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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine sowie ein entsprechend ausgestattetes und eingerichtetes Kraftfahrzeug.
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Auch wenn Verbrennungskraftmaschinen bereits seit langer Zeit bekannt sind, besteht nach wie vor Interesse und Bedarf an Weiterentwicklungen, beispielsweise hinsichtlich einer Effizienz oder einer Zuverlässigkeit. Ein bekannter Ansatz zur Verbesserung von Verbrennungskraftmaschinen besteht beispielsweise in einer variablen Ventilhubsteuerung. Derartige Mechanismen können jedoch ihrerseits zu weiteren Problemen im Betrieb der jeweiligen Verbrennungskraftmaschine führen.
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Vor diesem Hintergrund ist in der
DE 10 2007 053 783 B4 ein Diagnosesystem für ein System eines diskreten variablen Ventilhubs eines Verbrennungsmotors beschrieben. Das dort beschriebene Diagnosesystem umfasst ein Fast Fourier Transformations-Modul (FFT-Modul), dass auf der Grundlage eines FFT-Verfahrens und eines Ventilstoßsensorsignals ein Frequenzinhaltssignal erzeugt. Weiter umfasst das Diagnosesystem ein Fehlfunktionsmodul, das selektiv auf der Grundlage des Frequenzinhaltssignals eine Fehlfunktion eines Systems eines diskreten variablen Ventilhubs diagnostiziert. Das Fehlfunktionsmodul setzt dabei auf der Grundlage eines auf der Motordrehzahl basierenden Frequenzbereichs ein Fehlfunktionssignal.
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Als weiterer Ansatz ist in der
DE 10 2014 118 587 A1 ein Verfahren zur Vorzündungssteuerung für eine Kraftmaschine beschrieben. Dabei wird in Reaktion auf wenigstens eine teilweise Verbrennung oder eine Fehlzündung in einem ersten Zylinder eine Funkenzündung für einen zweiten Zylinder, der Abgasreste von der Verbrennung in dem ersten Zylinder empfängt, selektiv deaktiviert. Damit soll letztlich ein Einstellen des Funkens und/oder der Kraftstoffeinspritzung in einem Zylinder basierend auf einer späten Verbrennung, einer teilweisen Verbrennung oder einer Fehlzündung in einem benachbarten Zylinder ermöglicht werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen besonders zuverlässigen Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Mögliche Ausgestaltungen und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen, in der Beschreibung und in der Zeichnung angegeben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Betreiben oder Steuern einer Verbrennungskraftmaschine, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs. Das Verfahren wird dabei für eine Verbrennungskraftmaschine angewendet, die einen Klopfsensor zum Erkennen einer unkontrollierten Verbrennung in einem Zylinder der Verbrennungskraftmaschine und eine Ventilhubsteuerung für wenigstens ein Auslassventil wenigstens eines Zylinders, insbesondere für alle Auslassventile aller Zylinder, der Verbrennungskraftmaschine aufweist. Die Ventilhubsteuerung ist dabei zum Schalten des Ventilhubs des wenigstens einen Auslassventils, also zum gesteuerten Aktivieren und Deaktivieren von dessen Ventilhub, eingerichtet.
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Bei aktiviertem Ventilhub kann das Auslassventil den jeweiligen Zylinder in der von herkömmlichen Verbrennungskraftmaschinen ohne Ventilhubsteuerung bzw. ohne variablen Ventiltrieb bekannten Weise auslassseitig regelmäßig und wechselweise öffnen und verschließen. Bei deaktiviertem Ventilhub verbleibt hingegen das jeweilige Auslassventil, insbesondere über mehrere Umdrehungen einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine, also über mehrere Bewegungszyklen eines Kolbens innerhalb des jeweiligen Zylinders hinweg, in einer einzigen Stellung, insbesondere in seiner Schließstellung, in der es den jeweiligen Zylinder ausgangsseitig verschließt. Bei deaktiviertem Ventilhub kann also ein Ladungswechsel des jeweiligen Zylinders verhindert werden bzw. sein.
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In einem Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird für einen Schubbetrieb der Verbrennungskraftmaschine bzw. eines damit ausgestatteten Kraftfahrzeugs jeweils mittels der Ventilhubsteuerung der Ventilhub des wenigstens einen Auslassventils deaktiviert. Während einer entsprechenden Schubbetriebszeiten verbleibt dann das jeweilige Auslassventil also in einer bestimmten Stellung, insbesondere in seiner Schließstellung, also in seinem Ventilsitz.
