Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Ventilsteuerung zum Ansteuern eines Gaswechselventils zur Einstellung der Leistung eines Verbrennungsmotors durch Öffnen und Schließen des Gaswechselventils, wobei das Öffnen und/oder Schließen des Gaswechselventils in Abhängigkeit einer Verzugszeit beim Öffnen und/oder Schließen des Gaswechselventils erfolgt.
Aus der JP-A-09329009 ist bereits ein Verfahren bekannt, bei dem über einem Hubsensor die Öffnungs- bzw. Schließposition eines Gaswechselventils erfasst. Ein Steuergerät berechnet die Zeitdifferenz, die zwischen dem Ansteuerungssignal und der tatsächlichen Erreichung der gewünschten Ventilhubposition verstreicht. Diese gemessene Zeitdifferenz fließt als Korrekturfaktor in die Ventilsteuerung ein.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Einstellung eines Gaswechselventils zu verbessern bzw. zu vereinfachen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäße durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Ventilsteuerung gemäß Anspruch 11 gelöst. Dabei erfolgt die Einstellung der Leistung eines Verbrennungsmotors durch Öffnen und Schließen eines Gaswechselventils, wobei das Öffnen und/oder Schließen des Gaswechselventils in Abhängigkeit einer Verzugszeit beim Öffnen und/oder Schließen des Gaswechselventils erfolgt, und wobei das Gaswechselventil zur Bestimmung der Verzugszeit eine vorgegebene Verstellzeit lang verstellt und das Öffnen und/oder das Schließen des Gaswechselventils detektiert wird.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird ein Signal zum Öffnen des Gaswechselventils in Abhängigkeit einer Öffnungs-Verzugszeit zwischen dem Beginn des Signals zum Öffnen des Gaswechselventils und dem Öffnen des Gaswechselventils gebildet und das Signal zum Öffnen des Gaswechselventils die vorgegebene Verstellzeit lang ausgegeben. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird ein Signal zum Schließen des Gaswechselventils in Abhängigkeit einer Schließ-Verzugszeit zwischen dem Beginn des Signals zum Schließen des Gaswechselventils und dem Schließen des Gaswechselventils gebildet und das Signals zum Schließen des Gaswechselventils die vorgegebene Verstellzeit lang ausgegeben.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die Verstellzeit verlängert, wenn kein Öffnen und/oder Schließen des Gaswechselventils detektiert wird.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die Verstellzeit so lange verlängert, bis ein Öffnen und/oder Schließen des Gaswechselventils detektiert wird.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die Öffnungs-Verzugszeit und/oder die Schließ-Verzugszeit in Abhängigkeit der Verstelltzeit ermittelt, wenn ein Öffnen und/oder Schließen des Gaswechselventils detektiert wird.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die Öffnungs-Verzugszeit und/oder die Schließ-Verzugszeit gleich der Verstellzeit gesetzt, wenn ein Öffnen und/oder Schließen des Gaswechselventils detektiert wird.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die Öffnungs-Verzugszeit und/oder die Schließ-Verzugszeit für das Gaswechselventil unabhängig von der Öffnungs-Verzugszeit und/oder der Schließ-Verzugszeit anderer Gaswechselventile des Verbrennungsmotors bestimmt.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die Öffnungs-Verzugszeit und/oder die Schließ-Verzugszeit für das Gaswechselventil zwischen Betriebsphasen des Verbrennungsmotors bestimmt.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird das Gaswechselventil zur Bestimmung der Öffnungs-Verzugszeit und/oder der Schließ-Verzugszeit unabhängig von einer durch den Betrieb des Verbrennungsmotors notwendigen Verstellung des Gaswechselventils verstellt.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird das Öffnen und/oder Schließen des Gaswechselventils durch Luftmassenmessung, zylinderindividuelle Luftmassenmessung, Saugrohrdruckmessung und/oder Brennraumdruckmessung detektiert.
weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Im Einzelnen zeigen:
Fig. 1 zeigt eine Ventilsteuerung 10 zur Steuerung eines Zuströmventils 3 und eines Abströmventils 4 zur Einstellung eines Gaswechselventils 1 eines Verbrennungsmotors. Das Gaswechselventil 1 ist einem Zylinderkopf 5 angeordnet. Mittels des Gaswechselventils 1 wird eine Öffnung 8 geöffnet oder geschlossen und somit ein Luftmassenstrom ṁi durch die Öffnung 8 in einen Zylinder des Verbrennungsmotors eingestellt. Es ist zudem eine Pumpe 6 zum Pumpen von Hydraulikflüssigkeit vorgesehen. Mittels des Zuströmventils 3 und des Abströmventils 4 wird der Zu- bzw. der Abfluß von Hydraulikflüssigkeit in einen hydraulischen Steller 2 gesteuert und damit das Gaswechselventil 1 bewegt. Ist das Zuströmventil 3 geöffnet und das Abströmventil 4 geschlossen, so strömt Hydraulikflüssigkeit derart in den hydraulischen Steller 2, daß sich das Ventil in Richtung z bewegt. Ist dagegen das Zuströmventil 3 geschlossen und das Abströmventil 4 geöffnet, strömt Hydraulikflüssigkeit derart aus dem hydraulischen Steller 2, daß sich das Gaswechselventil 1 in Richtung -z bewegt. Zur Aufnahme von durch das Abströmventil 4 abströmender Hydraulikflüssigkeit ist ein Speicher 7 für Hydraulikflüssigkeit vorgesehen. Das Zuströmventil 3 und das Abströmventil 4 werden durch Signale s3 und s4 von der Ventilsteuerung 10 gesteuert. Dazu ist die Ventilsteuerung 10 mit einem nicht dargestellten Körperschallsensor, Luftschallsensor, Luftmassensensor, Saugrohrdrucksensor, zylinderindividuellen Luftmassensensoren, Saugrohrdrucksensoren und/oder Brennraumdrucksensoren verbunden.
Fig. 2 zeigt einen Ablaufplan zur Bestimmung der Öffnungs-Verzugszeit des Gaswechselventils 1, der in beispielhafter Ausgestaltung auf der Ventilsteuerung 10 implementiert ist. Dabei bezeichnen Bezugszeichen 20 den Beginn des Ablaufs und Bezugszeichen 32 das Ende des Ablaufs. Nach Beginn 20 dieses Ablaufs folgt eine Abfrage 21, ob sogenannter Schub vorliegt. Unter Schub ist dabei zu verstehen, daß die Bewegungsenergie eines Fahrzeugs, das mit dem Verbrennungsmotor antreibar ist, den Verbrennungsmotor bewegt, ohne daß Kraftstoff im Verbrennungsmotor verbrannt wird. Liegt kein Schub vor, wird das Programm beendet. Liegt dagegen Schub vor, so folgt ein Initialisierungsschritt 22. Im Initialisierungsschritt 22 wird festgelegt, für welches i-te Gaswechselventil des Verbrennungsmotors die Öffnungs-Verzugszeit ermittelt werden soll.
Dem Initialisierungsschritt 22 folgt eine weitere Abfrage 23. Mittels der Abfrage 23 wird abgefragt, ob Schub vorliegt und ob Schubbetrieb (vorteilhaft z.B. mit geschlossenen Gaswechselventilen) zulässig ist. Liegt entweder kein Schub vor oder ist Schubbetrieb nicht zulässig, so wird das Programm beendet. Liegt dagegen Schub vor und ist der Schubbetrieb zulässig, so folgt eine Abfrage 24, ob der Luftmassenstrom ṁi durch die Öffnung 8 größer null ist. Ist der Luftmassenstrom ṁi durch die Öffnung 8 größer null, so folgt wiederum die Abfrage 23. Ist der Luftmassenstrom ṁi durch die Öffnung 8 dagegen nicht größer null, so folgt ein Schritt 25.
Im Schritt 25 wird für das i-te Gaswechselventil die Verzugszeit TAN(i) gleich einem Wert x gesetzt : TAN(i) = x. Zudem wird das Gaswechselventil eine Verstellzeit TAN(i) lang verstellt. Dazu wird zunächst das Abströmventil 4 durch Ausgabe des Signals s4 geschlossen, wie dies z. B. in Fig. 3 gezeigt ist. Danach wird das Zuströmventil 3 durch das Signal s3 die Verstellzeit TAN(i) lang geöffnet, wie dies Fig. 4 zeigt. In Fig. 3 und Fig. 4 sind dabei die Signale s4 und s3 über die Zeit t dargestellt. Nach Schließen des Zuströmventils 3 wird das Abströmventil 4 wieder geöffnet.
Dem Schritt 25 folgt eine Abfrage 26, die der Abfrage 24 entspricht. Das heißt, es folgt die Abfrage, ob der Luftmassenstrom ṁi durch die Öffnung 8 größer null ist. Ist der Luftmassenstrom ṁi durch die Öffnung 8 größer null, so wird in einem Schritt 27 der Wert x um einen Wert n·Δ verkleinert. n ist dabei ein Zahlenwert, z.B. 3, und Δ eine Zeitdauer. Dem Schritt 27 folgt die Abfrage 23.
Ergibt die Abfrage 26 dagegen, daß der Luftmassenstrom ṁi durch das Gaswechselventil 1 bzw. die Öffnung 8 nicht größer null ist, so folgt ein Schritt 28, in dem die Verstellzeit TAN(i) um einen Wert Δ erhöht wird. Zudem wird das Gaswechselventil die Verstellzeit TAN(i) lang in der Weise verstellt, wie es bezüglich Schritt 25 ausgeführt ist.
