WO2008071499A1 - Method for controlling an internal combustion engine and internal combustion engine - Google Patents

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WO2008071499A1
WO2008071499A1 PCT/EP2007/061762 EP2007061762W WO2008071499A1 WO 2008071499 A1 WO2008071499 A1 WO 2008071499A1 EP 2007061762 W EP2007061762 W EP 2007061762W WO 2008071499 A1 WO2008071499 A1 WO 2008071499A1
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internal combustion
combustion engine
valve
usb
running
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PCT/EP2007/061762
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Gerhard Eser
Kia Hsu
Frank Weiss
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Continental Automotive Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for controlling an internal combustion engine with an intake valve whose stroke is variable, and an internal combustion engine with a control device which is designed such that it can perform the method.
  • variable valve controls by means of which both the stroke and the timing of the intake valves and possibly also the exhaust valves of the internal combustion engine can be changed.
  • the variable valve control makes it possible to control the load of the internal combustion engine in the lower and middle load range essentially via the valve lift and the valve control times.
  • the valve lift is set correspondingly small, whereas the throttle valve is wide open. This causes a significant reduction in throttle losses during the intake stroke and improved combustion mixture formation.
  • the load control is done here mainly by means of the throttle.
  • variable valve control Numerous mechanical and electromechanical systems for implementing the variable valve control are known from the prior art.
  • the number of possible strokes that can be achieved is limited to two or three. Basically, the switching between the various valve strokes for the driver should be barely noticeable.
  • a control method relates to an internal combustion engine having an intake valve whose stroke is variable.
  • the lift of the intake valve is changed upon fulfillment of a changeover condition.
  • the running noise of the internal combustion engine which is caused by the change in the stroke of the intake valve, determined and changed the switching condition as a function of the Lau funruhe.
  • the idea underlying the invention is to be seen in the switching condition, in the fulfillment of which a change in the stroke of the intake valve takes place and to bring the rough running of the internal combustion engine in a functional context.
  • the running noise of the internal combustion engine can be detected and evaluated with known methods, such as the monitoring of the rotational speed or the indicated torque of the internal combustion engine.
  • the switchover condition can be changed in such a way as to depend on the rough running of the internal combustion engine, so that system tolerances can be compensated. This is It is possible to exhaust as much as possible for each internal combustion engine individually and over the entire operating time, the operating range in which the load control of the internal combustion engine is carried out over the valve lift, without having to accept sacrifices in terms of comfort.
  • the switching condition in the event that the running noise exceeds a predetermined rough running limit, the switching condition is changed in the sense that the running noise caused by the change of the stroke is reduced, and otherwise the switching condition is changed in the sense of that the uneven running caused by changing the stroke increases.
  • the switching condition may be based on a load limit value for the load applied to the internal combustion engine, and in the case where the rough running exceeds the rough running limit value, the load limit value is decreased, and otherwise the load limit value is increased.
  • the switching condition based on a speed limit for the speed of the internal combustion engine, wherein in the event that the running noise exceeds the rough running limit, the speed limit is reduced, and otherwise the speed limit is increased.
  • the region in which the load control of the internal combustion engine takes place with a small valve lift via the camshaft adjustment can be extended as far as possible. This is done in independence of series variations as well as of changed environmental conditions, which affect the absorption behavior of the engine. Since the uneven running is usually permanently monitored, it is possible to respond quickly and flexibly to changing circumstances. Because the switching condition on a load limit value and / or based on a speed limit, a very quick and easy adjustment of the switching condition to changed conditions can be made.
  • the load and the speed of the internal combustion engine are particularly well suited as a switching condition due to their ease of measurement and their high relevance to the control of the intake valve.
  • the switching condition for different operating points of the internal combustion engine is determined individually.
  • This refinement further increases the flexibility of the valve control.
  • the determination of the operating range, in which the load control of the internal combustion engine is controlled via the valve lift, can be set optimally for each operating point.
  • the embodiment of the method according to claim 6 is directed to an internal combustion engine in which in addition the timing of the intake valve can be changed.
  • the timing of the intake valve is adjusted so that, when the stroke is changed, the difference in the air mass introduced through the intake valve caused thereby is minimal.
  • the air mass introduced via the inlet valve is particularly strongly dependent on the time of the maximum valve lift or on the valve opening and closing times.
  • the difference between the air mass, which is supplied at a large valve lift, and the air mass, which is supplied at a small valve lift should be as low as possible in order largely to avoid torque jumps and thus uncomfortable driving behavior.
  • the switching condition is changed, according to the Designs according to claim 6, the timing of the intake valve adjusted accordingly. This ensures that at the switching time, the timing of the intake valve is selected at a small stroke so that a maximum air flow at this stroke is introduced via the inlet valve. In this way, it is ensured that the best possible driving comfort is achieved even during a change in the valve lift, even if the changeover condition changes.
  • An internal combustion engine comprises an intake valve, an adjusting mechanism by means of which the lift of the intake valve is variable, a means for determining the running noise of the internal combustion engine, and a control device which is coupled to the adjusting mechanism and the means for determining the rough running.
  • the control device is designed such that the lift of the intake valve is changed upon fulfillment of a changeover condition, a smooth running of the internal combustion engine, which is caused by the change of the stroke, is determined, and the changeover condition is changed depending on the smoothness.
  • FIG. 2 shows a diagram for illustrating the valve lift changeover and the change of the valve control times
  • FIG. 3 shows the dependence of the fresh air mass flow as a function of the valve control times
  • 4 shows a flow chart of an embodiment of the method according to the invention.
  • 5 and 6 are diagrams for explaining the method according to the invention.
  • the internal combustion engine 1 comprises at least one cylinder 2 and a piston 3 movable up and down in the cylinder 2.
  • the internal combustion engine 1 further comprises an intake tract 4, downstream of an intake opening 5 for sucking in fresh air, an air mass sensor 6, a throttle valve 7 and a suction pipe 8 are arranged.
  • the intake tract 4 opens into a combustion chamber 9 delimited by the cylinder 2 and the piston 3.
  • the fresh air required for combustion is introduced into the combustion chamber 9 via the intake tract 4, the fresh air supply being controlled by opening and closing an inlet valve 10.
  • the internal combustion engine 1 shown here is an internal combustion engine 1 with direct fuel injection, in which the fuel required for the combustion is injected directly into the combustion chamber 9 via an injection valve 11.
  • the combustion exhaust gases are discharged via an exhaust valve 13 into an exhaust gas tract 14 of the internal combustion engine 1 and cleaned by means of an exhaust gas catalytic converter 15 arranged in the exhaust gas tract 14.
  • the inlet valve 10 has an adjusting mechanism 16, by means of which the stroke and the valve control times are variable.
  • the power transmission to a drive train of a motor vehicle takes place via a crankshaft 17 coupled to the piston 3.
  • the internal combustion engine 1 also has a rotational speed sensor 18 for detecting the rotational speed of the engine.
  • Number of crankshaft 17 and a combustion chamber pressure sensor 19 for detecting the combustion pressure in the combustion chamber.
  • the internal combustion engine 1 has a fuel supply system which has a fuel tank 20 and a fuel pump 21 arranged therein.
  • the fuel is supplied by means of the fuel pump 21 via a supply line 22 to a pressure accumulator 23.
  • This is a common pressure accumulator 23, from which the injection valves for a plurality of cylinders 2 are supplied with pressurized fuel.
  • a fuel filter 24 and a high pressure pump 25 are further arranged.
  • the high-pressure pump 25 serves to supply the fuel delivered by the fuel pump 21 at relatively low pressure (about 3 bar) to the pressure accumulator 23 at high pressure (typically up to 150 bar).
  • the high-pressure pump 25 is thereby driven by means of its own drive (not shown), for example an electric motor, or by corresponding coupling with the crankshaft 17.
  • the internal combustion engine 1 is associated with a control device 26 which is connected via signal and data lines with all actuators and sensors of the internal combustion engine 1.
  • characteristic-based engine control functions KF1 to KF5 are implemented by software.
  • control signals are sent to the actuators of the internal combustion engine 1 and of the fuel supply system.
  • the controller 26 is coupled via data and signal lines to the fuel pump 21, the air mass sensor 6, the throttle valve 7, the spark plug 12, the injection valve 11, the combustion chamber pressure sensor 19, the speed sensor 18 and the intake valve 10 adjusting mechanism 16.
  • the air mass flow MAF which is referred to as the load MAF of the internal combustion engine via the intake tract 4 and the intake valve 10 is shown schematically over the valve control time t at a small stroke Hl, constant rotational speed N and constant throttle valve opening angle TPS. It can be seen from the diagram that the fresh air mass supplied to the combustion chamber 9 becomes larger the later the valve control time is. This makes it possible, with a constant throttle valve opening angle TPS, to influence the fresh air mass supplied to the combustion chamber 9 only to a certain extent by the change in the valve control times of the inlet valve 10.
  • variable valve control brings in particular in the lower and middle load range of the internal combustion engine 1 consumption advantages. This is due to the fact that the internal combustion engine 1 is operated in the lower and middle load range with a small valve lift Hl of the intake valve 10 and only in the upper load range with the large valve lift H2.
