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    • 专利摘要:
    Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen von Verstellvorgängen für Ventile (11) bei Brennkraftmaschinen mit mehreren Brennkammern (10) sowie eine Brennkraftmaschine, die zur Durchführung derartiger Verfahren geeignet ist. DOLLAR A Bei einem Verfahren zum Durchführen von Verstellvorgängen für Ventile (11) bei Brennkraftmaschinen mit mehreren Brennkammern (10) werden Umschaltvorgänge durchgeführt. Während eines Umschaltvorgangs werden Brennkammern (10) zugeordnete Ventile (11) verstellt, so dass wenigstens eines aus veränderter Ventilöffnungszeit (Eventdauer) und verändertem Ventilhub erzeugt wird, wobei nach dem Abschließen des wenigstens einen Umschaltvorgangs das Verstellen der entsprechenden zugeordneten Ventile (11) aller Brennkammern (10) erfolgt. Gemäß der Erfindung erfolgt eine Seiquenz von Umschaltvorgängen, um das Verstellen der zugeordneten Ventile (11) aller Brennkammern (10) zu erreichen. Dabei wird das Antriebsmoment der Brennkraftmaschine vor einem Umschaltvorgang und nach einem Umschaltvorgang ermittelt und ein nachfolgender Umschaltvorgang der Sequenz von Umschaltvorgängen erst dann durchgeführt, wenn das Antriebsmoment nach dem vorherigen Umschaltvorgang den Wert des Antriebsmomentes vor diesem Umschaltvorgang wieder erreicht hat.
    公开号:DE102004031295A1
    申请号:DE200410031295
    申请日:2004-06-29
    公开日:2006-01-26
    发明作者:Uwe Feldmann；Rainer Wolf
    申请人:Audi AG；
    IPC主号:F02D13-02
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen vonVerstellvorgängenfür Ventilebei Brennkraftmaschinen mit mehreren Brennkammern sowie eine Brennkraftmaschine,die zur Durchführungderartiger Verfahren geeignet ist.
    [0002] Esist bekannt, bei Brennkraftmaschinen verstellbare Ventile vorzusehenund entsprechende Möglichkeitenzum Ansteuern einer Ventilverstellvorrichtung oder zum entsprechendenAnsteuern der Ventile vorzusehen. Es ist dabei bekannt, bei der Ventilverstellungzur Beeinflussung der Leistungsbereitstellung und des Kraftstoffverbrauchsder Brennkraftmaschine wenigstens die Einlassventile der Brennkammern,durch welche das Brenngas fürden Verbrennungsvorgang in den Brennkammern zugeführt wird – in derRegel Umgebungsluft -, zu verstellen. Die Verstellung kann dabeidie Ventilöffnungsdauer(Eventdauer) und den Ventilhub verstellen. Auch eine Verstellungvon Eventdauer und Ventilhub ist denkbar. Das Verstellen von kleinenVentilöffnungenund kurzen Eventdauern hin zu größeren Ventilöffnungenbzw. längerenEventdauern hat dabei zur Folge, dass mehr Brenngas in die Brennkammern gelangtund somit eine größere Mengean Kraftstoff bei einem Verbrennvorgang innerhalb der Brennkammerverbrannt werden kann, wodurch eine größere Antriebsleistung aus demVerbrennungsvorgang erzeugt wird.
    [0003] Dabeisind sowohl kontinuierlich arbeitende Verstelleinrichtungen bekannt,beispielsweise Magnetventile, deren Eventdauern frei veränderbarsind, als auch diskret arbeitende Einrichtungen, beispielsweiseNockenwellenverstellungen, bei welchen über einen Nockenwellenstellereine von mehreren wirksamen Spuren eines Nockens ausgewählt wird,wobei die Nockenspuren sich durch die Gestaltung des Nockens unterscheidenund so unterschiedliche Ventilbetätigungen erzeugbar sind.
