本發(fā)明涉及一種用于利用可變的氣門傳動裝置(Ventiltrieb，有時稱為閥傳動裝置)來運行內(nèi)燃機(jī)的方法以及一種用于執(zhí)行該方法的組件。

背景技術(shù)：

在機(jī)動車中作為驅(qū)動裝置而使用的燃燒發(fā)動機(jī)(Brennkraftmaschine)被稱作內(nèi)燃機(jī)。這些燃燒發(fā)動機(jī)是熱力發(fā)動機(jī)，其通過燃燒過程將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。氣缸用作燃燒室，在氣缸中分別引導(dǎo)有活塞。

為了針對待著火燃燒的燃料氣體混合物進(jìn)入到氣缸中應(yīng)用了氣門(Ventil，有時稱為閥)。因此對于柴油發(fā)動機(jī)使用進(jìn)氣氣門(Einlassventil，有時稱為進(jìn)氣閥)，以為了使純粹的空氣進(jìn)入。通過噴射噴嘴噴射燃料。對于燃?xì)獍l(fā)動機(jī)事先被壓縮的空氣燃?xì)饣旌衔锿ㄟ^進(jìn)氣氣門引入到氣缸中。為了控制氣門設(shè)置有稱作氣門控制裝置或氣門傳動裝置的機(jī)構(gòu)。通過氣門的打開和關(guān)閉控制了內(nèi)燃機(jī)的換氣(Ladungswechsel，有時稱為充氣交換)。通常氣門由凸輪軸通過挺桿開啟，該凸輪軸由曲軸驅(qū)動。在此在氣缸中包含的混合物的交換被稱作換氣。

可變的氣門傳動裝置或可變的氣門控制裝置使可變的打開時間、可變的氣門行程以及可變的張開(Spreizung)成為可能并且通過影響換氣工作、混合物制備以及燃燒減少燃料消耗。利用這樣的可變的氣門傳動裝置能夠控制發(fā)動機(jī)的負(fù)荷。對此所謂的氣門控制管理(VCM)是必要的。因此能夠通過影響各氣缸的打開時間和關(guān)閉時間控制并且因此也調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的負(fù)荷以及由此功率。

應(yīng)考慮的是，在低負(fù)荷范圍中操作可變的氣門傳動裝置系統(tǒng)是困難的，因為氣門必須在其向上運動中被制動并且重新被關(guān)閉，以為了實現(xiàn)短暫的打開時間。這有損于精確性并且對于非常短暫的氣門打開時間技術(shù)上不能夠?qū)崿F(xiàn)。

另一問題在于確定在氣缸中的空氣質(zhì)量。在可變的氣門傳動系統(tǒng)中安裝有空氣質(zhì)量傳感器，但是該空氣質(zhì)量傳感器當(dāng)在低負(fù)荷范圍中出現(xiàn)低的空氣質(zhì)量流量時僅僅具有不足的精確性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在這樣的背景下介紹了根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法以及帶有權(quán)利要求8的特征的組件。實施方式從從屬權(quán)利要求以及說明書中得出。

介紹了用于利用可變的氣門傳動裝置來運行燃燒發(fā)動機(jī)的方法，其中內(nèi)燃機(jī)包括至少一個氣缸，該至少一個氣缸分別關(guān)聯(lián)有至少一個進(jìn)氣氣門，其中進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)，在該負(fù)荷調(diào)節(jié)中在限定的負(fù)荷閾值之上打開節(jié)流閥并且調(diào)節(jié)器作為調(diào)節(jié)變量對每個氣缸預(yù)設(shè)了氣門控制時間并且在負(fù)荷閾值之下負(fù)荷調(diào)節(jié)利用節(jié)流閥實現(xiàn)并且對于氣門控制時間預(yù)設(shè)了固定的值。

節(jié)流閥是位于通到進(jìn)氣氣門的抽吸管(Saugrohr，有時稱為進(jìn)氣管)中的構(gòu)件。利用該節(jié)流閥能夠調(diào)節(jié)用于進(jìn)氣氣門的流量。該節(jié)流閥在很多情況中僅僅由可轉(zhuǎn)動地支撐的板件制成。在關(guān)閉的狀態(tài)中通過節(jié)流閥封閉抽吸管。

