DE102011017185A1 - Method for operating an adjusting device of an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens, bei welchem die Stelleinrichtung in Abhängigkeit von wenigstens einem, eine Last der Verbrennungskraftmaschine charakterisierenden Signal (18) betrieben wird, wobei eine Verstellung des Verdichtungsverhältnisses bei einem anhand des Signals (18) erfassten Lastwechsels der Verbrennungskraftmaschine zumindest temporär unterdrückt wird, wenn wenigstens ein weiteres, erfasstes und einen Fahrzustand des Kraftwagens charakterisierendes Signal (24, 30, 42) wenigstens einen vorgebbaren Schwellenwert überschreitet.The invention relates to a method for operating an actuating device for variably setting at least one compression ratio of an internal combustion engine of a motor vehicle, in which the actuating device is operated as a function of at least one signal (18) that characterizes a load of the internal combustion engine, wherein an adjustment of the compression ratio is based on of the load change of the internal combustion engine detected by the signal (18) is at least temporarily suppressed if at least one further signal (24, 30, 42) that is detected and characterizes a driving state of the motor vehicle exceeds at least a predeterminable threshold value.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.The invention relates to a method for operating an adjusting device for variably setting at least one compression ratio of an internal combustion engine specified in the preamble of claim 1. Art.

Die EP 1 433 938 A2 offenbart einen Verbrennungsmotor mit einer Stelleinrichtung zum variablen Einstellen eines Verdichtungsverhältnisses des Verbrennungsmotors, wobei die Stelleinrichtung während eines Einlasshubs betreibbar ist, um ein aktuelles Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine zu ändern. Der Verbrennungsmotor ist fähig, eine Menge an Kraftstoff zu korrigieren, welche in dem Verbrennungsmotor eingespritzt wird, wobei die Korrektur der Menge an Kraftstoff in Abhängigkeit von dem Wechsel des Verdichtungsverhältnisses erfolgt.The EP 1 433 938 A2 discloses an internal combustion engine having an actuator for variably setting a compression ratio of the internal combustion engine, wherein the actuator is operable during an intake stroke to change a current compression ratio of the internal combustion engine. The internal combustion engine is capable of correcting an amount of fuel injected in the internal combustion engine, wherein the correction of the amount of fuel is performed in response to the change in the compression ratio.

Die DE 603 04 551 offenbart eine Brennkraftmaschine, die eine Vorrichtung für ein veränderbares Verdichtungsverhältnis aufweist, die während des Einlasshubes betätigbar ist, um ein tatsächliches Verdichtungsverhältnis des Motors zu verändern. Der Motor ist in der Lage, eine Kraftstoffmenge, welche in den Motor eingespritzt wird in Abhängigkeit von einer Veränderung in dem Verdichtungsverhältnis zu korrigieren. Die Brennkraftmaschine umfasst ferner ein Kraftstoffeinspritzventil für das Einspritzen von Kraftstoff in eine Einlassöffnung von zumindest einem Zylinder. Das Kraftstoffeinspritzventil spritzt eine erste Kraftstoffmenge während des Auslasshubes und eine zweite Kraftstoffmenge während des Einlasshubes ein. Ferner ist ein Steuermodul für das Steuern des Einspritzventils vorgesehen, um die zweite Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von der Veränderung in dem Verdichtungsverhältnis zu korrigieren.The DE 603 04 551 discloses an internal combustion engine having a variable compression ratio device operable during the intake stroke to vary an actual compression ratio of the engine. The engine is capable of correcting an amount of fuel injected into the engine depending on a change in the compression ratio. The internal combustion engine further comprises a fuel injection valve for injecting fuel into an inlet port of at least one cylinder. The fuel injection valve injects a first amount of fuel during the exhaust stroke and a second amount of fuel during the intake stroke. Further, a control module for controlling the injection valve is provided to correct the second fuel amount in response to the change in the compression ratio.

Ferner ist es aus der Entwicklung von Verbrennungskraftmaschinen bekannt, Stelleinrichtung zum Verstellen eines Verdichtungsverhältnisses der zugehörigen Verbrennungskraftmaschine in Abhängigkeit von einem eine Last der Verbrennungskraftmaschine charakterisierenden Signal zu betreiben, um das Verdichtungsverhältnis zu verändern. Die bekannten Verfahren weisen weiteres Potential auf, den Betrieb der Stelleinrichtung zu verbessern.Further, it is known from the development of internal combustion engines to operate adjusting means for adjusting a compression ratio of the associated internal combustion engine in response to a load characterizing the load of the internal combustion engine to change the compression ratio. The known methods have further potential to improve the operation of the actuator.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine derart weiter zu entwickeln, dass ein verbesserter Betrieb der Stelleinrichtung ermöglicht ist.It is therefore an object of the present invention to further develop a method for operating an adjusting device for variably setting at least one compression ratio of an internal combustion engine such that an improved operation of the adjusting device is made possible.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben einer Stelleinrichtung einer Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method for operating an adjusting device of an internal combustion engine having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the remaining claims.