    [0004] EinNachteil bei derartigen Ventilverstellungen ist darin zu sehen,dass bei einem Umschalten der Brennkammern von einem Betriebszustandin einen anderen Betriebszustand der betätigten Ventile zunächst einLeistungssprung auftritt. Dieser ist schon allein dadurch bedingt,dass die Zufuhr von Brenngas in die Brennkammern nicht ausschließlich über dieBetätigungder Einlassventile gesteuert wird, sondern auch über eine stromaufwärts derEinlassventile angeordnete Drosselklappe bzw. über den einzelnen Zylindernzugeordnete Drosselklappen. Erfolgt ein Verstellen des Ventilhubesder Einlassventile von Brennkammern, so muss sich der Volumenstrom über diewenigstens eine Drosselklappe entsprechend ändern. Erfolgt ein Umschaltvorgang imSinne des Erzeugens größerer Ventilhübe und/oderlängererEventdauern, so muss der Volumenstrom Brenngas zum Einlassventildurch Schließender Drosselklappe verringert werden, während bei einem Verstellenim Sinne des Erzeugens kleinerer Ventilhübe und/oder kürzerer Eventdauernein Vergrößern desLuftdrucks stromabwärtsder Drosselklappe durch Betätigender Drosselklappe im Sinne des Öffnensund Erzeugens eines größeren Volumenstroms über dieDrosselklappe erfolgen muss, damit der Volumenstrom an Brenngas über dasEinlassventil so beeinflusst wird, dass das in einem Verbrennungsvorgangerzeugte Antriebsmoment vor und nach dem Umschaltvorgang einanderentsprechen. Jedoch ist im Bereich des Strömungskanals zwischen Drosselklappeund Einlassventil ein bestimmtes Volumen an Brenngas vorhanden undauch die Änderungdes Volumenstroms erfolgt nicht schlagartig sondern diskret, sodass es eine gewisse Zeit dauert, bis der Volumenstrom das Brenngases andie Umstellung der Ventile angepasst ist. Die Zeitdauer kann dabeieine geringe Anzahl von Zündzyklenumfassen. Hierdurch wird bei einem Umschaltvorgang ein kurzzeitigersprunghafter Anstieg oder Einbruch des erzeugten Antriebsmomentsder Brennkraftmaschine in Kauf genommen.
    [0005] Aufgabeder Erfindung ist es eine sprunghafte Änderung des Antriebsmomentseiner Brennkraftmaschine währendeines solchen Umschaltvorgangs zu vermeiden.
    [0006] DieseAufgabe wird durch ein Verfahren gemäß der Erfindung gelöst, wobeierfindungsgemäß ausgebildeteBrennkraftmaschinen bevorzugt zur Durchführung eines entsprechendenVerfahrens geeignet sind.
    [0007] Beieinem Verfahren zum Durchführenvon Verstellvorgängenfür Ventilebei Brennkraftmaschinen mit mehreren Brennkammern werden Umschaltvorgänge durchgeführt. Während einesUmschaltvorgangs werden Brennkammern zugeordnete Ventile verstellt,so dass wenigstens eines aus veränderter Ventilöffnungszeit(Eventdauer) und verändertem Ventilhuberzeugt wird, wobei nach dem Abschließen des wenigstens einen Umschaltvorgangsdas Verstellen der entsprechenden zugeordneten Ventile aller Brennkammernerfolgt. Gemäß der Erfindungerfolgt eine Sequenz von Umschaltvorgängen um das Verstellen derzugeordneten Ventile aller Brennkammern zu erreichen. Dabei wirddas Antriebsmoment der Brennkraftmaschine vor einem Umschaltvorgang undnach einem Umschaltvorgang ermittelt und ein nachfolgender Umschaltvorgangder Sequenz von Umschaltvorgängenerst dann durchgeführt,wenn das Antriebsmoment nach dem vorherigen Umschaltvorgang denWert des Antriebsmomentes vor diesem Umschaltvorgang wieder erreichthat.
    [0008] Durchdiese Maßnahmeerfolgt das Aufteilen des Sprungs in der Entwicklung des Antriebsmomentsauf die gesamte Anzahl von Umschaltvorgängen innerhalb der Sequenzvon Umschaltvorgängen, sodass der einzelne Sprung im Antriebsmoment einen geringeren Werthat und somit zumindest im Betrieb der Brennkraftmaschine wenigerstark ins Gewicht fällt.Er ist insbesondere fürden Nutzer der Brennkraftmaschine im Betrieb der Brennkraftmaschine,beispielsweise in einem Fahrzeug, nicht bemerkbar. Die Veränderungin Ventilöffnungszeit und/oderVentilhub kann dabei sowohl im Sinne eines Vergrößerns als auch im Sinne desVerringerns des entsprechenden Wertes erfolgen. Die Durchführbarkeitdes erfindungsgemäßen Verfahrensist davon unabhängig.
    [0009] Gemäß bevorzugterAusgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei einem Umschaltvorgangder Sequenz von Umschaltvorgängendas Umschalten der zugeordneten Ventile einer bestimmten Anzahlvon Brennkammern, insbesondere von bis zu vier Brennkammern erfolgt.In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,dass bei jedem Umschaltvorgang der Sequenz von Umschaltvorgängen diezugeordneten Ventile genau einer Brennkammer verstellt werden. Durchdiese Maßnahmewird der Sprung im Antriebsmoment der Brennkraftmaschine auf möglichsteine großeAnzahl einzelner Umschaltvorgängeverteilt. Somit ist der Sprung beim einzelnen Umschaltvorgang möglichst gering.Die Anzahl der Umschaltvor gängeist in Abhängigkeitinsbesondere der Gesamtzahl von Brennkammern in der Brennkraftmaschinezu bestimmen. Je größer dieAnzahl der Brennkammern, desto größer ist die Anzahl von Brennkammernder zugeordneten Ventile, bei einem einzelnen Umschaltvorgang derSequenz von Umschaltvorgängenverstellt werden kann. Die größtmögliche Anzahlan Umschaltvorgängen,nämlichdas brennkammerweise Umschalten der zugeordneten Ventile der Brennkammern,verteilt den Sprung im Antriebsmoment auf eine möglichst große Anzahl an Umschaltvorgängen, sodass der einzelne Sprung den geringsten Wert erreicht. Andererseitssteigt mit der Zahl von Umschaltvorgängen die Dauer der Sequenz,was nicht über eingewisses Maß hinauserwünschtist.