在一種實施方式中負(fù)荷閾值確定為最大負(fù)荷的大約1/8。

能夠設(shè)置成，在負(fù)荷閾值之上完全地打開節(jié)流閥。

此外介紹了一種用于利用可變的氣門傳動裝置來運行燃燒發(fā)動機(jī)的組件，其中內(nèi)燃機(jī)包括至少一個氣缸，該至少一個氣缸分別關(guān)聯(lián)有至少一個進(jìn)氣氣門。該組件尤其適用于執(zhí)行上文討論的方法。組件設(shè)立成進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)，對此設(shè)置有：調(diào)節(jié)器，其作為調(diào)節(jié)變量對每個氣缸預(yù)設(shè)了氣門控制時間；和節(jié)流閥，其能夠依賴于負(fù)荷被操縱。

因此通過將節(jié)流閥與可變的氣門傳動裝置聯(lián)合能夠改善發(fā)動機(jī)的低負(fù)荷調(diào)節(jié)。根據(jù)所描述的方法在限定的部分負(fù)荷之下利用節(jié)流閥以及對于進(jìn)氣氣門關(guān)閉時間的固定的角度調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的功率。在限定的部分負(fù)荷之上完全地打開節(jié)流閥并且通過預(yù)設(shè)進(jìn)氣氣門關(guān)閉時間調(diào)節(jié)功率。這解決了兩個上文提到的問題。因此進(jìn)氣氣門能夠更長久地保持打開，這使操作簡化。同時能夠通過空氣消耗綜合特性曲線確定空氣質(zhì)量流量。

應(yīng)注意的是，在可變的氣門傳動系統(tǒng)中技術(shù)上難以實現(xiàn)尤其較小的氣門行程，因為氣門必須在其向上運動中被攔截，以為了在正確的關(guān)閉時間點處到達(dá)氣門座中。此外在帶有空氣質(zhì)量測量器的系統(tǒng)中困難的是，在低負(fù)荷范圍中測量空氣質(zhì)量，因為針對空氣質(zhì)量在最大負(fù)荷范圍內(nèi)進(jìn)行空氣質(zhì)量傳感器的設(shè)計。從現(xiàn)在起通過確定進(jìn)氣氣門關(guān)閉時間能夠足夠地精確地通過空氣質(zhì)量足夠地精確地通過空氣消耗綜合特性曲線估計空氣質(zhì)量。

此外介紹了補(bǔ)充的方法，其用于利用可變的氣門傳動裝置來運行內(nèi)燃機(jī)，其中內(nèi)燃機(jī)包括至少一個氣缸，該至少一個氣缸分別關(guān)聯(lián)有至少一個進(jìn)氣氣門。在此在負(fù)荷閾值之上通過調(diào)節(jié)器舉例來說單回路(einschleifiger)調(diào)節(jié)器例如PI調(diào)節(jié)器作為調(diào)節(jié)變量對每個氣缸預(yù)設(shè)氣門控制時間來進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)或功率調(diào)節(jié)。每個氣缸的氣門控制時間通過預(yù)控值(Vorsteuerwert)調(diào)整。調(diào)節(jié)變量因此包括對每個氣缸的氣門控制時間，利用其分別操控與氣缸相關(guān)聯(lián)的所述至少一個進(jìn)氣氣門，其中預(yù)設(shè)了關(guān)閉角度或關(guān)閉時間點。

在一種實施方案中加上了預(yù)控值，也就是說調(diào)節(jié)變量提高了預(yù)控值。

預(yù)控值在設(shè)計方案中從分別在時間點t處的負(fù)荷躍變提升和理論負(fù)荷中得出。在獲取預(yù)控值時備選地或補(bǔ)充地也能夠考慮轉(zhuǎn)速躍變提提升以及理論轉(zhuǎn)速。

在柴油發(fā)動機(jī)或燃?xì)獍l(fā)動機(jī)中能夠使用所介紹的方法。

此外介紹了補(bǔ)充的用于利用可變的氣門傳動裝置來運行內(nèi)燃機(jī)的組件，其中內(nèi)燃機(jī)包括至少一個氣缸，該至少一個氣缸分別關(guān)聯(lián)有至少一個進(jìn)氣氣門。組件尤其適用于執(zhí)行上文討論的方法。在此組件設(shè)立成進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)，對此設(shè)置有：調(diào)節(jié)器，其作為調(diào)節(jié)變量對每個氣缸預(yù)設(shè)了氣門控制時間；和元件(Glied)，其通過預(yù)控值調(diào)整每個氣缸的氣門控制時間。例如加法器用作元件。

