DE19821551C1

DE19821551C1 - Operating multi-cylinder IC engine with solenoid actuators for gas exchange valves designed so that individual actuators respectively of a gas exchange valve type are controlled at least

Info

Publication number: DE19821551C1
Application number: DE19821551A
Authority: DE
Inventors: Sonja Keppler; Alexander Von Gaisberg
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Patentportfolio 2 S A R L Lu
Priority date: 1998-05-14
Filing date: 1998-05-14
Publication date: 2000-02-24
Anticipated expiration: 2018-05-15

Abstract

The operational method is carried out so that individual actuators (14-19) respectively of a gas changing valve type (4,5; 8-11) are controlled at least frequently, if their temp. raises to a critical value and-or the IC engine is operated in a critical operating range. With several inlet valves or outlet valves per cylinder (1,2). The actuators (16,17;18,19) respectively of a gas changing valve type of the same cylinders are alternately controlled.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brenn kraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a method for operating a burner Motor machine according to the preamble of patent claim 1.

Aus der EP 0 798 450 A1 ist bekannt, derartige elektromagneti sche Aktuatoren zu kühlen, indem sie teilweise der Einlaßluft der Brennkraftmaschine ausgesetzt sind.It is known from EP 0 798 450 A1 that such electromagneti to cool cal actuators by partially removing the intake air are exposed to the internal combustion engine.

Aus der US 5 347 961 A ist bekannt, zusätzlich durch gasförmige oder flüssige Kühlme dien Wärme aus den elektromagnetischen Aktuatoren abzuleiten. Die Kühleinrichtungen müssen so ausgelegt werden, daß die Aktuatoren auch bei extremen Betriebszuständen der Brennkraft maschine, z. B. bei hohen Temperaturen und einer Bergfahrt mit Hänger, thermisch nicht überbelastet werden. Da derartige Betriebszustände nur selten und für kurze Zeiträume auftreten, wäre eine dafür ausgelegte Aktuatorkühlung im übrigen Betriebs bereich überdimensioniert.From US 5 347 961 A is known, additionally by gaseous or liquid cooling means dissipate heat from the electromagnetic actuators. The cooling devices must be designed so that the Actuators even under extreme operating conditions of the internal combustion engine machine, e.g. B. at high temperatures and uphill Hangers are not thermally overloaded. Because such Operating states occur only rarely and for short periods of time, would be an actuator cooling designed for this purpose in the rest of the company oversized area.

Aus der DE 195 46 549 C1 ist eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit mehreren Zylindern bekannt, deren Gaswechselventile mittels einer Nockenwelle betätigt werden. Aus Gründen der Kraftstoff einsparung können in bestimmten Betriebsbereichen ein oder mehrere Zylinder abgeschaltet werden. Hierzu werden für die ausgewählten Zylinder die Gaswechselventile vorzugsweise geschlossen gehalten und die Kraftstoffeinspritzung unterbro chen.DE 195 46 549 C1 is a reciprocating piston internal combustion engine known with several cylinders, the gas exchange valves by means of a camshaft are operated. For the sake of fuel savings can be made in certain operating areas several cylinders can be switched off. For this, the selected cylinders the gas exchange valves preferably kept closed and the fuel injection interrupted chen.

Schließlich ist aus der US 49 45 870 ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine bekannt, deren Gaswechselventile elektronisch angesteuert werden, und die in bestimmten Be triebsbereichen im Zweitakt-, Viertakt- oder Sechstaktverfahren betrieben werden.Finally, from US 49 45 870 is a method of operation an internal combustion engine known, the gas exchange valves can be controlled electronically, and in certain Be drive areas in the two-stroke, four-stroke or six-stroke process operate.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit elektromagnetischen Aktuatoren vorzuschlagen, bei dem ein Überhitzen der Aktuatoren vermieden wird.The object of the invention is to provide a method for Operation of an internal combustion engine with electromagnetic Propose actuators in which the actuators overheat is avoided.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausge staltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprü chen entnommen werden können.The object is achieved by the Features of claim 1 solved while advantageous Ausge Events and developments of the invention, the dependent claims Chen can be removed.

