DE10355336A1

DE10355336A1 - Verfahren zur Überwachung einer Ventilhubumschaltung

Info

Publication number: DE10355336A1
Application number: DE10355336A
Authority: DE
Inventors: Torsten Keller; Sinan Yilmann; Boris Koehler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-11-27
Filing date: 2003-11-27
Publication date: 2005-06-23

Abstract

Bei einem Verfahren zur Überwachung einer Ventilhubumschaltung einer Brennkraftmaschine mit Ventilhubverstellung wird eine Zuordnung einer fehlerhaften Ventilumschaltung zu einem Zylinder bzw. Brennraum dadurch ermöglicht, dass aus einem Vergleich von Brennraumdrücken mehrerer Zylinder in bestimmten Arbeitsphasen mit einem Vergleichswert auf eine Abweichung der Ventilhubumschaltung einzelner Zylinder von einem Vorgabewert geschlossen wird.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Überwachung einer Ventilhubumschaltung einer Brennkraftmaschine mit Ventilhubverstellung.
Bei Brennkraftmaschinen ist es bekannt, den Gaswechsel variabel zu steuern. Unter Gaswechsel wird der periodische Austausch von verbranntem Gas in den Brennräumen einer Brennkraftmaschine verstanden. Bei herkömmlichen Verbrennungsmotoren erfolgt der Gaswechsel über Ventile, die von einer Nockenwelle geöffnet werden. Der Ventilhub über der Zeit- bzw. über dem Kurbelwellenwinkel wird dabei von der geometrischen Form der Nockenwelle festgelegt. Bekannt sind des Weiteren Systeme zur Gaswechselsteuerung mit variablen Öffnungsfunktionen der Ein- und Auslassventile.

Die WO 91/08384 offenbart beispielsweise elektromagnetisch gesteuerte und hydraulisch betätigte Ventile mit variabler Öffnungsfunktion. Die Ventile sind dabei mit Ventilhubsensoren versehen, die eine Ermittlung des Öffnungsweges der Ventile über der Zeit- bzw. über dem Kurbelwellenwinkel ermöglichen.

Des Weiteren sind elektromagnetische bzw. hydraulische Ventilsteuerungen bekannt, die auf eine direkte Bestimmung des Ventilhubs verzichten. Bei einer Ventilhubverstellung sind dann indirekte Messgrößen zur Bestimmung einer erfolgreichen Ventilhubumstellung heranzuziehen. Beispielsweise kann eine Diagnose des Ventilhubes über die Laufruhe des Motors oder über Partialschwingungen in der Nockenwelle erfolgen.

Nachteilig an derartigen Ansätzen nach Stand der Technik ist, dass die Überwachung der Ventilhubumschaltung nur in einem engen Drehzahl- und Lastbereich durchgeführt werden kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, bei dem eine Zuordnung einer fehlerhaften Ventilumschaltung zu einem Zylinder bzw. Brennraum möglich ist.

Dieses Problem wird durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 sowie eine Brennkraftmaschine nach Patentanspruch 5 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung einer Ventilhubumschaltung einer Brennkraftmaschine mit Ventilhubverstellung ist dadurch gekennzeichnet, dass aus einem Vergleich von Brennraumdrücken mehrerer Zylinder in bestimmten Arbeitsphasen mit einem Vergleichswert auf eine Abweichung der Ventilhubumschaltung einzelner Zylinder von einem Vorgabewert geschlossen wird. Der Vorgabewert ist die gewünsche Stellung der Ventilhubumschaltung. Als Vergleichswert für die Brennraumdrücke wird vorzugsweise ein Mittelwert der Brennraumdrücke aller Zylinder ermittelt, dieser kann aber ebenso beispielsweise einem Kennfeld, in das unter unterschiedlichsten Bedingungen im Versuch ermittelte Brennraumdrücke eingehen, entnommen werden. Unter bestimmten Arbeitsphasen wird hier verstanden, dass die Brennraumdrücke -abgesehen von der Ermittlung eines Brennraummitteldruckesnur an bestimmten herausstechenden Punkten, wie beispielsweise dem Maximaldruck, erfasst und verglichen werden. Es werden also einzelne Druckwerte, keine vollständigen Druck verläufe verglichen. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch für Brennkraftmaschinen mit großer Zylinderzahl.

Vorzugsweise wird als Brennraumdruck jeweils ein charakteristischer Brennraumdruck herangezogen. Dies kann beispielsweise der Maximaldruck in jedem Brennraum bzw. der Brennraummitteldruck eines jeden Zylinders sein.

Das Eingangs genannte Problem wird auch durch eine Brennkraftmaschine mit variabler Ventilsteuerung, welche Mittel umfasst, die ein Verfahren nach einem der auf ein Verfahren gerichteten Ansprüche ausführen können, gelöst.

