DE60010380T2

DE60010380T2 - Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors um das Versagen eines Ventiles zu kompensieren

Info

Publication number: DE60010380T2
Application number: DE60010380T
Authority: DE
Inventors: Alain Fernandez; Georges Desjardins
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 1999-07-16
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2005-03-17
Anticipated expiration: 2020-07-01
Also published as: EP1069298A1; FR2796421B1; FR2796421A1; EP1069298B1; DE60010380D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Verbrennungsmotor für ein Kraftfahrzeug.
Die Erfindung betrifft genauer ein Verfahren zur Steuerung eines Viertaktverbrennungsmotors, um das Ausfallen eines Ventils zu kompensieren.
Die Erfindung betrifft besonders einen Verbrennungsmotor, dessen Einlass- und Auslassventile jedes Zylinders auf Federn montiert sind und individuell mittels eines linearen Aktuators gesteuert werden, insbesondere eines elektromagnetischen Aktuators, wobei jeder Aktuator eines Ventils mit einer elektronischen Steuereinheit des Motors verbunden ist.
Ein derartiger Verbrennungsmotor ohne Nockenwelle, auch "nockenloser" Motor genannt, bietet große Möglichkeiten für die individualisierte Steuerung der Einlass- und Auslassventile, unabhängig von dem oder der allgemeinen Ventil- bzw. Steuerungsdiagramme des Motors.
In den "nockenlosen" Motoren ist der "Ausfall eines Ventils" nicht vollkommen auszuschließen. Es ist möglich, dass die Bewegung eines Ventils, aus einem unbekannten Grund, nicht der Steuerungsregel der elektronischen Steuereinheit des Motors gefolgt ist. So bleibt, unter der Wirkung der Federn, das Ventil in Gleichgewichtsposition auf halber Strecke offen.
Bei Auftreten einer Zündung, selbst ohne Kompression, kann eine Verbrennung ausgelöst werden und sich in der Einlass- oder Auslassleitung fortpflanzen. Dieses Vorkommnis kann Rückschläge von Flammen und/oder zerstörerische Explosionen erzeugen.
Die Erfindung beabsichtigt, ein Verfahren zur Steuerung eines derartigen Motors ohne Nockenwellen vorzuschlagen, um den Ausfall eines Ventils zu kompensieren.
Mit dieser Absicht, schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung eines Viertaktverbrennungsmotors vor, vom Typ, welcher eine Leitung zum Einlass von Luft oder von Luft-/Gasgemisch und eine Leitung zum Auslass von Abgasen umfasst, welche mit einer Verbrennungskammer mindestens eines Zylinders des Motors kommunizieren, von dem Typ, in welchem die Kommunikationen der Einlass- und Auslassleitungen mit der Kammer im Stande sind, jeweils durch mindestens ein Ventil verschlossen zu werden, jeweils des Einlasses und des Auslasses, mit einer Öffnung, welche durch einen linearen Aktautor gesteuert wird, insbesondere einen elektromagnetischen Aktautor, verbunden mit einer elektronischen Steuereinheit, um den Ausfall eines Ventils zu kompensieren, dadurch gekennzeichnet, dass es darin besteht, aufeinanderfolgend:

a) Erfassen des ausgefallenen Ventils;
b) Unterbrechen der Kraftstoffversorgung und, wenn der Motor vom fremdgezündeten Typ ist, welche unterbrochen werden kann, Unterbrechen der Zündung auf dem entsprechenden Zylinder;
c) wenn eine Ladung in die Verbrennungskammer eingelassen wurde und es ein Risiko gibt, sie verbrennen zu sehen, Steuern der funktionierenden Ventile, um den Einlass von Kraftstoffladungen zu begrenzen und die eingelassene Ladung durch Abgase zu verdünnen;
d) Steuern des Betriebs des Zylinders gemäß einem ersten herabgesetzten Modus, wenn das ausgefallene Ventil ein Einlassventil ist, oder gemäß eines zweiten herabgesetzten Modus, wenn das ausgefallene Ventil ein Auslassventil ist, bis der Betrieb des ausgefallenen Ventils erneut normal ist.

