DE19941692A1 - Process for the rapid reduction of the drive torque - Google Patents

Process for the rapid reduction of the drive torque

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Abstract

The aim of the invention is to reduce the torque at short notice. The ignition of one or more cylinders is switched off, the gas exchange valves are kept closed and the injection is stopped, whereby additional cycles are carried out during which the sucked gas is expanded and compressed in the cylinder when the gas exchange valves are closed for instance. A quick and strong torque intervention in an internal combustion engine with gas exchange valves that are operated independently from the cam shaft is thus obtained.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur schnellen Reduktion des Antriebsmomentes bei einer Viertakt-Brennkraftmaschine mit nockenwellenunabhängig betätigten Gaswechselventilen.The invention relates to a method for rapid reduction the drive torque in a four-stroke internal combustion engine with gas exchange valves operated independently of the camshaft.

In Kraftfahrzeugen werden vielfach Antriebsschlupfregelungen und Stabilitätskontrollsysteme verwendet. Dabei wird durch Reduktion des Momentes, das von der das Kraftfahrzeug antrei­ benden Brennkraftmaschine abgegeben wird, ein Durchdrehen der Antriebsräder verhindert, um maximale Seitenführungskraft der Antriebsräder zur Verfügung zu haben.Traction control systems are often used in motor vehicles and stability control systems are used. This is done by Reduction of the moment from which the motor vehicle drives the internal combustion engine is released, a spinning of the Drive wheels prevented to maximum cornering power Drive wheels available.

Diese Systeme werten die Drehzahlen der Antriebsräder aus und bestimmen den Schlupf der einzelnen Räder. Wird das Durchdre­ hen eines Antriebsrades diagnostiziert, reduziert das Be­ triebssteuergerät der Brennkraftmaschine das von der Brenn­ kraftmaschine abgegebene Antriebsmoment. Reicht dies nicht aus, muß das Antriebsrad aktiv gebremst werden. Dieses Ab­ bremsen eines Antriebsrades ist zum einen für den Fahrer zum Teil unangenehm spürbar, zum anderen stellt sich dabei erhöh­ ter Verschleiß an der Radbremse ein.These systems evaluate the speeds of the drive wheels and determine the slip of the individual wheels. Will the freak Diagnosed hen a drive wheel reduces the loading drive control unit of the internal combustion engine from the Brenn engine delivered drive torque. This is not enough off, the drive wheel must be actively braked. This Ab braking a drive wheel is for the driver on the one hand Partly noticeably noticeable, on the other hand it is raised wear on the wheel brake.

Man möchte deshalb möglichst durch kurzfristig greifende Re­ duktion des Antriebsmomentes der Brennkraftmaschine ein Durchdrehen der Antriebsräder verhindern können. Dabei ist sowohl eine schnelle Reduktion als auch ein schnelles Wieder­ aufbauen des Antriebsmomentes der Brennkraftmaschine wün­ schenswert.One would therefore like, if possible, through short-term re reduction of the drive torque of the internal combustion engine Can prevent the drive wheels from spinning. It is both a quick reduction and a quick re-start build up the drive torque of the internal combustion engine worth it.

Es sind bislang mehrere Möglichkeiten bekannt, das Antriebs­ moment einer Brennkraftmaschine zu reduzieren. Die folgenden Möglichkeiten werden bislang einzeln oder auch in Kombination genutzt:
So far, several options are known for reducing the drive torque of an internal combustion engine. The following options have so far been used individually or in combination:

