DE102016212833A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Regeln einer Füllung einer Brennkraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln einer Brennkraftmaschine mit einem variablen Ventilhub (33) an mindestens einem Einlassventil der Brennkraftmaschine, mindestens einem Abgasrückführungsventil (31), mindestens einer Drosselklappe (35) und mindestens einer Ladedruckregelungsanlage, bei dem ein Luftmassenstrom zur Füllung mindestens eines Zylinders der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit eines aktuellen Betriebspunktes der Brennkraftmaschine mittels des variablen Ventilhubs (33) eingestellt wird, und bei dem ein Saugrohrdruck in Abhängigkeit des aktuellen Betriebspunktes der Brennkraftmaschine mittels der mindestens einen Drosselklappe (35) oder der Ladedruckregelungsanlage eingestellt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln einer Brennkraftmaschine mit einem variablen Ventilhub an mindestens einem Einlassventil der Brennkraftmaschine und eine Brennkraftmaschine mit einem zur Durchführung des vorgestellten Verfahrens konfigurierten Steuergerät.
  • Stand der Technik
  • Zur Steuerung einer Brennkraftmaschine werden von einer Steuerungseinheit, wie bspw. einem Motorsteuergerät, in Abhängigkeit einer aktuellen Lastanforderung verschiedene Komponenten der Brennkraftmaschine zur Regulierung eines Luftmassenstroms, mit dem jeweilige Zylinder der Brennkraftmaschine befüllt werden, verwendet. Bei konventionellen aufgeladenen Motoren werden zur Regulierung des Luftmassenstroms eine Drosselklappe und ein Turbolader eingesetzt. Unter Verwendung eines variablen Ventilhubs an Einlassventilen der Brennkraftmaschine steht neben einer Drosselklappe und einem Turbolader eine weitere Stellgröße zur Verfügung, um einen Luftmassenstrom zu regeln.
  • Mittels einer Kombination eines variablen Ventilhubs an Einlassventilen einer Brennkraftmaschine und einer in der Phase verstellbaren Einlassnockenwelle lässt sich eine Füllung von Zylindern einer Brennkraftmaschine ausschließlich durch eine Veränderung eines zeitlichen Verlaufs einer Einlassventilerhebungskurve einstellen, wodurch aufgrund eines nahezu drosselfreien Füllsteuerungsverfahrens Ladungswechselverluste einer Brennkraftmaschine stark reduziert werden und, dadurch bedingt, ein Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine im Teillastbereich deutlich erhöht wird.
  • Weiterhin sind zusätzliche Verbrauchs- und Emissionsreduktionen durch einen Einsatz eines Abgasrückführungsventils, das einen Teil eines von einer Brennkraftmaschine erzeugten Abgases der Brennkraftmaschine zur erneuten Verbrennung zuführt, möglich. Dazu wird bei Benzinmotoren mit einem Niederdruckabgasrückführungssystem in der Regel Abgas nach einer Abgasnachbehandlung entnommen und vor einem Verdichter eines Turboladers wieder in einen Verbrennungskreislauf der Brennkraftmaschine eingeleitet.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 9 vorgestellt. Ausgestaltungen ergeben sich aus der Beschreibung und den abhängigen Ansprüchen.
  • Das vorgestellte Verfahren dient insbesondere zum Regeln einer Brennkraftmaschine, wie bspw. einem Benzinmotor mit Turboaufladung. Dazu ist vorgesehen, dass ein Luftmassenstrom, d. h. eine Kombination aus Frischluft und externem Inertgas, zum Füllen mindestens eines Zylinders der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit eines aktuellen Betriebspunkts bzw. einer aktuell vorgegebenen Lastanforderung der Brennkraftmaschine mittels eines variablen Ventilhubs eingestellt wird.
