-
Stand der Technik
-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der Erfindung sind ferner ein Computerprogramm, ein elektrisches Speichermedium sowie eine Steuer- und Regeleinrichtung.
-
Brennkraftmaschinen in Verbindung mit einer Motorsteuerung zum Darstellen mehrerer Betriebsarten und mehrerer Einspritzungen. pro Arbeitsspiel sind allgemein bekannt. Ebenfalls allgemein bekannt ist die Technik einer Umschaltung des Einlassventilhubs der Brennkraftmaschine zur Verbrauchsreduktion. Hierdurch können die Androsselverluste und damit der Verbrauch, insbesondere bei homogenen Ottomotoren, signifikant reduziert werden. Die Umschaltung des Einlassventilhubs kann insbesondere auch mit zylinderselektiver Aktuatorik erfolgen.
-
Besonders kostengünstig sind Systeme zur Umschaltung des Einlassventilhubs, die nur einen Aktuator zur Umschaltung aller Einlassventilhübe umfassen. Bei diesen Systemen muss die Umschaltung des Einlassventilhubs für alle Zylinder gleichzeitig erfolgen. Nachteilig bei solchen kostenoptimierten Systemen ist die Tatsache, dass bei gleichzeitiger Umschaltung aller Zylinder sehr hohe Unterschiede zwischen den Füllungen aufeinander folgender Arbeitsspiele auftreten. Diese sehr großen Füllungsunterschiede verursachen große Drehmomentensprünge, die als unkomfortabel wahrgenommen werden.
-
Dieses erhöhte Drehmoment, dass sich durch eine überschüssige Füllung ergibt, kann durch eine Verschiebung des Zündwinkels zu späteren Zeitpunkten oder durch Eingriffe der Drosselklappe kompensiert werden. Bei den angesprochenen Systemen mit nur einem Aktuator ist es aufgrund der sehr hohen Füllungsunterschiede allerdings nicht möglich, die sich ergebenden Momentensprünge durch ein Verlegen des Zündwinkels zu späteren Zeitpunkten vollständig zu kompensieren. Eingriffe über die Drosselklappe wären nur mit signifikanten Verbrauchsnachteilen darstellbar. Ein solcher Eingriff würde bedeuten, dass bereits bei sehr niedrigen Saugrohrdrücken eine Umschaltung des Einlassventilhubs vorgenommen werden müsste. Hierdurch würde ein erheblicher Teil des Entdrosselungspotentials verschenkt werden.
-
Die
DE 10 2004 061 142 B4 geht aus von einem Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, die eine Einrichtung zur Umschaltung der wirksamen Ventilerhebungskurven von Ladungswechselventilen aufweist, wobei vor der Umschaltung die Drosselklappenstellung verändert wird. Dieser Schrift sind ebenfalls ein Korrektureingriff über den Lambdawirkungsgrad sowie ein Zündwinkeleingriff zu entnehmen.
-
Aus der
DE 10 2008 003 833 B3 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit einem Saugrohr bekannt, wobei der Druck im Saugrohr durch Änderung des Öffnungswinkels einer Drosselklappe geregelt wird und wobei bei Änderung eines Ventilhubes der Brennkraftmaschine der Sollwert des Druckes im Saugrohr angepasst wird.
-
In der
DE 103 41 070 A1 wird offenbart, dass es bei einem Umschaltungen des Ventilhubs oder der Ventilphase zu unerwünschten Drehmomentsprüngen kommen kann. Hierzu wird vorgeschlagen bei einem unzulässig großen Drehmomentensprung neben der üblichen Verstellung des Zündwinkels eine Mehrfacheinspritzung von Kraftstoff einzuleiten.