Nach der Erfindung werden einzelne Aktuatoren jeweils einer Gaswechselventilart weniger häufiger angesteuert, wenn ihre Temperatur auf kritische Werte ansteigt und/oder die Brenn kraftmaschine in kritischen Betriebsbereichen betrieben wird. Dies kann auf verschiedene Arten erreicht werden. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung werden bei mehreren Einlaß- und/oder Auslaßventilen je Zylinder die Aktuatoren jeweils einer Gaswechselventilart desselben Zylinders wechselweise angesteuert. Bei einer Brennkraftmaschine mit einem Vierventil- Zylinderkopf werden bei drohender Überhitzung der Aktuatoren einzelne Ventile stillgelegt. Der Zylinder kann dann z. B. abwechselnd mit dem einen oder dem anderen Einlaßventil und Auslaßventil betrieben werden. Entsprechend der verringerten Schalthäufigkeit reduziert sich die Leistungsaufnahme der Aktuatoren, so daß ihre Temperatur schnell den kritischen Bereich verläßt. Die Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine sinkt ebenfalls, aber relativ weniger als die Energieaufnahme der Aktuatorik. Dabei bleibt das verfügbare Drehzahlband der Brennkraftmaschine voll erhalten.According to the invention, individual actuators are each one Gas exchange valve type controlled less often when their Temperature rises to critical values and / or the burning engine is operated in critical operating areas. This can be done in several ways. According to one Embodiment of the invention are with several inlet and / or exhaust valves per cylinder, the actuators each a gas exchange valve type of the same cylinder alternately controlled. In an internal combustion engine with a four-valve If the actuators threaten to overheat, the cylinder head individual valves shut down. The cylinder can then e.g. B. alternating with one or the other inlet valve and Exhaust valve operated. According to the reduced Switching frequency reduces the power consumption of the Actuators so that their temperature quickly reaches the critical Area. The power output of the internal combustion engine also decreases, but relatively less than the energy consumption the actuator system. The available speed range remains the same Internal combustion engine fully preserved.

Ist die Temperatur einzelner Aktuatoren aufgrund ungünstiger Kühlverhältnisse höher als die Temperaturen anderer, gleichar tiger Aktuatoren, ist es vorteilhaft, die kühleren Aktuatoren über mehr Takte der Brennkraftmaschine zu betätigen als die heißeren, bevor ein Betätigungswechsel zwischen ihnen stattfin det. Somit wird die Leistungsaufnahme der heißeren Aktuatoren stärker reduziert als die Leistungsaufnahme der kühleren. Eine weitere Möglichkeit, die Schalthäufigkeit der Aktuatoren in kritischen Bereichen zu reduzieren, besteht darin, die Zylinder mit den Aktuatoren, die sich in kritischen Temperatur bereichen befinden, kurzzeitig abzuschalten oder die Zylinder im gleichmäßigen oder ungleichmäßigen Wechsel zu betreiben. Schließlich kann die Schalthäufigkeit dadurch reduziert werden, daß die Brennkraftmaschine mit einer höheren Taktzahl betrieben wird, wenn die Temperatur ihrer Aktuatoren auf kritische Werte ansteigt.Is the temperature of individual actuators less favorable Cooling conditions higher than the temperatures of others, equally tiger actuators, it is advantageous to use the cooler actuators to operate over more cycles of the internal combustion engine than that hotter before there is a change of activity between them det. Thus the power consumption of the hotter actuators more reduced than the power consumption of the cooler. Another option is the switching frequency of the actuators in critical areas is to reduce the Cylinder with the actuators, which are in critical temperature areas, switch off briefly or the cylinders to operate in an even or uneven change. Finally, the switching frequency can be reduced that the internal combustion engine operated with a higher number of cycles will when the temperature of their actuators reaches critical values increases.

Zur Steuerung der Brennkraftmaschine ist es zweckmäßig, die Temperaturen der Aktuatoren über Sensoren zu erfassen und über eine Steuereinheit, die in der Regel einen Mikroprozessor enthält, entsprechend zu verarbeiten. Es ist aber auch möglich, unabhängig von den Temperaturen der Aktuatoren kritische Betriebsbereiche der Brennkraftmaschine zu definieren, in denen die Brennkraftmaschine dann in einer der oben beschriebenen Weisen gesteuert wird.To control the internal combustion engine, it is useful to Record temperatures of the actuators via sensors and via a control unit, which is usually a microprocessor contains to process accordingly. But it is also possible critical regardless of the temperatures of the actuators Define operating areas of the internal combustion engine in which the internal combustion engine then in one of those described above Ways is controlled.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sowie die daraus resultie renden Vorteile sind der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels zu entnehmen. In der Beschreibung und in den Ansprüchen sind zahlreiche Merkmale im Zusammenhang darge stellt und beschrieben. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmä ßigerweise auch einzeln betrachten und zu weiteren sinnvollen Kombinationen zusammenfassen.Further details of the invention and the resultant advantages are the following description of a Inferred embodiment. In the description and in the claims are numerous features related Darge represents and described. Those skilled in the art will find the features useful usually also look at them individually and find other useful ones Combine combinations.