  • Unter Verwendung eines variablen Ventilhubs für mindestens ein Einlassventil der Brennkraftmaschine kann ein Saugrohrdruck unabhängig von einem aktuellen Luftmassenstrom zur Füllung der Zylinder der Brennkraftmaschine bspw. mittels einer Drosselklappe oder einer Ladedruckregelungsanlage, wie bspw. einem Turbolader oder einem Kompressor, eingestellt werden. Entsprechend steht durch die von dem Luftmassenstrom zur Füllung der Zylinder der Brennkraftmaschine und einem Abgasrückführungssystem unabhängige Regelung des Saugrohrdrucks gegenüber einer konventionell betriebenen Brennkraftmaschine ein zusätzlicher Freiheitsgrad zur Regelung der Brennkraftmaschine zur Verfügung.
  • Um den Saugrohrdruck unabhängig von dem Luftmassenstrom zur Füllung der Zylinder der Brennkraftmaschine und dem Abgasrückführungssystem zu regeln, ist insbesondere vorgesehen, dass in einem aufgeladenen Betriebsbereich der Brennkraftmaschine der Saugrohrdruck durch die Ladedruckregelungsanlage, die selbst durch einen entsprechenden untergeordneten Regelkreis geregelt wird, eingestellt wird. In einem Saugbereich, d. h. einem Betriebsbereich der Brennkraftmaschine, in dem keine Aufladung durch die Ladedruckregelungsanlage erfolgt, kann der Saugrohrdruck durch Verwendung der Drosselklappe der Brennkraftmaschine eingestellt werden.
  • Durch die Möglichkeiten zur Einstellung des Saugrohrdrucks mittels der Drosselklappe oder der Ladedruckregelungsanlage unabhängig von dem Luftmassenstrom zur Füllung der Zylinder der Brennkraftmaschine ergeben sich im Wesentlichen drei unterschiedliche Verfahren bzw. Betriebsmodi zum Regeln der Brennkraftmaschine, bei denen die Ladedruckregelungsanlage, die Drosselklappe, der variable Ventilhub der Einlassventile und das Abgasrückführungsventil als Stellglieder jeweils unterschiedliche Funktionen übernehmen.
  • In einem ersten Betriebsmodus kann eine Regelung des Luftmassenstroms durch den variablen Ventilhub im Saugbereich der Brennkraftmaschine erfolgen. Dazu wird eine geforderte, d. h. bspw. extern vorgegebene, Füllung bzw. ein entsprechender Luftmassenstrom zur Füllung der Zylinder der Brennkraftmaschine über den variablen Ventilhub, d. h. einen Aktuator an einem jeweiligen Einlassventil der Brennkraftmaschine, eingestellt, während eine entsprechende, bspw. extern vorgegebene Rate zur Abgasrückführung durch das Abgasrückführungsventil, das bspw. als Niederdruckabgasrückführungsventil ausgestaltet ist, eingestellt wird. Dabei wird die Drosselklappe so eingestellt, dass ein vorgegebener Sollsaugrohrdruck, der bspw. zur Minimierung von Ladungswechselverlusten geeignet ist, eingeregelt wird.
  • Zur Durchführung des ersten Ansatzes, bei dem eine Regelung des Luftmassenstroms durch den variablen Ventilhub im Saugbereich der Brennkraftmaschine erfolgt, ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit eines Betriebspunkts der Brennkraftmaschine, d. h. in Abhängigkeit von bspw. einer
  • Drehzahl der Brennkraftmaschine und einem vorgegebenen Sollantriebsmoment, passende Sollwerte für die Füllung "m soll / Zyl,in" der Zylinder der Brennkraftmaschine, die aus Frischluft und einem externen Inertgas gemischt wird, vorgegeben werden. Passende Sollwerte können bspw. ein Sollsaugrohrdruck "p soll / sr" und eine Sollabgasrückführungsrate "x soll / Zyl" für einen jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine sein. Um den variablen Ventilhub dem Sollwert der Füllung "m soll / Zyl,in" entsprechend einzustellen, wird zunächst ein entsprechender Liefergrad "η ff / vol" über den funktionalen Zusammenhang "Φη" des Sollwerts der Füllung "m soll / Zyl,in" und eines aktuellen Saugrohrdrucks "Psr" gemäß Formel (1) berechnet. η ff / vol = Φη(m soll / Zyl,in, Psr) (1)
  • Mittels Formel (1) wird ein Vorsteuerungsanteil für eine Ansteuerung eines Aktuators zum Bewegen eines jeweiligen Einlassventils ermittelt. Dabei kann der Vorsteuerungsanteil um einen Regleranteil "η fb / vol" ergänzt werden, um bspw. Unsicherheiten in einem Modell zur Berechnung eines Sollwerts des Liefergrades gemäß Formel (2) zu kompensieren. η soll / vol = η ff / vol + η fb / vol (2)
  • Der gemäß Formel (2) berechnete Sollliefergrad "η soll / vol" wird anschließend in eine Solleinlassventilerhebungskurve "IVCsoll" des Aktuators zum Bewegen des jeweiligen Einlassventils mittels des funktionalen Zusammenhangs "ΦIVC" gemäß Formel (3) umgerechnet. IVCsoll = ΦIVC(η soll / vol) (3)
  • Die Solleinlassventilerhebungskurve "IVCsoll" wird anschließend durch einen untergeordneten Regelkreis des Aktuators zum Bewegen des Einlassventils eingestellt.