-
Der
EP 2 147 205 A1 ist ein Verfahren zur Erreichung einer möglichst guten Laufruhe zu entnehmen. Hierbei wird Kraftstoff in mindestens einer Einspritzung in einen Brennraum eines Zylinders eingespritzt. Mit einer Nacheinspritzung während eines Arbeitstakts des Zylinders wird Kraftstoff in den Brennraum des Zylinders drehmomentenneutral eingespritzt. Die Nacheinspritzung ist so bemessen, dass das Abgas im Wesentlichen einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffgemisch entspricht.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Demgegenüber hat das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche den Vorteil, dass neben der Momentenkompensationen durch eine Verschiebung des Zündwinkels zusätzlich Drehmoment durch magere Verbrennungen kompensiert wird, wenn eine Verschiebung des Zündwinkels den Momentensprung nicht vollständig kompensieren kann. Dies hat den Vorteil, dass auch die Momentensprünge, die aus großen Füllungsunterschieden resultieren, vollständig kompensiert werden können.
-
Endet die Magerlaufphase, wenn der Zündwinkel den vorgebbaren Schwellzündwinkel unterschreitet, so ist die Magerlaufphase besonders kurz, was besonders vorteilhaft für niedrige Emissionen, insbesondere NOx, ist.
-
Ist der vorgebbare Schwellzündwinkel der maximale Zündwinkel, bei dem eine sichere Verbrennung gewährleistet ist, so ist die Magerlaufphase so kurz wie möglich. Diese Wahl des Schwellzündwinkels ist daher besonders geeignet, um Abgasemissionen, insbesondere NOx, zu minimieren.
-
Wird die Füllungsänderungsvorrichtung derart angesteuert, dass die sich stationär ergebenden – d. h. bei unveränderter Füllungsänderungsvorrichtung und unverändertem Ventilhub über mehrere Arbeitsspiele gemittelten – Füllungen zum Beginn und zum Ende der Umschaltphase gleich sind, hat das den besonderen Vorteil, dass die Änderung des Zündwinkels und ein von Eins abweichendes Verbrennungsluftverhältnis λ auf einen besonders kurzen Zeitraum begrenzt werden können.
-
Ist während der Umschaltphase aber außerhalb der Magerlaufphase das Verbrennungsluftverhältnis stöchiometrisch, so hat dies den besonderen Vorteil, dass Abgasemissionen, insbesondere NOx, so gering wie möglich gehalten werden.
-
Ist während der Magerlaufphase der Zündwinkel konstant, hat dies den besonderen Vorteil, dass das erfindungsgemäße Verfahren besonders einfach ist.
-
Ändert während der Magerlaufphase die Füllungsänderungsvorrichtung eine die Füllung charakterisierende Größe, insbesondere die Drosselklappenstellung, so kann die Magerlaufphase besonders kurz gestaltet werden. Dies hat den Vorteil, dass Abgasemissionen, insbesondere NOx, so gering wie möglich gehalten werden.
-
Ändert die Füllungsänderungsvorrichtung während der Umschaltphase eine die Füllung charakterisierende Größe, insbesondere die Drosselklappenstellung, so hat dies den Vorteil, dass das erfindungsgemäße Verfahren besonders kurz, und somit besonders einfach ist.
-
Zeichnung
-
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine mit einer Ventilhubsänderungsvorrichtung;
-
2 schematische Verläufe charakteristischer Größen der Brennkraftmaschine während des erfindungsgemäßen Verfahrens,
-
3 schematische Verläufe charakteristischer Größen der Brennkraftmaschine während des erfindungsgemäßen Verfahrens;
-
4 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
1 zeigt einen Zylinder 10 einer Brennkraftmaschine mit einem Brennraum 20, einem Kolben 30, der mit einer Pleuelstange 40 mit einer Kurbelwelle 50 verbunden ist. Ein Kurbelwellenwinkelgeber 60 sensiert die Winkelposition der rotierenden Kurbelwelle 50. Diese Information über die Winkelstellung der Kurbelwelle 50 wird an ein Steuergerät 70 übermittelt.
-
Über ein Ansaugrohr 80 wird in bekannter Weise bei einer Abwärtsbewegung des Kolbens 30 zu verbrennende Luft in den Brennraum 20 gesaugt. Über ein Abgasrohr 90 wird die verbrannte Luft bei einer Aufwärtsbewegung des Kolbens 30 aus dem Brennraum 20 gedrückt. Die Menge der über das Ansaugrohr 80 angesaugten Luft wird über eine Füllungsänderungsvorrichtung, im Ausführungsbeispiel eine Drosselklappe 100, deren Stellung vom Steuergerät 70 bestimmt wird, eingestellt.