尤其對于經(jīng)受劇烈的負(fù)荷波動的發(fā)動機(jī)而言，能夠利用所介紹的方法降低由于負(fù)荷躍變引起的轉(zhuǎn)速的擾動。此外能夠在卸載的情況下攔截劇烈的轉(zhuǎn)速過高，這能夠由駕駛員察覺為起干擾作用。

因此對于用于預(yù)控制的氣門控制時間或負(fù)荷對的數(shù)據(jù)組的確定以這樣的方式進(jìn)行，即對于所要求的負(fù)荷儲存合適的氣門控制時間。由此在燃?xì)獍l(fā)動機(jī)(在其中從發(fā)電機(jī)信號中已知負(fù)荷要求)中，在最短的時間內(nèi)這樣操控氣門，即使得能夠呈現(xiàn)所要求的負(fù)荷。在沒有該預(yù)控制的情況下調(diào)節(jié)器需要長得多的時段，以為了調(diào)整正確的氣門控制時間。附加地存在的例如單回路調(diào)節(jié)器平衡了在轉(zhuǎn)速中的較小的偏差。

補(bǔ)充的方法因此使得在發(fā)動機(jī)的劇烈的負(fù)荷接入和負(fù)荷切斷時攔截發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速的擾動或升高成為可能。

本發(fā)明的此外的優(yōu)點以及設(shè)計方案從說明書以及附圖中得出。

應(yīng)理解的是，上面提到的以及下面的還將解釋的特征能夠不僅在分別說明的組合中而且在其它的組合中或獨有地被應(yīng)用，而不離開本發(fā)明的范圍。

附圖說明

借助于實施方式在圖紙中示意性地示出了本發(fā)明并且隨后參考圖紙詳細(xì)地描述了本發(fā)明。

圖1示出了所描述的方法的實施方案。

圖2示出了補(bǔ)充的方法的流程。

圖3在三個圖表中示出了信號進(jìn)程。

具體實施方式

在圖1中在包含節(jié)流閥(Drosselklappe)的情況下說明了負(fù)荷調(diào)節(jié)。示圖示出了箭頭100，在該箭頭處從0%到100%繪出了負(fù)荷。此外示圖示出了負(fù)荷閾值102，其利用虛線說明并且也稱作低負(fù)荷閾值。該負(fù)荷閾值102在該實施方案中處于大約200kW，其相應(yīng)于最大負(fù)荷的1/8。

在負(fù)荷閾值102之下節(jié)流閥104輕微地打開。在圖表106中說明了進(jìn)氣氣門的行程，在該圖表106的橫坐標(biāo)108處繪出了角度Φ并且在該圖表106的縱坐標(biāo)110處繪出了行程。進(jìn)氣氣門關(guān)閉角度Φ_S112是恒定的。負(fù)荷調(diào)節(jié)通過節(jié)流閥104實現(xiàn)。

在負(fù)荷閾值102之下節(jié)流閥114是打開的。在圖表116中說明了進(jìn)氣氣門的行程，在該圖表116的橫坐標(biāo)118處繪出了角度Φ并且在該圖表116的縱坐標(biāo)120處繪出了行程。進(jìn)氣氣門關(guān)閉角度Φ_S122依賴于行程而改變。負(fù)荷調(diào)節(jié)通過進(jìn)氣氣門關(guān)閉角度Φ_S122實現(xiàn)并且因此通過氣門控制管理實現(xiàn)，該氣門控制管理預(yù)設(shè)了氣門關(guān)閉時間。因此為了負(fù)荷調(diào)節(jié)對每個氣缸預(yù)設(shè)了氣門控制時間。

在圖2中根據(jù)補(bǔ)充的方法描述了氣門預(yù)控制的原理。該原理在帶有這樣的可變的氣門傳動裝置的內(nèi)燃機(jī)中使用，即該可變的氣門傳動裝置使使得預(yù)設(shè)每個單個的氣缸的氣門控制時間成為可能。氣缸因此能夠單個地被控制。應(yīng)注意的是，在內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷或功率的全局的調(diào)節(jié)的范圍中使用該方法，其中能夠單個地預(yù)設(shè)針對每個氣缸的預(yù)控制。

