DE19963753A1 - Ventilsteuerung für einen Verbrennungsmotor - Google Patents
Ventilsteuerung für einen VerbrennungsmotorInfo
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Abstract
Ventilsteuerung zum Ansteuern eines Gaswechselventils zur Einstellung der Leistung eines Verbrennungsmotors durch Öffnen und Schließen des Gaswechselventils sowie Verfahren zum Ansteuern des Gaswechselventils, wobei das Öffnen und/oder Schließen des Gaswechselventils in Abhängigkeit einer Verzugszeit beim Öffnen und/oder Schließen des Gaswechselventils erfolgt, und wobei das Gaswechselventil zur Bestimmung der Verzugszeit eine vorgegebene Verstellzeit lang verstellt und das Öffnen und/oder das Schließen des Gaswechselventils detektiert wird.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Ventilsteuerung zum
Ansteuern eines Gaswechselventils zur Einstellung der Leistung
eines Verbrennungsmotors durch Öffnen und Schließen des
Gaswechselventlis, wobei das Öffnen und/oder Schließen des
Gaswechselventils in Abhängigkeit einer Verzugszeit beim Öffnen
und/oder Schließen des Gaswechselventils erfolgt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Einstellung eines
Gaswechselventils zu verbessern bzw. zu vereinfachen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß
Anspruch 1 sowie durch eine Ventilsteuerung gemäß Anspruch 12
gelöst. Dabei erfolgt die Einstellung der Leistung eines
Verbrennungsmotors durch Öffnen und Schließen eines
Gaswechselventils, wobei das Öffnen und/oder Schließen des
Gaswechselventils in Abhängigkeit einer Verzugszeit beim Öffnen
und/oder Schließen des Gaswechselventils erfolgt, und wobei das
Gaswechselventil zur Bestimmung der Verzugszeit eine vorgegebene
Verstellzeit lang verstellt und das Öffnen und/oder das Schließen
des Gaswechselventils detektiert wird.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird ein Signal zum
Öffnen des Gaswechselventils in Abhängigkeit einer Öffnungs-
Verzugszeit zwischen dem Beginn des Signals zum Öffnen des
Gaswechselventils und dem Öffnen des Gaswechselventils gebildet
und das Signal zum Öffnen des Gaswechselventils die vorgegebene
Verstellzeit lang ausgegeben.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird ein
Signal zum Schließen des Gaswechselventils in Abhängigkeit einer
Schließ-Verzugszeit zwischen dem Beginn des Signals zum Schließen
des Gaswechselventils und dem Schließen des Gaswechselventils
gebildet und das Signals zum Schließen des Gaswechselventils die
vorgegebene Verstellzeit lang ausgegeben.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die
Verstellzeit verlängert, wenn kein Öffnen und/oder Schließen des
Gaswechselventils detektiert wird.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die
Verstellzeit so lange verlängert, bis ein Öffnen und/oder
Schließen des Gaswechselventils detektiert wird.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die
Öffnungs-Verzugszeit und/oder die Schließ-Verzugszeit in
Abhängigkeit der Verstellzeit ermittelt, wenn ein Öffnen
und/oder Schließen des Gaswechselventils detektiert wird.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die
Öffnungs-Verzugszeit und/oder die Schließ-Verzugszeit gleich der
Verstellzeit gesetzt, wenn ein Öffnen und/oder Schließen des
Gaswechselventils detektiert wird.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die
Öffnungs-Verzugszeit und/oder die Schließ-Verzugszeit für das
Gaswechselventil unabhängig von der Öffnungs-Verzugszeit und/oder
der Schließ-Verzugszeit anderer Gaswechselventile des
Verbrennungsmotors bestimmt.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die
Öffnungs-Verzugszeit und/oder die Schließ-Verzugszeit für das
Gaswechselventil zwischen Betriebsphasen des Verbrennungsmotors
bestimmt.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird das
Gaswechselventil zur Bestimmung der Öffnungs-Verzugszeit und/oder
der Schließ-Verzugszeit unabhängig von einer durch den Betrieb
des Verbrennungsmotors notwendigen Verstellung des
Gaswechselventils verstellt.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird das
Öffnen und/oder Schließen des Gaswechselventils durch
Körperschallmessung, Luftschallmessung, Luftmassenmessung,
zylinderindividuelle Luftmassenmessung, Saugrohrdruckmessung
und/oder Brennraumdruckmessung detektiert.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus nachfolgender
Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Im Einzelnen zeigen:
Fig. 1 eine Einrichtung zur Einstellung eines
Gaswechselventils,
Fig. 2 einen Ablaufplan zur Steuerung eines Gaswechselventils,
Fig. 3 ein Signal für ein Abströmventil,
Fig. 4 ein Signal für ein Zuströmventil,
Fig. 5 die Position eines Gaswechselventils über die Zeit,
Fig. 6 einen Luftmassenstrom über die Zeit,
Fig. 7 einen Gesamtluftmassenstrom über die Zeit.
