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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines variablen Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern.
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Im Bestreben, den Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemissionen moderner Brennkraftmaschinen weiter zu reduzieren, kommen zunehmend Brennkraftmaschinen mit variablem Ventiltrieb zur variablen Steuerung der Einlass- und/oder der Auslassventile zum Einsatz. In diesem Zusammenhang erweisen sich Brennkraftmaschinen mit variabler Ventilhubsteuerung und/oder variablen Steuerung der Ventilöffnungszeiten als besonders effizient, da sie im unteren und mittleren Lastbereich nahezu ungedrosselt (Drosselklappe voll geöffnet) betrieben werden konnen. Dabei erfolgt die Laststeuerung lediglich über den Hub bzw. die Öffnungszeiten der Einlassventile. In diesem ungedrosselten Betriebsbereich sind die Ladungswechselverluste gering, was zu einem verminderten Verbrauch führt. Fertigungsbedingte Toleranzen beim Ventiltrieb und bei den Ventilen führen jedoch zu Fehlern bei der Zylinderfüllung. Insbesondere im unteren Lastbereich und im Leerlauf, wo die Hübe bzw. die Öffnungszeiten der Einlassventile im ungedrosselten Betrieb sehr klein sind, konnen sich schon geringe Fehler bei der Zylinderfüllung als spürbare Drehmomentunterschiede bemerkbar machen, was den Fahrkomfort einschränkt. Diese Drehmomentunterschiede, welche nicht nur zwischen unterschiedlichen Brennkraftmaschinen sondern auch zwischen den Zylindern derselben Brennkraftmaschine auftreten können, führen im schlimmsten Fall zu einer spürbaren Laufunruhe im unteren Lastbereich oder im Leerlauf und damit zu einer Einschränkung des Fahrkomforts.
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Die Druckschriften
DE 100 00 872 A1 und
DE 38 33 465 A1 beschreiben eine Auswertung der Laufunruhe eines Verbrennungsmotors. Hierbei werden Stellgrößen eines Verbrennungsmotors bestimmt und eingestellt. Von diesen Einstellungen sind jedoch nicht variable Ventilantriebe betroffen.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern eines variablen Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern bereitzustellen, durch welche das Potential dieser Brennkraftmaschinen zur Kraftstoffeinsparung unter Wahrung des Fahrkomforts besser ausgenutzt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstande der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Ein Verfahren gemäß dem Anspruch 1 eignet sich zur Steuerung eines variablen Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern. Danach wird bei einem ersten Betriebspunkt der Brennkraftmaschine sukzessiv für jeden Zylinder die jeweils zugeführte Kraftstoffmenge (ausgehend von einem für alle Zylinder gemeinsamen Wert für die jeweils zugeführte Kraftstoffmenge) soweit reduziert bis ein vorgegebener Laufunruhegrenzwert erreicht wird. Der variable Ventiltrieb wird unter Berücksichtigung der zylinderindividuellen Werte für die Kraftstoffmengenreduktion beim ersten Betriebspunkt gesteuert.
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Zylinderindividuelle Fehler bei der Zylinderfullung sind vor allem auf fertigungsbedingte Toleranzen beim Ventiltrieb (Ventilsteuerungsmechanismus) und bei den Ventilen selbst zurückzuführen. Die der Erfindung zugrunde liegende Idee ist darin zu sehen, die zylinderindividuellen Fehler bei der Frischluftfüllung durch eine Reduzierung der zylinderindividuell zugeführten Kraftstoffmenge bis zum Erreichen eines Laufunruhegrenzwerts qualitativ und quantitativ zu ermitteln. Dabei stellen die zylinderindividuellen Werte der Kraftstoffmengenreduktion ein Maß für die Frischluftfüllung der Zylinder dar. Unter Berücksichtigung dieser zylinderindividuellen Werte kann der variable Ventiltrieb hinsichtlich des Fahrkomforts und des Kraftstoffverbrauchs optimal gesteuert werden.
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In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 2 wird bei einem zweiten Betriebspunkt der Brennkraftmaschine sukzessiv für jeden Zylinder die jeweils zugeführte Kraftstoffmenge (ausgehend von einem für alle Zylinder gemeinsamen Wert für die jeweils zugeführte Kraftstoffmenge) soweit reduziert bis ein vorgegebener weiterer Laufunruhegrenzwert erreicht wird. Dabei ist ein die Zylinderfüllung beeinflussender Betriebsparameter des Ventiltriebs bei dem ersten Betriebspunkt kleiner als bei dem zweiten Betriebspunkt. Der variable Ventiltrieb wird zusätzlich unter Berücksichtigung der zylinderindividuellen Werte für die Kraftstoffmengenreduktion bei dem zweiten Betriebspunkt gesteuert.