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In einem weiteren Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein durch den Klopfsensor aufgenommenes oder gemessenes Signal hinsichtlich eines vorgegebenen Kriteriums zum Detektieren einer Fehlschaltung der Ventilhubsteuerung ausgewertet. Eine solche Fehlschaltung kann beispielsweise vorliegen, wenn auf ein entsprechendes Steuersignal hin die Ventilhubsteuerung bzw. eine entsprechende Schalteinrichtung den Ventilhub des Auslassventils nicht in bestimmungsgemäßer Weise aktiviert oder deaktiviert hat. Eine solche Fehlschaltung kann sich beispielsweise dadurch auszeichnen, dass das jeweilige Auslassventil nicht vollständig geführt bis in seine jeweilige Entstellung bewegt wird. Beispielsweise kann also bei einer solchen Fehlschaltung ein entsprechendes Führungselement für das Ventil bzw. die Schalteinrichtung sich von einem dem Zylinder abgewandten Ende eines Ventilschafts des jeweiligen Auslassventils lösen, sodass das Auslassventil dann ungeführt, also unkontrolliert in seinen Ventilsitz zurückfallen kann. Dies kann ein akustisches Signal bzw. ein Körperschallsignal in der Verbrennungskraftmaschine erzeugen, das mittels des Klopfsensors erfasst werden kann.
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Derartige mit einer Fehlschaltung der Ventilhubsteuerung in Zusammenhang stehende Signale können sich von anderen mittels des Klopfsensor erfassten Signalen unterscheiden, also beispielsweise eine andere Signalcharakteristik aufweisen und/oder zu anderen Zeitpunkten auftreten. Dies wird vorliegend durch das entsprechende vorgegebene Kriterium berücksichtigt, indem beispielsweise entsprechende Charakteristiken als Referenz oder Vergleichswert angegeben sein können.
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Für die Auswertung kann das von dem Klopfsensor aufgenommene oder gemessene Signal, also ein entsprechendes Rohsignal, das beispielsweise als fortlaufendes Spannungssignal vorliegen kann, integriert werden, insbesondere über ein vorgegebenes Mess- oder Zeitfenster. Ein entsprechender daraus resultierender Integralwert kann dann beispielsweise mit einem - etwa als Teil des Kriteriums - vorgegebenen Schwellenwert verglichen werden, um zu bestimmen, ob eine Fehlschaltung stattgefunden hat, die sich in dem durch den Klopfsensor aufgenommenes Signal widerspiegelt oder ausgewirkt hat. Ebenso kann beispielsweise eine Höhe, eine Länge, eine Form und/oder ein Zeitpunkt eines in dem durch den Klopfsensor aufgenommenen Signal aufgetretenen Peaks bestimmt und ausgewertet, beispielsweise mit entsprechenden durch das Kriterium vorgegebenen Werten verglichen werden, um Fehlschaltungen bzw. Fehlschaltungen anzeigende oder dazu korrespondierende Peaks oder Signalformen in dem durch den Klopfsensor aufgenommenen Signal zu identifizieren.
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In einem weiteren Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf eine Detektion wenigstens einer solchen Fehlschaltung hin eine die Ventilhubsteuerung betreffende vorgegebene Steuermaßnahme ausgeführt oder veranlasst. Dazu kann beispielsweise automatisch ein entsprechendes Steuersignal erzeugt und ausgegeben und/oder der Ventilhub in vorgegebener Weise gesteuert oder angepasst werden.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass durch eine Deaktivierung des Ventilhubs ein Ladungswechsel des Zylinders im Schubbetrieb verhindert und somit Ladungswechselverluste vermieden oder reduziert werden können. Weiter liegt der vorliegenden Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass bei einem entsprechenden Schalten des Ventilhubs Fehlschaltungen, also Fehler auftreten können, die mittels des - in heutigen Verbrennungskraftmaschinen typischerweise ohnehin vorhandenen - Klopfsensors der Verbrennungskraftmaschine detektiert werden können. Der Klopfsensor bzw. eine Erfassung oder Detektion von Klopf- oder Schallsignalen mittels des Klopfsensors kann also nicht nur zur Vermeidung eines herkömmlichen Klopfens, also unkontrollierter Verbrennungsvorgänge, beispielsweise durch entsprechende Beeinflussung eines Zündwinkels, verwendet werden, sondern auch, um Fehlschaltungen der Ventilhubsteuerung, insbesondere für einen nicht befeuerten Schubbetrieb der Verbrennungskraftmaschine, zu erkennen.
