WO2005116426A1 - Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine - Google Patents

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WO2005116426A1
WO2005116426A1 PCT/EP2005/005516 EP2005005516W WO2005116426A1 WO 2005116426 A1 WO2005116426 A1 WO 2005116426A1 EP 2005005516 W EP2005005516 W EP 2005005516W WO 2005116426 A1 WO2005116426 A1 WO 2005116426A1
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variable
internal combustion
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Gregor Rottenkolber
Fabian Balles
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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Definitions

  • the invention relates to a method for operating an internal combustion engine - in particular an internal combustion engine for a motor vehicle - according to the preamble of claim 1.
  • the load control in an internal combustion engine with a variable valve drive is essentially determined by, on the one hand, the intake valve lift and / or the intake control time during which an intake valve releases the intake opening to the combustion chamber and the air mass or charge present can thus be supplied to the combustion chamber (or the charge is sucked in), and on the other hand by the density of the existing charge.
  • the density and thus the compression of the charge present in an internal combustion engine with a charger device is in turn dependent on the type of charger device as such and on the operating mode and the respective operating point of the charger device used.
  • an exhaust gas turbocharger as indicated in FIG.
  • the pressure built up by the exhaust gas turbocharger depends on the position of the valve of a bypass which may be present and the prevailing state in the exhaust tract (pressure, temperature, exhaust gas velocity ).
  • the charge quantity for the combustion chamber can be increased by lengthening the inlet valve opening time on the one hand and by increasing the charge pressure in the intake tract on the other.
  • valves gas exchange valves
  • the load control method early intake closes or late intake closes in the sense of the invention a load control method for an internal combustion engine with variable valve drive and without a charger or without a charger, in which the amount of charge to be set on the basis of a load request over the opening time or the timing of the intake valves is regulated.
  • the control takes place in such a way that the intake valves only remain open until the desired amount of charge has been set (intake valves open for a minimum period).
  • the inlet valves are actuated in such a way that they are open beyond the time required for the desired amount of charge and the amount of charge sucked in excess of the desired minimum amount of charge is pushed out again before the inlet valve closes.
  • the invention is based on the idea of load control according to the Miller method described above (early / late intake closes in connection with a loader operation).
  • a method is to be specified by means of which the transient response behavior of a supercharged internal combustion engine with a valve drive that is variable at least on the inlet side is improved. In particular, shorter times should be ensured to meet load requirements.
  • an internal reserve (control time reserve or stroke reserve) with regard to the intake-closing control time and / or the stroke of an existing variable intake valve drive is additionally used in an internal combustion engine during charging operation - by in each working cycle of the internal combustion engine until the Given the specified target load, the combustion chamber is supplied with an increased amount of charge (in particular air mass) - which can be used to Fulfilling the load requirement required time is significantly reduced and thus the response of the internal combustion engine can be shortened.
  • the charger device is preferably operated in such a way that it always provides the maximum possible boost pressure.
  • a controllable bypass device as is usually present in an exhaust gas turbocharger, could thus be dispensed with. It is only essential to the invention that at least — based on a boost pressure that is higher than the existing ambient pressure — a further boost pressure is generated.
  • the intake valve drive is preferably controlled (in terms of valve lift and / or intake-closing control time) in such a way that the maximum charge required to meet the load requirement is always provided (early / late intake-closes) at the maximum possible boost pressure Control method and / or intake valve lift control).
  • the described available reserve with regard to valve lift and / or intake-closing control time (difference in control time with minimum charge quantity to control time at UT or in Area of UT) available.
  • the at least one variable inlet valve drive is preferably actuated in such a way that a specific one Reserve, in particular the originally existing stroke reserve and / or inlet-close control time reserve, is reset.