  • the internal combustion engine 1 significantly more de-throttled, ie with more open
  • Throttle 7 are operated. If the internal combustion engine 1 were operated at the same operating point with a large valve lift H2, the limitation of the air mass supplied to the combustion chamber 9 would have to be effected by the throttle valve 7, which would manifest itself in a significantly smaller throttle valve opening angle TPS and considerably greater throttle losses.
  • the consumption advantage in operation of the internal combustion engine 1 with a small valve lift Hl compared to operation with a large valve lift H2 is therefore justified by the fact that due to the smaller throttle effect on the throttle valve 7 on the inlet side a significantly higher pressure at the inlet valve 10 is present than in a strong throttling in the Case of operation of the internal combustion engine 1 with the large valve lift H2.
  • the smaller opening cross-section at the inlet valve 10 has a positive effect on mixture formation with a small valve lift H1.
  • the switching condition which determines the switching time between the small valve lift Hl and the large valve lift H2, is stored in the control device 26 of the internal combustion engine 1 in the form of a characteristic map. The switching condition is dependent on the operating point of the internal combustion engine 1, i. from the applied load, which flows through the incoming
  • Fresh air mass MAF is represented, and the engine speed N. Such a map is shown schematically in FIG.
  • Valve lift results in the problem that the combustion chamber 9 supplied air mass changes abruptly. Although this change in the air mass over the opening angle of the throttle valve 7 is corrected, but this Korrekturuite- would take effect due to the flow dynamics in the intake manifold 8 only with noticeable delay. Without additional measures, there would thus be a sudden change in the torque produced by the engine, which has a negative effect on driveability and comfort. Therefore, it is necessary to temporarily make a Zündwinkeleingriff when switching between the small valve lift Hl and the large valve lift H2 until the correction via the throttle valve 7 takes effect.
  • valve lift switching is controlled by means of the control device 26.
  • All manipulated variables which are necessary for the changeover gear such as, for example, the setpoint values for the adjusting mechanism 16 of the intake valve 10, the adaptation of the throttle valve opening angle TPS and the ignition angle intervention, are implemented in the control device 26 by software.
  • the control functions and maps are usually parameterized using only a small number of test motors. This leads to the fact that due to the series scattering or manufacturing tolerances in the production or due to deviating environmental conditions in which the
  • Internal combustion engine 1 is shown in Figure 4 in the form of a flow chart.
  • step 401 After starting the process in step 400, it is checked in step 401 whether the switching condition USB is satisfied. As mentioned above, the switching condition USB is met, for example, when a predetermined load limit value and / or a speed limit value are exceeded or fallen short of. Step 401 is repeated until the switchover condition USB is fulfilled. In this case, in step 402, a switching between the small valve lift Hl and the large valve lift H2 is performed. In step 403, a rough running value LR of the internal combustion engine 1 is determined. The rough-running value LR can be determined by evaluating the signal of the rotational speed sensor 18 and / or the signal of the combustion chamber pressure sensor 19.
  • the rough-running value LR thus represents a measure of the uneven running of the internal combustion engine 1 caused by the valve lift reversal circuit.
  • the rough-running value LR is compared with a rough running limit value LR THRES . Is the running value LR RESIZE ⁇ SSER than the predetermined uneven running threshold THRE LR s, so the uneven running counter Z is incremented in step 406 by a certain amount. Otherwise, the running noise counter Z is decremented by a certain amount in step 405.
  • the running noise counter Z is decremented by a larger amount than incremented.
  • a correction factor F is then determined as a function of the unevenness counter Z, the speed N present at the time of changeover, and the load MAF.
  • This correction factor F is then used in step 408 to change the switching condition USB, which is stored in the form of a characteristic diagram (see FIG. 5) as a function of the load MAF and the rotational speed N of the internal combustion engine 1, based on the determined uneven running.
  • the change in the switching condition USB is carried out according to the principle shown schematically in Figure 5.
  • a compensation of the sudden torque excess when switching from the small valve lift Hl to the large valve lift Hl can thus be more reliably compensated with a corresponding Zündwinkeleingriff.
  • the switching condition USB is shifted toward a larger load MAF and / or a higher speed N of the engine 1, as it is is shown by the dashed line b in Fig. 5.
  • a larger fresh air mass flow can be supplied due to the series dispersion and manufacturing tolerances compared to the test specimens with the same throttle position and maximum retardation of the valve timing.
  • Another reason for such a shift may also be the change in environmental conditions, such as the ambient pressure and the ambient temperature, which have an influence on the aspirated fresh air mass. Operation with a small valve lift Hl can be extended in these cases without impairing ride comfort.
  • the switching condition USB can be changed either for different operating points individually or as a whole for the entire operating range.
  • the valve timing t is adjusted to the change of the switching condition USB such that, when the stroke is changed, the difference in the air mass MAF introduced through the intake valve 10 is minimal.
  • the valve timing is, as shown in FIG. shown stored in the control device 26 as a map in dependence on an air mass desired value MAF_SP.
  • the switching also takes place to different air mass desired values MAF_SP.
  • the solid line corresponds to the valve timing, which is optimized for the switching condition USB shown in FIG. 5 with a solid line. At these valve timing, a maximum fresh air mass is introduced into the combustion chamber 9 at a given throttle valve opening angle.
  • valve control times are therefore also adapted in accordance with step 409 such that correspondingly optimized valve control times of the intake valve are predetermined even at the changeover time in accordance with the changed switchover condition USB.
  • Adjustment of the valve timing is done by a dynamic change of the map for the valve timing under consideration of the factor F, by means of which even the switching condition USB is changed dynamically. By considering the same factor, a correspondingly uniform adaptation is ensured.
  • step 410 the process has completed a full run and may be terminated or restarted here.

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Abstract

In order to optimize the fuel consumption and the driving comfort, according to the invention in a method for controlling an internal combustion engine (1), which comprises an intake valve (10), the lift of which is variable, the lift of the intake valve (10) is changed when a switching condition (USB) is fulfilled. The uneven operation (LR) of the internal combustion engine (1), which is caused by the change of the lift, is determined and the switching condition (USB) is changed as a function of the uneven operation (LR).

Description

Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine und BrennkraftmaschineMethod for controlling an internal combustion engine and internal combustion engine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Brenn- kraftmaschine mit einem Einlassventil, dessen Hub veränderbar ist, sowie eine Brennkraftmaschine mit einer Steuervorrichtung, welche derart ausgebildet ist, dass sie das Verfahren ausführen kann.The invention relates to a method for controlling an internal combustion engine with an intake valve whose stroke is variable, and an internal combustion engine with a control device which is designed such that it can perform the method.
An moderne Brennkraftmaschinen werden immer strengere Anforderungen bezüglich des Kraftstoffverbrauchs, des Abgasverhaltens und des Komforts gestellt. Eine Möglichkeit diesen Anforderungen gerecht zu werden ist der Einsatz variabler Ventilsteuerungen, mittels denen sowohl der Hub als auch die Steuerzeiten der Einlassventile und eventuell auch der Auslassventile der Brennkraftmaschine veränderbar sind. Die variable Ventilsteuerung erlaubt es, die Last der Brennkraftmaschine im unteren und mittleren Lastbereich im Wesentlichen über den Ventilhub und die Ventilsteuerzeiten zu steuern. Da- bei ist der Ventilhub entsprechend klein eingestellt, wogegen die Drosselklappe weit geöffnet ist. Dies bewirkt eine deutliche Reduzierung der Drosselverluste während des Ansaugtakts und eine verbesserte Brenngemischbildung. Bei größeren Lastanforderungen muss jedoch prinzipbedingt auf einen größeren Ventilhub umgeschaltet werden, wobei die Laststeuerung hier hauptsächlich mittels der Drosselklappe erfolgt.Modern internal combustion engines are becoming increasingly stringent in terms of fuel consumption, exhaust performance and comfort. One way to meet these requirements is the use of variable valve controls, by means of which both the stroke and the timing of the intake valves and possibly also the exhaust valves of the internal combustion engine can be changed. The variable valve control makes it possible to control the load of the internal combustion engine in the lower and middle load range essentially via the valve lift and the valve control times. In this case, the valve lift is set correspondingly small, whereas the throttle valve is wide open. This causes a significant reduction in throttle losses during the intake stroke and improved combustion mixture formation. For larger load requirements, however, must be switched in principle to a larger valve lift, the load control is done here mainly by means of the throttle.
Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche mechanische und e- lektromechanische Systeme zur Realisierung der variablen Ven- tilsteuerung bekannt. Bei manchen mechanischen Systemen ist die Anzahl der möglichen realisierbaren Hübe auf zwei oder drei begrenzt. Grundsätzlich sollte der Umschaltvorgang zwischen den verschiedenen Ventilhüben für den Fahrer kaum spürbar sein. Gleichzeitig ist es aus Gründen der Verbrauchsein- sparung jedoch erstrebenswert, die Laststeuerung bei kleinem Ventilhub über die Nockenwellenverstellung in einem möglichst großen Betriebsbereich der Brennkraftmaschine durchzuführen. Dies ist mittels moderner, kennfeidbasierter Steuerungsfunktionen möglich, deren Kalibrierung jedoch an wenigen Testmotoren vorgenommen wird. Aufgrund von Fertigungstoleranzen bzw. der Serienstreuung kann es jedoch zu unkomfortablem Fahrverhalten beim Umschalten zwischen den verschiedenen Ventilerhebungen kommen.Numerous mechanical and electromechanical systems for implementing the variable valve control are known from the prior art. In some mechanical systems, the number of possible strokes that can be achieved is limited to two or three. Basically, the switching between the various valve strokes for the driver should be barely noticeable. At the same time, however, for reasons of saving fuel consumption, it is desirable to carry out the load control with a small valve lift via the camshaft adjustment in the largest possible operating range of the internal combustion engine. This is possible by means of modern, code-based control functions, but their calibration is performed on a few test motors. Due to manufacturing tolerances or series production, however, it can lead to uncomfortable driving behavior when switching between the different valve lifts.
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, welche eine weitgehende Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs bei gleichzeitigem komfortablen Fahrverhalten ermöglichen.It is therefore an object of the present invention to provide a method and an internal combustion engine, which allow a substantial reduction in fuel consumption while comfortable handling.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren und die Brennkraftmaschine gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche .This object is achieved by the method and the internal combustion engine according to the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Ein Steuerungsverfahren gemäß dem Anspruch 1 bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit einem Einlassventil, dessen Hub veränderbar ist. Dabei wird der Hub des Einlassventils bei Erfüllung einer Umschaltbedingung verändert. Weiterhin wird die Laufunruhe der Brennkraftmaschine, welche durch die Veränderung des Hubs des Einlassventils verursacht wird, ermittelt und die Umschaltbedingung in Abhängigkeit von der Lau- funruhe verändert.A control method according to claim 1 relates to an internal combustion engine having an intake valve whose stroke is variable. In this case, the lift of the intake valve is changed upon fulfillment of a changeover condition. Furthermore, the running noise of the internal combustion engine, which is caused by the change in the stroke of the intake valve, determined and changed the switching condition as a function of the Lau funruhe.
Die der Erfindung zugrunde liegende Idee ist darin zu sehen, die Umschaltbedingung, bei deren Erfüllung eine Veränderung des Hubs des Einlassventils stattfindet und die Laufunruhe der Brennkraftmaschine in funktionalen Zusammenhang zu bringen. Die Laufunruhe der Brennkraftmaschine kann mit bekannten Verfahren, wie beispielsweise der Überwachung der Drehzahl oder des indizierten Drehmoments der Brennkraftmaschine, er- fasst und ausgewertet werden. Durch diesen funktionalen Zu- sammenhang kann die Umschaltbedingung in Abhängigkeit von der Laufunruhe der Brennkraftmaschine derart verändert werden, so dass Systemtoleranzen ausgeglichen werden können. Dadurch ist es möglich, für jede Brennkraftmaschine individuell und über die gesamte Betriebszeit, den Betriebsbereich, in welchem die Laststeuerung der Brennkraftmaschine über den Ventilhub durchgeführt wird, so weit als möglich auszureizen, ohne da- bei Einbußen bezüglich des Komforts hinnehmen zu müssen.The idea underlying the invention is to be seen in the switching condition, in the fulfillment of which a change in the stroke of the intake valve takes place and to bring the rough running of the internal combustion engine in a functional context. The running noise of the internal combustion engine can be detected and evaluated with known methods, such as the monitoring of the rotational speed or the indicated torque of the internal combustion engine. As a result of this functional connection, the switchover condition can be changed in such a way as to depend on the rough running of the internal combustion engine, so that system tolerances can be compensated. This is It is possible to exhaust as much as possible for each internal combustion engine individually and over the entire operating time, the operating range in which the load control of the internal combustion engine is carried out over the valve lift, without having to accept sacrifices in terms of comfort.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 2 wird in dem Fall, dass die Laufunruhe einen vorgegebenen Laufunruhegrenzwert übersteigt, die Umschaltbedingung in dem Sinne verändert, dass sich die durch die Veränderung des Hubs verursachte Laufunruhe verringert, und ansonsten die Umschaltbedingung in dem Sinne geändert wird, dass sich die durch Veränderung des Hubs verursachte Laufunruhe erhöht.In an embodiment of the method according to claim 2, in the event that the running noise exceeds a predetermined rough running limit, the switching condition is changed in the sense that the running noise caused by the change of the stroke is reduced, and otherwise the switching condition is changed in the sense of that the uneven running caused by changing the stroke increases.
Gemäß der Ausgestaltung nach Anspruch 3 kann die Umschaltbedingung auf einem Lastgrenzwert für die an der Brennkraftmaschine anliegenden Last basieren, wobei in dem Fall, dass die Laufunruhe den Laufunruhegrenzwert übersteigt, der Lastgrenzwert verringert wird, und ansonsten der Lastgrenzwert erhöht wird.According to the configuration of claim 3, the switching condition may be based on a load limit value for the load applied to the internal combustion engine, and in the case where the rough running exceeds the rough running limit value, the load limit value is decreased, and otherwise the load limit value is increased.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 4 basiert die Umschaltbedingung auf einem Drehzahlgrenzwert für die Drehzahl der Brennkraftmaschine, wobei in dem Fall, dass die Laufunruhe den Laufunruhegrenzwert übersteigt, der Drehzahlgrenzwert verringert wird, und ansonsten der Drehzahlgrenzwert erhöht wird.In a further embodiment of the method according to claim 4, the switching condition based on a speed limit for the speed of the internal combustion engine, wherein in the event that the running noise exceeds the rough running limit, the speed limit is reduced, and otherwise the speed limit is increased.
Durch diese Ausgestaltungen kann der Bereich, in dem die Laststeuerung der Brennkraftmaschine bei kleinen Ventilhub über die Nockenwellenverstellung erfolgt, möglichst weit ausgedehnt werden. Dies geschieht in Unabhängigkeit von Serienstreuungen als auch von veränderten Umgebungsbedingungen, welche sich auf das Schluckverhalten des Motors auswirken. Da die Laufunruhe in der Regel permanent überwacht wird, kann auf veränderte Gegebenheiten schnell und flexibel reagiert werden. Dadurch, dass die Umschaltbedingung auf einem Last- grenzwert und/oder auf einem Drehzahlgrenzwert basiert, kann eine sehr schnelle und einfache Anpassung der Umschaltbedingung an veränderte Verhältnisse vorgenommen werden. Die Last und die Drehzahl der Brennkraftmaschine eignen sich aufgrund ihrer einfachen Messbarkeit und ihrer hohen Relevanz für die Steuerung des Einlassventils besonders gut als Umschaltbedingung.Due to these refinements, the region in which the load control of the internal combustion engine takes place with a small valve lift via the camshaft adjustment can be extended as far as possible. This is done in independence of series variations as well as of changed environmental conditions, which affect the absorption behavior of the engine. Since the uneven running is usually permanently monitored, it is possible to respond quickly and flexibly to changing circumstances. Because the switching condition on a load limit value and / or based on a speed limit, a very quick and easy adjustment of the switching condition to changed conditions can be made. The load and the speed of the internal combustion engine are particularly well suited as a switching condition due to their ease of measurement and their high relevance to the control of the intake valve.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens nach An- spruch 5 wird die Umschaltbedingung für verschiedene Betriebspunkte der Brennkraftmaschine individuell bestimmt.According to a further embodiment of the method according to claim 5, the switching condition for different operating points of the internal combustion engine is determined individually.
Durch diese Ausgestaltung wird die Flexibilität der Ventilsteuerung weiter erhöht. Die Festlegung des Betriebsbe- reichs, in dem die Laststeuerung der Brennkraftmaschine über den Ventilhub gesteuert wird, kann für jeden Betriebspunkt optimal festgelegt werden.This refinement further increases the flexibility of the valve control. The determination of the operating range, in which the load control of the internal combustion engine is controlled via the valve lift, can be set optimally for each operating point.
Die Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 6 richtet sich auf eine Brennkraftmaschine, bei der zusätzlich die Steuerzeiten des Einlassventils veränderbar sind. Demnach werden bei einer Veränderung der Umschaltbedingung die Steuerzeiten des Einlassventils derart angepasst, dass bei einer Veränderung des Hubs der dadurch verursachte Unterschied in der über das Einlassventil eingebrachten Luftmasse minimal ist.The embodiment of the method according to claim 6 is directed to an internal combustion engine in which in addition the timing of the intake valve can be changed. Thus, with a change in the switching condition, the timing of the intake valve is adjusted so that, when the stroke is changed, the difference in the air mass introduced through the intake valve caused thereby is minimal.