Dank eines derartigen Verfahrens, ist es extrem wenig wahrscheinlich, dass eine Verbrennung in dem Zylinder stattfindet, in dem ein Ventil ausgefallen ist. Tatsächlich konnte man entweder den Einlass einer Kraftstoffladung in den Zylinder unterbinden, oder den Einlass der Kraftstoffladung beschränken und diese Ladung mit Abgasen verdünnen, was das Gemisch weniger brennbar macht. Wenn eine Verbrennung stattfindet, auf Grund der starken Verdünnung, ist diese weniger energetisch und daher weniger zerstörerisch.
Gemäß weiterer Merkmale der Erfindung:

– wird, im Fall einer eingelassenen Ladung, die zu verbrennen droht, um diesen Einlass zu beschränken, das Schließen der funktionierenden Einlassventile so früh wie möglich veranlasst;
– wird, im Fall einer eingelassenen Ladung, die zu verbrennen droht, um diese Ladung durch Abgase zu verdünnen, die Öffnung der funktionierenden Auslassventile so früh wie möglich veranlasst;
– werden, im Fall einer eingelassenen Ladung, die zu verbrennen droht, während des Aufwärtshubs des Kolbens oder kurz vorher, die funktionierenden Auslassventile offen gehalten, wenn akzeptiert wird, die Ladung zu der Auslassleitung zu verdrängen, oder das Schließen der funktionierenden Auslassventile wird veranlasst, wenn vermieden werden soll, die Ladung zu der Auslassleitung zu verdrängen;
– wird, im Fall einer eingelassenen Ladung, die zu verbrennen droht, während des Aufwärtshubs des Kolbens oder kurz vorher, die Öffnung der funktionierenden Einlassventile veranlasst;
– entspricht der erste herabgesetzte Modus einem Betrieb, bei welchem die Auslassventile geschlossen sind und die funktionierenden Einlassventile entweder offen sind, wenn gewünscht wird, die Verluste durch Pumpen zu reduzieren, oder geschlossen, wenn gewünscht wird, die akustischen Störungen in den Einlassleitungen zu reduzieren;
– entspricht der zweite herabgesetzte Modus einem Betrieb, bei welchem die funktionierenden Einlassventile geschlossen sind und die funktionierenden Auslassventile offen sind;
– werden, um das Ausfallen eines Ventils zu erfassen, die repräsentativen elektrischen Merkmale des korrekten Betriebs der elektromagnetischen Aktuatoren analysiert, oder es werden Messungen der Bewegung der Ventile oder der Aktuatoren analysiert;
– startet, nachdem der Fall einer eingelassenen Ladung, die zu verbrennen droht, behandelt wurde oder am Ende eines Betriebszyklus gemäß einem der herabgesetzten Modi, wenn sich der Kolben am oberen Totpunkt befindet, die elektronische Steuereinheit ein Programm, um das ausgefallene Ventil wieder in Bewegung zu setzen, steuert dann den Betrieb des Zylinders gemäß dem vorgesehenen herabgesetzten Modus, wenn das Ventil immer noch ausgefallen ist, oder gemäß dem normalen Zyklus, wenn das Ventil nicht mehr ausgefallen ist;
– wird, während der Dauer des Programms, um das ausgefallene Ventil wieder in Bewegung zu setzen, mindestens ein Ventil offen gehalten;
– wird, wenn die Zündung mehreren Zylindern gemeinsam ist, sie in Betrieb genommen, wenn es kein Explosionsrisiko mehr gibt;
– wird, wenn der Motor vom Typ mit variablem Verdichtungsgrad ist, sobald der Ausfall eines Ventils auf dem Zylinder erfasst wird, so früh wie möglich die Steuerung des Verdichtungsgrades auf dem Zylinder auf einen niedrigen Schwellwert gezwungen;
– wird, wenn der Motor vom Typ der Regelung der Temperatur am Einlass ist, sobald der Ausfall eines Ventils auf dem Zylinder erfasst wird, die Steuerung der Temperatur auf einen niedrigen Schwellwert gezwungen;
– wird, wenn der Motor vom Aufladungstyp ist, sobald der Ausfall eines Ventils auf dem Zylinder erfasst wird, die Aufladung gehemmt;