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Gemäß einer Ausgestaltung nach Anspruch 3 ist der erste Betriebspunkt so gewählt, dass Fehler bei der Kraftstoffzufuhr einen kleineren Einfluss auf das zylinderindividuell produzierte Drehmoment haben als Ungenauigkeiten bei der Frischluftzufuhr in die Zylinder. Ferner ist der zweite Betriebspunkt so gewählt, dass Fehler bei der Kraftstoffzufuhr einen größeren Einfluss auf das zylinderindividuell produzierte Drehmoment haben als Fehler bei der Frischluftzufuhr.
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Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 4 werden zylinderindividuelle Fehler bei der Kraftstoffzufuhr basierend auf den zylinderindividuellen Werten für die Kraftstoffmengenreduktion beim zweiten Betriebspunkt und einem vorgegebenen Referenzwert ermittelt. Diese Fehler werden bei der Ermittlung der zylinderindividuellen Werte der Kraftstoffmengenreduktion beim ersten Betriebspunkt berücksichtigt.
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Da zur quantitativen und qualitativen Bestimmung der Fehler bei der Zylinderfüllung die zugeführte Kraftstoffmenge reduziert wird, haben fertigungsbedingte Toleranzen des Kraftstoffversorgungssystems, insbesondere der Einspritzventile, einen Einfluss auf die Genauigkeit des Verfahrens. Um diese Fehler bei der Kraftstoffzufuhr möglichst genau zu quantifizieren, werden bei einem zweiten Betriebspunkt die zylinderindividuell zugeführten Kraftstoffmengen soweit reduziert, bis ein weiterer Grenzwert für die Laufunruhe erreicht ist. Die zylinderindividuellen Werte dieser Kraftstoffmengenreduktion werden dann mit einem geeigneten Referenzwert verglichen. Bei dem Referenzwert kann es sich beispielsweise um einen Mittelwert der Werte der Kraftstoffmengenreduktion oder um eine entsprechende Angabe des Herstellers des Kraftstoffversorgungssystems handeln. Es ergibt sich vorteilhafterweise ein zylinderindividueller prozentualer Fehler bei der Kraftstoffzufuhr, bedingt durch Toleranzen im Kraftstoffversorgungssystem. Diese Fehler werden dann bei der Ermittlung der Werte de Kraftstoffmengenreduktion beim ersten Betriebspunkt berücksichtigt, was die Genauigkeit des Verfahrens verbessert. Der zweite Betriebspunkt ist vorteilhafterweise so gewählt, dass der Einfluss von Fehlern bei der Kraftstoffzufuhr, verursacht durch zylinderindividuelle Toleranzen des Kraftstoffversorgungssystems, auf das zylinderindividuell produzierte Drehmoment gegenüber dem Einfluss von Fehlern bei der Frischluftfüllung, verursacht durch zylinderindividuelle Toleranzen des Ventiltriebs, dominieren. Der erste Betriebspunkt ist vorteilhafterweise so zu wählen, dass der Einfluss von zylinderindividuellen Fehlern bei der Kraftstoffzufuhr, verursacht durch zylinderindividuelle Toleranzen des Kraftstoffversorgungssystems, auf das zylinderindividuell produzierte Drehmoment gegenüber dem Einfluss von Fehlern bei der Frischluftfüllung, verursacht durch zylinderindividuelle Toleranzen des Ventiltriebs, vernachlässigbar ist. Dadurch wird eine Überlagerung der Einflüsse weitgehend vermieden. Beispielsweise erreichen die Einlassventile am zweiten Betriebspunkt ihren maximal möglichen Hub und/oder ihre maximale Öffnungsdauer. Dagegen sind die Hübe und/oder die Öffnungszeiten der Einlassventile am ersten Betriebspunkt eher gering. Dies ist dadurch begründet, dass der Einfluss von Fehlern bei der Zylinderfüllung bedingt durch Toleranzen im Ventiltrieb auf das Drehmoment mit zunehmender Zylinderfüllung abnimmt, wahrend der Einfluss von Fehlern bei der Kraftstoffzufuhr auf das Drehmoment mit zunehmender Zylinderfüllung zunimmt.
