DE102012104994B4

DE102012104994B4 - Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102012104994B4
Application number: DE102012104994.7A
Authority: DE
Inventors: Ernst Friedrich Ostertag; Marc Weiss
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2012-06-11
Filing date: 2012-06-11
Publication date: 2024-05-08
Anticipated expiration: 2032-06-12
Also published as: US20130327292A1; JP2013256952A; DE102012104994A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, die einen oder mehrere Zylinder umfasst, von denen einzelne deaktiviert und zeitlich optimiert wieder reaktiviert werden, um ein von der Brennkraftmaschine bereitgestelltes Drehmoment zu beeinflussen, wobei ein zeitlicher Verzug und/oder ein Verzug in Grad Kurbelwinkel beziehungsweise Umdrehungen der Brennkraftmaschine zwischen einer Ansteuerung und der Reaktivierung eines deaktivierten Zylinders beim Reaktivieren des deaktivierten Zylinders berücksichtigt wird, wobei eine Zeitvorgabe für die Reaktivierung eines deaktivierten Zylinders bereits vor einer entsprechenden Drehmomentanforderung ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine beim Deaktivieren eines Zylinders erfasste Zeitspanne und/oder ein Drehwinkel- beziehungsweise Umdrehungsverzug zwischen einer Ansteuerung und der Deaktivierung des Zylinders als Zeitvorgabe für den zeitlichen Verzug zwischen der Ansteuerung und der Reaktivierung des deaktivierten Zylinders verwendet wird, wobei in einem Drehzahlanpassungsvorgang eine Momentenanforderung vorhergesagt wird, wobei der Zeitpunkt für die Reaktivierung der Einspritzung des ausgeblendeten oder deaktivierten Zylinders durch eine Prädiktion des Drehzahlverlaufs ermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 102 61 857 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs bekannt, wobei bei einem Lastwechsel das Motormoment kurzzeitig verändert wird, um ein Kompensationsmoment zur Kompensation von Lastwechselreaktionen zu erzeugen. Hierbei wird aus einem zeitlichen Verlauf einer Motordrehzahl durch Differenzieren ein zeitlicher Verlauf einer Winkelbeschleunigung eines Schwungrads der Brennkraftmaschine bestimmt, durch weiteres Differenzieren des zeitlichen Verlaufs der Winkelbeschleunigung ein zeitlicher Verlauf der Steigung der Winkelbeschleunigung des Schwungrads bestimmt, bei einem Lastwechsel ein Zeitpunkt eines ersten Vorzeichenwechsels der Steigung der Winkelbeschleunigung bestimmt und zu diesem bestimmten Zeitpunkt das Kompensationsmoment erzeugt. Die amerikanische Offenlegungsschrift US 2011 / 0 239 987 A1 offenbart ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors mit einem Ventildeaktivierungsmechanismus, der von einem hydraulischen Aktor angetrieben wird, der durch Hydraulikdruck angetrieben wird, umfassend die folgenden Schritte: Senden eines Signals an Ölsteuerventile; Bestimmen einer Reaktionsverzögerungszeit, nachdem das Signal an die Ölsteuerventile gesendet wurde, bis Einlass- und Auslassventile aktiviert oder deaktiviert sind; Erstellen einer Steuerkarte als Reaktion auf Steuerparameter; Steuern des Ventildeaktivierungsmechanismus basierend auf dem Steuerkennfeld. Die amerikanische Offenlegungsschrift US 2008 / 0 040 019 A1 offenbart ein Verfahren zum Steuern des Betriebs einer Gruppe von Zylindern eines Verbrennungsmotors vom Viertakt-Mehrzylindertyp, wobei jeder der Zylinder dieser Gruppe mit mindestens einer Kraftstoffeinspritzdüse, einem Einlassventil, einem Auslassventil, Betätigungselementen für Steuern des Öffnens der Ventile gemäß der Entwicklung des Zyklus und Mittel, die von einem Motorsteuercomputer gemäß vorbestimmten Betriebsbedingungen des Motors angetrieben werden, um selektiv die Einlass- und Auslassventile zu aktivieren oder zu deaktivieren, wobei die Deaktivierung der Einlass- und Auslassventile der Zylinder im Verlauf eines gleichen Motorzyklus zu zwei unterschiedlichen, angepassten Zeiten ausgeführt werden; für die Einlassventile der Zylinder zu einem Zeitpunkt, der im Wesentlichen mit der Mitte des Zeitraums zusammenfällt, der sich zwischen der theoretischen Schließzeit des Einlassventils eines der Zylinder und der Öffnungszeit des Einlassventils eines anderen der Zylinder erstreckt, für die Auslassventile der Zylinder zu einem Zeitpunkt, der im Wesentlichen mit der Mitte des Zeitraums zusammenfällt, der sich zwischen der theoretischen Schließzeit des Auslassventils eines der Zylinder und der Öffnungszeit des Auslassventils eines anderen der Zylinder erstreckt. Die amerikanische Offenlegungsschrift US 2011 / 0 112 734 A1 offenbart ein Steuerverfahren für ein Fahrzeug, umfassend: Bestimmen des von einem Verbrennungsmotor erzeugten Drehmoments; Setzen eines Signals in einen aktiven Zustand, wenn das Drehmoment größer als ein vorbestimmtes Drehmoment ist und ein Schlupfbetrag zwischen einer Motorausgangsdrehzahl und einer Getriebeeingangsdrehzahl null ist, wobei das vorbestimmte Drehmoment einem möglichen Schwingungsbetrag entspricht, wenn der Schlupfbetrag null ist, und selektives Erhöhen des Schlupfbetrags über null als Reaktion auf das Setzen des Signals in den aktiven Zustand.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Bereitstellung von Drehmoment im Betrieb einer Brennkraftmaschine zeitlich weiter zu optimieren.