圖2示出了受控系統(tǒng)(Regelstrecke，有時稱為調(diào)節(jié)對象)，其為所描述的組件的實施方案并且總體上利用附圖標(biāo)記10標(biāo)明。示圖示出了調(diào)節(jié)器12(在這種情況下PI調(diào)節(jié)器)以及內(nèi)燃機(jī)14。值負(fù)荷理論|^t以及由此在時間點t處的內(nèi)燃機(jī)的理論負(fù)荷用作受控系統(tǒng)10的輸入變量16。該變量與受控變量18負(fù)荷實際|^t(在時間點t處的實際負(fù)荷)的差值，形成了調(diào)節(jié)器12的輸入變量20。調(diào)節(jié)器輸出調(diào)節(jié)變量(Stellgr??e)22(對于每個單個的氣缸的氣門控制時間)。在該調(diào)節(jié)變量22輸入到內(nèi)燃機(jī)14中之前，預(yù)控值24即在這種情況下ΔVCM = f(Δ負(fù)荷理論|^t,負(fù)荷理論|^t)被加在該調(diào)節(jié)變量22上，從而得到合適的或提高的調(diào)節(jié)變量26以用于預(yù)設(shè)單個氣缸的典型地與單個氣缸的死點有關(guān)的氣門控制時間。

該預(yù)控值24從在時間點t處的理論負(fù)荷的改變或在時間點t處的負(fù)荷躍變高度以及在時間點t處的理論負(fù)荷中得出。為了調(diào)整調(diào)節(jié)變量22設(shè)置有元件28，其在所示出的實施方案中構(gòu)造為加法器并且將預(yù)控值24加在調(diào)節(jié)變量22上，以為了因此獲得合適的調(diào)節(jié)變量26。預(yù)控值24還備選地或補(bǔ)充地能夠從在時間點t處的理論轉(zhuǎn)速的改變以及在時間點t處的理論轉(zhuǎn)速中得出。

對于預(yù)控值24的值能夠原則上計算出來或也可從綜合特性曲線中得出。該綜合特性曲線能夠例如借助于仿真獲取。

因此預(yù)控制在帶有可變的氣門控制系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)14中利用快速的反應(yīng)進(jìn)行，如有可能能夠?qū)⒄{(diào)節(jié)器12規(guī)模設(shè)計成更弱，以便能夠阻止過度的超調(diào)(überschwingen)。當(dāng)出現(xiàn)負(fù)荷躍變時用于氣門控制的值即調(diào)節(jié)變量22依賴于負(fù)荷躍變高度以及當(dāng)前的負(fù)荷“人為地”被提高，以便內(nèi)燃機(jī)14更早地到達(dá)其運行點。作為調(diào)節(jié)變量22并且因此也作為合適的調(diào)節(jié)變量26在此預(yù)設(shè)了進(jìn)氣氣門的關(guān)閉角度或關(guān)閉時間點。

圖3在三個圖表中說明了描述的方法的效果。作為示出的進(jìn)程的基礎(chǔ)的測量在獨立運行中示出了轉(zhuǎn)速擾動的明顯的減小。在第一圖表30中在橫坐標(biāo)32處繪出了時間[s]并且在縱坐標(biāo)34處繪出了發(fā)電機(jī)功率[kW]。曲線36示出了理論功率的躍變式地增加的進(jìn)程。該曲線36在21處示出了從200kW到700kW的負(fù)荷提升。

在第二圖表50中在橫坐標(biāo)52處繪出了時間[s]并且在縱坐標(biāo)54處繪出了氣門控制值[°KW]。第一曲線56示出了沒有預(yù)控制情況下的氣門控制值的進(jìn)程，第二曲線58示出了在帶有預(yù)控制的情況下的氣門控制值的進(jìn)程。利用雙箭頭說明了預(yù)控值60。

應(yīng)認(rèn)識到的是，利用預(yù)控制顯著更快地調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)并且明顯地減小了超調(diào)。

在第三圖表70中在橫坐標(biāo)72處繪出了時間并且在縱坐標(biāo)74處繪出了轉(zhuǎn)速[1/min]。第一曲線76示出了理論轉(zhuǎn)速的進(jìn)程，第二曲線78示出了在沒有預(yù)控制情況下的轉(zhuǎn)速進(jìn)程并且第三曲線80示出了在帶有預(yù)控制的情況下的轉(zhuǎn)速進(jìn)程。預(yù)控制因此促使明顯更低的轉(zhuǎn)速擾動82，如這利用雙箭頭說明的那樣。