DE3524025A1 - Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraft­ maschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Brennkraftmaschine ist in der DE-OS 30 24 109 offen­ bart.

Zur Funktionsfähigkeit und Optimierung einer derartigen Brennkraft­ maschine ist es notwendig, die Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Gaswechselventile möglichst genau festzulegen und einzuhalten.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem ei­ ne gattungsgemäße Brennkraftmaschine mit möglichst hohem Wirkungs­ grad betrieben werden kann.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Maßnahmen nach Anspruch 1.

Es sind Berechnungen von Zündzeitpunkten bekannt, bei denen mit Hilfe von Signalen, die an einem mit der Kurbelwelle synchron dre­ henden Bauteil abgenommen werden, Referenzimpulse zum Takten der Schaltung erzeugt werden. Da somit im Rechnersystem zu jedem Zeit­ punkt die Information über die Stellung der Kurbelwelle vorliegt, kann auf die Drehzahlinformation zum Festlegen des Zeitpunktes ver­ zichtet werden. Unberührt davon kann natürlich die Drehzahl als Parameter in den Berechnungsabläufen Eingang finden.

Ein derartiges kurbelwellenwinkelgesteuertes System zeichnet sich durch eine gute Genauigkeit aus, es ist den vom Aufbau her einfa­ cheren zeitgesteuerten Zündsystemen überlegen. Die zeitgesteuerten Systeme ermitteln aufgrund einer Zeitbasis und der Drehzahl die jeweilige Kurbelwellenwinkelstellung.

Bei der Übertragung eines kurbelwellenwinkelgesteuerten Systems auf die Anordnung zur Ansteuerung der Gaswechselventile bei einer gattungsgemäßen Brennkraftmaschine stellt sich jedoch heraus, daß die den kurbelwellenwinkelgesteuertem System innewohnende Genauig­ keit nicht ohne weiteres für die Einhaltung der Öffnungs- und Schließ­ zeitpunkte der Gaswechselventile nutzbar ist.

Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten wird vorgesehen, daß in be­ stimmten Betriebszuständen der gattungsgemäßen Brennkraftmaschine umgeschaltet wird von einem kurbelwellenwinkelbezogenen System zur Festlegung von Öffnungs- und Schließzeitpunkten für die Gaswech­ selventile auf ein zeitbasisbezogenes.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß während der Intervalle, während denen der Rechner über die Zeit­ basis gesteuert wird, gleichzeitig die Kurbelwellenwinkelinforma­ tion ausgewertet wird, um Drehzahländerungen zu ermitteln.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand der Figur beschrieben.

Die Figur zeigt den zeitlichen Verlauf des durch die Spule fließen­ den Stromes, insbesondere während der Zeit des Stellungswechsels des Gaswechselventils.

Solange das Gaswechselventil in seiner einen Ruhestellung, der Öff­ nungs- oder Schließstellung, verharrt, liegt der Anker des Gaswech­ selventils in der Nähe einer stromdurchflossenen Spule, wobei der Stromdurchfluß durch diese Spule Haltekraft auf den Anker des Gas­ wechselventils ausübt. Wird nun der Stromdurchfluß durch die Spu­ le abgeschaltet, bricht die Haltekraft zusammen. Ein Federsystem wirkt auf das Gaswechselventil ein und beschleunigt es in Richtung der anderen Ruhestellung. Wie in der DE-OS 30 24 109 beschrieben, ist die Mittellage dieses Federsystems zwischen den beiden Ruhe­ stellungen, so daß das Federsystem das Gaswechselventil derart be­ aufschlagt, daß es über seine Ruhelage hinaus etwa bis in die ande­ re Arbeitsstellung bewegt wird.

Dabei ist die der anderen Arbeitsstellung zugeordnete Spule erregt, so daß der Anker, wenn er in die Nähe des Spulenkerns gerät, von diesem eingefangen wird und durch den Stromdurchfluß durch die Spu­ le in seiner anderen Arbeitsstellung gehalten wird.

Es sei nun angenommen, daß der mit Spule 1 bezeichnete Stromverlauf den Stromverlauf in der Spule wiedergibt, der für die Schließstel­ lung des Gaswechselventils verantwortlich ist. Soll das Gaswechsel­ ventil öffnen, wird zum Zeitpunkt t ₁ der Strom durch die Spule 1 abgeschaltet, so daß der Anker durch die Federkraft in die Öffnungs­ stellung des Gaswechselventils gedrückt wird.