Zeichnungen
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachstehenden Beschreibung an Hand der zugehörigen Zeichnung näher erläutert.
Die Figuren zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Verwendung eines Signals von einem Brennraumdrucksensor;
2 den Druckverlauf in einem Zylinder bei großem Ventilhub;
3 den Druckverlauf in dem Zylinder bei kleinem Ventilhub.
Ein Einlassventil 1 gemäß 1 eines Verbrennungsmotors kann einen Brennraum 2 mit einem Einlasskanal 3 an einer Einlassöffnung 10 gesteuert öffnen oder schließen. Die Ventilbetätigung erfolgt über ein beispielsweise elektromagnetisches, hydraulisches oder mechanisches Stellglied 4. Als Eingangssignal wird der Steuereinrichtung 5 wenigstens ein Drucksignal U von einem Brennraumdrucksensor 9 zugeführt.
Der Einfachheit halber sind in der Zeichnung Auslassventil, Auslassöffnung und Auslasskanal, durch die verbrannte Gase aus dem Brennraum ausströmen, nicht dargestellt. Sie sind in analoger Weise zum Einlassventil 1, Einlasskanal 3 und Einlassöffnung 10 angeordnet.
Der Drucksensor 9 erlaubt eine Ermittlung des zeitlichen Verlaufs des Brennraumdruckes in dem Brennraum 2.
Je nach Betriebszustand des Motors wird das Einlassventil 1 bzw. das entsprechende Auslassventil von dem Stellglied 4 um einen großen oder einen kleinen Öffnungsweg geöffnet. Dazu erfolgt in einer hier nicht näher dargestellte Steuereinrichtung, die beispielsweise in die elektronische Steuereinrichtung 5 für mehrere Zylinder integriert sein kann, eine Umschaltung zwischen großem und kleinem Öffnungsweg der jeweiligen Ventile.
Die Bestimmung, ob die Umschaltung zwischen großem und kleinem Öffnungsweg der Ventile erfolgreich war, wird anhand der 2 und 3 erläutert. Dargestellt in der 2 und 3 ist jeweils der Druck in dem Brennraum 2 an der senkrechten mit P bezeichneten Achse über dem Kolbenweg, der über die waagerechten Achse aufgetragen ist. Der Kolbenweg ist dargestellt zwischen einem oberen Totpunkt OT und einem unteren Totpunkt UT. Dargestellt sind die Arbeitstakte eines Viertakt-Verbrennungsmotors.
Beginnend am unteren Totpunkt erfolgt zwischen den Punkten a und b bei geschlossenem Einlass- und Auslassventil eine Verdichtung des Gases, im Bereich des oberen Totpunktes wird dieses bei einem Ottomotor gezündet, bei einem Dieselmotor wird in diesem Bereich Kraftstoff eingespritzt. Der größte Druck P1 wird nach Überschreiten des oberen Totpunktes erreicht, wenn also der Kolben bereits wieder auf dem Weg zum unteren Totpunkt ist. Dieser Punkt ist mit c bezeichnet. Zwischen den Punkten d und e folgt eine Entspannung des Gases in dem Brennraum, wobei an dem Kolben Arbeit verrichtet wird. Nach Erreichen des unteren Totpunktes wird das Auslassventil geöffnet, zwischen den Punkten f und g wird das verbrannte Gas über das Auslassventil ausgestoßen, zwischen den Punkten g und a wird das Auslassventil geschlossen und ein entsprechendes Einlassventil geöffnet, so dass ein frisches Kraftstoff-Luft-Gemisch bzw. Frischluft allein in den Brennraum eingelassen wird.
3 zeigt entsprechend der Darstellung der 2 einen Arbeitstakt bei kleinem Ventilhub. Der hier erreichte Maximaldruck P2 ist kleiner als der Maximaldruck P1 bei großem Ventilhub in Abhängigkeit von Ventilhub, Nockenwellenverstellung bzw. hydraulischer ober elektromechanischer Ventilhubumschaltung und der Drehzahl. Durch einen Vergleich der Maximaldrücke in mehreren Brennräumen der Brennkraftmaschine lässt sich also ermitteln, welcher der zugehörigen Zylinder mit kleinem Ventilhub und welcher mit großem Ventilhub arbeitet. Statt dem Maximaldruck lässt sich dafür auch der Brennraummitteldruck verwenden.
Soll also beispielsweise die Ventilsteuerung auf kleinem Ventilhub gestellt werden, so wird der Brennraummaxi maldruck bzw. Brennraummitteldruck aller Brennräume ermittelt. Durch Bestimmung eines Mittelwertes über diese Drükke und Ermittlung von Ausreißern lässt sich feststellen, ob einer oder mehrere der Brennräume einen nach oben abweichenden Maximaldruck bzw. Brennraummitteldruck aufweisen. Bei diesen Zylindern war die Ventilhubumschaltung dann nicht erfolgreich. Brennraummaximaldruck und insbesondere Brennraummitteldruck sind dabei unter anderem abhängig von der Motordrehzahl und der Position der Nockenwelle.

Claims

Verfahren zur Überwachung einer Ventilhubumschaltung einer Brennkraftmaschine mit Ventilhubverstellung, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem Vergleich von Brennraumdrücken mehrerer Zylinder in bestimmten Arbeitsphasen mit einem Vergleichswert auf eine Abweichung der Ventilhubumschaltung einzelner Zylinder von einem Vorgabewert geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Vergleichswert der Mittelwert der Brennraumdrücke mehrerer Zylinder herangezogen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennraummitteldruck der Zylinder als Brennraumdruck herangezogen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximaldruck der Zylinder als Brennraumdruck herangezogen wird.
Brennkraftmaschine mit variabler Ventilsteuerung, dadurch gekennzeichnet, dass diese Mittel umfasst, die ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausführen können.