-
Über ein Einspritzventil 110, das im Ausführungsbeispiel direkt im Brennraum 20 angeordnet ist, wird Kraftstoff in die aus dem Ansaugrohr 80 angesaugte Luft gespritzt und ein Kraftstoff-Luft-Gemisch im Brennraum 20 erzeugt. Das Einspritzventils 110 kann aber beispielsweise auch im Ansaugrohr 80 angebracht sein. Eine Zündkerze 120 zündet das Kraftstoff-Luftgemisch. Das Steuergerät 70 regelt die Zeitpunkte der Einspritzung des Einspritzventils 110 und der Zündung der Zündkerze 120, in der Regel relativ zur Winkelstellung der Kurbelwelle 50. Die Winkelstellung der Kurbelwelle 50 zum Einspritzzeitpunkt wird als Einspritzwinkel, die Winkelstellung der Kurbelwelle 50 zum Zeitpunkt der Zündung als Zündwinkel bezeichnet.
-
Im Abgasrohr 90 befindet sich ein Lambdasensor 130, der das Verbrennungsluftverhältnis λ ermittelt, und an das Steuergerät 70 übermittelt. Ein NOx-Speicherkatalysator im Verlauf des Abgasrohrs 90 stellt sicher, dass der Anteil an NOx im Abgas deutlich reduziert wird.
-
Ein Einlassventil 160 an der Zuführung des Ansaugrohrs 80 zum Brennraum 20 wird über Nocken 180 von einer Nockenwelle 190 angetrieben. Ebenso wird ein Auslassventil 170 an der Zuführung des Abgasrohrs 90 zum Brennraum 20 über Nocken 182 von der Nockenwelle 190 angetrieben in. Die Nockenwelle 190 ist gekoppelt mit der Kurbelwelle 50. Üblicherweise führt die Nockenwelle 190 pro zwei Umdrehungen der Kurbelwelle 50 eine Umdrehung durch. Die Größe der Nocken 180, 182 bestimmt die Bewegung des Einlassventils 160 bzw. des Auslassventils 170. In 1 dargestellt ist ein Ventilhub 200 des Einlassventils 160.
-
Durch eine vom Steuergerät 70 ansteuerbare Nockenverstelleinrichtung 210 kann der dem Einlassventil 160 zugeordnete Nocken 180 zwischen einem kleinen Nocken 180a und einem großen Nocken 180b umgeschaltet werden. Ist der dem Einlassventil 160 zugeordnete Nocken 180 der kleine Nocken 180a, so ist der Ventilhub 200 kleiner als in dem Fall, in dem der dem Einlassventil 160 zugeordnete Nocken 180 der große Nocken 180b ist. Nockenverstelleinrichtung 210, kleiner Nocken 180 und großer Nocken 180b bilden somit eine Ventilhubänderungsvorrichtung 220.
-
Ebenso kann der dem Auslassventil 170 zugeordnete Nocken 182 von einem kleinen 182a und einem großen Nocken 182b umgeschaltet werden. Es ist möglich, dass jedem Zylinder 10 der Brennkraftmaschine eine eigene Nockenverstelleinrichtung 210 zugeordnet ist. Es ist aber auch möglich, dass die Nockenverstelleinrichtung 210 gleichzeitig die Nocken einiger oder aller Zylinder 10 schaltet.
-
2 illustriert das Verhalten charakteristischer Kenngrößen der Brennkraftmaschine beim Umschalten des dem Einlassventil 160 zugeordneten Nocken 180 vom kleinen Nocken 180a zum großen Nocken 180b. Dargestellt sind eine Position N der Nockenverstelleinrichtung 210, eine Stellung DK der Drosselklappe 100, eine Füllung F, die die dem Brennraum 20 pro Verbrennungstakt zugeführte Luftmenge bezeichnet, das Verbrennungsluftverhältnis λ, und der Zündwinkel ZW.
