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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft Hubkolben-Verbrennungsmotoren, denen Frischluft über Einlassventile zugeführt wird, wobei mithilfe einer Einlassventilhubverstellung Ventilhübe der Einlassventile und deren Öffnungszeitdauern variabel einstellbar sind. Die Erfindung betrifft weiterhin Verfahren zur Diagnose der Einlassventilhubverstellung in einem Verbrennungsmotor.
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Technischer Hintergrund
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In Hubkolben-Verbrennungsmotoren werden in der Regel Gaswechselventile eingesetzt, um die Brennräume von Zylindern wechselweise zu befüllen und zu entleeren. So können Einlassventile vorgesehen sein, um Frischluft den Brennräumen der Zylinder zuzuführen, und Auslassventile, um nach einem Verbrennungstakt Verbrennungsabgase aus den Zylindern auszustoßen. Gaswechselventile können beispielsweise mechanisch über eine Nockenwelle mit einer Bewegung der Kurbelwelle gekoppelt sein, so dass sich eine Stellung der Gaswechselventile aus einer Stellung der Kurbelwelle ergibt. Der Zeitpunkt des Öffnens und Schließens des betreffenden Gaswechselventils wird durch die mechanische Struktur der Nockenwelle bestimmt. Weiterhin sind Systeme bekannt, bei denen die Gaswechselventile hydraulisch oder elektrisch angesteuert werden.
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Zusehends werden in Verbindung mit einer mechanischen Nockenwellenansteuerung der Gaswechselventile durch geeignete Maßnahmen Verstellungen des Einlassventilschließzeitpunktes bezüglich der Kurbelwellenposition vorgesehen, wie z.B. diskret schaltbare Nockenkonturen und kontinuierliche verstellbare Nockenkonturen (z.B. CAMTRONIC, UniAir, UniValve usw.). Vor allem bei modernen Verbrennungsmotoren mit hoher Leistungsdichte, das heißt Motoren, die eine hohe Aufladung, Direkteinspritzung und/oder Verdichtung aufweisen, sind derartige Systeme eine kostengünstige Möglichkeit, aktuelle Verbrauchsziele umzusetzen.
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Durch gesetzliche Bestimmungen ist die Diagnose von abgasrelevanten Motorkomponenten, einschließlich der Ventiltriebe der Gaswechselventile, gefordert. Insbesondere bei einer Ventilverstellung des Einlassventils ist eine frühzeitige Erkennung einer Fehlschaltung wichtig, da ansonsten Motorschäden drohen können. Durch entsprechende Fehlerreaktionen können solche Motorschäden vermieden werden. Zudem können komfortbeeinträchtigende Sprünge im Drehmomentenverlauf vermieden werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Diagnose eines Verstellsystems für ein Einlassventil eines Verbrennungsmotors gemäß Anspruch 1 sowie ein Ventilsystem und ein Motorsystem gemäß den nebengeordneten Ansprüchen vorgesehen.
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Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zur Diagnose eines Verstellsystems für ein Einlassventil eines Verbrennungsmotors mit mindestens einem Zylinder vorgesehen, mit folgenden Schritten:
- – Bestimmen einer Drehzahländerung in einem festgelegten Zeitabschnitt während eines Kompressionstaktes, wobei der Kompressionstakt unmittelbar auf eine Umschaltung zwischen Verstellprofilen des Einlassventils des mindestens einen Zylinders folgt, wobei die Verstellprofile jeweils Öffnungs- und Schließzeitpunkte des Einlassventils angeben;
- – Überprüfen, ob ein Fehler bei der Umschaltung zwischen den Verstellprofilen abhängig von der bestimmten Drehzahländerung vorliegt; und
- – Signalisieren des Verstellsystem-Fehlers, wenn der Fehler bei der Umschaltung festgestellt wird.
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Weiterhin kann eine Umschaltung des Verstellprofils momentenneutral durchgeführt werden, wobei im Wesentlichen zeitgleich mit der Umschaltung eine Anpassung einer Einspritzmenge von Kraftstoff und ein Zündzeitpunkt zum Zünden des Luft-Kraftstoffgemisches in dem mindestens einen Zylinder betriebspunktabhängig festgelegt wird.