Die einzige Figur zeigt eine perspektivische Darstellung einer Gaswech selventilanordnung mit elektromagnetischen Aktuatoren.The single figure shows a perspective view of a gas exchange Selventilanordnung with electromagnetic actuators.

Zwei Zylinder 1 und 2 gehören zu einer Zylinderreihe einer Brennkraftmaschine, deren Längsrichtung mit 20 gekennzeichnet ist. Die Zylinder 1, 2 werden von einem nicht näher dargestell ten Zylinderkopf abgedeckt, in dem Gaswechselventile in Form von Auslaßventilen 4, 5 und Einlaßventilen 8, 9, 10, 11 in Ventilführungen 3 axial verschiebbar geführt sind. Je Zylinder 1 bzw. 2 sind zwei Einlaßventile 8, 9 bzw. 10, 11 und ein Auslaßventil 4 bzw. 5 vorgesehen.Two cylinders 1 and 2 belong to a cylinder bank of an internal combustion engine, the longitudinal direction of which is identified by 20 . The cylinders 1 , 2 are covered by a cylinder head ( not shown in more detail) in which gas exchange valves in the form of exhaust valves 4 , 5 and intake valves 8 , 9 , 10 , 11 are guided axially displaceably in valve guides 3 . Two intake valves 8 , 9 or 10 , 11 and one exhaust valve 4 or 5 are provided for each cylinder 1 or 2 .

Elektromagnetische Aktuatoren 14 und 15 betätigen die Auslaß ventile 4, 5, während elektromagnetische Aktuatoren 16, 17, 18, 19 die Einlaßventile 8, 9, 10, 11 betätigen. Die Aktuatoren 14, 15 und 16, 17, 18, 19 werden unterstützt von einem Federsystem, das unten eine Schließfeder 6 und oben eine Öffnungsfeder 7 enthält. Wegen der Übersichtlichkeit sind die Öffnungsfeder 7 und die Schließfeder 6 nur in Verbindung mit dem Aktuator 16 dargestellt.Electromagnetic actuators 14 and 15 actuate the outlet valves 4 , 5 , while electromagnetic actuators 16 , 17 , 18 , 19 actuate the inlet valves 8 , 9 , 10 , 11 . The actuators 14 , 15 and 16 , 17 , 18 , 19 are supported by a spring system which contains a closing spring 6 below and an opening spring 7 above. For reasons of clarity, the opening spring 7 and the closing spring 6 are only shown in connection with the actuator 16 .

In Längsrichtung 20 versetzt zu den Auslaßventilen 4 und 5 sind je Zylinder 1, 2 zwei Zündhilfen in Form von Zündkerzen 21, 22, 23, 24 angeordnet. Die Aktuatoren 14, 15, 16, 17, 18, 19 sind über eine Signalleitung 12 mit einer Steuereinheit 13 verbun den, die in der Regel zur Auswertung der zu verarbeitenden Signale und zur Ausgabe von Stellsignalen einen Mikroprozessor enthält. Die Steuereinheit 13 kann zweckmäßigerweise in der Elektronik der Brennkraftmaschine integriert sein. Sie erhält über die Signalleitung 12 Temperatursignale der Aktuatoren 14 bis 19, die durch nicht näher dargestellte Temperatursensoren erzeugt werden. Andererseits werden die Aktuatoren 14 bis 19 über die Signalleitung 12 von der Steuereinheit 13 entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren angesteuert.In the longitudinal direction 20 offset from the exhaust valves 4 and 5 , two ignition aids in the form of spark plugs 21 , 22 , 23 , 24 are arranged per cylinder 1 , 2 . The actuators 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19 are connected via a signal line 12 to a control unit 13 which, as a rule, contains a microprocessor for evaluating the signals to be processed and for outputting control signals. The control unit 13 can expediently be integrated in the electronics of the internal combustion engine. Via the signal line 12, it receives temperature signals from the actuators 14 to 19 , which are generated by temperature sensors (not shown). On the other hand, the actuators 14 to 19 are controlled via the signal line 12 by the control unit 13 in accordance with the method according to the invention.