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Derartige Fehlschaltungen können insbesondere bei einem letzten, dem jeweiligen Schubbetrieb oder der jeweiligen Schubbetriebszeit unmittelbar vorausgehenden Hub des Auslassventils und/oder bei einem ersten, also unmittelbar an den jeweiligen Schubbetrieb oder die jeweilige Schubbetriebszeit anschließenden Hub des Auslassventils auftreten. Zu diesen Zeiten findet jeweils die Deaktivierung bzw. die Aktivierung des Ventilhubs des Auslassventils durch die Ventilhubsteuerung statt.
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Derartige Fehlschaltungen können zumindest bei wiederholtem Auftreten einen jeweiligen Ventiltrieb schädigen und letztlich sogar zu einem Totalschaden der Verbrennungskraftmaschine führen. Ein eigensicheres Schaltsystem, das keine Fehlschaltungen zulässt, ist jedoch nicht ohne Weiteres umsetzbar, beispielsweise aufgrund der relativ hohen Geschwindigkeiten der beteiligten bewegten Komponenten, entsprechend kurzer Zeitfenster und einer zwischen einer Ausgabe eines entsprechenden Schalt- oder Steuersignals und dessen Umsetzung liegenden Verzögerung. Die vorliegende Erfindung stellt jedoch eine Möglichkeit bereit, entsprechende Fehlschaltungen auf besonders einfache Weise, insbesondere unter Verwendung ohnehin bereits vorhandener Komponenten, zu detektieren und darauf zu reagieren. Dadurch können aus Fehlschaltungen der Ventilhubsteuerung resultierende Beschädigungen oder Verschleißerscheinungen zumindest reduziert werden, was letztlich einer verbesserten Zuverlässigkeit im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine, beispielsweise in Form einer größeren Lebensdauer und/oder einer rechtzeitigen Warnung vor einem Totalausfall, zugutekommen kann.
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In einer möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird der Ventilhub durch Schalten eines als Teil der Ventilhubsteuerung vorgesehenen schaltbaren Rollenschlepphebels deaktiviert. Nach dem jeweiligen Schubbetrieb kann durch entgegengesetztes Schalten des jeweiligen schaltbaren Rollenschlepphebels der Ventilhub automatisch wieder aktiviert werden. Die Verwendung eines schaltbaren Rollenschlepphebels stellt eine praktikable Möglichkeit zum Realisieren der Ventilhubsteuerung bzw. der Schaltarbeit des Ventilhubs, also einer Variabilität eines Ventiltriebs des jeweiligen Auslassventils, dar.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird zum Detektieren der Fehlschaltung nur das durch den Klopfsensor in einem vorgegebenen Zeitfenster aufgenommene Signal ausgewertet. Mit anderen Worten kann also für die Detektionen von Fehlschaltungen der Ventilhubsteuerung ein dediziertes oder separates Zeitfenster definiert, also vorgegeben sein, das insbesondere verschieden sein kann von einem für die herkömmliche Klopferkennung definierten Zeitfenster. Ein solches Zeitfenster, das also nur einen Bruchteil eines Betriebszyklus bzw. einer Periode einer Kolbenbewegung innerhalb des Zylinders umfasst, kann für die Detektion von Fehlschaltungen ohne Weiteres definiert werden, da aus Fehlschaltungen der Ventilhubsteuerung resultierende durch den Klopfsensor erfassbare Signale gemäß einer Erkenntnis der vorliegenden Erfindung nicht zu beliebigen Zeitpunkten oder in beliebigen Zuständen der Verbrennungskraftmaschine auftreten. Durch die Beschränkung der Auswertung auf innerhalb eines solchen Zeitfensters aufgenommene Signale des Klopfsensors kann eine zu verarbeitende Datenmenge und damit ein entsprechender Datenverarbeitungsaufwand begrenzt bzw. reduziert werden. Zudem kann eine besonders eindeutige und zuverlässige Detektion der aus einer Fehlschaltung resultierenden Signale erreicht werden, da aus anderen Quellen stammende Signale, die beispielsweise zufällig ähnliche Signalformen aufweisen können, aber außerhalb des Zeitfensters auftreten, gar nicht erst in Betracht gezogen werden. Somit kann letztlich eine Anzahl von Fehldetektionen von Fehlschaltungen (englisch: false positives) reduziert werden und im Umkehrschluss eine besonders zuverlässige Detektion der Fehlschaltungen erreicht werden. Das vorgegebenen Zeitfenster kann beispielsweise als bzw. über einen bestimmten Kurbelwinkelbereich definiert sein.
