DE102015204155B3 - Method for torque-neutral switching of operating states of an actuator of an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zur momentenneutralen Umschaltung der Betriebszustände eines Aktuators einer Brennkraftmaschine (100) sieht vor, den für eine momentenneutrale Umschaltung der Betriebszustände des Aktuators (12) erforderlichen Sollpegels eines Saugrohrabsolutdrucks zu ermitteln. Wenn der Saugrohrabsolutdruck durch die Änderung des Ladedrucks auf den Sollpegel einstellbar ist, wird ein Pegel des Ladedrucks, durch den es ermöglicht ist, nach dem Öffnen eines Volumenstrom-Regelungsventils (30) der Brennkraftmaschine den Sollpegel des Saugrohrabsolutdrucks im Saugrohr (3) bereitzustellen, ermittelt und der ermittelte Pegel des Ladedrucks in einer Ladeluftstrecke (2) der Brennkraftmaschine erzeugt. Zum Bereitstellen des Sollpegels des Saugrohrabsolutdrucks im Saugrohr (3) wird das Volumentstrom-Regelungsventil (30) geöffnet und der Aktuator (12) zwischen den Betriebszuständen umgeschaltet.A method for torque-neutral switching of the operating states of an actuator of an internal combustion engine (100) provides to determine the required for a moment-neutral switching of the operating states of the actuator (12) desired level of Saugrohrabsolutdrucks. If the Saugrohrabsolutdruck is adjustable by the change of the boost pressure to the target level, a level of boost pressure, by which it is possible after opening a flow control valve (30) of the internal combustion engine to provide the target level of Saugrohrabsolutdrucks in the intake manifold (3) determined and the determined level of the boost pressure in a charge air passage (2) of the internal combustion engine generates. To provide the desired level of Saugrohrabsolutdrucks in the intake manifold (3), the volume flow control valve (30) is opened and the actuator (12) switched between the operating conditions.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur momentenneutralen Umschaltung von Betriebszuständen eines Aktuators einer Brennkraftmaschine. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Motorsteuereinrichtung zur Steuerung einer momentenneutralen Umschaltung von Betriebszuständen eines Aktuators einer Brennkraftmaschine. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine mit einer momentenneutralen Umschaltung von Betriebszuständen eines Aktuators der Brennkraftmaschine.The invention relates to a method for torque-neutral switching of operating states of an actuator of an internal combustion engine. Furthermore, the invention relates to a motor control device for controlling a torque-neutral switching of operating states of an actuator of an internal combustion engine. Moreover, the invention relates to an internal combustion engine with a torque-neutral switching of operating states of an actuator of the internal combustion engine.

Zur Regelung des Massenstroms in den Zylinder eines Verbrennungsmotors einer Brennkraftmaschine sind Aktuatoren vorgesehen, die in verschiedenen Betriebszuständen betreibbar sind. Die Aktuatoren können beispielsweise zwischen den Betriebszuständen umgeschaltet werden. Zu den Aktuatoren zur Regelung des Luftmassenstroms in den Zylinder gehören beispielsweise digital schaltende Ein- und Auslassventile.For controlling the mass flow in the cylinder of an internal combustion engine of an internal combustion engine actuators are provided which are operable in different operating conditions. The actuators can be switched, for example, between the operating states. The actuators for controlling the air mass flow in the cylinder include, for example, digitally switching inlet and outlet valves.

Verbrennungsmotoren saugen die für die Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffs notwendige Luft durch die geöffneten Einlassventile an. Aktuatoren, die beim Umschalten ihrer Betriebs- beziehungsweise Schaltzustände eine schlagartige Änderung des Luftmassenstroms, beispielweise eine Änderung des Luftmassenstroms von mehr als 5% bewirken, erfordern besondere Beachtung. Die bei der Verbrennung entstandenen Verbrennungsabgase werden während des auf den Ansaugtakt folgenden Ausschiebetakts durch die dann geöffneten Auslassventile in den Abgastrakt ausgeschoben. Zur Optimierung des Ladungswechsels wird bei modernen Verbrennungsmotoren die Phasenlage der Einlass- und Auslassnockenwelle in Abhängigkeit von beispielsweise der Drehzahl und Motorlast verschoben. Zusätzlich kann die Variation des Ventilhubs angewendet werden. Dabei ist zwischen vollvariablem und stufenweise umschaltbarem Ventilhub zu unterscheiden.Internal combustion engines suck in the air necessary for the combustion of the injected fuel through the opened intake valves. Actuators that cause a sudden change in the air mass flow, for example, a change in the air mass flow of more than 5% when switching their operating or switching states require special attention. The combustion exhaust gases produced during the combustion are pushed out into the exhaust gas tract during the exhaust stroke following the intake stroke through the then opened exhaust valves. To optimize the charge cycle, the phase angle of the intake and exhaust camshaft is shifted depending on, for example, the speed and engine load in modern internal combustion engines. In addition, the variation of the valve lift can be used. It is important to distinguish between fully variable and gradually switchable valve lift.

Die stufenweise Umschaltung des Ventilhubs wird entweder am Einlass- oder Auslassventil sowie in einigen wenigen Fällen auch an Einlass- und Auslassventilen eingesetzt. Die Anzahl der zur Anwendung kommenden Ventilhübe kann dabei von zwei bis zu mehreren variieren. Prinzip bedingt ändert sich bei der stufenweisen Ventilhubumschaltung bei festgehaltenem Saugrohrabsolutdruck im Allgemeinen der Massenstrom in den Zylinder, die sogenannte Zylinderfüllung. Anders ausgedrückt muss zur Aufrechterhaltung des gleichen Massenstroms in den Zylinder bei den unterschiedlichen Betriebszuständen beziehungsweise Ventilhüben der Ventile für den gleiche Massenstrom in den Zylinder der Saugrohrabsolutdruck entsprechend angepasst werden.The step-by-step switching of the valve lift is used either at the intake or exhaust valve and in a few cases also at intake and exhaust valves. The number of valve strokes used can vary from two to several. Due to the principle, the mass flow into the cylinder, the so-called cylinder filling, generally changes during the stepwise valve lift switching while the suction pipe absolute pressure is maintained. In other words, in order to maintain the same mass flow in the cylinder at the different operating conditions or valve strokes of the valves for the same mass flow into the cylinder, the Saugrohrabsolutdruck must be adjusted accordingly.

Dies bedeutet, dass für eine momentenneutrale Ventilhubschaltung nur Betriebspunkte mit gleicher beziehungsweise minimal unterschiedlicher Zylinderfüllung zwischen beiden Ventilhüben in Frage kommen oder entsprechende Maßnahmen zur Anpassung des Motormoments getroffen werden müssen.This means that for a moment-neutral valve lift only operating points with the same or minimally different cylinder filling between the two valve lifts in question or appropriate measures must be taken to adjust the engine torque.

Ersteres bedeutet, dass sich im Umschaltpunkt zwischen verschiedenen Ventilhüben die so genannten Schlucklinien für die beiden Ventilhübe, zwischen denen umgeschaltet werden soll, schneiden müssen. Dies ist jedoch eine wesentliche Einschränkung der für eine momentenneutrale Umschaltung in Frage kommenden Betriebspunkte und zieht damit eine deutliche Reduzierung des Verbesserungspotentials nach sich.The former means that at the changeover point between different valve strokes the so-called siplines for the two valve strokes, between which it is to be switched, have to intersect. However, this is a significant limitation of the operating points that are possible for torque-neutral switching and thus entails a significant reduction in the potential for improvement.

Die Anpassung des Motormoments kann, je nach Schaltrichtung, durch einen Zündwinkeleingriff beziehungsweise durch die Kombination aus dem Erhöhen des Saugrohrabsolutdrucks und einem Zündwinkeleingriff erreicht werden. Wenn der Saugrohrabsolutdruck erhöht werden muss, so hat dies vor der eigentlichen Ventilhubumschaltung zu geschehen, was, um einen Anstieg des Motormoments zu verhindern, einen Zündwinkeleingriff bedingt. Allerdings ist ein derartiger Zündwinkeleingriff grundsätzlich unerwünscht, weil damit eine Verschlechterung des Wirkungsgrades und eine Änderung der Akustik des Motors einhergehen. Auch stößt diese Methode an ihre Grenzen, wenn bei extremen Füllungsunterschieden eines Zylinders der Zündwinkel so spät gezogen werden muss, dass die Brenngrenze des Motors erreicht beziehungsweise überschritten wird.The adjustment of the engine torque can, depending on the switching direction, be achieved by a Zündwinkeleingriff or by the combination of increasing the Saugrohrabsolutdrucks and a Zündwinkeleingriff. If the intake manifold absolute pressure needs to be increased, this must be done prior to actual valve lift switching, which requires ignition angle engagement to prevent engine torque from increasing. However, such a Zündwinkeleingriff is basically undesirable, because it goes hand in hand with a deterioration of the efficiency and a change in the acoustics of the engine. This method also reaches its limits when, in the case of extreme filling differences of a cylinder, the ignition angle has to be pulled so late that the combustion limit of the engine is reached or exceeded.