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Bei mehreren Zylindern kann derjenige Zylinder, der nach der Umschaltung des Verstellprofils in den Kompressionstakt gelangt, als relevanter Zylinder bestimmt werden, wobei für die Drehzahländerung die Drehzahländerung während des Kompressionstaktes des relevanten Zylinders angenommen wird.
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Aufgrund von strengeren Verbrauchsvorschriften für Kraftfahrzeuge werden zusehends Systeme zur Einlassventilverstellung eingesetzt. Die meisten Systeme setzen dabei zwei Nockenprofile mit einem Normalverstellprofil und mindestens einem weiteren Profil ein. Ein mögliches weiteres Profil kann beispielsweise ein FES-Profil (FES: Frühes Einlass Schließt) sein, das eine niedrigere Ventilerhebungskurve und einen im Vergleich zum Normalprofil früheren Schließzeitpunkt des Einlassventils aufweist. Durch den früheren Schließzeitpunkt des Einlassventils im FES-Verstellprofil werden die Ladungswechselverluste verringert, da sich für einen identischen Lastpunkt gegenüber dem Normalverstellprofil ein höherer Saugrohrdruck und damit eine geringere Ladungswechselarbeit ergibt. Infolge des früheren Schließzeitpunkts kommt es zu einer geringeren Ladungsbewegung im Brennraum, was eine langsamere Verbrennung zur Folge hat und dementsprechend einen sehr frühen Zündzeitpunkt notwendig macht, um das geforderte Motormoment zu erreichen.
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Um bei gleichem Saugrohrdruck mit beiden Verstellprofilen das gleiche Drehmoment für eine momentenneutrale Umschaltung zu erreichen, ist es bei einer Umschaltung zu dem Normalverstellprofil notwendig, den Zündzeitpunkt nach spät zu stellen. Dadurch wird der mechanische Wirkungsgrad, der sich ansonsten aufgrund der erhöhten Luftfüllung in den Zylindern ergeben würde, verschlechtert, wobei die durch die Umschaltung zu dem Normalverstellprofil resultierende Verbesserung des mechanischen Wirkungsgrads kompensiert wird bzw. der Wirkungsgrad reduziert wird. Ohne eine solche Kompensation würde ein Sprung im Drehmomentenverlauf auftreten und zu einem für den Fahrer wahrnehmbaren Ruck führen.
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Bei einer Umschaltung zu dem FES-Verstellprofil ergibt sich analog eine geringere Füllung mit geringerer Ladungsbewegung. Dadurch wird entsprechend eine Frühverstellung des Zündzeitpunktes notwendig, um den mechanischen Wirkungsgrad zu erhöhen und um eine gewünschte Drehmomentenabgabe zu erreichen bzw. ein Auftreten eines Sprungs im Drehmomentenverlauf zu vermeiden.
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Kommt es nun infolge einer Funktionsstörung dazu, dass ein Verstellprofil nicht gestellt wird, obwohl die sonstigen Ansteuerparameter, die von der Motorsteuereinheit synchron zu der Verstellung des Einlassventil-Verstellprofils für die Einlassventilhubverstellung vorgegeben werden, unter der Annahme des gestellten Verstellprofils eingestellt werden, so erfolgt der Betrieb des Verbrennungsmotors unter nicht definierten Bedingungen.
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Tritt ein Fehler bei einer Umschaltung von dem Normalverstellprofil zu dem FES-Verstellprofil auf, so dass fälschlicherweise eine zu geringe Kraftstoffmasse eingespritzt wird und gleichzeitig ein sehr früher Zündzeitpunkt gewählt wird, kann es aufgrund der daraus resultierenden Abweichung vom stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu Zündungsaussetzern und damit zu einem Kraftstoffeintrag in das Katalysatorsystem kommen, was dort eine entsprechend höhere Alterung zur Folge haben kann. Auch kann durch den zu frühen Zündzeitpunkt in einigen Betriebsbereichen das Klopfrisiko erhöht werden, wodurch das Risiko für eine Beschädigung des Verbrennungsmotors steigt und das abgegebene Drehmoment viel höher ist, als angefordert wird.