Bei einem solchen Verfahren zum Betreiben einer Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens wird die Stelleinrichtung in Abhängigkeit von wenigstens einem, eine Last der Verbrennungskraftmaschine charakterisierenden Signal betrieben.In such a method for operating an adjusting device for variably setting at least one compression ratio of an internal combustion engine of a motor vehicle, the adjusting device is operated as a function of at least one signal characterizing a load of the internal combustion engine.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine Verstellung des Verdichtungsverhältnisses ausgehend von einem aktuell eingestellten, ersten Wert auf einen zweiten Wert dazu unterschiedlichen Wert bei einem anhand des Signals erfassten Lastwechsels der Verbrennungskraftmaschine zumindest temporär unterdrückt wird, wenn wenigstens ein weiteres erfasstes und einen Fahrzustand des Kraftwagens charakterisierendes Signal wenigstens einen vorgebbaren Schwellenwert insbesondere betragsmäßig überschreitet.According to the invention, an adjustment of the compression ratio is at least temporarily suppressed, starting from a currently set, first value to a second value different value for a load change of the internal combustion engine detected by the signal, if at least one further detected signal characterizing a driving state of the motor vehicle exceeds at least a predetermined threshold, in particular in terms of amount.

Bei der Verbrennungskraftmaschine mit dem wenigstens einen variabel einstellbaren Verdichtungsverhältnis dient die wenigstens eine zugehörige Steckeinrichtung zum Einstellen bzw. Verstellen des Verdichtungsverhältnisses dazu, das Verdichtungsverhältnis an thermodynamische Erfordernisse der Verbrennungskraftmaschine anzupassen. So kann die Verbrennungskraftmaschine an unterschiedliche Fahrzustände und Betriebspunkte angepasst und effizient betrieben werden. Dies geht einher mit einem besonders geringen Kraftstoffverbrauch und mit besonders geringen CO2-Emissionen der Verbrennungskraftmaschine.In the internal combustion engine having the at least one variably adjustable compression ratio, the at least one associated plug-in device for adjusting or adjusting the compression ratio serves to adapt the compression ratio to thermodynamic requirements of the internal combustion engine. Thus, the internal combustion engine can be adapted to different driving conditions and operating points and operated efficiently. This is accompanied by a particularly low fuel consumption and particularly low CO 2 emissions of the internal combustion engine.

Dabei wird das Verdichtungsverhältnis in Abhängigkeit von der Last bzw. in Abhängigkeit von dem die Last charakterisierende Signal eingestellt. Die Last der Verbrennungskraftmaschine wird dabei beispielsweise von einem Pedalsstellung eines Fahrpedals bestimmt bzw. vorgegeben, welches von einem Fahrer des Kraftwagens betätigt wird. Durch die Betätigung des Fahrpedals moduliert dieser ein gewünschtes Drehmoment und damit eine gewünschte Last, welche von der Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen ist.The compression ratio is set as a function of the load or as a function of the signal characterizing the load. The load of the internal combustion engine is determined or predetermined, for example, by a pedal position of an accelerator pedal, which is actuated by a driver of the motor vehicle. By the operation of the accelerator pedal this modulates a desired torque and thus a desired load, which is to be provided by the internal combustion engine.

Je nach Fahrweise und Fahrzustand kann es dabei zu einer abrupten Änderung der Pedalstellung des Fahrpedals kommen, was mit einem abrupten Lastwechsel einhergeht. Dabei wird durch die Pedalstellung beispielsweise ausgehend von einer hohen Lastanforderung zunächst eine demgegenüber geringere und anschließend wieder demgegenüber erhöhte Lastanforderung eingestellt.Depending on the driving style and driving condition, this can lead to an abrupt change in the pedal position of the accelerator pedal, which is accompanied by an abrupt load change. In this case, the pedal position, for example, based on a high load request initially set a contrast lower and then again contrast increased load request.

Herkömmlicherweise wird das Verdichtungsverhältnis zumindest unmittelbar auf die Auslassanforderung bzw. den Lastwechsel folgend verstellt. Dies bedeutet, dass es herkömmlicherweise zu abrupten und häufigen Verstellungen des Verdichtungsverhältnisses von einem ersten zu einem zweiten Wert (und ggf. wieder zurück) in einer nur kurzen Zeitspanne kommt. Dies kann den Betrieb insbesondere hinsichtlich der Darstellung einer gewünschten hohen Fahrdynamik er Verbrennungskraftmaschine und damit des Kraftwagens negativ beeinflussen. Conventionally, the compression ratio is adjusted at least immediately following the exhaust demand. This means that there are conventionally abrupt and frequent adjustments of the compression ratio from a first to a second value (and possibly back again) in only a short period of time. This can adversely affect the operation, in particular with regard to the representation of a desired high driving dynamics of the internal combustion engine and thus of the motor vehicle.

