Bei
Kolbenbrennkraftmaschinen, deren Gaswechselventile über elektromagnetische
Ventiltriebe betätigt
werden, ist es mit Hilfe einer entsprechend ausgelegten Motorsteuerung
möglich,
zur Verminderung des Kraftstoffverbrauchs einerseits und zur Verbesserung
der Verbrennungsabläufe
in den einzelnen Zylindern andererseits, bei Teillastbetrieb einen Teil
der Zylinder nicht zu befeuern, so dass die verbleibenden, befeuerten
Zylinder hinsichtlich der Kraftstoffmenge, Zylinderfüllung und
Zündzeitpunkt optimal
betrieben werden können.
Die einzelnen befeuerten Zylinder arbeiten für sich hierbei praktisch unter
den Betriebsbedingungen eines oberen Lastbereichs, wobei jedoch
aufgrund der Abschaltung eines Teils der Zylinder die Kolbenbrennkraftmaschine insgesamt
nur eine Teillast abgibt. Durch eine zyklische Vertauschung von
befeuerten und nicht befeuerten Zylindern besteht darüber hinaus
die Möglichkeit,
durch die, wenn auch wechselnde Befeuerung aller Zylinder, diese
insgesamt auf einem in etwa gleichen Temperaturniveau zu halten,
um so bei einem Übergang
vom Teillastbetrieb auf den Volllastbetrieb, bei dem alle Zylinder
befeuert werden, auch in allen Zylindern optimale Betriebsbedingungen
zu gewährleisten.at
Piston internal combustion engines whose gas exchange valves via electromagnetic
Valve actuators actuated
it is with the help of a suitably designed engine control
possible,
to reduce fuel consumption on the one hand and to improve
the combustion processes
in the individual cylinders on the other hand, part load at partial load operation
not to fire the cylinder, so the remaining ones fired
Cylinder in terms of fuel quantity, cylinder filling and
Ignition point optimal
can be operated.
The individual fired cylinders work for this practically under
the operating conditions of an upper load range, however
due to the shutdown of a portion of the cylinder, the piston internal combustion engine in total
only a part load. Through a cyclic permutation of
Fired and non-fired cylinders exist beyond that
the possibility,
by, albeit changing firing of all cylinders, these
overall to maintain a roughly equal temperature level
so at a transition
from part load operation to full load operation where all cylinders
be fired, also in all cylinders optimal operating conditions
to ensure.
Beispielsweise
bei einer Sechs-Zylinder- oder Acht-Zylinder-Kolbenbrennkraftmaschine
besteht nun die Möglichkeit,
für einen
Teillastbetrieb einen Teil der Zylinder abzuschalten, beispielsweise drei
bzw. vier Zylinder nicht zu befeuern, so dass die Kolbenbrennkraftmaschinen
dann entsprechend als Drei-Zylinder- bzw. Vier-Zylinder-Kolbenbrennkraftmaschine
arbeiten. Während
eine Sechs-Zylinder- oder eine Acht-Zylinder-Kolbenbrennkraftmaschine in
Bezug auf die Kurbelwellendrehung einen hohen Gleichförmigkeitsgrad
aufweist, ergibt sich bei einem Abschalten eines Teils der Zylinder
eine deutliche Verschlechterung des Gleichförmigkeitsgrades der Kurbelwellendrehung
mit allen hieraus resultierenden Nachteilen.For example
in a six-cylinder or eight-cylinder reciprocating internal combustion engine
is now possible
for one
Part load operation to turn off a portion of the cylinder, for example three
or four cylinders not to fuel, so that the piston internal combustion engines
then as a three-cylinder or four-cylinder reciprocating internal combustion engine
work. While
a six-cylinder or an eight-cylinder reciprocating internal combustion engine
Relative to the crankshaft rotation a high degree of uniformity
has, results in a shutdown of a portion of the cylinder
a significant deterioration of the degree of uniformity of the crankshaft rotation
with all the resulting disadvantages.