Die Aufgabe ist durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde herausgefunden, dass auch bei einer direkten Benzingeinspritzung ein Zeitverzug bis zur Umsetzung eines gewünschten Drehmoments auftritt, und zwar auch dann, wenn durch geeignete Verfahren der nächste zur Einspritzung anstehende Zylinder bekannt ist und dessen Einspritzung über eine Momentenanforderung angefordert wird. Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird der richtige Zeitpunkt für die Reaktivierung der Einspritzung eines deaktivierten Zylinders durch Prädiktion des Drehzahlverlaufs bereits vor einer Drehmomentanforderung so ermittelt, dass ein auch bei optimaler Ansteuerung des nächsterreichbaren Zylinders entstehender Zeitverzug berücksichtigt wird. Dadurch kann erreicht werden, dass das erforderliche Drehmoment exakt zu dem Zeitpunkt zur Verfügung steht, zu dem es benötigt wird. Dadurch, dass eine Zeitvorgabe für die Reaktivierung eines deaktivierten Zylinders bereits vor einer entsprechenden Drehmomentanforderung ermittelt wird, ergibt sich der Vorteil, dass der deaktivierte Zylinder bei der entsprechenden Drehmomentanforderung optimal angesteuert werden kann. Die beanspruchte Vorgehensweise hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als vorteilhaft erwiesen. Bedarfsabhängig kann die Zeitspanne anhand von Erfahrungswerten variiert werden. Außerdem kann ein unter Umständen entstehender Zeitverzug berücksichtigt und vermieden werden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine zukünftig erwartete Momentenanforderung zur Basis der Einspritzsteuerung beziehungsweise Reaktivierung eines deaktivierten Zylinders gemacht wird. Der richtige Zeitpunkt für die Reaktivierung der Einspritzung des deaktivierten Zylinders wird also durch Prädiktion des Drehzahlverlaufs bereits vor der Drehmomentanforderung ermittelt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Zylinder durch Deaktivieren/Reaktivieren einer Einspritzung deaktiviert/reaktiviert werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:

1 eine stark vereinfachte Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand eines Zeitstrahls;
2 eine Darstellung von Verläufen ohne Prädiktion und
3 die gleiche Darstellung wie in 2 mit Prädiktion zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine. Bei der Brennkraftmaschine handelt es sich um einen Otto-Motor eines Kraftfahrzeugs. Das abgegebene Drehmoment des Otto-Motors kann neben einer Luft- und Zündwinkelsteuerung auch durch Deaktivierung einzelner Verbrennungen beeinflusst werden. Insbesondere große Momentensprünge lassen sich oft nur dadurch erreichen. Allerdings ist aus Abgasgründen eine Abschaltung der Zündung nicht zulässig, es muss bereits die Einspritzung für die nicht auszuführende Verbrennung unterdrückt werden.
Da die Einspritzung in einem Homogen-Betrieb auch bei Benzindirekteinspritzung-Brennverfahren stets mit einem Vorlauf von etwa einer Motorumdrehung erfolgt, entsteht hier ein Zeitverzug bis zur Umsetzung des gewünschten Drehmoments, und zwar auch dann, wenn durch geeignete Verfahren der nächste zur Einspritzung anstehende Zylinder bekannt ist und dessen Einspritzung über die Momentenanforderung angefordert wird.
Für schnelle Regelvorgänge, wie zum Beispiel die Drehzahlanpassung an Doppelkupplungsgetrieben, führt dieser Zeitverzug selbst bei optimierter Einspritzansteuerung zu einem unbefriedigenden Einregelverhalten.
Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, um den richtigen Zeitpunkt für die Reaktivierung der Einspritzung durch Prädiktion des Drehzahlverlaufs bereits vor einer Drehmomentanforderung so zu ermitteln, dass der auch bei optimaler Ansteuerung des nächsterreichbaren Zylinders entstehende Zeitverzug berücksichtigt wird. Dadurch kann erreicht werden, dass das erforderliche Drehmoment exakt zu dem Zeitpunkt zur Verfügung steht, zu dem es benötigt wird.
In 1 ist mit einem Pfeil ein Zeitstrahl angedeutet, auf dem vier Zeitpunkte 1 bis 4 eingetragen sind. Zum Zeitpunkt 1 wird eine einzelne Verbrennung deaktiviert. Zu dem Zeitpunkt 2 soll die einzelne Verbrennung reaktiviert werden. Bei normaler Ansteuerung der Reaktivierung der einzelnen Verbrennung zum Zeitpunkt 2 erfolgt die tatsächliche Reaktivierung der Verbrennung erst zum Zeitpunkt 3.
Die zeitliche Verzögerung zwischen den Zeitpunkten 2 und 3 ist unerwünscht. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung wird die Reaktivierung der Verbrennung bereits zum Zeitpunkt 4 angesteuert. Dadurch wird besonders vorteilhaft erreicht, dass die tatsächliche Reaktivierung der Verbrennung exakt zum Zeitpunkt 2 stattfindet.
In 2 sind vier Verlaufslinien 21 bis 24 ohne Prädiktion oder Vorhersage einer zukünftig erwarteten Momentenanforderung dargestellt.
Die Verlaufslinie 21 zeigt den gewünschten Verlauf der Solldrehzahl. Die Verlauflinie 22 zeigt den Verlauf des gewünschten Sollmoments. Die Verlaufslinie 23 zeigt den Verlauf bei einer Anforderung einer Ausblendung eines Zylinders. Die Verlaufslinie 24 zeigt den Verlauf der Realisierung der Ausblendung des Zylinders.
Durch eine gestrichelte Linie 25 ist angedeutet, wie der realisierte Drehzahlverlauf vom gewünschten Drehzahlverlauf abweicht. Durch eine gestrichelte Linie 26 ist angedeutet, wie der realisierte Momentenverlauf vom gewünschten Sollmomentverlauf abweicht.
In 3 sind vier Verlaufslinien 31, 32, 33, 34 mit Prädiktion oder Vorhersage einer zukünftig erwarteten Momentenanforderung dargestellt.
Die Verlaufslinie 31 zeigt den gewünschten Solldrehzahlverlauf. Die Verlaufslinie 32 zeigt den gewünschten Sollmomentverlauf. Die Verlaufslinie 33 zeigt den Verlauf einer Anforderung zum Ausblenden eines Zylinders. Die Verlaufslinie 34 zeigt den Verlauf der Realisierung der Ausblendung des Zylinders.
Durch eine Doppelpfeil 36 ist ein zeitlicher Verzug angedeutet, der gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren beim Reaktivieren des deaktivierten oder ausgeblendeten Zylinders berücksichtigt wird. Durch eine gestrichelte Linie 37 ist die prädizierte oder vorhergesagte Drehzahl nach Verzug angedeutet.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, die einen oder mehrere Zylinder umfasst, von denen einzelne deaktiviert und zeitlich optimiert wieder reaktiviert werden, um ein von der Brennkraftmaschine bereitgestelltes Drehmoment zu beeinflussen, wobei ein zeitlicher Verzug und/oder ein Verzug in Grad Kurbelwinkel beziehungsweise Umdrehungen der Brennkraftmaschine zwischen einer Ansteuerung und der Reaktivierung eines deaktivierten Zylinders beim Reaktivieren des deaktivierten Zylinders berücksichtigt wird, wobei eine Zeitvorgabe für die Reaktivierung eines deaktivierten Zylinders bereits vor einer entsprechenden Drehmomentanforderung ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine beim Deaktivieren eines Zylinders erfasste Zeitspanne und/oder ein Drehwinkel- beziehungsweise Umdrehungsverzug zwischen einer Ansteuerung und der Deaktivierung des Zylinders als Zeitvorgabe für den zeitlichen Verzug zwischen der Ansteuerung und der Reaktivierung des deaktivierten Zylinders verwendet wird, wobei in einem Drehzahlanpassungsvorgang eine Momentenanforderung vorhergesagt wird, wobei der Zeitpunkt für die Reaktivierung der Einspritzung des ausgeblendeten oder deaktivierten Zylinders durch eine Prädiktion des Drehzahlverlaufs ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zukünftig erwartete Momentenanforderung zur Basis der Einspritzsteuerung beziehungsweise Reaktivierung eines deaktivierten Zylinders gemacht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Zylinder durch Deaktivieren/Reaktivieren einer Einspritzung deaktiviert/reaktiviert werden.