  • FIG. 1 the schematic representation of an internal combustion engine with charger and variable valve drive
  • FIG. 2 a valve timing diagram for the load control of an internal combustion engine in a schematic representation
  • FIG. 3a a diagram to illustrate the transient behavior of an internal combustion engine with a valve drive that is completely variable at least on the inlet side - with respect to the boost pressure - with different load control methods
  • FIG. 3b a diagram to illustrate the transient behavior of an internal combustion engine with a valve drive that is completely variable at least on the input side - with respect to the charge quantity supplied to the combustion chamber - with different load control methods
  • Figure 4 a bar area diagram to illustrate the inventive method.
  • FIG. 1 shows a highly schematic illustration of an internal combustion engine 2 with an electromagnetic fully variable valve drive 4 (with variable inlet valve drive 4a and variable outlet valve drive 4b) and a control device 6 for the targeted control of the electromagnetic variable valve drive 4.
  • a fully variable valve drive can, for example, be electrical, electromagnetic or hydraulic educated his.
  • An essential feature of such a drive is the individual controllability or adjustability of individual valves or valve groups.
  • the internal combustion engine 2 is connected on the exhaust gas side via an exhaust gas line 10 and on the intake side via an intake line 20 to a supercharger device 8 (for example an exhaust gas turbocharger).
  • the charger device 8 can be driven via its turbine wheel 8a by the exhaust gas flow generated by the internal combustion engine 2.
  • the turbine wheel 8a of the Laderein device 8 is connected via a shaft 8c to a compressor wheel 8b, so that fresh air is sucked in from the outside and compressed in the intake tract of the internal combustion engine 2 by the drive of the turbine wheel 8a and the drive of the compressor wheel 8b which is inevitably connected therewith.
  • the control device 6 receives the information required to control the electromagnetic valve drive 4 via a motor control device MSE as a function of a wide variety of operating parameters P.
  • Figure 2 shows schematically the course of the opening and closing phases of the inlet and outlet valve of the combustion chamber of a gasoline engine.
  • the exhaust valve begins to open (A ⁇ ) in the area of the bottom dead center UT of the piston of the internal combustion engine in order to expel the remaining exhaust gas from the last combustion cycle.
  • AS the exhaust valve
  • E ⁇ the intake valve of the same combustion chamber
  • the inlet valve will close the inlet channel as early as possible (ES) as soon as there is sufficient charge to meet the load requirement.
  • the required minimum amount of charge is determined on the basis of computer models by the engine control unit MSE.
  • the inlet valve closes at approximately 470 degrees in the current cycle. Due to a positive load request (load step), the inlet valve would close in the next cycle as early as possible, for example at 490 degrees, in order to cope with the existing load request. Up to the timing of the full load (area of the bottom dead center UT in the intake stroke), there remains an opening time reserve t_res of approximately 50 degrees.
  • the entire opening time reserve t_res or, alternatively, at least a part thereof is preferably used to accelerate the filling of the combustion chamber. If a positive load jump is detected, an increased charge quantity for filling the combustion chamber is accordingly supplied per cycle under increased, in particular maximum, boost pressure and using an existing (opening time) reserve per cycle.
  • FIG. 3a shows in a diagram, boost pressure pl over time t, the different boost pressure behavior of an internal combustion engine in a load control method according to Miller and in a load control method according to the invention. Due to the step-like curves of the target load L_soll and the target boost pressure pl_soll assigned to this target load L_soll, the target values required based on a driver's request and determined via the engine control device as a function of the driver's request are predetermined.
  • the charge pressure is increased to a predefined value and the desired amount of charge is supplied to the combustion chamber in this way.
  • a boost pressure curve is established according to pl_ist_miller.
  • a sufficient amount of charge is provided before the target boost pressure pl_soll is reached, so that if the boost pressure rises further to the target boost pressure pl_soll, the opening time reserve t_res used can be built up again in the following cycles from this point in time.
  • a boost pressure curve is established in accordance with pl_ist_neu.
  • the lower part of the diagram according to FIG. 3a shows the opening behavior of the inlet valves (inlet-closing angle over time).
  • the valve opening time is reset by shifting the inlet-closing control time from 470 degrees to 490 degrees (curve K1).