    [0010] ImSinne der vorliegenden Erfindung liegt der Wert des Antriebsmomentsnach einem Umschaltvorgang auch dann wieder bei dem Wert vor dem Umschaltvorgang,wenn er sich überdie Dauer des Umschaltvorgangs hinweg so verändert hat, dass sich das Antriebsmomentin einer Kurve mit stetiger Ableitung verändert. Dies entspricht demAufrechterhalten einer kontnuierlichen Änderung (Steigerung oder Verringerung)des Antriebsmoments der Brennkraftmaschine, wie sie insbesondereaufgrund entsprechender Betätigungdes Fahrpedals durch den Fahrer veranlasst wird.
    [0011] Gemäß bevorzugterAusgestaltung der Erfindung umfassen die einem Umschaltvorgang zugeordnetenVentile einer Brennkammer wenigstens die Einlassventile des Brenngases,durch welche das Brenngas in die Brennkammer gelangt.
    [0012] Gemäß weiterführenderAusgestaltung ist vorgesehen, dass stromaufwärts des Einlassventils wenigstenseine Drosselklappe zum Steuern des Volumenstroms an Brenngas angeordnetist. Die wenigstens eine Drosselklappe stellt die Eingriffsmöglichkeitzum Steuern des Volumenstroms an Brenngas dar. Insbesondere wirddie Drosselklappe bei Umschaltvorgängen derart angesteuert, dassder Volumenstrom durch Erzeugen eines gleichmäßigen Antriebsmoments gesteuertist.
    [0013] Einederartige Steuerung des Volumenstroms über die Drosselklappe ermöglicht,die von der Brennkraftmaschine erzeugte Antriebsleistung zu steuernund das Antriebsmoment vor jedem der Umschaltvorgänge einerSequenz von Umschaltvorgängenan den Volumenstrom anzupassen, der erforderlich wäre, wennder Betrieb der Brennkraftmaschine mit dem Betriebszustand betriebenwürde,der nach einem Umschaltvorgang vorliegt. Erst wenn sich das entsprechendeAnsteuern der Drosselklappe entsprechend ausgewirkt hat, wird derUmschaltvorgang tatsächlichdurchgeführt.Dies führt,bei einem Umschalten von kleinen Ventilhüben bzw. Eventdauern in Richtungauf größere Ventilhübe bzw.Eventdauern, zunächstzu einem Einbruch der Antriebsleistung, welche aber durch den nachfolgendenUmschaltvorgang wieder kompensiert wird.
    [0014] Umgekehrtist es auch möglich,zunächst denUmschaltvorgang durchzuführenund anschließend,also nachlaufend, die Verstellung der Drosselklappe vorzunehmen.In diesem Fall kommt es währendeines Umschaltvorganges im Sinne eines Vergrößerns von Eventdauer und/oderVentilhub zunächstzu einem Erhöhendes Antriebsmoments und einem aufgrund der Verstellung der Drosselklappe nachfolgendenAbfallen auf das vorherige Antriebsmoment der Brennkraftmaschine.
    [0015] DieVerstellung der Drosselklappe bezüglich eines Umschaltvorgangesder Sequenz von Umschaltvorgängenkann situationsabhängigerfolgen. Insbesondere ist aber vorzuziehen, dass für alle Umschaltvorgänge einerSequenz von Umschaltvorgängenstets entweder ein voreilendes oder nacheilendes Steuern der Drosselklappevorgenommen wird. Es ist möglich,dass bei einer Brennkraftmaschine ausschließlich voreilendes oder nacheilendesSteuern der Drosselklappe erfolgt, andererseits kann es auch möglich sein,voreilendes oder nacheilendes Verstellen der Drosselklappe miteinanderzu kombinieren. So kann beispielsweise Umschaltvorgängen, dieim Prinzip zu einer höherenAntriebsleistung der Brennkraftmaschine führen, ein voreilendes Steuern derStellung der Drosselklappe zugeordnet sein, während Umschaltvorgängen, dieprinzipiell ein Verringern der Antriebsleistung der Brennkraftmaschine zurFolge haben, ein nacheilendes Steuern der Drosselklappe zugeordnetsein. Auch die umgekehrte Vorgehensweise ist denkbar. Die Auswahlder Vorgehensweise wird insbesondere in Abhängigkeit der Betriebseigenschaftender Brennkraftmaschine und insbesondere hinsichtlich des Erzielenseines größtmöglichenGleichlaufs des Antriebsmoments der Brennkraftmaschine getroffen.Es handelt sich bei der Auswahl der Zuordnung also insbesondereum eine in Abhängigkeitder Betriebsparameter der Brennkraftmaschine ausgewählte Zuordnung,die insbesondere im Einzelfall abgestimmt ist.
