DE102019116341A1 - Verfahren zur VCR-Ansteuerung - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Bestimmung eines optimierten Umschaltpunkts des Verdichtungsverhältnisses eines Motors mit einem variablen Verdichtungsverhältnis (VCR), der zwischen einem niedrigen und einem hohen Verdichtungsverhältnis umschaltbar ist, wobei ein erstes Kennfeld (b(ε)) der Verbrennung bei dem niedrigen Verdichtungsverhältnis bestimmt wird und ein zweites Kennfeld (b(ε)) der Verbrennung bei dem hohen Verdichtungsverhältnis bestimmt wird. Diese Kennfelder werden voneinander subtrahiert, um so eine Umschaltgrenze(20) zu erhalten, und die Steuerung veranlasst in Abhängigkeit von der Umschaltgrenze (20) das Umschalten des Verdichtungsverhältnisses.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umschaltung des Verdichtungsverhältnisses eines Motors mit einem variablen Verdichtungsverhältnis VCR.
  • Verbrennungsmotoren mit einem veränderlichen Verdichtungsverhältnis VCR (= variable compression ratio) sind bspw. aus DE 10 2005 055 199 A1 bekannt. Darüber hinaus sind unterschiedliche technische Ansätze der Veränderung des Verdichtungsverhältnisses bekannt, wie unter www.wikipedia.de: „Variable Verdichtung“ leicht ersichtlich wird. Bei Wikipedia gibt es eine Versionsübersicht, bei der erkennbar ist, wann was online war. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf Vorrichtungen, bei denen zwei unterschiedliche Verdichtungsverhältnisse eingestellt werden können, wobei sie auch für Motoren mit mehr als zwei unterschiedlichen Verdichtungsverhältnissen erfindungsgemäß anwendbar ist. Bei der Vorrichtung gemäß DE 10 2005 055 199 A1 ist ein Lager der Pleuelstange mit einem Exzenter gelagert und durch eine Lageveränderung der Exzenterstellung lässt sich das Verhältnis von minimaler und maximaler Kolben/Kurbelwellenentfernung verändern, was einer Veränderung des Verdichtungsverhältnisses entspricht. Bei der Steuerung der Umschaltung der Verdichtungsverhältnisse wird konzeptionell zunächst von Betrieb bei hohem Verdichtungsverhältnis ausgegangen, da hier u.a. wegen dem höheren indizierten Wirkungsgrad der bevorzugte Betriebsbereich liegt.
    Das Klopfen kann durch ein Verschieben der Zündung unterbunden werden. Jedoch wird dadurch der Zündzeitpunkt irgendwann so spät, dass ein Umschalten in die niedrige Verdichtung (mit entsprechend früherer Zündung) hinsichtlich Wirkungsgrad besser ist. Und das Umschalten zurück zum hohen Verdichtungsverhältnis geschieht über abgelegte Erfahrungswerte der Klopfneigung.
  • Es stellt sich die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Umschalten zu bewirken. Dabei soll die Umschaltung des VCR Systems so gesteuert bzw. geregelt werden, dass die Verbrauchswerte optimiert werden.
  • Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Bei einem Verfahren zur Bestimmung eines optimierten Umschaltpunkts des Verdichtungsverhältnisses eines Motors mit einem variablen Verdichtungsverhältnis (VCR), der zwischen einem niedrigen und einem hohen Verdichtungsverhältnis umschaltbar ist, wird ein erstes (Wirkungsgrad-)Kennfeld des Betriebs bei niedrigem Verdichtungsverhältnis bestimmt und ein zweites (Wirkungsgrad-)Kennfeld des Betriebs wird bei hohem Verdichtungsverhältnis bestimmt. Diese Kennfelder werden in Beziehung zueinander gesetzt, insbesondere voneinander subtrahiert, um so eine Umschaltgrenze zu erhalten, und die Steuerung veranlasst in Abhängigkeit von der Umschaltgrenze das Umschalten des Verdichtungsverhältnisses. Die Umschaltgrenze ist somit insbesondere eine Linie im Betriebskennfeld und dies ist für die Motorsteuerung eine (leicht) überprüfbare Bedingung für die Umschaltung. Der Vergleich der vorhandenen Verbrennungsbedingungen mit dieser Umschaltgrenze ist mathematisch deutlich weniger aufwendig, als wenn ein Vergleich mit einer Vielzahl von Messpunkten in den Kennfeldern der Verbrennung bei niedrigem und hohem Verdichtungsverhältnis durchgeführt werden müsste. Zudem kann über die Definition der Umschaltgrenze ein Optimierungskriterium zugrunde gelegt werden. Dieses Optimierungskriterium ist in einer nachfolgend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform der Kraftstoffverbrauch. Bevorzugt werden das erste und das zweite Kennfeld als Diagramme des Kraftstoffverbrauchs in Bezug auf das Motordrehmoment und die Motorgeschwindigkeit bestimmt.
  • Insbesondere wird ein Klopfsensor verwendet, um die Klopfintensität zu bestimmen und die Motorsteuerung verschiebt in Abhängigkeit von den Messwerten des Klopfens den Zündzeitpunkt. Insbesondere verursacht der verschobene Zündzeitpunkt veränderte Verbrennungsbedingungen und die veränderten Verbrennungsbedingungen können die Steuerung veranlassen das Verdichtungsverhältnis zu verändern. Somit wird nicht nur die unmittelbar gemessene Klopfintensität genutzt, um so das Klopfen zu vermeiden (durch Verschieben des Zündzeitpunkts und/oder ein Umschalten zu dem geringen Verdichtungsverhältnis), sondern vielmehr zudem auch dafür verwendet, eine vordefinierte Umschaltgrenze zu beeinflussen. Der Feedbackwert dieser Regelung ist die angelernte Klopfneigung des Klopfadaption. Somit erfolgt in Abhängigkeit der aktuellen Klopfneigung gemäß äußerer Einflüsse (Temperatur, Kraftstoff, usw.) eine Verschiebung dieser Grenze zu höheren oder niedrigeren Drehmomenten.
  • Die Umschaltgrenze ist bevorzugt in einem Last-Drehzahldiagramm (Leistungsdiagramm) und die Justierung der Umschaltgrenze kann durch eine Veränderung (also Verschiebung) des Drehmoments bei gleicher Motordrehzahl durchgeführt werden. In einer bevorzugten Weiterbildung wird die Umschaltgrenze in Abhängigkeit von zumindest zwei Einflussparametern in der Motorsteuerung unveränderlich abgelegt, Insbesondere können dabei die Einflussparameter die Motordrehzahl und das Motordrehmoment sein oder zumindest umfassen.
  • In einer alternativen Ausführungsform werden beim Betrieb des Kraftfahrzeugs die ersten und zweiten Kennfelder bestimmt; daraus bestimmt die Steuerung beim Betrieb des Fahrzeugs die Umschaltgrenze. Dies hat den Vorteil, dass die Kennfelder unmittelbar die am Fahrzeug herrschenden Bedingungen widerspiegeln.
  • Insbesondere kann dabei der Steuerung zunächst eine Umschaltgrenze vorgeben werden, um in deren Abhängigkeit die Umschaltung(en) des Verdichtungsverhältnisses vorzunehmen und um so den Motor in den unterschiedlichen Verdichtungsverhältnissen zu betreiben und um nachfolgend das erste und zweite Kennfeld bestimmen zu können. Dies beschreibt ein Anlernen des Systems dahingehend, dass die optimierte Umschaltgrenze schnell bestimmt wird.
  • Ferner kann die Motorsteuerung während des Betriebs des Fahrzeugs den Wirkungsgrad der Verbrennung beim eingestellten Verdichtungsverhältnis bestimmen und zudem für dieselben Fahrbedingungen den Wirkungsgrad beim jeweils anderen des niedrigen oder hohen Verdichtungsverhältnisses bestimmen und den Vergleich dieser Wirkungsgrade als ein Kriterium für das Umschalten des Verdichtungsverhältnisses verwenden.