Diese Problematik ist durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden, da das Verstellen des Verdichtungsverhältnisses von dem ersten Wert auf den zweiten Wert vermieden ist. Bezogen auf das obige Beispiel bedeutet dies, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Verdichtungsverhältnis bei dem Lastwechsel hin zu einer niedrigeren Last und bei dem Lastwechsel zu einer wieder höheren Last nicht unmittelbar folgt, wenn das den Fahrzustand des Kraftwagens charakterisierende Signal den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.This problem is avoided by the method according to the invention, since the adjustment of the compression ratio is avoided from the first value to the second value. In relation to the above example, this means that in the method according to the invention the compression ratio does not immediately follow the load change to a lower load and the load change to a higher load again if the signal characterizing the driving condition of the motor vehicle exceeds the predetermined threshold value.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden somit nur die Einstellungen bzw. Verstellungen des Verdichtungsverhältnisses durchgeführt, welches tatsächlich notwendig sind und wenn sie sich schließlich günstig auf einen niedrigen Kraftstoffverbrauch und damit geringe CO2-Emissionen der Verbrennungskraftmaschine auswirkenIn the method according to the invention thus only the settings or adjustments of the compression ratio are performed, which are actually necessary and if they finally have a favorable effect on low fuel consumption and thus low CO 2 emissions of the internal combustion engine

Die Vermeidung bzw. zumindest temporäre Unterdrückung der Verstellung des Verdichtungsverhältnisses nicht oder nicht merklich negativ auf den Kraftstoffverbrauch aus, da durch die häufige Verstellung des Verdichtungsverhältnisses innerhalb der kurzen.The avoidance or at least temporary suppression of the adjustment of the compression ratio not or not noticeably negative on the fuel consumption, since by the frequent adjustment of the compression ratio within the short.

Zeitdauer ein Kraftstoffverbrauchsvorteil, welcher mit den Verstellungen und damit mit den Anpassungen des Verdichtungsverhältnisses an die Last einher gehen würde, überkompensiert werden würde. Im Endeffekt kann durch das erfindungsgemäße Verfahren gar ein geringerer Kraftstoffverbrauch realisiert werden, da eine häufige Energieaufnahme durch die Stelleinrichtung innerhalb der kurzen Zeitdauer vermieden ist.Period would be overcompensated for a fuel consumption advantage, which would go with the adjustments and thus with the adjustments of the compression ratio to the load. In the end, by the inventive method even a lower fuel consumption can be realized, since a frequent energy consumption is avoided by the actuator within the short period of time.

Die Stelleinrichtung umfasst zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses beispielsweise wenigstens einen Elektromotor, welcher zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses elektrischen Strom aufnimmt und somit elektrischen Strom verbraucht. Ebenso kann vorgesehen sein, dass die Stelleinrichtung einen hydraulisch betätigten Motor oder Antrieb umfasst, mittels welchem das Verdichtungsverhältnis variabel eingestellt werden kann. Ebenso ist es möglich, dass die Stelleinrichtung an den anderweitigen Antrieb zum Einstellen des Verdichtungsverhältnis umfasst. In jedem Fall kann durch das erfindungsgemäße Verfahren die Energieaufnahme der Stelleinrichtung gering gehalten werden, da unnötige und unnötig häufige Verstellungen des Verdichtungsverhältnisses zumindest temporär unterdrückt bzw. vermieden werden.The adjusting device comprises for adjusting the compression ratio, for example, at least one electric motor which receives electrical current for adjusting the compression ratio and thus consumes electric power. Likewise it can be provided that the adjusting device comprises a hydraulically actuated motor or drive, by means of which the compression ratio can be variably adjusted. It is also possible that the adjusting device to the other drive for adjusting the compression ratio comprises. In any case, the energy consumption of the adjusting device can be kept low by the inventive method, since unnecessary and unnecessarily frequent adjustments of the compression ratio are at least temporarily suppressed or avoided.

Dies bedeutet beispielsweise, dass der Elektromotor oder die hydraulisch betätigbare Stelleinrichtung hinsichtlich ihrer Dimensionen, ihrer Leistungsaufnahme sowie ihres Gewichts gering ausgebildet werden können. Insbesondere der geringe Bauraumbedarf führt zur Lösung und/oder zur Vermeidung von Packing-Problemen, insbesondere in einem platzkritsichen Bereich wie einem Motorraum des Kraftwagens, welcher zum Beispiel als Personenkraftwagens ausgebildet ist. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass eine Begrenzung der Last der Verbrennungskraftmaschine vermieden ist, wie es bei dem häufigen Einstellen bzw. Verstellen des Verdichtungsverhältnisses innerhalb der kurzen Zeitspanne der Falle sein kann. Im Falle der hydraulisch betätigbaren Stelleinrichtung kann das erfindungsgemäße Verfahren einen zu geringen oder fehlenden Druck eines hydraulischen Mediums, insbesondere Drucköls, vermeiden und hohe Stelldynamiken zum schnellen Einstellen und Verstellen des Verdichtungsverhältnisses gewährleisten.This means, for example, that the electric motor or the hydraulically actuated adjusting device can be made small in terms of their dimensions, their power consumption and their weight. In particular, the small space requirement leads to the solution and / or to avoid packing problems, especially in a platzkritsichen area such as an engine compartment of the motor vehicle, which is designed for example as a passenger car. Another advantage of the method according to the invention is that a limitation of the load of the internal combustion engine is avoided, as it can be with the frequent adjustment of the compression ratio within the short period of the trap. In the case of the hydraulically actuatable adjusting device, the method according to the invention can avoid too little or no pressure of a hydraulic medium, in particular pressure oil, and ensure high adjusting dynamics for rapid adjustment and adjustment of the compression ratio.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung charakterisiert das weitere Signal eine Beschleunigung des Kraftwagens als den Fahrzustand dieses. Dabei ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, während einer Beschleunigung mit relativ hoher Last, insbesondere Vollgas, der Verbrennungskraftmaschine ein relativ geringes Verdichtungsverhältnis insbesondere bei Durchführung eines Gangwechsels eines der Verbrennungskraftmaschine zugeordneten Getriebes des Kraftwagens bei beizubehalten.In an advantageous embodiment of the invention, the further signal characterizes an acceleration of the motor vehicle as the driving state of this. In this case, the method according to the invention makes it possible to maintain the combustion engine with a relatively low compression ratio during acceleration of a relatively high load, in particular full throttle, in particular when a gear change of a transmission of the motor vehicle associated with the internal combustion engine is carried out.