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In einer möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird während eines Betriebs der Verbrennungskraftmaschine automatisch das Zeitfenster, das für die Detektionen von Fehlschaltungen zu berücksichtigende Signale oder Signalteile des Klopfsensor definiert, jeweils in Abhängigkeit einer aktuellen Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine dynamisch angepasst. Diese dynamische Anpassung erfolgt dabei hinsichtlich einer zeitlichen Lage des Zeitfensters relativ zu einem vorgegebenen Referenzzeitpunkt oder einem entsprechenden Referenzereignis und/oder hinsichtlich einer Länge des Zeitfensters. Mit anderen Worten kann also ein Beginn und/oder ein Ende des Zeitfensters automatisch drehzahlabhängig variieren. Beispielsweise kann bei einer größeren Drehzahl das Zeitfenster zeitlich näher an dem jeweiligen Referenzzeitpunkt oder Referenzereignis liegend beginnen und/oder von kürzerer Dauer sein. Als Referenzzeitpunkt oder entsprechendes Referenzereignis kann beispielsweise ein Durchgang einer Kurbelwelle durch einen oberen oder unteren Umkehr- oder Totpunkt verwendet werden. Um die hier vorgeschlagene dynamische Anpassung des Zeitfensters zu realisieren, kann beispielsweise eine entsprechende Vorschrift oder Funktion, ein Kennfeld, eine Zuordnungstabelle und/oder dergleichen mehr, wodurch verschiedenen Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschine jeweils einen Anfangszeitpunkt, ein Endzeitpunkt und/oder eine zeitliche Länge des Zeitfensters zugeordnet werden, vorgegeben, also hinterlegt sein. Durch die hier vorgeschlagene dynamische Anpassung des Zeitfensters können durch Fehlschaltungen erzeugte Signale und somit letztlich die Fehlschaltungen selbst besonders zuverlässig, konsistent und effizient detektiert werden.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird als die Steuermaßnahme oder zumindest als Teil davon die Deaktivierung des Ventilhubs des wenigstens einen Auslassventils für wenigstens einen jeweils nachfolgenden Schubbetrieb, also für eine jeweils nächste Schubbetriebszeit, abgeschaltet. Insbesondere kann dies aber erst dann erfolgen, wenn wenigstens eine vorgegebene Anzahl und/oder wenigstens eine vorgegebene zeitliche und/oder auf eine Anzahl von separaten Schubbetriebszeiten bezogene Dichte oder Häufigkeit von Fehlschaltungen detektiert wurde. Dabei können insbesondere seit der jeweils letzten Aktivierung des Ventilhubs, der letzten Inbetriebnahme der Verbrennungskraftmaschine und/oder seit einer letzten Löschung eines eine Fehlschaltung der Ventilhubsteuerung anzeigenden Eintrags aus einem Fehlerspeicher berücksichtigt werden. Dadurch kann besonders zuverlässig auf vorübergehende Veränderungen oder Beeinflussungen, die zu der jeweiligen wenigstens einen Fehlschaltung geführt haben, reagiert werden, während langfristige Effekte oder Eigenschaften nicht übermäßig stark Einfluss nehmen.
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Indem nicht bereits bei einer einzelnen detektierten Fehlschaltung der Ventilhub für den nachfolgenden Schubbetrieb abgeschaltet wird, kann eine unnötig harsche Reaktion auf Einzelereignisse, die nicht notwendigerweise ein dauerhaft bestehendes Problem anzeigen, vermieden werden. Durch die Abschaltung der Deaktivierung des Ventilhubs für wenigstens den jeweils nächsten Schubbetrieb wird der Ventilhubsteuerung bzw. der Verbrennungskraftmaschine Zeit gegeben, in der zum einen keine Fehlschaltungen auftreten können und zum anderen eine Ursache für vorangegangene Fehlschaltungen gegebenenfalls von allein, also ohne weitere Maßnahmen entfallen kann. Beispielsweise können Fehlschaltungen durch in eine jeweilige Schalteinrichtung eingedrungene Späne oder Partikel herbeigeführt werden, die sich nach einer gewissen Betriebszeit der Verbrennungskraftmaschine, beispielsweise aufgrund von dabei unvermeidlich auftretenden Vibrationen oder dergleichen, von alleine wieder lösen können. Für einen späteren, beispielsweise einen übernächsten Schubbetrieb kann dann wieder die Ventilhubdeaktivierung zur Verfügung stehen, also angewendet werden, um von den damit verbundenen Vorteilen zu profitieren.