    [0016] Gemäß bevorzugterAusgestaltung der Erfindung erfolgt in Zusammenhang mit der Durchführung derUmschaltvorgängeund dem Verstellen der zugeordneten Ventile von Brennkammern auchein entsprechendes Anpassen des Zündzeitpunktes, also des Zündens desVerbrennungsvorganges innerhalb der Brennkammer. Diese Anpassungermöglichtdie Gestaltung effizienterer Verbrennungen in den Brennkammern beider Durchführungvon Umschaltvorgängen.
    [0017] Gemäß bevorzugterAusgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Umschalteneiner Auswahl eines aus einer Anzahl von zueinander diskreten undvoneinander verschiedenen Betriebszuständen insbesondere hinsichtlichder Eventdauer und des Ventilhubes der zugeordneten Ventile einer Brennkammerbesteht. Die Anzahl der voneinander verschiedenen, möglichenBetriebszuständeder zugeordneten Ventile der Brennkammern beträgt dabei vorzugsweise nichtmehr als 5 und beträgtinsbesondere 2 oder 3. Ein Umschalten der zugeordneten Ventile istalso eine Auswahl aus einer kleinen möglichen Anzahl unterschiedlicher,aber vordefinierter Ventilbetätigungen.
    [0018] Gemäß bevorzugterAusgestaltung der Erfindung weist eine Brennkraftmaschine zur Durchführung eineserfindungsgemäßen Verfahrensmehrere Brennkammern auf, wobei jede der Brennkammern wenigstensein Ventil aufweist, das einem Umschaltvorgang zugeordnet ist, undzwischen unterschiedlichen Betriebszuständen umschaltbar ist. Darüber hinausist ein Steuergerätvorgesehen, das überentsprechendes Ansteuern einer Umschalteinrichtung zum Durchführen derUmschaltvorgängedient. Dabei sind die Umschaltvorgänge so gestaltet, dass die Umschaltvorgänge einerFolge von Umschaltvorgängenunabhängigvoneinander durchführbarsind.
    [0019] Eineso gestaltete Brennkraftmaschine ist geeignet, Umschaltvorgänge aufeine Sequenz von Umschaltvorgängenzu verteilen und somit eine gleichmäßigere Entwicklung des Antriebsmoments während einesUmschaltvorgangs zu gewährleisten. DemSteuergerätsind darüberhinaus vorzugsweise Einrichtungen zum Erfassen des Antriebsmoments derBrennkraftmaschine zugeordnet. Diese Einrichtungen können insbesondereSensoren und Auswerteeinrichtungen aber auch Berechnungseinrichtungenzum Ermitteln des Antriebsmoments aus Zustandsgröße umfassen.
    [0020] Invorteilhafter weiterführenderAusgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die zugeordnetenVentile mittels Nocken einer Nockenwelle betätigt werden, wobei eine Nockenwellenverstelleinrichtungvorgesehen ist, welche durch Verstellen der Nocken unterschiedlicheVentilbetätigungender zugeordneten Ventile erzeugt.
    [0021] Esentspricht einer weitergehenden vorteilhaften Ausgestaltung, wenndie Nockenwellenverstelleinrichtung durch Verschieben der Lage derNockenwelle unterschiedliche Nockenkonturen der Nocken in Eingriffmit dem zugehörigenVentil bringt. Dies stellt eine einfachere und kostengünstig zurealisierende Maßnahmedar, um eine brennkammerindividuelle Verstellung der Ventile zuerzeugen.
    [0022] Gemäß vorteilhafterweiterführenderAusgestaltung ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine eine Drosselklappeaufweist, wobei der Volumenstrom Verbrennungsluft stromabwärts derDrosselklappe auf die einzelnen Brennkammern verteilt wird und denEinlassventilen der Brennkammer zugeführt wird.
    [0023] InweiterführenderAusgestaltung ist vorgesehen, dass die verstellbare Drosselklappein ihrer Stellung durch Ansteuerung vom Steuergerät für die Umschaltvorgänge ansteuerbarist.
    [0024] Im Übrigen istdie Erfindung nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestelltenAusführungsbeispielsnäher erläutert. Dabeizeigen:
    [0025] 1 für eine Anzahlvon Zündzyklenden Verlauf der Motordrehzahl und den Verlauf der Drehmomentenkurve über eineSequenz von Umschaltvorgängenbei voreilender Anpassung der Drosselklappe;
    [0026] 2 denVerlauf von Drehzahlkurve und Drehmomentenkurve über eine Sequenz von Umschaltvorgängen beinacheilender Anpassung der Drosselklappe; und
    [0027] 3 inschematischer Darstellung eine Brennkraftmaschine, die zur Durchführung eineserfindungsgemäßen Verfahrensgeeignet ist.