Bei
einem Betrieb einer derartigen Mehrzylinder-Kolbenbrennkraftmaschine,
bei der nur ein Teil der Zylinder befeuert und somit die Gaswechselventile
im üblichen
Arbeitszyklus betätigt
werden, werden bei den nicht befeuerten Zylindern nicht nur Kraftstoffzufuhr
und Zündung
abgeschaltet, sondern bevorzugt sowohl die Gaseinlaßventile
als auch die Gasauslaßventile
an den nicht befeuerten Zylindern geschlossen gehalten, so dass
Kompression und Expansion des Zylindervolumens nach Art einer Luftfeder
wirkt und somit "Pumpverluste", wie sie bei offenen
Gaswechselventilen auftreten, vermieden werden. Es hat sich jedoch
herausgestellt, dass hierdurch die Drehungleichförmigkeiten bei einer Teilbefeuerung
nicht vermieden werden können.at
an operation of such a multi-cylinder piston internal combustion engine,
in which only a part of the cylinders fired and thus the gas exchange valves
in the usual
Work cycle actuated
Not only will the fuel supply to the non-fired cylinders be
and ignition
switched off, but preferably both the gas inlet valves
as well as the gas outlet valves
kept closed on the non-fired cylinders, so that
Compression and expansion of the cylinder volume in the manner of an air spring
acts and thus "pumping losses", as with open
Gas exchange valves occur, can be avoided. It has, however
proved that thereby the rotational irregularities in a partial firing
can not be avoided.
Aus
der DE 44 99 853 C2 geht
eine Fehlzündungs-Erfassungsvorrichtung
für einen
Motor mit innerer Verbrennung hervor. Hierbei wird eine Fehlzündung durch
Vergleich der ermittelten mittleren Arbeitsdrücke der jeweiligen Zylinder
erfasst. Die dort vorgeschlagene Fehlzündungs-Erfassungsvorrichtung
soll eine erhöhte
Genauigkeit bei der Fehlzündungserfassung
erzielen. Dieses soll mittels eines Abfalls eines Kompressionsverhältnisses
bei einem Zylinder durch eine gezielte Leckage ermöglicht werden.
Hierbei wird eine Kraftstoffzufuhr unterbrochen, um entsprechende
Vergleichswerte ermitteln zu können.
Hieraus wird eine Fehlzündungs-Pegeltabelle für unterschiedliche
Motordrehzahlen generiert. Eine Kraftstoffabsperrung wird somit
hier ausschließlich zu
einer Feststellung von Werten zur Beurteilung benötigt, ob
Fehlzündung
vorliegt oder nicht. Aus der JP 07197845 A ist zu entnehmen, dass eine
mechanische Ungleichmäßigkeit
zwischen Zylindern mittels eines Korrekturfaktors ausgeglichen werden
soll, der jedem Zylinder zugeordnet wird. Dieser Korrekturfaktor
basiert auf einem Verhältnis
zwischen einer aktuell gemessenen Periode und einem während einer theoretischen
Periode erzielten Wert sowie weiteren Faktoren. Über den Korrekturfaktor soll
eine verbesserte Fehlzündungsdetektierung
bei einem Zylinder und eine verbesserte Fehlzündungsdiagnose ermöglicht werden.
Aus der Druckschrift selbst geht jedoch nicht hervor, wie mit einer
mechanischen Unregelmäßigkeit über die
Zylinder umgegangen werden soll. Aus der EP 0 823 622 B1 ist eine
Vorrichtung wie auch ein Verfahren zur Detektierung von Fehlzündungen
bei einer Verbrennungskraftmaschine bekannt. Des Weiteren ist dem
Dokument zu entnehmen, dass es bei Mehrzylindermaschinen mehrere Ursachen
für Verbrennungsunterschiede
geben würde:
Zum ersten läge
dieses an einer Komplexität
der Form der Einlassrohre, zum zweiten an einer Ungleichverteilung
der Einlassluft durch Interferenzen, wie sie beispielsweise durch
Kompressionswellen in den luftführenden
Teilen des Einlasses generiert werden, zum dritten durch Temperaturdifferenzen
bei der Verbrennung zwischen den Zylindern, und zum vierten durch
Unterschiede in den Volumina der einzelnen Brennkammern und Geometrien
der Kolben aufgrund von Toleranzen während der Fertigung. Die beschriebene
Vorrichtung wie auch das beschriebene Verfahren gehen davon aus,
dass eine Fehlzündung sich
an der Kurbelwelle auswirkt, da die Hin- und Herbewegung des Kolbens
eine Abweichung erfährt.