Aus der DE 103 50 150 A1 ist ein Verbrennungsmotor und ein Betriebsverfahren mit Ventilumschaltung und Ladeluftaufladung für eine Brennkraftmaschine bekannt. Dabei wird die Ansaugluft in einem Luftsammler durch einen Lader aufgeladen und der Ventilhub vom Einlassventil oder Auslassventil des Verbrennungsmotors mit einer Stellvorrichtung eingestellt. Der Ladedruck der Ansaugluft für die Verbrennungsräume im Luftsammler und der Ventilhub werden von einer Motorsteuerung entsprechend der Fahrpedalstellung mittels Kennfeldern eingestellt. Gleichzeitig mit einer Ventilhubumschaltung wird der Ladedruck der Ansaugluft abgebaut. Der Ladedruck im Luftsammler wird abgebaut, in dem über eine Umluftklappe eine Verbindung des Luftsammlers zum Umgebungsdruck hergestellt wird.From the DE 103 50 150 A1 For example, an internal combustion engine and an operation method with valve switching and charge air charging for an internal combustion engine are known. In this case, the intake air is charged in an air collector by a supercharger and set the valve lift from the intake valve or exhaust valve of the internal combustion engine with an adjusting device. The boost pressure of the intake air for the combustion chambers in the air collector and the valve lift are set by a motor controller according to the accelerator pedal position by means of maps. Simultaneously with a valve lift switching the charge pressure of the intake air is reduced. The boost pressure in the air collector is reduced, in which via a recirculation damper a connection of the air collector is made to the ambient pressure.

Die DE 10 2008 042 510 A1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Momentenaufbau bei einem aufgeladenen Verbrennungsmotor während einer aktiven Fahrdynamikregelung. Insbesondere betrifft diese Druckschrift ein Verfahren zum Ermitteln eines Ladedruckstellwerts zum Einstellen eines Ladedrucks in einem aufgeladenen Verbrennungsmotor, sodass eine gewünschte Luftfüllung in einem Zylinder des Verbrennungsmotors einstellbar ist mit folgenden Schritten: a) Vorgeben eines Soll-Saugrohrdrucks zum Ansteuern des Verbrennungsmotors, wobei der Soll-Saugrohrdruck einen gewünschten Druck in einem Saugrohr des Verbrennungsmotors zum Bereitstellen der Luftfüllung angibt; b) Ermitteln eines Ladedruck-Offsets gemäß einer ersten Funktion abhängig von einem Betriebspunkt des Verbrennungsmotors, insbesondere abhängig von einem durch den Saugrohrdruck und einer Motordrehzahl bestimmten Betriebspunkt des Verbrennungsmotors; c) Ermitteln des Ladedruckstellwerts abhängig von dem Soll-Saugrohrdruck und abhängig von dem Ladedruck-Offset. Dadurch kann eine Momentenreserve bei einem aufgeladenen Verbrennungsmotor im Ladedruckbereich durch eine koordinierte Steuerung vom Saugrohrabsolut- und Ladedruck mittels Drosselklappe und Turbolader aufgebaut werden. Eine Berücksichtigung einer Ventilumschaltung erfolgt dabei nicht. The DE 10 2008 042 510 A1 shows a method and a device for torque build-up in a supercharged internal combustion engine during an active vehicle dynamics control. In particular, this document relates to a method for determining a boost pressure setting value for setting a charge pressure in a supercharged internal combustion engine, so that a desired air charge in a cylinder of the internal combustion engine is adjustable with the following steps: a) Specification of a target intake manifold pressure for driving the internal combustion engine, wherein the target Saugrohrdruck indicates a desired pressure in a suction pipe of the internal combustion engine for providing the air filling; b) determining a boost pressure offset according to a first function depending on an operating point of the internal combustion engine, in particular depending on a determined by the intake manifold pressure and an engine speed operating point of the internal combustion engine; c) determining the boost pressure control value dependent on the target intake manifold pressure and dependent on the boost pressure offset. As a result, a torque reserve for a supercharged internal combustion engine in the boost pressure region can be established by coordinated control of intake manifold absolute and boost pressure by means of throttle valve and turbocharger. A consideration of a valve change does not take place.

In der DE 10 2010 023 636 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsaggregats eines Kraftfahrzeugs beschrieben, wobei vom Antriebsaggregat ein von einem Fahrerwunschmoment abhängiges Antriebsaggregatmoment dadurch bereitgestellt wird, dass abhängig vom Fahrerwunschmoment ein Sollwert für einen Luftmassenstrom oder einen Luftdruck in einem Sammler des Antriebsaggregats ermittelt und auf Basis dieses Sollwerts eine Stellgröße für eine Drosselklappe des Antriebsaggregats ermittelt wird. Dabei wird abhängig von dem Sollwert für den Luftmassenstrom oder den Luftdruck über ein D-Tn-Vorsteuerglied eine Vorsteuerstellgröße für die Drosselklappe ermittelt.In the DE 10 2010 023 636 A1 a method for operating a drive assembly of a motor vehicle is described, wherein the drive unit is dependent on a driver torque desired drive unit torque is provided by the fact that depending on the driver's desired torque a setpoint for an air mass flow or air pressure in a collector of the drive unit determined and based on this setpoint a manipulated variable for a throttle valve of the drive unit is determined. In this case, depending on the desired value for the air mass flow or the air pressure via a D-Tn pilot control element, a pilot control variable for the throttle valve is determined.

Die DE 10 2004 061 143 A1 zeigt ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, die für die Steuerung des Ladungswechsels wenigstens zwei unterschiedliche Ventilerhebungskurven aufweist, wobei in die eine Richtung zur Umschaltung der wirksamen Ventilerhebungskurven vorgesehen ist, die über die Ansteuerung von Stellgliedern die jeweils wirksame Ventilerhebungskurve umschaltet. Die Brennkraftmaschine weist wenigstens eine von einem Steuergerät ansteuerbare Drosselklappe und wenigstens ein steuerbares Einspritzelement auf und die Steuerung zur Umschaltung erfolgt derart, dass aus Betriebsparametern der Brennkraftmaschine die Erkennung einer Umschaltanforderung erfolgt. Zur Ermittlung des Ansteuersignals der Drosselklappe wird die Totzeit bis zur Füllungsänderung im Zylinder und die Umschaltdauer der Stellglieder für die Umschaltung der Ventilerhebungskurve vom Auslösen der Umschaltung bis zum Abschluss der Umschaltung ermittelt. Der Zeitpunkt der Ansteuerung der mechanischen Stellglieder zur Ventilhubumschaltung und die Ansteuerung der Drosselklappe entsprechen der Totzeit der Füllungsänderung und der Umschaltdauer der Stellglieder wird zueinander synchronisiert, wobei der Ansteuerzeitpunkt der Stellglieder ausgehend von einem zukünftigen Zeitpunkt, an welchem die Umschaltung der Ventilerhebungskurve abgeschlossen ist, zeitlich rückwärts ermittelt wird.The DE 10 2004 061 143 A1 shows a method for controlling an internal combustion engine having at least two different valve lift curves for the control of the charge exchange, wherein in the one direction is provided for switching the effective valve lift curves, which switches via the actuation of actuators each effective valve lift curve. The internal combustion engine has at least one controllable by a controller throttle and at least one controllable injection element and the control for switching takes place in such a way that from operating parameters of the internal combustion engine, the detection of a switching request takes place. To determine the control signal of the throttle valve, the dead time is determined until the filling change in the cylinder and the switching period of the actuators for the switching of the valve lift curve from the initiation of the switch until the completion of the switching. The timing of driving the mechanical actuators for valve lift switching and the control of the throttle valve correspond to the dead time of the filling change and the switching period of the actuators is synchronized with each other, wherein the driving timing of the actuators, starting from a future time at which the switching of the valve lift curve is completed, backwards in time is determined.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur momentenneutralen Umschaltung von Betriebszuständen eines Aktuators einer Brennkraftmaschine anzugeben, wobei die Brennkraftmaschine zwischen der Umschaltung der Betriebszustände des Aktuators möglichst effizient betrieben werden kann. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Motorsteuereinrichtung zur Steuerung einer momentenneutralen Umschaltung von Betriebszuständen eines Aktuators einer Brennkraftmaschine anzugeben, wobei die Brennkraftmaschine während der Umschaltung der Betriebszustände möglichst effizient betrieben werden kann. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschine mit momentenneutraler Umschaltung der Betriebszustände eines Aktuators der Brennkraftmaschine anzugeben, die während der Umschaltung der Betriebszustände des Aktuators möglichst effizient betreibbar ist.An object of the present invention is to provide a method for torque-neutral switching of operating states of an actuator of an internal combustion engine, wherein the internal combustion engine can be operated as efficiently as possible between the switching of the operating states of the actuator. Another object of the present invention is to provide a motor control device for controlling a torque-neutral switching of operating states of an actuator of an internal combustion engine, wherein the internal combustion engine can be operated as efficiently as possible during the switching of the operating states. Another object of the present invention is to provide an internal combustion engine with torque-neutral switching of the operating states of an actuator of the internal combustion engine, which is as efficient as possible to operate during the switching of the operating states of the actuator.