– wird, wenn der Motor vom Typ der Verwaltung des Drehmoments des Motors über einen Motorsteuerrechner ist, sobald der Ausfall eines Ventils auf dem Zylinder erfasst wird, die Drehzahl des Motors beschränkt und, wenn der Motor mit einer motorisierten Drosselklappe ausgestattet ist, die eingelassene Ladung mittels der Steuerung der Drosselklappe beschränkt;
– wird, wenn der Ausfall eines Ventils auf dem Zylinder erfasst wird, dem Benutzer geraten, eine mechanische Untersuchung zu veranlassen, insbesondere indem eine Warnleuchte auf dem Armaturenbrett angemacht wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden bei Lektüre der detaillierten Beschreibung, die folgt, ersichtlich, zu deren Verständnis sich auf die beiliegenden Zeichnungen bezogen wird, in welchen:
1 eine schematische Teilansicht im Schnitt eines Teils eines Verbrennungsmotors mit Ventilen ohne Nockenwelle ist und der gemäß einem Verfahren gesteuert wird, das übereinstimmend mit den Lehren der Erfindung ist;
2 ein Ordinogramm zur Darstellung der Verwirklichung des Verfahrens gemäß der Erfindung im Fall eines ausgefallenen Einlassventils ist;
3 ein Ordinogramm zur Darstellung der Verwirklichung des Verfahrens gemäß der Erfindung im Fall eines ausfallenden Auslassventils ist.
Im Folgenden wird die Verwirklichung des Verfahrens gemäß der Erfindung im Fall eines Motors erklärt, der mindestens mit einem Zylinder ausgestattet ist, wobei jeder Zylinder mehrere Einlassventile und mehrere Auslassventile umfasst.
Die Maßnahmen, die durchgeführt werden, um den Ausfall eines Ventils zu kompensieren, betreffen nur den beanstandeten Zylinder, d.h. den Zylinder, dessen Ventil ausgefallen ist. Wenn es weitere Zylinder gibt, wird für die Erklärungen angenommen, dass diese normal während des Ausfalls des Ventils funktionieren.
In 1 ist ein Zylinder 10 eines Viertaktverbrennungsmotors dargestellt, dessen oberer Bereich eine Verbrennungskammer 12 bildet, welche durch einen beweglichen Kolben 14 und durch einen Zylinderkopf 15 begrenzt wird.
Der Zylinder 10 weist mehrere Einlassventile und mehrere Auslassventile auf. Es wurde ein einziges Einlassventil 18 und ein einziges Auslassventil 19 dargestellt.
Der Zylinder 10 wird mit Luft-/Kraftstoffgemisch durch eine Einlassleitung 16 versorgt, welche in die Brennkammer 12 über Einlassventile 18 mündet, deren Bewegungen durch elektromagnetische lineare Aktuatoren 11 gesteuert werden, um die Kommunikation zwischen der Einlassleitung 16 und der Brennkammer 12 zu unterbrechen oder nicht.
Eine Auslassleitung 17 ist für das Abführen der Abgase aus der Brennkammer 12 über Auslassventile 19 vorgesehen, die gleichfalls durch lineare elektromagnetische Aktautoren 13 gesteuert werden.
Jedes Ventil ist auf zwei Federn (nicht dargestellt), von im Wesentlichen äquivalenter Kraft montiert, wobei die eine dazu tendiert, das Ventil in geschlossener Position zu halten, wobei die andere dazu tendiert, es in geöffneter Position zu halten.
Die Steuerung der Ventile zum Einlass 18 und Auslass 19 wird durch eine elektronische Steuereinheit 21 gewährleistet, welche die Aktuatoren 11, 13 steuert und welche auch das Einspritzen von Kraftstoff steuert, hier indirekt, mittels eines Einspritzers 20, gleichfalls wie die Zündung mittels einer Kerze (nicht dargestellt).
Die elektronische Steuereinheit 21 weist insbesondere Speichermittel für eine oder mehrere Kennfelder des Motorbetriebs auf, von denen jedes die verschiedenen Parameter und Zustände des Motors für einen Bereich von Betriebspunkten bestimmt, insbesondere das Drehmoment des Motors zu bestimmen, die Ladung jedes Zylinders, etc.
