DE102008057929B4

DE102008057929B4 - Steuerungsverfahren für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102008057929B4
Application number: DE102008057929.7A
Authority: DE
Inventors: Thomas Engelhardt; Matthias Herger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2008-11-19
Filing date: 2008-11-19
Publication date: 2020-06-18
Anticipated expiration: 2028-11-20
Also published as: DE102008057929A1

Abstract

Steuerungsverfahren für eine Brennkraftmaschine mit einer Aufladevorrichtung, um einen Saugrohrdruck in einem Saugrohr der Brennkraftmaschine aufzubauen, und einer variablen Einlassventilsteuerung, um einen Einlassquerschnitt vom Saugrohr in eine Brennkammer der Brennkraftmaschine zu variieren, wobei das Saugrohr zwischen der Aufladevorrichtung und dem Einlassquerschnitt angeordnet ist, umfassend die Schritte:- Aufbauen eines Überdrucks im Saugrohr vor dem Einlassquerschnitt, um das Ansprechverhalten der Brennkraftmaschine zu steigern, und- Öffnen des Einlassquerschnitts wenn ein positiver Lastsprung gefordert wird, um eine schnelle Füllung der Brennkammer zu realisieren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerungsverfahren für eine Brennkraftmaschine zur Verbesserung des Ansprechverhaltens der Brennkraftmaschine.
Bei herkömmlichen Verbrennungsmotoren reguliert man über eine Drosselklappe, eingebaut im Ansaugtrakt, das Volumen an Luft bzw. zündfähigem Gemisch, das in eine Brennkammer gelangt. Diese Funktion der Drosselklappe kann in modernen Verbrennungsmaschinen durch eine variable Ventilsteuerung, die auf das Einlassventil wirkt, übernommen werden. Das Einlassventil wird dabei nicht starr von einer Nockenwelle angetrieben, sondern z.B. mittels Exzenterwelle und Zwischenhebel betätigt. Der Ventilhub ist somit abhängig von der Momentenanforderung, z.B. ermittelt aus der Stellung des Gaspedals.
Aus der DE 100 50 059 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung eines Motors mit sowohl einer elektronisch gesteuerten Einlassvorrichtung, beispielsweise einer elektronischen Drosselklappenvorrichtung als auch einer elektronisch gesteuerten Auslass-Vorrichtung, beispielsweise einem veränderlichen Nockensteuerungssystem, bekannt. Das Verfahren verwirklicht eine Zylinderluftfüllungssteuerung, die schneller ist als dies durch Verwendung einer Einlassvorrichtung allein möglich wäre.
Die DE 103 29 763 A1 beschreibt eine Motorsteuerungsanordnung sowie ein Verfahren, bei der bzw. bei dem die Differenz zwischen einem tatsächlichen Einlasskrümmerdruck und einem gewünschten Einlasskrümmerdruck sowie die Differenz zwischen einem tatsächlichen Abgaskrümmerdruck und einem gewünschten Abgaskrümmerdruck in ein einziges Rückkopplungssignal zur Regelung einer Turbine mit variabler Geometrie kombiniert werden. Gleichzeitig wird die Differenz zwischen dem tatsächlichen Einlasskrümmerdruck und dem gewünschten Einlasskrümmerdruck zur Regelung einer Drosselklappenposition herangezogen.
Aus der EP 1 593 826 A2 ist ein Fahrpedalsensor bekannt, der eine Pedalstellung eines Fahrpedals erfasst. Abhängig von mindestens einem Schaltparameter werden verschiedene Berechnungsmodi aktiviert, die eine Zuordnung der jeweiligen Pedalstellung zu dem Fahrerwunschdrehmoment ermöglichen. Nach dem Umschalten von einem alten Berechnungsmodus auf einen neuen Berechnungsmodus wird das Fahrerwunschdrehmoment ausgehend von dem Fahrerwunschdrehmoment bei einer alten Pedalstellungs-Interpretation entsprechend dem alten Kennfeld hin zu dem Fahrerwunschdrehmoment bei einer neuen Pedalstellungs-Interpretation entsprechend dem neuen Kennfeld angenähert und zwar abhängig von dem zeitlichen Verlauf der Pedalstellung und gleichzeitig abhängig von der Zeit ohne das Berücksichtigen des zeitlichen Verlaufs der Pedalstellung.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuerungsverfahren für eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, welches bei einfacher und kostengünstiger Implementierung die Dynamikeigenschaften und insbesondere das Ansprechverhalten der Brennkraftmaschine positiv beeinflusst.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Weitergestaltungen der Erfindung auf.
Somit wird die Aufgabe gelöst durch ein Steuerungsverfahren für eine Brennkraftmaschine mit einer Aufladevorrichtung, um einen Saugrohrdruck in einem Saugrohr der Brennkraftmaschine aufzubauen, und einer variablen Einlassventilsteuerung, um einen Einlassquerschnitt vom Saugrohr in eine Brennkammer der Brennkraftmaschine zu variieren. Dabei ist das Saugrohr zwischen der Aufladevorrichtung und dem Einlassquerschnitt angeordnet und das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Aufbauen eines Überdrucks im Saugrohr vor dem Einlassquerschnitt und Öffnen des Einlassquerschnitts wenn ein positiver Lastsprung gefordert wird, um eine schnelle Füllung der Brennkammer zu realisieren. Im zweiten Schritt wird also der Einlassquerschnitt geöffnet, wenn ein positiver Lastsprung gefordert wird, um den Überdruck schnell über den Einlassquerschnitt abzubauen. Der Einlassquerschnitt wird vorteilhafterweise über einen Einlassventilhub gesteuert. Um also das Ansprechverhalten der Brennkraftmaschine zu steigern, wird ein im Vergleich zum Normalbetrieb erhöhter Saugrohrdruck eingeregelt. Dies kann auch bei einem stationären Betriebspunkt geschehen und gilt sowohl für einen aufgeladenen als auch für den nicht aufgeladenen Betriebsbereich im Normalmodus der Brennkraftmaschine. Wird nun im Folgenden ein positiver Lastsprung, d.h., eine Laststeigerung der Brennkraftmaschine, gefordert, so kann durch sofortiges und schnelles Öffnen der Einlassventile die notwendige Luftmasse in die Zylinder gelangen.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass zum Aufbau des Überdrucks der Einlassquerschnitt reduziert wird. Durch bloße Erhöhung der Aufladung würde ein Überschuss an Zylinderfüllung entstehen, dieser Überschuss wird jedoch durch eine Verringerung des Einlassventilhubs auf einen Wunschwert reduziert.