-
Zu Beginn des Verfahrens treibt der kleine Nocken 180a das Einlassventil 160 an, die Stellung N der Nockenverstelleinrichtung 210 ist dementsprechend „klein”. Zu einem ersten Zeitpunkt t1 steuert das Steuergerät 70 die Nockenverstelleinrichtung 210 so an, dass das Einlassventil 160 vom großen Nocken 180b angetrieben wird. Dieser Umschaltvorgang geht schnell, üblicherweise innerhalb einiger (beispielsweise: vier) Millisekunden. Nach erfolgter Umschaltung ist die Stellung N der Nockenverstelleinrichtung 210 „groß”.
-
Die dem Brennraum 20 über das Ansaugrohr 80 zugeführte Füllung F springt von einem ersten Füllungswert F1 unmittelbar nach dem ersten Zeitpunkt t1 auf einen maximalen Füllungswert Fmax. Dies ist bedingt durch den nach dem Umschalten auf den großen Nocken 180b vergrößerten Ventilhub 200 des Einlassventils 160. Die Stellung DK der Drosselklappe 100 wird erfindungsgemäß von einem ersten Wert DK1 bei der Stellung N gleich „klein” auf einen zweiten Wert DK2 nach dem Umschalten der Nockenverstelleinrichtung auf N gleich „groß” umgeschaltet. Dieses Umschalten der Drosselklappenstellung DK ist zu einem zweiten Zeitpunkt t2 abgeschlossen. Der zeitliche Abstand t2 – t1 beträgt beispielsweise einige hundert Millisekunden. Der Wert der zweiten Drosselklappenstellung DK2 wird so gewählt, dass die Füllung F nach dem zweiten Zeitpunkt t2 wieder gleich F1 ist. Nach dem Erreichen der des maximalen Füllungswerts Fmax wird die Füllung durch das langsame Zudrehen der Drosselklappe 100 somit beständig bis auf F1 zum zweiten Zeitpunkt t2 reduziert.
-
Das Zeitintervall (t1, t2) wird als eine Umschaltphase bezeichnet. Während dieser Umschaltphase (t1, t2) ist die Füllung F im Brennraum 20 gegenüber der Füllung F1 vor dem Zeitpunkt t1 erhöht. Diese zusätzliche Füllung generiert bei der Zündung des Kraftstoff-Luftgemischs im Brennraum 20 ein zusätzliches Drehmoment. Erfindungsgemäß wird dieses zusätzliche Drehmoment dadurch reduziert, dass unmittelbar nach dem ersten Zeitpunkt t1 die vom Einspritzventil 110 eingespritzte Kraftstoffmenge derart reduziert wird, dass das Verbrennungsluftverhältnis λ von einem ersten Wert λ1 auf einen maximalen Wert λmax ansteigt. Gleichzeitig wird der Zündwinkel ZW von einem ersten Zündwinkel ZW1 auf einen maximalen Zündwinkel ZWmax erhöht. Beide Maßnahmen, sowohl eine Erhöhung des Verbennungsluftverhältnisses λ als auch eine Erhöhung des Zündwinkels ZW, bewirken jeweils eine Reduktion des bei der Zündung des Kraftstoff-Luftgemischs im Brennraum 20 erzeugten Drehmoments.
-
Für eine zuverlässige Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemischs im Brennraum 20 darf der Zündwinkel ZW bestimmte Werte nicht überschreiten. Der Wert des maximalen Zündwinkels ZWmax kann betriebspunktabhängig insbesondere so gewählt werden, dass er dem maximalen Zündwinkel entspricht, bei dem eine sichere Verbrennung noch möglich ist. Bei diesem maximalen Zündwinkel ZWmax ergibt sich gleichzeitig auch die maximal mögliche Reduktion des durch die Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemischs erzeugten Drehmoments.
-
Das maximale Verbrennungsluftverhältnis λmax wird so gewählt, dass es in Verbindung mit dem gewählten maximalen Zündwinkel ZWmax, das von der Verbrennung mit dem maximalen Füllungswert Fmax generierte Drehmoment gerade auf den Wert des Drehmoments vor dem Zeitpunkt t1 reduziert.