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird als die Steuermaßnahme oder zumindest als Teil davon die Deaktivierung des Ventilhubs im Schubbetrieb jeweils bis zum Ende einer aktuellen Betriebszeit der Verbrennungskraftmaschine abgeschaltet. Wenn also eine Fehlschaltung detektiert wurde, kann der Ventilhub wenigstens bis zum Ende der aktuellen Betriebszeit, insbesondere bis zur darauffolgenden Inbetriebnahme, insbesondere bis zum nächsten Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine, bis zum Ende einer jeweils aktuellen Fahrt eines mit der Verbrennungskraftmaschine ausgestatteten Kraftfahrzeugs oder zumindest bis zum jeweils nächsten Abschalten einer Zündung des entsprechenden Kraftfahrzeugs aktiviert bleiben, also ein entsprechender aktivierter Schaltzustand des Ventilhubs bzw. der Ventilhubsteuerung beibehalten werden. Dadurch kann berücksichtigt werden, dass eine Ursache für eine detektierte Fehlschaltung beispielsweise abhängig sein kann von einer Situation oder Bedingung, die nur vorübergehend während einer aktuellen Fahrt des Kraftfahrzeugs bzw. einer aktuellen Betriebszeit der Verbrennungskraftmaschine vorliegt, also gegeben ist. Bei der nächsten Inbetriebnahme der Verbrennungskraftmaschine kann hingegen eine davon abweichende Situation oder Bedingung vorliegen, die nicht zu Fehlschaltungen der Ventilhubsteuerung führt. Somit kann durch die hier vorgeschlagene Ausgestaltung also ein Kompromiss gefunden werden zwischen einer besonders zuverlässigen und effektiven Vermeidung von Fehlschaltungen bzw. durch diese verursachten Beschädigungen oder Verschleißerscheinungen einerseits und einer Nutzung der durch die Ventilhubdeaktivierung im Schubbetrieb erreichbaren Vorteile. Werden über mehrere zeitlich voneinander separierte Betriebszeiten der Verbrennungskraftmaschine hinweg jeweils Fehlschaltungen detektiert, so kann eine längerfristige oder dauerhafte Abschaltung der automatischen Ventilhubdeaktivierung für nachfolgende Schubbetriebszeiten vorgenommen werden.
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Entsprechend kann in einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung die jeweils auszuführende Steuermaßnahme oder Steuermaßnahmen automatisch anhand einer vorgegebenen Eskalationskaskade unterschiedlicher Maßnahmen ausgewählt werden. Diese unterschiedlichen eskalierenden Maßnahmen können insbesondere abhängig von einer absoluten und/oder relativen Anzahl oder Dichte von Detektionen von Fehlschaltungen, einer Situation und/oder eines Betriebszustands der Verbrennungskraftmaschine abgestuft sein. So kann beispielsweise auf eine erste oder einzige detektierte Fehlschaltung hin nur ein entsprechender Eintrag in einem Logbuch oder Fehlerspeicher vorgenommen werden, ohne den Betrieb der Verbrennungskraftmaschine oder der Ventilhubsteuerung zu beeinflussen. Werden mehrere Fehlschaltungen detektiert, so kann in einer höheren Eskalationsstufe beispielsweise eine zeitweise und/oder situationsabhängige Abschaltung der automatischen Ventilhubdeaktivierung angewendet werden. Beispielsweise kann eine solche Abschaltung nur für die aktuelle Betriebszeit oder Fahrt oder nur bei oberhalb einer vorgegebenen Mindestdrehzahl liegenden Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschine angewendet werden. Wenn über mehrere Betriebszeiten der Verbrennungskraftmaschine oder Fahrten eines mit der Verbrennungskraftmaschine ausgestatteten Kraftfahrzeugs hinweg Fehlschaltungen detektiert werden, so kann als noch weiter oder höher eskalierte Steuermaßnahme die automatische Ventilhubdeaktivierung im Schubbetrieb dauerhaft abgeschaltet werden. Eine erneute Aktivierung kann dann zum Beispiel erst im Rahmen einer Wartung oder der Verbrennungskraftmaschine oder eines Werkstattbesuchs des entsprechenden Kraftfahrzeugs erfolgen. Ab einer vorgegebenen Eskalationsstufe kann ebenso ein Warnsignal erzeugt, beispielsweise eine entsprechende Warnlampe, die das Auftreten von Fehlschaltungen signalisiert, aktiviert werden und/oder - gegebenenfalls in einer höheren Eskalationsstufe - eine Anweisung zum Abschalten der Verbrennungskraftmaschine bzw. des jeweiligen Kraftfahrzeugs an einen jeweiligen Betreiber oder Nutzer oder Fahrzeugführer ausgegeben werden. Durch eine derartige Eskalationskaskade können zum einen übermäßige Beschädigungen oder Verschleißerscheinungen durch Fehlschaltungen begrenzt und zum anderen dennoch auf schwerwiegende oder dauerhaft bestehende Ursachen für Fehlschaltungen der Ventilhubsteuerung rechtzeitig und zuverlässig reagiert werden, um beispielsweise schwerere Beschädigungen oder einen Ausfall der Verbrennungskraftmaschine zu vermeiden.