Die elektronische Steuereinheit 21 empfängt Signale, die für Betriebsparameter repräsentativ sind, wie die Drehzahl des Motors, der Umgebungsdruck, der Druck in jedem Zylinder, der Durchfluss der eingelassenen und/oder ausgestoßenen Gase, das augenblicklich gelieferte Drehmoment, etc.
Die elektronische Steuereinheit 21 analysiert insbesondere elektrische Merkmale, die repräsentativ für das korrekte Funktionieren der Aktuatoren 11, 13 sind.
Zum Beispiel entwickelt sich die Kurvenform des Stroms, der einen Aktuator versorgt, gemäß einer Bewegungsdynamik des Ventils, mit Unterschieden abhängig von der Richtung der Bewegung. Diese Besonderheit wird durch die elektronische Steuereinheit 21 ausgenutzt, um den Ausfall eines Ventils zu erfassen, welches, unter der Wirkung der beiden Federn, auf halbem Weg in Gewichtsposition offen bleibt.
Gemäß einer Ausführungsform analysiert, um den Ausfall des Ventils zu erfassen, die elektronische Steuereinheit 21 Messungen der Bewegung der Ventile oder der Aktuatoren 11, 13.
Gemäß dem Viertaktprinzip eines Verbrennungsmotors, verwirklicht sich dieses in zwei Umdrehungen der Kurbelwelle und in vier Hüben des Kolbens 14, wobei die vier Takte des Zyklus der Einlass, die Verdichtung, die Verbrennung und der Auslass sind.
Bei einer Umdrehung der Kurbelwelle bewirkt der Kolben 14 einen Abwärtshub von dem oberen Totpunkt PMH zu dem unteren Totpunkt PMB, dann bewirkt er einen Aufwärtshub von dem unteren Totpunkt PMB zu dem oberen Totpunkt PMH.
Wenn die elektronische Steuereinheit 21 den Ausfall eines Ventils erfasst, steuert sie die Aktuatoren 11, 13, den Einspritzer 20 und die Kerze, um diesen Ausfall zu kompensieren. Die Steuerung dieser Elemente zielt darauf, dem Auftreten der Explosion zuvor zu kommen oder letztere wenig energetisch zu machen.
In 2 werden schematisch die verschiedenen Schritte des Steuerverfahrens gemäß der Erfindung im Fall eines Ausfalls eines Einlassventils 18 dargestellt.
Sobald die elektronische Steuereinheit 21 den Ausfall eines Einlassventils 18 erfasst, steuert sie, auf dem beanstandeten Zylinder, das Unterbrechen der Versorgung mit Kraftstoff, und das Unterbrechen der Zündung, wenn der Motor mit einer kompatiblen Zündvorrichtung ausgestattet ist.
Unter kompatibler Zündvorrichtung wird verstanden, dass die Zündvorrichtung eine Zündspule pro Zylinder aufweist, oder auch dass sie eine Zündspule für zwei Zylinder aufweist, aber auch, dass die Betriebszyklen jedes der beiden Zylinder um eine Drehung der Kurbelwelle abgesetzt sind.
Die elektronische Steuereinheit bestimmt dann das Explosionsrisiko. Das Explosionsrisiko ist wirksam, wenn die Zündung nicht unterbrochen werden konnte oder wenn ein heißer Punkt im Stande ist, eine Explosion herbeizuführen.
Es wird angenommen, dass die elektronische Steuereinheit 21 annimmt, dass das Unterbrechen der Zündung und der Versorgung ausreichend sind, um eine Explosion zu vermeiden.
Die elektronische Steuereinheit 21 steuert den Betrieb des Zylinders gemäß einem ersten herabgesetzten Modus MD1.
Der erste herabgesetzte Modus MD1 besteht einerseits darin, den Verschluss der Auslassventile 19 zu erhalten und andererseits, entweder die Öffnung oder das Schließen der funktionierenden Einlassventile 18 zu steuern. Außerdem werden die Abschaltungen der Zündung und der Kraftstoffversorgung aufrecht erhalten.
