EP1774157A1 - Verfahren und vorrichtung zum steuern einer brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum steuern einer brennkraftmaschine

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EP1774157A1
EP1774157A1 EP05766777A EP05766777A EP1774157A1 EP 1774157 A1 EP1774157 A1 EP 1774157A1 EP 05766777 A EP05766777 A EP 05766777A EP 05766777 A EP05766777 A EP 05766777A EP 1774157 A1 EP1774157 A1 EP 1774157A1
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EP
European Patent Office
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phase
maf
mass flow
air mass
valve lift
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05766777A
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English (en)
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Jürgen DINGL
Hong Zhang
Gerhard Schopp
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Aumovio Germany GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the valve lift of a gas inlet valve of the internal combustion engine between a low and a high lift. Furthermore, it is also known to regulate the phase position between the valve lift of the gas inlet valve and the valve lift of the gas outlet valve.
  • the Porsche 911 Turbo is equipped with a device for adjusting the phase position between the valve lift of the gas inlet valve and the gas outlet valve.
  • the internal combustion engine of this vehicle is provided with a camshaft on which a cam with a small stroke and two further No ⁇ cken are formed with a higher stroke for each Gaseinlass ⁇ .
  • the cam lift is by means of a transformer unit on the gas inlet valve transfer.
  • the object of the invention is to provide a method and a device for controlling an internal combustion engine which enables low fuel consumption of the internal combustion engine.
  • a camshaft 18 which includes cams 16, 17a, 17b acting on the gas inlet valve 12. Furthermore, a valve lift adjusting device 19 (FIG. 3) is provided, which is designed so that either the cam 16 with a low valve lift VL can be brought to act on a plunger of the gas inlet valve 12 or in another switching position of the valve lift. Adjustment 19, the cams 17a, 17b with a high valve lift VL in action on the plunger of Gaseinlassven ⁇ tils 12 are introduced.
  • the valve lift adjustment device 19 can form, for example, part of a gas inlet valve 12 zu ⁇ parent bucket tappets. However, it can also be designed as a further element which is mechanically connected between the cams 16, 17a, 17b. It can also be designed such that it, for example, axially displaces the camshaft 18 and, in this way, the switching from a higher to a lower valve lift or vice versa can take place.
  • a desired intake manifold pressure MAP is set in such a way for setting the current intake manifold pressure that the current intake manifold pressure thus set is within a given value range in which the current intake manifold pressure is suitably high in comparison to the ambient pressure Throttle losses to be kept as low as possible, but on the other hand is so low that the negative pressure required for components of the internal combustion engine can be ge available.
  • Such components can be, for example, a pressure cell of a switching flap.
  • Such switching flaps are frequently arranged in intake manifolds of the internal combustion engine.
  • a corresponding negative pressure may also be important for a tank ventilation system.
  • step S20 it is checked in a step S20 whether the phase PH is greater than the maximum value PH_MAX. If this is the case, the valve lift VL must be increased again in a step S22 and the phase PH determined in the step S8 must actually be set in a step S24. In step S24, depending on which steps have been carried out previously, if appropriate, the actual adjustment of the valve lift VL is also optionally carried out.

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Abstract

Eine Brennkraftmaschine hat einen Ansaugtrakt, in dem eine Drosselklappe angeordnet ist. Ferner ist eine Nockenwelle vorgesehen, die auf Gaseinlassventile einwirkt, die je einem Zylinder zugeordnet sind. Eine Phasen-Verstelleinrichtung ist vorgesehen, mittels der eine Phase zwischen der Nockenwelle und einer Kurbelwelle verstellbar ist. Ein gewünschter Luftmassenstrom (MAF) in einen Brennraum des Zylinders wird abhängig von einer Fahrerwunsch-Lastanforderung ermittelt. Der gewünschte Luftmassenstrom (MAF) wird durch Variieren der Phase (PH) zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle eingestellt, wenn der gewünschte Luftmassenstrom (MAF) durch das Variieren der Phase (PH) einstellbar ist unter im wesentlichen Beibehalten einer aktuellen Druckdifferenz stromaufwärts und stromabwärts der Drosselklappe. Ansonsten wird der gewünschte Luftmassenstrom (MAF) durch das Variieren des Öffnungsgrades (THR) der Drosselklappe eingestellt.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschi¬ ne
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine.
An Brennkraftmaschinen werden zunehmend hohe Anforderungen bezüglich deren Leistung und Wirkungsgrad gestellt. Gleich¬ zeitig müssen aufgrund strenger, gesetzlicher Vorschriften auch die Emissionen gering sein. Derartige Anforderungen kön¬ nen gut erfüllt werden, wenn die Brennkraftmaschine mit Gas¬ wechselventilen und entsprechenden Antrieben für diese aus¬ gestattet sind, bei denen je nach Betriebspunkt der Brenn¬ kraftmaschine der Ventilhubverlauf unterschiedlich ist. Da¬ durch können Drosselverluste beim Ansaugen der Luft verrin¬ gert werden und gegebenenfalls schnell hohe Abgasrückführra- ten eingestellt werden.