  • the valve opening time is immediately extended using the opening time reserve in response to a positive load jump, and thus an increased amount of charge is supplied to the combustion chamber in comparison to the required minimum charge quantity and the target charge pressure pl_soll, which has not yet been set, is partially or fully compensated.
  • the intake-closing control time is shifted from 470 degrees to 490 degrees, from 470 degrees to, for example, 540 degrees (curve K2). In this way, a steeper is steeper if the maximum boost pressure is present or if the maximum pressure is always present The boost pressure has been reached and the desired target charge quantity L_soll is provided before the target boost pressure pl_soll is reached.
  • the valve timing is already reduced in the subsequent cycles, so that there is immediately sufficient reserve for another positive load step.
  • FIG. 3b shows in a diagram, charge quantity L over time t, the different charging behavior of an internal combustion engine in the different load control methods analogous to FIG. 3a.
  • the time advantage ⁇ t of the method according to the invention compared to the load control method according to Miller can be clearly recognized.
  • FIG. 4 shows a bar area diagram to illustrate the method according to the invention.
  • the first bar area (bar area is proportional to the load) represents an initial state with a stationary load L_actual during the charger operation.
  • defined inlet-closing control times (ES) are set at an associated boost pressure pl.
  • ES inlet-closing control times
  • a target load L_setpoint is set in accordance with the second bar area, which is increased by the load difference due to the load request compared to the first bar area.
  • the positive load requirement is met by directly actuating the intake valves in such a way that the existing timing and / or stroke reserve of the intake valves is used at least in part and at the same time the boost pressure is increased again.
  • variable valve drive e.g. electromagnetic or hydraulic variable valve drive
  • valve drives with camshafts that are adjustable with regard to valve timing and / or valve lift.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Ladereinrichtung und mit einem im Hinblick auf seine Einlassventilsteuerzeiten und/oder seinen Einlassventilhub variablen Einlassventilantrieb, wobei bei Erkennung einer positiven Lastanforderung während des Laderbetriebs der mindestens eine variable Einlassventilantrieb derart angesteuert wird, dass eine vorhandene Hubreserve und/oder Einlass­Schließt-Steuerzeitenreserve zur Erhöhung der Ladungsmenge (Luftmasse) ausgenutzt wird.

Description

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine - insbesondere einer Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug - gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Laststeuerung bei einer Brennkraftmaschine mit einem variablen Ventilantrieb wird im wesentlichen bestimmt durch einerseits den Einlassventilhub und/oder die Einlasssteuerzeit, während der ein Einlassventil die Einlassöffnung zum Brennraum freigibt und so die vorhandene Luftmasse bzw. Ladung dem Brennraum zugeführt werden kann (bzw. die Ladung angesaugt wird), und andererseits durch die Dichte der vorhandenen Ladung. Die Dichte und damit die Kompression der vorhandenen Ladung ist bei einer Brennkraftmaschine mit Ladereinrichtung wiederum abhängig von der Art der Ladereinrichtung als solcher sowie von der Betriebsart und dem jeweiligen Betriebspunkt der verwendeten Ladereinrichtung. Bei einem etwa in Figur 1 angedeuteten Abgasturbolader ist der vom Abgasturbolader aufgebaute Druck abhängig von der Stellung des Ventils eines ggf. vorhandenen Bypasses und dem im Abgastrakt vorherrschenden Zustand (Druck, Temperatur, Abgasgeschwindigkeit ...). Eine Erhöhung der Ladungsmenge für den Brennraum kann zum einen durch Verlängerung der Einlassventilöffnungszeit und zum anderen durch Erhöhung des Ladungsdruckes im Ansaugtrakt erfolgen.
Zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit variabler Steuerung der Gaswechselventile (im folgenden Ventile genannt) sind bereits verschiedene Verfahren bekannt. In der MTZ Motortechnische Zeitschrift Nr. 62, Seite 44- 55, Der elektromechanische Ventiltrieb - Systembaustein für zukünftige Antriebskonzepte, Teil 2, aus dem Jahr 2001 , wird u.a. die Laststeuerung einer Brennkraftmaschine mit variablem Ventilantrieb anhand der Steuerverfahren Frühes-Einlass-Schließt und Spätes-Einlass-Schließt beschrieben.
Unter dem Laststeuerverfahren Frühes-Einlass-Schließt bzw. Spätes- Einlass-Schließt wird im Sinne der Erfindung ein Laststeuerverfahren für eine Brennkraftmaschine mit variablem Ventilantrieb und ohne Ladereinrichtung bzw. ohne Laderbetrieb verstanden, bei dem die jeweils aufgrund einer Lastanforderung einzustellende Ladungsmenge über die Öffnungszeit bzw. die Steuerzeiten der Einlassventile geregelt wird.
Beim Laststeuerverfahren Frühes-Einlass-Schließt erfolgt die Ansteuerung derart, dass die Einlassventile jeweils nur genau solange geöffnet bleiben, bis die gewünschte Ladungsmenge eingestellt ist (Einlassventile für Mindestdauer geöffnet). Beim Laststeuerverfahren Spätes-Einlass-Schließt erfolgt die Ansteuerung der Einlassventile derart, dass diese über die, für die gewünschte Ladungsmenge erforderliche Zeit hinaus geöffnet sind und die dadurch im Vergleich zur gewünschten Mindest-Ladungsmenge zuviel angesaugte Ladungsmenge vor dem Schließen des Einlassventils wieder ausgeschoben wird.
Eine Erweiterung dieser Laststeuerverfahren ist durch das bei Brennkraftmaschinen mit einem variablen Ventilantrieb und einer Ladereinrichtung vielfach angewandte sogenannte Miller-Verfahren bekannt, bei dem im Sinne der Erfindung die Steuerung der gewünschten Ladungsmenge durch die Ansteuerung der variabel steuerbaren Einlassventile gemäß einer Laststeuerung Frühes- oder Spätes-Einlass- Schließt in Verbindung mir einem aktiven Laderbetrieb erfolgt. Bei herkömmlichen Saugmotoren mit einem variablen Ventilantrieb entspricht die vorgesteuerte Last aufgrund der Zyklenkonsistenz jederzeit - also auch im instationären Motorbetrieb - der tatsächlich vorhandenen Motorlast. Problematisch ist , dass bei einem aufgeladenen Motor mit einem variablen Ventilantrieb nicht gewährleistet werden kann, dass die vorgesteuerte Last auch der tatsächlich im nächsten Zyklus vorhandenen Last entspricht, da der Ladedruck, der für das Erreichen der gewünschten Last erforderlich ist, nicht im darauffolgenden Arbeitsspiel (Zyklus) dargestellt werden kann. Im Instationärbetrieb ist somit immer eine Differenz zwischen dem geforderten und dem tatsächlich vorhandenen Ladedruck vorhanden. Die vom Fahrer oder einem Regelsystem erwünschte Laständerung kann wegen des zeitlichen Verzugs des Ladedruckaufbaus nicht sofort dargestellt werden (sog. Turboloch).
Die Erfindung baut auf dem Gedanken der Laststeuerung gemäß dem vorstehend beschriebenen Miller-Verfahren (Frühes/Spätes-Einlass-Schließt in Verbindung mit einem Laderbetrieb) auf. Es soll ein Verfahren angegeben werden, mittels welchem das instationäre Ansprechverhalten einer aufgeladenen Brennkraftmaschine mit zumindest einlassseitig variablem Ventilantrieb verbessert wird. Insbesondere sollen kürzere Zeiten zur Erfüllung auftretender Lastanforderungen gewährleistet werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass bei einer Brennkraftmaschine während des Laderbetriebs eine im Hinblick auf die Einlass-Schließt-Steuerzeit und/oder den Hub eines vorhandenen variablen Einlassventilantriebs vorhandene Reserve (Steuerzeitenreserve bzw. Hubreserve) zusätzlich genutzt wird - indem in jedem Arbeitszyklus der Brennkraftmaschine bis zum erreichen der vorgegebenen Soll-Last dem Brennraum eine erhöhte Ladungsmenge (insbesondere Luftmasse) zugeführt wird - kann die zur Erfüllung der Lastanforderung erforderliche Zeit erheblich verringert und somit das Ansprechverhalten der Brennkraftmaschine verkürzt werden.
Bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Ladereinrichtung derart betrieben, dass diese stets den maximal möglichen Ladedruck bereitstellt. Beispielsweise könnte eine steuerbare Bypasseinrichtung, wie sie in der Regel bei einem Abgasturbolader vorhanden ist, somit entfallen. Erfindungswesentlich ist lediglich, dass zumindest - ausgehend von einem im Vergleich zum vorhandenen Umgebungsdruck erhöhter Ladedruck - ein nochmals erhöhter Ladedruck erzeugt wird.
Der Einlassventilantrieb wird im stationären Betrieb (ohne Lastsprung) vorzugsweise derart angesteuert (hinsichtlich Ventilhub und/oder Einlass- Schließt-Steuerzeit), dass bei maximal möglichem Ladedruck stets gerade die zur Erfüllung der Lastanforderung erforderliche Mindestladungsmenge bereitgestellt wird (Frühes/Spätes-Einlass-Schließt-Steuerverfahren und/oder Einlassventil-Hubsteuerung). Hierdurch bedingt ist während des stationären Betriebs unterhalb der Volllast (maximal einstellbare Motorlast, vorgegeben durch die Motorsteuerung aufgrund spezifischer Motordaten) die beschriebene abrufbare Reserve hinsichtlich Ventilhub und/oder Einlass- Schließt-Steuerzeit (Differenz der Steuerzeit bei Mindestladungsmenge zu Steuerzeit bei UT bzw. im Bereich von UT) vorhanden.
Ist nach einer - insbesondere sprunghaft erfolgten -.Lastanforderung und eines aufgrund der Lastanforderung erfolgten Reserveabrufs (z.B. durch Verlängerung der Einlassventil-Öffnungszeit), etwa aufgrund eines Fahrerwunsches, die vorgegebene Ziellast erreicht, wird vorzugsweise der mindestens eine variable Einlassventilantrieb derart angesteuert, dass eine bestimmte Reserve, insbesondere die ursprünglich vorhandene Hubreserve und/oder Einlass-Schließt-Steuerzeitenreserve, wieder eingestellt wird. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 : die schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit Ladereinrichtung und variablem Ventilantrieb,
Figur 2: ein Ventil-Steuerzeitdiagramm für die Laststeuerung einer Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung,
Figur 3a: ein Diagramm zur Veranschaulichung des Instationärverhaltens einer Brennkraftmaschine mit zumindest einlassseitig vollständig variablem Ventilantrieb - bezüglich des Ladedruckes - bei unterschiedlichen Laststeuerverfahren,
Figur 3b: ein Diagramm zur Veranschaulichung des Instationärverhaltens einer Brennkraftmaschine mit zumindest eingangsseitig vollständig variablem Ventilantrieb - bezüglich der dem Brennraum zugeführten Ladungsmenge - bei unterschiedlichen Laststeuerverfahren, und
Figur 4: ein Balken-Flächendiagramm zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Figur 1 zeigt in stark schematisierter Darstellung eine Brennkraftmaschine 2 mit einem elektromagnetischen vollvariablen Ventilantrieb 4 (mit variablem Einlassventilantrieb 4a und variablem Auslassventilantrieb 4b) und einer Steuereinrichtung 6 zur gezielten Ansteuerung des elektromagnetischen variablen Ventiltriebs 4. Ein derartiger vollvariabler Ventilantrieb kann beispielsweise elektrisch, elektromagnetisch oder hydraulisch ausgebildet sein. Wesentliches Merkmal eines