  • Ferner kann vorteilhafterweise vor der Umschaltung des Verdichtungsverhältnisses von einem ersten auf ein zweites Verdichtungsverhältnis für das zweite Verdichtungsverhältnis ein optimierter Zündzeitpunkt bestimmt werden, wobei insbesondere der optimierte Zündzeitpunkt sich vom Zündzeitpunkt des ersten Verdichtungsverhältnisses unterscheiden kann. Die Begriffe erstes und zweites Verdichtungsverhältnis stehen wechselseitig für das geringe und hohe Verdichtungsverhältnis. Das heißt, es wird im zweiten Verdichtungsverhältnis im Leistungsdiagramm nicht zwingend die identische Lage zum ersten Verdichtungsverhältnis betrachtet, sondern simuliert oder abgeschätzt, wie der Zündzeitpunkt im zweiten Verdichtungsverhältnis zu optimieren wäre und abhängig von dieser Abschätzung wird umgeschaltet.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen beispielhaft erläutert. Es zeigen:
    • 1 Ein Diagramm des Kraftstoffverbrauchs in Abhängigkeit von Drehzahl und Drehmoment, bei einem geringen Verdichtungsverhältnis der Verbrennung,
    • 2 ein Diagramm des Kraftstoffverbrauchs in Abhängigkeit von Drehzahl und Drehmoment, bei einem hohen Verdichtungsverhältnis der Verbrennung,
    • 3 eine Kombination der Diagramme der 1 und 2 zur Bestimmung des Vorteils einer Verbrennung bei einem geringen Verdichtungsverhältnis in Abhängigkeit von Motorgeschwindigkeit und Drehmoment,
    • 4 unterschiedliche Grenzlinien der Klopfintensität, ab deren Erreichen bzw. Überschreitens das Umschalten des Verdichtungsverhältnisses durchgeführt werden soll,
    • 5 ein Schema eines geschlossenen Regelkreises zur Bestimmung eines optimierten Umschaltens des Verdichtungsverhältnisses,
    • 6 ein Schema eines geschlossenen Regelkreises einer anderen Ausführungsform und
    • 7 eine weitere Möglichkeit eines geschlossenen Regelkreises der Umschaltsteuerung.
  • In 1 und 2 ist jeweils der Kraftstoffverbrauch be(εlow) und be(εhigh) in Bezug auf die Drehzahl und das Drehmoment, bzw. die Motorlast gezeigt. be steht für einen spezifischen Kraftstoffverbrauch, nämlich einer brake specific fuel consumption. Dabei beziehen sich die Indexe low und high auf ein geringes und hohes Verdichtungsverhältnis. Jeweils sind mittlere Bereiche gezeigt, in denen bei einer mittleren Drehzahl und einem mittleren Drehmoment die Verbrauchswerte am besten sind. In den davon außenliegenden Bereichen nimmt der Kraftstoffverbrauchswert jeweils zu. Da hier eine schematische Darstellung gezeigt ist, wurde auf die Angabe von Zahlenwerten verzichtet. Die Werte, die in diesen Diagrammen gezeigt sind, sind bevorzugt Messwerte, die in einem Motorenprüfstand gewonnen wurden. In einer alternativen Ausführungsform können diese Werte auch durch eine Simulation errechnet sein. In einer weiteren alternativen Ausführungsform, die später in Bezug auf 6 erläutert wird, werden diese Messwerte im laufenden Fahrbetrieb des Fahrzeugs gewonnen, dessen Umschaltpunkt des Verdichtungsverhältnisses zu optimieren ist.