Eine Ausführungsform eines Verfahrens zur momentenneutralen Umschaltung der Betriebszustände eines Aktuators einer Brennkraftmaschine ist im Patentanspruch 1 angegeben.An embodiment of a method for torque-neutral switching of the operating states of an actuator of an internal combustion engine is specified in claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Gemäß dem Verfahren zur momentenneutralen Umschaltung von Betriebszuständen eines Aktuators einer Brennkraftmaschine wird eine Brennkraftmaschine mit einem Verbrennungsmotor mit mindestens einem Zylinder, mit mindestens einem Aktuator zur Regulierung eines Massenstroms in den Zylinder und mit einem Volumenstrom-Regelungsventil zum Regeln des Saugrohrabsolutdrucks im Saugrohr der Brennkraftmaschine bereitgestellt, wobei der Aktuator in einen ersten und zweiten Betriebszustand umschaltbar ist, und wobei die Brennkraftmaschine derart ausgebildet ist, dass der Massenstrom in den Zylinder und/oder das Motordrehmoment des Verbrennungsmotors bei gleichbleibendem Saugrohrabsolutdruck in Abhängigkeit von dem Betreiben des Aktuators in dem ersten und dem zweiten Betriebszustand unterschiedlich ist.According to the method for torque-neutral switching of operating states of an actuator of an internal combustion engine, an internal combustion engine is provided with an internal combustion engine with at least one cylinder, with at least one actuator for regulating a mass flow in the cylinder and with a flow control valve for regulating the Saugrohrabsolutdrucks in the intake manifold of the internal combustion engine, wherein the actuator is switchable to a first and second operating state, and wherein the internal combustion engine is designed such that the mass flow into the cylinder and / or the engine torque of the internal combustion engine at a constant Saugrohrabsolutdruck in response to the operation of the actuator in the first and the second operating state is different.

Zunächst wird der für eine momentenneutrale Umschaltung der Betriebszustände des Aktuators zum Umschaltzeitpunkt erforderliche Sollpegel eines Saugrohrabsolutdrucks ermittelt. Es wird festgestellt, ob der Saugrohrabsolutdruck durch eine Änderung des Ladedrucks mittels eines Aufladeaggregats der Brennkraftmaschine auf den Sollpegel einstellbar ist. Wenn festgestellt worden ist, dass der Saugrohrabsolutdruck durch die Änderung des Ladedrucks auf den Sollpegel einstellbar ist, wird ein Pegel des Ladedrucks, durch den es ermöglicht ist, nach dem Öffnen eines Volumenstrom-Regelungsventils der Brennkraftmaschine, beispielsweise der Drosselklappe, den Sollpegel des Saugrohrabsolutdrucks im Saugrohr bereitzustellen, ermittelt. First, the desired level of a Saugrohrabsolutdrucks required for a torque-neutral switching of the operating states of the actuator at the switching time is determined. It is determined whether the Saugrohrabsolutdruck is adjustable by a change in the boost pressure by means of a supercharger of the internal combustion engine to the desired level. When it is determined that the intake pipe absolute pressure is adjustable to the target level by the change of the boost pressure, a level of boost pressure by which a volume flow control valve of the internal combustion engine such as the throttle valve is opened becomes the target level of intake manifold absolute pressure To provide intake manifold determined.

Wenn festgestellt worden ist, dass der Saugrohrabsolutdruck durch die Änderung des Ladedrucks auf den Sollpegel einstellbar ist, wird der ermittelte Pegel des Ladedrucks in einer Ladeluftstrecke der Brennkraftmaschine, welche dem Volumenstrom-Regelungsventil vorgelagert ist, erzeugt. Zum Bereitstellen des Sollpegels des Saugrohrabsolutdrucks im Saugrohr wird anschließend das Volumenstrom-Regelungsventil geöffnet. Der Aktuator wird zwischen dem ersten und zweiten Betriebszustand umgeschaltet.If it has been determined that the Saugrohrabsolutdruck is adjustable by the change of the boost pressure to the desired level, the determined level of the boost pressure in a charge air path of the internal combustion engine, which is upstream of the flow control valve generated. To provide the desired level of Saugrohrabsolutdrucks in the intake manifold then the flow control valve is opened. The actuator is switched between the first and second operating state.

Der Aktuator kann beispielsweise als ein Einlassventil zur Regelung eines in den Zylinder einströmenden Luftstroms ausgebildet sein. Das Einlassventil wird nach dem Öffnen des Volumenstrom-Regelungsventils zum Bereitstellen des Sollpegels des Saugrohrabsolutdrucks zwischen einem ersten Ventilhub als erstem Betriebszustand und einem zweiten Ventilhub als zweitem Betriebszustand umgeschaltet.The actuator can be designed, for example, as an inlet valve for regulating an air flow flowing into the cylinder. The intake valve is switched after opening the volumetric flow control valve for providing the desired level of Saugrohrabsolutdrucks between a first valve lift as a first operating state and a second valve lift as a second operating state.

Die momentenneutrale Umschaltung des Ventilhubs ermöglicht es, Momentensprünge auf den Triebwerksstrang zu vermeiden. Dadurch kann der Ventilhub komfortabel gewechselt werden. Das Moment, das nach der Ventilhubumschaltung benötigt wird, muss vorgehalten und somit während der vorherigen Ventilstellung erzeugt werden. Zur Bereitstellung des Moments wird der Saugrohrabsolutdruck entsprechend geändert. Wenn der Motor beispielsweise bei der nachfolgenden Ventileinstellung schlechter schluckt, muss der Saugrohrabsolutdruck entsprechend angehoben werden. Der höhere Saugrohrabsolutdruck wird bereitgestellt, indem in der Ladeluftstrecke der Ladedruck erhöht wird und das Volumenstrom-Regelungsventil derart angestellt wird, dass sich der höhere Druck zunächst nur in der Ladestrecke aufbaut, nicht jedoch im nachgeschalteten Saugrohr. Die eigentliche Ventilhubumschaltung wird solange verzögert, bis ausreichend Ladedruck aufgebaut ist, so dass durch ein kurzes schnelles Öffnen des Volumenstrom-Regelungsventils der gewünschte Saugrohrabsolutdruck für den nachfolgenden Ventilhub im Saugrohr hergestellt wird.The torque-neutral switching of the valve lift makes it possible to avoid torque jumps on the engine train. This allows the valve lift to be conveniently changed. The moment required after valve lift switching must be maintained and thus generated during the previous valve position. To provide the moment the Saugrohrabsolutdruck is changed accordingly. For example, if the engine swallows worse during subsequent valve timing, the manifold absolute pressure must be increased accordingly. The higher Saugrohrabsolutdruck is provided by the charge air pressure in the charge air section is increased and the flow control valve is turned on such that the higher pressure initially builds only in the charging path, but not in the downstream intake manifold. The actual valve lift is delayed until sufficient charge pressure is built up, so that the desired Saugrohrabsolutdruck for the subsequent valve lift in the intake manifold is made by a quick quick opening of the flow control valve.