derartigen Antriebs ist die individuelle Ansteuerbarkeit bzw. Verstellbarkeit einzelner Ventile oder Ventilgruppen. Die Brennkraftmaschine 2 ist abgasseitig über eine Abgasleitung 10 und ansaugseitig über eine Ansaugleitung 20 mit einer Ladereinrichtung 8 (z.B. Abgasturbolader) verbunden. Durch den von der Brennkraftmaschine 2 erzeugten Abgasstrom ist die Ladereinrichtung 8 über ihr Turbinenrad 8a antreibbar. Das Turbinenrad 8a der Laderein richtung 8 ist über eine Welle 8c mit einem Verdichterrad 8b verbunden, so dass durch den Antrieb des Turbinenrades 8a und den damit zwangsweise verbundenen Antrieb des Verdichterrades 8b Frischluft von außen angesaugt und im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine 2 verdichtet wird. Hierdurch sind deutliche Leistungssteigerungen der Brennkraftmaschine 2 möglich. Die erforderlichen Informationen zur Ansteuerung des elektromagnetischen Ventilantriebs 4 erhält die Steuereinrichtung 6 über eine Motorsteuereinrichtung MSE in Abhängigkeit von verschiedensten Betriebsparametern P.
Figur 2 zeigt schematisch den Verlauf der Offnungs- und Schließphasen von Einlass- und Auslassventil der Brennkammer eines Ottomotors. Dabei beginnt im Bereich des unteren Totpunktes UT des Kolbens der Brennkraftmaschine das Auslassventil zu Öffnen (AÖ), um das verbliebene Abgas aus dem letzten Verbrennungszyklus auszustoßen. Im Bereich des oberen Totpunktes OT wird das Auslassventil wieder geschlossen (AS), während das Einlassventil der selben Brennkammer beginnt den Einlasskanal zur Befüllung der Brennkammer freizugeben (EÖ). Das Einlassventil wird in Abhängigkeit von der angeforderten Last bei einem Steuerverfahren gemäß Frühes-Einlass-Schließt frühestmöglich den Einlasskanal wieder verschließen (ES), sobald eine ausreichende Ladungsmenge zur Erfüllung der Lastanforderung vorhanden ist. Die erforderliche Mindest-Ladungsmenge wird anhand von Rechenmodellen durch die Motorsteuereinrichtung MSE ermittelt. Aufgrund der Laststeuerung Frühes-Einlass-Schließt im stationären Betrieb der Brennkraftmaschine 2 (unterhalb des Volllastbetriebs) verbleibt eine Öffnungszeitreserve (Einlass- Schließt-Steuerzeitenreserve t_res) des Einlassventils. Im vorliegenden Beispiel schließt das Einlassventil im aktuellen Zyklus bereits bei zirka 470 Grad. Aufgrund einer positiven Lastanforderung (Lastsprung) würde das Einlassventil in nächsten Zyklus frühestmöglich bei beispielsweise 490 Grad schließen um die bestehende Lastanforderung zu bewältigen. Bis zum Steuerzeitpunkt der Volllast (Bereich des unteren Totpunktes UT im Ansaug- Takt) verbleibt demnach noch eine Öffnungszeitreserve t_res von zirka 50 Grad. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vorzugsweise die gesamte Öffnungszeitreserve t_res oder alternativ zumindest ein Teil hiervon genutzt, um die Befüllung des Brennraumes zu beschleunigen. Bei einem erkannten positiven Lastsprung wird demnach unter erhöhtem, insbesondere maximalem, Ladedruck und unter Nutzung einer vorhandenen (Öffnungszeit- )Reserve pro Zyklus eine erhöhte Ladungsmenge zur Befüllung des Brennraums zugeführt.