  • Die Werte der 3 wurden durch eine Subtraktion der Felder der 1 und 2 über die Formel be(εlow) = be(εhigh ) - be(εlow ) erzeugt. Entsprechend ergibt sich ein Benefit be(εlow) des Kraftstoffverbrauchs, der in unterschiedliche Bereiche eingeteilt ist. Z.B. ist oben links ein Bereich gezeigt, der mit der Linie der Kraftstoffeinsparung von 15 g/kWh begrenzt ist. Wenn der Motor in diesem Bereich gefahren wird, ergibt sich eine Kraftstoffeinsparung im Vergleich der Verdichtungsverhältnisse, also ein entsprechender Vorteil des geringen Verdichtungsverhältnisses. Zudem ist eine 0 g/kWh-Linie gezeigt. Bei dieser Linie ergibt sich, dass der Kraftstoffverbrauch bei beiden Verdichtungen identisch ist. Es ergibt sich folglich keine Kraftstoffeinsparung oder -erhöhung in Abhängigkeit vom eingestellten Verdichtungsverhältnis.
  • In einer ersten Ausführungsform der Erfindung können die Werte der 3 und insbesondere deren 0 g/kWh Ersparnis-Linie genutzt werden, um das Umschalten der VCR in Form einer ungeregelten Ansteuerung zu bewirken. In folgendem Beispiel ist der Motor zunächst im Zustand eines hohen Verdichtungsverhältnisses eingestellt, da hier im Allgemeinen ein höherer indizierter Wirkungsgrad erzielt werden kann. Ein nicht dargestellter Klopfsensor erkennt, ob bei den vorliegenden Verbrennungsbedingungen klopfende Verbrennungen auftreten. Abhängig von diesem Messwert kann optional der Zündzeitpunkt auf einen späteren Zeitpunkt verschoben werden, um so das Klopfen zu vermeiden. Die Motorsteuerung kann zudem erkennen, ob in diesem Fall ein Verbrauchsvorteil besteht, wenn das System auf eine niedrige Verdichtung eingestellt würde. Dies ist dann der Fall, wenn der Betriebspunkt oberhalb der 0 g/kWh-Vorteilslinie, die auch als Umschaltgrenze 20 bezeichnet wird, liegt. Wenn dies der Fall ist, so wird das Umschalten vorgenommen. Ergänzend kann hier bevorzugt betrachtet werden, dass sich bei der Verbrennung bei einem niedrigen Verdichtungsverhältnis ein anderer Zündzeitpunkt ergibt, und dieses kann bei der Entscheidung des Umschaltens berücksichtigt werden. Für diese Entscheidung können in der Motorsteuerung Erfahrungswerte und/oder einer Modellierung innerhalb der Motorsteuerugn des vorherigen Fahrablaufs und/oder fix abgespeicherte Datenfelder vorgesehen sein, die bestimmen, bei welchen Lastbedingungen mit einem Klopfen zu rechnen ist. Diese Datenfelder können insbesondere auch dann von Interesse sein, wenn vom niedrigen Verdichtungsverhältnis zum hohen Verdichtungsverhältnis umgeschaltet werden soll, da durch die Umschaltung kein Klopfen des Motors verursacht werden soll.
  • Ergänzend kann berücksichtigt werden, dass eine Hysterese verwendet wird. Ohne diese Berücksichtigung würde bei Betriebsbedingungen benachbart zur Umschaltgrenze 20 sehr häufig eine Verdichtungsverhältnisumschaltung durchgeführt, was nicht nur den Verschleiß des Umschaltsystems deutlich erhöhen würde, sondern auch einen Einfluss auf das Fahrverhalten haben kann. So wird die Umschaltung des Verdichtungsverhältnisses nur dann vorgenommen, wenn der Soll-Umschaltpunkt um einen vordefinierten Betrag über- bzw. unterschritten ist. Dieser kann bspw. im Bereich einer Über-/Unterschreitung von mindestens 5% oder maximal 10% des Motordrehmoments liegen. Diese Hysteresegrenze ist in 3 mit dem Bezugszeichen 30 gezeigt. Gemäß empirischer oder simulativer Untersuchungen wird also das VCR System nach einem bestmöglichen Kraftstoffverbrauch vorgesteuert (nicht geregelt) umgeschaltet. Dies geschieht anhand der kalibrierten Umschaltgrenze 20, welche anhand von Drehzahl und Motorlast im Steuergerät abgelegt wird.
  • Eine Alternative der Steuerung in Form eines geschlossenen Regelkreises ist in 5 gezeigt. Dort ist zunächst oben links ein im Betrieb des Motors gemessenes Motorklopfen dargestellt. Dieses Messergebnis wird in einer Klopfregelung verarbeitet, die insbesondere dafür sorgt, dass bei Klopfneigung der Zündzeitpunkt auf einen späteren Punkt verschoben wird. Diese aus dem Stand der Technik bekannte Steuerung nimmt eine Klopfadaption vor und beinhaltet insbesondere eine sich selbst anlernende Funktion, die in jedem Betriebspunkt die Klopfneigung des Motors bestimmt. Das heißt, dass bei jedem Betriebszeitpunkt des Motors durch diese Funktion die Klopfneigung bekannt wird. Als Einflussfaktoren für diese Steuerung gelten der Motor selbst (wie z.B. Verschleißeinflüsse), der verwendete Kraftstoff, wie auch sonstige Umgebungseinflüsse (wie z.B. Außentemperatur). Aus dieser Funktion wird ein verbesserter Zündzeitpunkt bestimmt, mit dem der Motor dann betrieben wird. Oben rechts ist somit in dieser Figur schematisch das Kennfeld gezeigt, dass sich im Betrieb anlernt.
  • Vorstehend wurde in 3 die Umschaltlinie bestimmt, ab welcher zwischen den Verdichtungsverhältnissen umgeschaltet werden soll. Diese Information ist bspw. in dem Motor als ein Kennfeld fest hinterlegt. Diese Information wird in einem Regelkreis verwendet, um gemäß dem Teildiagramm rechts unten der 5 den Umschaltzeitpunkt nach oben oder unten zu verschieben. Siehe dazu die Pfeile bei der Umschaltgrenze 20. Wenn beispielsweise die Klopfregelung zum Ergebnis kommt, dass bei gegebenen Motor- bzw. Verbrennungsbedingungen eine zu hohe Klopfanfälligkeit gegeben ist, so kann die Umschaltkurve zu niedrigeren Lasten verschoben werden. Wenn hingegen bspw. die Klopfsteuerung anhand der Umgebungsbedingungen erkannt hat, dass bei den gegebenen Betriebsbedingungen eine geringere Klopfneigung gegeben ist, so kann die Umschaltlinie zu höheren Lasten verschoben werden. Bspw. kann bei sonst unveränderten Bedingungen bei einer Fahrt unter kälteren Umgebungsbedingungen (wie beispielsweise einem Winterbetrieb in kalten Umgebungsbedingungen) erkannt werden, dass eine reduzierte Klopfneigung besteht, so kann diese Linie nach oben verschoben werden.