Da der Rechner den Zeitpunkt t ₁ vorher berechnet hat, weiß der Rech­ ner gleichzeitig, wann der Anker des Gaswechselventils an den Pol­ flächen des Spulenkerns auftreffen wird, der dazu dient, das Gas­ wechselventil in der geöffneten Stellung zu halten. Um bei dem Auf­ treffen des Ankers auf den Polflächen einen genügend hohen Strom aufgebaut zu haben, der eine ausreichende Kraft zum Einfangen des Ankers sicherstellt, wird rechtzeitig vorher zu einem Zeitpunkt t ₀ der Strom in der Spule 2 eingeschaltet. Zum Zeitpunkt t ₂ trifft der Anker auf der Polfläche der Spule 2 auf, was im Stromverlauf durch einen entsprechenden kleinen Einschnitt erkennbar ist.

Während die Zeitpunkte t ₀, zu denen der Stromanstieg eingeleitet wird, und der Zeitpunkt t ₁, zu dem die Spule 1 abschaltet, über den Kurbelwellenwinkel gesteuert werden, ist der Zeitraum zwischen den Zeitpunkten t ₁ und t ₂, also die Flugphase des Gaswechselventils, in der der Anker von der Berührung der einen Polfläche zur Berüh­ rung der anderen Polfläche kommt, unabhängig vom Kurbelwellenwinkel und unabhängig von der Drehzahl. Dieser Zeitraum t ₂-t ₁ hängt ab von der Klebzeit des Ankers an der Polfläche, bevor er sich löst, und von der reinen Flugzeit, die im wesentlichen beeinflußt wird von der Kraft der Federn, die auf das Gaswechselventil einwirken.

Erfindungsgemäß wird nun der Rechner auf eine Zeitbasis umgeschal­ tet, um, beginnend mit dem Zeitpunkt t ₁, zu einem Zeitpunkt t ₃, der zeitlich etwas später als der erwartete Auftreffzeitpunkt liegt, den Fangstrom in Spule 2 abzuschalten, so daß der durch die Spule 2 verlaufende Strom, bedingt durch eine Freilaufschaltung, allmäh­ lich wieder abnimmt, um anschließend in eine getaktete Haltephase zu gehen.

Der Zeitraum zwischen t ₂ und t ₃ ist dabei ein gewisser Sicherheits­ raum, um zu garantieren, daß das Gaswechselventil von der Spule 2 auch tatsächlich eingefangen wurde und das Gaswechselventil dem­ entsprechend in seiner vollen Öffnungsstellung gehalten wird.

Zum Zeitpunkt t ₃ wird wieder auf Kurbelwelleninformation umgeschal­ tet, da jetzt das Ende der getakteten Haltephase, das dem Zeitpunkt t ₁ der Spule 1 entspricht, möglichst genau, abhängig von der Kur­ belwellenstellung festgelegt werden soll, um den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine zu optimieren.

Claims (2)

1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Gaswechselventil, das in seiner geöffneten Stellung durch die Erregung einer ersten Magnetspule gehalten wird, das in sei­ ner Schließstellung durch die Erregung einer zweiten Magnetspu­ le gehalten wird, und das mit Federkraft beaufschlagt von der geöffneten Stellung in die Schließstellung durch Abschalten der ersten Magnetspule und von der Schließstellung in die geöffnete Stellung durch Abschalten der zweiten Spule bewegt wird, da­ durch gekennzeichnet, daß die Festlegung des Zeitpunktes des Abschaltens durch einen Rechner erfolgt, daß bis zum Zeitpunkt des Abschaltens der Rechner den Zeitpunkt auf der Basis von Kurbelwellenwinkelinformationen ermittelt, und daß zumindest während der anschließenden Bewegung des Gas­ wechselventils der Rechner durch eine Zeitbasis gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß während der Steuerung des Rechners durch die Zeitbasis die Kurbelwellenwinkelinformation ausgewertet wer­ den, um Drehzahländerungen zu ermitteln.