Daher wird eine Rotationsgeschwindigkeit der Kurbelwelle in Abschnitten
eines Zyklus jeweils einem zündenden
Zylinder zugeordnet, entsprechende Werte generiert und bei Abweichungen
von diesen auf eine Fehlzündung
eines Zylinders geschlossen. Hierbei wird eine Adaption der Lernwerte
zugelassen. Auch gemäß dieser
Druckschrift wird das Problem von Ungleichförmigkeiten in Bezug auf das auf
die Kurbelwelle wirkende Drehmoment erkannt. Wie jedoch diese auszugleichen
sind, ist dieser Druckschrift nicht zu entnehmen. Aus der DE 198 25 990 A1 ist eine
Kolbenbrennkraftmaschine mit elektromagnetischen Ventiltrieben bekannt.
Ein oder mehrere Zylinder sollen durch eine Abschaltung von Kraftstoff
und Zündung
wirkungslos gestellt werden. Darüber
soll eine lastabhängige
Steuerung ermöglicht
sein. Des Weiteren ist die Motorsteuerung in der Lage, Drehzahlschwankungen
als Grundsignal zu erfassen. Durch bekannte Werte hinsichtlich Zeitdifferenzen zwischen
aufeinander folgenden Zeitsignalen verschiedener befeuerter Zylinder
kann bei Abweichung davon auf Zündaussetzer
geschlossen werden. Hierbei wird ein Stellsignal erzeugt, was seitens
der Motorsteuerung dazu führt,
die elektromagnetischen Ventiltriebe des betroffenen Zylinders auf
Leerbetrieb umzuschalten. Dadurch kann zum einen die Motorsteuerung
bewirken, dass die Gaswechselventile trotz Abschaltung in geöffneter
Stellung verbleiben. Zum anderen sieht eine andere Möglichkeit
vor, dass die Einlassventile im Normalbetrieb weiter betätigt werden,
während
die Gasauslassventile jedoch so angesteuert werden, dass ein Kompressionshub
entfällt,
insbesondere auf diese Weise ein still gesetzter Zylinder nicht
bremsend wirkt. Auch aus diesem Dokument ist kein Anhaltspunkt zu
entnehmen, wie eine induzierte Drehzahlschwankung aufgefangen werden
kann.From the DE 44 99 853 C2 shows a misfire detecting device for an internal combustion engine. In this case, a misfire is detected by comparing the determined average working pressures of the respective cylinders. The misfire detecting device proposed therein is intended to achieve increased accuracy in the misfire detection. This is to be made possible by means of a drop in a compression ratio in a cylinder by a targeted leakage. In this case, a fuel supply is interrupted in order to be able to determine corresponding comparison values. From this, a misfire level table is generated for different engine speeds. Fuel cutoff is thus needed here exclusively to establish values for judgment as to whether misfire is present or not. From the JP 07197845 A It can be seen that a mechanical unevenness between cylinders should be compensated by means of a correction factor, which is assigned to each cylinder. This correction factor is based on a ratio between a currently measured period and a value achieved during a theoretical period, as well as other factors. The correction factor is intended to allow improved misfire detection in a cylinder and improved misfire diagnostics. From the document itself, however, does not show how to deal with a mechanical irregularity over the cylinder. From the EP 0 823 622 B1 An apparatus as well as a method for detecting misfires in an internal combustion engine is known. Furthermore, it can be seen from the document that there would be several causes of combustion differences in multi-cylinder engines: first, this would be due to a complexity of the shape of the inlet pipes, secondly to an unequal distribution of the intake air due to interference, as for example by compression waves in the air-conducting parts to the third, due to temperature differences in the combustion between the cylinders, and fourth, due to differences in the volumes of the individual combustion chambers and geometries of the pistons due to tolerances during production. The described device as well as the method described assume that a misfire affects the crankshaft, since the reciprocating motion of the piston undergoes a deviation. Therefore, a rotational speed of the crankshaft is assigned in each case to a firing cylinder in sections of a cycle, corresponding values are generated and, in the event of deviations from these, a misfire of a cylinder is concluded. In this case, an adaptation of the learning values is permitted. Also according to this document the problem of non-uniformities with respect to the torque acting on the crankshaft is recognized. However, how these are to be compensated is this document not to be taken. From the DE 198 25 990 A1 is a piston internal combustion engine with electromagnetic valve drives known. One or more cylinders should be made ineffective by switching off fuel and ignition. In addition, a load-dependent control should be possible. Furthermore, the engine control is able to detect speed fluctuations as a basic signal. By known values regarding time differences between successive time signals of different fired cylinders, misfire can be deduced therefrom. In this case, an actuating signal is generated, which causes the part of the engine control to switch the electromagnetic valve trains of the affected cylinder to idle. As a result, on the one hand cause the engine control that the gas exchange valves remain in the open position despite shutdown. On the other hand, another possibility provides that the inlet valves are further actuated in normal operation, while the gas outlet valves are controlled so that a compression stroke is eliminated, in particular in this way a quietly set cylinder does not have a braking effect. Also from this document, no indication can be found how an induced speed fluctuation can be absorbed.