Das Verfahren kann einerseits zur Anwendung kommen, wenn es ohne geeignete Gegenmaßnahmen aufgrund der Umschaltung der Betriebszustände von Aktuatoren zu einem unerwünschten Momentensprung kommen würde. Das Verfahren ermöglicht es, in diesem Fall das injizierte Verbrennungsmoment (inneres Moment) konstant zu halten. Andererseits findet das Verfahren ebenfalls Anwendung, wenn sich das Motormoment durch das Zu- und Wegschalten von Verlustmomenten, beispielweise beim Zuschalten eines Klimakompressors, schlagartig ändern muss. Durch das Zuschalten des Klimakompressors wird an der Kupplung ein höheres Moment abgenommen. In einem solchen Fall ist die sprunghafte Änderung des Luftmassenstroms durch die Umschaltung der Betriebszustände der Aktuatoren gewünscht. Das Verfahren ermöglicht es auch bei einem solchen Anwendungsfall, dass das Kupplungsmoment (äußeres Moment), das heißt das Verbrennungsmoment abzüglich der Verluste, konstant bleibt.On the one hand, the method can be used if unwanted torque jumps would occur without suitable countermeasures due to the changeover of the operating states of actuators. The method makes it possible in this case to keep the injected combustion moment (internal moment) constant. On the other hand, the method is also used when the engine torque has to change abruptly due to the switching on and off of torque losses, for example when connecting an air conditioning compressor. By connecting the air conditioning compressor, a higher torque is taken off the clutch. In such a case, the sudden change in the air mass flow through the switching of the operating states of the actuators is desired. Even in such an application, the method makes it possible for the clutch torque (outer torque), that is to say the combustion torque minus the losses, to remain constant.

Durch Anwendung des Verfahrens kann ein Zündwinkeleingriff zur Durchführung einer momentenneutralen Ventilhubumschaltung entfallen beziehungsweise wesentlich reduziert werden. Damit verbunden ist eine Steigerung des Motorwirkungsgrads auch während der Ventilhubumschaltung. Der während der Ventilhubumschaltung mit dem Zündwinkelspätzug veränderte Brennverlauf und deren akustische Wahrnehmbarkeit entfallen bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.By applying the method, a Zündwinkeleingriff to carry out a torque-neutral valve lift can be omitted or substantially reduced. This is associated with an increase in the engine efficiency even during the valve lift. The changed during the valve lift with the Zündwinkelspätzug combustion history and their acoustic perceptibility omitted when using the method according to the invention.

Eine Ausführungsform einer Motorsteuereinrichtung zur Steuerung einer momentenneutralen Umschaltung von Betriebszuständen eines Aktuators einer Brennkraftmaschine ist im Patentanspruch 10 angegeben. Die Motorsteuereinrichtung ist zur Steuerung des oben angegebenen Verfahrens zur momentenneutralen Umschaltung der Betriebszustände des Aktuators der Brennkraftmaschine ausgebildet.An embodiment of a motor control device for controlling a torque-neutral switching of operating states of an actuator of an internal combustion engine is specified in claim 10. The engine control device is designed to control the above-mentioned method for torque-neutral switching of the operating states of the actuator of the internal combustion engine.

Eine Ausführungsform einer Brennkraftmaschine mit momentenneutraler Umschaltung von Betriebszuständen eines Aktuators der Brennkraftmaschine ist im Patentanspruch 11 angegeben. Die Brennkraftmaschine umfasst einen Verbrennungsmotor mit mindestens einem Zylinder und mindestens dem Aktuator zur Regulierung eines in den mindestens einen Zylinder einströmenden Massenstroms. Des Weiteren umfasst die Brennkraftmaschine ein Aufladeaggregat zur Einstellung eines Ladedrucks in der Ladeluftstrecke der Brennkraftmaschine und ein Volumenstrom-Regelungsventil zur Regulierung eines Saugrohrabsolutdrucks im Saugrohr der Brennkraftmaschine. Weiter umfasst die Brennkraftmaschine eine Motorsteuereinrichtung zur Steuerung der momentenneutralen Umschaltung der Betriebszustände des Aktuators der Brennkraftmaschine nach dem oben angegebenen Verfahren.An embodiment of an internal combustion engine with torque-neutral switching of operating states of an actuator of the internal combustion engine is specified in claim 11. The internal combustion engine comprises an internal combustion engine with at least one cylinder and at least the actuator for regulating a mass flow flowing into the at least one cylinder. Furthermore, the internal combustion engine comprises a charging unit for setting a charge pressure in the charge air path of the internal combustion engine and a volume flow control valve for regulating a Saugrohrabsolutdrucks in the intake manifold of the internal combustion engine. Furthermore, the internal combustion engine comprises a motor control device for Control of torque-neutral switching of the operating states of the actuator of the internal combustion engine according to the above-mentioned method.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren, die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zeigen, näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to figures showing exemplary embodiments of the present invention.

Es zeigen:Show it:

1 eine Ausführungsform einer Brennkraftmaschine mit einer Motorsteuereinrichtung zur Steuerung einer momentenneutralen Ventilhubumschaltung eines Einlassventils der Brennkraftmaschine, 1 An embodiment of an internal combustion engine with a motor control device for controlling a torque-neutral valve lift of an intake valve of the internal combustion engine,

2 eine Ausführungsform eines Verfahrens zur momentenneutralen Ventilhubumschaltung eines Einlassventils einer Brennkraftmaschine. 2 an embodiment of a method for torque-neutral valve lift of an intake valve of an internal combustion engine.

1 zeigt eine Ausführungsform einer Brennkraftmaschine 100 mit einer momentenneutralen Umschaltung von Betriebszuständen eines Aktuators der Brennkraftmaschine. Die Brennkraftmaschine umfasst einen Verbrennungsmotor 10 mit mindestens einem Zylinder 11 und einem Einlassventil 12 als Aktuator zur Regulierung der in den Zylinder 11 einströmenden Luft. Das Einlassventil kann beispielsweise digital schaltend zwischen zwei Betriebszuständen, beispielsweise zwischen zwei verschiedenen Ventilhüben, ausgebildet sein. Des Weiteren umfasst die Brennkraftmaschine ein Aufladeaggregat 20, beispielsweise einen Turbolader, der eine Turbine 21 und einen Verdichter 22 aufweist. Dem Aufladeaggregat 20 wird Frischluft aus dem Zuführungsrohr 1 zugeführt. Die von dem Aufladeaggregat verdichtete Luft gelangt über eine Ladeluftstrecke 2, in der ein Ladeluftkühler 40 eingebaut sein kann, zu einem Volumenstrom-Regelungsventil 30 zum Regeln des Saugrohrabsolutdrucks im Saugrohr 3 der Brennkraftmaschine 30. Das Volumenstrom-Regelungsventil 30 kann beispielsweise eine Drosselklappe sein. Stromabwärts dem Volumenstrom-Regelungsventil 30 wird die Luft über ein Saugrohr 3 dem Verbrennungsmotor 10 beziehungsweise dem Zylinder 11 des Verbrennungsmotors 10 zugeführt. Nach der Verbrennung gelangen die Abgase über ein Abgasrohr 4 auf die Turbine 21 des Aufladeaggregats und werden nachfolgend aus dem Abgasrohr ausgestoßen. Zur Steuerung eines Betriebszustands des Aufladeaggregats ist im Abgasrohr 4 vor der Turbine 21 ein Bypass-Ventil 50 vorgesehen. 1 shows an embodiment of an internal combustion engine 100 with a moment-neutral switching of operating states of an actuator of the internal combustion engine. The internal combustion engine comprises an internal combustion engine 10 with at least one cylinder 11 and an inlet valve 12 as an actuator for regulating the cylinder 11 incoming air. The inlet valve may be formed, for example, digitally switching between two operating states, for example between two different valve lifts. Furthermore, the internal combustion engine comprises a supercharger 20 For example, a turbocharger, a turbine 21 and a compressor 22 having. The supercharger 20 Fresh air is discharged from the supply pipe 1 fed. The compressed by the supercharger air passes through a charge air gap 2 in which a intercooler 40 can be installed, to a flow control valve 30 for regulating the Saugrohrabsolutdrucks in the intake manifold 3 the internal combustion engine 30 , The flow control valve 30 For example, it may be a throttle. Downstream of the flow control valve 30 is the air through a suction pipe 3 the internal combustion engine 10 or the cylinder 11 of the internal combustion engine 10 fed. After combustion, the exhaust gases pass through an exhaust pipe 4 on the turbine 21 the charging unit and are subsequently ejected from the exhaust pipe. To control an operating state of the supercharger is in the exhaust pipe 4 in front of the turbine 21 a bypass valve 50 intended.