Der Verschluss der Auslassventile 19 zielt darauf, jede Versorgung mit frischer Luft der Auslassleitung 17 zu vermeiden.
Gemäß dem ersten herabgesetzten Modus MD1 wird die Öffnung der funktionierenden Einlassventile 18 bewirkt, wenn ein Reduzieren der Verluste durch Pumpen gewünscht ist. Der Verschluss der funktionierenden Einlassventile 18 wird bewirkt, wenn ein Reduzieren der akustischen Störungen in der Einlassleitung 16 gewünscht ist. Diese akustischen Störungen sind den aufeinanderfolgenden Phasen der Ansaugung und der Verdrängung geschuldet.
Es sei angenommen, dass die elektronische Steuereinheit 21 annimmt, dass das Explosionsrisiko wirksam ist. Die elektronische Steuereinheit 21 identifiziert dann die Position, in welcher sich der Kolben 14 befindet.
Wenn der Ausfall des Einlassventils 18 bei seiner Öffnung erfasst wurde, befindet sich der Kolben 14 dann in Nachbarschaft des oberen Totpunkts PMH.
Wenn der Ausfall des Einlassventils 18 beim Schließen erfasst wurde, befindet sich der Kolben 14 dann im Abwärtshub, oder in Nachbarschaft des unteren Totpunkts PMB.
Wenn der Kolben 14 sich in Nachbarschaft des oberen Totpunkts PMH oder in seinem Abwärtshub befindet, bewirkt die elektronische Steuereinheit 21 dann, so früh wie möglich, das Schließen der funktionierenden Einnlassventile 18 und die Öffnung der Auslassventile 19.
Aufgabe dieser Steuerung ist, den Einlass von kraftstoffhaltiger Ladung zu begrenzen, indem die funktionierenden Einlassventile 18 geschlossen werden und die eingelassene Ladung mit Abgasen zu verdünnen, welche eingeführt werden, indem die Auslassventile 19 geöffnet werden. Die Brennkammer 12 findet sich so mit einem Gemisch von Luft und Abgasen gefüllt, mit einem starken Anteil der letzteren. Das Gemisch ist sehr wenig explosiv.
Wenn der Kolben 14 sich in Nachbarschaft des unteren Totpunkts PMB befindet oder auch in seinem Aufwärtshub, hält entweder die elektronische Steuervorrichtung 21 dann die Auslassventile 19 offen oder die elektronische Steuervorrichtung 21 veranlasst das Schließen der Auslassventile 19.
Das Schließen der Auslassventile 19 wird veranlasst, wenn vermieden werden soll, die nicht-verbrannte Ladung zu der Auslassleitung 17 zu verdrängen. In dieser Weise wird vorgegangen, z.B., wenn befürchtet wird, dass die Ladung nicht auf Höhe eines Katalysators (nicht dargestellt) verbrennt, der am Ausgang der Auslassleitung 17 liegt, und diese ihn nicht verschlechtert.
Wenn die Auslassventile 19 offen gehalten werden, während des Aufwärtshubs des Kolbens 14, wird das Gemisch hauptsächlich zu der Auslassleitung 17 verdrängt und, für einen schwachen Anteil, zu der Einlassleitung 16.
Wenn das Verschließen der Auslassventile 19 veranlasst wurde, während des Aufwärtshubs des Kolbens 14, wird das Gemisch zu der Einlassleitung 16 verdrängt.
Auf Grund der starken Verdünnung der Kraftstoffladung ist es wenig wahrscheinlich, dass dort eine Explosion stattfindet und, wenn diese stattfindet, sie wenig energetisch und daher wenig zerstörend ist.
Wenn der Zyklus vollständig ist, d.h., dass der Kolben 14 sich auf Höhe des oberen Totpunkts PMH befindet, startet die elektronische Steuereinheit 21 ein Programm, um das ausgefallene Ventil wieder in Bewegung zu setzen. Während dieses Programms bleiben die Auslassventile 19 geschlossen und die funktionierenden Einlassventile 18 bleiben geöffnet.