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Tritt ein Fehler bei einer Umschaltung von dem FES-Verstellprofil zu dem Normal-Verstellprofil auf, wird fälschlicherweise eine zu große Kraftstoffmasse eingespritzt, so dass das resultierende Luft-Kraftstoff-Gemisch angefettet wird. Gleichzeitig wird ein sehr später Zündzeitpunkt eingestellt. Dadurch ergibt sich eine entsprechende Abweichung vom stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Gemisch, die zu für den Fahrer deutlich wahrnehmbaren Aussetzern und damit einem Kraftstoffeintrag in das Katalysatorsystem führen kann.
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Durch die Verstellung des Einlassventilhubs kommt es zu unterschiedlichen Luftfüllungen in den Zylindern, die während des Kompressionstaktes zu unterschiedlicher effektiver Verdichtung und damit zu unterschiedlichen Kompressionsarbeiten führen. Die Kompressionsarbeit während des Verdichtungstaktes führt zu einer Abnahme der Drehzahl der Kurbelwelle, die von dem gewählten Verstellprofil abhängig ist. Bei konstantem Saugrohrdruck ergeben sich somit bei spätem Einlass-Schließzeitpunkt, wie es bei dem Normalverstellprofil gegeben ist, am Ende des Ansaug- und während des Kompressionstaktes wesentlich höhere Ladungswechsel- und Kompressionsarbeiten, was eine höhere Verzögerung der Drehzahl der Kurbelwelle zur Folge hat. Weiterhin ist die im Ventiltrieb zwischengespeicherte Energie während des Ansaugtaktes, der dem Kompressionstakt vorausgeht, geringer, was während des Ansaugtaktes geringere Schwankungen der Drehzahl der Kurbelwelle zur Folge hat.
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Da durch die Auswertung der Drehzahländerung während des Kompressionstakes eine fehlerhafte Verstellung der Einlassventilverstellung bereits während des Kompressionstaktes erkannt werden kann, kann die nachfolgende Einspritzung von Kraftstoff bei Auftreten eines Fehlers korrigiert werden, um so die oben beschriebenen negativen Auswirkungen eines Stellfehlers der Einlassventilverstellung zu vermeiden. Erfolgt die Umschaltung auf das FES-Verstellprofil in fehlerhafter Weise nicht, kann für die nachfolgende Einspritzung eine erhöhte Einspritzmenge vorgesehen werden, um die für ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Gemisch bei hoher Füllung fehlende Kraftstoffmenge zu ergänzen. Gleichzeitig kann ein späterer Zündzeitpunkt gewählt werden. Andererseits, wenn die Umschaltung auf das Normalverstellprofil in fehlerhafter Weise nicht erfolgt, würde fälschlicherweise eine zu große Kraftstoffmenge eingespritzt werden und ein sehr später Zündzeitpunkt gewählt werden. Dies kann entsprechend korrigiert werden, indem die Einspritzmenge vor Start der Einspritzung reduziert wird und ein entsprechend früherer Zündzeitpunkt gewählt wird.
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Eine Idee des obigen Verfahrens besteht also darin, die durch den Taktbetrieb des Verbrennungsmotors herrührende Drehzahlvariation während des Kompressionstaktes auszuwerten und daraus den Erfolg einer Umschaltung zwischen zwei vordefinierten Einlassventilverstellprofilen zu bewerten. Da bei einer Verstellung des Verstellprofils gleichzeitig auch weitere Ansteuerparameter des Verbrennungsmotors geändert werden, um einen momentenneutralen Wechsel zwischen den Einlassventil-Verstellprofilen zu erreichen, führt eine nicht erfolgte oder fehlerhaft erfolgte Umschaltung zwischen den Einlassventil-Verstellprofilen dazu, dass es zu Störungen im Motorbetrieb aufgrund einer Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von einem gewünschten Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kommt. Eine fehlerhafte Umschaltung wirkt sich dadurch auch in dem vom Verbrennungsmotor gelieferten Motormoment aus, so dass Drehzahlschwankungen der Kurbelwelle ebenfalls als Indiz für eine fehlerhafte Umschaltung zwischen Verstellprofilen verwendet werden können.
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Weiterhin kann eine erwartete Drehzahländerung in dem festgelegten Zeitabschnitt während des Kompressionstaktes abhängig von einem Betriebspunkt des Verbrennungsmotors ermittelt und ein Fehler bei der Umschaltung zwischen den Verstellprofilen bei einer Abweichung zwischen der bestimmten und der erwartenden Drehzahländerung festgestellt werden.