-
Im weiteren zeitlichen Verlauf werden Zündwinkel ZW und Verbrennungsluftverhältnis λ stets so gewählt, dass das durch die Verbrennung resultierende Drehmoment gleich dem Drehmoment vor dem ersten Zeitpunkt t1 ist. Erfindungsgemäß wird zunächst der Zündwinkel auf den maximalen Zündwinkel ZWmax belassen und dass sich durch eine Verringerung der Füllung F ebenfalls verringernde zu kompensierende Überschussdrehmoment durch eine Verringerung des Verbrennungsluftverhältnisses λ erreicht. Zu einem dritten Zeitpunkt t3 ist das Verbrennungsluftverhältnis λ wieder auf den vor dem ersten Zeitpunkt t1 vorliegenden Wert λ1 reduziert. Das durch die zu diesem Zeitpunkt noch vorliegende überschüssige Füllung F generierte überschüssige Drehmoment wird nun alleine durch den Zündwinkel ZW kompensiert. Im weiteren Verlauf des Verfahrens vom dritten Zeitpunkt t3 bis zum zweiten Zeitpunkt t2 wird der Zündwinkel ZW entsprechend des sinkenden Überschussdrehmoments von ZWmax auf ZW1 reduziert. In den Betriebsbereichen, in denen es möglich ist, wird das überschüssige Drehmoment also durch den Zündwinkels ZW kompensiert. Wäre zur vollständigen Kompensation des überschüssigen Drehmoments eine Vergrößerung des Zündwinkels ZW über den maximalen Zündwinkel ZWmax hinaus notwendig, so wird das verbleibende überschüssige Drehmoment durch ein erhöhtes Verbrennungsluftverhältnis λ erreicht.
-
Zur Vermeidung erhöhter NOx-Emissionen wird der Wert der Variablen λ1 beispielsweise gleich Eins gesetzt. Das zeitliche Intervall TM zwischen dem ersten Zeitpunkt t1 und dem dritten Zeitpunkt t3 wird als Magerlaufphase bezeichnet. Ist ein NOx-Speicherkatalysator
140 vorhanden, so ist es erforderlich, dass das Verbrennungsluftverhältnis λ den Wert Eins annimmt, also stöchiometrisch ist. Dies kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch erreicht werden, dass zu einem späten Zeitpunkt, beispielsweise –130° Kurbelwellenwinkel, eine Nacheinspritzung von Kraftstoff durch das Einspritzventil
110 erfolgt, die das Verbrennungsluftverhältnis λ auf den Wert 1 absenkt, aber kein zusätzliches Drehmoment generiert. Eine solche drehmomentenneutrale Nacheinspritzung ist im Stand der Technik beispielsweise aus der
EP-2147205 A1 bekannt.
-
3 beschreibt den zeitlichen Verlauf der in 2 dargestellten charakteristischen Größen bei Umschaltung zu einem zweiten Zeitpunkt t2 des dem Einlassventil 160 zugeordneten Nocken 180 vom großen Nocken 180b zum kleinen Nocken 180a durch die Nockenverstelleinrichtung 210. Die Stellung N der Nockenverstelleinrichtung 210 springt zum zweiten Zeitpunkt t2 vom Wert „groß” zum Wert „klein”. Dies reduziert die Füllung F im Brennraum 20 zum zweiten Zeitpunkt t2 schlagartig. Aus diesem Grund wird die Stellung DK der Drosselklappe 100 beginnend ab einem ersten Zeitpunkt t1 von einer zweiten Drosselklappenstellung DK2 auf eine erste Drosselklappenstellung DK1 zum zweiten Zeitpunkt t2 soweit geöffnet, dass sich die Füllung F von einem ersten Füllungswert F1 zum ersten Zeitpunkt t1 auf einen maximalen Füllungswert Fmax kurz vor dem Zeitpunkt des Umschaltens der Nockenverstelleinrichtung 210 soweit erhöht, dass nach dem Umschalten der Nockenverstelleinrichtung 210 von einer ersten Stellung N = „groß” auf eine zweite Stellung N = „klein” die Größe der Füllung F genau auf den ersten Füllungswert F1 reduziert.