Programme, um das Ventil wieder in Bewegung zu setzen, sind bekannt. Es kann z.B. erneut der Aktuator des ausgefallenen Ventils elektrisch angeregt werden.
Außerdem, da das Explosionsrisiko vorbei ist, kann die gemeinsame Zündung für mehrere Zylinder wieder hergestellt werden.
Wenn das Ventil nicht mehr ausgefallen ist, veranlasst die elektronische Steuereinheit 21 die Wiederaufnahme des normalen Betriebs des Zylinders 10 beim nächsten Signal zur Synchronisierung mit den anderen Zylindern.
Wenn das Ventil immer noch ausgefallen ist, bewirkt die elektronische Steuereinheit 21 den Betrieb des Zylinders 10 gemäß dem ersten herabgesetzten Modus MD1, bis das ausgefallene Ventil erneut funktioniert.
Man bemerkt, dass während des Betriebs gemäß dem ersten herabgesetzten Modus MD1, wenn der Kolben 14 sich am oberen Totpunkt PMH befindet, die elektronische Einheit auch das Programm startet, um das ausgefallene Ventil wieder in Bewegung zu setzen.
In 3 wurde schematisch das Verfahren zur Steuerung gemäß der Erfindung dargestellt, in dem Fall des Ausfalls eines Auslassventils 19.
Sobald die elektronische Steuereinheit 21 den Ausfall eines Auslassventils 19 erfasst, veranlasst sie die Unterbrechung der Versorgung mit Kraftstoff und die Unterbrechung der Zündung, wenn der Motor mit einer kompatiblen Zündvorrichtung ausgestattet ist.
Dieser Schritt des Verfahrens ist identisch mit demjenigen, der in dem Fall eines ausgefallenen Einlassventils 18 verwirklicht wird.
Die elektronische Steuervorrichtung 21 identifiziert dann die Position, in welcher sich die Einlassventile 18 befinden.
Wenn die Einlassventile 18 noch geschlossen sind, hält die elektronische Steuereinheit 21 sie geschlossen. Keine Kraftstoffladung wird in die Verbrennungskammer 12 eingelassen. Es gibt daher kein Risiko der Explosion.
Die elektronische Steuereinheit 21 steuert den Betrieb des Zylinders 10 gemäß einem zweiten herabgesetzten Modus MD2. Dieser herabgesetzte Modus MD2 entspricht einem Betrieb, in welchem die Einlassventile 18 geschlossen sind und die funktionierenden Auslassventile 19 geöffnet sind.
Wenn die Einlassventile 18 bereits geöffnet sind, wenn die elektronische Steuereinheit 21 den Ausfall des Auslassventils 19 erfasst, veranlasst die Einheit 21 das Schließen der Einlassventile 18 so früh wie möglich.
Die Existenz dieser Situation bedeutet, dass eine Panne beim Schließen der Auslassventile 19 erfasst wurde und dass die Öffnung der Einlassventile 18 vor dem Schließen der Auslassventile 19 eintritt, d.h., dass ein Überkreuzen der Ventile produziert wird. Eine Ladung wurde in die Brennkammer 12 eingelassen und es gibt ein Risiko, dass sie verbrennen wird. Der Kolben 14 befindet sich in Nachbarschaft des oberen Totpunkts PMH.
Der verwirklichten Prozedur wird gefolgt, sobald ein Einlassventil 18 ausgefallen ist und eine Ladung in die Verbrennungskammer 12 eingelassen wurde.
Die elektronische Steuereinheit 21 steuert, so früh wie möglich, das Verschließen der Einlassventile 18 und das Öffnen der funktionierenden Auslassventile 19. Danach, während des Aufwärtshubs des Kolbens 14, hält die elektronische Steuereinheit 21 die funktionierenden Auslassventile 19 geöffnet.
Sobald der Zyklus des Kolbens 14 vollständig ist, d.h., dass er sich erneut am oberen Totpunkt PMH befindet, startet die elektronische Steuereinheit 21 ein Programm, um das ausgefallene Ventil wieder in Bewegung zu setzen. Während dieses Programms bleiben die Einlassventile 18 geschlossen und die funktionierenden Auslassventile 19 bleiben geöffnet.
