EP0229793B1 - Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine - Google Patents

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EP0229793B1
EP0229793B1 EP86904141A EP86904141A EP0229793B1 EP 0229793 B1 EP0229793 B1 EP 0229793B1 EP 86904141 A EP86904141 A EP 86904141A EP 86904141 A EP86904141 A EP 86904141A EP 0229793 B1 EP0229793 B1 EP 0229793B1
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EP
European Patent Office
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coil
current
time
gas exchange
computer
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EP86904141A
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English (en)
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EP0229793A1 (de
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Andreas Fleck
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Cessione audi AG
Original Assignee
Individual
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/20—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • the object of the invention is to provide a method with which a generic internal combustion engine can be operated with the highest possible efficiency.
  • crankshaft angle-controlled system is characterized by good accuracy; it is superior to the time-controlled ignition systems which are simpler in structure.
  • the time-controlled systems determine the respective crankshaft angle position on the basis of a time base and the speed.
  • crankshaft angle-controlled system When transferring a crankshaft angle-controlled system to the arrangement for controlling the gas exchange valves in a generic internal combustion engine, however, it turns out that the accuracy inherent in the crankshaft angle-controlled system is not readily usable for compliance with the opening and closing times of the gas exchange valves.
  • a switch is made from a crankshaft angle-related system for determining opening and closing times for the gas exchange valves to a time-based one.
  • crankshaft angle information is evaluated at the same time in order to determine speed changes.
  • the figure shows the time course of the current flowing through the coil, in particular during the time of the position change of the gas exchange valve.
  • the armature of the gas exchange valve is in the vicinity of a coil through which current flows, the current flow through this coil exerting holding force on the armature of the gas exchange valve. If the current flow through the coil is switched off, the holding force breaks down.
  • a spring system acts on the gas exchange valve and accelerates it towards the other rest position. As described in DE-A-30 24 109, the central position of this spring system is between the two rest positions, so that the spring system acts on the gas exchange valve in such a way that it is moved approximately beyond its rest position into the other working position.
  • the coil assigned to the other working position is excited so that the armature, when it comes into the vicinity of the coil core, is caught by the latter and is held in its other working position by the current flow through the coil.
  • the current curve labeled coil 1 represents the current curve in the coil that is responsible for the closed position of the gas exchange valve. If the gas exchange valve is to open, the current through the coil 1 is switched off at time t, so that the armature is pressed into the open position of the gas exchange valve by the spring force.
  • the computer Since the computer has calculated the times beforehand, the computer knows at the same time when the armature of the gas exchange valve will hit the pole faces of the coil core, which serves to hold the gas exchange valve in the open position. In order to have built up a sufficiently high current when the armature strikes the pole faces, which ensures sufficient force to catch the armature, the current in the coil 2 is switched on in good time beforehand at a time t o . At time t 2 , the armature strikes the pole face of coil 2, which can be seen in the current profile by a corresponding small incision.
  • the time period between the times t and t 2 that is to say the flight phase of the gas exchange valve, in which the armature comes from the contact of one pole face to the other pole face, regardless of the crankshaft angle and regardless of the speed.
  • This time period t 2 -t l depends on the sticking time of the armature on the pole face before it is released and on the pure flight time, which is essentially influenced by the force of the springs which act on the gas exchange valve.
  • the computer is now switched over to a time base in order to, starting at time t 1 , at a time t 3 is slightly later than the expected time of impact, to switch off the capture current in coil 2, so that the current passing through the coil 2, due to a free-running circuit, gradually decreases again, in order to then go into a clocked hold phase.
  • the period between t 2 and t 3 is a certain safety space to guarantee that the gas exchange valve was actually caught by the coil 2 and the gas exchange valve is accordingly kept in its full open position.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Eine derartige Brennkraftmaschine ist in der DE-A-30 24 109 offenbart.
  • Zur Funktionsfähigkeit und Optimierung einer derartigen Brennkraftmaschine ist es notwendig, die Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Gaswechselventile möglichst genau festzulegen und einzuhalten.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem eine gattungsgemäße Brennkraftmaschine mit möglichst hohem Wirkungsgrad betrieben werden kann.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Maßnahmen nach Anspruch 1.