Fig. 1 zeigt eine Ventilsteuerung 10 zur Steuerung eines
Zuströmventils 3 und eines Abströmventils 4 zur Einstellung eines
Gaswechselventils 1 eines Verbrennungsmotors. Das
Gaswechselventil 1 ist einem Zylinderkopf 5 angeordnet. Mittels
des Gaswechselventils 1 wird eine Öffnung 8 geöffnet oder
geschlossen und somit ein Luftmassenstrom i durch die Öffnung 8
in einen Zylinder des Verbrennungsmotors eingestellt. Es ist
zudem eine Pumpe 6 zum Pumpen von Hydraulikflüssigkeit
vorgesehen. Mittels des Zuströmventils 3 und des Abströmventils
4 wird der Zu- bzw. der Abfluß von Hydraulikflüssigkeit in einen
hydraulischen Steller 2 gesteuert und damit das Gaswechselventil
1 bewegt. Ist das Zuströmventil 3 geöffnet und das Abströmventil
4 geschlossen, so strömt Hydraulikflüssigkeit derart in den
hydraulischen Steller 2, daß sich das Ventil in Richtung z
bewegt. Ist dagegen das Zuströmventil 3 geschlossen und das
Abströmventil 4 geöffnet, strömt Hydraulikflüssigkeit derart aus
dem hydraulischen Steller 2, daß sich das Gaswechselventil 1 in
Richtung -z bewegt. Zur Aufnahme von durch das Abströmventil 4
abströmender Hydraulikflüssigkeit ist ein Speicher 7 für
Hydraulikflüssigkeit vorgesehen. Das Zuströmventil 3 und das
Abströmventil 4 werden durch Signale s3 und s4 von der
Ventilsteuerung 10 gesteuert. Dazu ist die Ventilsteuerung 10 mit
einem nicht dargestellten Körperschallsensor, Luftschallsensor,
Luftmassensensor, Saugrohrdrucksensor, zylinderindividuellen
Luftmassensensoren, Saugrohrdrucksensoren und/oder
Brennraumdrucksensoren verbunden.
Fig. 2 zeigt einen Ablaufplan zur Bestimmung der Öffnungs-
Verzugszeit des Gaswechselventils 1, der in beispielhafter
Ausgestaltung auf der Ventilsteuerung 10 implementiert ist. Dabei
bezeichnen Bezugszeichen 20 den Beginn des Ablaufs und
Bezugszeichen 32 das Ende des Ablaufs. Nach Beginn 20 dieses
Ablaufs folgt eine Abfrage 21, ob sogenannter Schub vorliegt.
Unter Schub ist dabei zu verstehen, daß die Bewegungsenergie
eines Fahrzeugs, das mit dem Verbrennungsmotor antreibar ist, den
Verbrennungsmotor bewegt, ohne daß Kraftstoff im
Verbrennungsmotor verbrannt wird. Liegt kein Schub vor, wird das
Programm beendet. Liegt dagegen Schub vor, so folgt ein
Initialisierungsschritt 22. Im Initialisierungsschritt 22 wird
festgelegt, für welches i-te Gaswechselventil des
Verbrennungsmotors die Öffnungs-Verzugszeit ermittelt werden
soll.