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Ereigniszähler jeweils bei einer vorgegebenen Anzahl von Detektionen von Fehlschaltungen inkrementiert und bei einer vorgegebenen Anzahl von ohne detektierte Fehlschaltung ausgeführten Schaltvorgängen der Ventilhubsteuerung dekrementiert. Die vorgegebene Steuermaßnahme wird dann, insbesondere erst oder nur dann, ausgeführt oder beendet, wenn der Ereigniszähler einen vorgegebenen Zählerstand erreicht und/oder dieser Zählerstand sich um einen vorgegebenen Betrag verändert hat, beispielsweise seit der letzten ausgeführten Steuermaßnahme. Ein solcher Ereigniszähler kann besonders einfach und aufwandsarm in Software implementiert werden und kann auf besonders einfache und zuverlässige Weise eine Referenz oder einen Auslösemechanismus für das Ausführen der Steuermaßnahmen bereitstellen. In dem Zählerstand des Ereigniszählers kann implizit eine Historie von Fehlschaltungen und erfolgreich, also fehlerfrei ausgeführten Schaltvorgängen der Ventilhubsteuerung enthalten oder zusammengefasst sein. Durch Verwendung des Ereigniszählers muss somit keine detaillierte Historie oder Statistik geführt oder ausgewertet werden, wodurch entsprechender Datenverarbeitungsaufwand eingespart werden kann. Die vorgegebene Anzahl für das Inkrementieren bzw. Dekrementieren des Ereigniszählers kann jeweils 1 oder mehr als 1 betragen sowie für das Inkrementieren und für das Dekrementieren gleich oder unterschiedlich sein. Dies bietet Flexibilität, um das Verhalten der Verbrennungskraftmaschine bzw. der Ventilhubsteuerung für verschiedene Anwendungen jeweils bedarfs- oder anforderungsgerecht einzustellen. Beispielsweise kann die Anzahl von Schaltungen, die erfolgreich, also fehlerfrei ausgeführt werden müssen, um ein Dekrementieren des Ereigniszählers zu veranlassen, für eine verbesserte Langlebigkeit der Verbrennungskraftmaschine größer gewählt werden als für einen auf kurzfristige Effizienz optimierten Einsatz der Verbrennungskraftmaschine.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird für den Schubbetrieb jeweils auch ein Ventilhub eines zu dem Auslassventil korrespondierenden Einlassventils automatisch deaktiviert. Zueinander korrespondierende Auslass- und Einlassventile können an demselben Zylinder angeordnete Ventile sein. Vorliegend wird für den Schubbetrieb dann also der jeweilige Zylinder einlassseitig und auslassseitig verschlossen. Damit kann während des Schubbetriebs in dem jeweiligen Zylinder Kompressionsarbeit gegen die geschlossenen Auslass- und Einlassventile geleistet und entsprechende Energie zumindest teilweise zurückgewonnen werden. Mit anderen Worten kann dann während des Schubbetrieb eine Restkompression und anschließende Expansion von in dem jeweiligen Zylinder enthaltenem Restgas anstelle eines Ladungswechsels stattfinden. Dadurch können in dem Schubbetrieb auch Ladungswechselverluste besonders effektiv vermieden oder reduziert werden. Die Verbrennungskraftmaschine kann also zusätzlich zu der Ventilhubsteuerung für das wenigstens eine Auslassventil auch eine Einlassventilsteuerung aufweisen, die ein gesteuertes Aktivieren und Deaktivieren des Ventilhubs des wenigstens einen Einlassventils, insbesondere aller Einlassventile, ermöglicht.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kraftfahrzeug, das eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Klopfsensor zum Erkennen einer unkontrollierten Verbrennung und eine Ventilhubsteuerung für wenigstens ein Auslassventil wenigstens eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine aufweist. Die Ventilhubsteuerung ist dabei zum Schalten des Ventilhubs des wenigstens einen Auslassventils, also zum Aktivieren und Deaktivieren des Ventilhubs, eingerichtet. Das Kraftfahrzeug ist seinerseits zum automatischen Ausführen oder Anwenden wenigstens einer Variante oder Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, also für einen Betrieb gemäß einem solchen Verfahren, eingerichtet.