Zwei verschiedene Ventilhübe des Einlassventils 12 führen im Allgemeinen bei festgehaltenem Saugrohrabsolutdruck zu unterschiedlichen Massenströmen in den Zylinder 11. Der Massenstrom in den Zylinder, die so genannte Zylinderfüllung, kann mit Hilfe eines Modellansatzes, wie er beispielsweise in der Druckschrift EP 0 820 559 B1 beschrieben ist, berechnet werden. Die Zylinderfüllung ṁcyl lässt sich durch die Gleichung ṁcyl = ηslope(Neng, CAMim, CAMex, Tair,im, ...)·pim – ηoff(Neng, CAMin, CAMex, Tair,im, ...) berechnen. Die Zylinderfüllung ṁcyl wird bestimmt durch die Motordrehzahl Neng, die Nockenwellenposition für Ein- und Auslass CAMim, CAMex, den Saugrohrabsolutdruck pim, der dem Druck vor dem Einlassventil entspricht, die Saugrohrtemperatur Tair,im, die der Temperatur vor dem Einlassventil entspricht, die Position aller n-zylindernahen Aktuatoren, beispielsweise Nockenwellenversteller für Phase und Hub, Drallklappen und Schaltsaugrohr, sowie durch weitere Einflussgrößen, wie beispielsweise die Kühlmitteltemperatur. Die oben angegebene Gleichung gibt eine Gerade mit der Steigung ηslope und dem Absolutwert ṁoff an.Two different valve strokes of the intake valve 12 In general, with held Saugrohrabsolutdruck lead to different mass flows into the cylinder 11 , The mass flow into the cylinder, the so-called cylinder filling can, with the help of a model approach, as for example in the publication EP 0 820 559 B1 is calculated. The cylinder filling ṁ cyl can be defined by the equation ṁ cyl = η slope (N narrow , CAM im , CAM ex , T air, im , ...) · p im - η off (N narrow , CAM in , CAM ex , T air, in , ...) to calculate. The cylinder charge ṁ cyl is determined by the engine speed N eng , the camshaft position for intake and exhaust cam in , CAM ex , the Saugrohrabsolutdruck p im , which corresponds to the pressure before the intake valve, the intake pipe temperature T air, im , the temperature before Inlet valve corresponds to the position of all near the n-cylinder actuators, such as camshaft phasers for phase and stroke, swirl flaps and variable intake manifold, as well as other factors such as the coolant temperature. The equation given above indicates a straight line with the slope η slope and the absolute value ṁ off .

Durch Umstellung der oben angegebenen Gleichung kann mit Hilfe des Modellansatzes für eine gewünschte Zylinderfüllung unter Berücksichtigung der Aktuatorpositionen, beispielsweise der Positionen jedes digital schaltenden Aktuators, der dazu benötigte Saugrohrabsolutdruck berechnet werden. Der Saugrohrabsolutdruck pim ergibt sich zu

Figure DE102015204155B3_0002
By changing the equation given above, with the help of the model approach for a desired cylinder filling taking into account the actuator positions, for example the positions of each digitally switching actuator, the required Saugrohrabsolutdruck can be calculated. The Saugrohrabsolutdruck p im results to
Figure DE102015204155B3_0002

Das Verfahren zur momentneutralen Umschaltung der Betriebszustände eines Aktuators zur Regelung eines Massenstroms in den Zylinder wird im Folgenden anhand des in 2 dargestellten Flussdiagramms erläutert. Das Verfahren wird dabei insbesondere am Beispiel eines Einlassventils als Aktuator, der zwischen zwei Betriebszuständen beziehungsweise Ventilhüben schaltbar ist, anschaulich erläutert.The method for torque-neutral switching of the operating states of an actuator for controlling a mass flow in the cylinder will be described below with reference to the in 2 illustrated flowchart explained. The method is explained in particular using the example of an intake valve as an actuator which can be switched between two operating states or valve strokes.

In einem Verfahrensschritt A wird geprüft, ob eine Ventilhubumschaltung angefordert ist. Falls die Ventilhubumschaltung angefordert ist, wird im Verfahrensschritt B der zum Umschaltzeitpunkt für eine momentneutrale Umschaltung der Betriebszustände des Aktuators erforderliche Sollpegel eines Saugrohrabsolutdrucks ermittelt. Im Falle eines Einlassventils als Aktuator wird beispielsweise der für die Ventilhubumschaltung des Einlassventils erforderliche Sollpegel eines Saugrohrabsolutdrucks ermittelt. Der Sollpegel des Saugrohrabsolutdrucks wird insbesondere derart ermittelt, dass eine Zylinderfüllung des Zylinders 11 der Brennkraftmaschine 100, das heißt der Massenstrom in den Zylinder, vor und nach der Umschaltung der Betriebszustände des Akuators beziehungsweise bei dem Ausführungsbeispiel des als Einlassventils ausgebildeten Aktuators vor und nach der Ventilhubumschaltung für das Einlassventil 12 unverändert bleibt. Der Sollpegel des Saugrohrabsolutdrucks kann insbesondere in Abhängigkeit von Positionen, auf die die Aktuatoren, beispielsweise das Einlassventil 12, der Brennkraftmaschine nach der Ventilhubumschaltung gestellt sind, ermittelt werden. Mittels eines Modellansatzes, wie er beispielsweise in der Druckschrift EP 0 820 559 B1 beschrieben ist, lassen sich für Motoren mit mehreren Ventilhüben für jeden gewünschten Ventilhub die zugehörigen Saugrohrabsolutdrücke pim, bei denen der Massenstrom in den Zylinder, das heißt die Zylinderfüllung konstant bleibt, bestimmen. In einer vorteilhaften Ausführungsform werden dies bei dem Ausführungsbeispiel des Einlassventils als Aktuator lediglich die Drücke für jene zwei an der Ventilhubumschaltung beteiligten Ventilhübe sein.In a method step A, it is checked whether a valve lift changeover is requested. If the valve lift is requested, in the process step B at the switching time for a torque-neutral switching of the operating conditions of the actuator required target level of a Saugrohrabsolutdrucks determined. In the case of an inlet valve as an actuator, for example, the required level of a Saugrohrabsolutdrucks required for the valve lift of the intake valve is determined. The target level of Saugrohrabsolutdrucks is determined in particular such that a cylinder filling of the cylinder 11 the internal combustion engine 100 that is, the mass flow into the cylinder, before and after the switching of the operating states of the actuator or in the embodiment of the actuator designed as an inlet valve before and after the valve lift for the intake valve 12 remains unchanged. The target level of Saugrohrabsolutdrucks may in particular in response to positions to which the actuators, such as the inlet valve 12 , the internal combustion engine are placed after the valve lift, can be determined. By means of a model approach, as for example in the publication EP 0 820 559 B1 is described, for engines with multiple valve strokes for each desired valve lift the associated Saugrohrabsolutdrücke p im , at which the mass flow in the cylinder, that is, the cylinder charge remains constant, determine. In an advantageous embodiment, in the embodiment of the inlet valve as actuator, these will be only the pressures for those two valve lifts involved in the valve lift switching.

Da die Ventilhubumschaltung von einem Arbeitsspiel zum anderen erfolgt, müsste für einen momentneutralen Wechsel ohne Zusatzmaßnahmen der Saugrohrabsolutdruck entsprechend sprunghaft gestellt werden. In der Realität ist dies jedoch nicht darstellbar, da dies – je nach Richtung des Lastsprungs – das physikalisch unmögliche sprunghafte Befüllen beziehungsweise Entleeren des Saugrohrs genau zum Zeitpunkt der Ventilhubumschaltung bedingen würde.Since the valve lift switching takes place from one working cycle to the other, the Saugrohrabsolutdruck would have to be made accordingly leaps and bounds for a torque-neutral change without additional measures. In reality, however, this is not possible, since this - depending on the direction of the load jump - the physically impossible jump filling or emptying of the intake manifold would require exactly at the time of Ventilhubumschaltung.