Ferner ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass der Überdruck langsam abgebaut wird, wenn der positive Lastsprung nicht nach einer bestimmten Zeit gefordert wird. Wird also der Brennkraftmaschine kein positiver Lastsprung abverlangt, so kann der vorsorglich aufgebaute Überdruck beispielsweise über eine separaten Vorrichtung abgebaut werden. Alternativ kann man die Brennkraftmaschine auch kontinuierlich in den Normalbetrieb überführen und den Überdruck langsam durch Steuerung des Einlassquerschnitts abbauen. Dadurch kann die Brennkraftmaschine weder in den verbrauchsoptimalen Normalbetrieb zurückgeführt werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung wird eine Soll-Last, insbesondere basierend auf einem Fahrerwunschmoment, ermittelt. Basierend auf dieser Soll-Last und dem Fahrerwunschmoment können erste Aussagen über ein Dynamikverhalten des Fahrers getroffen werden und so kann beispielsweise bei starkem Ansteigen des Fahrerwunschmoments die erfindungsgemäße Steuerung zur Erhöhung des Ansprechverhaltens der Brennkraftmaschine aktiviert werden.
Desweiteren ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass ein zukünftiges Fahrerwunschmoment ermittelt wird, wobei bei einem bevorstehenden positiven Lastwechsel der Überdruck aufgebaut wird. Das heißt also, dass basierend auf der Soll-Last und dem Fahrerwunschmoment ein zukünftiges Fahrverhalten des Fahrers ermittelt bzw. abgeschätzt wird. So kann beispielsweise aus häufigem Schalten oder starkem Beschleunigen darauf geschlossen werden, dass der Fahrer auch in naher Zukunft der Brennkraftmaschine ein gutes Ansprechverhalten sowie positive Lastsprünge abverlangen wird.
Ebenso vorteilhaft ist es natürlich, aus dem zukünftigen Fahrerwunschmoment auf einen bevorstehenden negativen oder moderaten Lastwechsel zu schließen. D.h., ändert sich das ermittelte bzw. abgeschätzte zukünftige Fahrerwunschmoment hin zu einer defensiveren Fahrweise, so wird der vorsorglich aufgebaute Überdruck im Saugrohr wieder abgebaut.
Das Fahrerwunschmoment wird vorteilhafterweise an einem Gaspedal eines Fahrzeugs abgenommen und aufgrund hinterlegter Kennfelder oder Berechnungsvorschriften kann die Wahrscheinlichkeit für das zukünftige Fahrerwunschmoment und somit die Wahrscheinlichkeit für einen zukünftig geforderten positiven oder negativen Lastsprung ermittelt werden. Bei einem sehr sportlichen Fahrer ist es vorteilhaft, den erfindungsgemäßen Überdruckaufbau ausgeprägt anzuwenden, um das dynamische Fahrverhalten mit einem schnell ansprechenden Verbrennungsmotor zu unterstützen. Demgegenüber ist es ebenso vorteilhaft, bei identifizierter ruhiger Fahreigenschaft entweder auf den erfindungsgemäßen Überdruckaufbau zu verzichten oder einen bereits vorsorglich aufgebauten Überdruck wieder abzubauen. Zusammenfassend kann man also feststellen, dass es von Vorteil ist, ein Fahrdynamikverhalten eines Fahrers zu ermitteln, um auf das zukünftige Fahrerwunschmoment zu schließen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das gesamte Steuerungsverfahren und/oder der einzelne Überdruckaufbau über ein Bedienelement aktivierbar und/oder steuerbar sind. Somit kann zusätzlich oder alternativ zur automatischen Fahrerwunschmomentermittlung das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren auch direkt von beispielsweise einem Fahrer beeinflusst werden. Der Fahrer kann somit das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren ein und ausschalten oder seine Intensität regeln. Als Bedienelement kann vorteilhafterweise eine Vorrichtung zum Aktivieren der sportlichen Eigenschaften eines Motors im Fahrzeug vorgesehen werden.
Weiterhin von Vorteil ist es, dass der Einlassquerschnitt und somit der Einlassventilhub schrittweise variabel oder kontinuierlich variabel steuerbar sind. Des Weiteren kann zum schnellen Öffnen des Einlassquerschnitts für den schnellen Druckabbau der Einlassquerschnitt vollständig oder geregelt kontinuierlich oder geregelt schrittweise geöffnet werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist die Brennkraftmaschine ein direkt einspritzender Verbrennungsmotor, wobei die Aufladevorrichtung einen Abgasturbolader umfasst.
Die Erfindung umfasst ferner ein Fahrzeug, umfassend ein soeben beschriebenes Steuerungsverfahren. Die vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens finden selbstverständlich auch in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug Anwendung.
Somit ist gezeigt, wie man auf einfache aber effektive Weise das Ansprechverhalten der Brennkraftmaschine verbessern kann. Um dabei etwaige Verbrauchsnachteile zu vermeiden, wird vorteilhafterweise gezielt das Fahrverhalten ermittelt und der zukünftige Fahrerwunsch abgeschätzt, um somit bedarfsgerecht den Überdruck vor dem Einlassventil aufzubauen.