  • Verallgemeinert gesagt: In 5 ist gezeigt, dass eine Vorsteuerung existiert, die (wie auch aus dem Stand der Technik bekannt) den Zündzeitpunkt verschiebt. Sofern eine Zündzeitpunktverschiebung aufgrund der vorherrschenden Klopfneigung derart besteht, dass der Wirkungsgrad des ersten Verdichtungsverhältnisses geringer als der des zweiten Verdichtungsverhältnisses mit geändertem Zündzeitpunkt ist, erfolgt eine Umschaltung der VCR Systems. Es besteht also zunächst eine (erste) Umschaltgrenze 20, die, wie in Verbindung der 1 bis 3 erläutert, auf dem Treibstoffverbrauch basieren kann und diese erste Umschaltgrenze 20 kann bereits für eine Entscheidung in Bezug auf das Umschalten des Verdichtungsverhältnisses verwendet werden. In diesem Fall wird sie aber durch eine weitere Information, die zumindest teilweise auf einer gemessenen Klopfintensität beruht, verändert und so wird eine zweite, veränderte Umschaltgrenze 25 generiert, die letztendlich als Grenze der Umschaltung des Verdichtungsverhältnisses genutzt wird. Diese Veränderung kann bspw. eine Verschiebung sein, die durch die Pfeile im unteren rechten Diagramm der 5 gezeigt ist. Diese Verschiebung kann bspw. eine Verschiebung zu anderen Drehmomenten (Lasten) des Motors sein. Während bei 3 ein ungeregeltes, gesteuertes System gezeigt ist, kommt bei 5 ein geregeltes System zum Einsatz, bei dem das im Betrieb gemessene Motorklopfen, welches ein Ergebnis der Verbrennungsbedingungen ist, dazu verwendet wird, die Umschaltgrenze 20, also die entsprechende Linie im Leistungsdiagramm, zu beeinflussen. Dadurch wird sichergestellt, dass bspw. abhängig vom Kraftstoff (z.B. E10 oder E0), der im Fahrzeug verwendet wird und abhängig von dessen Qualität und/oder von den Umgebungstemperaturen oder vergangenen Fahrbedingungen, (beispielsweise bei einer erhöhten Motortemperatur, die durch eine vorhergegangene Phase des Volllastbetriebs entstanden sein kann.), die Umschaltgrenze 20 zu einem optimierten Lastwert verschoben wird. Beispielsweise kann beim Starten des Motors eine voreingestellte oder abgespeicherte Umschaltgrenze (also die entsprechende Linie 20 im Lastdiagramm) für das Verdichtungsverhältnis verwendet werden. Zu einem späteren Zeitpunkt, bei dem der Motor Messwerte der Klopfintensität bei unterschiedlichen Lastbedingungen und Verdichtungsverhältnissen aufgenommen hat, kann die Umschaltgrenze 20 abhängig von der konkreten Klopfneigung verändert werden. Diese aufgenommenen Messwerte können auch (z.B. mittelfristig oder langfristig) im Motorsteuergerät gespeichert werden, so dass beim (nächsten) Start des Motors schnellstmöglich auf die optimierte Umschaltgrenze zugriffen werden kann.
  • In der Verbindung der 2 und 6 wird eine alternative Möglichkeit der Regelung des Klopfens gezeigt. Dabei zeigt 2 im Leistungsdiagramm eine bevorzugte Klopfgrenze 40, die eine Linie in der 4 ist, bei der jeweils die gleiche Klopfneigung gegeben ist. Diese Linie, bzw. genauer gesagt, deren Unterschreiten kann für eine entsprechende Steuerung, die nachfolgend erläutert wird, als Grenzwert für das Umschalten des Verdichtungsverhältnisses verwendet werden. Es können seitens der Motorsteuerung auch andere Grenzwerte der zulässigen Klopfneigung vorgegeben werden. Diese möglichen alternativen Klopfgrenzen sind mit dem Bezugszeichen 41 eingezeichnet. Die Steuerung verwendet dabei nur eine der Klopfgrenzen 40, 41. Um ein überaus häufiges Umschalten zu vermeiden, kann entsprechend zu der Erläuterung in Bezug auf 3, eine Hysterese 43 der Klopfgrenze 40 zum Einsatz kommen. Diese Regelung basiert somit auf einer initialen Bestimmung der Klopfneigung des Motors, die bspw. bei einem vorgelagerten Kalibrierungsvorgang bei einem hohen Verdichtungsverhältnis (gemäß 4) aufgenommen wurde. In diesem Fall ist keine initiale Vermessung des Motors in Bezug auf den Kraftstoffverbrauch (siehe 1 und 2) notwendig. Vielmehr kann der Motor selbst im Wesentlichen das in 6 unten rechts gezeigte Diagramm mit der Linie der Umschaltgrenze erstellen und zudem abhängig von der Klopfanpassung verschieben. Diese Erstellung geschieht bspw. dadurch, dass der Motor das Verdichtungsverhältnis in einer Lernphase mehrfach umschaltet. Dieses Umschalten kann aufgrund der initialen Bestimmung der Klopfneigung (4) basieren. Sofern die Grenzlinie des zulässigen Klopfens im Zustand des Motors eines hohen Verdichtungsverhältnisses überschritten wurde, erkennt der Motor, dass mutmaßlich das geringere Verdichtungsverhältnis besser wäre und veranlasst das Umschalten. Ein wiederholtes Umschalten erlaubt dem Motor optimierte Umschaltbedingungen in Bezug auf die konkreten Motorbedingungen und nicht nur aufgrund einer initial durchgeführten Messung (Kalibrierung) der Klopfneigung durchzuführen. Dabei sind insbesondere die Daten der beschriebenen vorgelagerten/initialen Kalibrierung als unveränderlich vorgegebene Motorbedingungen in der Steuerung abgelegt.