Es ist so beispielsweise bekannt, den Ventilhub eines Gasein¬ lassventils der Brennkraftmaschine zwischen einem geringen und einem hohen Hub zu verstellen. Ferner ist es auch be¬ kannt, die Phasenlage zwischen dem Ventilhub des Gaseinlass¬ ventils und dem Ventilhub des Gasauslassventils zu verstel¬ len. So ist beispielsweise der Porsche 911 Turbo mit einer Vorrichtung zum Verstellen der Phasenlage zwischen dem Ven¬ tilhub des Gaseinlassventils und des Gasauslassventils aus¬ gestattet. Ferner ist die Brennkraftmaschine dieses Fahrzeugs mit einer Nockenwelle versehen, auf der für jedes Gaseinlass¬ ventil eine Nocke mit einem geringen Hub und zwei weitere No¬ cken mit einem höheren Hub ausgebildet sind. Der Nockenhub wird mittels einer Übertragereinheit auf das Gaseinlassventil übertragen. Die Übertragereinheit ist als Tassenstößel ausge¬ bildet, der ein Zylinderelement und ein konzentrisch zu die¬ sem angeordnetes Ring-Zylinderelement umfasst. Die Nocke mit geringem Hub wirkt auf das Zylinderelement ein während die Nocken mit dem höheren Hub auf das Ring-Zylinderelement ein¬ wirken. Abhängig von einer Schaltstellung des Tassenstößels wird entweder der geringe oder der höhere Hub auf das Gasein¬ lassventil übertragen. Im Leerlaufbetrieb der Brennkraftma¬ schine wird der geringe Nockenhub auf das Gaseinlassventil übertragen. Dadurch ergeben sich verringerte Reibverluste aufgrund des geringen Durchmessers der in diesem Betriebszu¬ stand verwendeten Nocke und des Zylinderelements und des niedrigeren Ventilhubs .
Ferner wird eine höhere Ladungsbewegung erreicht. Dadurch können die Emissionen der Brennkraftmaschine gesenkt werden und gleichzeitig der Kraftstoffverbrauch gering gehalten wer¬ den. Der geringe Ventilhub wird bei geringer und mittlerer Last beibehalten. Drosselverluste können zusätzlich durch ei¬ ne entsprechende Phasenverstellung zwischen dem Gaseinlass¬ ventil und dem Gasauslassventil und einer daraus resultieren¬ den internen Abgasrückführrate verringert werden. Bei hohen Lastanforderungen an die Brennkraftmaschine wird auf den hö¬ heren Ventilhub umgeschaltet.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vor¬ richtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine zu schaffen, das beziehungsweise die einen geringen Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine ermöglicht.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschi- ne mit einem Ansaugtrakt, in dem eine Drosselklappe angeord¬ net ist, mit einer Nockenwelle, die auf Gaseinlassventile einwirkt, die einem Zylinder zugeordnet sind. Der Nockenwelle ist eine Phasen-Verstelleinrichtung zugeordnet, mittels der eine Phase zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle ver¬ stellbar ist. Unter der Phase zwischen der Nockenwelle und einer Kurbelwelle wird ein Phasenwinkel zwischen der Kurbel¬ welle und der Nockenwelle verstanden bezogen auf jeweilige Bezugspositionen an der Kurbelwelle und der Nockenwelle. Ein gewünschter Luftmassenström in einen Brennraum des Zylinders wird abhängig von einer Fahrerwunsch—Lastanforderung ermit¬ telt. Die Fahrerwunsch-Lastanforderung ist bevorzugt ein Fah¬ rerwunsch-Drehmoment, es kann jedoch auch eine beliebige an¬ dere den Fahrerwunsch repräsentierende Größe sein.
Der gewünschte Luftmassenstrom wird durch Variieren der Phase zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle eingestellt, wenn der gewünschte Luftmassenstrom durch das Variieren der Phase einstellbar ist unter im wesentlichen Beibehalten einer aktuellen Druckdifferenz stromaufwärts und stromabwärts der Drosselklappe. Ansonsten wird der gewünschte Luftmassenstrom durch das Variieren des Öffnungsgrades der Drosselklappe ein¬ gestellt. Zum Ermittelen der aktuellen Druckdifferenz kann ein erfasster oder geschätzter Saugrohrdruck und ein erfass- ter oder geschätzter Umgebungsdruck einfach herangezogen wer¬ den.