  • 1. Durch Schließen eines laststeuernden Drosselorgans kann die Füllung und damit das von der Brennkraftmaschine abgegebene Antriebsmoment reduziert werden. Dies hat jedoch den Nachteil, daß das Stellen des Drosselorgans sehr langsam ist. Darüber hinaus muß nach dem Schließen des Drosselorgans der Ansaugtrakt erst geleert werden. Es dauert eine Zeit, bis der Druck im Ansaugtrakt genügend abgesunken ist und die Füllung reduziert wird, so daß die Maßnahme greift.1. By closing a load-controlling throttle the filling and thus that of the internal combustion engine output drive torque can be reduced. this has however, the disadvantage that the throttle body is very slow. In addition, after closing of the throttling device, the intake tract must first be emptied. It takes time for the pressure in the intake tract has sunk sufficiently and the filling is reduced, so that the measure takes effect.
  • 2. Es besteht die Möglichkeit, die Einspritzung abzuschalten. Aber auch bei diesem Verfahren tritt die Wirkung erst ein bis zwei Arbeitszkylen später ein, da noch vorgelagertes, bereits zündfähiges Gemisch verbrannt wird, wodurch die Brennkraftmaschine noch ein Antriebsmoment erzeugt. Weiter ist die Wiedereinschaltung der Einspritzung aufgrund von Speichereffekten im Saugrohr aufwendig.2. There is a possibility of injection switch off. But this procedure also occurs Do not take effect until one or two working days later still upstream, already ignitable mixture is burned, leaving the engine still one Drive torque generated. That is further Injection restart due to Storage effects in the intake manifold are complex.
  • 3. Die Verlagerung des Zündwinkels zu späten Zündzeiten hin greift sehr schnell ein, ermöglichet jedoch nur eine begrenzte Reduzierung des Drehmomentes, da die Zündung noch so früh erfolgen muß, daß eine saubere Verbrennung sichergestellt ist. Ansonsten könnte eine Katalysatoranlage der Brennkraftmaschine Schaden nehmen. Darüber hinaus wird bei diesem Verfahren der Wirkungsgrad verschlechtert, was einen höheren Kraftstoffverbrauch zur Folge hat.3. The shift of the ignition angle towards late ignition times intervenes very quickly, but only enables one limited torque reduction since the ignition must be done so early that clean combustion is ensured. Otherwise one could Damage to the catalytic converter system of the internal combustion engine. In addition, with this procedure the Efficiency deteriorates, which is higher Fuel consumption.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfah­ ren zur schnellen Reduktion des Antriebsmomentes bei einer Viertakt-Brennkraftmaschine anzugeben.It is therefore an object of the present invention to provide a method ren for a quick reduction of the drive torque at one Specify four-stroke internal combustion engine.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst. This object is characterized by that in claim 1 Invention solved.  

Erfindungsgemäß werden bei einer Viertakt-Brennkraftmaschine mit nockenwellenunabhängig betätigtem Gaswechselventil nach einem Takt mindestens zwei Zusatztakte durchgeführt, in denen kein Gemisch zur Zündung gebracht wird. Unter Zusatztakt wird dabei ein Takt verstanden, in dem die Einlaß- und/oder die Auslaßventile geschlossen sind und der Kolben eine Expansion oder Verdichtung des im Zylinder befindlichen Gases durch­ führt oder das Gas in den Ansaug- oder Abgastrakt pumpt und wieder in den Zylinder einsaugt, ohne Arbeit zu leisten, wo­ durch das Antriebsmoment reduziert wird. Diese Zusatztakte sind aufgrund der nockenwellenunabhängigen Betätigung der Gaswechselventile möglich. Diese Maßnahme greift sehr schnell ein und reduziert das Antriebsmoment direkt nach Einleiten der Maßnahme. Darüber hinaus erzeugt dieses Verfahren keinen Kraftstoffmehrverbrauch.According to the invention in a four-stroke internal combustion engine with the gas exchange valve operated independently of the camshaft performed at least two additional cycles in one cycle no mixture is ignited. Under additional clock understood a clock in which the inlet and / or Exhaust valves are closed and the piston is expanding or compression of the gas in the cylinder leads or pumps the gas into the intake or exhaust tract and sucked back into the cylinder without doing any work where is reduced by the drive torque. These extra clocks are due to the camshaft independent actuation of the Gas exchange valves possible. This measure takes effect very quickly and reduces the drive torque immediately after initiation the measure. In addition, this method does not produce one Fuel consumption.

Werden bei einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine alle Zylin­ der mit zwei Zusatztakten nach einem Verdichtungstakt betrie­ ben, kann direkt nach Beendigung des letzten Zusatztaktes zur normalen Zündung von Gemisch übergegangen werden. Wird nur ein Zylinder mit den zwei Zusatztakten betrieben, müssen noch zwei weitere Zusatztakte angeschlossen werden, damit die nor­ male Betriebsweise gegenüber den im Viertaktbetrieb weiter­ laufenden Zylindern gewährleistet ist.Are all cylinders in a multi-cylinder internal combustion engine which operated with two additional cycles after a compression cycle ben can immediately after the end of the last additional measure normal ignition of the mixture. Will only a cylinder operated with the two additional strokes must still two additional clocks are connected so that the nor Male operating mode compared to the four-stroke mode running cylinders is guaranteed.

Natürlich kann das erfindungsgemäße Verfahren beliebig oft wiederholt werden, so daß die Reduktion des Antriebsmomentes über beliebig lange Zeitspannen möglich ist.Of course, the method according to the invention can be used any number of times can be repeated so that the reduction of the drive torque is possible over any length of time.