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In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 5 ist der Ventiltrieb der Brennkraftmaschine zur zylinderindividuellen Steuerung der Einlassventile der Brennkraftmaschine ausgebildet. Der Ventiltrieb wird derart gesteuert, dass die zylinderindividuellen Werte für die Kraftstoffmengenreduktion beim ersten Betriebspunkt einander angeglichen werden.
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Der Ventiltrieb zur zylinderindividuellen Steuerung der Einlassventile kann beispielsweise einen elektromagnetischen oder pneumatischen Mechanismus aufweisen. Mit derartigen bekannten Mechanismen können der Hub und/oder die Frischluftfüllung zylinderindividuell variiert werden. Unter Kenntnis der zylinderindividuellen Werte für die Kraftstoffmengenreduktion, welche ein Maß für die zylinderindividuelle Frischluftfullung darstellen, kann der Ventiltrieb derart angesteuert werden, dass diese Werte für die Kraftstoffmengenreduktion einander angeglichen werden. Dadurch ist eine Gleichstellung der in den Zylindern produzierten Drehmomente möglich.
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In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 6 ist der Ventiltrieb der Brennkraftmaschine zur gemeinsamen Steuerung der Einlassventile der Brennkraftmaschine ausgebildet. Es werden zylinderindividuelle Fehler bei der Zylinderfüllung basierend auf den zylinderindividuellen Werten für die Kraftstoffmengenreduktion beim ersten Betriebspunkt und einem entsprechenden vorgegebenen weiteren Referenzwert ermittelt. Zumindest eine Steuergröße des Ventiltriebs wird in Abhängigkeit von einem Vergleich der zylinderindividuellen Fehler mit einem vorgegebenen Vergleichswert bestimmt.
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Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 7 handelt es sich bei der Steuergroße um den vom Ventiltrieb minimal einzustellenden Hub der Einlassventile oder die von dem Ventiltrieb minimal einzustellende Öffnungszeit der Einlassventile.
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Bei dem weiteren Referenzwert kann es sich beispielsweise um einen Mittelwert der Werte der Kraftstoffmengenreduktion oder um eine entsprechende Angabe des Herstellers für den ersten Betriebspunkt handeln. Die zylinderindividuellen Werte der Kraftstoffmengenreduktion können beispielsweise mit dem Referenzwert ins Verhältnis gesetzt werden, sodass ein zylinderindividueller prozentualer Fehler bei der Zylinderfüllung, bedingt durch Toleranzen im Ventiltrieb, ergibt. Die zylinderindividuellen Fehler bei der Zylinderfullung werden dann mit einem Vergleichswert, welcher ebenfalls vom Hersteller des Ventiltriebs geliefert sein kann, verglichen. Der Vergleichswert stellt ein Maß fur den auf Toleranzen beruhenden Fehler bei der Zylinderfüllung für einen von dem Hersteller vermessenen Referenz-Ventiltrieb dar. Dabei kann es sich vorteilhafterweise um eine prozentuale Fehlerangabe. Der Referenzwert kann sich auf den Ventilhub, auf die Ventilöffnungszeiten oder sonstige die Zylinderfüllung beeinflussenden Betriebsparameter des Ventiltriebs beziehen. Sollte der Vergleich ergeben, dass die zylinderindividuellen Fehler bei der Zylinderfüllung für den vorliegenden Ventiltrieb geringer sind als der vorgegebene Vergleichswert, somit eine präzisere Einstellung der Zylinderfüllung möglich ist, so kann beispielsweise ein minimaler Hub oder eine minimale Öffnungsdauer für den variablen Ventiltrieb verringert werden. Dadurch kann der verbrauchsoptimale Betriebsbereich bei niederen Lasten und im Leerlauf erweitert werden. Stellt sich jedoch heraus, dass die zylinderindividuellen Fehler bei der Zylinderfüllung größer sind als der Vergleichswert, somit die Zylinderfüllungen weniger präzise eingestellt werden, so kann der minimale Hub oder die minimale Öffnungsdauer für den variablen Ventiltrieb erhöht werden, um Komforteinbußen im unteren Lastbereich und im Leerlauf zu vermeiden.
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In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 8 werden die zylinderindividuellen Fehler bei der Zylinderfüllung bei der zylinderindividuellen Kraftstoffzufuhr berücksichtigt.
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Auf diese Weise kann ein negativer Einfluss der Abweichungen bei der Zylinderfüllung auf die Abgaszusammensetzung und auf die zylinderindividuell produzierten Drehmomente kompensiert werden.