Aufgeladene Verbrennungsmotoren bieten die Möglichkeit, den Ladedruck innerhalb gewisser Grenzen frei zu stellen. Limitierend wirken das Aufladeaggregat selbst, aber auch Festigkeitsgrenzen der beteiligten Bauteile. In einem Verfahrensschritt C wird festgestellt, ob der Saugrohrabsolutdruck durch eine Änderung des Ladedrucks mittels des Aufladeaggregats 20 der Brennkraftmaschine auf den Sollpegel einstellbar ist. Wenn festgestellt worden ist, dass der Saugrohrabsolutdruck durch die Änderung des Ladedrucks auf den Sollpegel einstellbar ist, wird in einem Verfahrensschritt D ein Pegel des Ladedrucks, durch den es ermöglicht ist, nach dem Öffnen des Volumenstrom-Regelungsventils 30 der Brennkraftmaschine den Sollpegel des Saugrohrabsolutdrucks im Saugrohr 3 bereitzustellen, ermittelt.Supercharged internal combustion engines offer the opportunity to release the boost pressure within certain limits. Limiting effect of the supercharger itself, but also strength limits of the components involved. In a method step C it is determined whether the Saugrohrabsolutdruck by changing the boost pressure by means of the supercharger 20 the internal combustion engine is adjustable to the desired level. If it has been determined that the Saugrohrabsolutdruck is adjustable by the change of the boost pressure to the target level, in a step D, a level of boost pressure, which is made possible by the opening of the flow control valve 30 the internal combustion engine, the target level of Saugrohrabsolutdrucks in the intake manifold 3 provide determined.

Im Verfahrensschritt E wird der ermittelte Pegel des Ladedrucks in der Ladeluftstrecke 2 der Brennkraftmaschine, welche dem Volumenstrom-Regelungsventil vorgelagert ist, erzeugt, wenn zuvor festgestellt worden ist, dass der Saugrohrabsolutdruck durch die Änderung des Ladedrucks auf den Sollpegel einstellbar ist. Da der Motor während der Änderung des Ladedrucks noch mit der Ventilstellung vor der Umschaltung betrieben wird, darf sich der Saugrohrabsolutdruck zunächst noch nicht ändern. Damit der Saugrohrabsolutdruck beispielsweise bei angehobenem Ladedruck nicht ansteigt, muss das Volumenstrom-Regelungsventil 30 entsprechend stärker angestellt werden. Im Verfahrensschritt E kann daher vorgesehen sein, eine Position des Volumenstrom-Regelungsventils 30 der Brennkraftmaschine während des Aufladens der Ladeluftstrecke 2 auf den ermittelten Pegel des Ladedrucks derart anzupassen, dass der Saugrohrabsolutdruck während des Aufladens der Ladeluftstrecke 2 zunächst konstant bleibt. Dies kann mit einem Modellansatz, wie er beispielsweise in der Druckschrift EP 0 820 559 B1 beschrieben ist, realisiert werden.In method step E, the determined level of the boost pressure in the charge air path 2 the internal combustion engine, which is upstream of the flow control valve, generates, if it has previously been established that the Saugrohrabsolutdruck is adjustable by the change of the boost pressure to the desired level. Since the engine is still operated with the valve position before the changeover during the change in the boost pressure, the intake manifold absolute pressure must not change initially. So that the Saugrohrabsolutdruck does not rise, for example, when boost pressure, the flow control valve must 30 be made stronger accordingly. In method step E it is therefore possible to provide a position of the volume flow control valve 30 the internal combustion engine during charging of the charge air passage 2 adapted to the determined level of the boost pressure such that the Saugrohrabsolutdruck during charging of the charge air passage 2 initially remains constant. This can be done with a model approach, as described for example in the document EP 0 820 559 B1 is described, realized.

Für den Öffnungswinkel Ared,SP(α) des Volumenstrom-Regelungsventil, beispielsweise einer Drosselklappe, ergibt sich

Figure DE102015204155B3_0003
For the opening angle A red, SP (α) of the flow control valve, such as a throttle valve, results
Figure DE102015204155B3_0003

Der Öffnungswinkel Ared,SP(α) des Volumenstrom-Regelungsventils wird durch den Sollluftmassenstrom an der Drosselklappe ṁthr,SP, durch den Absolutdruck vor der Drosselklappe pthr,SP, der dem Ladedruck entspricht, durch den Saugrohrabsolutdruck pim, der dem Druck vor dem Einlassventil entspricht, durch die Saugrohrtemperatur Tair,im, die der Temperatur vor dem Einlassventil entspricht, und den isotropen Exponent des angesaugten Gases k bestimmt.The opening angle A red, SP (α) of the volume control valve is determined by the target air mass flow at the throttle ṁ thr, SP , by the absolute pressure before the throttle p thr, SP , which corresponds to the boost pressure, by the Saugrohrabsolutdruck p im , the pressure before the intake valve, through the intake pipe temperature T air, im , which corresponds to the temperature before the intake valve, and the isotropic exponent of the intake gas k determined.

Wenn der Pegel des Ladedrucks den Sollpegel vor dem Volumenstrom-Regelungsventil erreicht hat, wird in einem nachfolgenden Verfahrensschritt F das Volumenstrom-Regelungsventil 30 geöffnet, um den Sollpegel des Saugrohrabsolutdrucks im Saugrohr 3 bereitzustellen. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt G wird dann zwischen den Betriebszuständen des Aktuators umgeschaltet. Beim Ausführungsbeispiel des Einlassventils als Aktuator wird der Ventilhub des Einlassventils 12 der Brennkraftmaschine umgeschaltet.When the level of the boost pressure has reached the target level before the volume flow control valve, in a subsequent method step F, the volume flow control valve 30 opened to the target level of Saugrohrabsolutdrucks in the intake manifold 3 provide. In a subsequent method step G is then switched between the operating states of the actuator. In the embodiment of the intake valve as an actuator, the valve lift of the intake valve 12 the internal combustion engine switched.

Wenn für eine Umschaltung von einem Betriebszustand des Aktuators in einen anderen, beispielsweise für eine Umschaltung von einem Ventilhub mit höherem Durchfluss auf einen Ventilhub mit geringerem Durchfluss, der Absolutdruck vor dem Volumenstrom-Regelungsventil, das heißt der Ladedruck pthr,SP, derart angehoben wird, dass sich bei der Ventilhubumschaltung und dem damit verbundenen Aufreißen des Volumenstrom-Regelungsventils 30 ein Saugrohrabsolutdruck pim einstellt, der notwendig ist, um die Zylinderfüllung konstant zu halten, dann sind Maßnahmen, wie beispielsweise der Zündwinkeleingriff, hinfällig.When, for switching from one operating state of the actuator to another, for example, for switching from a valve lift with higher flow to a valve lift with lower flow, the absolute pressure before the flow control valve, that is, the boost pressure p thr, SP , is raised so in that during the valve lift switching and the associated tearing of the volume flow control valve 30 sets a Saugrohrabsolutdruck p im , which is necessary to keep the cylinder filling constant, then measures, such as the Zündwinkeleingriff, lapsed.

Vorzugsweise wird der Ladedruck nur soweit angehoben, dass sich bei nachgeschaltetem Betriebszustand eines Aktuators beziehungsweise nachgeschaltetem Ventilhub des Einlassventils und völliger beziehungsweise an die Betriebsstrategie angepasster Entdrosselung der notwendige Saugrohrabsolutdruck pim einstellt. Der Ladedruck muss dabei möglichst präzise eingestellt werden. Wenn der Ladedruck pthr,SP vor dem Volumenstrom-Regelungsventil zu niedrig ist, so folgt ein Momenteneinbruch. Wenn hingegen der Ladedruck vor dem Volumenstrom-Regelungsventil zu hoch ist, so kann zwar der Momenteneinbruch verhindert werden, aber ein Teil des Massenstroms muss auch nach der Ventilhubumschaltung weggedrosselt werden, was energetisch unerwünscht ist.Preferably, the boost pressure is raised only so far that adjusts the required Saugrohrabsolutdruck p im in downstream operating condition of an actuator or downstream valve lift of the intake valve and complete or adapted to the operating strategy Entdrosselung. The boost pressure must be set as precisely as possible. If the boost pressure p thr, SP before the flow control valve is too low, it follows a torque break. If, on the other hand, the charge pressure upstream of the volume flow control valve is too high, then the torque intrusion can be prevented, but a part of the mass flow must be throttled away even after the valve lift changeover, which is undesirable in terms of energy.