Natürlich wird bei den Zusatztakten die Zündung und die Ein­ spritzung abgeschaltet. So verbleibt das vom vorhergehenden "normalen" Takt vorhandene Gas im Zylinder und die normale Betriebsweise kann jederzeit wieder in Betrieb genommen wer­ den. Werden nur die Einlaß- oder Auslaßventile geschlossen, wird das Gas dabei zwischen Zylinder und Ansaug- oder Abga­ strakt hin- und hergepumpt. Dieses Verfahren ist ebenso schnell wie die Antriebsmomentreduzierung über die Zündwin­ kelverstellung, erlaubt aber ein sehr viel größeres Schlepp­ moment, ähnlich der Einspritzungsabschaltung.Of course, with the additional clocks, the ignition and the on injection switched off. So it remains from the previous one "normal" stroke gas present in the cylinder and the normal Operating mode can be put back into operation at any time the. If only the intake or exhaust valves are closed, the gas is between the cylinder and intake or exhaust pumped back and forth. This procedure is the same as fast as the drive torque reduction via the Zündwin  angle adjustment, but allows a much larger towing moment, similar to the injection shutdown.

Schließlich wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Ab­ kühlen stillgelegter Zylinder vermieden.Finally, an Ab cool idle cylinders avoided.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen gekennzeichnet.Advantageous embodiments of the invention are in the Un marked claims.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung in Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:The invention is described below with reference to the Drawing explained in more detail in exemplary embodiments. In the Drawing shows:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Zylinders einer Brennkraftmaschine im Ansaugtakt, Fig. 1 is a schematic representation of a cylinder of an internal combustion engine in the intake stroke,

Fig. 2 denselben Zylinder im Verdichtungstakt, Fig. 2 shows the same cylinder in the compression stroke,

Fig. 3 denselben Zylinder in einem Expansionstakt, Fig. 3 shows the same cylinder in an expansion stroke,

Fig. 4 denselben Zylinder in einem Verdichtungstakt, Fig. 4 the same cylinder in a compression stroke,

Fig. 5 denselben Zylinder in einem Expansionstakt, Fig. 5 the same cylinder in an expansion stroke,

Fig. 6 denselben Zylinder in einem Verdichtungstakt, Fig. 6 shows the same cylinder in a compression stroke,

Fig. 7 denselben Zylinder in einem Arbeitstakt und Fig. 7 the same cylinder in one stroke and

Fig. 8 denselben Zylinder in einem Ausstoßtakt. Fig. 8 the same cylinder in an exhaust stroke.

Die Fig. 1 mit 8 zeigen schematische Darstellungen eines Zy­ linders einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine in unterschied­ lichen Takten eines Arbeitsspiels bzw. den unterschiedlichen Takten eines Verfahrens zur Reduktion des Antriebsmomentes. Der Zylinder 1 hat dabei einen Kolben 2, der über ein Pleuel 3 mit einer Kurbelwelle 4 verbunden ist. In den Brennraum des Zylinders führt ein Einlaßventil 5 sowie ein Auslaßventil 6, die beide nockenwellenunabhängig, z. B. elektromechanisch be­ tätigt sind. Eine Zündkerze 7 im Brennraum zündet angesaugtes Gemisch. Die Gaswechselventile 5, 6 sowie die Zündkerze 7 sind mit einem Betriebssteuergerät (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine geeignet verbunden und werden von diesem angesteuert bzw. betrieben. Für das nachfolgende Verfahren ist es ohne Belang, ob es sich dabei um eine Diesel- oder Ot­ to-Brennkraftmaschine handelt.The Fig. 1 with 8 show schematic representations of a Zy Linders a four-cylinder internal combustion engine in different union clocking a working cycle and the different clocks of a method for the reduction of the drive torque. The cylinder 1 has a piston 2 , which is connected to a crankshaft 4 via a connecting rod 3 . In the combustion chamber of the cylinder leads an intake valve 5 and an exhaust valve 6 , both of which are independent of the camshaft, e.g. B. electromechanically be operated. A spark plug 7 in the combustion chamber ignites the intake mixture. The gas exchange valves 5 , 6 and the spark plug 7 are suitably connected to an operating control device (not shown) of the internal combustion engine and are controlled or operated by this. For the following procedure, it is irrelevant whether it is a diesel or Ot to internal combustion engine.