Bei kleinen Ventilhüben ist die über das Einlassventil eingebrachte Luftmasse in besonders starker Weise abhängig von dem Zeitpunkt der maximalen Ventilerhebung bzw. von den Öffnungs- und Schließzeiten des Ventils. Grundsätzlich sollte am Umschaltpunkt zwischen einem großen Ventilhub und einem kleinen Ventilhub der Unterschied zwischen der Luftmasse, welche bei großem Ventilhub zugeführt wird, und der Luftmasse, welche bei kleinem Ventilhub zugeführt wird, möglichst gering sein, um Drehmomentsprünge und damit unkomfortables Fahrverhalten weitgehend zu vermeiden. Da gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 die Umschaltbedingung verändert wird, werden gemäß der Aus- gestaltungen nach Anspruch 6 die Steuerzeiten des Einlassventils entsprechend angepasst. Dadurch wird sichergestellt, dass zum Umschaltzeitpunkt die Steuerzeit des Einlassventils bei kleinem Hub so gewählt ist, dass ein bei diesem Hub maxi- maier Luftstrom über das Einlassventil eingebracht wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass auch bei einer Veränderung der Umschaltbedingung ein bestmöglicher Fahrkomfort auch während einer Veränderung des Ventilhubs erreicht wird.In the case of small valve strokes, the air mass introduced via the inlet valve is particularly strongly dependent on the time of the maximum valve lift or on the valve opening and closing times. Basically, at the switching point between a large valve lift and a small valve lift, the difference between the air mass, which is supplied at a large valve lift, and the air mass, which is supplied at a small valve lift, should be as low as possible in order largely to avoid torque jumps and thus uncomfortable driving behavior. Since, according to the method of claim 1, the switching condition is changed, according to the Designs according to claim 6, the timing of the intake valve adjusted accordingly. This ensures that at the switching time, the timing of the intake valve is selected at a small stroke so that a maximum air flow at this stroke is introduced via the inlet valve. In this way, it is ensured that the best possible driving comfort is achieved even during a change in the valve lift, even if the changeover condition changes.
Eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 7 umfasst ein Einlassventil, einen Verstellmechanismus, mittels dem der Hub des Einlassventils veränderbar ist, ein Mittel zur Bestimmung der Laufunruhe der Brennkraftmaschine, sowie eine Steuervorrichtung, welche mit dem Verstellmechanismus und dem Mittel zur Bestimmung der Laufunruhe gekoppelt ist. Die Steuervorrichtung ist derart ausgebildet, dass der Hub des Einlassventils bei Erfüllung einer Umschaltbedingung verändert wird, eine Laufruhe der Brennkraftmaschine, welche durch die Veränderung des Hubs verursacht wird, ermittelt wird, und die Umschaltbe- dingung in Abhängigkeit von der Laufruhe verändert wird.An internal combustion engine according to claim 7 comprises an intake valve, an adjusting mechanism by means of which the lift of the intake valve is variable, a means for determining the running noise of the internal combustion engine, and a control device which is coupled to the adjusting mechanism and the means for determining the rough running. The control device is designed such that the lift of the intake valve is changed upon fulfillment of a changeover condition, a smooth running of the internal combustion engine, which is caused by the change of the stroke, is determined, and the changeover condition is changed depending on the smoothness.
Bezüglich der Vorteile einer derartigen Brennkraftmaschine wird auf die Ausführungen zu Anspruch 1 verwiesen.With regard to the advantages of such an internal combustion engine, reference is made to the comments on claim 1.
Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:In the following the invention will be explained in more detail with reference to the attached figures. Show it:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine,1 shows a schematic representation of an internal combustion engine,
Figur 2 ein Diagramm zur Darstellung der Ventilhubumschal- tung und der Veränderung der Ventilsteuerzeiten,FIG. 2 shows a diagram for illustrating the valve lift changeover and the change of the valve control times,
Figur 3 die Abhängigkeit des Frischluftmassenstroms in Ab- hängigkeit von den Ventilsteuerzeiten, Figur 4 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens . FigurenFIG. 3 shows the dependence of the fresh air mass flow as a function of the valve control times, 4 shows a flow chart of an embodiment of the method according to the invention. characters
5 und 6 Diagramme zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens .5 and 6 are diagrams for explaining the method according to the invention.
In Figur 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 schematisch dargestellt. Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit ist die Darstellung stark vereinfacht ausgeführt.1 shows an internal combustion engine 1 is shown schematically. For the sake of clarity, the representation is made much simpler.
Die Brennkraftmaschine 1 umfasst mindestens einen Zylinder 2 und einen in dem Zylinder 2 auf und ab bewegbaren Kolben 3. Die Brennkraftmaschine 1 umfasst ferner einen Ansaugtrakt 4, in dem stromabwärts einer Ansaugöffnung 5 zum Ansaugen von Frischluft ein Luftmassensensor 6, eine Drosselklappe 7 sowie ein Saugrohr 8 angeordnet sind. Der Ansaugtrakt 4 mündet in einem durch den Zylinder 2 und den Kolben 3 begrenzten Brennraum 9. Die zur Verbrennung nötige Frischluft wird über den Ansaugtrakt 4 in den Brennraum 9 eingeleitet, wobei die Frischluftzufuhr durch Öffnen und Schließen eines Einlassventils 10 gesteuert wird. Bei der hier dargestellten Brennkraftmaschine 1 handelt es sich um eine Brennkraftmaschine 1 mit Kraftstoffdirekteinspritzung, bei der der für die Verbrennung nötige Kraftstoff über ein Einspritzventil 11 un- mittelbar in den Brennraum 9 eingespritzt wird. Zur Zündung der Verbrennung dient eine ebenfalls in dem Brennraum 9 ragende Zündkerze 12. Die Verbrennungsabgase werden über ein Auslassventil 13 in einen Abgastrakt 14 der Brennkraftmaschine 1 abgeführt und mittels eines im Abgastrakt 14 angeordne- ten Abgaskatalysators 15 gereinigt. Das Einlassventil 10 verfügt über einen Verstellmechanismus 16, mittels dem der Hub und die Ventilsteuerzeiten veränderbar sind.The internal combustion engine 1 comprises at least one cylinder 2 and a piston 3 movable up and down in the cylinder 2. The internal combustion engine 1 further comprises an intake tract 4, downstream of an intake opening 5 for sucking in fresh air, an air mass sensor 6, a throttle valve 7 and a suction pipe 8 are arranged. The intake tract 4 opens into a combustion chamber 9 delimited by the cylinder 2 and the piston 3. The fresh air required for combustion is introduced into the combustion chamber 9 via the intake tract 4, the fresh air supply being controlled by opening and closing an inlet valve 10. The internal combustion engine 1 shown here is an internal combustion engine 1 with direct fuel injection, in which the fuel required for the combustion is injected directly into the combustion chamber 9 via an injection valve 11. The combustion exhaust gases are discharged via an exhaust valve 13 into an exhaust gas tract 14 of the internal combustion engine 1 and cleaned by means of an exhaust gas catalytic converter 15 arranged in the exhaust gas tract 14. The inlet valve 10 has an adjusting mechanism 16, by means of which the stroke and the valve control times are variable.
Die Kraftübertragung an einen Antriebsstrang eines Kraftfahr- zeugs (nicht dargestellt) geschieht über eine mit dem Kolben 3 gekoppelte Kurbelwelle 17. Die Brennkraftmaschine 1 verfügt ferner über einen Drehzahlsensor 18 zur Erfassung der Dreh- zahl der Kurbelwelle 17 sowie einen Brennraumdrucksensor 19 zur Erfassung des Verbrennungsdrucks im Brennraum 9.The power transmission to a drive train of a motor vehicle (not shown) takes place via a crankshaft 17 coupled to the piston 3. The internal combustion engine 1 also has a rotational speed sensor 18 for detecting the rotational speed of the engine. Number of crankshaft 17 and a combustion chamber pressure sensor 19 for detecting the combustion pressure in the combustion chamber. 9
Die Brennkraftmaschine 1 verfügt über ein Kraftstoffversor- gungssystem, welches einen Kraftstofftank 20 sowie eine darin angeordnete Kraftstoffpumpe 21 aufweist. Der Kraftstoff wird mittels der Kraftstoffpumpe 21 über eine Versorgungsleitung 22 einem Druckspeicher 23 zugeführt. Dabei handelt es sich um einen gemeinsamen Druckspeicher 23, von dem aus die Ein- spritzventile für mehrere Zylinder 2 mit druckbeaufschlagtem Kraftstoff versorgt werden. In der Versorgungsleitung 22 sind ferner ein Kraftstofffilter 24 und eine Hochdruckpumpe 25 angeordnet. Die Hochdruckpumpe 25 dient dazu, den durch die Kraftstoffpumpe 21 mit relativ niedrigem Druck (ca. 3 bar) geförderten Kraftstoff dem Druckspeicher 23 mit hohem Druck zuzuführen (typischerweise bis zu 150 bar) . Die Hochdruckpumpe 25 wird dabei mittels eines eigenen Antriebs (nicht dargestellt) , beispielsweise eines Elektromotors, oder durch entsprechende Koppelung mit der Kurbelwelle 17 angetrieben.The internal combustion engine 1 has a fuel supply system which has a fuel tank 20 and a fuel pump 21 arranged therein. The fuel is supplied by means of the fuel pump 21 via a supply line 22 to a pressure accumulator 23. This is a common pressure accumulator 23, from which the injection valves for a plurality of cylinders 2 are supplied with pressurized fuel. In the supply line 22, a fuel filter 24 and a high pressure pump 25 are further arranged. The high-pressure pump 25 serves to supply the fuel delivered by the fuel pump 21 at relatively low pressure (about 3 bar) to the pressure accumulator 23 at high pressure (typically up to 150 bar). The high-pressure pump 25 is thereby driven by means of its own drive (not shown), for example an electric motor, or by corresponding coupling with the crankshaft 17.