  • Um die Drosselklappe an den Betriebspunkt der Brennkraftmaschine anzupassen, wird ein funktionaler Zusammenhang "Φdk" verwendet. Dabei wird der Sollsaugrohrdruck "p soll / sr" über eine modellbasierte Vorsteuerung in einen gewünschten Drosselklappenmassenstrom "ṁ ff / dk" gemäß Formel (4) umgerechnet, wobei eine externe Füllung aus einem Gemisch aus Frischluft und einem externen Inertgas "mZyl,in", eine Drehzahl der Brennkraftmaschine "nmot" und eine aktuelle Saugrohrtemperatur "Tsr" berücksichtigt wird. ṁ ff / dk = Φdk(P soll / sr, mZyl,in, nmot, Tsr) (4)
  • Um eine Dynamik einer Änderungsrate von einem Istsaugrohrdruck zu einem Sollsaugrohrdruck zu verbessern, kann beim Einstellen des Drosselklappenmassenstroms "ṁ ff / dk" ein zusätzlicher Regler zugeschaltet werden. Ein entsprechender Solldrosselklappenmassenstrom "ṁ soll / dk" ergibt sich dann gemäß Formel (5) über einen Vorsteuerungsanteil, der dem Drosselklappenmassenstrom "ṁ ff / dk" entspricht, und einen Regleranteil "ṁ fb / dk". ṁ soll / dk = ṁ ff / dk + ṁ fb / dk (5)
  • Anschließend wird der Solldrosselklappenmassenstrom "ṁ soll / dk" über einen untergeordneten Regelkreis der Drosselklappe eingestellt.
  • Für eine Einregelung einer gewünschten bzw. dem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine entsprechenden Abgasrückführungsrate "x soll / Zyl" für einen jeweiligen Zylinder wird ähnlich wie zur Einstellung der Drosselklappe zuerst aus einem invertierten Streckenmodell ein Sollmassenstrom "ṁ soll / agrv" für das Abgasrückführungsventil berechnet. Aus dem Sollmassenstrom "ṁ soll / agrv" für das Abgasrückführungsventil lässt sich unter Berücksichtigung eines Drucks und einer Temperatur vor dem Abgasrückführungsventil sowie einer Druckdifferenz über das Abgasrückführungsventil ein Sollwinkel für das Abgasrückführungsventil berechnen.