Erfindungsgemäß wird somit der Fahrerwunsch im Hinblick auf den gewünschten Luftmassenstrom durch das Variieren der Phase zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle eingestellt, wenn so der gewünschte Luftmassenstrom, einstellbar ist, und nicht die Drosselklappe als Hauptaktuator für diesen Zweck eingesetzt, die den Nachteil hat, dass ein entsprechendes An- drosseln durch das Variieren des Öffnungsgrades der Drossel¬ klappe zu Drosselverlusten und somit zu einem Verringern des Wirkungsgrads der Brennkraftmaschine führt. Im Gegensatz dazu führt das Variieren der Phase zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle lediglich zu einer Veränderung des Anteils eines intern rückgeführten Äbgasmassenstroms und reduziert so die Drosselverluste. Der Bereich, in dem die Phase zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle variiert werden kann hängt zum einen ab von einem Stellbereich der Phasen- Verstelleinrichtung und zum anderen von Randbedingungen im Hinblick auf die Verbrennung eines in dem Brennraum des Zy¬ linders befindlichen Luft/Kraftstoff-Gemisches. Derartige Randbedingungen berücksichtigen eine abnehmende Zündwillig— keit und eine abnehmende Brenngeschwindigkeit abhängig von der internen Abgasrückführrate.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird eine Solldruckdifferenz stromaufwärts und stromabwärts der Dros¬ selklappe auf einen vollastnahen Wertebereich vorgegeben und eingestellt, wenn bei einer der Solldruckdifferenz entspre¬ chenden aktuellen Druckdifferenz der gewünschte Luftmassen— ström durch das Variieren der Phase einstellbar ist.
Bei geeigneter Wahl des Wertebereichs kann so sichergestellt werden, dass eine geeignete Druckdifferenz vorhanden ist, der beispielsweise für eine bestimmungsgemäße Funktionsweise ei¬ ner gegebenenfalls vorhandenen Druckdose, die einer Schalt— klappe in einem Saugrohr zugeordnet sein kann, oder für ein TankentlüftungsSystem oder für ein Bremssystem benötigt wird. Andererseits können durch die geeignete Wahl des vollastnahen Wertebereichs Drosselverluste äußerst gering gehalten werden. Somit ist dann die Druckdifferenz gering.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt ein Verstellen eines Ventilhubs des Gaseinlassventils mittels einer Ventilhub—Verstelleinrichtung von einem niedri¬ geren hin zu einem höheren Hub, wenn der Luftmassenstrom, der unter Beibehaltung des aktuellen Ventilhubs durch Variieren der Phase einstellbar ist, kleiner ist als der gewünschte Luftmassenstrom. Auf diese Weise ergibt sich vorteilhaft ein sehr weiter Betriebsbereich, in dem die Brennkraftmaschine weitgehend entdrosselt betrieben werden kann und dennoch eine Fahrerwunsch-Lastanforderung präzise eingestellt werden kann.
In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn ein verstel¬ len des Ventilhubs des Gaseinlassventils von einem höheren hin zu einen niedrigeren Ventilhub erfolgt, wenn der ge¬ wünschte Luftmassenstrom bei dem niedrigeren Ventilhub durch Variieren der Phase einstellbar ist. Auf diese Weise kann ein besonders hoher Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine gewähr¬ leistet werden.
In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn bei einem Verstellen des Ventilhubs des Gaseinlassventils von dem höheren hin zu dem niedrigeren Ventilhub gleichzeitig die Phase derart variiert wird, dass dann bei diesem Ventilhub der gewünschte Luftmassenstrom in den Brennraum des Zylinders einströmt. So kann ein drehmomentneutraler Übergang von dem höheren hin zu dem niedrigeren Ventilhub gewährleistet werden und somit ein komfortabler Betrieb der Brennkraftmaschine ge¬ währleistet werden. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Brennkraftmaschine mit einer Steuervorrichtung,
Figur 2 eine weitere Ansicht von ersten Teilen der Brenn¬ kraftmaschine gemäß Figur 1,
Figur 3 noch eine weitere Ansicht von weiteren Teilen der Brennkraftmaschine gemäß Figur 1,
Figur 4 ein Ablaufdiagramm eines Programms zum Steuern der Brennkraftmaschine und
Figur 5 verschiedene Betriebsbereiche der Brennkraftmaschine bezogen auf das von ihr erzeugte Drehmoment aufgetra¬ gen über die Drehzahl.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figuren¬ übergreifend mit den gleichen Bezugskennzeichen gekennzeich¬ net.