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Dazu kann das Kraftfahrzeug, beispielsweise als Teil der Ventilhubsteuerung oder als separate Einrichtung, ein Steuergerät zur Ausführung oder Anwendung des entsprechenden Verfahrens umfassen. Ein solches Steuergerät kann beispielsweise eine Eingangsschnittstelle zum Erfassen eines durch den Klopfsensor aufgenommenen Signals, einen Datenspeicher und eine Prozessoreinrichtung zum Verarbeiten dieses Signals sowie eine Ausgangsschnittstelle zum Ausgeben eines Steuersignals zum Ausführen oder Veranlassen einer entsprechenden auszuführenden Steuermaßnahme aufweisen. Auf dem Datenspeicher kann dabei ein Programmcode oder ein Computerprogramm hinterlegt, also gespeichert sein, das die Verfahrensschritte, Maßnahmen oder Abläufe des entsprechenden Verfahrens repräsentiert, also codiert oder implementiert, und durch die Prozessoreinrichtung ausführbar ist, um die Ausführung oder Anwendung des entsprechenden Verfahrens zu bewirken oder zu veranlassen.
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Die Prozessoreinrichtung kann beispielsweise ein Mikrocontroller, ein Mikrochip, ein Mikroprozessor, eine Hardwareschaltung und/oder dergleichen mehr sein oder einen solchen bzw. eine solche umfassen.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug kann insbesondere das im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren genannte Kraftfahrzeug sein. Dementsprechend können auch die Komponenten des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise die Verbrennungskraftmaschine, der Klopfsensor und die Ventilhubsteuerung, die entsprechenden im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren genannten Komponenten sein oder diesen entsprechen. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug kann also einige oder alle der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Eigenschaften und/oder Merkmale aufweisen
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Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in der einzigen Figur eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Verbrennungskraftmaschine mit einer schaltbaren Ventilhubsteuerung.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 10, dass eine Verbrennungskraftmaschine 12 aufweist. Diese Verbrennungskraftmaschine 12 weist ihrerseits wenigstens einen, vorliegend beispielhaft vier Zylinder 14 mit jeweils wenigstens einem Einlassventil 16 und wenigstens einem Auslassventil 18 auf. Die Einlassventile 16 und die Auslassventile 18 bzw. deren jeweiliger Ventilhub ist hier durch eine jeweilige Ventilsteuereinrichtung 20 steuerbar bzw. schaltbar, also aktivierbar und deaktivierbar. Die Ventilsteuereinrichtungen 20 können hier durch ein dazu eingerichtetes Steuergerät 22 angesteuert werden. Weiter ist an der Verbrennungskraftmaschine 12 wenigstens ein Klopfsensor 24 angeordnet. Die hier dargestellte Anordnung des Klopfsensors 24 ist dabei rein schematisch zu verstehen. In der Praxis, also bei einer realen Verbrennungskraftmaschine 12 kann der Klopfsensor 24 ebenso an anderer Stelle, beispielswiese unmittelbar an einer der Ventilsteuereinrichtungen 20 angeordnet sein. Ebenso können mehrere Klopfsensoren räumlich verteilt angeordnet sein.
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Der Klopfsensor 24 ist hier über eine entsprechende Daten- oder Signalleitung mit dem Steuergerät 22 verbunden. Das Steuergerät 22 ist vorliegend dazu eingerichtet, ein durch den Klopfsensor 24 aufgenommenes Signal auszuwerten und darauf basierend die Ventilsteuereinrichtungen 20 anzusteuern.
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Um eine Variabilität eines Ventiltriebs in einem Verbrennungsmotor, hier also der Verbrennungskraftmaschine 12, zu erhöhen, können die Ventilsteuereinrichtungen 20 eingesetzt werden. Dazu können die Ventilsteuereinrichtungen 20 beispielsweise als schaltbare Rollenschlepphebel ausgebildet sein oder jeweils einen schaltbaren Rollenschlepphebel umfassen. Durch die Ventilsteuereinrichtungen 20 bzw. mittels entsprechender schaltbarer Rollenschlepphebel kann der Ventilhub zumindest der Auslassventile 18, vorliegend auch der Einlassventile 16, bei drehender Nockenwelle deaktiviert werden. Wird der Ventilhub einlass- und auslassseitig deaktiviert, findet kein Ladungswechsel in den Zylindern 14 statt, sodass entsprechende Ladungswechselverluste reduziert und/oder eine Restkompression und Expansion ausgenutzt werden können.