  • In einem zweiten Betriebsmodus kann in einem aufgeladenen Betriebsbereich der Brennkraftmaschine ein vorgegebener bzw. in Abhängigkeit eines aktuellen Betriebspunkts der Brennkraftmaschine gewählter Sollsaugrohrdruck "p soll / sr" mittels der Ladedruckregelungsanlage eingestellt werden. Dabei ergibt sich bei einer vollständig geöffneten Drosselklappe ein zum Einstellen des Sollsaugrohrdrucks "p soll / sr" geeigneter Sollladedruck "P soll / vd" direkt aus dem Sollsaugrohrdruck "p soll / sr", so dass Formel (6) gilt. P soll / vd = p soll / sr (6)
  • Sobald der Sollladedruck "P soll / vd" ermittelt wurde, kann dieser über einen untergeordneten Regelkreis der Ladedruckregelungsanlage eingestellt werden. Dabei erfolgt die Füllungssteuerung, d. h. die Regelung des Luftmassenstroms zur Füllung der Zylinder der Brennkraftmaschine analog zu dem ersten Betriebsmodus mittels des variablen Ventilhubs. Die Abagsrate wird ebenfalls analog zum ersten Betriebsmodus mittels des Abgasrückführungsventils eingestellt.
  • In einem dritten Betriebsmodus, der bspw. dann aktiviert wird, wenn Stellgrenzen des variablen Ventilhubs erreicht sind, kann die Steuerung der Füllung der Zylinder der Brennkraftmaschine, d. h. die Regelung des Luftmassenstroms zur Füllung der Zylinder der Brennkraftmaschine, konventionell über die Drosselklappe und/oder die Ladedruckregelungsanlage erfolgen. Entsprechend reduziert sich bei dem dritten Betriebsmodus eine Anzahl unabhängiger Regelgrößen von drei auf zwei, nämlich den Luftmassenstrom zur Füllung der Zylinder der Brennkraftmaschine "mZyl,in" und die Abgasrückführungsrate "xZyl", die in einem Brennraum eines jeweiligen Zylinders einzustellen ist.
  • Zwischen den drei voranstehenden beschriebenen Betriebsmodi kann während eines Betriebs einer Brennkraftmaschine fließend gewechselt werden, um bspw. Vorgaben zur Verbrauchsoptimierung und/oder zur Emissionsoptimierung zu erreichen. Dazu können jeweilige Betriebspunkte der Brennkraftmaschine, die zu einem Wechsel zwischen jeweiligen Betriebsmodi führen, bspw. experimentell auf einem Leistungsprüfstand ermittelt und in einem Steuergerät der Brennkraftmaschine hinterlegt werden. Selbstverständlich können die Betriebspunkte der Brennkraftmaschine, die zu einem Wechsel zwischen jeweiligen Betriebsmodi führen, auch mittels eines Modells, ggf. dynamisch in Abhängigkeit mindestens eines Betriebsparameters der Brennkraftmaschine ermittelt werden.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Aufbaus einer Brennkraftmaschine mit einem vollvariablen Ventilhub gemäß dem Stand der Technik.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung für eine Umschaltstrategie zwischen verschiedenen Betriebsmodi zum Regeln einer Brennkraftmaschine gemäß einer möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Betriebsmodus zum Regeln einer Brennkraftmaschine gemäß einer möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Betriebsmodus zum Regeln einer Brennkraftmaschine gemäß einer möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens.
  • 5 zeigt eine schematische Darstellung eines dritten Betriebsmodus zum Regeln einer Brennkraftmaschine gemäß einer möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
  • In 1 ist ein Aufbau einer Brennkraftmaschine 1 dargestellt. Zum Betreiben der Brennkraftmaschine wird frische Luft über einen Luftfilter 3 angesaugt und deren Menge über einen Luftmassenmesser 5 bestimmt. Auf ihrem Weg in Richtung jeweiliger Zylinder 7 wird die angesaugte Luft ggf. durch ein Abgasrückführungsventil 9 mit Abgasen der Zylinder 7 angereichert und mittels eines Verdichters 11, der bspw. zusammen mit einer Turbine 13 einen Turbolader bildet, verdichtet. Nach dem Verdichter 11 durchläuft die angesaugte Luft einen Ladeluftkühler 15, der die angesaugte Luft kühlt, um diese weiter zu verdichten. Mittels einer Drosselklappe 17 wird ein Verhältnis von Kraftstoff zu Luft in einem Luftmassenstrom zur Füllung der Zylinder 7 eingestellt.