Bei einem solchen Gangwechsel kommt es herkömmlicherweise vor, dass der Fahrer des Kraftwagens eine geringere Last, insbesondere keine Last, anfordert als zeitlich vor dem Gangwechsel. Das heißt er geht vom Gas. Dies ist insbesondere der Fall, wenn das Getriebe als Handschaltgetriebe ausgebildet ist, bei welchem ein Gangwechsel manuell durch den Fahrer durchzuführen ist.In the case of such a gear change, it is conventional for the driver of the motor vehicle to request a lower load, in particular no load, than before the gear change. That means he's off the gas. This is particularly the case when the transmission is designed as a manual transmission, in which a gear change is performed manually by the driver.

Erst nach getätigtem Gangwechsel fordert der Fahrer wieder eine höhere Last an als während des Gangwechsels. Insbesondere fordert er wieder eine Volllast an. Mit anderen Worten heißt das, dass der Fahrer, welcher bei dem Gangwechsel vom Gas geht, nach dem Gangwechsel wieder auf das Gas geht und das Fahrpedal in einer entsprechende Pedalstellung bewegt.Only after the gear change has been made does the driver again demand a higher load than during the gear change. In particular, he again calls for a full load. In other words, this means that the driver, who goes from the gas during the gear change, after the gear change back on the gas and moves the accelerator pedal in a corresponding pedal position.

Um eine Verstellung des Verdichtungsverhältnisses zu vermeiden, obwohl der Fahrer eine entsprechend geringere Last anfordert als zeitlich vor dem Gangwechsel, wird das Verdichtungsverhältnis in Abhängigkeit von einer Betätigungsstellung einer Kupplung des Kraftwagens eingestellt. Hierbei wird insbesondere eine Verstellung des Verdichtungsverhältnisses ausgehend von einem vorliegenden Verdichtungsverhältnis hin zu einem demgegenüber höheren Verdichtungsverhältnis unterdrückt. In order to avoid an adjustment of the compression ratio, although the driver requests a correspondingly lower load than before the gear change, the compression ratio is set in dependence on an operating position of a clutch of the motor vehicle. In this case, in particular an adjustment of the compression ratio is suppressed starting from a present compression ratio towards a contrast higher compression ratio.

Die Kupplung ist dabei in Drehmomentenflussrichtung zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem dieser zugeordnete Getriebe zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Getriebe angeordnet. Durch Öffnen der Kupplung kann ein Drehmomentenfluss zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der Kupplung unterbrochen werden, während durch Schließen der Kupplung der Drehmomentenfluss geschlossen werden kann.The clutch is arranged in the direction of torque flow between the internal combustion engine and the associated transmission between the internal combustion engine and the transmission. By opening the clutch, a torque flow between the internal combustion engine and the clutch can be interrupted, while closing the clutch, the torque flow can be closed.

Wird anhand des den Betätigungszustand der Kupplung charakterisierenden Signals ermittelt, dass sich die Kupplung in einem geöffneten Zustand befindet, in welchem also der Drehmomentenfluss zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Getriebe unterbrochen ist, so wird eine Verstellung des Verdichtungsverhältnisses, insbesondere ausgehend von einem aktuell eingestellten Verdichtungsverhältnis hin zu einem demgegenüber höheren Verdichtungsverhältnis, für eine vorgebbare Zeitspanne unterdrückt. Diese Zeitspanne ist dabei derart zu wählen, dass bei zügiger Beschleunigung, das heißt bei Beschleunigung des Kraftwagens mit einer relativ hohen Last, die Verstellung des Verdichtungsverhältnis unterdrückt wird, jedoch bei einem langsamen Schaltvorgang, das heißt bei weniger zügiger Beschleunigung, das Verdichtungsverhältnis entsprechend des Lastwechsels verstellt, insbesondere erhöht, wird. Daraus ist es ersichtlich, dass das Betätigungszustand der Kupplung charakterisierende Signal das den Fahrzustand des Kraftwagens charakterisierende Signal ist. Überschreitet das den Betätigungszustand der Kupplung charakterisierende Signal einen Schwellenwert, so kann dadurch das Öffnen der Kupplung erfasst und die Verstellung des Verdichtungsverhältnisses zumindest temporär, das heißt für die vorgebbare Zeitspanne, unterdrückt werden.If, on the basis of the signal characterizing the actuation state of the clutch, it is determined that the clutch is in an open state, ie in which the torque flow between the internal combustion engine and the transmission is interrupted, then an adjustment of the compression ratio, in particular starting from a currently set compression ratio, will result to a contrast higher compression ratio, suppressed for a predetermined period of time. This period is to be chosen such that at rapid acceleration, that is, when accelerating the motor vehicle with a relatively high load, the adjustment of the compression ratio is suppressed, but at a slow shift, that is less rapid acceleration, the compression ratio corresponding to the load change adjusted, in particular heightened. From this it can be seen that the operating state of the clutch characterizing signal is the driving condition of the motor vehicle characterizing signal. If the signal characterizing the actuation state of the clutch exceeds a threshold value, then the opening of the clutch can be detected and the adjustment of the compression ratio can be suppressed at least temporarily, that is to say for the specifiable period of time.