-
Das durch die zwischenzeitlich erhöhte Füllung F generierte erhöhte Drehmoment wird beginnend mit dem ersten Zeitpunkt t1 zunächst durch eine Erhöhung des Zündwinkels ZW von einem ersten Wert ZW1 beginnend kompensiert. Erreicht der Zündwinkel einen maximalen Zündwinkel ZWmax, was bei einem dritten Zeitpunkt t3 passiert, so beginnt das Verbrennungsluftverhältnis λ zu steigen. Zündwinkel ZW und Verbrennungsluftverhältnis λ sind jeweils so gewählt, dass sie gemeinsam das durch die gegenüber der ersten Füllung F1 erhöhte Füllung F generierte überschüssige Drehmoment kompensieren.
-
Der maximalen Zündwinkel ZWmax ist so gewählt ist, dass er dem maximalen Zündwinkel entspricht, der eine zuverlässige Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemischs zulässt. Vorteilhafterweise wird λ1 = 1 gewählt, und das Zeitintervall zwischen dem dritten Zeitpunkt t3 und dem zweiten Zeitpunkt t2 wird als Magerlaufphase Tm bezeichnet.
-
4 zeigt den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens für den in 2 illustrierten Fall des Umschaltens des dem Einlassventil 160 zugeordneten Nocken 180 von einem kleinen Nocken 180a zu einem großen Nocken 180b. Schritt 1000 markiert den Start des Verfahrens. In dem folgenden Schritt 1010 steuert das Steuergerät 70 die Nockenverstelleinrichtung 210 derart an, dass der Nocken 180 vom kleinen Nocken 180a auf den großen Nocken 180b umgeschaltet wird. Dies entspricht dem Zeitpunkt t1 in 2. Es folgt Schritt 1020.
-
In Schritt 1020 wird beispielsweise mit Hilfe von im Steuergerät 70 hinterlegten Kennfeldern oder auf Basis von im Steuergerät 70 hinterlegten Modellen die zweite Drosselklappenstellung DK2 berechnet. Im Ausführungsbeispiel wird DK2 so berechnet, dass die stationäre Füllung zum zweiten Zeitpunkt t2 gleich der stationären Füllung zum Zeitpunkt t1 ist. Ebenso ist aber auch möglich, dass die zweite Drosselklappenstellung DK2 so berechnet wird, dass die stationäre Füllung zum zweiten Zeitpunkt t2 von der stationären Füllung zum ersten Zeitpunkt t1 um eine vorgebbare Differenzfüllung abweicht. Dies kann beispielsweise dann erfolgen, wenn aufgrund einer geänderten Momentenanforderung zum zweiten Zeitpunkt t2 eine gegenüber dem ersten Zeitpunkt t1 geforderte Füllung sinnvoll ist. Nun folgt Schritt 1030.
-
In Schritt 1030 wird überprüft, ob die Stellung DK der Drosselklappe 100 die zweite Drosselklappenstellung DK2 erreicht hat. Ist wie in 2 illustriert der Wert der zweiten Drosselklappenstellung DK2 kleiner als der Wert der ersten Drosselklappenstellung DK1, so wird beispielsweise überprüft, ob der Wert der Drosselklappenstellung DK kleiner oder gleich dem Wert der zweiten Drosselklappenstellung DK2 ist. Ist dies der Fall, so folgt Schritt 1100, und das erfindungsgemäße Verfahrens endet. Dies entspricht dem zweiten Zeitpunkt t2 in 2.
-
In Schritt 1040 wird die Stellung DK der Drosselklappe 100 in Richtung der zweiten Drosselklappenstellung DK2 bewegt. Abhängig von der Art der Nockenverstelleinrichtung 210 und der Ausführung der Ansteuerung der Nockenverstelleinrichtung 210 durch das Steuergerät 70 kann dies beispielsweise durch Absenken eines Sollwerts der Position der Nockenverstelleinrichtung 210 um ein vorgebbares Inkrement geschehen. Es folgt Schritt 1050.