Dem Initialisierungsschritt 22 folgt eine weitere Abfrage 23.
Mittels der Abfrage 23 wird abgefragt, ob Schub vorliegt und ob
Schubbetrieb (vorteilhaft z. B. mit geschlossenen
Gaswechselventilen) zulässig ist. Liegt entweder kein Schub vor
oder ist Schubbetrieb nicht zulässig, so wird das Programm
beendet. Liegt dagegen Schub vor und ist der Schubbetrieb
zulässig, so folgt eine Abfrage 24, ob der Luftmassenstrom i
durch die Öffnung 8 größer null ist. Ist der Luftmassenstrom i
durch die Öffnung 8 größer null, so folgt wiederum die Abfrage
23. Ist der Luftmassenstrom i durch die Öffnung 8 dagegen nicht
größer null, so folgt ein Schritt 25.
Im Schritt 25 wird für das i-te Gaswechselventil die Verzugszeit
TAN(i) gleich einem Wert x gesetzt: TAN(i) = x. Zudem wird das
Gaswechselventil eine Verstellzeit TAN(i) lang verstellt. Dazu
wird zunächst das Abströmventil 4 durch Ausgabe des Signals s4
geschlossen, wie dies z. B. in Fig. 3 gezeigt ist. Danach wird
das Zuströmventil 3 durch das Signal s3 die Verstellzeit TAN(i)
lang geöffnet, wie dies Fig. 4 zeigt. In Fig. 3 und Fig. 4 sind
dabei die Signale s4 und s3 über die Zeit t dargestellt. Nach
Schließen des Zuströmventils 3 wird das Abströmventil 4 wieder
geöffnet.
Dem Schritt 25 folgt eine Abfrage 26, die der Abfrage 24
entspricht. Das heißt, es folgt die Abfrage, ob der
Luftmassenstrom i durch die Öffnung 8 größer null ist. Ist der
Luftmassenstrom i durch die Öffnung 8 größer null, so wird in
einem Schritt 27 der Wert x um einen Wert n.Δ verkleinert. n ist
dabei ein Zahlenwert, z. B. 3, und Δ eine Zeitdauer. Dem Schritt
27 folgt die Abfrage 23.
Ergibt die Abfrage 26 dagegen, daß der Luftmassenstrom i durch
das Gaswechselventil 1 bzw. die Öffnung 8 nicht größer null ist,
so folgt ein Schritt 28, in dem die Verstellzeit TAN(i) um einen
Wert Δ erhöht wird. Zudem wird das Gaswechselventil die
Verstellzeit TAN(i) lang in der Weise verstellt, wie es bezüglich
Schritt 25 ausgeführt ist.
Dem Schritt 28 folgt eine Abfrage 29, die den Abfragen 24 und 26
entspricht. Das heißt, es folgt die Abfrage, ob der
Luftmassenstrom i durch die Öffnung 8 größer null ist. Ist der
Luftmassenstrom i durch die Öffnung 8 nicht größer null, so
folgt eine Abfrage 30, ob Schub vorliegt, und ob der Schubbetrieb
zulässig ist. Die Abfrage 30 entspricht dabei der Abfrage 23.
Liegt kein Schubbetrieb (mehr) vor oder ist der Schubbetrieb
nicht (mehr) zulässig, so wird das Programm beendet. Liegt
dagegen Schub vor, und ist der Schubbetrieb zulässig, so folgt
wiederum der Schritt 28.