Alternativ oder insbesondere zusätzlich ist es möglich, ein anderweitiges Signal als das im Fahrzustand des Kraftwagens charakterisierende Signal zu verwenden, um in dessen Abhängigkeit die Verstellung des Verdichtungsverhältnisses zu unterdrücken.Alternatively or in particular in addition, it is possible to use a signal other than the signal characterizing the driving condition of the motor vehicle in order to suppress the adjustment of the compression ratio as a function thereof.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Zeichnung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the drawing as well as the features and feature combinations mentioned below in the figure description and / or shown alone in the figure can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or alone, without the scope of To leave invention.

Die Zeichnung zeigt in der Figur ein Schaubild mit einer Mehrzahl von zeitlichen Verläufen von Signalen, von welchen zumindest ein Teil dazu dient, eine Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine zu betreiben.The drawing shows in the figure a diagram with a plurality of time courses of signals, of which at least one part serves to operate an adjusting device for variably setting at least one compression ratio of a reciprocating internal combustion engine.

Das Streben, Kraftstoffverbräuche sowie CO2-Emissionen von Hubkolben-Verbrennungskraftmaschinen gering zu halten, führt dazu, jeweils mit wenigstens eine Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses der zugehörigen Verbrennungskraftmaschine zu verwenden. Eine solche Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine weist wenigstens einen Brennraum in Form eines Zylinders auf, in welchem ein korrespondierender Kolben translatorisch relativ zum Zylinder bewegbar aufgenommen ist. Der Kolben ist dabei über ein Pleuel und ein Hebelelement an einem Hubzapfen einer Kurbelwelle der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine gelenkig gelagert und so gelenkig mit der Kurbelwelle verbunden. in Folge dieser gelenkigen Kopplung können translatorische Bewegungen des Kolbens in dem Zylinder in, rotatorische Bewegungen der Kurbelwelle umgewandelt werden.The pursuit to keep low fuel consumption and CO 2 emissions of reciprocating internal combustion engines low, leading to use each with at least one adjusting device for variably setting at least one compression ratio of the associated internal combustion engine. Such a reciprocating internal combustion engine has at least one combustion chamber in the form of a cylinder, in which a corresponding piston is received translationally relative to the cylinder movable. The piston is articulated via a connecting rod and a lever element to a crank pin of a crankshaft of the reciprocating internal combustion engine and thus pivotally connected to the crankshaft. as a result of this articulated coupling translational movements of the piston in the cylinder can be converted into, rotational movements of the crankshaft.

Das Hebelelement ist dabei an dem Hubzapfen gelagert und einerseits über das Pleuel mit dem Kolben gelenkig verbunden. Andererseits ist das Hebelelement mit der zugehörigen Stelleinrichtung gelenkig verbunden. Die Stelleinrichtung umfasst beispielsweise einen so genannten Hydrosteller. Dabei handelt es sich um einen hydraulisch, beispielsweise durch Drucköl, betätigbares Stellglied, mittels welchem das Hebelelement relativ zu dem Hubzapfen, an welchem das Hebelelement drehbar gelagert ist, zu drehen ist. Eine solche Drehung des Hebelelements um den Hubzapfen bewirkt eine Verschiebung des Kolbens in dem Zylinder relativ zu diesem. So kann das zu dem Zylinder und das zu dem Kolben korrespondierenden Verdichtungsverhältnis mittels des Hydrostellers variabel und bedarfsgerecht eingestellt werden.The lever member is mounted on the crank pin and hinged on the one hand via the connecting rod with the piston. On the other hand, the lever element is pivotally connected to the associated actuating device. The adjusting device comprises, for example, a so-called hydro adjuster. This is a hydraulic, for example by pressure oil, operable actuator, by means of which the lever element is to be rotated relative to the crank pin on which the lever element is rotatably mounted. Such rotation of the lever member about the crank pin causes displacement of the piston in the cylinder relative thereto. Thus, the compression ratio corresponding to the cylinder and to the piston can be set variably and as needed by means of the hydrostatic valve.