  • Nach einem Verbrennungsvorgang in den Zylindern 7 wird ein entsprechendes Abgas zum Antrieb der Turbine 13 verwendet, mittels eines Vorkatalysators 19 vorbehandelt und ggf. teilweise über ein Abgasrückführungssystem bestehend aus einem Abgasrückführungskühler 21 und dem Abgasrückführungsventil 9 erneut zur Verbrennung dem Luftmassenstrom zur Füllung der Zylinder 7 zugeführt. Dabei kann eine Entnahmeposition für rückzuführendes Abgas vor oder nach dem Vorkatalysator 19 vorgesehen sein. Ein weiterer Teil des Abgases wird über einen Hauptkatalysator 23 nachbehandelt und schließlich über einen Auspuff ausgestoßen.
  • In 2 ist ein Steuerungsschema für eine Brennkraftmaschine dargestellt. Unter Verwendung von vier Stellgliedern in Form eines variablen Ventilhubs, mittels dessen ein Luftmassenstrom zum Füllen jeweiliger Zylinder der Brennkraftmaschine eingestellt werden kann, einer Drosselklappe, einer Ladedruckregelungsanlage und einem Abgasrückführungsventil können drei verschiedene Betriebsmodi 25, 27 und 29 eingestellt werden. Dabei kann zwischen den Betriebsmodi 25, 27 und 29 jeder Zeit beliebig umgeschaltet werden. Während in einem ersten Betriebsmodus 25 der Luftmassenstrom zum Füllen der Zylinder mittels des variablen Ventilhubs, eine Abgasrückführungsrate über das Abgasrückführungsventil und ein Saugrohrdruck über die Drosselklappe eingestellt wird, ist gemäß dem zweiten Betriebsmodus 27 vorgesehen, dass der Luftmassenstrom zum Füllen der Zylinder mittels des variablen Ventilhubs, die Abgasrückführungsrate über das Abgasrückführungsventil und der Saugrohrdruck über die Ladedruckregelungsanlage eingestellt wird. Entsprechend eignet sich der zweite Betriebsmodus 27 insbesondere für Betriebspunkte der Brennkraftmaschine, in denen die Brennkraftmaschine aufgeladen, d. h. unter Verwendung der Ladedruckregelungsanlage betrieben wird.
  • Bei dem dritten Betriebsmodus 29 ist vorgesehen, dass der Luftmassenstrom zum Füllen der Zylinder mittels der Drosselklappe oder der Ladedruckregelungsanlage geregelt und die Abgasrückführungsrate über das Abgasrückführungsventil eingestellt wird. Der dritte Betriebsmodus 29 eignet sich insbesondere für Betriebspunkte der Brennkraftmaschine, in denen eine Stellgrenze des variablen Ventilhubs erreicht ist und der Luftmassenstrom nur noch unzureichend mittels des variablen Ventilhubs eingestellt werden kann.
  • In 3 ist eine Detailansicht eines Regelungsschemas einer Brennkraftmaschine gemäß dem ersten Betriebsmodus 25, wie er in 2 beschrieben ist, dargestellt.
  • Ausgehend von einer Sollwertvorgabe, die in Abhängigkeit eines Betriebspunkts der Brennkraftmaschine eine Sollabgasrückführungsrate, einen Sollluftmassenstrom und einen Sollsaugrohrdruck bereitstellt, werden jeweilige Steuereinheiten eines Abgasrückführungsventils 31, eines variablen Ventilhubs 33 und einer Drosselklappe 35 angesteuert. Dies bedeutet, dass von einem Motorsteuergerät 37, das die Sollwertvorgabe verwaltet, die Sollabgasrückführungsrate an eine Steuereinheit des Abgasrückführungsventils 31 übertragen wird, wie durch Pfeil 39 angedeutet. Weiterhin überträgt das Motorsteuergerät 37 den Sollluftmassenstrom an eine Steuereinheit des variablen Ventilhubs 33, wie durch Pfeil 43 angedeutet, und an die Steuereinheit des Abgasrückführungsventils 31, wie durch Pfeil 41 angedeutet. Der Sollsaugrohrdruck wird von dem Motorsteuergerät 37 an eine Steuereinheit der Drosselklappe 35 übertragen, wie durch Pfeil 45 angedeutet.