Eine Brennkraftmaschine (Figur 1) umfasst einen Ansaugtrakt 1, einen Motorblock 7,, einen Zylinderkopf 3 und einen Abgas¬ trakt 4. Der Ansaugtrakt 1 umfasst vorzugsweise eine Drossel¬ klappe 5, ferner einen Sammler 6 und ein Saugrohr 7, das hin zu einem Zylinder Zl über einen Einlasskanal in den Motor¬ block 2 geführt ist. Der Motorblock 2 umfasst ferner eine Kurbelwelle 8, welche über eine Pleuelstange 10 mit dem Kol¬ ben 11 des Zylinders Zl gekoppelt ist.
Der Zylinderkopf 3 umfasst einen Ventiltrieb mit mindestens einem Gaseinlassventil 12, mindestens einem Gasauslassventil 13 und Ventilantriebe 14, 15.
Eine Nockenwelle 18 ist vorgesehen, die Nocken 16, 17a, 17b umfasst, die auf das Gaseinlassventil 12 einwirken. Ferner ist eine Ventilhub-Verstelleinrichtung 19 (Figur 3) vorgese¬ hen, die derart ausgebildet ist, dass durch sie entweder der Nocken 16 mit einem niedrigen Ventilhub VL zum Einwirken auf einen Stößel des Gaseinlassventils 12 bringbar ist oder in einer anderen Schaltstellung der Ventilhub- Verstelleinrichtung 19 die Nocken 17a, 17b mit einem hohen Ventilhub VL in Einwirkung auf den Stößel des Gaseinlassven¬ tils 12 einbringbar sind. Die Ventilhub-Verstelleinrichtung 19 kann beispielsweise Teil eines dem Gaseinlassventil 12 zu¬ geordneten Tassenstößels bilden. Sie kann jedoch auch als ein weiteres mechanisch zwischen die Nocken 16, 17a, 17b geschal¬ tetes Element ausgebildet sein. Sie kann auch derart ausge¬ bildet sein, dass sie beispielsweise die Nockenwelle 18 axial verschiebt und auf diese Weise das Umschalten von einem höhe¬ ren auf einen niedrigeren Ventilhub oder umgedreht erfolgen kann.
Ferner ist eine Phasen-Verstelleinrichtung 20 (Figur 2) vor¬ gesehen, mittels der eine Phase zwischen der Kurbelwelle 8 und der Nockenwelle 18 verstellt werden kann. Dieses Verstel¬ len der Phase kann beispielsweise erfolgen durch Erhöhen ei¬ nes hydraulischen Drucks in Hochdruckkammern der Phasen- Verstelleinrichtung 20 beziehungsweise Erniedrigen des ent¬ sprechenden Drucks, je nachdem in welche Richtung die Ver¬ stellung der Phase erfolgen soll . Ein möglicher Verstellbe¬ reich der Phase ist mit einem Pfeil 21 gekennzeichnet. Bevorzugt sind mindestens zwei Nockenwellen 18 vorgesehen, wobei eine der Nockenwellen den jeweiligen Gaseinlassventilen 12 und die andere Nockenwelle den jeweiligen Gasauslassventi¬ len 13 zugeordnet ist. Insbesondere die Nockenwelle, die den Gasauslassventilen 13 zugeordnet ist kann in einer einfachen Ausführungsform mit einer feststehenden Phase zu der Kurbel¬ welle 8 mit dieser mechanisch gekoppelt sein. Sie kann jedoch auch über eine entsprechende Phasen—Verstelleinrichtung mit der Kurbelwelle 8 gekoppelt sein. In diesem Fall kann dann auch die Phase der Nockenwelle verändert werden, die auf die Gasauslassventile 13 einwirkt.
Im folgenden wird jedoch im wesentlichen auf die Nockenwelle 18 und die ihr zugeordnete Phasen-Verstelleinrichtung 20 ein¬ gegangen, die auf die Gaseinlassventile 12 einwirkt.
Durch das Variieren der Phase zwischen der Kurbelwelle 8 und der Nockenwelle 18 kann die Ventilüberschneidung des Gasein¬ lassventils und des Gasauslassventils 13 verändert werden, das heißt der Kurbelwellenwinkelbereich, während dessen so¬ wohl ein Einlass als auch ein Auslass des Zylinders Zl frei¬ gegeben wird. Die Phasen—Verstelleinrichtung 20 und auch die Ventilhub—Verstelleinrichtung 19 können auch auf eine belie¬ bige andere dem zuständigen Fachmann bekannte Art und Weise ausgebildet sein.
Der Zylinderkopf 3 umfasst ferner ein Einspritzventil 22 und eine Zündkerze 23. Alternativ kann das Einspritzventil 22 auch in dem Saugrohr 7 angeordnet sein.