Wird nun im Betriebssteuergerät eine Reduktion des von der Brennkraftmaschine abgegebenen Antriebsmomentes gefordert, wird folgendes Verfahren durchgeführt:If a reduction in the from the Required drive torque delivered internal combustion engine, the following procedure is carried out:

In einem üblichen Ansaugtakt, der in Fig. 1 dargestellt ist, ist das Einlaßventil 5 geöffnet und der Kolben 2 bewegt sich nach unten, wodurch normales Gas (Luft bei Diesel-, Gemisch bei Otto-Brennkraftmaschinen) in den Zylinder 1 gesaugt wird. Nach Abschluß dieses Ansaugtaktes werden die Gaswechselventi­ le 5, 6 geschlossen und der Kolben 2 bewegt sich in einem Verdichtungstakt wie bekannt nach oben (Fig. 2). Anstatt nun einen Arbeitstakt mit Zündung von Gemisch im Zylinder 1 durchzuführen, bleiben die Gaswechselventil 5, 6 geschlossen, und die Zündkerze 7 gibt keinen Zündfunken ab bzw. die Kraft­ stoffeinspritzung unterbleibt. Der Kolben 2 bewegt sich dann in einem Zusatztakt im Zylinder 1 wieder nach unten und ex­ pandiert das angesaugte Gas (Fig. 3). Dabei ist das Antriebs­ moment reduziert. Im darauffolgenden Takt, der bei einer nor­ malen Viertakt-Brennkraftmaschine ein Ausstoßtakt wäre, be­ wegt sich der Kolben 2 wieder nach oben. Jedoch bleiben die Gaswechselventile 5, 6 geschlossen, da keine Verbrennung im Zylinder 1 stattfand (Fig. 4); es wird ein weiterer Zusatz­ takt durchgeführt. Dann bewegt sich der Kolben 2 wieder nach unten (Fig. 5); es wird also mit einem Expansionstakt wie in Fig. 3 ein dritter Zusatztakt durchgeführt. Anschließend be­ wegt sich der Kolben 2 wieder nach oben (Fig. 6), wobei in diesem vierten Zusatztakt die Gaswechselventile 5, 6 immer noch geschlossen sind. Nach diesem Verdichtungstakt wird dann ein normaler Arbeitstakt mit Einspritzung (bei Diesel) bzw. Zündung (Otto) durchgeführt (Fig. 7), an den sich ein norma­ ler Ausstoßtakt anschließt (Fig. 8).In a conventional intake stroke, which is shown in FIG. 1, the inlet valve 5 is opened and the piston 2 moves downward, as a result of which normal gas (air in the case of diesel engines, mixture in the case of Otto engine) is sucked into the cylinder 1 . After completion of this intake stroke, the Gaswechselventi le 5 , 6 are closed and the piston 2 moves in a compression stroke as known upwards ( Fig. 2). Instead of performing a work cycle with ignition of the mixture in the cylinder 1 , the gas exchange valves 5 , 6 remain closed, and the spark plug 7 emits no sparks or the fuel injection is omitted. The piston 2 then moves back down in an additional cycle in the cylinder 1 and expands the gas drawn in ( FIG. 3). The drive torque is reduced. In the subsequent stroke, which would be an exhaust stroke in a normal four-stroke internal combustion engine, the piston 2 moves up again. However, the gas exchange valves 5 , 6 remain closed since there was no combustion in the cylinder 1 ( FIG. 4); another additional cycle is carried out. Then the piston 2 moves down again ( Fig. 5); a third additional cycle is therefore carried out with an expansion cycle as in FIG. 3. Then the piston 2 moves up again ( Fig. 6), the gas exchange valves 5 , 6 are still closed in this fourth additional cycle. After this compression cycle, a normal work cycle with injection (for diesel) or ignition (Otto) is carried out ( Fig. 7), which is followed by a normal exhaust cycle ( Fig. 8).

Je nachdem, wie lange die Antriebsmomentreduktion erreicht werden soll, kann der Durchlauf der Zusatztakte der Fig. 3 mit 6 mehrfach wiederholt werden.Depending on how long the drive torque reduction is to be achieved, the cycle of the additional clock cycles of FIG. 3 can be repeated several times with 6.

Wird diese Taktfolge bei einer Mehrzylinder- Brennkraftmaschine nicht mit allen Zylindern durchgeführt, ist es zwingend erforderlich, die Zusatztakte der Fig. 5 und 6 nach den Zusatztakten der Fig. 3 und 4 zu durchlaufen, da­ mit die entsprechende Synchronität zu denjenigen Zylindern gewahrt bleibt, die ein normales Viertakt-Arbeitsspiel durch­ laufen.If this cycle sequence is not carried out with all cylinders in a multi-cylinder internal combustion engine, it is imperative to run through the additional cycles of FIGS. 5 and 6 after the additional cycles of FIGS. 3 and 4, since the corresponding synchronism with those cylinders is maintained, that run through a normal four-stroke work cycle.