  • Ausgehend von den jeweiligen durch das Motorsteuergerät 37 übermittelten Sollwerten der Abgasrückführungsrate und des Sollluftmassenstroms zur Füllung der Zylinder der Brennkraftmaschine ermittelt die Steuereinheit des Abgasrückführungsventils 31 einen Sollmassenstrom für das Abgasrückführungsventil, wie durch Pfeil 47 angedeutet, und berechnet daraus einen Sollwinkel zur Einstellung des Abgasrückführungsventils in einem Schritt 49. Der Sollwinkel zur Einstellung des Abgasrückführungsventils wird, wie durch Pfeil 51 angedeutet, an das Abgasrückführungsventil übertragen und dort durch einen untergeordneten Regelkreis eingestellt.
  • Weiterhin wird der Sollluftmassenstrom durch die Steuereinheit des variablen Ventilhubs 33 zur Berechnung eines Sollliefergrades verwendet, der, wie durch Pfeil 53 angedeutet, in einem Berechnungsschritt 55 zur Berechnung eines Sollwerts für eine Einlassventilerhebungskurve verwendet wird. Der Sollwert für die Einlassventilerhebungskurve wird anschließend an einen Aktuator zum Bewegen eines jeweiligen Einlassventils der Brennkraftmaschine übertragen und entsprechend eingestellt, wie durch Pfeil 57 angedeutet.
  • Ausgehend von dem durch das Motorsteuergerät 37 übertragenen Sollsaugrohrdruck ermittelt die Steuereinheit der Drosselklappe 35 einen Drosselklappensollmassenstrom, der, wie durch Pfeil 59 angedeutet, in einem Berechnungsschritt 61 zur Berechnung eines Drosselklappenwinkels verwendet wird, der wiederum, wie durch Pfeil 63 angedeutet, an der Drosselklappe durch einen untergeordneten Regelkreis der Drosselklappe eingestellt wird.
  • In 4 ist ein Schema des zweiten Betriebsmodus 27, wie er in 2 dargestellt ist, gezeigt. Das Schema entspricht im Wesentlichen dem in 3 dargestellten Schema bzgl. der Ansteuerung des Abgasrückführungsventils und der Ansteuerung des Aktuators zum Bewegen des jeweiligen Einlassventils, so dass diesbezüglich auf die Ausführungen zu 3 zu verweisen ist.
  • Zur Regelung des Saugrohrdrucks wird hier jedoch durch das Motorsteuergerät 37 ein Sollsaugrohrdruck in Abhängigkeit des Betriebspunkts der Brennkraftmaschine gewählt, wie durch Pfeil 65 angedeutet, und an eine Steuereinheit einer Ladedruckregelanlage 67 übermittelt. Die Steuereinheit der Ladedruckregelanlage 67 berechnet auf Grundlage des Sollsaugrohrdrucks einen Sollladedruck, wie durch Pfeil 69 angedeutet, und verwendet diesen in einem geschlossenen Regelkreis 71 zum Ermitteln eines Ist-Ladedrucks, der, wie durch Pfeil 73 angedeutet, an der Ladedruckregelanlage einzustellen ist.
  • In 5 ist eine Übersicht des dritten Betriebsmodus 29, wie er in 2 dargestellt ist, wiedergegeben. Hier wird eine Sollfüllung der Brennkraftmaschine je nach Fahrerwunsch und aktuellem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine konventionell entweder durch die Drosselklappe 35 oder eine Ladedruckregelanlage 67 bereitgestellt. Dazu bestimmt das Motorsteuergerät 37 in Abhängigkeit eines Betriebspunkts der Brennkraftmaschine eine Sollabgasrückführungsrate und übermittelt diese, wie durch Pfeil 75 angedeutet, an die Steuereinheit des Abgasrückführungsventils 31.