Die Einstellung bzw. die Verstellung des Verdichtungsverhältnisses erfolgt dabei in Abhängigkeit von einem eine Last der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine charakterisierenden Signal. Die Figur zeigt ein Diagramm 10, auf dessen Abszisse 12 die Zeit gemäß einem Richtungspfeil 14 fortlaufend aufgetragen ist. Auf einer Ordinate 16 des Diagramms 10 sind Werte aufgetragen, welche eine Pedalstellung eines Fahrpedals eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, mit der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine charakterisieren. Das Fahrpedal dient dazu, dass ein Fahrer des Kraftwagens ein gewünschtes Drehmoment, das heißt eine gewünschte Last, von der Verbrennungskraftmaschine anfordern kann. Dementsprechend ist in dem Diagramm 10 ein zeitlicher Verlauf 18 eingetragen, welcher die Stellung des Fahrpedals über die Zeit charakterisiert. Ferner charakterisiert der zeitliche Verlauf 18 die Lastanforderung des Fahrers durch entsprechendes Einstellen der Pedalstellung des Fahrpedals über die Zeit.The adjustment or the adjustment of the compression ratio takes place in dependence on a load characterizing the reciprocating internal combustion engine signal. The figure shows a diagram 10 , on the abscissa 12 the time according to a directional arrow 14 is continuously applied. On an ordinate 16 of chart 10 are plotted values which characterize a pedal position of an accelerator pedal of a motor vehicle, in particular a passenger car, with the reciprocating internal combustion engine. The accelerator pedal serves to allow a driver of the motor vehicle to request a desired torque, that is a desired load, from the internal combustion engine. Accordingly, in the diagram 10 a time course 18 registered, which characterizes the position of the accelerator pedal over time. Furthermore, the time course characterizes 18 the load request of the driver by adjusting the pedal position of the accelerator pedal over time.

Auf einer weiteren Ordinate 20 sind Werte aufgetragen, welche die Fahrgeschwindigkeit des Kraftwagens charakterisieren. Auf einer weiteren Ordinate 22 sind Werte aufgetragen, welche die Drehzahl der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine charakterisiert. Daraus ergibt sich, dass ein in dem Diagramm 10 eingetragener Verlauf 24 die Fahrgeschwindigkeit des Kraftwagens über der Zeit charakterisiert, während ein Verlauf 26 die Drehzahl der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine über der Zeit charakterisiert. Wie insbesondere anhand des zeitlichen Verlaufs 24 zu erkennen ist, befindet sich der Kraftwagen in einem Fahrzustand, in welchem der Kraftwagens beschleunigt wird.On another ordinate 20 values are plotted which characterize the driving speed of the motor vehicle. On another ordinate 22 Values are plotted which characterize the rotational speed of the reciprocating internal combustion engine. It follows that one in the diagram 10 registered history 24 the driving speed of the motor vehicle over time characterized during a course 26 characterized the speed of the reciprocating internal combustion engine over time. As in particular on the basis of the time course 24 can be seen, the car is in a driving condition in which the motor vehicle is accelerated.

Der Kraftwagen umfasst ein der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine zugeordnetes Getriebe, welches über eine Kupplung mit der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine koppelbar ist. Die Kupplung ist dabei zwischen einem geöffneten und einem geschlossenen Betätigungszustand betätigbar. in dem geöffneten Betätigungszustand ist ein Drehmomentenfluss zwischen der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine und dem Getriebe unterbrochen, während in dem geschlossenen Betätigungszustand ein solcher Drehmomentenfluss zwischen der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine und dem Getriebe geschlossen ist, so dass in das Getriebe ein Drehmoment von der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine eingeleitet werden kann.The motor vehicle comprises a transmission which is assigned to the reciprocating internal combustion engine and which can be coupled via a clutch to the reciprocating internal combustion engine. The clutch is operable between an open and a closed operating state. in the open operating state, a torque flow between the reciprocating internal combustion engine and the transmission is interrupted, while in the closed operating state, such a torque flow between the reciprocating internal combustion engine and the transmission is closed, so that in the transmission torque from the reciprocating internal combustion engine are introduced can.

Bei dem Getriebe handelt es sich um ein Handschaltgetriebe. Das heißt, ein Gangwechsel des Getriebes ist von dem Fahrer des Kraftwagens manuell vorzunehmen. Zum Durchführen eines Gangwechsels ist es erforderlich, dass der Fahrer die Kupplung von dem geschlossenen in den geöffneten Betätigungszustand überführt. Dies erfolgt beispielsweise durch Betätigen eines Kupplungspedals des Kraftwagens.The gearbox is a manual gearbox. That is, a gear change of the transmission is made manually by the driver of the motor vehicle. To perform a gear change, it is necessary for the driver to transfer the clutch from the closed to the open operating state. This is done for example by pressing a clutch pedal of the motor vehicle.

Auf einer weiteren Ordinate 28 sind Werte aufgetragen, welche den Betätigungszustand der Kupplung charakterisieren. Dementsprechend charakterisiert ein zeitlicher Verlauf 28 den Betriebszustand der Kupplung über der Zeit.On another ordinate 28 Values are plotted which characterize the operating state of the coupling. Accordingly, a time course characterizes 28 the operating condition of the clutch over time.

In dem Diagramm 10 ist ein Zeitpunkt 32 eingetragen, zu welchem der Fahrer einen Gangwechsel des Getriebes einleitet. Wie dem zeitlichen Verlauf 18 zu entnehmen ist, geht der Fahrer zunächst vom Gas, so dass die Lastanforderung geringer wird. Kurze Zeit später betätigt er die Kupplung und überführt sie von dem geschlossenen in den geöffneten Betätigungszustand. Wie anhand eines weiteren zeitlichen Verlaufs 34 zu erkennen ist, reicht die Zeit zwischen der Reduzierung der Lastanforderung (Gas wegnehmen) und dem durch den zeitlichen Verlauf 30 charakterisierten geöffneten Betätigungszustand der Kupplung nicht aus, dass der zeitliche Verlauf 34 einen Schwellenwert 36 erreicht.In the diagram 10 is a time 32 entered, to which the driver initiates a gear change of the transmission. As the time course 18 can be seen, the driver initially goes from the gas, so that the load requirement is lower. A short time later, it actuates the clutch and transfers it from the closed to the open operating state. As with a further time course 34 can be seen, the time between the reduction of the load request (gas take away) and the time by passing 30 characterized open actuation state of the clutch does not mean that the time course 34 a threshold 36 reached.