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen,
das eine verbesserte Gleichförmigkeit
der Kurbelwellendrehung auch bei einer Teilbefeuerung der Zylinder
einer Mehrzylinder-Kolbenbrennkraftmaschine bewirkt.Of the
Invention has for its object to provide a method
that an improved uniformity
the crankshaft rotation even with a partial firing of the cylinder
a multi-cylinder piston internal combustion engine causes.
Diese
Aufgabe wird gemäß der Erfindung
für eine
Mehrzylinder-Kolbenbrennkraftmaschine mit über eine Motorsteuerung voll
variabel ansteuerbaren Antrieben der Gaswechselventile mit Mitteln
zur Erfassung einer etwaigen Drehungleichförmigkeit dadurch gelöst, dass
im Teillastbetrieb, bei dem nur ein Teil der Zylinder befeuert wird,
bei zumindest einem Teil der nicht befeuerten Zylinder über eine
entsprechende Ansteuerung ihrer Antriebe jeweils die Gaswechselventile
zumindest über
einen Teilbereich während
der Abwärtsbewegung
des Kolbens und/oder der Aufwärtsbewegung
des Kolbens geschlossen gehalten werden und durch die Erzeugung einer
Bremswirkung gegen die befeuerten Zylinder an der Kurbelwelle einer
Drehungleichförmigkeit
entgegengewirkt wird. Damit kann die in der Anfangsphase des Expansionshubes
des befeuerten Zylinders jeweils durch einen nicht befeuerten Zylinder, dessen
Kolben sich in diesem Bereich des Arbeitsspiels des betreffenden
befeuerten Zylinders im Bereich seiner Abwärtsbewegung oder im Bereich
seiner Aufwärtsbewegung
befinden kann, dadurch dämpfend
entgegengewirkt wird, dass entsprechend das Gaseinlassventil bzw.
das Gasauslassventil während
des Zeitraums der stärksten
Beschleunigung des zugeordneten befeuerten Zylinders ge schlossen
wird bzw. geschlossen gehalten wird und so durch den Aufbau eines
Unterdrucks bzw. durch den Aufbau eines Überdrucks eine entsprechende Bremswirkung
und damit eine Dämpfung
bewirkt wird. Im Anschluss an die "Bremsphase" wird dann das betreffende Ventil am
nicht befeuerten Zylinder je nach Lastfall über einen kürzeren oder längeren Zeitraum
geöffnet,
so dass bei der Abwärtsbewegung des
Kolbens in den Zylinder Luft bzw. Abgas einströmen kann oder bei der Aufwärtsbewegung
ein entsprechender Teil der Zylinderfüllung in den Abgastrakt oder
den Lufteinlasstrakt ausgeschoben werden kann.These
Task is according to the invention
for one
Multi-cylinder piston engine with over a full engine control
variably controllable drives of the gas exchange valves with means
to detect any rotational non-uniformity solved by that
in part-load operation where only part of the cylinders are fired,
at least a portion of the non-fired cylinders via a
corresponding control of their drives respectively the gas exchange valves
at least about
a subarea during
the downward movement
of the piston and / or the upward movement
the piston can be kept closed and by generating a
Braking action against the fired cylinders on the crankshaft
torsional vibrations
counteracted. This can be in the initial phase of the expansion stroke
each of the fired cylinder by a non-fired cylinder whose
Pistons in this area of the working cycle of the concerned
fired cylinder in the area of its downward movement or in the area
his upward movement
can be, thereby damping
is counteracted that accordingly the gas inlet valve or
the gas outlet valve during
the period of the strongest
Acceleration of the associated fired cylinder ge closed
is held or closed and so by building a
Underpressure or by the construction of an overpressure a corresponding braking effect
and thus a damping
is effected. After the "brake phase", the valve in question will then be on
non-fired cylinders, depending on the load case, over a shorter or longer period of time
open,
so that during the downward movement of the
Piston in the cylinder air or exhaust gas can flow or during the upward movement
a corresponding part of the cylinder filling in the exhaust tract or
the air intake tract can be pushed out.