Der Brennkraftmaschine 1 ist eine Steuervorrichtung 26 zugeordnet, welche über Signal- und Datenleitungen mit allen Ak- tuatoren und Sensoren der Brennkraftmaschine 1 verbunden ist. In der Steuervorrichtung 26 sind kennfeidbasierte Motorsteue- rungsfunktionen (KFl bis KF5) softwaremäßig implementiert.The internal combustion engine 1 is associated with a control device 26 which is connected via signal and data lines with all actuators and sensors of the internal combustion engine 1. In the control device 26, characteristic-based engine control functions (KF1 to KF5) are implemented by software.
Basierend auf den Messwerten der Sensoren und den kennfeldba- sierten Motorsteuerungsfunktionen werden Steuersignale an die Aktuatoren der Brennkraftmaschine 1 und des Kraftstoffversorgungssystems ausgesandt. Konkret ist die Steuervorrichtung 26 über Daten- und Signalleitungen mit der Kraftstoffpumpe 21, dem Luftmassensensor 6, der Drosselklappe 7, der Zündkerze 12, dem Einspritzventil 11, dem Brennraumdrucksensor 19, dem Drehzahlsensor 18 und dem Verstellmechanismus 16 für das Einlassventil 10 gekoppelt.Based on the measured values of the sensors and the map-based engine control functions, control signals are sent to the actuators of the internal combustion engine 1 and of the fuel supply system. Specifically, the controller 26 is coupled via data and signal lines to the fuel pump 21, the air mass sensor 6, the throttle valve 7, the spark plug 12, the injection valve 11, the combustion chamber pressure sensor 19, the speed sensor 18 and the intake valve 10 adjusting mechanism 16.
In Figur 2 ist die Funktionsweise des Verstellmechanismus 16 für das Einlassventil 10 in Form eines Diagramms, welches den Ventilhub über der Ventilsteuerzeit darstellt, näher erläutert. Dem Diagramm ist entnehmbar, dass das Einlassventil 10 mittels des Ventilverstellmechanismus zwischen einem kleinen Hub Hl und einem großen Hub H2 umgeschaltet werden kann. Fer- ner können die Ventilsteuerzeiten des Einlassventils 10 mittels des Ventilverstellmechanismus variiert werden. Als Ventilsteuerzeit ist im Folgenden der Zeitpunkt zu verstehen, an dem das Einlassventil 10 in Bezug auf den oberen Ansaugtotpunkt OT des Kolbens geschlossen wird. Im Diagramm der Figur 2 sind die Ventilerhebungskurven des Einlassventils 10 bei dem kleinen Hub Hl für 3 verschiedene Ventilsteuerzeiten, tl, t2 und t3 dargestellt. Dabei liegt tl dem oberen Ansaugtotpunkt OT zeitlich am nächsten, wohingegen die Ventilsteuerzeiten t2 und t3 zeitlich später angesetzt sind.In Figure 2, the operation of the adjustment mechanism 16 for the intake valve 10 in the form of a diagram which the Valve lift over the valve timing represents, explained in more detail. It can be seen from the diagram that the inlet valve 10 can be switched by means of the valve adjusting mechanism between a small stroke H 1 and a large stroke H 2. Furthermore, the valve timing of the intake valve 10 can be varied by means of the valve adjusting mechanism. As the valve timing, the timing at which the intake valve 10 is closed with respect to the upper intake end point OT of the piston will be understood below. In the diagram of Figure 2, the valve lift curves of the intake valve 10 at the small stroke Hl for 3 different valve timing, tl, t2 and t3 are shown. In this case, tl is the time closest to the upper intake dead center OT, whereas the valve control times t2 and t3 are scheduled later.
Im Folgenden sind die Begriffe „spät" und „früh" immer relativ zu dem oberen Ansaugtotpunkt OT des Kolbens zu verstehen.In the following, the terms "late" and "early" are always to be understood relative to the upper intake dead center OT of the piston.
In Figur 3 ist der über den Ansaugtrakt 4 und das Einlassven- til 10 in den Brennraum 9 zugeführte Luftmassenstrom MAF, nachfolgend als Last MAF der Brennkraftmaschine bezeichnet, über der Ventilsteuerzeit t bei kleinem Hub Hl, konstanter Drehzahl N und konstanten Drosselklappenöffnungswinkel TPS schematisch dargestellt. Dem Diagramm ist zu entnehmen, dass die dem Brennraum 9 zugeführte Frischluftmasse größer wird, je später die Ventilsteuerzeit ist. Dadurch ist es möglich, bei konstantem Drosselklappenöffnungswinkel TPS die dem Brennraum 9 zugeführte Frischluftmasse allein durch die Veränderung der Ventilsteuerzeiten des Einlassventils 10 in ei- nem gewissen Maße zu beeinflussen.In FIG. 3, the air mass flow MAF, which is referred to as the load MAF of the internal combustion engine via the intake tract 4 and the intake valve 10, is shown schematically over the valve control time t at a small stroke Hl, constant rotational speed N and constant throttle valve opening angle TPS. It can be seen from the diagram that the fresh air mass supplied to the combustion chamber 9 becomes larger the later the valve control time is. This makes it possible, with a constant throttle valve opening angle TPS, to influence the fresh air mass supplied to the combustion chamber 9 only to a certain extent by the change in the valve control times of the inlet valve 10.
Die variable Ventilsteuerung bringt insbesondere im unteren und mittleren Lastbereich der Brennkraftmaschine 1 Verbrauchsvorteile. Dies ist dadurch zu begründen, dass die Brennkraftmaschine 1 im unteren und mittleren Lastbereich bei kleinem Ventilhub Hl des Einlassventils 10 und nur im oberen Lastbereich mit dem großen Ventilhub H2 betrieben wird. Durch die Möglichkeit der Begrenzung der dem Brennraum 9 zugeführten Frischluftmasse bei kleinem Ventilhub Hl kann in den Betriebsbereichen, in denen die Brennkraftmaschine 1 bei kleinem Ventilhub Hl betrieben wird, die Brennkraftmaschine 1 deutlich stärker entdrosselt, d.h. mit weiter geöffneterThe variable valve control brings in particular in the lower and middle load range of the internal combustion engine 1 consumption advantages. This is due to the fact that the internal combustion engine 1 is operated in the lower and middle load range with a small valve lift Hl of the intake valve 10 and only in the upper load range with the large valve lift H2. By the possibility of limiting the combustion chamber 9 supplied fresh air mass at a small valve lift Hl can in the operating areas in which the internal combustion engine 1 is operated at a small valve lift Hl, the internal combustion engine 1 significantly more de-throttled, ie with more open
Drosselklappe 7 betrieben werden. Würde die Brennkraftmaschine 1 beim demselben Betriebspunkt mit großem Ventilhub H2 betrieben werden, so müsste die Begrenzung der dem Brennraum 9 zugeführten Luftmasse durch die Drosselklappe 7 erfolgen, was sich in einem deutlich kleineren Drosselklappenöffnungswinkel TPS und erheblich stärkeren Drosselverlusten äußern würde. Der Verbrauchsvorteil bei Betrieb der Brennkraftmaschine 1 mit kleinem Ventilhub Hl gegenüber einem Betrieb mit großem Ventilhub H2 ist also dadurch zu begründen, dass aufgrund des geringeren Drosseleffekts an der Drosselklappe 7 einlasssei- tig ein deutlich höherer Druck am Einlassventil 10 anliegt als bei einer starken Drosselung im Falle eines Betriebs der Brennkraftmaschine 1 mit dem großen Ventilhub H2. Neben den geringeren Ansaugverlusten wirkt sich der geringere Öffnungs- querschnitt am Einlassventil 10 bei kleinem Ventilhub Hl positiv auf die Gemischbildung aus.Throttle 7 are operated. If the internal combustion engine 1 were operated at the same operating point with a large valve lift H2, the limitation of the air mass supplied to the combustion chamber 9 would have to be effected by the throttle valve 7, which would manifest itself in a significantly smaller throttle valve opening angle TPS and considerably greater throttle losses. The consumption advantage in operation of the internal combustion engine 1 with a small valve lift Hl compared to operation with a large valve lift H2 is therefore justified by the fact that due to the smaller throttle effect on the throttle valve 7 on the inlet side a significantly higher pressure at the inlet valve 10 is present than in a strong throttling in the Case of operation of the internal combustion engine 1 with the large valve lift H2. In addition to the lower intake losses, the smaller opening cross-section at the inlet valve 10 has a positive effect on mixture formation with a small valve lift H1.