Eine Steuervorrichtung 25 ist vorgesehen, der Sensoren zuge¬ ordnet sind, die verschiedene Messgrößen erfassen und jeweils den Wert der Messgröße ermitteln. Die Steuervorrichtung 25 ermittelt abhängig von mindestens einer der Messgrößen Stell¬ größen, die dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern der Stellglieder mittels entsprechender Stellantriebe umge¬ setzt werden. Die Steuervorrichtung 25 kann auch als Vorrich¬ tung zum Steuern der Brennkraftmaschine bezeichnet werden.
Die Sensoren sind ein Pedalstellungsgeber 26, welcher eine Fahrpedalstellung eines Fahrpedals 27 erfasst, ein Luftmas— sensensor 28, welcher einen Luftmassenstrom stromaufwärts der Drosselklappe 5 erfasst, ein Drosselklappenstellungssensor 30, welcher einen Öffnungsgrad einer Drosselklappe erfasst, ein erster Temperatursensor 32, welcher eine Ansauglufttempe¬ ratur erfasst, ein Saugrohrdrucksensor 34, welcher einen Saugrohrdruck in dem Sammler 6 erfasst, ein Kurbelwellenwin- kelsensor 36, welcher einen Kurbelwellenwinkel erfasst, dem dann eine Drehzahl N zugeordnet wird. Ein zweiter Temperatur¬ sensor 38 erfasst eine Kühlmitteltemperatur. Ferner ist ein Nockenwellenwinkel—Sensor 39 vorgesehen, welcher einen No¬ ckenwellenwinkel erfasst. Je nach Ausführungsform der Erfin¬ dung kann eine beliebige Untermenge der genannten Sensoren vorhanden sein oder es können auch zusätzliche Sensoren vor¬ handen sein.
Die Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 5, die Gaseinlass- und Gasauslassventile 12, 13, die Ventilhub- Verstelleinrichtung 19, die Phasen-Verstelleinrichtung 20, das Einspritzventil 22 oder die Zündkerze 23.
Neben dem Zylinder Zl sind bevorzugt auch noch weitere Zylin¬ der Z2 bis Z4 vorgesehen, denen dann auch entsprechende Stellglieder zugeordnet sind. Ein Programm zum Steuern der Brennkraftmaschine ist in einem Programmspeicher der Steuervorrichtung 25 gespeichert und wird während des Betriebs der Brennkraftmaschine in der Steu¬ ervorrichtung abgearbeitet . Das Programm wird in einem Schritt Sl (Figur 4) gestartet, in dem gegebenenfalls Variab¬ len initialisiert werden. Der Start erfolgt bevorzugt zeitnah zu einem Motorstart der Brennkraftmaschine.
In einem Schritt S2 wird ein Soll—Saugrohrdruck MAP derart zum Einstellen des aktuellen Saugrohrdrucks vorgegeben, dass sich der so eingestellte aktuelle Saugrohrdruck in einem vor¬ gegebenen Wertebereich befindet, in dem der aktuelle Saug— rohrdruck im Vergleich zu dem Umgebungsdruck geeignet hoch ist, um Drosselverluste so gering wie möglich zu halten, aber andererseits auch so niedrig ist, dass der für Komponenten der Brennkraftmaschine benötigte Unterdruck zu Verfügung ge¬ stellt werden kann. Derartige Komponenten können beispiels¬ weise eine Druckdose einer Schaltklappe sein. Derartige Schaltklappen sind häufig in Saugrohren der Brennkraftmaschi¬ ne angeordnet. Ferner kann ein entsprechender Unterdruck auch für ein Tankentlüftungssystem von Bedeutung sein. Beispiels¬ weise Soll-Saugrohrdruck MAP so vorgegeben sein, dass der entsprechend eingestellte aktuelle Saugrohrdruck in einem re¬ lativ engen Druckbereich um einen um etwa 50 Hektopascal ver¬ ringerten Druck im Vergleich zu dem Umgebungsdruck befindet. Der Umgebungsdruck kann durch einen eigens dafür vorgesehenen Umgebungsdrucksensor erfasst werden. Er kann jedoch auch durch von dem MessSignal des Saugrohrdrucksensors abgeleitet sein, wenn das Saugrohr weitgehend entdrosselt ist.
