pay attention to the ignition timing the cylinder of a group is distributed at equal intervals over a working cycle are.
Umfasst die Gruppe vier Zylinder, die in einem viertaktigen Arbeitszyklus arbeiten, beträgt demnach der optimale Abstand zwischen benachbarten Zündzeitpunkten 180°. Würde die Gruppe drei Zylinder umfassen, ergäbe sich entsprechend ein Abstand von 240°. Ferner sind Ausgestaltungen der Erfindung denkbar, in denen nur ein Teil der Zylinder abschaltbar ist, während die Drehmomentbeiträge des komplementären Teils der Zylinder durch eine Hauptdrosselklappe bestimmt sind.includes the group has four cylinders working in a four-stroke cycle work, is accordingly the optimum distance between adjacent ignition 180 °. Would the Group three cylinders would result in a corresponding distance of 240 °. Furthermore, embodiments of the invention are conceivable in which only a portion of the cylinder is disconnectable while the torque contributions of the complementary portion the cylinder are determined by a main throttle.
Zum
Betätigen
der Brennkraftmaschine
Zum
Einstellen des Ventilhubs der Zylinder
Der
untere Wertebereich
Der
mittlere Wertebereich
Ist
der auf diese Weise bestimmte Drehmomentbeitrag
Der
obere Wertebereich
Die
Schwellenwerte
Zum
Bestimmen der Schwellenwerte
Zunächst verläuft das
Lastanforderungssignal
Die
Brennkraftmaschine
Erreicht
die Lastanforderung an eine Gruppe von Zylindern
Claims (16)
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