Da die dem Brennraum 9 zugeführte Frischluftmasse bei kleinem Ventilhub Hl jedoch begrenzt ist, muss bei einer höheren Lastanforderung auf einen Betrieb der Brennkraftmaschine 1 mit großem Ventilhub H2 umgeschaltet werden. Aufgrund des Verbrauchseinsparungspotentials bei Betrieb der Brennkraftmaschine 1 mit kleinem Ventilhub Hl ist es jedoch erstrebenswert, diesen Betriebsbereich möglichst weit auszudehnen. Die Umschaltbedingung, welche den Umschaltzeitpunkt zwischen dem kleinen Ventilhub Hl und dem großen Ventilhub H2 bestimmt, ist in der Steuervorrichtung 26 der Brennkraftmaschine 1 in Form eines Kennfeldes abgelegt. Die Umschaltbedingung ist dabei abhängig vom Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 1, d.h. von der anliegenden Last, welche durch die einströmendeHowever, since the fresh air mass supplied to the combustion chamber 9 is limited at a small valve lift H 1, it is necessary to switch over to operation of the internal combustion engine 1 with a large valve lift H 2 at a higher load requirement. However, due to the fuel economy potential during operation of the internal combustion engine 1 with a small valve lift H1, it is desirable to extend this operating range as far as possible. The switching condition, which determines the switching time between the small valve lift Hl and the large valve lift H2, is stored in the control device 26 of the internal combustion engine 1 in the form of a characteristic map. The switching condition is dependent on the operating point of the internal combustion engine 1, i. from the applied load, which flows through the incoming
Frischluftmasse MAF repräsentiert wird, und der Motordrehzahl N. Ein derartiges Kennfeld ist schematisch in Figur 5 dargestellt.Fresh air mass MAF is represented, and the engine speed N. Such a map is shown schematically in FIG.
Wie oben bereits erläutert wurde, muss bei Erfüllung der Um- schaltbedingung zwischen dem kleinen Ventilhub Hl und dem großen Ventilhub H2 umgeschaltet werden. Ferner wurde bereits erwähnt, dass dem Brennraum 9 bei gleichem Drosselklappenöffnungswinkel TPS und großen Ventilhub H2 eine deutlich größere Luftmasse zugeführt wird als bei kleinem Ventilhub Hl. Bei einem Umschaltvorgang zwischen dem großen und dem kleinenAs already explained above, when the switching condition is met, it is necessary to switch over between the small valve lift H 1 and the large valve lift H 2. Furthermore, it has already been mentioned that the combustion chamber 9 is supplied with the same throttle valve opening angle TPS and large valve lift H2 a significantly larger air mass than at a small valve lift Hl. In a switching between the large and the small
Ventilhub ergibt sich dadurch das Problem, dass sich die dem Brennraum 9 zugeführte Luftmasse schlagartig ändert. Zwar wird diese Änderung der Luftmasse über den Öffnungswinkel der Drosselklappe 7 korrigiert, jedoch wirkt diese Korrekturmaß- nähme aufgrund der Strömungsdynamik im Saugrohr 8 nur mit spürbarer Verzögerung. Ohne zusätzliche Maßnahmen würde es somit zu einer sprunghaften Veränderung des von dem Motor produzierten Drehmoments kommen, was sich negativ auf die Fahrbarkeit und den Komfort auswirkt. Daher ist es notwendig, beim Umschalten zwischen dem kleinen Ventilhub Hl und dem großen Ventilhub H2 vorübergehend einen Zündwinkeleingriff vorzunehmen bis die Korrektur über die Drosselklappe 7 ihre Wirkung findet.Valve lift results in the problem that the combustion chamber 9 supplied air mass changes abruptly. Although this change in the air mass over the opening angle of the throttle valve 7 is corrected, but this Korrekturmaß- would take effect due to the flow dynamics in the intake manifold 8 only with noticeable delay. Without additional measures, there would thus be a sudden change in the torque produced by the engine, which has a negative effect on driveability and comfort. Therefore, it is necessary to temporarily make a Zündwinkeleingriff when switching between the small valve lift Hl and the large valve lift H2 until the correction via the throttle valve 7 takes effect.
Grundsätzlich wird die Ventilhubumschaltung mittels der Steuervorrichtung 26 gesteuert. Alle Stellgrößen, welche für den Umschaltgang notwendig sind, wie beispielsweise die Sollwerte für den Verstellmechanismus 16 des Einlassventils 10, die Anpassung des Drosselklappenöffnungswinkels TPS sowie der Zünd- winkeleingriff sind softwaremäßig in der Steuervorrichtung 26 implementiert. Die Bedatung der Steuerfunktionen und Kennfelder geschieht jedoch meist an einer nur geringen Anzahl an Testmotoren. Dies führt dazu, dass aufgrund der Serienstreuung bzw. der Fertigungstoleranzen bei der Herstellung oder aufgrund abweichender Umgebungsbedingungen, in denen dieBasically, the valve lift switching is controlled by means of the control device 26. All manipulated variables which are necessary for the changeover gear, such as, for example, the setpoint values for the adjusting mechanism 16 of the intake valve 10, the adaptation of the throttle valve opening angle TPS and the ignition angle intervention, are implemented in the control device 26 by software. However, the control functions and maps are usually parameterized using only a small number of test motors. This leads to the fact that due to the series scattering or manufacturing tolerances in the production or due to deviating environmental conditions in which the
Brennkraftmaschinen 1 betrieben werden, es trotz sorgfältigster Kalibrierung der Software bei der Ventilhubumschaltung zu spürbaren Drehmomentsprüngen und zu einem unkomfortablen Fahrverhalten kommen kann.Internal combustion engines 1 are operated, despite the most careful calibration of the software in the valve lift to noticeable torque jumps and can lead to an uncomfortable driving behavior.
Andererseits ist jedoch auch möglich, dass aufgrund der Se- rienstreuung Brennkraftmaschinen 1 in einem weiteren Betriebsbereich bei kleinerem Ventilhub Hl betrieben werden können als die Testmotoren. In diesem Fall würde aufgrund der Bedatung der Steuervorrichtung 26 das mögliche Sparpotential bei diesen Brennkraftmaschinen 1 nicht voll ausgeschöpft wer- den.On the other hand, however, it is also possible for internal combustion engines 1 to be able to be operated in a further operating range with a smaller valve lift H 1 than the test engines due to the segregation. In this case, the possible savings potential of these internal combustion engines 1 would not be fully exploited on account of the control unit 26 being charged.
Vor diesem Hintergrund soll nun die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee und ein konkretes Ausführungsbeispiel anhand der Figuren 4 bis 6 näher erläutert werden. Das Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zum Steuern einerAgainst this background, the idea underlying the present invention and a concrete exemplary embodiment will now be explained in more detail with reference to FIGS. 4 to 6. The embodiment of a method for controlling a
Brennkraftmaschine 1 ist in Figur 4 in Form eines Ablaufdiagramms dargestellt.Internal combustion engine 1 is shown in Figure 4 in the form of a flow chart.
Nach dem Start des Verfahrens in Schritt 400 wird in Schritt 401 geprüft, ob die Umschaltbedingung USB erfüllt ist. Wie oben erwähnt wurde, ist die Umschaltbedingung USB beispielsweise bei Über- oder Unterschreiten eines vorgegebenen Lastgrenzwertes und/oder eines Drehzahlgrenzwertes erfüllt. Schritt 401 wird dabei solang wiederholt bis die Umschaltbe- dingung USB erfüllt ist. In diesem Fall wird in Schritt 402 eine Umschaltung zwischen dem kleinen Ventilhub Hl und dem großen Ventilhub H2 durchgeführt. In Schritt 403 wird eine Laufunruhewert LR der Brennkraftmaschine 1 bestimmt. Der Laufunruhewert LR kann dabei durch Auswertung des Signals des Drehzahlsensors 18 und/oder des Signals des Brennraumdruck- sensors 19 bestimmt werden. Durch Auswertung dieser Signale können sprunghafte Veränderungen des in einem Brennraum 9 erzeugten Drehmoments während bzw. aufgrund der Ventilhubum- schaltung erfasst und quantifiziert werden. Der Laufunruhe- wert LR stellt somit ein Maß für die durch die Ventilhubum- schaltung verursachte Laufunruhe der Brennkraftmaschine 1 dar . In Schritt 404 wird der Laufunruhewert LR mit einem Laufunruhegrenzwert LRTHRES verglichen. Ist der Laufunruhewert LR grö¬ ßer als der vorgegebene Laufunruhegrenzwert LRTHREs, so wird der Laufunruhezähler Z in Schritt 406 um einen bestimmten Betrag inkrementiert . Ansonsten wird der Laufunruhezähler Z in Schritt 405 um einen bestimmten Betrag dekrementiert . Vorteilhafterweise wird der Laufunruhezähler Z um einen größeren Betrag dekrementiert als inkrementiert.After starting the process in step 400, it is checked in step 401 whether the switching condition USB is satisfied. As mentioned above, the switching condition USB is met, for example, when a predetermined load limit value and / or a speed limit value are exceeded or fallen short of. Step 401 is repeated until the switchover condition USB is fulfilled. In this case, in step 402, a switching between the small valve lift Hl and the large valve lift H2 is performed. In step 403, a rough running value LR of the internal combustion engine 1 is determined. The rough-running value LR can be determined by evaluating the signal of the rotational speed sensor 18 and / or the signal of the combustion chamber pressure sensor 19. By evaluating these signals, sudden changes in the torque generated in a combustion chamber 9 can be detected and quantified during or due to the valve lift reversal. The rough-running value LR thus represents a measure of the uneven running of the internal combustion engine 1 caused by the valve lift reversal circuit. In step 404, the rough-running value LR is compared with a rough running limit value LR THRES . Is the running value LR RESIZE ¬ SSER than the predetermined uneven running threshold THRE LR s, so the uneven running counter Z is incremented in step 406 by a certain amount. Otherwise, the running noise counter Z is decremented by a certain amount in step 405. Advantageously, the running noise counter Z is decremented by a larger amount than incremented.