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In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 9 wird zumindest bei einem von den Zylindern, bei denen die Kraftstoffmenge zur Ermittlung zur Abweichung der Zylinderfüllung aktuell nicht reduziert wird, die zugeführte Kraftstoffmenge erhöht.
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Die Erhöhung der Kraftstoffmenge in mindestens einem Zylinder kompensiert die in einem anderen Zylinder aufgrund der Abmagerung verursachte Drehmomentreduzierung. Gleichzeitig können negative Auswirkungen auf das Abgas vermieden werden. So kann die Erhöhung der zugeführten Kraftstoffmenge derart bemessen sein, dass die globale Zusammensetzung des Abgases trotz der Abmagerung in einem anderen der Zylinder Lambda = 1 beträgt.
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Eine Steuervorrichtung gemäß Anspruch 10 für eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern ist derart ausgebildet und mit Mitteln versehen, dass sie ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchführen kann.
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Wegen der sich daraus ergebenden Vorteile wird auf die Ausführungen zu den Ansprüchen 1 bis 9 verwiesen, wobei die Vorteile analog gelten.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausfuhrungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
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In den Figuren sind:
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1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine;
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2A, 2B ein Ausführungsbeispiel eines Steuerverfahrens in Form eines Ablaufdiagramms.
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In 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 schematisch dargestellt.
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Die Brennkraftmaschine 1 umfasst vier Zylinder 2, wobei aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit nur ein Zylinder dargestellt ist. Die auf diesen Zylinder gerichtete Beschreibung gilt analog für die anderen Zylinder. In dem Zylinder 2 ist ein Kolben 3 angeordnet, welcher sich im Zylinder 2 auf und ab bewegen kann. Die Brennkraftmaschine 1 umfasst ferner einen Ansaugtrakt 40, in dem stromabwärts einer Ansaugöffnung 4 zum Ansaugen von Frischluft ein Luftmassensensor 5, eine Drosselklappe 6, sowie ein Saugrohr 7 angeordnet sind. Der Ansaugtrakt 40 mündet in einen durch den Zylinder 2 und den Kolben 3 begrenzten Brennraum 30. Die zur Verbrennung notige Frischluft wird über den Ansaugtrakt 40 in den Brennraum 30 eingeleitet, wobei die Frischluftzufuhr durch Offnen und Schließen zumindest eines Einlassventils 8 gesteuert wird.
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Bei der hier dargestellten Brennkraftmaschine 1 handelt es sich um eine Brennkraftmaschine 1 mit Kraftstoffdirekteinspritzung, wobei der fur die Verbrennung nötige Kraftstoff über ein Einspritzventil 9 (elektromagnetisch oder piezoelektrisch) unmittelbar in den Brennraum 30 eingespritzt wird. Zur Auslösung der Verbrennung dient eine ebenfalls in dem Brennraum 30 ragende Zündkerze 10. Die Verbrennungsabgase werden über ein Auslassventil 11 in einen Abgastrakt 16 der Brennkraftmaschine 1 abgeführt und mittels eines Abgaskatalysators 12 gereinigt. Im Abgastrakt ist ferner ein Lambda-Sensor 41 zur Erfassung des Sauerstoffanteils des Abgases angeordnet.
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Die Brennkraftmaschine weist einen Ventiltrieb 80 zur variablen Steuerung der Einlassventile 8 auf. Die Brennkraftmaschine kann weiterhin einen Ventiltrieb 110 zur variablen Steuerung der Auslassventile 11 aufweisen (diese Konfiguration wird jedoch im Folgenden nicht betrachtet). Der Ventiltrieb 80 kann zur zylinderindividuellen oder zur gemeinsamen Steuerung der Einlassventile 8 ausgebildet sein. Dazu kann der Ventiltrieb 80 einen elektromagnetischen, elektrischen oder pneumatischen Mechanismus ausweisen. Der Ventiltrieb 80 kann dabei zumindest einen die Zylinderfüllung beeinflussenden Betriebsparameter der Einlassventile variieren, beispielsweise den Hub und/oder die Ventilöffnungszeiten der Einlassventile 80.
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Die Kraftübertragung an einen Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt) geschieht über eine mit dem Kolben 3 gekoppelte Kurbelwelle 13. Die Brennkraftmaschine 1 verfügt ferner über einen integrierten Kurbelwellensensor 15 zur Erfassung der Position und Drehzahl der Kurbelwelle 13.