In einem Schritt S8 wird eine einzustellende Phase PH zwi¬ schen der Kurbelwelle 8 und der Nockenwelle 18 abhängig von dem Soll-Saugrohrdruck MAP, dem gewünschten Luftmassenstrom MAF in den Zylinder Zl bis Z4, der Drehzahl N, dem Ventilhub VL, dem Öffnungsgrad THR der Drosselklappe 5 und gegebenen¬ falls weiteren Messgrößen oder davon abgeleiteter Größen er¬ mittelt. Zu diesem Zweck sind bevorzugt entsprechende Kenn¬ felder in einem Datenspeicher der Steuervorrichtung 25 ge¬ speichert und/oder ein entsprechendes physikalisches Modell des Schluckverhaltens der Brennkraftmaschine in der Steuer¬ vorrichtung 25 abgelegt. Ein derartiges Modell umfasst bei¬ spielsweise einen abschnittsweise linearen Zusammenhang zwi¬ schen der Phase PH und dem Soll-Saugrohrdruck MAP. Die für den abschnittsweisen linearen Zusammenhang zwischen der Phase PH und dem Soll-Saugrohrdruck MAP notwendigen Parameter, ei¬ ner Steigung und eines Offsets, werden bevorzugt aus Kennfel¬ dern abhängig von den anderen Größen ermittelt. Die Kennfel¬ der sind vorab durch Versuche an beispielsweise einem Motor¬ prüfstand oder durch Simulation ermittelt. Das Ermitteln der Phase PH zwischen der Kurbelwelle 8 und der Nockenwelle 18 in dem Schritt S8 erfolgt mit der Zielsetzung, den gewünschten Luftmassenstrom MAF durch Variieren der Phase PH im wesentli¬ chen einzustellen.
In einem Schritt SlO wird anschließend geprüft, ob die in dem Schritt S8 ermittelte Phase größer ist als ein Maximalwert PH_MAX. Der Maximalwert PH_MAX ist derjenige Wert, bei dem unter Berücksichtigung der für den Verbrennungsvorgang des Luft/Kraftstoff-Gemisches relevanten Randbedingungen, wie beispielsweise eine ausreichende Zündwilligkeit und ausrei¬ chende Brenngeschwindigkeit des Luft/Kraftstoff-Gemisches, ein stabiler Motorlauf sicher ermöglicht ist.
Der Maximalwert PH_MAX kann in einer besonders einfachen Aus¬ gestaltung fest vorgegeben sein, er kann jedoch auch abhängen von mindestens einer Messgröße oder einer davon abgeleiteten Größe.
Ist in dem Schritt SlO die Phase PH größer als der Maximal¬ wert PH_MAX, so wird in einem Schritt S12 geprüft, ob ein Um¬ schalten auf einen höheren Ventilhub VL möglich ist. Ob dies möglich ist, hängt von dem aktuellen Ventilhub VL und der Ausbildung der Ventilhub—Verstelleinrichtung 19 und den je¬ weiligen Nocken 16, 17a ab. In einer besonders einfachen Aus- führungsform kann auch überhaupt keine Verstellung des Ven¬ tilhubs möglich sein, alternativ kann ein Umschalten zwischen einem hohen und einem niedrigen Ventilhub erfolgen oder auch das Umschalten zwischen mehreren Stufen von dem niedrigsten und hin zu dem höchsten Ventilhub.
Ist die Bedingung des Schrittes S12 nicht erfüllt, so erfolgt ein Einstellen eines gewünschten Luftmassenstroms MAF, der von einer Fahrerwunsch-Lastanforderung abgeleitet wird im we¬ sentlichen mittels entsprechendes Variierens des Drosselklap— penöffnungsgrades THR und damit eines Veränderns des aktuel¬ len Saugrohrdruσks . Der Drosselklappenöffnungsgrad THR wird in einem Schritt S13 abhängig von dem gewünschten Luftmassen— ström MAF, der Drehzahl N und unter Berücksichtigung des Ven¬ tilhubs VL des Gaseinlassventils 12 und der Phase PH zwischen der Kurbelwelle 8 und der Nockenwelle 18 gegebenenfalls wei¬ teren Messgrößen oder davon abgeleiteten Größen ermittelt.
Im Anschluss an den Schritt S13 erfolgt dann ein entsprechen¬ des Ansteuern der Drosselklappe 5, um den gewünschten Luft— massenstrom einzustellen. Gegebenenfalls erfolgt auch ein entsprechendes Einstellen des Ventilhubs und/oder der Phase zwischen der Nockenwelle 18 und der Kurbelwelle 8, je nachdem welche Schritte seit dem letzten Berechnungsdurchlauf des Programms abgearbeitet wurden. Maßgeblich erfolgt jedoch das Einstellen des gewünschten Luftmassenstroms MAF in dem Schritt S13 mittels entsprechenden Variierens des Öffnungs¬ grades THR der Drosselklappe 5. Unterstützend kann jedoch auch die Phase variiert werden.
Im Anschluss an den Schritt S13 verharrt das Programm in ei¬ nem Schritt S6 für eine vorgegeben Wartezeitdauer T_W, wäh¬ rend derer andere Programme in der Steuervorrichtung abgear¬ beitet werden können. Die vorgegebene Wartezeitdauer T_W ist geeignet so gewählt,, dass während des gesamten Betriebs der Brennkraftmaschine der gewünschte Luftmassenstrom MAF ausrei¬ chend präzise eingestellt werden kann. Alternativ kann das Programm in dem Schritt Sβ auch für einen vorgegebenen Kur— belwellenwinkelbereich verharren.