In Schritt 407 wird nun in Abhängigkeit von dem Laufunruhezähler Z, der zum Umschaltzeitpunkt vorliegenden Drehzahl N und der Last MAF ein Korrekturfaktor F ermittelt. Dieser Korrekturfaktor F wird dann in Schritt 408 dazu verwendet, die Umschaltbedingung USB, welche in Form eines Kennfeldes (siehe Fig. 5) in Abhängigkeit von der Last MAF und der Drehzahl N der Brennkraftmaschine 1 abgespeichert ist, basierend auf der ermittelten Laufunruhe zu verändern.In step 407, a correction factor F is then determined as a function of the unevenness counter Z, the speed N present at the time of changeover, and the load MAF. This correction factor F is then used in step 408 to change the switching condition USB, which is stored in the form of a characteristic diagram (see FIG. 5) as a function of the load MAF and the rotational speed N of the internal combustion engine 1, based on the determined uneven running.
Die Veränderung der Umschaltbedingung USB erfolgt dabei nach dem in Figur 5 schematisch dargestellten Prinzip.The change in the switching condition USB is carried out according to the principle shown schematically in Figure 5.
Bei einem größer werdendem Wert des Laufunruhezählers Z, das bedeutet, bei einem Laufunruhewert LR von größer als dem Lau- funruhegrenzwert LRTHRES/ wird die Umschaltbedingung USB inWith an increasing value of the rough-running counter Z, that is, with a rough-running value LR of greater than the limp-home limit value LR THRES / , the switching condition USB in becomes
Richtung einer kleineren Last MAF und/oder in Richtung kleinerer Drehzahlen N der Brennkraftmaschine 1 verschoben. Dies ist in Figur 5 durch die gestrichelte Linie a dargestellt. Dies bedeutet, dass die Umschaltung zwischen dem großen Ven- tilhub H2 und dem kleinen Ventilhub Hl schon bei einer niedrigeren Last MAF und niedrigerer Drehzahl vollzogen wird. Zur Darstellung einer niedrigeren Last MAF ist der Drosselklappenöffnungswinkel TPS auch bei Betrieb der Brennkraftmaschine 1 mit dem kleinen Ventilhub Hl kleiner als bei höheren Las- ten. Beim plötzlichen Umschalten auf den großen Ventilhub H2 ist daher die Differenz zwischen der bei kleinem Ventilhub Hl und der bei großem Ventilhub H2 zugeführten Frischluftmasse und damit zwischen dem von der Brennkraftmaschine 1 erzeugten Drehmoment geringer. Ein Ausgleich des plötzlichen Drehmoment-Überschusses beim Umschalten vom kleinen Ventilhub Hl auf den großen Ventilhub Hl kann somit sicherer mit einem entsprechenden Zündwinkeleingriff kompensiert werden. Das gleiche gilt in analoger Form für die Umschaltung vom großen Ventilhub H2 auf den kleinen Ventilhub Hl.Direction of a smaller load MAF and / or shifted in the direction of lower speeds N of the internal combustion engine 1. This is shown in Figure 5 by the dashed line a. This means that the switchover between the large valve lift H2 and the small valve lift Hl is already carried out at a lower load MAF and lower rotational speed. In order to display a lower load MAF, the throttle valve opening angle TPS is also smaller when the internal combustion engine 1 is operating with the small valve lift Hl than at higher loads. When switching over to the large valve lift H2, the difference between the valve lift Hl and the low valve lift Hl is therefore small large valve lift H2 supplied fresh air mass and thus lower between the torque generated by the internal combustion engine 1. A compensation of the sudden torque excess when switching from the small valve lift Hl to the large valve lift Hl can thus be more reliably compensated with a corresponding Zündwinkeleingriff. The same applies in analogous form for switching from the large valve lift H2 to the small valve lift Hl.
Bei kleiner werdendem Wert des Laufunruhezählers Z, d.h. in dem Fall, dass der Laufunruhewert LR kleiner oder gleich dem Laufunruhegrenzwertes LRTHRES ist, wird die Umschaltbedingung USB in Richtung einer größeren Last MAF und/oder einer höheren Drehzahl N der Brennkraftmaschine 1 verschoben, wie es in Fig. 5 durch die gestrichelte Linie b dargestellt ist. Dies ist beispielsweise bei Brennkraftmaschinen 1 möglich, bei welchen aufgrund der Serienstreuung und Fertigungstoleranzen im Vergleich zu den Testexemplaren bei gleicher Drosselklappenstellung und maximaler Spätverstellung der Ventilsteuerzeiten ein größerer Frischluftmassenstrom zugeführt werden kann. Ein weiterer Grund für eine derartige Verschiebung kann auch die Veränderung von Umgebungsbedingungen sein, wie beispielsweise des Umgebungsdrucks und der Umgebungstemperatur, welche Einfluss auf die angesaugte Frischluftmasse haben. Der Betrieb mit kleinem Ventilhub Hl kann in diesen Fällen ausge- weitet werden, ohne den Fahrkomfort zu beeinträchtigen.As the value of the running rest counter Z becomes smaller, that is, in the case where the rough running value LR is less than or equal to the rough running limit LR THRES , the switching condition USB is shifted toward a larger load MAF and / or a higher speed N of the engine 1, as it is is shown by the dashed line b in Fig. 5. This is possible, for example, in internal combustion engines 1, in which a larger fresh air mass flow can be supplied due to the series dispersion and manufacturing tolerances compared to the test specimens with the same throttle position and maximum retardation of the valve timing. Another reason for such a shift may also be the change in environmental conditions, such as the ambient pressure and the ambient temperature, which have an influence on the aspirated fresh air mass. Operation with a small valve lift Hl can be extended in these cases without impairing ride comfort.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Umschaltbedingung USB entweder für verschiedene Betriebspunkte individuell oder als Gesamtheit für den gesamten Betriebsbereich verändert werden kann.It should be noted that the switching condition USB can be changed either for different operating points individually or as a whole for the entire operating range.
Nach Veränderung der Umschaltbedingung USB in Schritt 408 werden in Schritt 409 die Ventilsteuerzeiten t an die Veränderung der Umschaltbedingung USB derart angepasst, dass bei Veränderung des Hubs der dadurch verursachte Unterschied in der über das Einlassventil 10 eingebrachte Luftmasse MAF minimal ist. Die Ventilsteuerzeiten sind, wie in Fig. 6 schema- tisch dargestellt, in der Steuervorrichtung 26 als Kennfeld in Abhängigkeit von einem Luftmassensollwert MAF_SP abgespeichert. Bei einer Erweiterung oder Einengung der Umschaltbedingung USB, wie es in Figur 5 dargestellt ist, erfolgt die Umschaltung auch zu unterschiedlichen Luftmassensollwerten MAF_SP. In Figur 6 entspricht die durchgezogene Linie den Ventilsteuerzeiten, welche auf die in Figur 5 mit durchgezogener Linie dargestellten Umschaltbedingung USB optimiert ist. Bei diesen Ventilsteuerzeiten wird bei einem vorgegebe- nen Drosselklappenöffnungswinkel eine maximale Frischluftmasse in den Brennraum 9 eingebracht. In diesem Zusammenhang wird auch noch mal auf Figur 3 verwiesen, bei der die zugeführte Luftmasse in Abhängigkeit von den Ventilsteuerzeiten dargestellt ist. Bei einer Veränderung der Umschaltbedingung USB wird daher gemäß dem Schritt 409 auch die Ventilsteuerzeiten derart angepasst, dass auch zum Umschaltzeitpunkt gemäß der veränderten Umschaltbedingung USB entsprechend optimierte Ventilsteuerzeiten des Einlassenventils vorgegeben sind. Dadurch wird sichergestellt, dass auch bei veränderter Umschaltbedingung USB die dem Brennraum 9 über das Einlassventil 10 zugeführte Frischluftmasse beim kleinen Ventilhub H2 maximal ist, so dass der Drehmomentensprung beim Umschalten auf den großen Ventilhub H2 bzw. umgekehrt minimal ist. Dadurch kann unkomfortables Betriebsverhalten aufgrund uner- wünschter Drehmomentensprünge sicher vermieden werden. DieAfter changing the switching condition USB in step 408, in step 409, the valve timing t is adjusted to the change of the switching condition USB such that, when the stroke is changed, the difference in the air mass MAF introduced through the intake valve 10 is minimal. The valve timing is, as shown in FIG. shown stored in the control device 26 as a map in dependence on an air mass desired value MAF_SP. With an extension or narrowing of the switching condition USB, as shown in FIG. 5, the switching also takes place to different air mass desired values MAF_SP. In FIG. 6, the solid line corresponds to the valve timing, which is optimized for the switching condition USB shown in FIG. 5 with a solid line. At these valve timing, a maximum fresh air mass is introduced into the combustion chamber 9 at a given throttle valve opening angle. In this context, reference is again made to Figure 3, in which the supplied air mass is shown in dependence on the valve timing. In the event of a change in the switching condition USB, the valve control times are therefore also adapted in accordance with step 409 such that correspondingly optimized valve control times of the intake valve are predetermined even at the changeover time in accordance with the changed switchover condition USB. This ensures that the fresh air mass supplied to the combustion chamber 9 via the inlet valve 10 at the small valve lift H2 is maximal even when the switchover condition USB is changed, so that the torque jump when switching to the large valve lift H2 or vice versa is minimal. As a result, uncomfortable operating behavior due to undesired torque jumps can be reliably avoided. The
Anpassung der Ventilsteuerzeiten geschieht durch eine dynamische Veränderung des Kennfeldes für die Ventilsteuerzeiten unter Berücksichtigung des Faktors F, mittels dem auch schon die Umschaltbedingung USB dynamisch verändert wird. Durch die Berücksichtigung des gleichen Faktors wird eine entsprechend gleichmäßige Anpassung sichergestellt.Adjustment of the valve timing is done by a dynamic change of the map for the valve timing under consideration of the factor F, by means of which even the switching condition USB is changed dynamically. By considering the same factor, a correspondingly uniform adaptation is ensured.