Stellt die Steuereinheit 13 eine kritische Betriebstemperatur eines oder mehrerer Aktuatoren 14 bis 19 fest, so reduziert sie die Schalthäufigkeit des betroffenen Aktuators 14 bis 19, bis eine zulässige Temperatur erreicht ist. Das gleiche gilt für den Fall, daß die Steuereinheit 13 einen kritischen Betriebsbe reich der Brennkraftmaschine erkennt. In diesem Fall wird die Schalthäufigkeit aller Aktuatoren 14 bis 19 reduziert.If the control unit 13 determines a critical operating temperature of one or more actuators 14 to 19 , it reduces the switching frequency of the actuator 14 to 19 concerned until a permissible temperature is reached. The same applies in the event that the control unit 13 detects a critical operational area of the internal combustion engine. In this case, the switching frequency of all actuators 14 to 19 is reduced.

Die Schalthäufigkeit der Aktuatoren 14 bis 19 kann auf ver schiedene Arten reduziert werden. Eine Art besteht darin, daß die Brennkraftmaschine in einem höheren Taktverfahren betrieben wird, z. B. wird anstelle eines Viertaktverfahrens ein Sechs taktverfahrens verwendet wird. Eine andere Art besteht darin, daß bei mehreren gleichartigen Gaswechselventilen je Zylinder 1 und 2 z. B. ein Einlaßventil 8 oder 9 bzw. 10 oder 11 stillge setzt wird oder die Einlaßventile 8 und 9 bzw. 10 und 11 im gleichmäßigen oder ungleichmäßigen Wechsel betrieben werden. Die Leistungsaufnahme der zugehörigen Aktuatoren 16 und 17 bzw. 18 und 19 reduziert sich entsprechend ihrer Schalthäufigkeit.The switching frequency of the actuators 14 to 19 can be reduced in various ways. One type is that the internal combustion engine is operated in a higher cycle process, e.g. B. Instead of a four-stroke process, a six-stroke process is used. Another type is that with several similar gas exchange valves per cylinder 1 and 2 z. B. an inlet valve 8 or 9 or 10 or 11 is stillge or the inlet valves 8 and 9 or 10 and 11 are operated in a uniform or uneven change. The power consumption of the associated actuators 16 and 17 or 18 and 19 is reduced in accordance with their switching frequency.

Es ist ferner möglich, eine ganze Zylindereinheit 1, 2 still zu setzen oder im Wechsel mit einer anderen Zylindereinheit 1, 2 zu betreiben. Somit läßt sich über die Schalthäufigkeit die Leistungsaufnahme des oder der gefährdeten Aktuatoren 18 bis 19 und damit die Wärmeentwicklung stark reduzieren. Zwar verrin gert sich mit den veränderten Schalthäufigkeiten der Aktuatoren 14 bis 19 auch die Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine, jedoch wird die Leistungsaufnahme der Aktuatoren 14 bis 19 relativ stärker abgesenkt als die Leistungsabgabe der Brenn kraftmaschine. Außerdem spielt in manchen Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine, die für die Aktuatoren 14 bis 19 kritisch sind, die maximale Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine nur eine untergeordnete Rolle.It is also possible to shut down an entire cylinder unit 1 , 2 or to operate it alternately with another cylinder unit 1 , 2 . Thus, the power consumption of the actuator (s) 18 to 19 at risk and thus the heat development can be greatly reduced via the switching frequency. Although the changed switching frequencies of the actuators 14 to 19 also reduce the power output of the internal combustion engine, the power consumption of the actuators 14 to 19 is reduced relatively more than the power output of the internal combustion engine. In addition, in some operating areas of the internal combustion engine, which are critical for the actuators 14 to 19 , the maximum power output of the internal combustion engine only plays a subordinate role.

Claims

1. A method for operating a multi-cylinder internal combustion engine with electromagnetic actuators for Gaswechselventi le, characterized in that individual actuators ( 14 , 15 ; 16 , 17 , 18 , 19 ) each have a gas exchange valve type ( 4 , 5 ; 8 , 9 , 10 , 11th ) are controlled less frequently if their temperature rises to critical values and / or the internal combustion engine is operated in critical operating areas.

2. The method according to claim 1, characterized in that in the case of a plurality of intake valves ( 8 , 9 ; 10 , 11 ) and / or exhaust valves ( 4 , 5 ) per cylinder ( 1 , 2 ) the actuators ( 16 , 17 ; 18 , 19 ) one gas exchange valve type of the same cylinder ( 1 , 2 ) can be controlled alternately.

3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the actuators ( 14 , 15 ; 16 , 17 , 18 , 19 ) of the same type of different cylinders ( 1 , 2 ) are alternately controlled.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the change between the actuators ( 14 , 15 ; 16 , 17 , 18 , 19 ) takes place after several cycles of the internal combustion engine and the cooler actuator of the same type is actuated in succession over more cycles than the hotter.

5. The method according to claim 1, characterized in that the Internal combustion engine is operated with a higher number of cycles.