Der zeitliche Verlauf 34 charakterisiert dabei eine nach der Zeit integrierte Reglerabweichung eines ein aktuell eingestelltes Ist-Verdichtungsverhältnis charakterisierenden Ist-Signals von einem ein (in Abhängigkeit von der Last) einzustellendes Soll-Verdichtungsverhältnis charakterisierenden Soll-Signal.The time course 34 In this case, it characterizes a controller deviation, integrated after the time, of an actual signal characterizing a currently set actual compression ratio from a desired signal characterizing a desired compression ratio to be set as a function of the load.

Dieses Soll-Signal wird dabei in der Figur durch zeitliche Verläufe 38 charakterisiert. Auf einer weiteren Ordinate 40 des Diagramms 10 sind Werte aufgetragen, welche das Verdichtungsverhältnis der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine charakterisieren. Erreicht die nach der Zeit integrierte Reglerabweichung, welche durch den zeitlichen Verlauf 34 charakterisiert wird, den Schwellenwert 36, so wird das Ist-Verdichtungsverhältnis dem Soll-Verdichtungsverhältnis nachgeführt, und das Verdichtungsverhältnis wird ausgehend von einem aktuell eingestellten Wert (Ist-Wert) auf einen demgegenüber unterschiedlichen Wert (Soll-Wert) eingestellt.This desired signal is in the figure by time gradients 38 characterized. On another ordinate 40 of the diagram 10 Values are plotted which characterize the compression ratio of the reciprocating internal combustion engine. Achieves the integrated over time controller error, which by the time course 34 is characterized, the threshold 36 , the actual compression ratio is tracked to the target compression ratio, and the compression ratio is set from a currently set value (actual value) to a different value (target value).

Um unnötige Verstellungen des Verdichtungsverhältnisses beispielsweise bei dem Gangwechsel und in Folge von häufigen und schnellen Lastwechsel in einer nur kurzen Zeitspanne, wie es bei dem Gangwechsel der Fall ist, zu vermeiden, wird, wie anhand eines zeitlichen Verlaufs 42 erkennbar ist, eine Ausschaltflanke 44 des oder eines weiteren den Betätigungszustand der Kupplung charakterisierenden Signals zeitlich so verzögert, so dass auch die Zeit, bis der Fahrer wieder Gas gibt und eine wieder höhere Last anfordert, überbrückt wird, ohne dass die nach der Zeit integrierte Reglerabweichung (der zeitliche Verlauf 34) den Schwellenwert 36 erreicht bzw. überschreitet und eine Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses auslöst. Dies ist anhand eines Bereichs 46 in dem Diagramm 10 dargestellt.In order to avoid unnecessary adjustments of the compression ratio, for example in the gear change and as a result of frequent and rapid load changes in a short period of time, as is the case with the gear change, is, as based on a time course 42 It can be seen, a Ausschaltflanke 44 the time or until the driver accelerates again and requires a higher load is bridged, without the controller deviation integrated into the time (the time profile 34 ) the threshold 36 reaches or exceeds and causes an increase in the compression ratio. This is by area 46 in the diagram 10 shown.

Bei dem anhand der Figur illustrierten starken Beschleunigung des Kraftwagens mit einem Gangwechsel und häufigen Lastwechseln innerhalb einer kurzen Zeitspanne, wobei es zunächst ausgehend von einer relativ hohen Lastanforderung zu einer demgegenüber geringeren Lastanforderung und anschließend wieder zu einer demgegenüber höheren Lastanforderung kommt, wird durch das bzw. die Betätigungszustand charakterisierende Signal bzw. Signale die Reglerabweichung zurückgesetzt (resistiert), wodurch eine unerwünschte Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses während des Gangswechsels verhindert bzw. unterdrückt wird.In the illustrated with the figure strong acceleration of the motor vehicle with a gear change and frequent load changes within a short period of time, where it first starting from a relatively high load request to a comparatively lower load request and then again to a contrast higher load demand, the controller deviation is reset (resisted) by the or the operating state characterizing signal or signals, thereby preventing an undesirable increase in the compression ratio during the gear change or suppressed.