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Die Brennkraftmaschine 1 verfügt über ein Kraftstoffversorgungssystem, welches einen Kraftstofftank 17 sowie eine darin angeordnete Kraftstoffpumpe 18 aufweist. Der Kraftstoff wird mittels der Kraftstoffpumpe 18 über eine Versorgungsleitung 19 einem Druckspeicher 20 zugefuhrt. Dabei handelt es sich um einen gemeinsamen Druckspeicher 20, von dem aus die Einspritzventile 9 für mehrere Zylinder 2 mit druckbeaufschlagtem Kraftstoff versorgt werden. In der Versorgungsleitung 19 sind ferner ein Kraftstofffilter 21 und eine Hochdruckpumpe 22 angeordnet. Die Hochdruckpumpe 22 dient dazu, den durch die Kraftstoffpumpe 18 mit relativ niedrigem Druck (ca. 3–5 bar) geförderten Kraftstoff dem Druckspeicher 20 mit hohem Druck zuzufuhren (typischerweise in der Großenordnung von 120–150 bar).
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Der Brennkraftmaschine 1 ist eine Steuervorrichtung 26 zugeordnet, welche über Signal- und Datenleitungen (in 1 durch Pfeile dargestellt) mit allen Aktuatoren und Sensoren der Brennkraftmaschine 1 verbunden ist. In der Steuervorrichtung 26 sind kennfeldbasierte Steuerungsfunktionen (KF1 bis KF5) softwaremaßig implementiert. Dazu weist die Steuervorrichtung einen Datenspeicher und einen Mikroprozessor (nicht dargestellt) auf. Basierend auf den Messwerten der Sensoren und den kennfeldbasierten 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 18, dem Luftmassensensor 5, der Drosselklappe 6, der Zündkerze 10, den Einspritzventilen 9, dem variablen Ventiltrieb 80 (gegebenenfalls auch mit dem Ventiltrieb 110), dem Kurbelwellensensor 15 und dem Lambda-Sensor 41 gekoppelt.
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Die Steuervorrichtung 26 ist ausgebildet, Steuersignale zum Öffnen und Schließen des Einspritzventils 9 zu generieren. Die Steuersignale werden an die elektromagnetischen oder piezoelektrischen Aktuatoren der Einspritzventile 9 über die entsprechenden Signalleitungen (in 1 durch Pfeile gekennzeichnet) übermittelt. Die Steuervorrichtung 26 ist ferner dazu ausgebildet, den Ventiltrieb 80 (gegebenenfalls auch den Ventiltrieb 110) zu steuern, um so die Betriebsparameter des Ventiltriebs 80, welche einen Einfluss auf die Zylinderfüllung haben, zu variieren. Die Steuervorrichtung ist derart ausgebildet, dass sie ein erfindungsgemaßes Steuerverfahren für den Ventiltrieb 80 (11) ausführen kann, wie es beispielhaft anhand der 2 beschrieben ist.
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In 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Steuerung des variablen Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, wie sie beispielhaft in 1 dargestellt ist, in Form eines Ablaufdiagramms dargestellt.
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Das Verfahren wird durch die in der Steuervorrichtung 26 implementierten Steuerfunktionen ausgeführt.
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Das Verfahren startet mit Schritt 200, beispielsweise beim Anlassen der Brennkraftmaschine 1 durch einen Fahrzeugführer (nicht dargestellt). Ab dem Start werden die Drehzahl bzw. die Luftmasse kontinuierlich durch den Kurbelwellensensor 15 bzw. den Luftmassensensor 5 gemessen.
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Das Verfahren fährt mit Schritt 201 fort, in dem geprüft wird, ob ein stationarer Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 1 vorliegt. Dazu kann beispielsweise geprüft werden, ob sich die Drehzahl und die zugeführte Luftmasse über einen vorgegebenen Zeitraum innerhalb vorgegebener Wertefenster befinden. Diese Abfrage wird solange wiederholt, bis ein stationärer Betriebspunkt erkannt wird.