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Vorliegend ist das Steuergerät 22 dazu eingerichtet, den Ventilhub der Einlassventile 16 und der Auslassventile 18 für einen jeweiligen Schubbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 12 bzw. des Kraftfahrzeugs 10 automatisch zu deaktivieren. Für dieses Deaktivieren des Ventilhubs kann ein jeweiliger schaltbarer Rollenschlepphebel über ein entsprechendes Schaltsystem beispielsweise im Grundkreisdurchgang einer jeweiligen Nocke entriegelt werden. Dabei kann in dem jeweiligen schaltbaren Rollenschlepphebel ein entsprechender Verriegelungspin aus einer Verriegelungsstellung in eine Entriegelungsstellung verlagert werden. Diese Verlagerung funktioniert jedoch nicht immer vollständig oder zuverlässig. Beispielhaft wird eine fehlerhafte oder unvollständige Verlagerung des Verriegelungspins hier als Fehlschaltung der Ventilsteuereinrichtung 20 aufgefasst oder bezeichnet.
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Bei einer solchen Fehlschaltung kann ein ungeführtes Aufschlagen des jeweiligen Ventils 16, 18 in dessen jeweiligen Ventilsitzring erfolgen. Dies erzeugt ein akustisches Ereignis, das mittels des wenigstens einen Klopfsensors 24 detektiert werden kann, sich also in einem von diesem aufgenommenen und an das Steuergerät 22 bereitgestellten Signal niederschlägt oder zeigt.
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Fehlschaltungen der Ventilsteuereinrichtungen 20 können beispielsweise durch störende Partikel, zu niedrige Temperaturen, eine zu niedrige Betriebs- oder Versorgungsspannung der Ventilsteuereinrichtungen 20, ein ungünstiges Zusammentreffen von Spiel oder Toleranzen verschiedener Einzelbauteile der Ventilsteuereinrichtungen 20 bzw. der Verbrennungskraftmaschine 12 insgesamt und/oder dergleichen mehr verursacht werden.
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Das Steuergerät 22 ist vorliegend dazu eingerichtet, durch den Klopfsensor 24 erfasste Signale hinsichtlich wenigstens eines vorgegebenen Kriteriums auszuwerten, um derartige Fehlschaltungen der Ventilsteuereinrichtungen 20 zu detektieren und auf eine oder mehrere detektierte Fehlschaltungen hin wenigstens eine vorgegebene Steuermaßnahme auszuführen. Insbesondere kann eine regulär, also im fehlerfreien Normalbetrieb vorgesehene automatische Deaktivierung des Ventilhubs der Ventile 16, 18 für einen Schubbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 12 bzw. des Kraftfahrzeugs 10 durch eine solche Steuermaßnahme zumindest zeitweise abgeschaltet werden. Ebenso kann gegebenenfalls in eine Ansteuerung oder Aktuierung eines Schaltsystems bzw. der Ventilsteuereinrichtungen 20 durch das Steuergerät 22 eingegriffen werden, um weitere Fehlschaltungen zu verhindern. So kann beispielsweise ein Ansteuerzeitpunkt variiert und/oder die Deaktivierung des Ventilhubs durch das Steuergerät 22 nur unterhalb einer vorgegebenen Maximaldrehzahl der Verbrennungskraftmaschine 12 und/oder nur oberhalb einer vorgegebenen Mindesttemperatur der Verbrennungskraftmaschine 12 bzw. im Bereich der Ventilsteuereinrichtungen 20 veranlasst oder ausgelöst werden. Ist hingegen eine Deaktivierung des Ventilhubs für eine bestimmte Schubbetriebszeit erfolgt, so kann mit Ende dieser Schubbetriebszeit der Ventilhub unabhängig von gegebenenfalls für die Deaktivierung berücksichtigten Parametern auf jeden Fall erfolgen, um einen befeuerten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 12 zu ermöglichen bzw. wiederaufzunehmen.
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Insgesamt zeigen die beschriebenen Beispiele wie eine Fehlschaltungserkennung mittels einer Klopfsensorik für ein schaltbares Ventiltriebssystem realisiert werden kann, beispielsweise um einen besonders zuverlässigen Betrieb eines Verbrennungsmotors zu ermöglichen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftfahrzeug
- 12
- Verbrennungskraftmaschine
- 14
- Zylinder
- 16
- Einlassventil
- 18
- Auslassventil
- 20
- Ventilsteuereinrichtung
- 22
- Steuergerät
- 24
- Klopfsensor
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007053783 B4 [0003]
- DE 102014118587 A1 [0004]