  • Weiterhin übermittelt das Motorsteuergerät 37 je nach Betriebspunkt der Brennkraftmaschine, d. h. je nachdem, ob aktuell ein aufgeladener oder ein nicht aufgeladener Betrieb gewünscht ist, einen Sollluftmassenstrom an die Steuereinheit des Abgasrückführungsventils 31, wie durch Pfeil 77 angedeutet und an eine Steuereinheit der Drosselklappe 35, wie durch Pfeil 79 angedeutet oder an die Steuereinheit einer Ladedruckregelanlage 67, wie durch Pfeil 89 angedeutet.
  • Für einen nicht aufgeladenen Betriebsmodus ermittelt die Steuereinheit der Drosselklappe 35 in einem geschlossenen Regelkreis einen Istwert für den Luftmassenstrom basierend auf dem Sollluftmassenstrom und stellt diesen an der Drosselklappe 35 ein, wie durch Pfeil 81 angedeutet. Die Steuereinheit des Abgasrückführungsventils 31 berechnet, ausgehend von dem Sollluftmassenstrom und der Sollabgasrückführungsrate, einen Sollmassenstrom, der, wie durch Pfeil 83 angedeutet, in einem Berechnungsschritt 85 zur Berechnung eines Sollwinkels des Abgasrückführungsventils verwendet wird. Der Sollwinkel des Abgasrückführungsventils wird, wie durch Pfeil 87 angedeutet, an dem Abgasrückführungsventil eingestellt und die Brennkraftmaschine entsprechend mittels der Drosselklappe und dem Abgasrückführungsventil in Abhängigkeit des Betriebspunkts der Brennkraftmaschine geregelt.
  • Zur Regelung des Saugrohrdrucks für einen aufgeladenen Betriebspunkt wird durch das Motorsteuergerät 37 ein Sollsaugrohrdruck an eine Steuereinheit der Ladedruckregelanlage 67 übermittelt. Die Steuereinheit der Ladedruckregelanlage 67 berechnet auf Grundlage des Sollsaugrohrdrucks einen Sollladedruck und verwendet diesen in einem geschlossenen Regelkreis zum Ermitteln eines Ist-Ladedrucks, der an der Ladedruckregelanlage 67 einzustellen ist.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Regeln einer Brennkraftmaschine (1) mit einem variablen Ventilhub (33) an mindestens einem Einlassventil der Brennkraftmaschine, mindestens einem Abgasrückführungsventil (9, 31), mindestens einer Drosselklappe (17, 35) und mindestens einer Ladedruckregelungsanlage, bei dem ein Luftmassenstrom zur Füllung mindestens eines Zylinders (7) der Brennkraftmaschine (1) in Abhängigkeit eines aktuellen Betriebspunktes der Brennkraftmaschine (1) mittels des variablen Ventilhubs (33) eingestellt wird, und bei dem ein Saugrohrdruck in Abhängigkeit des aktuellen Betriebspunktes der Brennkraftmaschine (1) mittels der mindestens einen Drosselklappe (17, 35) oder der Ladedruckregelungsanlage eingestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Saugrohrdruck und/oder der Luftmassenstrom zur Füllung des mindestens einen Zylinders (7) derart eingestellt werden, dass die Brennkraftmaschine (1) verbrauchsoptimiert betrieben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Saugrohrdruck und/oder der Luftmassenstrom zur Füllung des mindestens einen Zylinders (7) derart eingestellt werden, dass die Brennkraftmaschine (1) emissionsoptimiert betrieben wird.