  • Es sind Berechnungen von Zündzeitpunkten bekannt, bei denen mit Hilfe von Signalen, die an einem mit der Kurbelwelle synchron drehenden Bauteil abgenommen werden, Referenzimpulse zum Takten der Schaltung erzeugt werden. Da somit im Rechnersystem zu jedem Zeitpunkt die Information über die Stellung der Kurbelwelle vorliegt, kann auf die Drehzahlinformation zum Festlegen des Zeitpunktes verzichtet werden. Unberührt davon kann natürlich die Drehzahl als Parameter in den Berechnungsabläufen Eingang finden.
  • Ein derartiges kurbelwellenwinkelgesteuertes System zeichnet sich durch eine gute Genauigkeit aus, es ist den vom Aufbau her einfacheren zeitgesteuerten Zündsystemen überlegen. Die zeitgesteuerten Systeme ermitteln aufgrund einer Zeitbasis und der Drehzahl die jeweilige Kurbelwellenwinkelstellung.
  • Bei der Übertragung eines kurbelwellenwinkelgesteuerten Systems auf die Anordnung zur Ansteuerung der Gaswechselventile bei einer gattungsgemäßen Brennkraftmaschine stellt sich jedoch heraus, daß die den kurbelwellenwinkelgesteuertem System innewohnende Genauigkeit nicht ohne weiteres für die Einhaltung der Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Gaswechselventile nutzbar ist.
  • Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten wird vorgesehen, daß in bestimmten Betriebszuständen der gattungsgemäßen Brennkraftmaschine umgeschaltet wird von einem kurbelwellenwinkelbezogenen System zur Festlegung von Öffnungs-und Schließzeitpunkten für die Gaswechselventile auf ein zeitbasisbezogenes.
  • In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß während der Intervalle, während denen der Rechner über die Zeitbasis gesteuert wird, gleichzeitig die Kurbelwellenwinkelinformation ausgewertet wird, um Drehzahländerungen zu ermitteln.
  • Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand der Figur beschrieben.
  • Die Figur zeigt den zeitlichen Verlauf des durch die Spule fließenden Stromes, insbesondere während der Zeit des Stellungswechsels des Gaswechselventils.
  • Solange das Gaswechselventil in seiner einen Ruhestellung, der Öffnungs- oder Schließstellung, verharrt, liegt der Anker des Gaswechselventils in der Nähe einer stromdurchflossenen Spule, wobei der Stromdurchfluß durch diese Spule Haltekraft auf den Anker das Gaswechselventils ausübt. Wird nun der Stromdurchfluß durch die Spule abgeschaltet, bricht die Haltekraft zusammen. Ein Federsystem wirkt auf das Gaswechselventil ein und beschleunigt es in Richtung der anderen Ruhestellung. Wie in der DE-A-30 24 109 beschrieben, ist die Mittellage dieses Federsystems zwischen den beiden Ruhestellungen, so daß das Federsystem das Gaswechselventil derart beaufschlagt, daß es über seine Ruhelage hinaus etwa bis in die andere Arbeitsstellung bewegt wird.
  • Dabei ist die der anderen Arbeitsstellung zugeordnete Spule erregt, so daß der Anker, wenn er in die Nähe des Spulenkerns gerät, von diesem eingefangen wird und durch den Stromdurchfluß durch die Spule in seiner anderen Arbeitsstellung gehalten wird.
  • Es sei nun angenommen, daß der mit Spule 1 bezeichnete Stromverlauf den Stromverlauf in der Spule wiedergibt, der für die Schließstellung des Gaswechselventils verantwortlich ist. Soll das Gaswechselventil öffnen, wird zum Zeitpunkt t, der Strom durch die Spule 1 abgeschaltet, so daß der Anker durch die Federkraft in die Öffnungsstellung des Gaswechselventils gedrückt wird.
  • Da der Rechner den Zeitpunkte vorher berechnet hat, weiß der Rechner gleichzeitig, wann der Anker des Gaswechselventils an den Polflächen des Spulenkerns auftreffen wird, der dazu dient, das Gaswechselventil in der geöffneten Stellung zu halten. Um bei dem Auftreffen des Ankers auf den Polflächen einen genügend hohen Strom aufgebaut zu haben, der eine ausreichende Kraft zum Einfangen des Ankers sicherstellt, wird rechtzeitig vorher zu einem Zeitpunkt to der Strom in der Spule 2 eingeschaltet. Zum Zeitpunkt t2 trifft der Anker auf der Polfläche der Spule 2 auf, was im Stromverlauf durch einen entsprechenden kleinen Einschnitt erkennbar ist.
  • Während die Zeitpunkte to, zu denen der Stromanstieg eingeleitet wird, und der Zeitpunkt tj, zu dem die Spule 1 abschaltet, über den Kurbelwellenwinkel gesteuert werden, ist der Zeitraum zwischen den Zeitpunkten t, und t2, also die Flugphase des Gaswechselventils, in der der Anker von der Berührung der einen Polfläche zur Berührung der anderen Polfläche kommt, unabhängig vom Kurbelwellenwinkel und unabhängig von der Drehzahl. Dieser Zeitraum t2-tl hängt ab von der Klebzeit des Ankers an der Polfläche, bevor es sich löst, und von der reinen Flugzeit, die im wesentlichen beeinflußt wird von der Kraft der Federn, die auf das Gaswechselventil einwirken.
  • Erfindungsgemäß wird nun der Rechner auf eine Zeitbasis umgeschaltet, um, beginnend mit dem Zeitpunkt t,, zu einem Zeitpunkt t3, der zeitlich etwas später als der erwartete Auftreffzeitpunkt liegt, den Fangstrom in Spule 2 abzuschalten, so daß der durch die Spule 2 verlaufende Strom, bedingt durch eine Freilaufschaltung, allmählich wieder abnimmt, um anschließend in eine getaktete Haltephase zu gehen.
  • Der Zeitraum zwischen t2 und t3 ist dabei ein gewisser Sicherheitsraum, um zu garantieren, daß das Gaswechselventil von der Spule 2 auch tatsächlich eingefangen wurde und das Gaswechselventil dementsprechend in seiner vollen Öffnungsstellung gehalten wird.
  • Zum Zeitpunkt t3 wird wieder auf Kurbelwelleninformation umgeschaltet, da jetzt das Ende der getakteten Haltephase, das dem Zeitpunkt t, der Spule 1 entspricht, möglichst genau, abhängig von der Kurbelwellenstel'lung festgelegt werden soll, um den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine zu optimieren.