Außerdem, da das Risiko einer Explosion vorbei ist, kann die gemeinsame Zündung mehrerer Zylinder wieder hergestellt werden.
Wenn das Ventil nicht mehr ausgefallen ist, veranlasst die elektronische Steuereinheit 21 die Wiederaufnahme des normalen Betriebs des Zylinders 10 beim nächsten Signal zur Synchronisation mit den anderen Zylindern.
Wenn das Ventil immer noch ausgefallen ist, veranlasst die elektronische Steuereinheit 21 den Betrieb des Zylinders 10 gemäß dem zweiten herabgesetzten Modus MD2, bis das ausgefallene Ventil erneut funktioniert.
Es wird bemerkt werden, dass während des Betriebs gemäß dem zweiten herabgesetzten Modus MD2, wenn der Kolben 14 sich am oberen Totpunkt PMH befindet, die elektronische Einheit auch das Programm startet, um das ausgefallene Ventil wieder in Bewegung zu setzen.
Man wird bemerken, dass das Problem des Einlasses einer Kraftstoffladung in die Brennkammer 12 des Zylinders 10 sich nur für den Betriebszyklus des Motors stellt, während der Ausfall auftritt. Am Ende des vierten Takts, d.h. des Auslasstakts, da die Versorgung unterbrochen wurde, wird keine neue Ladung eingelassen, solange der Ausfall eines Ventils fortdauert. Der Betrieb verläuft daher gemäß einem herabgesetzten Modus, in welchem die Versorgung mit Kraftstoff unterbrochen bleibt, aber in welchem die mehreren Zylindern gemeinsame Zündung wieder hergestellt werden kann.
Man wird auch feststellen, dass sobald eine Ventilpanne festgestellt wurde, die elektronische Steuereinheit 21 versucht, das ausgefallene Ventil zu reaktivieren, damit der Zylinder 10 erneut normal funktioniert.
Während dieser Maßnahme bleibt mindestens ein Ventil geöffnet, damit die Flüsse und die Drücke in dem Zylinder 10 nicht, oder nur wenig, die Oszillationen stören, um das ausgefallene Ventil wieder in Bewegung zu setzen.
Manchmal ist es nicht möglich, das Zünden in dem beanstandeten Zylinder 10 zu verhindern. Insbesondere in diesem Fall, wenn der Motor nicht vom fremdgezündeten Typ ist. Jedoch kann dies auch der Fall sein, wenn der Motor vom fremdgezündeten Typ ist. Man befindet sich dann in Gegenwart einer spontanen Explosion, oder die Steuerung der Zündung ist mehreren Zylindern gemeinsam und man wünscht nicht alle Zylinder gleichzeitig zu "verlieren".
Das oben beschriebene Funktionieren des Verfahrens gemäß der Erfindung ist in gleicher Weise auf einen Motor anwendbar, bei dem jeder Zylinder 10 ein einzelnes Einlassventil 18 und ein einziges Auslassventil 19 aufweist. In diesem Fall, wenn, z.B., ein Einlassventil 18 ausfällt, gibt es kein funktionierendes Einlassventil 18. Infolgedessen wird daher allein über die Steuerung des Auslassventils 29 vorgegangen.
Das Funktionieren des Verfahrens gemäß der Erfindung ist auch auf einen Motor anwendbar, bei dem jeder Zylinder 10 mehrere Einlassventile 18 und ein einziges Auslassventil 19 aufweist oder auch ein einzelnes Einlassventil 18 und mehrere Auslassventile 19.
Gemäß einer Variante der Erfindung, im Fall eines Motors vom Typ mit variablen Verdichtungsgrad, sobald man das Ausfallen eines Ventils auf dem Zylinder 10 erfasst, wird so früh wie möglich die Steuerung des Verdichtungsgrades auf dem Zylinder 10 auf einen niedrigen Schwellwert gezwungen.
Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung, in dem Fall eines Motors vom Typ mit Regelung der Lufttemperatur am Einlass, sobald der Ausfall eines Ventils auf dem Zylinder erfasst wird, wird die Steuerung der Temperatur auf einen niedrigen Schwellwert gezwungen.