Durchlaufen dagegen alle Zylinder der Brennkraftmaschine die Zusatztakte der Fig. 3 und 4, kann danach sofort mit dem Schritt der Fig. 7 fortgefahren werden, d. h. sich ein norma­ les Arbeitsspiel anschließen. Dies ermöglicht eine sehr kur­ ze, aber sehr starke Antriebsmomentenreduzierung. Die Syn­ chronität der Zylinder untereinander bleibt gewahrt, da alle Zylinder die zwei Zusatztakte nach Fig. 3 und Fig. 4 ein­ schieben.On the other hand, if all cylinders of the internal combustion engine pass through the additional clocks of FIGS. 3 and 4, the step of FIG. 7 can then be continued immediately, ie a normal working cycle can be followed. This enables a very short but very strong reduction in drive torque. The Syn synchronicity of the cylinders with each other is maintained, since all cylinders, the two additional cycles of FIG. 3 and FIG. 4 is a slide.

Natürlich können die Zusatztakte nach beliebigen Taktn des Arbeitsspiels der Brennkraftmaschine durchgeführt werden. Beispielsweise kann man nach einem Arbeitstakt die Gaswech­ selventile 5, 6 geschlossen halten und das Abgas expandieren und wieder verdichten.Of course, the additional cycles can be carried out according to any cycle of the working cycle of the engine. For example, after one work cycle, the gas exchange valves 5 , 6 can be kept closed and the exhaust gas expanded and compressed again.

Auch müssen in den Zusatztakten nicht alle Gaswechselventile 5, 6 geschlossen werden. Es ist möglich, z. B. nach einem An­ saugtakt, in den Zusatztakten das (die) Auslaßventil(e) ge­ öffnet zu halten. Wesentlich ist dabei nur, entweder das (die) Einlaßventil(e) oder das (die) Auslaßventil(e) ge­ schlossen zu halten, um ein Pumpen von Gas vom Ansaug- zum Abgastrakt oder umgekehrt zu verhindern.Also, not all gas exchange valves 5 , 6 have to be closed in the additional cycles. It is possible e.g. B. after a suction cycle, in the additional clocks the exhaust valve (s) keep ge open. It is only important to keep either the inlet valve (s) or the outlet valve (s) closed to prevent gas from being pumped from the intake tract to the exhaust tract or vice versa.

Claims (3)

1. Verfahren zur Reduktion des Antriebsmomentes bei einer Viertakt-Hubkolben-Brennkraftmaschine mit nockenwellenunab­ hängig betätigten Gaswechselventilen, bei welchem Verfahren
  • a) nach einem Ansaug-, Verdichtungs-, Arbeits- oder Ausschie­ betakt mindestens zwei Zusatztakte durchgeführt werden, in denen das mindestens eine Einlaß- oder/und das mindestens ei­ ne Auslaßventil geschlossen wird, so daß das im Zylinder be­ findliche Gas in den Ansaug- oder Abgastrakt gepumpt und wie­ der in den Zylinder gesaugt wird oder das im Zylinder befind­ liche Gas expandiert und verdichtet wird,
  • b) darauffolgend das mindestens eine Einlaß- oder/und das mindestens eine Auslaßventil so betätigt wird, daß der auf den Ansaug-, Verdichtungs-, Arbeits- oder Ausschiebetakt fol­ gende Takt des Arbeitsspiels ausgeführt wird.
1. A method for reducing the drive torque in a four-stroke reciprocating piston internal combustion engine with gas exchange valves actuated independently of the camshaft, in which method
  • a) after an intake, compression, working or pushing out at least two additional cycles are carried out, in which the at least one inlet or / and the at least one exhaust valve is closed, so that the gas in the cylinder be sensitive into the intake - or the exhaust tract is pumped and how it is sucked into the cylinder or the gas in the cylinder is expanded and compressed,
  • b) then the at least one inlet or / and the at least one outlet valve is actuated so that the fol lowing on the intake, compression, working or pushing out cycle of the working cycle is carried out.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vier Zusatztakte durchgeführt werden und mindestens ein Zy­ linder einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine ein normales Viertakt-Arbeitsspiel durchführt.2. The method according to claim 1, characterized in that four additional cycles are carried out and at least one cy a normal multi-cylinder engine Performs four-stroke work cycle. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatztakte nach einem Verdichtungstakt durchgeführt werden und alle Gaswechselventile geschlossen gehalten wer­ den, so daß ein Expansions- und ein nachfolgender Verdich­ tungstakt als Zusatztakte durchgeführt werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the additional clocks performed after a compression cycle and all gas exchange valves are kept closed the so that an expansion and a subsequent compression are performed as additional clocks.
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