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Insbesondere kann der Betriebspunkt durch eine Last und/oder eine Drehzahl des Verbrennungsmotors angegeben werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass der festgelegte Zeitabschnitt als ein Zeitabschnitt nach dem Durchlaufen eines unteren Totpunktes bestimmt ist oder zumindest teilweise nach einem Schließzeitpunkt des Einlassventils bei dem Verstellprofil, auf das die Umschaltung erfolgt, liegt.
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Weiterhin kann, wenn ein Fehler der Umschaltung des Verstellprofils festgestellt wird, eine Anpassung der Einspritzmenge von Kraftstoff und des Zündzeitpunkts auf das vor der Umschaltung bestehende Verstellprofil vorgenommen werden.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass die Anpassung der Einspritzmenge von Kraftstoff und des Zündzeitpunkts unmittelbar nach Feststellen des Fehlers vorgenommen wird, insbesondere unmittelbar nach Ende des festgelegten Zeitabschnitts.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Vorrichtung zur Diagnose eines Verstellsystems für ein Einlassventil eines Verbrennungsmotors mit mindestens einem Zylinder vorgesehen, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, um:
- – eine Drehzahländerung in einem festgelegten Zeitabschnitt nach Durchlaufen eines unteren Totpunktes während eines Kompressionstaktes zu bestimmen, wobei der Kompressionstakt unmittelbar auf eine Umschaltung zwischen Verstellprofilen des Einlassventils des mindestens einen Zylinders folgt, wobei die Verstellprofile jeweils Öffnungs- und Schließzeitpunkte des Einlassventils angeben;
- – einen Fehler bei der Umschaltung zwischen den Verstellprofilen abhängig von der bestimmten Drehzahländerung festzustellen; und
- – den Fehler zu signalisieren.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Motorsystem vorgesehen, umfassend:
- – einen Verbrennungsmotor zum Antreiben des Kraftfahrzeugs;
- – ein Verstellsystem für ein Einlassventil mindestens eines Zylinders des Verbrennungsmotors, um eines von mehreren Verstellprofilen einzustellen;
- – die obige Vorrichtung.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Motorsystems mit einem Verbrennungsmotor mit einer Einlassventilhubverstellung;
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2 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Feststellen eines Fehlers bei einer Verstellung eines Ventilstellprofils und einer entsprechenden Fehlerreaktion; und
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3 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Öffnungsphasen für das erste und das zweite Verstellprofil.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors 1 mit einer Anzahl (im vorliegenden Ausführungsbeispiel 4) von Zylindern 2. Der Verbrennungsmotor 1 entspricht vorzugsweise einem fremdgezündeten Verbrennungsmotor, der in einem Viertaktbetrieb betrieben wird. Der Viertaktbetrieb sieht für die Kolbenbewegungen in den Zylindern 2 nacheinander einen Verbrennungstakt, einen Ausstoßtakt, einen Ansaugtakt und einen Kompressionstakt vor.
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Im Ansaugtakt wird Luft über Einlassventile 3 in den jeweiligen Zylinder 2 eingelassen und in dem nachfolgenden Kompressionstakt bei geschlossenem Einlassventil 3 verdichtet. Zudem wird Kraftstoff gegen Ende des Kompressionstaktes eingespritzt und zum Beispiel mit Hilfe einer Zündeinrichtung 4, wie z.B. einer Zündkerze, gezündet, so dass in dem nachfolgenden Verbrennungstakt das in den Brennräumen der Zylinder 2 befindliche Luft-Kraftstoff-Gemisch verbrennt und Antriebsenergie zum Antreiben einer mit dem Kolben (nicht gezeigt) in den Zylindern 2 gekoppelten Kurbelwelle 5 bereitstellt. Nach dem Verbrennungstakt wird im Ausstoßtakt durch Verkleinern der Brennräume der Zylinder 2 Verbrennungsabgas über Auslassventile 6 aus den Zylindern 2 ausgestoßen.