Claims

Steuerungsverfahren für eine Brennkraftmaschine mit einer Aufladevorrichtung, um einen Saugrohrdruck in einem Saugrohr der Brennkraftmaschine aufzubauen, und einer variablen Einlassventilsteuerung, um einen Einlassquerschnitt vom Saugrohr in eine Brennkammer der Brennkraftmaschine zu variieren, wobei das Saugrohr zwischen der Aufladevorrichtung und dem Einlassquerschnitt angeordnet ist, umfassend die Schritte: - Aufbauen eines Überdrucks im Saugrohr vor dem Einlassquerschnitt, um das Ansprechverhalten der Brennkraftmaschine zu steigern, und - Öffnen des Einlassquerschnitts wenn ein positiver Lastsprung gefordert wird, um eine schnelle Füllung der Brennkammer zu realisieren.
Steuerungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufbau des Überdrucks der Einlassquerschnitt reduziert wird.
Steuerungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, der Überdruck langsam abgebaut wird, wenn der positive Lastsprung nicht nach einer bestimmten Zeit gefordert wird.
Steuerungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Solllast ermittelt wird und insbesondere dabei ein Fahrerwunschmoment mit berücksichtigt wird.
Steuerungsverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein zukünftiges Fahrerwunschmoment ermittelt wird, wobei bei einem bevorstehenden positiven Lastwechsel der Überdruck aufgebaut wird.
Steuerungsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Überdruck langsam abgebaut wird, wenn aufgrund des zukünftigen Fahrerwunschmoments ein negativer oder moderater Lastwechsel bevorsteht.
Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fahrdynamikverhalten eines Fahrers ermittelt wird, um das zukünftige Fahrerwunschmoment zu ermitteln.
Steuerungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das gesamte Steuerungsverfahren und/oder der einzelne Überdruckaufbau über ein Bedienelement aktivierbar und/oder steuerbar sind.
Steuerungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassquerschnitt schrittweise variabel oder kontinuierlich variabel steuerbar ist.
Steuerungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine ein direkt einspritzender Verbrennungsmotor ist und die Aufladevorrichtung einen Abgasturbolader umfasst.
Fahrzeug, welches zur Durchführung eines Steuerungsverfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist.