DE3733704A1 - Verfahren zum betrieb einer brennkraftmaschine - Google Patents
Verfahren zum betrieb einer brennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer
Brennkraftmaschine, deren Gaswechselventile federunterstützt
durch die Er- bzw. Entregung von Elektromagneten in ihre Öff
nungs- bzw. Schließstellungen bewegbar sind gemäß dem Ober
begriff des Anspruchs 1.
Beispiele für derartige Brennkraftmaschinen sind in der DE-OS
30 24 109 oder in der DE-OS 35 00 530 beschrieben.
Die dort beschriebenen Brennkraftmaschinen besitzen Gaswechsel
ventile, die von ihrer Öffnungs- in die Schließstellung bzw.
umgekehrt bewegt werden, indem ein Elektromagnet angesteuert
wird, der durch seine Er- bzw. Entregung die Haltekraft auf
das Gaswechselventil in seiner einen Endstellung aufhebt, wo
durch das Gaswechselventil durch Federkraftunterstützung in
Richtung seiner anderen Endstellung bewegt wird, um dort durch
einen Magneten wieder eingefangen zu werden.
Durch den Zeitpunkt der Ansteuerung des Elektromagneten läßt
sich der Öffnungs- bzw. Schließzeitpunkt des Gaswechselventi
les vorherbestimmen.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß der genaue Öffnungs- bzw.
Schließzeitpunkt mit einem Unsicherheitsfaktor behaftet ist,
daß es also zu Unregelmäßigkeiten im Betrieb der Brennkraft
maschine kommt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der gattungsgemäßen
Art vorzuschlagen, mit Hilfe dessen die Öffnungs- und Schließ
zeitpunkte genau einzuhalten sind.
Die Aufgabe wird gelöst durch den Anspruch 1.
Die Gesamtzeitspanne vom Zeitpunkt des Ein- oder Ausschaltens
des Elektromagneten bis zum Auftreffen des Ankers in der gegen
überliegenden Endstellung setzt sich zusammen aus der Flugzeit
des Ankers und einer gewissen Klebzeit, die der Anker braucht,
bis er sich von den Polen des Elektromagneten in der Anfangs
stellung gelöst hat. Eine genauere Betrachtung zeigt, daß die
Flugzeit verhältnismäßig zeitkonstant ist und deshalb in erster
Näherung gut reproduzierbare Ergebnisse bringt. Hingegen ist
die Klebzeit Einflüssen unterworfen.
Unterschiedliche Paarungen von Anker und Elektromagneten streu
en in der Klebzeit sehr stark, so daß eine erste Möglichkeit,
die gestellte Aufgabe zu lösen, darin besteht, werksseitig
der Logik, die den genauen Abschaltzeitpunkt herbeiführen soll,
die Klebzeit der individuellen Paarung Anker/Elektromagnet
vorzugeben und diese dementsprechend bei der genauen Festle
gung des Schaltzeitpunktes des Elektromagneten zu berücksich
tigen. Die Klebzeit wird also für jede Paarung individuell
gemessen und durch eine entsprechende Voreinstellung in der
Logik, sei es durch einen hardwaremäßig eingestellten Wider
stand oder ein ähnliches Bauteil oder sei es softwaremäßig
durch eine entsprechende Programmierung, vorgegeben.
Weitere Möglichkeiten sind in den Unteransprüchen dargestellt.
Der Anspruch 2 bezieht sich auf eine Anordnung, wie sie aus
der DE-OS 30 24 109 bekannt ist. Mit dem Abschalten des Elek
tromagneten wird das Ventil bewegt. Die Abschaltkante, die
den Ablösungsvorgang des Ankers vom Elektromagneten einlei
tet, wird abhängig von der Klebzeit vorverlegt, um so die Kleb
zeitunterschiede auszugleichen. Ausgehend von dem berechneten
Zeitpunkt, zu dem der Anker abfallen soll, wird der tatsächliche
Abschaltzeitpunkt vorverlegt, um den Wert der Klebzeit, und
zwar individuell für jede Elektromagnet-/Ankerpaarung. Anspruch
3 beschreibt eine Möglichkeit, in der die Korrektur der Klebzeit
nicht werksseitig voreingestellt wird, sondern im Betrieb aus
geglichen wird.
Dabei beschreibt Anspruch 4 ein selbstlernendes System, bei
dem unter Verwendung von Regelalgorithmen entsprechend den
Bedingungen die Klebzeit mit berücksichtigt wird. Die Regel
algorithmen können wie beispielsweise bei Klopfregelungen ei
ne adaptive Annäherung an den gewünschten Wert vorsehen. Auf
diese Weise lassen sich auch Alterungseinflüsse und Tempera
tureinflüsse berücksichtigen.
Wie in den weiteren Unteransprüchen beschrieben, können derarti
ge selbstlernende Systeme mit Auftrefferkennung arbeiten oder
aber durch eine Variierung versuchen, verschiedene Parameter,
die indirekt mit dem exakten Öffnungs- bzw. Schließzeitpunkt
in Verbindung stehen, zu optimieren.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, nicht sowohl die der Öffnungs
stellung als auch der Schließstellung zugeordneten Elektro
magnete mit einer erfindungsgemäßen Klebzeitkorrektur auszu
statten, davon ausgehend, daß beim Einlaßventil die genaue
Lage des Schließzeitpunktes, bei dem die Gasströmung bei ver
hältnismäßig hohen Strömungswerten unterbrochen wird, wichtig
ist für die exakte Füllung, ist es hinreichend, Klebzeitkorrek
tur nur für den Schließvorgang des Einlaßventiles vorzusehen.
Entsprechendes gilt auch für das Auslaßventil, wobei bei einem
Auslaßventil insgesamt die exakte Lage der Öffnungs- und Schließ
zeitpunkte nicht ganz so kritisch ist wie beim Einlaßventil.
Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand Fig.
1 dargestellt.
In Fig. 1 ist eine zeitliche Darstellung der Stromdurchflüsse
durch den Elektromagneten in der einen Endstellung und dem
Elektromagneten in der anderen Endstellung. Ausgegangen wird
von einem System, bei dem der Elektromagnet in der einen, bei
spielsweise der Öffnungsstellung abgeschaltet wird, so daß
der Anker sich dann von dem Elektromagneten lösen kann und
durch ein Federsystem in die Nähe des anderen Elektromagneten
für die Schließstellung gedrückt wird, der gleichzeitig erregt
wird. Durch die Erregung des Elektromagneten wird der Anker
in der Schließstellung des Gaswechselventiles festgehalten
und verbleibt dort, bis das Spiel von Erregung und Entregung
der Elektromagneten in umgekehrter Reihenfolge einsetzt. Wegen
Einzelheiten des Verfahrens wird auf die DE-OS 30 24 109 ver
wiesen.
In der Zeitachse a ist der Strom durch den Elektromagneten
dargestellt, der das Gaswechselventil in seiner Öffnungsstel
lung hält. Zum Zeitpunkt T 3 soll die Bewegung des Gaswechsel
ventiles beginnen. Bedingt durch unterschiedliche Klebzeiten
werden von dieser Steuerkante aus rückwärts die Zeitpunkte
T 2 und T 1 (berechnet) ermittelt. Vom Zeitpunkt 0 bis zum Zeit
punkt T 1 ist ein getakteter Stromdurchfluß, der Haltestrom,
ausreichend, um den Anker am Elektromagneten zu halten. Kurz
vor dem Abschalten des Stromdurchflusses durch den Elektromagne
ten findet in der Zeitspanne von T 1 bis T 2 ein Übergang in
eine Konstantstromphase statt, um einen definierten Abschalt
zeitpunkt für den getakteten Strom in der Zeitachse a zu er
halten.
Wenn nun der Strom zum Zeitpunkt T 2 abgeschaltet wird, ver
sucht ein Federsystem, den Anker von dem Elektromagneten weg
zudrücken, wobei sich eine gewisse Klebzeit einstellt, und
der Anker löst sich erst zum Zeitpunkt T 3 tatsächlich von der
Polfläche des Elektromagneten.
Es findet anschließend eine freie Flugphase statt, bis der
Anker von dem gegenüberliegenden Elektromagneten eingefangen
wird. Der gegenüberliegende Elektromagnet wird zum Zeitpunkt
T 4 erregt, so daß er dann, wenn der Anker in die Nähe des Elek
tromagneten gerät, bereits einen genügend großen Fangstrom
hat, um den Anker am anzuziehenden Pol zu halten. Die Flugphase
dauert von dem Zeitpunkt T 3 bis zum Zeitpunkt T 5, zum Zeitpunkt
T 5 trifft der Anker auf dem gegenüberliegenden Elektromagneten
auf und wird von ihm eingefangen, was sich durch einen kurz
zeitigen Stromabfall zum Zeitpunkt T 5 in der Stromkurve dar
stellt. Vorschläge, diesen kurzzeitigen Stromabfall beim Auf
treffen des Ankers zur Auftrefferkennung auszunutzen, sind
aus der Literatur bekannt.
Zum Zeitpunkt T 6, wenn der Anker zuverlässig von dem Pol des
unteren Elektromagneten b eingefangen worden ist, wird der
Fangstrom abgeschaltet, der dann allmählich auf einen Wert
abfällt, bei dem er für den weiteren Haltestrom getaktet wird.
Prinzipiell ist ein derartiges Verfahren, mit getaktetem Halte
strom und erhöhtem Fangstrom zu arbeiten, aus der DE-OS 28
28 678 bekannt.
Die Flugzeit T 5-T 3 ist durch die Vorspannung des Federsy
stems vorgegeben und in erster Näherung konstant, während die
Werte für die Klebzeit T 3-T 2 stark streuen, so daß Serien
unterschiede in der Gesamtzeit T 5-T 2 vor allem durch die
unterschiedliche Klebzeit beeinflußt werden. Eine genaue Er
mittlung der Klebzeit, beispielsweise bei einer werksseitig
hergestellten Brennkraftmaschine direkt nach der Produktion,
führt dazu, daß man, um einen exakt gewünschten Zeitpunkt T 3
zu erhalten, den Zeitpunkt T 2 je nach unterschiedlicher Kleb
zeit etwas vor- oder ggf. sogar zurückverlegen muß, um stets
ein Ablösen des Ankers vom Elektromagneten genau zum Zeitpunkt
T 3 zu erhalten.
Dabei ist bei bevorzugter Ausführung vorgesehen, daß rechnerisch
der Zeitpunkt T 3 festgelegt wird. Bei theoretischer Klebzeit
von null würde der Korrekturwert T 3-T 2 = 0. Da in der Praxis
immer Klebzeiten auftreten, ist, wenn als Referenzwert T 3 ge
nommen wird, immer nur eine Vorverlegung um den individuellen
Wert T 3-T 2, also eine Vorverlegung in eine Richtung, not
wendig.
Eine verbesserte Genauigkeit läßt sich erreichen, wenn, bei
spielsweise durch eine integrierte Aufprallerkennung zum Zeit
punkt T 5, die Gesamtzeit T 5-T 2 im Betrieb ermittelt werden
kann und dementsprechend die Abschaltkante T 2 so gelegt werden
kann, daß der Ist-Zeitpunkt T 5 mit dem aus der Sicht der Steue
rung der Brennkraftmaschine optimalen Zeitpunkt zusammenfällt.
Claims (9)
1. Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, deren Gas
wechselventile federunterstützt durch die Er- oder Entre
gung von Elektromagneten in ihre Öffnungs- bzw. Schließ
stellungen bewegbar sind, wobei durch das Ein- bzw. Abschal
ten des Stromdurchflusses durch die Elektromagnete der mit
der Bewegung des Gaswechselventils gekoppelte Anker abfällt,
dadurch gekennzeichnet, daß jedem einem Gaswechselventil
zugeordneten Anker in seiner jeweiligen Endstellung eine
individuelle Klebzeit zugeordnet wird, und der individuel
le Ein- bzw. Abschaltzeitpunkt für die Elektromagnete unter
Berücksichtigung der Klebzeit ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Anker durch die Erre
gung der Elektromagnete gehalten ist und bei Abschalten
der Elektromagnete das Gaswechselventil bewegt wird, da
durch gekennzeichnet, daß die Abschaltkante individuell
aus der Klebzeit des Ankers am Elektromagneten nach dessen
Abschalten ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß während des Betriebs die Zeitspanne zwischen dem an
dem Elektromagneten gelegten Schaltvorgang, der ein Ablö
sen des Ankers bewirkt, und dem Erreichen der entgegenge
setzten Endstellung des Gaswechselventiles ermittelt und
gespeichert wird, und beim nächsten Betätigungsvorgang des
gleichen Ankers der gespeicherte Wert berücksichtigt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wäh
rend jedes Betätigungsvorganges des Ankers die Zeitspanne
erneut gemessen und zur adaptiven Berechnung der indivi
duellen Klebzeit verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ermittlung der Klebzeit mit Hilfe einer Auftreff
erkennung durchgeführt wird, wobei sich die Gesamtzeitspan
ne vom Schaltvorgang bis zum Auftreffen aus der individuel
len Klebzeit und der zeitlich im wesentlichen konstanten
Flugphase des Gaswechselventils zusammensetzt.
6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abgaszusammensetzung gemessen wird und durch Varia
tion der zu berücksichtigenden individuellen Klebzeit op
timiert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Leistung der Brennkraftmaschine gemessen wird und
durch Variation der zu berücksichtigenden individuellen
Klebzeit optimiert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Zylinderinnendruck gemessen wird und durch Varia
tion der zu berücksichtigenden individuellen Klebzeit opti
miert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß allen Elektromagneten ein rechnerischer Ab
lösezeitpunkt zugeordnet wird, der mit dem gewünschten Ab
lösezeitpunkt des Ankers zusammenfällt, und daß die Kleb
zeit durch individuelle Vorverlegung des Schaltzeitpunktes
von diesem Ablösezeitpunkt berücksichtigt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19873733704 DE3733704A1 (de) | 1986-10-13 | 1987-10-06 | Verfahren zum betrieb einer brennkraftmaschine |
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DE19873733704 DE3733704A1 (de) | 1986-10-13 | 1987-10-06 | Verfahren zum betrieb einer brennkraftmaschine |
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ID=25848407
Family Applications (1)
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Date | Code | Title | Description |
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