    [0028] Die 1 und 2 zeigenjeweils den Verlauf von Drehmomentenkurve I und Saugrohrdruck II einersechszylindrigen Brennkraftmaschine bei einem Umschaltvorgang vonkleiner zu großerEventdauer und Ventilhub bei einer Nockenwellenverstellung, beider die Nocken der Einlassventile in die Brennkammer den Umschaltvorgängen zugeordnet sindund bei denen bei jedem Umschaltvorgang einer der sechs Zylinderumgeschaltet wird, d. h. die Verstellung für die Nockenwelle betätigt wird,so dass die andere Nockenkurve des Nockens im Betrieb der BrennkraftmaschineVerwendung findet. Eine Sequenz von Umschaltvorgängen umfasst somit sechs Umschaltvorgänge, dienacheinander ausgeführt werden.Dabei kann die Umschaltung der Zylinder in einer festgelegten Reihenfolge,beispielsweise in Zündreihenfolge,oder aber auch nach anderen Kriterien durchgeführt werden.
    [0029] Inder Zeichnung ist fürjeden der sechs Umschaltzeitpunkte angezeigt, wie der Zustand desentsprechenden Zylinders ist. Ein hoher Balken zeigt dabei an, dassder Öffnungszustandder Drosselklappe 19 dem Bedarf der Brennkammer entspricht,ein niedriger Balken, dass dies nicht der Fall ist. Ein nicht gefüllter Balkenzeigt an, dass kein Umschaltvorgang stattgefunden hat für diesenZylinder, währenddie Füllungdes Balkens anzeigt, dass ein Umschaltvorgang für diesen Zylinder erfolgte.
    [0030] Diebeiden Kurven I, II zeigen zum einen den Saugrohrdruck der Brennkraftmaschineund zum anderen den Verlauf des Drehmoments der Antriebswelle, alsodes Antriebsmoments der Brennkraftmaschine. Dabei ist für die beidenKurven I, II überder Anzahl der erfolgten Zündzyklender Verlauf dargestellt, wobei währendjedem Zündzykluseine Zündungjeder Brennkammer erfolgt.
    [0031] Ausbeiden Figuren ist ersichtlich, dass der Saugrohrdruck II stromabwärts derDrosselklappe 19 der Brennkraftmaschine bei einem derartigenUmschaltvorgang sinkt, währenddas von der Brennkraftmaschine erzeugte Antriebsmoment vor und nachdem der Sequenz von Umschaltvorgängeneinander entspricht.
    [0032] ImFalle der in 1 dargestellten Sequenz vonUmschaltvorgängenwird beim ersten Umschaltvorgang zunächst die Stellung der Drosselklappean den Zustand nach der Umschaltung angepasst, dies ist durch dieBalkenhöhedes ersten Balkens ersichtlich, wobei die Balkenfüllung für den erstenZylinder anzeigt, dass beim Wiederansteigen des Antriebsmomentsein Umschaltvorgang stattfand. Die kurzen Balken der weiteren Zylinderzeigen an, dass die Füllungder Brennkammer nicht den Erfordernissen des Betriebszustandes dernoch nicht umgeschalteten Zylinder entspricht. Durch das Schließen derDrosselklappe erfolgt ein Einbruch des Antriebsmoments bis zu demZeitpunkt, an dem sich der Luftmassenstrom über die Drosselklappe an dieerwünschteSituation angepasst hat und das Umschalten der Ventilbetätigung vonder kleinen auf die größere Eventdauerund/oder Ventilhub erfolgt. In diesem Zeitpunkt springt das Antriebsmomentschlagartig wieder zurückauf den Ausgangswert, so dass dann die Umschaltung der Drosselklappefür dennächstenUmschaltvorgang des Sequenz von Umschaltvorgängen vorgenommen werden kann.
    [0033] Eswird wiederum zunächstdie Stellung der Drosselklappe angepasst und zwar auf einen solchenWert, dass zwei Zylinder mit einem ausreichenden Luftmassenstromversorgt werden können,währenddie anderen vier Zylinder nicht mit einem ausreichenden Luftmassenstromversorgt werden. Aus der 1 ist ersichtlich, dass derAbfall des Antriebsmoments bei der Umschaltung des zweiten Zylindersetwas geringer ist, als bei der Umschaltung des ersten Zylinders,bis sich der Luftmassenstrom an den gewünschten Wert angepasst hatund nachfolgend das Umschalten der Ventilbetätigung erfolgen kann. Entsprechenddem ersten Umschaltvorgang und dem Einleiten des zweiten Umschaltvorgangswird fürden zweiten Umschaltvorgang nunmehr nach dem Umschalten des Betriebszustandsder Ventilbetätigung wiederdas Antriebsmoment erzeugt, welches vor dem Beginn der Sequenz vonUmschaltvorgängen erzeugtwurde. Die Vorgehensweise wiederholt sich insgesamt zyklisch auchfür dendritten bis sechsten Umschaltvorgang, wobei der entstehende Drehmomentenabfallbei jedem der Umschaltvorgängegeringer wird.