In Schritt 410 ist das Verfahren einmal vollständig durchgelaufen und kann hier beendet oder von neuem gestartet werden. Bezugszeichen-/Begriffsliste :In step 410, the process has completed a full run and may be terminated or restarted here. Reference / list of terms:
1 Brennkraftmaschine1 internal combustion engine
2 Zylinder2 cylinders
3 Kolben3 pistons
4 Ansaugtrakt4 intake tract
5 Ansaugöffnung5 intake opening
6 Luftmassensensor6 air mass sensor
7 Drosselklappe7 throttle
8 Saugrohr8 intake manifold
9 Brennraum9 combustion chamber
10 Einlassventil10 inlet valve
11 Einspritzventil11 injection valve
12 Zündkerze12 spark plug
13 Auslassventil13 exhaust valve
14 Abgastrakt14 exhaust tract
15 Abgaskatalysator15 catalytic converter
16 Verstellmechanismus16 adjustment mechanism
17 Kurbelwelle17 crankshaft
18 Drehzahlsensor18 speed sensor
19 Brennraumdrucksensor19 combustion chamber pressure sensor
20 Kraftstofftank20 fuel tank
21 Kraftstoffpumpe21 fuel pump
22 Versorgungsleitung22 supply line
23 Druckspeicher23 accumulator
24 Kraftstofffilter24 fuel filters
25 Hochdruckpumpe25 high pressure pump
26 Steuervorrichtung26 control device
MAF Luftmassenstrom/LastMAF air mass flow / load
N DrehzahlN speed
MAF SP Sollwert des LuftmassenstromsMAF SP Setpoint of air mass flow
LR LaufunruhewertLR running noise value
LRTHRES LaufunruhegrenzwertLRTHRE S Smoothing limit
USB UmschaltbedingungUSB switching condition
TPS Drosselklappenöffnungswinkel TPS throttle opening angle

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine (1) mit einem Einlassventil (10), dessen Hub veränderbar ist, wobei der Hub des Einlassventils (10) bei Erfüllung einer Umschaltbedingung (USB) verändert wird, die Laufunruhe (LR) der Brennkraftmaschine (1), welche durch die Veränderung des Hubs verursacht wird, ermit- telt wird, die Umschaltbedingung (USB) in Abhängigkeit von der Laufunruhe (LR) verändert wird.1. A method for controlling an internal combustion engine (1) with an inlet valve (10) whose stroke is variable, wherein the stroke of the inlet valve (10) is changed upon fulfillment of a changeover condition (USB), the running noise (LR) of the internal combustion engine (1) , which is caused by the change of the stroke, is determined, the changeover condition (USB) is changed depending on the rough running (LR).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in dem Fall, dass die Laufunruhe (LR) einen vorgegebenen Laufunruhegrenzwert2. The method of claim 1, wherein in the case that the rough running (LR) is a predetermined rough running limit
(LRTHRES) übersteigt, die Umschaltbedingung (USB) in dem Sinn verändert wird, dass sich die durch die Veränderung des Hubs verursachte Laufunruhe (LR) verringert, und ansonsten die Umschaltbedingung (USB) in dem Sinn verän- dert wird, dass sich die durch die Veränderung des Hubs verursachte Laufunruhe (LR) erhöht.(LRTHRE S ), the switching condition (USB) is changed in the sense that the running noise (LR) caused by the change of the stroke is reduced, and otherwise the switching condition (USB) is changed in the sense that the Incident (LR) caused by the change in the stroke increased.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Umschaltbedingung3. The method of claim 2, wherein the switching condition
(USB) auf einem Lastgrenzwert für die an der Brennkraft- maschine 1 anliegenden Last basiert, und in dem Fall, dass die Laufunruhe (LR) den Laufunruhegrenzwert(USB) is based on a load limit value for the load applied to the internal combustion engine 1, and in the case that the rough running (LR) is the rough running limit value
(LRTHRES) übersteigt, der Lastgrenzwert verringert wird, und ansonsten der Lastgrenzwert erhöht wird.(LRTHRE S ), the load limit is lowered, and otherwise the load limit is increased.
4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Umschaltbedingung (USB) auf einem Drehzahlgrenzwert für die Drehzahl (N) der Brennkraftmaschine (1) basiert, und in dem Fall, dass die Laufunruhe (LR) den Laufunruhegrenzwert (LRTHRES) übersteigt, der Drehzahlgrenzwert verringert wird, und ansonsten der Drehzahlgrenzwert erhöht wird. 4. The method of claim 2, wherein the switching condition (USB) is based on a speed limit for the number of revolutions (N) of the internal combustion engine (1), and in the case that the uneven running (LR) exceeds the rough running limit (LRTHRE S ), the speed limit is reduced, and otherwise the speed limit is increased.
5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Umschaltbedingung (USB) für verschiedene Betriebspunkte der Brennkraftmaschine (1) individuell bestimmt wird.5. The method of claim 1, wherein the switching condition (USB) for various operating points of the internal combustion engine (1) is determined individually.
6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zusätzlich die Steuerzeiten (t) des Einlassventils (10) veränderbar sind und bei einer Veränderung der Umschaltbedingung (USB) die Steuerzeiten (t) des Einlassventils (10) derart ange- passt werden, dass bei einer Veränderung des Hubs der dadurch verursachte Unterschied in der über das Einlassventil (10) eingebrachten Luftmasse minimal ist.6. The method of claim 1, wherein additionally the control times (t) of the intake valve (10) are variable and at a change of the switching condition (USB), the timing (t) of the intake valve (10) are adapted such that in a change of the stroke causing the difference in the air mass introduced via the inlet valve (10) is minimal.
7. Brennkraftmaschine (1) mit einem Einlassventil (10), - einem Verstellmechanismus (16), mittels dem der Hub des Einlassventils (10) veränderbar ist, einem Mittel zur Bestimmung der Laufunruhe (LR) der Brennkraftmaschine (1), und einer Steuervorrichtung (26), welche mit dem Verstellme- chanismus (16) und dem Mittel zur Bestimmung der Laufunruhe (LR) gekoppelt ist, und welche derart ausgebildet ist, dass o der Hub des Einlassventils (10) bei Erfüllung einer7. internal combustion engine (1) with an inlet valve (10), - an adjusting mechanism (16) by means of which the lift of the inlet valve (10) is variable, a means for determining the rough running (LR) of the internal combustion engine (1), and a control device (26), which is coupled to the Verstellme- mechanism (16) and the means for determining the uneven running (LR), and which is designed such that o the stroke of the intake valve (10) upon fulfillment of a
Umschaltbedingung (USB) verändert wird, o eine Laufunruhe (LR) der Brennkraftmaschine (1), welche durch die Veränderung des Hubs verursacht wird, ermittelt wird, o die Umschaltbedingung (USB) in Abhängigkeit von derChangeover condition (USB) is changed, o a running noise (LR) of the internal combustion engine (1), which is caused by the change of the stroke, is determined, o the switching condition (USB) depending on the
Laufunruhe (LR) verändert wird. Running Rest (LR) is changed.
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