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Daraufhin fährt das Verfahren mit Schritt 202 fort, in dem uberpruft wird, ob ein die Zylinderfüllung beeinflussender Betriebsparameter des Ventiltriebs 80 größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert. Bei dem Betriebsparameter kann es sich beispielsweise um den Ventilhub oder die Ventilöffnungszeit des Einlassventils 8 handeln. Die Abfrage wird solange wiederholt, bis die Bedingung von Schritt 202 erfüllt ist. Bei einem positiven Ergebnis der Abfrage in Schritt 202 wird die Brennkraftmaschine also in einem stationären Betriebspunkt betrieben, wobei der die Zylinderfüllung beeinflussende Betriebsparameter des Ventiltriebs größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert. Dieser Betriebspunkt wird nachfolgend als zweiter Betriebspunkt bezeichnet. Der Schwellenwert für den Betriebsparameter des Ventiltriebs ist dabei so zu bemessen, dass beim zweiten Betriebspunkt der Einfluss von Fehlern bei der Kraftstoffzufuhr, verursacht durch zylinderindividuelle Toleranzen des Kraftstoffversorgungssystems, auf das zylinderindividuell produzierte Drehmoment gegenüber dem Einfluss von Fehlern bei der Frischluftfüllung, verursacht durch zylinderindividuelle Toleranzen des Ventiltriebs, dominieren. Dadurch wird eine Überlagerung der Einflusse weitgehend vermieden. Beispielsweise erreichen die Einlassventile 8 am zweiten Betriebspunkt ihren maximal möglichen Hub und/oder ihre maximale Öffnungsdauer.
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Das Verfahren fahrt mit Schritt 203 fort, in dem eine Zahlvariable i, welche ganzzahlige Werte zwischen 1 und der Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine annehmen kann, mit dem Wert 1 initialisiert wird. Im Ausführungsbeispiel kann die Zählvariable i daher ganzzahlige Werte zwischen 1 und 4 annehmen.
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Das Verfahren fährt mit Schritt 204 fort, in dem die dem Zylinder i zugeführte Kraftstoffmenge um einen bestimmten Betrag reduziert wird. Dazu wird das dem jeweiligen Zylinder i zugeordnete Einspritzventil 9 durch die Steuervorrichtung entsprechend angesteuert, beispielsweise in dem die Öffnungszeit des Einspritzventils durch eine entsprechend verkürzte Bestromung reduziert wird.
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Vorteilhafterweise kann gleichzeitig in zumindest einem der anderen Zylinder 2 die Kraftstoffmenge soweit erhöht werden, dass sich die globale Abgaszusammensetzung, welche durch den Lambdasensor 41 erfasst wird, nicht verändert und beispielsweise bei Lambda = 1 verbleibt.
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Das Verfahren fährt mit Schritt 205 fort, in dem überprüft wird, ob eine durch die Reduzierung der Kraftstoffmenge in Zylinder i verursachte Drehmomentänderung zu einer Laufunruhe führt, welche größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert. Der Schwellenwert für die Laufunruhe ist dabei so vorzugeben, dass für den Fahrer keine unakzeptable Komforteinbuße entsteht. Die Laufunruhe wird dabei basierend auf Drehzahlschwankungen bestimmt, welche durch den Kurbelwellensensor 15 segmentsynchron erfasst werden, und daher jeden Zylinder genau zugeordnet werden. Der Verfahrensschritt 204 wird solange wiederholt, bis die Abfrage in Schritt 205 bejaht werden kann.
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Das Verfahren fährt dann mit Schritt 206 fort, in dem der Wert der Kraftstoffmengenreduktion für den jeweiligen Zylinder 2 bis zum überschreiten des Schwellenwerts für die Laufunruhe abgespeichert wird.
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Das Verfahren fährt mit Schritt 207 fort, in dem uberprüft wird, ob der Zähler i schon die Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine erreicht hat. Ist dies nicht der Fall, wird die Zahlvariable i um 1 inkrementiert. Die Verfahrensschritte 204 bis 208 werden so für jeden der Zylinder der Brennkraftmaschine durchgeführt, so dass fur jeden Zylinder am Ende der jeweilige Wert der Kraftstoffmengenreduktion bis zum Erreichen des Schwellenwerts fur die Laufunruhe abgespeichert ist.
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Bei einem positiven Ergebnis der Abfrage in Schritt 207 fährt das Verfahren mit Schritt 209 fort, in dem für jeden Zylinder ein Fehler bei der Kraftstoffzufuhr basierend auf den jeweiligem zylinderindividuellen Wert für die Kraftstoffmengenreduktion und einem vorgegebenen Referenzwert ermittelt und abgespeichert wird. Bei dem Referenzwert kann es sich beispielsweise um den arithmetischen Mittelwert der zylinderindividuellen Werte der Kraftstoffmengenreduktion beim zweiten Betriebspunkt oder um eine entsprechende Angabe des Herstellers des Kraftstoffversorgungssystems handeln. Die zylinderindividuellen Fehler bei der Kraftstoffzufuhr für den jeweiligen Zylinder können beispielsweise basierend auf dem Quotienten der des jeweiligen zylinderindividuellen Werts der Kraftstoffmengenreduktion und dem Referenzwert gebildet werden. Dadurch ergibt sich vorteilhafterweise ein zylinderindividueller prozentualer Fehler bei der Kraftstoffzufuhr, bedingt durch Toleranzen im Kraftstoffversorgungssystem.