    [0034] Über diegesamten Umschaltvorgängehinweg erfolgt schrittweise eine Reduktion des Drucks im Saugrohrstromabwärtsder Drosselklappe, so dass die Druckdifferenz zwischen Brennkammerund vor dem Einlassventil entstehenden Druck geringer wird und damiteine Dosierung des Volumenstromes über das Einlassventil 11 erfolgt,wobei letztendlich der Luftmassenstrom über das Einlassventil 11 bei größerer Eventdauerund größerem Ventilhubdennoch größer ist,als der Luftmassenstrom bei kleinerer Eventdauer und kleinerem Ventilhub,obgleich hier die Druckdifferenz zwischen dem Druck vor dem Einlassventil 11 undder Brennkammer 10 größer ist.
    [0035] DerVerlauf der Kurve des Antriebsmoments in der 1 ist aufgrunddes vor dem Umschaltvorgang fürdie Ventilbetätigungerfolgenden Stellvorgangs der Drosselklappe eine Sägezahnkurve,welche nach unten weisende Flan ken aufweist, d. h. vor einem Umschaltvorgangder Ventile erfolgt ein Absenken des Antriebsmoments mit einem nachfolgendensprunghaften Anstieg des Antriebsmoments auf das zuvor geleisteteNiveau. Die Sägezahnkurve weistalso zunächsteine abflachende Dreiecksflanke auf und danach eine senkrechte Sprungflanke.
    [0036] DieVorgehensweise fürden Umschaltvorgang gemäß der 2 istgenau umgekehrt bezüglichdem Umschaltvorgang gemäß der 1.Zunächsterfolgt das Umschalten der Ventilbetätigung, d. h. zuerst wird dieBetätigungdes Ventils von der kleinen Eventdauer zur großen Eventdauer und vom kleinenVentilhub zum großenVentilhub durchgeführt.Es erfolgt zunächstein sprunghafter Anstieg des Antriebsmoments und erst nach dem Nachführen derStellung der Drosselklappe ein entsprechendes Abfallen des Saugrohrdrucksstromabwärtsder Drosselklappe und stromaufwärtsder Einlassventile der Brennkammern. Es erfolgt also zunächst ein sprunghafterAnstieg des Antriebsmoments, wobei durch das Nachführen derStellung der Drosselklappe ein Abfallen des Antriebsmoments aufdas Ausgangsniveau erfolgt.
    [0037] Entsprechendder Vorgehensweise gemäß der 1 erfolgtauch ein sequentielles Vorgehen für die weiteren Brennkammernder Brennkraftmaschine in der 2, so dasssich insgesamt eine Sequenz von Umschaltvorgängen mit sechs Anstiegen in senkrechtemKurvenverlauf und anschließendsechs abfallende Flanken ergibt, wobei auch hier der Sprung im Antriebsmomentbei jedem weiteren Umschaltvorgang geringer wird.
    [0038] Beibeiden Vorgehensweisen ergibt sich eine Verteilung des Sprungs imVerlauf der Drehmomentenkurve aufgrund der Umschaltung aller Zylinderauf eine Anzahl kleiner Sprüngegegenübereinem großenDrehmomentensprung bei einem gleichzeitig für alle Zylinder erfolgendenUmschaltvorgang.
    [0039] Die 3 zeigtin schematischer Darstellung den Aufbau einer Brennkraftmaschinemit einer Brennkammer 10, der über das Einlassventil 11 Brenngaszugeführtwird. Dabei wird das Einlassventil 11 über den Nocken der Nockenwelle 21 betätigt. DerNocken 14 der Nockenwelle 21 weist dabei in der Darstellungmehrere, nämlichzwei Nockenkurven 14a und 14b auf, welche sichdurch unterschiedliche Nockenkonturen voneinander unterscheiden,so dass in Abhängigkeitdavon, welche der beiden Nockenkurven auf das Einlassventil 11 einwirkt,unterschiedliche Ventilöffnungenund damit auch unterschiedliche Befüllungen der Brennkammer 10 mit Brenngaseintreten. Die Auswahl der Nockenkurven 14a bzw. 14b derNockenwelle 21 erfolgt dabei über einen Nockenwellensteller 15,der auf die Nockenwelle bzw. auf die Nocken einwirkt und dadurcheinen der beiden Nockenkurven 14a, 14b in Kontaktmit dem Ventilschaft des Einlassventils 11 bringt. DerNockenwellensteller 15 dazu von dem Nockenwellensteuergerät 16 angesteuert,welches Teil eines Motorsteuergerätes sein kann, und die Auswahlvornimmt, welche der beiden Nockenkurven wirksam sein soll. Anstelleder im Beispiel dargestellten zwei Nockenkurven 14a, 14b können Nockenauch mehr als zwei Nockenkurven aufweisen, wobei mit zunehmenderAnzahl der Nocken eine größere Anzahl möglicherVentilöffnungendes Einlassventils 11 erzeugt werden kann.