Claims (2)

1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, mit einem Gaswechselventil, das in seiner geöffneten Stellung durch die Erregung einer ersten Magnetspule gehalten wird, das in seiner Schließstellung durch die Erregung einer zweiten Magnetspule gehalten wird, und das mit Federkraft beaufschlagt von der geöffneten Stellung in die Schtießstettung durch Abschalten der ersten Magnetspule und von der Schließstellung in die geöffnete Stellung durch Abschalten der zweiten Spule bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
a) die Festlegung des Zeitpunktes der Stromabschaltung für die freigebende Spule und der Stromeinschaltung für die einfangende Spule durch einen Rechner erfolgt,
b) daß bis zum Zeitpunkt der Abschaltung der freigebenden Spule der Rechner zur Stromversorgung der Spule in an sich bekannter Weise Kurbelwellenwinkel gesteuert arbeitet,
c) und daß zumindest während des Zeitraumes nach dem Abschalten des Stromes in der freigebenden Spule bis zum Auftreffen des Ankers auf den Polflächen der einfangenden Spule die Strombeaufschlagung der einfangenden Spule zeitgesteuert erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Steuerung des Rechners durch die Zeitbasis die Kurbelwellenwinkelinformation ausgewertet werden, um Drehzahländerungen zu ermitteln.
EP86904141A 1985-07-05 1986-06-25 Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine Expired EP0229793B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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DE3524025 1985-07-05
DE19853524025 DE3524025A1 (de) 1985-07-05 1985-07-05 Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine

Publications (2)

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EP0229793A1 EP0229793A1 (de) 1987-07-29
EP0229793B1 true EP0229793B1 (de) 1988-08-17

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JP (1) JPH07111127B2 (de)
DE (2) DE3524025A1 (de)
WO (1) WO1987000240A1 (de)

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