-
In Schritt 1050 wird abhängig von dem ersten Füllwert F1 und der momentanen Stellung DK der Drosselklappe beispielsweise auf Basis von Kennfeldern die momentane Füllungsüberhöhung und das daraus resultierende überschüssige Drehmoment errechnet, dass durch Änderung des Zündwinkels ZW und des Füllungsluftverhältnisses λ kompensiert werden soll. Es wird ferner unter der Annahme, dass das Verbrennungsluftverhältnis λ den Wert Eins annimmt, der Zündwinkel ZW berechnet, der notwendig ist, um das überschüssige Drehmoment zu kompensieren. In dem Fall, dass sich kein Zündwinkel ZW findet, mit dem das überschüssige Drehmoment kompensiert werden kann, oder in dem Fall, dass der errechnete Zündwinkel ZW größer ist als der maximale Zündwinkel ZWmax, so wird der Zündwinkel ZW auf den Wert ZWmax gesetzt. Es folgt Schritt 1060.
-
In Schritt 1060 wird überprüft, ob der Zündwinkel ZW gleich dem maximalen Zündwinkel ZWmax ist. Ist dies der Fall, so folgt Schritt 1070. ist dies nicht der Fall, so folgt Schritt 1080.
-
In Schritt 1070 wird auf Basis des eingestellten Zündwinkels ZW und des überschüssigen Drehmoments das Verbrennungsluftverhältnis λ berechnet, das notwendig ist, um das überschüssige Drehmoment zu kompensieren. Das Steuergerät 70 steuert das Einspritzventil 110 derart an, dass die eingespritzte Einspritzmenge das gewünschte Verbrennungsluftverhältnis λ erzeugt. Es folgt Schritt 1030.
-
In Schritt 1080 ist erkannt, dass das überschüssige Drehmoment vollständig durch Verstellen des Zündwinkels ZW kompensiert ist. Dies entspricht einem Zeitpunkt zwischen dem dritten Zeitpunkt t3 und dem zweiten Zeitpunkt t2 in 2. Das Steuergerät 70 steuert die von Einspritzventil 110 eingespritzte Einspritzmenge so, dass sich ein Verbrennungsluftverhältnis λ von Eins ergibt. Es folgt Schritt 1030.
-
5 illustriert das erfindungsgemäße Verfahren bei einer Umschaltung des dem Einlassventil 160 zugeordneten Nocken 180 vom großen Nocken 180b zum kleinen Nocken 180a.
-
Auf den Start des Verfahrens im Schritt 1000 folgt unmittelbar Schritt 1020, in dem die Größe der ersten Drosselklappenstellung DK1 so berechnet wird, dass nach der Umstellung des Nockens 180 vom großen Nocken 180b zum kleinen Nocken 180a die stationären Füllungen F1 zum ersten Zeitpunkt t1 und zum zweiten Zeitpunkt t2 gleich sind. Die Ausführung des Schritts 1020 entspricht dem ersten Zeitpunkt t1 in 3. Erneut ist es möglich, dass sich, beispielsweise aufgrund einer geänderten Momentenanforderung, die Füllung F zum ersten Zeitpunkt t2 und zum zweiten Zeitpunkt t2 um einen vorgebbaren Füllungsunterschied unterscheidet. In diesem Fall wird die erste Drosselklappenstellung DK1 so gewählt, dass sich der gewünschte Füllungsunterschied ergibt. Es folgt Schritt 1030.
-
In Schritt 1030 wird überprüft, ob die Stellung DK der Drosselklappe 100 die erste Drosselklappenstellung DK1 erreicht hat. In dem in 3 illustrierten Fall wird überprüft, ob die Stellung der Drosselklappe DK die erste Drosselklappenstellung DK1 erreicht oder überschritten hat. Ist dies der Fall, folgt Schritt 1090. Ist dies nicht der Fall, folgt Schritt 1040.
-
In Schritt 1090 wird die Stellung der Nockenwelle vom Wert N = „groß” zum Wert N = „klein” umgeschaltet. Dies entspricht dem zweiten Zeitpunkt t2 in 3. Es folgt Schritt 1100, mit dem das Verfahren endet.