    [0040] DasBrenngas wird dabei überdas Saugrohr 20 angesaugt und überströmt die Drosselklappe 19, welchein dem Saugrohr 20 angeordnet ist. Hierdurch wird sichergestellt,dass stromabwärtsder Drosselklappe ein bestimmter Druck herrscht, da die Stellung derDrosselklappe und die Druckdifferenz zwischen Umgebungsdruck undDruck stromabwärtsder Drosselklappe 19 miteinander korreliert sind und über den Drosselklappensteller 17 dieStellung der Drosselklappe 19 derart gesteuert werden kann,dass die Druckverhältnissestromabwärtsder Drosselklappe 19 gesteuert sind. Stromabwärts derDrosselklappe 19 schließt sich der Luftverteiler 13 an,in den der Ansaugkanal 20 mündet. Der Luftverteiler 13 verteiltdie einströmendeLuft und das Brenngas auf die verschiedenen Saugrohre 12,die den einzelnen Brennkammern 10 der Brennkraftmaschinezugeordnet sind. Das Ansteuern der Drosselklappe 19 erfolgtdabei überdie Einrichtung 18.
    [0041] Alternativzu dem gezeigten Ausführungsbeispielsind auch andere Anordnungen der Drosselklappen im Strömungspfaddes Ansaugtraktes möglich.So kann es durchaus möglichsein, dass jeweils eine Drosselklappe in jedem der Saugrohre 12 angeordnetist. Andererseits könnenauch noch weitere Funktionselemente im Strömungspfad, beispielsweise Schaltsaugrohre,vorgesehen sein, welche das Verhalten des Luftmassenstromes beeinflussen.
    [0042] Inder schematischen Darstellung der 3 ist dabeinur eine Brennkammer 10 gezeichnet, weitere Brennkammernkönnenjedoch vorgesehen sein und zusammen die Brennkraftmaschine bilden.Die Stellung der Drosselklappe 19 wird über den Drosselklappensteller 17 beeinflusst.Dabei wird die Drosselklappe 19 über den Steller 17 imSinne des Erzeugens einer ermittelten Sollstellung für die Drosselklappe 19 angesteuert,die vorzugsweise überden Drosselklappenwinkel definiert wird. Der Drosselklappenwinkelnimmt dabei vorzugsweise Werte im Wertebereich zwischen 0° und 90° ein, wobei0° im Wesentlicheneiner geschlossenen den Durchlass durch den Ansaugkanal 20 verschließenden Stellung entspricht – in derZeichnung eine senkrechte Stellung -, während ein Drosselklappenwinkelim Wertebereich um 90° einervollständiggeöffnetenStellung – inder Zeichnung waagerechten Stellung – entspricht, wobei das Überströmen derDrosselklappe nahezu ohne Strömungswiderstanderfolgt. Das Erzeugen der Drosselklappenstellung erfolgt durch den Drosselklappenstelleroder Steller 17, welcher einen Vorgabewert für die Stellungder Drosselklappe durch die Steuereinrichtung 18, auchDrosselklappensteuerung genannt, erhält. Gemäß der Erfindung wird, vor oderwährenddes Umstellens der Nockenwellenposition von der einen Nockenwellenkurve 14a aufdie andere Nockenwellenkurve 14b oder umgekehrt durch denNockenwellensteller 15 bei der Ermittlung der Sollpositionfür dieDrosselklappe 19 in der Steuereinrichtung 18 eineandere Zuordnungsfunktion fürdie Ermittlung des Drosselklappenwinkels bzw. der Stellung der Drosselklappe 19 verwendet.In dem dargestellten Ausführungsbeispielführt beispielsweisedie Nockenkurve 14a zu kleineren, kurzzeitigeren Ventilöffnungendes Einlassventils 11, während die Nockenkurve 14b größere undlänger anhaltendeVentilöffnungendes Einlassventils 11 bewirkt.
    [0043] SowohlSteuereinrichtung 18 fürdie Drosselklappe als auch das Nockenwellensteuergerät können miteinanderin Verbindung stehen und Einrichtungen zum Erfassen des Antriebsmomentsumfassen, aufgrund derer der Ablauf der Sequenz von Umschaltvorgängen durchgeführt wird.