  • In 7 ist eine weitere Möglichkeit der Motorsteuerung in Bezug auf die vorliegende Erfindung dargestellt, bei der eine Optimierung in Bezug auf den Wirkungsgrad der Verbrennung durchgeführt wird. Bei dieser Art der Optimierung wird in Echtzeit, also beim Betrieb des Fahrzeugs, eine Vielzahl von Messwerten der Motorleistung (also Drehzahl und Drehmoment) in Verbindung mit dem jeweiligen Kraftstoffverbrauch aufgenommen. Diese Messwerte werden sowohl bei dem geringen, wie auch dem hohen Verdichtungsverhältnis bestimmt. Diese Daten, die auch die Informationen der Klopfneigung bei den unterschiedlichen Bedingungen enthalten, werden der Motorsteuerung zugeführt. Und die Motorsteuerung (siehe rechte Seite der 7) führt eine Echtzeitberechnung des jeweils besten Verdichtungsverhältnisses in Bezug auf den optimierten Kraftstoffverbrauch in Verbindung mit einer akzeptablen Klopfneigung durch. Es wird also stets ein globaler Wirkungsgrad der Verbrennung bestimmt. Dies kann insbesondere durch eine Erzeugung des Diagramms der 3 geschehen. Wesentlich ist dabei, dass eine Umschaltgrenze 20 bestimmt wird als eine Grenzlinie im Leistungsdiagramm und dass insbesondere die Möglichkeit besteht, dass diese Linie durch die Steuerung verändert, insbesondere verschoben wird. Die Berechnung des Wirkungsgrads beider Verdichtungsverhältnisse geschieht in Echtzeit auf der Motorsteuerung. Die Berechnung kann unter Einbeziehung der Klopfneigung (und damit zu wählender Zündzeitpunkt) geschehen. Basierend auf dieser Berechnung ergibt sich die Entscheidung, welches Verdichtungsverhältnis gewählt werden sollte und entsprechend wird ggf. umgeschaltet.