Im Anschluss an den Schritt S6 wird die Bearbeitung erneut in dem Schritt S2 fortgesetzt.
Ist die Bedingung des Schrittes S12 hingegen erfüllt, so wird der Ventilhub VL in einem Schritt S14 rechnerisch erhöht und anschließend in dem Schritt S8 die Phase PH unter Berücksich¬ tigung des neuen Ventilhubs VL erneut berechnet.
Ist in dem Schritt SlO hingegen die Phase kleiner oder gleich dem Maximalwert PH_MAX, so wird in einem Schritt S16 der Ven— tilhub VL rechnerisch verringert, sofern dies aufgrund der Ausbildung der Nocken 16, 17a, 17b und der Ventilhub- Verstelleinrichtung 19 möglich ist. Dabei erfolgt somit in den Schritten S14, S16 nicht das tatsächliche Neueinstellen des Ventilhubs VL, sondern dieser dient lediglich als Rechen¬ größe zum Ermitteln der weiteren Stellgrößen in den folgenden Schritten. Anschließend wird in einem Schritt Sl8 erneut die Phase PH entsprechend der Vorgehensweise des Schrittes S8 unter Zugrundelegung des in dem Schritt S16 ermittelten Ventilhubs VL ermittelt.
Anschließend wird in einem Schritt S20 geprüft, ob die Phase PH größer ist als der Maximalwert PH_MAX. Ist dies der Fall, so muss in einem Schritt S22 der Ventilhub VL wieder erhöht werden und in einem Schritt S24 die in dem Schritt S8 ermit¬ telte Phase PH tatsächlich eingestellt werden. In dem Schritt S24 erfolgt, je nachdem welche Schritte zuvor abgearbeitet wurden, gegebenenfalls auch zusätzlich das tatsächliche Ein¬ stellen des Ventilhubs VL.
Ist die Bedingung des Schrittes S20 hingegen nicht erfüllt, so wird in einem Schritt S26 geprüft, ob die Phase PH kleiner ist als ein Minimalwert PH_MIN, der auch unter für die Verbrennung maßgeblichen Randbedingungen für eine jeweilige minimale Luftfüllung bei dem aktuellen Ventilhub VL vorgege¬ ben ist. Ist die Bedingung des Schrittes S26 nicht erfüllt, so wird in dem Schritt S24 die in dem Schritt S18 ermittelte Phase eingestellt und wenn sich seit dem letzten Berechnungs¬ durchlauf des Programms auch der ermittelte Ventilhub VL ver¬ ändert hat, ebenfalls dieser eingestellt. Im Anschluss an das Bearbeiten des Schrittes S24 wird die Bearbeitung in dem Schritt S6 fortgesetzt.
Ist die Bedingung des Schrittes S26 hingegen erfüllt, so wird in einem Schritt S28 geprüft, ob der ermittelte Ventilhub VL weiter verringert werden kann. Ist dies der Fall, so wird in einem Schritt S30 der Ventilhub VL rechnerisch verringert. Im Anschluss an den Schritt S30 wird dann die Bearbeitung in dem Schritt S18 fortgesetzt, in dem die Phase PH unter Berück¬ sichtigung des in dem Schritt S30 ermittelten Ventilhubs VL neu berechnet wird. Ist die Bedingung des Schrittes S28 hin¬ gegen nicht erfüllt, so wird die Bearbeitung in dem Schritt S13 fortgesetzt und es erfolgt somit dann maßgeblich das Ein¬ stellen des gewünschten Luftmassenstroms MAF mittels entspre¬ chenden Variierens des Öffnungsgrades THR der Drosselklappe.