-
In Schritt 1040 wird die Drosselklappenstellung DK in Richtung der ersten Drosselklappenstellung DK1 bewegt. Dies geschieht beispielsweise dadurch, dass das Steuergerät 70 eine Sollwertvorgabe für die Nockenverstelleinrichtung 210 um ein vorgebbares Inkrement erhöht. Es folgt Schritt 1050.
-
Schritte 1050, 1060, 1070 und 1080 entsprechen den in 4 illustrierten Schritten 1050, 1060, 1070 und 1080. Die erstmalige Ausführung von Schritt 1070 entspricht dem dritten Zeitpunkt t3 in 3.
-
Vor dem Ende 1100 des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auch vorgesehen sein, dass Zündwinkel ZW und Verbrennungsluftverhältnis λ auf die zum ersten Zeitpunkt t1 herrschenden Werte gesetzt werden. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die entsprechenden Werte zum Zeitpunkt t1 abgespeichert werden. Dies kann aber auch dadurch geschehen, dass vor dem Ende des Verfahrens die Schritte 1050, 1060, 1070 bzw. 1080 nochmals durchgeführt werden.
-
Bei dem in 4 in Zusammenhang mit 2 illustrierten Verfahren ergibt sich, dass zum ersten Zeitpunkt t1 die Abfrage in Schritt 1060 ergibt, dass der Zündwinkel ZW den maximalen Zündwinkel ZWmax erreicht oder überschritten hat, und somit Schritt 1070 ausgeführt wird. Da, wie oben erläutert, zum ersten Zeitpunkt t1 Schritt 1020 durchgeführt wird, wird somit Schritt 1070 erstmalig durchgeführt, wenn der Zündwinkel ZW den maximalen Zündwinkel ZWmax erreicht oder überschreitet. Dies markiert den Beginn der Magerlaufphase Tm. Zum dritten Zeitpunkt t3 wird in Schritt 1060 erstmalig zu Schritt 1080 verzweigt, was das Ende der Magerlaufphase Tm markiert.
-
Demgegenüber wird bei dem in 5 in Zusammenschau mit 3 illustrierten Verfahren zwischen dem ersten Zeitpunkt t1 und dem dritten Zeitpunkt t3 von Schritt 1060 zu Schritt 1080 verzweigt. Zum dritten Zeitpunkt t3 wird in Schritt 1060 erstmalig zu Schritt 1070 verzweigt, was den Beginn der Magerlaufphase Tm bezeichnet. Werden zum Ende des Verfahrens, wie oben beschrieben, die Werte des Zündwinkels ZW und des Verbrennungsluftverhältnisses λ auf die zum ersten Zeitpunkt t1 eingestellten Werte zurückgesetzt, so markiert dies das Ende der Magerlaufphase Tm.
-
Beginn und Ende der Magerlaufphase Tm fallen somit stets mit den Zeitpunkten zusammen, in denen der Wert des Zündwinkels ZW den maximalen Zündwinkel ZWmax erstmalig erreicht bzw. erstmalig verlässt.
-
Innerhalb der Umschaltphase (t1, t2), wird also die Stellung der Drosselklappe 100 geändert, um die stationäre Füllungsänderung zu kompensieren, die sich durch Umschalten des Ventilhubs 200 des Einlassventils 160 ergibt. Während dieser Umschaltphase (t1, t2) ergibt sich eine überhöhte Füllung, und damit ein erhöhtes Drehmoment. Dieses überschüssige Drehmoment wird durch eine Vergrößerung des Zündwinkels ZW kompensiert. Da der Zündwinkel ZW den maximalen Zündwinkel ZWmax jedoch nicht überschreiten kann, wird eine Magerlaufphase Tm dann eingefügt, wenn eine Erhöhung des Zündwinkels ZW auf den maximalen Zündwinkel ZWmax nicht ausreicht, um das sich durch die überhöhte Füllung ergebende überschüssige Drehmoment zu kompensieren. In dieser Magerlaufphase Tm wird das Verbrennungsluftverhältnis λ gerade so groß (insbesondere größer als Eins) gewählt, dass bei gleichzeitiger Erhöhung des Zündwinkels ZW auf den maximalen Zündwinkel ZWmax das überschüssige Drehmoment gerade kompensiert wird.