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Der Verbrennungsmotor 1 ist mit einer mechanischen Einlassventilverstellung 8 versehen, die mindestens zwei Einlassventilverstellprofile aufweist. Eine solche Einlassventilverstellung kann durch zwei Nockenprofile an einer mit der Kurbelwelle 5 gekoppelten Nockenwelle 7 realisiert werden. Die Nockenwelle 7 dient zum mechanischen Ansteuern der Einlassventile 3 synchron zu der Kurbelwellenstellung. Zwischen den Nockenprofilen kann zur Ansteuerung der Einlassventile 3 umgeschaltet werden, um verschiedene Verstellprofile zu realisieren. Die variable Kopplung zwischen den Einlassventilen 3 und der Nockenwelle 7 ermöglicht es so, einen Ventilöffnungsverlauf bezüglich des Arbeitstaktes eines Zylinders 2 variabel vorzugeben. Abgesehen von einer solchen mechanischen Verstellung zwischen Nockenprofilen können auch elektrische und hydraulische Verstellsysteme vorgesehen sein.
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Für die meisten Einlassventilhub-Verstellsysteme ist eine Verstellung zwischen zwei oder wenigen Stellprofilen für einen Motorbetrieb ausreichend. So kann bei dem dargestellten Verbrennungsmotor 1 ein erstes Verstellprofil vorgesehen sein, das einem Normalverstellprofil entspricht, bei dem das Einlassventil 3 vollständig, insbesondere mit maximalmöglichem Hub und mit maximaler Öffnungszeitdauer, geöffnet wird. In 3 sind beispielsweise die Verläufe eines Kolbenhubs K in einem Brennraum eines Zylinders 2 mit oberen und unteren Totpunkten oT, uT und eines Ventilöffnungshubs H für das erste Verstellprofil in Form der Kurve K1 und ein zweites Verstellprofil in Form der Kurve K2 dargestellt. Das zweites Verstellprofil sieht einen verringerten Ventilhub und einen früheren Schließzeitpunkt bei einer verkürzten Öffnungszeitdauer während des Ansaugtaktes vor. Ein mögliches zweites Verstellprofil wird auch als FES-Verstellprofil (FES: Frühes Einlass Schließt) bezeichnet. Ein Verlauf des zweiten Verstellprofils ist in 3 in Form der Kurve K2 dargestellt. Man erkennt, dass gegenüber dem ersten Verstellprofil ein geringerer Ventilhub vorliegt, das Einlassventil 3 bei einem früheren Zeitpunkt wieder vollständig geschlossen ist und eine geringere Ventilöffnungszeitdauer vorliegt.
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Eine Drehzahländerung der Kurbelwelle 5 wird mit Hilfe des Drehzahlsensors 9 an der Kurbelwelle 5 bestimmt. Die Drehzahlerfassung kann beispielsweise mit einem Geberrad ausgebildet sein, das durch einen Drehzahlsensor 9 abgetastet wird. Eine Angabe über eine Drehzahl kann beispielsweise durch Ermittlung einer Anzahl von während der Drehung der Kurbelwelle 5 abgegebenen elektrischen Impulsen während eines bestimmten Zeitabschnitts oder Ähnlichem erfolgen.
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Der Verbrennungsmotor 1 wird mit Hilfe eines Steuergeräts 10 gemäß einer externen Vorgabe V, wie beispielsweise einem angeforderten Motormoment, betrieben. Dazu ermittelt das Steuergerät 10 Motorzustandsgrößen, wie Drehzahl über den Drehzahlsensor 9, eine Motortemperatur, eine Umgebungstemperatur oder dergleichen und steuert abhängig von der externen Vorgabe V und den Motorzustandsgrößen diverse Stellgeber in an sich bekannter Weise so an, dass die gewünschte Vorgabe V entsprechend umgesetzt wird. Ein Teil der Stellgeber betrifft die Einspritzventile, über die die in die Zylinder 2 einzuspritzende Kraftstoffmenge festgelegt wird. Weiterhin wird mit Hilfe einer Drosselklappe und/oder einer Aufladeeinrichtung die den Zylindern 2 zugeführte Luftmenge eingestellt.