Die Ablaufsteuerung zwischen dem Ladedruckaufbau, dem Aufreißen des Volumenstrom-Regelungsventils und dem Umschalten der Betriebszustände des Aktuators beziehungsweise des Ventilhubs des Einlassventils muss sämtliche Totzeiten der Systemkomponenten berücksichtigen. Für eine momentenneutrale Umschaltung kann im Verfahrensschritt F insbesondere das Totzeitverhalten des Volumenstrom-Regelungsventils berücksichtigt werden, so dass gegebenenfalls die Ansteuerung des Volumenstrom-Regelungsventils der Umschaltung der Betriebszustände des Aktuators beziehungsweise der Ventilhubumschaltung um eine kalibrierbare Zeit vorauseilt. Im Verfahrensschritt F kann daher zusätzlich vorgesehen sein, dass das Volumenstrom-Regelungsventil in Abhängigkeit von einem Totzeitverhalten des Volumenstrom-Regelungsventils eine Zeit vor dem Umschalten der Betriebszustände des Aktuators, beispielsweise vor dem Umschalten des Ventilhubs des Einlassventils, geöffnet wird, um im Saugrohr den Sollpegel des Saugrohrdrucks bereitzustellen. Dadurch ist gewährleistet, dass beim tatsächlichen Umschalten des Ventilhubs der gewünschte Saugrohrabsolutdruck am Einlassventil anliegt.The sequence control between the boost pressure buildup, the rupture of the volume flow control valve and the switching of the operating states of the actuator or the valve lift of the intake valve must take into account all dead times of the system components. For torque-neutral switching, the deadtime response of the volumetric flow control valve can be taken into account in method step F, so that, if appropriate, the control of the volumetric flow control valve precedes the switching of the operating states of the actuator or the valve lift by a calibratable time. In method step F, it can therefore be additionally provided that the volume flow control valve is opened in response to a dead time behavior of the volume flow control valve a time before switching the operating states of the actuator, for example, before switching the valve lift of the intake valve to the target level in the intake manifold to provide the intake manifold pressure. This ensures that the desired Saugrohrabsolutdruck abuts the inlet valve when actually switching the valve lift.

Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens kann die Umschaltung der Betriebszustände des Aktuators, beispielsweise die Ventilhubumschaltung des Einlassventils, auch mittels einer Kombination aus dem Verfahren des Zündwinkelspätzugs und dem Ändern des Saugrohrabsolutdrucks durch Änderung des Ladedrucks mittels des Aufladeaggregats erfolgen. Dies kann vorteilhaft derart ausgeführt werden, indem beide Verfahren betriebspunktabhängig eingesetzt werden. In Betriebspunkten der Brennkraftmaschine, in denen der notwendige Ladedruck nicht erzeugt werden kann, kann beispielsweise das Verfahren des Zündwinkelspätzugs angewandt werden, während in allen anderen Betriebspunkten die Änderung des Saugrohrabsolutdrucks durch Änderung des Ladedrucks mittels des Aufladeaggregats zum Einsatz kommt. Falls im Verfahrensschritt C daher festgestellt wird, dass der Ladedruckaufbau mittels des Aufladeaggregats nicht möglich ist, um den gewünschten Sollwert zu erreichen, wird im Verfahrensschritt H das Motormoment zum Durchführen der momentenneutralen Umschaltung der Betriebszustände des Aktuators 12 entsprechend angepasst. Dazu kann beispielsweise das Verfahren des Zündwinkelspätzugs angewandt werden, bei dem durch Vornahme eines Zündwinkeleingriffs eine Änderung des Motormoments während dem Umschalten der Betriebszustände des Aktuators 12 verhindert wird.According to a development of the method, the switching of the operating states of the actuator, for example, the valve lift of the intake valve, also by means of a combination of the method of Zündwinkelspätzugs and changing the Saugrohrabsolutdrucks by changing the boost pressure by means of the supercharger. This can advantageously be carried out in such a way that both methods are used depending on the operating point. In operating points of the internal combustion engine in which the necessary boost pressure can not be generated, for example, the method of Zündwinkelspätzugs be applied, while in all other operating points, the change in Saugrohrabsolutdrucks by changing the boost pressure by means of the supercharger is used. If, therefore, it is determined in method step C that the boost pressure buildup by means of the supercharger unit is not possible in order to achieve the desired setpoint, in method step H, the engine torque for carrying out the torque-neutral switching of the operating states of the actuator 12 adjusted accordingly. For this purpose, for example, the method of Zündwinkelspätzugs be applied, in which by making a Zündwinkeleingriffs a change in the engine torque during the switching of the operating states of the actuator 12 is prevented.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Verfahren des Zündwinkeleingriffs und der Änderung des Ladedrucks zum Einstellen des gewünschten Saugrohrabsolutdrucks auch derart kombiniert werden, dass ein Teil des in Folge der Ventilhubumschaltung auftretenden Unterschiedes des Massenstroms in den Zylinder durch Einstellen des ermittelten Pegels des Ladedrucks durch das Aufladeaggregrat und ein anderen Teil des Unterschiedes des Massenstroms in den Zylinder durch den Zündwinkeleingriff kompensiert werden.According to another embodiment, the methods of ignition angle engagement and change in boost pressure for adjusting the desired manifold absolute pressure may also be combined such that a portion of the mass flow rate difference due to valve lift switching is adjusted by adjusting the determined level of boost pressure through the charge agent gate and another part of the difference of the mass flow into the cylinder can be compensated by the Zündwinkeleingriff.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Zuführungsrohr für FrischluftSupply pipe for fresh air
22
LadedruckstreckeBoost pressure range
33
Saugrohrsuction tube
44
Abgasrohrexhaust pipe
1010
Verbrennungsmotorinternal combustion engine
1111
Zylindercylinder
1212
Einlassventilintake valve
2020
Aufladeaggregatsupercharger
2121
Turbineturbine
2222
Verdichtercompressor
3030
Volumenstrom-RegelungsventilFlow control valve
4040
LadeluftkühlerIntercooler
5050
Bypass-VentilBypass valve
6060
MotorsteuereinrichtungMotor controller
100100
BrennkraftmaschineInternal combustion engine

Claims (10)