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Diese zylinderindividuellen Fehler bei der Kraftstoffzufuhr spiegeln fertigungs- oder alterungsbedingte Ungenauigkeiten bei der Kraftstoffzufuhr für jeden Zylinder wieder. Die Fehler bei der Kraftstoffzufuhr basieren daher auf Toleranzen bei den Einspritzventilen. Die Ermittlung dieser zylinderindividuellen Fehler bei der Kraftstoffzufuhr dient dazu, die Genauigkeit des gesamten Verfahrens zu verbessern, wie es in den nachfolgenden Ausführungen deutlich wird.
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Das Verfahren fährt mit Schritt 210 fort, in dem wiederum überprüft wird, ob sich die Brennkraftmaschine 1 in einem stationären Betriebspunkt befindet. Wegen der genauen Ausführung dieser Abfrage wird auf die Erläuterung zu Schritt 201 verwiesen. Die Abfrage wird solange wiederholt bis ein stationärer Betriebspunkt erkannt wird. Das Verfahren fährt mit Schritt 211 fort, in dem überprüft wird, ob ein Betriebsparameter des Ventiltriebs kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert. Der Betriebsparameter des Ventiltriebs hat einen Einfluss auf die Zylinderfüllung, so dass es sich beispielsweise um den Hub oder die Öffnungszeit des Einlassventils 8 handelt. Der Schwellenwert für den Betriebsparameter des Ventiltriebs ist dabei so zu bemessen, dass der Einfluss von Fehlern bei der Zylinderfüllung, verursacht durch zylinderindividuelle Toleranzen des Ventiltriebs 80, auf das zylinderindividuell produzierte Drehmoment gegenüber dem Einfluss von Fehlern bei der Kraftstoffzufuhr, verursacht durch zylinderindividuelle Toleranzen des Kraftstoffversorgungssystems, dominieren. Dadurch wird eine Überlagerung der Einflüsse weitgehend vermieden. Die Abfrage in Schritt 211 wird solange wiederholt, bis ein positives Ergebnis vorliegt. Bei einem positiven Ergebnis der Abfrage in Schritt 211 wird die Brennkraftmaschine also in einem stationären Betriebspunkt betrieben, wobei der die Zylinderfüllung beeinflussende Betriebsparameter des Ventiltriebs kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert. Dieser Betriebspunkt wird nachfolgend als erster Betriebspunkt bezeichnet.
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Es folgen nun die Schritte 212 bis 217, welche in gleicher Weise ablaufen wie die Schritte 203 bis 208. Bezüglich der genauen Vorgehensweise wird auf die Ausführungen zu den Schritten 203 bis 218 verwiesen.
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Bei einem positiven Ergebnis der Abfrage in Schritt 216 fährt das Verfahren mit Schritt 218 in dem für jeden Zylinder ein Fehler bei der Zylinderfüllung unter Berücksichtigung der in Schritt 209 ermittelten Fehler bei der Kraftstoffzufuhr ermittelt und abgespeichert werden. Dazu werden die in Schritt 215 ermittelten zylinderindividuellen Werte für die Kraftstoffmengenreduktion am ersten Betriebspunkt zunächst um die in Schritt 209 ermittelten zylinderindividuellen Fehler bei der Kraftstoffzufuhr korrigiert. Diese Korrektur bewirkt eine Steigerung der Genauigkeit des Verfahrens, da die zylinderindividuellen Fehler bei der Kraftstoffzufuhr auf fertigungsbedingte Toleranzen bei den Einspritzventilen und nicht auf fertigungsbedingte Toleranzen bei dem Ventiltrieb zurückzuführen sind. Dann werden die korrigierten zylinderindividuellen Werte für die Kraftstoffmengenreduktion am ersten Betriebspunkt mit einem weiteren Referenzwert in Verhältnis gesetzt, um so den zylinderindividuellen prozentualen Fehler bei der Zylinderfullung zu erhalten.
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Bei dem weiteren Referenzwert kann es sich beispielsweise um einen Mittelwert der Werte der Kraftstoffmengenreduktion beim ersten Betriebspunkt oder um eine entsprechende Angabe des Herstellers für den ersten Betriebspunkt handeln.