Aufgrund
der durch elektromagnetische Ventiltriebe in Verbindung mit einer
elektronischen Motorsteuerung gegebenen Möglichkeiten kann die Kolbenbrennkraftmaschine
auch in der Weise betrieben werden, dass die befeuerten "Arbeitszylinder" im normalen Viertakt-Arbeitszyklus
betrieben werden, während
die nicht befeuerten "Bremszylinder" in einem Zweitakt-Verfahren
betrieben werden, wobei die Bremswirkung je nach Phasenlage und
Größe der Drehungleichförmigkeit
während
einer Kurbelwellendrehung sowohl bei der Abwärtsbewegung als auch bei der
Aufwärtsbewegung
des Kolbens durch eine entsprechende Betätigung der Gaswechselventile
erzielt werden kann.by virtue of
by electromagnetic valve trains in conjunction with a
electronic engine control given possibilities, the reciprocating internal combustion engine
be operated in such a way that the fired "working cylinder" in the normal four-stroke duty cycle
to be operated while
the non-fired "brake cylinders" in a two-stroke process
be operated, the braking effect depending on the phase angle and
Size of rotational irregularity
while
a crankshaft rotation both in the downward movement and in the
upward movement
of the piston by a corresponding actuation of the gas exchange valves
can be achieved.
An
den "Bremszylindern" kann nun sehr gezielt
durch eine entsprechende Variation von Öffnungszeitpunkt und Schließzeitpunkt, Öffnungsdauer sowie Öffnungsweite
der betreffenden Gaswechselventile die "Bremswirkung" eingeregelt werden und so eine möglichst
gleichförmige
Drehung der Kurbelwelle bewirkt werden. Durch das Öffnen und
Schließen
der Gaswechselventile am Ende der "Bremsphase" entstehen zwar Pumpverluste. Hierdurch
wird jedoch die Wirkung der Zylinderfüllung als Gasfeder vermieden,
da die Kompression vor einer möglichen Expansion
durch das Ventilöffnen
abgebaut wird. Die Pumpverluste können im Hinblick auf die deutliche Verbesserung
der Gleichförmigkeit
der Kurbelwellendrehung daher in Kauf genommen werden.At
The "brake cylinders" can now be very targeted
by a corresponding variation of opening time and closing time, opening duration and opening width
the relevant gas exchange valves, the "braking effect" are adjusted and as possible
uniform
Rotation of the crankshaft can be effected. By opening and
Shut down
Although the gas exchange valves at the end of the "braking phase" pumping losses occur. hereby
However, the effect of cylinder filling is avoided as a gas spring,
because the compression is facing a possible expansion
through the valve opening
is reduced. The pumping losses can be in terms of significant improvement
the uniformity
the crankshaft rotation therefore be accepted.
In
Ausgestaltung der Erfindung kann es zweckmäßig sein, durch eine entsprechende
Sensorik die Gleichförmigkeit
bzw. Ungleichförmigkeit
der Kurbelwellendrehung über
die Motorsteuerung zu erfassen und bei der Ansteuerung der Gaswechselventile
an den "Bremszylindern" zu berücksichtigen.
Alle bekannten Verfahren und Mittel zur Erfassung der Ungleichförmigkeit
können
eingesetzt werden, um entsprechende Signale für die Motorsteuerung zu erzeugen.In
Embodiment of the invention, it may be appropriate by a corresponding
Sensors the uniformity
or nonuniformity
the crankshaft rotation over
to detect the engine control and in the control of the gas exchange valves
to be considered on the "brake cylinders".
All known methods and means for detecting the nonuniformity
can
be used to generate appropriate signals for the engine control.