Verfahren zur momentenneutralen Umschaltung von Betriebszuständen eines Aktuators einer Brennkraftmaschine, umfassend die folgenden Schritte: – Bereitstellen einer Brennkraftmaschine (100) mit einem Verbrennungsmotor (10) mit mindestens einem Zylinder (11), mit mindestens einem Aktuator (12) zur Regulierung eines Massenstroms in dem Zylinder (11) und mit einem Volumenstrom-Regelungsventil (30) zum Regeln des Saugrohrabsolutdrucks im Saugrohr (3) der Brennkraftmaschine, wobei der Aktuator (12) in einen ersten und zweiten Betriebszustand umschaltbar ist, und wobei die Brennkraftmaschine derart ausgebildet ist, dass der Massenstrom in den Zylinder (11) und/oder das Motordrehmoment des Verbrennungsmotors (10) bei gleichbleibendem Saugrohrabsolutdruck in Abhängigkeit von dem Betreiben des Aktuators (12) in dem ersten und dem zweiten Betriebszustand unterschiedlich ist, – Ermitteln des für eine momentenneutrale Umschaltung der Betriebszustände des Aktuators (12) zum Umschaltzeitpunkt erforderlichen Sollpegels des Saugrohrabsolutdrucks, – Feststellen, ob der Saugrohrabsolutdruck durch eine Änderung des Ladedrucks mittels eines Aufladeaggregats (20) der Brennkraftmaschine auf den Sollpegel einstellbar ist, – Ermitteln eines Pegels des Ladedrucks, durch den es ermöglicht ist, nach dem Öffnen des Volumenstrom-Regelungsventils (30) der Brennkraftmaschine den Sollpegel des Saugrohrabsolutdrucks im Saugrohr (3) bereitzustellen, wenn festgestellt worden ist, dass der Saugrohrabsolutdruck durch die Änderung des Ladedrucks auf den Sollpegel einstellbar ist, – Erzeugen des ermittelten Pegels des Ladedrucks in einer Ladeluftstrecke (2) der Brennkraftmaschine, welche dem Volumenstrom-Regelungsventil (30) vorgelagert ist, wenn festgestellt worden ist, dass der Saugrohrabsolutdruck durch die Änderung des Ladedrucks auf den Sollpegel einstellbar ist, – Öffnen des Volumenstrom-Regelungsventils (30) zum Bereitstellen des Sollpegels des Saugrohrabsolutdrucks im Saugrohr (3), – Umschalten des Aktuators (12) der Brennkraftmaschine zwischen dem ersten und zweiten Betriebszustand.Method for torque-neutral switching of operating states of an actuator of an internal combustion engine, comprising the following steps: - providing an internal combustion engine ( 100 ) with an internal combustion engine ( 10 ) with at least one cylinder ( 11 ), with at least one actuator ( 12 ) for regulating a mass flow in the cylinder ( 11 ) and with a volume flow control valve ( 30 ) for regulating the Saugrohrabsolutdrucks in the intake manifold ( 3 ) of the internal combustion engine, wherein the actuator ( 12 ) is switchable into a first and second operating state, and wherein the internal combustion engine is designed such that the mass flow into the cylinder ( 11 ) and / or the engine torque of the internal combustion engine ( 10 ) at a constant Saugrohrabsolutdruck depending on the operation of the actuator ( 12 ) is different in the first and the second operating state, - determining the for a torque-neutral switching of the operating states of the actuator ( 12 ) required to Umschaltzeitpunkt the Saugrohrabsolutdrucks, - determining whether the Saugrohrabsolutdruck by changing the boost pressure by means of a supercharger ( 20 ) of the internal combustion engine is adjustable to the target level, - determining a level of the boost pressure, by which it is possible, after opening the flow control valve ( 30 ) of the internal combustion engine, the target level of Saugrohrabsolutdrucks in the intake manifold ( 3 ) when it has been determined that the intake manifold absolute pressure is adjustable to the desired level by the change in the boost pressure, - generating the determined level of boost pressure in a charge air path ( 2 ) of the internal combustion engine, which the volume flow control valve ( 30 ) is preceded, when it has been determined that the Saugrohrabsolutdruck is adjustable by the change of the boost pressure to the target level, - opening the volumetric flow control valve ( 30 ) for providing the desired level of Saugrohrabsolutdrucks in the intake manifold ( 3 ), - switching the actuator ( 12 ) of the internal combustion engine between the first and second operating state. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend den folgenden Schritt: Anpassen einer Position des Volumenstrom-Regelungsventils (30) der Brennkraftmaschine während des Aufladens der Ladeluftstrecke (2) auf den ermittelten Pegel des Ladedrucks derart, dass der Saugrohrabsolutdruck während des Aufladens der Ladeluftstrecke (2) konstant bleibt.Method according to claim 1, comprising the following step: adjusting a position of the volume flow control valve ( 30 ) of the internal combustion engine during charging of the charge air path ( 2 ) to the determined level of the boost pressure such that the Saugrohrabsolutdruck during charging of the charge air passage ( 2 ) remains constant. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, umfassend den folgenden Schritt: Öffnen des Volumenstrom-Regelungsventils (30), um im Saugrohr (3) den Sollpegel des Saugrohrabsolutdrucks bereitzustellen, eine Zeit vor dem Umschalten der Betriebszustände des Aktuators (12), wobei die Zeit von einem Totzeitverhalten des Volumenstrom-Regelungsventils (30) abhängig ist.Method according to one of claims 1 or 2, comprising the following step: opening the volumetric flow control valve ( 30 ) in the intake manifold ( 3 ) to provide the target level of Saugrohrabsolutdrucks, a time before switching the operating states of the actuator ( 12 ), wherein the time of a dead time behavior of the volume flow control valve ( 30 ) is dependent. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Sollpegel des Saugrohrabsolutdrucks derart ermittelt wird, dass ein Massenstrom in den Zylinder (11) der Brennkraftmaschine vor und nach der Umschaltung der Betriebszustände des Aktuators unverändert bleibt.Method according to one of claims 1 to 3, wherein the target level of Saugrohrabsolutdrucks is determined such that a mass flow into the cylinder ( 11 ) of the internal combustion engine remains unchanged before and after the switching of the operating states of the actuator. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Sollpegel des Saugrohrabsolutdrucks in Abhängigkeit von dem Betriebszustand, auf den der Aktuator (12) der Brennkraftmaschine nach der Umschaltung der Betriebszustände geschaltet ist, ermittelt wird.Method according to one of claims 1 to 4, wherein the target level of Saugrohrabsolutdrucks depending on the operating state, to which the actuator ( 12 ) of the internal combustion engine is switched after the switching of the operating states, is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend den folgenden Schritt: Anwenden eines Verfahrens, bei dem durch einen Zündwinkeleingriff eine momenentenneutrale Umschaltung der Betriebszustände des Aktuators (12) ermöglicht ist.Method according to one of claims 1 to 5, comprising the following step: applying a method in which by a Zündwinkeleingriff a pseudo-neutral switching of the operating states of the actuator ( 12 ) is possible. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Teil des infolge der Umschaltung der Betriebszustände des Aktuators (12) bei unverändertem Saugrohrabsolutdruck auftretenden Unterschiedes des Massenstroms in den Zylinder (11) durch Einstellen des ermittelten Pegels des Ladedrucks durch das Aufladeaggregat (20) und ein anderer Teil des Unterschiedes des Massenstroms in den Zylinder (11) durch einen Zündwinkeleingriff kompensiert wird.Method according to one of claims 1 to 6, wherein a part of the due to the switching of the operating states of the actuator ( 12 ) with unchanged Saugrohrabsolutdruck difference of the mass flow in the cylinder ( 11 ) by adjusting the determined level of boost pressure by the supercharger ( 20 ) and another part of the difference of the mass flow into the cylinder ( 11 ) is compensated by a Zündwinkeleingriff. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, – wobei der Aktuator (12) als ein Einlassventil zur Regulierung eines in den Zylinder (11) einströmenden Luftmassenstroms ausgebildet ist, – wobei das Einlassventil zwischen einem ersten Ventilhub als erstem Betriebszustand und einem zweiten Ventilhub als zweitem Ventilhub umgeschaltet wird.Method according to one of claims 1 to 7, - wherein the actuator ( 12 ) as an inlet valve for regulating one in the cylinder ( 11 ) is formed, wherein the inlet valve is switched between a first valve lift as the first operating state and a second valve lift as a second valve lift. Motorsteuereinrichtung zur Steuerung einer momentenneutralen Umschaltung von Betriebszuständen eines Aktuators einer Brennkraftmaschine, wobei die Motorsteuereinrichtung (60) zur Steuerung eines Verfahrens zur momentenneutralen Umschaltung der Betriebszustände des Aktuators (12) der Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.Motor control device for controlling a torque-neutral switching of operating states of an actuator of an internal combustion engine, wherein the engine control device ( 60 ) for controlling a method for torque-neutral switching of the operating states of the actuator ( 12 ) of the internal combustion engine is designed according to one of claims 1 to 8. Brennkraftmaschine mit momentenneutraler Umschaltung der Betriebszustände eines Aktuators der Brennkraftmaschine, umfassend: – einen Verbrennungsmotor (10) mit mindestens einem Zylinder (11) und mindestens einem Aktuator (12) zur Regulierung des in den mindestens einen Zylinder (11) einströmenden Massenstroms, – ein Aufladeaggregat (20) zur Einstellung eines Ladedrucks in der Ladeluftstrecke (2) der Brennkraftmaschine, – ein Volumenstrom-Regelungsventil (30) zur Regulierung eines Saugrohrabsolutdrucks im Saugrohr (3) der Brennkraftmaschine, – eine Motorsteuereinrichtung (60) zur Steuerung der momentenneutralen Umschaltung der Betriebszustände des Aktuators (12) der Brennkraftmaschine nach Anspruch 9.Internal combustion engine with torque-neutral switching of the operating states of an actuator of the internal combustion engine, comprising: - an internal combustion engine ( 10 ) with at least one cylinder ( 11 ) and at least one actuator ( 12 ) for regulating the at least one cylinder ( 11 ) inflowing mass flow, - a charging unit ( 20 ) for setting a charge pressure in the charge air path ( 2 ) of the internal combustion engine, - a volume flow control valve ( 30 ) for regulating a Saugrohrabsolutdrucks in the intake manifold ( 3 ) of the internal combustion engine, - a motor control device ( 60 ) for controlling the torque-neutral switching of the operating states of the actuator ( 12 ) of the internal combustion engine according to claim 9.
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