Ergibt die Abfrage 29 dagegen, daß der Luftmassenstrom i durch
die Öffnung 8 größer null ist, so folgt ein Schritt 31. Im
Schritt 31 wird die Öffnungs-Verzugszeit gleich der aktuellen
Verstellzeit TAN(i) sowie anschließend die Verstellzeit TAN(i) auf
ihren Initialisierungswert (wie im Initialisierungsschritt 22)
gesetzt. Weiterhin wird im Schritt 31 der Wert i um 1 erhöht. Ist
dieser neue Wert i größer als die Anzahl der Gaswechselventile,
für die oben beschriebenes Verfahren durchgeführt werden soll,
so wird i gleich 1 gesetzt. Dem Schritt 31 folgt die Abfrage 23.
Der Ablaufplan gemäß Fig. 2 ist in analoger Weise auch für die
Bestimmung der Schließ-Verzugszeit des Gaswechselventils 1
anwendbar. Dabei wird das Gaswechselventil eine Verstellzeit
TAN(i) lang vom geöffneten Zustand aus geschlossen. In bezug auf
das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 wird dabei für eine
definierte Zeit vom geöffneten Zustand des Zuströmventils 3 und
vom geschlossenen Zustand des Abströmventils 4 ausgegangen. Es
wird das Zuströmventil 3 geschlossen und anschließend das
Abströmventil 4 eine Verstellzeit TAN(i) lang geöffnet. Die
Abfragen 26 und 29 sind durch die Abfrage, ob gleich null ist,
zu ersetzen.
Die Fig. 3 bis 7 verdeutlichen das Ausführungsbeispiel gemäß Fig.
2. Dabei zeigt Fig. 5 die Position z des Gaswechselventils 1 über
die Zeit t in Reaktion auf die Signale s4 und s3 gemäß Fig. 3 und
Fig. 4. Fig. 6 zeigt den Luftmassenstrom i durch die Öffnung 8
in Fig. 1. Durch Messung dieses Luftmassenstroms i können z. B.
Abfragen 24, 26 und 29 im Ablaufplan gemäß Fig. 2 erfolgen. Der
Luftmassenstrom i durch die Öffnung 8 eines einzelnen
Gaswechselventils 1 ist schwer meßbar. Es ist einfacher, den
Gesamtluftmassenstrom durch eine Luftversorgung für mehrere
Gaswechselventile zu messen. Einen solchen Luftmassenstrom
zeigt beispielhaft Fig. 7, wobei der Luftmassenstrom über der
Zeit t aufgetragen ist. Bedingt durch die Distanz zwischen
Gaswechselventil 1 und einem Sensor zur Messung des
Gesamtluftmassenstroms zeigt sich die Wirkung des Öffnens des
Gaswechselventils 1 im Gesamtluftmassenstrom um eine Totzeit
τ verzögert. Durch Auswertung des Gesamtluftmassenstroms ist
somit das Öffnen des Gaswechselventils 1 detektierbar. Die
Auswertung kann z. B. derart erfolgen, daß der
Gesamtluftmassenstrom in einem Zeitfenster in dem eine Reaktion
im Gesamtluftmassenstrom auf Grund der Öffnung des
Gaswechselventils 1 zu erwarten ist, überwacht wird. Ferner ist
es möglich, das Integral des Gesamtmassenstroms bzw. dessen
Mittelwert zu bilden und ein Ansteigen des Integrals bzw. des
Mittelwerts beim Öffnen des Gaswechselventils 1 und damit des
Luftmassenstroms i durch die Öffnung 8 zu detektieren.
Es ist ferner möglich, das Öffnen und/oder Schließen des
Gaswechselventils 1 durch Körperschallmessung, Luftschallmessung,
Saugrohrdruckmessung und/oder Brennraumdruckmessung zu
detektieren. In diesem Fall sind die Abfragen 24, 26 und 29 im
Ablaufplan gemäß Fig. 2 durch die Abfrage, ob das
Gaswechselventil geöffnet ist, bzw. im Falle einer
Körperschallmessung, ob das Gaswechselventil auf dem Ventilsitz
aufgeschlagen ist, zu ersetzen.
Claims (12)
1. Verfahren zum Ansteuern eines Gaswechselventils (1) zur
Einstellung der Leistung eines Verbrennungsmotors durch Öffnen
und Schließen des Gaswechselventlis (1), wobei das Öffnen
und/oder Schließen des Gaswechselventils (1) in Abhängigkeit
einer Verzugszeit beim Öffnen und/oder Schließen des
Gaswechselventils (1) erfolgt,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gaswechselventil (1) zur Bestimmung der Verzugszeit eine
vorgegebene Verstellzeit (TAN) lang verstellt und das Öffnen
und/oder das Schließen des Gaswechselventils (1) detektiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Signal zum Öffnen des
Gaswechselventils (1) in Abhängigkeit einer Öffnungs-Verzugszeit
zwischen dem Beginn des Signals zum Öffnen des Gaswechselventils
(1) und dem Öffnen des Gaswechselventils (1) gebildet wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Signal zum Öffnen des Gaswechselventils (1) die
vorgegebene Verstellzeit (TAN) lang ausgegeben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Signal zum
Schließen des Gaswechselventils (1) in Abhängigkeit einer
Schließ-Verzugszeit zwischen dem Beginn des Signals zum Schließen
des Gaswechselventils (1) und dem Schließen des Gaswechselventils
(1) gebildet wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Signal zum Schließen des Gaswechselventils (1) die
vorgegebene Verstellzeit (TAN) lang ausgegeben wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verstellzeit (TAN) verlängert wird, wenn kein Öffnen
und/oder Schließen des Gaswechselventils (1) detektiert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verstellzeit (TAN) so lange verlängert wird, bis ein
Öffnen und/oder Schließen des Gaswechselventils (1) detektiert
wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Öffnungs-Verzugszeit und/oder die Schließ-Verzugszeit
in Abhängigkeit der Verstellzeit ermittelt wird, wenn ein Öffnen
und/oder Schließen des Gaswechselventils (1) detektiert wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Öffnungs-Verzugszeit und/oder die Schließ-Verzugszeit
gleich der Verstellzeit gesetzt wird, wenn ein Öffnen und/oder
Schließen des Gaswechselventils (1) detektiert wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Öffnungs-Verzugszeit und/oder die Schließ-Verzugszeit für
das Gaswechselventil (1) unabhängig von der Öffnungs-Verzugszeit
und/oder der Schließ-Verzugszeit anderer Gaswechselventile des
Verbrennungsmotors bestimmt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Öffnungs-Verzugszeit und/oder die Schließ-Verzugszeit für
das Gaswechselventil (1) zwischen Betriebsphasen des
Verbrennungsmotors bestimmt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gaswechselventil (1) zur Bestimmung der Öffnungs-
Verzugszeit und/oder der Schließ-Verzugszeit unabhängig von
einer durch den Betrieb des Verbrennungsmotors notwendigen
Verstellung des Gaswechselventils (1) verstellt wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Öffnen und/oder Schließen des Gaswechselventils (1) durch
Körperschallmessung, Luftschallmessung, Luftmassenmessung,
Saugrohrdruckmessung, zylinderindividuelle Luftmassenmessung,
zylinderindividuelle Saugrohrdruckmessung und/oder
zylinderindividuelle Brennraumdruckmessung detektiert wird.
12. Ventilsteuerung (10) zum Ansteuern eines Gaswechselventils
(1) zur Einstellung der Leistung eines Verbrennungsmotors durch
Öffnen und Schließen des Gaswechselventils (1), insbesondere
gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Öffnen und/oder Schließen des Gaswechselventils (1) in
Abhängigkeit einer Verzugszeit beim Öffnen und/oder Schließen des
Gaswechselventils (1) erfolgt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ventilsteuerung (10) das Gaswechselventil (1) zur
Bestimmung der Öffnungs-Verzugszeit und/oder der Schließ-
Verzugszeit eine vorgegebene Verstellzeit (TAN) lang verstellt
und das Öffnen und/oder das Schließen des Gaswechselventils (1)
detektiert.
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