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Das Verfahren fährt mit Schritt 219 fort, in dem zumindest eine Steuergröße des Ventiltriebs 8 basierend auf den zylinderindividuellen Fehlern bei der Zylinderfüllung angepasst wird.
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Falls der Ventiltrieb 80 zur zylinderindividuellen Steuerung der Einlassventile 8 ausgebildet ist, so kann die zumindest einen Steuergröße (z. B. Hub oder Öffnungszeit des Einlassventils 8) so angepasst werden, dass die zylinderindividuellen Fehler bei der Zylinderfüllung am ersten Betriebspunkt angenähert oder gleichgestellt oder minimiert werden. Dadurch kann eine gleichmäßige und präzise Zylinderfüllung erreicht werden. Eine analoge Vorgehensweise ist auch schon nach der Ermittlung der zylinderindividuellen Werte für die Kraftstoffmengenreduktion am ersten Betriebspunkt (Übergang zu Schritt 218) möglich. Dabei kann die zumindest einen Steuergröße so angepasst werden, dass die Werte für die Kraftstoffmengenreduktion am ersten Betriebspunkt angenähert oder gleichgestellt werden.
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Ist der Ventiltrieb zur gemeinsamen Steuerung der Einlassventile 2 ausgebildet, so werden die zylinderindividuellen Fehler bei der Zylinderfüllung mit einem Vergleichswert, welcher ebenfalls vom Hersteller des Ventiltriebs geliefert sein kann, verglichen. Der Vergleichswert stellt ein Maß für den auf Toleranzen beruhenden Fehler bei der Zylinderfüllung für einen von dem Hersteller vermessenen Referenz-Ventiltrieb dar. Dabei kann es sich vorteilhafterweise um eine prozentuale Fehlerangabe handeln. Der Vergleichswert kann sich auf den Ventilhub, auf die Ventilöffnungszeiten oder sonstige die Zylinderfullung beeinflussenden Betriebsparameter des Ventiltriebs beziehen. Sollte der Vergleich ergeben, dass die zylinderindividuellen Fehler bei der Zylinderfüllung für den vorliegenden Ventiltrieb geringer sind als der vorgegebene Vergleichswert, somit eine präzisere Einstellung der Zylinderfüllung möglich ist, so kann beispielsweise ein minimaler Hub oder eine minimale Öffnungsdauer für den variablen Ventiltrieb verringert werden. Dadurch kann der verbrauchsoptimale Betriebsbereich bei niederen Lasten und im Leerlauf erweitert werden. Stellt sich jedoch heraus, dass die zylinderindividuellen Fehler bei der Zylinderfüllung größer sind als der Vergleichswert, somit die Zylinderfüllung weniger präzise eingestellt werden, so kann der minimale Hub oder die minimale Öffnungsdauer für den variablen Ventiltrieb erhöht werden, um Komforteinbußen im unteren Lastbereich und im Leerlauf zu vermeiden.
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Das Verfahren fährt mit Schritt 220 fort, in dem die zylinderindividuellen Fehler bei der Zylinderfüllung bei der Kraftstoffzufuhr berücksichtigt werden. Wird beispielsweise festgestellt, dass aufgrund fertigungsbedingter Toleranzen beim Ventiltrieb es zu 10% mehr Zylinderfüllung kommt, wird die durch das jeweilige Einspritzventil zugeführte Kraftstoffmenge entsprechend erhöht. Dadurch können die zylinderindividuellen Abgaswerte optimiert werden.
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Das Verfahren kann an dieser Stelle ausgehend von Schritt 210 für einen anderen Betriebspunkt wiederholt werden. Nach vielen Durchläufen für unterschiedliche Betriebspunkte ist der Ventiltrieb für einen weiten Betriebsbereich optimiert.
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Auch wenn die Erfindung für eine Brennkraftmaschine mit Kraftstoffdirekteinspritzung erläutert wurde, wird explizit darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf Brennkraftmaschinen mit Kraftstoffdirekteinspritzung begrenzt ist. Die Erfindung ist auch auf Brennkraftmaschinen mit Saugrohreinspritzung anwendbar, bei denen die Kraftstoffzufuhr zylinderindividuell steuerbar ist. Dies ist beispielsweise bei einer Brennkraftmaschine möglich, in deren Ansaugkrümmer pro Zylinder ein Einspritzventil angeordnet ist. Die Erfindung ist auf derartige Brennkraftmaschine mit Saugrohreinspritzung analog übertragbar.