  4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem in Abhängigkeit des aktuellen Betriebspunktes der Brennkraftmaschine (1) zwischen drei verschiedenen Regelungsverfahren (25, 27, 29) umgeschaltet wird, wobei ein erstes Regelungsverfahren (25) vorsieht, dass ein dem aktuellen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine (1) entsprechender Luftmassenstrom zur Füllung des mindestens einen Zylinders (7) mittels des variablen Ventilhubs (33) und einer entsprechenden durch das Abgasrückführungsventil (9, 31) rückzuführenden Abgasmenge eingestellt wird, wobei die mindestens eine Drosselklappe (17, 35) verwendet wird, um einen einem in Abhängigkeit des aktuellen Betriebspunkts der Brennkraftmaschine (1) vorgegebenen Sollsaugrohrdruck entsprechenden Saugrohrdruck einzustellen, und wobei ein zweites Regelungsverfahren (27) vorsieht, dass in einem aufgeladenen Betriebsbereich der Brennkraftmaschine (1) der Saugrohrdruck mittels der Ladedruckregelungsanlage eingestellt und die mindestens eine Drosselklappe (17, 35) vollständig geöffnet wird, wobei ein Sollladedruck zur Regelung der Ladedruckanlage einem vorgegebenen Saugrohrdruck entsprechend gewählt wird, und wobei ein dem aktuellen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine (1) entsprechender Luftmassenstrom zur Füllung des mindestens einen Zylinders (7) mittels des variablen Ventilhubs (33) und einer entsprechenden durch das Abgasrückführungsventil (9, 31) rückzuführenden Abgasmenge eingestellt wird, und wobei ein drittes Regelungsverfahren (29) vorsieht, dass ein dem aktuellen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine (1) entsprechender Luftmassenstrom zur Füllung des mindestens einen Zylinders (7) der Brennkraftmaschine (1) mittels der mindestens einen Drosselklappe (17, 35) oder der Ladedruckregelungsanlage eingestellt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem für jedes Regelungsverfahren (25, 27, 29) vorgesehen ist, dass eine Abgasrückführung mittels des Abgasrückführungsventils (9, 31) geregelt wird.
  6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem für den Fall, dass ein dem aktuellen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine (1) entsprechender Luftmassenstrom zur Füllung des mindestens einen Zylinders (7) mittels des variablen Ventilhubs (33) eingestellt wird, ein dem aktuellen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine (1) entsprechender Liefergrad in Abhängigkeit einer Sollfüllung des mindestens einen Zylinders (7) der Brennkraftmaschine (1) und einem entsprechenden Saugrohrdruck berechnet und als Vorsteuerungsanteil zur Steuerung des variablen Ventilhubs (33) mittels einer aus dem Versteuerungsanteil berechneten Solleinlassventilerhebungskurve verwendet wird, und bei dem ein vorgegebener Sollsaugrohrdruck über eine modellbasierte Vorsteuerung in einen entsprechenden Drosselklappenmassenstrom umgerechnet und zur Steuerung der mindestens einen Drosselklappe (17, 35) verwendet wird, wobei die modellbasierte Vorsteuerung bei der Berechnung des Drosselklappenmassenstroms mindestens einen Parameter der folgenden Liste an Parametern berücksichtigt: Luftmassenstrom zur Füllung des mindestens einen Zylinders, aktuelle Drehzahl der Brennkraftmaschine (1) und eine aktuelle Saugrohrtemperatur.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem beim Einstellen des Drosselklappenmassenstroms ein Regler zugeschaltet wird, um eine Dynamik einer Änderungsrate von einem Istsaugrohrdruck zu einem Sollsaugrohrdruck zu verbessern.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Vorsteuerungsanteil zur Steuerung des variablen Ventilhubs (33) um einen Regleranteil ergänzt wird, der Unsicherheiten bei der Berechnung eines Sollwerts des Liefergrades kompensiert.
  9. Brennkraftmaschine mit einem variablen Ventilhub (33) an mindestens einem Einlassventil der Brennkraftmaschine (1), mindestens einem Abgasrückführungsventil (9, 31), mindestens einer Drosselklappe (17, 35), mindestens einer Ladedruckregelungsanlage und einem Steuergerät (37), wobei das Steuergerät (37) dazu konfiguriert ist, einen Luftmassenstrom zur Füllung mindestens eines Zylinders (7) der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit eines aktuellen Betriebspunktes der Brennkraftmaschine (1) mittels des variablen Ventilhubs (33) einzustellen, und wobei das Steuergerät (37) weiterhin dazu konfiguriert ist, einen Saugrohrdruck in Abhängigkeit des aktuellen Betriebspunktes der Brennkraftmaschine (1) mittels der mindestens einen Drosselklappe (17, 35) oder der Ladedruckregelungsanlage einzustellen.
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