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Darüber hinaus kann abhängig von der externen Vorgabe V und den Motorzustandsgrößen die Einlassventilverstellung 8 angesteuert werden, um ein geeignetes Verstellprofil auszuwählen. Das Steuergerät 10 gibt also vor, zu welchem Zeitpunkt eine Umschaltung zwischen den Verstellprofilen für den Einlassventiltrieb erfolgen soll. Die Umschaltung erfolgt quasi instantan, d.h. zwischen zwei Verbrennungstakten in einem Zylinder 2. Weiterhin soll eine Umschaltung aus Komfortgründen momentenneutral durchgeführt werden, d.h. bei gleichem Saugrohrdruck soll bei beiden Verstellprofilen das gleiche Motormoment abgegeben werden.
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Das zweite Verstellprofil sieht einen frühen Schließzeitpunkt des Einlassventils vor, wodurch Ladungswechselverluste verringert werden, da sich für einen identischen Lastpunkt gegenüber dem ersten Verstellprofil ein höherer Saugrohrdruck und damit eine geringere Ladungswechselarbeit ergibt. Infolge des früheren Schließzeitpunkts kommt es zu einer geringeren Ladungsbewegung im Brennraum, was eine langsamere Verbrennung zur Folge hat und dementsprechend zum Erreichen eines gewünschten Motormoments einen tendenziell frühen Zündzeitpunkt notwendig macht, als es bei dem ersten Verstellprofil der Fall ist.
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Beim ersten Ventilstellprofil ergibt sich eine hohe Luftfüllung in den Brennräumen der Zylinder 2. Zudem ergibt sich aus dem späteren Schließzeitpunkt des Einlassventils eine hohe Ladungsbewegung. Um das stöchiometrische Gleichgewicht des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses aufrechtzuerhalten, wird eine entsprechend hohe Kraftstoffmenge eingespritzt. Durch die hohe Gesamtenergie der Verbrennung kann ein hohes Motormoment bereitgestellt werden. Um für eine momentenneutrale Umschaltung das Motormoment einzustellen, das sich bei idealer Verbrennung mit dem zweiten Ventilstellprofil ergeben würde, wird ein tendenziell späterer Zündzeitpunkt eingestellt, wodurch der mechanische Wirkungsgrad der Verbrennung verschlechtert wird. Dadurch kann das Drehmoment eingestellt werden, das sich bei idealer Verbrennung mit dem zweiten Ventilstellprofil ergeben würde.
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In 2 ist ein Verfahren zur Diagnose einer Einlassventilhubverstellung 8 näher beschrieben.
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In Schritt S1 wird überprüft, ob das Steuergerät 10 eine Einlassventilhubverstellung zwischen zwei Verstellprofilen vornehmen möchte. Eine Entscheidung über eine Umschaltung zwischen Verstellprofilen kann betriebspunktabhängig, insbesondere abhängig von einer Drehzahl und einer Last vorgenommen werden. Soll eine Umschaltung zu einem anderen Verstellprofil vorgenommen werden (Alternative: Ja), wird das Verfahren mit Schritt S2 fortgesetzt, anderenfalls wird zu Schritt S1 zurückgesprungen.
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In Schritt S2 wird die angeforderte Umschaltung des Verstellprofils für die Einlassventile vorgenommen.
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In Schritt S3 wird betriebspunktabhängig eine zu erwartende Drehzahländerung während eines Kompressionstaktes eines der Zylinder 2 entsprechend eines Kennfelds bestimmt. Die zu erwartende Drehzahl wird für den ersten nach der Umschaltung erfolgenden Kompressionstakt und für denjenigen Zylinder 2 bestimmt, der nach einer Umschaltung des Verstellprofils erstmals in den Verbrennungstakt gelangt. Der Betriebspunkt kann durch Last und/oder Drehzahl vorgegeben werden, es können jedoch auch weitere Motorparameter, wie beispielsweise Motortemperatur, Umgebungstemperatur, Saugrohrdruck oder dergleichen den Betriebspunkt bestimmen. Als Beginn des Kompressionstaktes kann der untere Totpunkt uT der Kolbenbewegung im Zylinder 2 oder der Zeitpunkt des Schließens des Einlassventils 3, wenn dieser früher ist, angenommen werden.