Anhand der Figur 4 sind verschiedene Betriebsbereiche der Brennkraftmaschine abhängig von einem Fahrerwunsch—Drehmoment TQI_SP, das bevorzugt ein Luftpfad-Drehmoment ist und somit dasjenige Drehmoment, das durch entsprechendes Variieren von Stellgliedern, die die Luftzufuhr in den jeweiligen Zylinder Zl bis Z4 einstellbar ist. Ferner ist auch die Abhängigkeit von der Drehzahl N dargestellt. In einem Bereich BEI ist ein niedriger Ventilhub VL eingestellt und das Einstellen des ge¬ wünschten Luftmassenstroms MAF erfolgt durch entsprechendes Variieren des Öffnungsgrades THR der Drosselklappe. In einem Bereich BE2 ist weiterhin der niedrige Ventilhub VL einge¬ stellt und das Einstellen der gewünschten Luftmasse MAF er¬ folgt durch entsprechendes Variieren der Phase PH. In einem dritten Bereich BE3 ist ein hoher Ventilhub VL eingestellt und das Einstellen des gewünschten Luftmassenstroms erfolgt durch entsprechendes Variieren der Phase PH. Im Bereich des Übergangs von dem zweiten zu dem dritten Bereich BE2, BE3 kann ggf. ein Androsseln wie in dem ersten Bereich BEI erfor¬ derlich sein.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit einem Ansaugtrakt (1), in dem eine Drosselklappe (5) angeordnet ist, mit einer Nockenwelle (18) , die auf Gaseinlassventile (12) einwirkt, die einem Zylinder (Zl bis Z4) zugeordnet sind, und der eine Phasen-Verstelleinrichtung (19) zugeordnet ist, mittels der eine Phase (PH) zwischen der Nockenwelle (18) und einer Kurbelwelle (8) verstellbar ist, bei dem
— ein gewünschter Luftmassenstrom (MAF) in einen Brennraum des Zylinders (Zl bis Z4) abhängig von einer Fahrerwunsch- Lastanforderung ermittelt wird,
- der gewünschte Luftmassenstrom (MAF) durch Variieren der Phase (PH) zwischen der Nockenwelle (18) und der Kurbelwelle
(8) eingestellt wird, wenn der gewünschte Luftmassenstrom (MAF) durch das Variieren der Phase (PH) einstellbar ist un¬ ter im wesentlichen Beibehalten einer aktuellen Druckdiffe¬ renz stromaufwärts und stromabwärts der Drosselklappe, und ansonsten der gewünschte Luftmassenstrom (MAF) durch das Va¬ riieren des Öffnungsgrades (THR) der Drosselklappe (5) einge¬ stellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine Solldruckdifferenz stromaufwärts und stromabwärts der Drosselklappe auf einen vollastnahen Wertebereich vorgegeben und eingestellt wird, wenn bei einer der Solldruckdifferenz entsprechenden aktuel¬ len Druckdifferenz der gewünschte Luftmassenstrom durch das Variieren der Phase einstellbar ist.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem ein Verstellen des Ventilhubs (VL) des Gaseinlassven¬ tils (12) mittels einer Ventilhub-Verstelleinrichtung (20) von einem niedrigeren hin zu einem höheren Ventilhub (VL) er- folgt, wenn der Luftmassenstrom, der unter Beibehaltung des aktuellen Ventilhubs (VL) durch Variieren der Phase (PH) ein¬ stellbar ist, kleiner ist als der gewünschte Luftmassenstrom (MAF) .
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem ein Verstellen des Ventilhubs (VL) des Gaseinlassven¬ tils (12) von einem höheren hin zu einen niedrigeren Ventil¬ hub (VL) erfolgt, wenn der gewünschte Luftmassenstrom (MAF) bei dem niedrigeren Ventilhub (VL) durch Variieren der Phase (PH) einstellbar ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem ein Verstellen des Ventilhubs (VL) des Gaseinlassven¬ tils (12) von einem höheren hin zu einen niedrigeren Ventil¬ hub (VL) erfolgt und gleichzeitig die Phase derart variiert wird, dass dann bei dem niedrigeren Ventilhub der gewünschte Luftmassenstrom in den Brennraum des Zylinders einströmt.
6. Vorrichtung zum Steuern zum Steuern einer Brennkraftma¬ schine mit einem Ansaugtrakt (1), in dem eine Drosselklappe (5) angeordnet ist, mit einer Nockenwelle (18), die auf Gas¬ einlassventile (12) einwirkt, die einem Zylinder (Zl bis Z4) zugeordnet sind, und der eine Phasen—Verstelleinrichtung (19) zugeordnet ist, mittels der eine Phase (PH) zwischen der No-. ckenwelle (18) und einer Kurbelwelle (8) verstellbar ist, wo¬ bei die Vorrichtung ausgebildet ist zum
— Ermitteln eines gewünschten Luftmassenstroms (MAF) in einen Brennraum des Zylinders (Zl bis Z4) abhängig von einer Fah- rerwunsch-Lastanforderung,
- Einstellen des gewünschten Luftmassenstroms (MAF) durch Va¬ riieren der Phase (PH) zwischen der Nockenwelle (18) und der Kurbelwelle (8) , wenn der gewünschte Luftmassenstrom (MAF) durch das Variieren der Phase (PH) einstellbar ist unter im wesentlichen Beibehalten einer aktuellen Druckdifferenz stromaufwärts und stromabwärts der Drosselklappe, und ansons¬ ten Einstellen des gewünschten Luftmassenstroms (MAF) durch das Variieren des Öffnungsgrades (THR) der Drosselklappe (5) .
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