Dadurch ist ein besonders vorteilhafter Betrieb der Stelleinrichtung erreicht, da insbesondere hohe Stelldynamiken sowie Fahrdynamiken der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine und damit des Kraftwagens gewährleistet werden können. Darüber hinaus wird die Belastung des Hydrostellers gering gehalten, damit es nicht zu abrupten und häufigen Verstellungen des Verdichtungsverhältnisses innerhalb einer nur kurzen Zeitspanne kommt. Des Weiteren kann wenigstens eine Pumpe, mittels welcher der Hydrosteller mit dem hydraulischen Arbeitsmedium zu versorgen ist, hinsichtlich ihrer Leistung und ihrer Dimensionen gering ausgebildet werden. So weist der Hydrosteller mit der Pumpe ein geringes Gewicht, geringe Kosten sowie einen geringen Bauraumbedarf auf. Dabei ist es vermieden, dass eine Begrenzung der Last wegen einem zu hohen Verdichtungsverhältnis und fehlenden hydraulischen Arbeitsmedium zu Verringerung des Verdichtungsverhältnisses auftritt.As a result, a particularly advantageous operation of the adjusting device is achieved, since in particular high positioning dynamics and driving dynamics of the reciprocating internal combustion engine and thus of the motor vehicle can be ensured. In addition, the load on the hydrostatic actuator is kept low, so that it does not come to abrupt and frequent adjustments of the compression ratio within a short period of time. Furthermore, at least one pump, by means of which the hydraulic actuator is to be supplied with the hydraulic working fluid, be made low in terms of their performance and their dimensions. Thus, the hydraulic plate with the pump has a low weight, low cost and low space requirement. It is avoided that a limitation of the load due to a high compression ratio and lack of hydraulic working fluid to reduce the compression ratio occurs.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Diagrammdiagram
1212
Abszisseabscissa
1414
Richtungspfeilarrow
1616
Ordinateordinate
1818
zeitlicher Verlauftime course
2020
Ordinateordinate
2222
Ordinateordinate
2424
zeitlicher Verlauftime course
2626
zeitlicher Verlauftime course
2828
Ordinateordinate
3030
zeitlicher Verlauftime course
3232
Zeitpunkttime
3434
zeitlicher Verlauftime course
3636
Schwellenwertthreshold
3838
zeitliche Verläufetemporal courses
4040
Ordinateordinate
4444
Ausschaltflankeswitch-off
4646
BereichArea

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1433938 A2 [0002] EP 1433938 A2 [0002]
  • DE 60304551 [0003] DE 60304551 [0003]

Claims (7)

Verfahren zum Betreiben einer Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens, bei welchem die Stelleinrichtung in Abhängigkeit von wenigstens einem, eine Last der Verbrennungskraftmaschine charakterisierenden Signal (18) betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verstellung des Verdichtungsverhältnisses bei einem anhand des Signals (18) erfassten Lastwechsels der Verbrennungskraftmaschine zumindest temporär unterdrückt wird, wenn wenigstens ein weiteres, erfasstes und einen Fahrzustand des Kraftwagens charakterisierendes Signal (24, 30, 42) wenigstens einen vorgebbaren Schwellenwert überschreitet.Method for operating an adjusting device for variably setting at least one compression ratio of an internal combustion engine of a motor vehicle, in which the actuating device depends on at least one signal characterizing a load of the internal combustion engine ( 18 ), characterized in that an adjustment of the compression ratio in a signal based on the ( 18 ) detected load change of the internal combustion engine is at least temporarily suppressed if at least one further, detected and a driving condition of the motor vehicle characterizing signal ( 24 . 30 . 42 ) exceeds at least a predefinable threshold. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung des Verdichtungsverhältnisses durchgeführt wird, wenn das weitere Signal (24, 30, 42) unterhalb des vorgebbaren Schwellenwerts liegt.A method according to claim 1, characterized in that the adjustment of the compression ratio is performed when the further signal ( 24 . 30 . 42 ) is below the predefinable threshold. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Signal (24, 30, 42) eine Beschleunigung des Kraftwagens als den Fahrzustand charakterisiert.Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the further signal ( 24 . 30 . 42 ) Characterized an acceleration of the motor vehicle as the driving condition. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung des Verdichtungsverhältnisses bei einem Gangwechsel eines manuell betätigbaren und der Verbrennungskraftmaschine zugeordneten Getriebes des Kraftwagens unterdrückt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the adjustment of the compression ratio during a gear change of a manually operable and the internal combustion engine associated transmission of the motor vehicle is suppressed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung des Verdichtungsverhältnisses in Abhängigkeit von einem, einen Betätigungszustand einer Kupplungseinrichtung zum Koppeln der Verbrennungskraftmaschine mit einem Getriebe des Kraftwagens charakterisierenden Signal (30, 42) als das weitere Signal (24, 30, 42) unterdrückt wird, wobei bei Auftreten wenigstens eines eine Veränderung des Betätigungszustands charakterisierenden Auslöseereignisses (44) das Verdichtungsverhältnis zumindest temporär unterdrückt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the adjustment of the compression ratio as a function of a, an operating state of a coupling device for coupling the internal combustion engine with a transmission of the motor vehicle characterizing signal ( 30 . 42 ) as the further signal ( 24 . 30 . 42 ) is suppressed, wherein upon occurrence of at least one of a change of the actuation state characterizing trigger event ( 44 ) the compression ratio is at least temporarily suppressed. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslöseereignis einen geöffneten Betätigungszustand der Kupplungseinrichtung charakterisiert.A method according to claim 5, characterized in that the triggering event characterizes an open operating state of the coupling device. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Signal (18) eine Stellung eines Fahrpedals des Kraftwagens charakterisiert.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first signal ( 18 ) characterizes a position of an accelerator pedal of the motor vehicle.
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