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In Schritt S4 wird nach der erfolgten Umschaltung die während des bestimmten Kompressionstakts für den bestimmten Zylinder tatsächlich auftretende Drehzahländerung bestimmt. Die zu erwartende Drehzahländerung und die tatsächliche Drehzahländerung werden dabei für einen vordefinierten Bereich von Kurbelwellenpositionen bestimmt, um vergleichbare Größen zu erhalten.
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In Schritt S5 wird die nach einer Umschaltung des Verstellprofils zu erwartende Drehzahländerung mit der gemessenen Drehzahländerung verglichen. Wird in Schritt S5 festgestellt, dass die zu erwartende Drehzahländerung von der gemessenen Drehzahländerung um mehr als einen vorgegebenen Betrag abweicht, so kann auf einen Fehler geschlossen werden. Wird ein Fehler festgestellt (Alternative: Ja), so wird davon ausgegangen, dass die angeforderte Umschaltung zwischen den Ventilstellprofilen nicht erfolgt ist und in Schritt S6 ein Verstellsystem-Fehler signalisiert. Andernfalls (Alternative: Nein) wird das Verfahren mit Schritt S1 fortgesetzt.
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Wurde in Schritt S5 ein Verstellsystem-Fehler festgestellt, hat eine angeforderte Umschaltung nicht erfolgreich ausgeführt werden können. Die Ansteuerparameter für den Verbrennungsmotor 1 werden daher in Schritt S7 entsprechend auf das vor der Anforderung der Umschaltung bestehde Verstellprofil zurückgestellt, um so einen fehlerhaften Motorbetrieb zu vermeiden.
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Die Folgen einer fehlerhaften Ansteuerung des Verbrennungsmotors nach einer nicht erfolgten Umschaltung zwischen den Ventilstellprofilen sind wie folgt:
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Wenn auf das zweite Verstellprofil umgeschaltet wird, das zuvor eingestellte erste Verstellprofil jedoch in fehlerhafter Weise beibehalten wird, ist fälschlicherweise vorgesehen, eine zu geringe Kraftstoffmasse einzuspritzen und gleichzeitig einen tendenziell frühen Zündzeitpunkt zu wählen. In diesem Fall könnte sich hier aufgrund der geringeren Einspritzmenge eine Abweichung vom stöchiometrischen Gleichgewicht des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ergeben. Dies würde zu einem zu mageren Gemisch mit durch den Fahrer deutlich wahrnehmbaren Aussetzern und damit zu einem Kraftstoffeintrag in das Katalysatorsystem führen, was eine entsprechend erhöhte Alterung zur Folge hat. Weiterhin kann durch den frühen Zündzeitpunkt das Klopfrisiko erhöht und ein höheres Drehmoment freigesetzt werden. Bei diesem Fehlerfall werden daher die entsprechend in dem ersten Ventilstellprofil vorgesehenen Parameter durch das Steuergerät wieder gestellt, d.h. es wird die eingespritzte Kraftstoffmenge erhöht und der Zündzeitpunkt nach spät versetzt.
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Wird stattdessen auf das erste Verstellprofil umgeschaltet, tatsächlich verbleibt die Einlassventilverstellung bei dem zweiten Verstellprofil, wird fehlerhaft eine zu große Kraftstoffmenge eingespritzt, wodurch ein fettes Luft-Kraftstoff-Gemisch besteht. Weiterhin wird ein sehr später Zündzeitpunkt gewählt. Bei dem zu fetten Luft-Kraftstoff-Gemisch oder durch den späten Zündzeitpunkt kann es zu Aussetzern und damit zu Kraftstoffeintrag in das Katalysatorsystem kommen oder durch den späten Verbrennungsschwerpunkt zu einem starken Momenteneinbruch, der sich durch Ruckeln auf den Fahrkomfort auswirkt. Bei diesem Fehlerfall wird entsprechend die Kraftstoffmenge reduziert und der Zündzeitpunkt nach früh versetzt, d.h. die Ansteuerung wird entsprechend dem zweiten Verstellprofil vorgenommen.
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Insbesondere im letztgenannten Fehlerfall muss das Signal der reduzierten Kraftstoffmenge sofort an die Einspritztreiber für die Einspritzventile 4 weitergegeben werden, um die Einspritzmenge während des Kompressionstaktes zu reduzieren, so dass bereits im darauffolgenden Verbrennungstakt der aufgetretene Fehler berücksichtigt werden kann.