  • Bezugszeichenliste
    • 20
    Umschaltgrenze
    25
    justierte Umschaltgrenze
    27
    fiktive Umschaltgrenze
    30
    Hysterese der Umschaltgrenze
    40
    bevorzugter Klopfgrenze
    41
    alternative Klopfgrenze
    43
    Hysterese der bevorzugten Klopfgrenze
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102005055199 A1 [0002]

Claims (9)

  1. Verfahren zur Bestimmung eines optimierten Umschaltpunkts des Verdichtungsverhältnisses eines Motors mit einem variablen Verdichtungsverhältnis (VCR), der zwischen einem niedrigen und einem hohen Verdichtungsverhältnis umschaltbar ist, wobei ein erstes Kennfeld (be(εlow)) der Verbrennung bei dem niedrigen Verdichtungsverhältnis bestimmt wird und ein zweites Kennfeld (be(εhigh)) der Verbrennung bei dem hohen Verdichtungsverhältnis bestimmt wird und diese Kennfelder in Beziehung zueinander gesetzt werden, insbesondere voneinander subtrahiert werden, um so eine Umschaltgrenze (20) zu erhalten, und das Umschalten des Verdichtungsverhältnisses in Abhängigkeit von der Umschaltgrenze (20) veranlasst wird.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das erste und das zweite Kennfeld Kennfelder des Kraftstoffverbrauchs in Bezug auf das Motordrehmoment und die Motorgeschwindigkeit sind.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei ein Klopfsensor verwendet wird, um Messwerte der Klopfintensität zu bestimmen und eine Motorsteuerung den Zündzeitpunkt in Abhängigkeit von den Messwerten des Klopfens verschiebt und die Motorsteuerung in Abhängigkeit vom verschobenen Zündzeitpunkt das Umschalten des Verdichtungsverhältnisses veranlasst.
  4. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei ein Klopfsensor verwendet wird, um Messwerte der Klopfintensität zu bestimmen und die Steuerung abhängig von dem gemessenen Motorklopfen die Klopfneigung bei einer Mehrzahl unterschiedlicher Betriebsbedingungen bestimmt und abhängig von der bestimmten Klopfneigung die Umschaltgrenze (20) variiert und so eine justierte Umschaltgrenze (25) erhält und insbesondere das Verfahren die justierte Umschaltgrenze (25) dadurch aus der Umschaltgrenze (20) bildet, dass deren Drehmoment verändert wird und dabei bevorzugt der Wert deren Motordrehzahl unverändert gelassen wird.
  5. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Umschaltgrenze (20), in Abhängigkeit von zumindest zwei Einflussparametern in der Motorsteuerung unveränderlich abgelegt ist, wobei insbesondere die Einflussparameter die Motordrehzahl und das Motordrehmoment sind oder zumindest umfassen.
  6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei beim Betrieb des Kraftfahrzeugs die ersten und zweiten Kennfelder (be(εlow), be(εhigh)) bestimmt werden und daraus die Umschaltgrenze (20) bestimmt wird.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei der Steuerung zunächst eine Umschaltgrenze (27) vorgegeben wird, um in deren Abhängigkeit die Umschaltung des Verdichtungsverhältnisses vorzunehmen und um so den Motor in den unterschiedlichen Verdichtungsverhältnissen zu betreiben und um so das erste und zweite Kennfeld (be(εlow), be(εhigh)) bestimmen zu können.
  8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Motor während seines Betriebs den Wirkungsgrad der Verbrennung bei dem eingestellten Verdichtungsverhältnis bestimmt und zudem für dieselben Fahrbedingungen den Wirkungsgrad beim jeweils anderen des niedrigen oder hohen Verdichtungsverhältnisses bestimmt, und den Vergleich dieser Wirkungsgrade als ein Kriterium für das Umschalten des Verdichtungsverhältnisses verwendet.
  9. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Verfahren eingerichtet ist, vor der Umschaltung des Verdichtungsverhältnisses von einem ersten auf ein zweites Verdichtungsverhältnis, für das zweite Verdichtungsverhältnis einen optimierten Zündzeitpunkt zu bestimmen, wobei insbesondere der optimierte Zündzeitpunkt sich von dem Zündzeitpunkt des ersten Verdichtungsverhältnisses unterscheiden kann; und die Umschaltung des Verdichtungsverhältnisses nur dann vornimmt, wenn die Verbrennungsbedingungen bei dem zweiten Verdichtungsverhältnis unter Berücksichtigung des optimierten Zündzeitpunkts gegenüber den Verbrennungsbedingungen des ersten Verdichtungsverhältnis vorteilhaft erscheinen.
DE102019116341.2A 2018-07-13 2019-06-17 Verfahren zur VCR-Ansteuerung Pending DE102019116341A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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