    权利要求:
    Claims (16)
    [1] Verfahren zum Durchführen von Verstellvorgängen für Ventile(11) bei Brennkraftmaschinen mit mehreren Brennkammern(10), – wobeiwenigstens ein Umschaltvorgang durchgeführt wird, – während dessenBrennkammern (10) zugeordnete Ventile (11) verstelltwerden, so dass wenigstens eines aus veränderten Ventilöffnungszeitenund verändertenVentilhübenerzeugbar wird, so dass nach dem Abschließen des wenigstens einen Umschaltvorgangsdas Verstellen von zugeordneten Ventilen (11) aller Brennkammern(10) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass – eine Sequenzvon Umschaltvorgängendurchgeführtwird um das Verstellen der zugeordneten Ventile (11) allerBrennkammern (10) zu erreichen, – wobei das Antriebsmomentder Brennkraftmaschine vor einem Umschaltvorgang ermittelt wird, – das Antriebsmomentnach einem Umschaltvorgang ermittelt wird, – ein nachfolgender Umschaltvorgangder Sequenz erst dann durchgeführtwird, wenn das Antriebsmoment nach dem vorherigen Umschaltvorgangder Sequenz den Wert des Antriebsmoments vor diesem Umschaltvorgangwieder erreicht hat.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass bei einem Umschaltvorgang zugeordnete Ventile (11)einer bestimmten Anzahl von Brennkammern (10), insbesonderevon 1 bis 4 Brennkammern (10) verstellt werden.
    [3] Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,dass bei jedem Umschaltvorgang der Sequenz von Umschaltvorgängen diezugeordneten Ventile (11) genau einer Brennkammer (10)verstellt werden.
    [4] Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die einer Brennkammer (10) zugeordnetenVentile (11) wenigstens die Einlassventile (11)des Brenngases umfassen, durch die das Brenngas in die Brennkammer (10)gelangt.
    [5] Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass stromaufwärtsdes Einlassventils (11) wenigstens ei ne Drosselklappe (19)zum Steuern des Volumenstroms an Brenngas angeordnet ist.
    [6] Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,dass die wenigstens eine Drosselklappe (19) derart angesteuertwird, dass der Volumenstrom im Sinne des Erzeugens eines gleichmäßigen Antriebsmomentsgesteuert ist.
    [7] Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,dass die Stellung der wenigstens einen Drosselklappe (19)nach einem Umstellvorgang an den dann erforderlichen Volumenstromangepasst wird.
    [8] Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,dass die Stellung der wenigstens einen Drosselklappe (19)vor dem Durchführeneines Umstellvorgangs an den nach dem Umstellvorgang erforderlichenVolumenstrom angepasst wird.
    [9] Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet,dass der Druck stromabwärtsder Drosselklappe (19) als Maß für das Antriebsmoment herangezogenwird.
    [10] Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass beim Umschalten auch eine Anpassung des Zündzeitpunktes für die umgeschaltetenBrennkammern erfolgt.
    [11] Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass das Umschalten eine Auswahl eines aus einerdiskreten Anzahl von voneinander verschiedenen Betriebszuständen derVentile (11) ist, wobei die Anzahl voneinander verschiedenerBetriebszuständeder Ventile (11) vorzugsweise nicht größer als 5 ist und insbesondere 2oder 3 beträgt.
    [12] Brennkraftmaschine zur Durchführung eines Verfahrens nacheinem der vorangegangenen Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine mehrere Brennkammern(10) aufweist, jede der Brennkammern (10) wenigstensein einem Umschaltvorgang zugeordnetes Ventil (11) aufweist,sowie ein Steuergerät(16) zum Erzeugen von Umschaltvorgängen durch entsprechendes Betätigen derzugeordneten Ventile (11) aufweist, welche unabhängig voneinanderumschaltbar sind.
    [13] Brennkraftmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,dass die zugeordneten Ventile (11) mittels Nocken (14)einer Nockenwelle betätigt werden,wobei eine Nockenwellenverstelleinrichtung (15) vorgesehenist, die durch Verstellen der Nocken (14) unterschiedlicheVentilbetätigungender zugeordneten Ventile erzeugt.
    [14] Brennkraftmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,dass die Nockenwellenverstelleinrichtungen (15) durch Verschiebender Lage der Nockenwelle unterschiedliche Nockenkonturen (14a, 14b)der Nocken in Eingriff mit den zugehörigen Ventilen (11)bringt.
    [15] Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 12 bis14, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine eine Drosselklappe(19) aufweist, wobei stromabwärts der Drosselklappe (19) derVolumenstrom der Verbrennungsluft auf die einzelnen Brennkammern(10) verteilt wird.
    [16] Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 12 bis15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine verstellbare Drosselklappe(19) vorgesehen ist, wobei die Stellung der Drosselklappe(19) durch das Steuergerät (18) beeinflussbarist.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004031295B4|2008-03-13|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2006-01-26| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2008-09-11| 8364| No opposition during term of opposition|
    2019-05-13| R084| Declaration of willingness to licence|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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