Figur 3a zeigt in einem Diagramm, Ladedruck pl über der Zeit t, das unterschiedliche Ladedruckverhalten einer Brennkraftmaschine bei einem Laststeuerverfahren gemäß Miller und bei einem Laststeuerverfahren gemäß der Erfindung. Durch die stufenartigen Kurvenverläufe der Soll-Last L_soll und dem dieser Soll-Last L_soll zugeordneten Soll-Ladedruck pl_soll sind die aufgrund eines Fahrerwunsches erforderlichen und über die Motorsteuereinrichtung in Abhängigkeit vom Fahrerwunsch ermittelten Sollwerte vorgegeben.
Nach dem eingangs beschriebenen Millerverfahren wird bei Ansteuerung des variablen Ventilantriebs 4 gemäß dem ebenfalls bereits eingangs erläuterten Laststeuerverfahren Frühes-Einlass-Schließt der Ladedruck auf einen vordefinierten Wert erhöht und auf diese Weise die gewünschte Ladungsmenge dem Brennraum zugeführt. Es stellt sich beispielsweise eine Ladedruckkurve gemäß pl_ist_miller ein. Schließlich wird gemäß der Erfindung bei Erkennung eines positiven Lastsprunges unmittelbar die Ventilöffnungszeit unter zumindest teilweiser Ausnutzung der Öffnungszeitreserve t_res verlängert und dadurch, dass ferner die vorhandene Ladereinrichtung stets mit erhöhter - vorzugsweise mit maximal möglicher - Ladeleistung betrieben wird, ein im Vergleich zu den herkömmlichen Verfahren schnellerer Ladedruckanstieg und ein deutlich schnelleres Erreichen der Soll-Last L_soll erreicht. Hierdurch ist bereits vor Erreichen des Soll-Ladedruckes pl_soll eine ausreichende Ladungsmenge bereitgestellt, so dass bei weiter bis zum Soll-Ladedruck pl_soll ansteigendem Ladedruck ab diesem Zeitpunkt die genutzte Öffnungszeitreserve t_res in den folgenden Zyklen wieder aufgebaut werden kann. Es stellt sich beispielsweise eine Ladedruckkurve gemäß pl_ist_neu ein.
Neben den sich einstellenden Ladedrücken pl ist im Diagramm gemäß Figur 3a in deren unteren Teil das Öffnungsverhalten der Einlassventile (Einlass- Schließt-Winkel über der Zeit) dargestellt. Dabei wird beim Miller-Verfahren zur Bereitstellung der erforderlichen Mindest-Ladungsmenge während des Laderbetriebs die Ventilöffnungszeit neu eingestellt, indem die Steuerzeit Einlass-Schließt von 470 Grad auf 490 Grad verschoben wird (Kurve K1 ).
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in Reaktion auf einen positiven Lastsprung unmittelbar die Ventilöffnungszeit unter Ausnutzung der Öffnungszeitreserve verlängert und so eine im Vergleich zur erforderlichen Mindest-Ladungsmenge erhöhte Ladungsmenge der Brennkammer zugeführt und damit der noch nicht eingestellte Soll-Ladedruck pl_soll teilweise oder vollständig ausgeglichen. Im dargestellten Beispiel erfolgt eine Verschiebung der Steuerzeit Einlass-Schließt statt von 470 Grad auf 490 Grad, von 470 Grad auf beispielsweise 540 Grad (Kurve K2). So wird bei erhöhtem bzw. bei stets vorhandenem maximalen Ladedruck ein steilerer Ladedruckanstieg erreicht und bereits vor Erreichen des Soll-Ladedruckes pl_soll die gewünschte Soll-Ladungsmenge L_soll bereitgestellt. Mit Erreichen der gewünschten Soll-Ladungsmenge L_soll werden in den Folgezyklen bereits die Ventilsteuerzeiten wieder zurückgefahren, so dass sofort wieder eine ausreichende Reserve für einen weiteren positiven Lastsprung zur Verfügung steht.