Dem Schritt 28 folgt eine Abfrage 29, die den Abfragen 24 und 26 entspricht. Das heißt, es folgt die Abfrage, ob der Luftmassenstrom ṁi durch die Öffnung 8 größer null ist. Ist der Luftmassenstrom ṁi durch die Öffnung 8 nicht größer null, so folgt eine Abfrage 30, ob Schub vorliegt, und ob der Schubbetrieb zulässig ist. Die Abfrage 30 entspricht dabei der Abfrage 23. Liegt kein Schubbetrieb (mehr) vor oder ist der Schubbetrieb nicht (mehr) zulässig, so wird das Programm beendet. Liegt dagegen Schub vor, und ist der Schubbetrieb zulässig, so folgt wiederum der Schritt 28.
Ergibt die Abfrage 29 dagegen, daß der Luftmassenstrom ṁi durch die Öffnung 8 größer null ist, so folgt ein Schritt 31. Im Schritt 31 wird die Öffnungs-Verzugszeit gleich der aktuellen Verstellzeit TAN(i) sowie anschließend die Verstellzeit TAN(i) auf ihren Initialisierungswert (wie im Initialisierungsschritt 22) gesetzt. Weiterhin wird im Schritt 31 der Wert i um 1 erhöht. Ist dieser neue Wert i größer als die Anzahl der Gaswechselventile, für die oben beschriebenes Verfahren durchgeführt werden soll, so wird i gleich 1 gesetzt. Dem Schritt 31 folgt die Abfrage 23 . Der Ablaufplan gemäß Fig. 2 ist in analoger Weise auch für die Bestimmung der Schließ-Verzugszeit des Gaswechselventils 1 anwendbar. Dabei wird das Gaswechselventil eine Verstellzeit TAN(i) lang vom geöffneten Zustand aus geschlossen. In bezug auf das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 wird dabei für eine definierte Zeit vom geöffneten Zustand des Zuströmventils 3 und vom geschlossenen Zustand des Abströmventils 4 ausgegangen. Es wird das Zuströmventil 3 geschlossen und anschließend das Abströmventil 4 eine Verstellzeit TAN (i) lang geöffnet. Die Abfragen 26 und 29 sind durch die Abfrage, ob ṁ gleich null ist, zu ersetzen.
Die Fig. 3 bis 7 verdeutlichen das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2. Dabei zeigt Fig. 5 die Position z des Gaswechselventils 1 über die Zeit t in Reaktion auf die Signale s4 und s3 gemäß Fig. 3 und Fig. 4. Fig. 6 zeigt den Luftmassenstrom ṁi durch die Öffnung 8 in Fig. 1. Durch Messung dieses Luftmassenstroms ṁi können z. B. Abfragen 24, 26 und 29 im Ablaufplan gemäß Fig. 2 erfolgen. Der Luftmassenstrom ṁi durch die Öffnung 8 eines einzelnen Gaswechselventils 1 ist schwer meßbar. Es ist einfacher, den Gesamtluftmassenstrom ṁ durch eine Luftversorgung für mehrere Gaswechselventile zu messen. Einen solchen Luftmassenstrom ṁ zeigt beispielhaft Fig. 7, wobei der Luftmassenstrom ṁ über der
Zeit t aufgetragen ist. Bedingt durch die Distanz zwischen Gaswechselventil 1 und einem Sensor zur Messung des Gesamtluftmassenstroms in zeigt sich die Wirkung des Öffnens des Gaswechselventils 1 im Gesamtluftmassenstrom in um eine Totzeit τ verzögert. Durch Auswertung des Gesamtluftmassenstroms ṁ ist somit das Öffnen des Gaswechselventils 1 detektierbar. Die Auswertung kann z. B. derart erfolgen, daß der Gesamtluftmassenstrom ṁ in einem Zeitfenster in dem eine Reaktion im Gesamtluftmassenstrom ṁ auf Grund der Öffnung des Gaswechselventils 1 zu erwarten ist, überwacht wird. Ferner ist es möglich, das Integral des Gesamtmassensrroms ṁ bzw. dessen Mittelwert zu bilden und ein Ansteigen des Integrals bzw. des Mittelwerts beim Öffnen des Gaswechselventils 1 und damit des Luftmassenstroms ṁi durch die Öffnung 8 zu detektieren.
Es ist ferner möglich, das Öffnen und/oder Schließen des Gaswechselventils 1 durch Saugrohrdruckmessung und/oder Brennraumdruckmessung zu detektieren. In diesem Fall sind die Abfragen 24, 26 und 29 im Ablaufplan gemäß Fig. 2 durch die Abfrage, ob das Gaswechselventil geöffnet ist, zu ersetzen.