Figur 3b zeigt in einem Diagramm, Ladungsmenge L über der Zeit t, das unterschiedliche Ladeverhalten einer Brennkraftmaschine bei den verschiedenen Laststeuerverfahren analog zu Figur 3a. Gut zu Erkennen ist der gewonnene Zeitvorteil Δt des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem Laststeuerverfahren nach Miller.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine vom Ist-Ladedruck abhängige Steuerkantenkorrektur erheblich verbessert und ein Zeitvorteil bei der Einstellung einer angeforderten Last (aufgrund eines positiven Lastsprungs) im Vergleich zu bekannten Verfahren erreicht.
Figur 4 zeigt ein Balkenflächendiagramm zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die erste Balkenfläche (Balkenfläche ist proportional zur Last) stellt einen Ausgangszustand mit einer stationären Last L_ist während des Laderbetriebs dar. Zur Bereitstellung der stationären Last stellen sich definierte Einlass-Schließt-Steuerzeiten (ES) bei einem zugehörigen Ladedruck pl ein. Aufgrund eines Fahrerwunsches mit positiver Lastanforderung stellt sich eine Soll-Last L_soll gemäß der zweiten - im Vergleich zur ersten Balkenfläche um die Lastdifferenz aufgrund der Lastanforderung vergrößerten - Balkenfläche ein. Erfindungsgemäß wird der positiven Lastanforderung begegnet, indem unmittelbar die Einlassventile derart angesteuert werden, dass die vorhandene Steuerzeiten- und/oder Hubreserve der Einlassventile zumindest teilweise genutzt wird und zugleich der Ladedruck nochmals erhöht wird. Ist die angeforderte Soll-Last L_soll erreicht, und es hat sich eine der Lastanforderung entsprechende neue Istlast L_ist_neu eingestellt (zweite Balkenfläche mit gleichem Flächeninhalt wie die dritte Balkenfläche), wird der Ladedruck weiter erhöht und währenddessen zugleich die genutzte Reserve wieder eingestellt. Die neu eingestellte Istlast L_ist_neu, bei wieder neu aufgebauter Reserve, ist in der dritten Balkenfläche mit erhöhtem neuen Istladedruck und ursprünglich vorhandener Einlass-Schließt-Steuerzeit dargestellt.
Die Erfindung ist vorstehend beschrieben am Beispiel eines vollvariablen Ventilantriebs (z.B. elektromagnetischer oder hydraulischer variabler Ventilantrieb). Sie ist allerdings nicht auf das beschriebene Beispiel beschränkt, sondern kann selbstverständlich auch bei allen anderen variablen Ventilantrieben - so auch bei Ventilantrieben mit im Hinblick auf Ventilsteuerzeiten und/oder Ventilhub verstellbaren Nockenwellen - Anwendung finden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Ladereinrichtung (8) und mit einem im Hinblick auf seine Einlassventilsteuerzeiten und/oder seinen Einlassventilhub variablen Einlassveritilantrieb (4a), dadurch gekennzeichnet, dass - bei Erkennung einer positiven Lastanforderung während des Laderbetriebs der mindestens eine variable Einlassventilantrieb (4a) derart angesteuert wird, dass eine vorhandene Hubreserve und/oder Einlass-Schließt-Steuerzeitenreserve (t_res) zur Erhöhung der Ladungsmenge ausgenutzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichen der durch die Lastanforderung vorgegebenen Ziellast der mindestens eine variable Einlassventilantrieb (4a) derart angesteuert wird, dass eine bestimmte -insbesondere die ursprünglich vorhandene - Hubreserve und/oder Einlass-Schließt-Steuerzeitenreserve (t_res) wieder eingestellt wird.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladereinrichtung (8) derart angesteuert wird, dass sie stets den maximal möglichen Ladedruck bereitstellt.
n Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine variable Einlassventilantrieb (4a) im Hinblick auf Einlassventilhub und/oder Einlassventilsteuerzeit im stationären Betrieb derart angesteuert wird, dass lediglich die zur Erfüllung der vorliegenden Lastanforderung erforderliche Mindestladungsmenge bereitgestellt wird.
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