Gemäß noch einer weiteren Variante der Erfindung, in dem Fall eines Motors vom Aufladungstyp, wird, sobald der Ausfall eines Ventils auf dem Zylinder 10 erfasst wird, die Aufladung gehemmt.
Gemäß noch einer weiteren Variante der Erfindung, im Fall eines Motors vom Typ der Steuerung des Drehmoments durch einen Motorsteuerungsrechner wird, sobald der Ausfall eines Ventils auf dem Zylinder 10 erfasst wird, die Drehzahl des Motors beschränkt und, wenn der Motor mit einer motorisierten Drosselklappe ausgestattet ist, die eingelassene Ladung mittels der Steuerung der Drosselklappe begrenzt.
Das Verfahren gemäß der Erfindung erlaubt auch eine Diagnosefunktion zu gewährleisten, da, wenn der Ausfall eines Ventils auf dem Zylinder 10 erfasst wird, dem Benutzer geraten werden kann, eine mechanische Untersuchung zu veranlassen, z.B. indem eine Warnleuchte auf dem Armaturenbrett aufleuchtet.

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Viertakt-Verbrennungsmotors, von dem Typ, welcher eine Leitung zum Einlass von Luft (16) oder von Luft -/Kraftstoffgemisch und eine Auslassleitung (17) für Abgase umfasst, welche mit einer Verbrennungskammer (12) mindestens eines Zylinders (10) des Motors kommunizieren, von dem Typ, in welchem die Verbindungen der Leitungen zum Einlass (16) und zum Auslass (17) mit der Kammer (12) im Stande sind, jede durch mindestens ein Ventil verschlossen zu werden, jeweils des Einlasses (18) und des Auslasses (19), mit durch einen linearen Aktuator gesteuerter Öffnung, insbesondere durch einen elektromagnetischen Aktuator (11, 13), der mit einer elektronischen Steuereinheit (21) verbunden ist, im Hinblick darauf, das Ausfallen eines Ventils zu kompensieren, dadurch gekennzeichnet, dass es nacheinander besteht aus: a) Erfassen des ausgefallenen Ventils; b) Unterbrechen der Versorgung mit Kraftstoff und, wenn der Motor vom Typ mit gesteuerter Zündung ist, welche unterbrochen werden kann, Unterbrechen der Zündung auf dem entsprechenden Zylinder (10); c) wenn eine Ladung in die Verbrennungskammer (12) eingelassen wurde und es ein Risiko gibt, dass sie verbrennt, Steuern der funktionierenden Ventile, um den Einlass der kraftstoffhaltigen Ladung zu begrenzen und die eingelassene Ladung durch Abgase zu verdünnen; d) Steuern des Betriebs des Zylinders (10) gemäß einem ersten herabgesetzten Modus (MD1), wenn das ausgefallene Ventil ein Einlassventil (18) ist, oder gemäß einem zweiten herabgesetzten Modus (MD2), wenn das ausgefallene Ventil ein Auslassventil (19) ist, bis das Funktionieren des ausgefallenen Ventils erneut normal ist.
Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall einer eingelassenen Ladung, welche zu verbrennen droht, um diesen Einlass zu begrenzen, das Verschließen der funktionierenden Einlassventile (18) so früh wie möglich gesteuert wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall einer eingelassenen Ladung, welche zu verbrennen droht, um diese Ladung durch Abgase zu verdünnen, die Öffnung der funktionierenden Auslassventile (19) so früh wie möglich gesteuert wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall einer eingelassenen Ladung, welche zu verbrennen droht, während des aufsteigenden Hubs des Kolbens (14) oder ein wenig vorher, die funktionierenden Auslassventile (19) offen gehalten werden, wenn man akzeptiert, die Ladung zu den Auslassleitungen (17) zurück zu drängen, oder das Schließen der funktionierenden Auslassventile (19) gesteuert wird, wenn man vermeiden will, die Ladung zu der Auslassleitung (17) zurück zu drängen.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall einer eingelassenen Ladung, welche zu verbrennen droht, während des aufsteigenden Hubs des Kolbens (14) oder ein wenig vorher, die Öffnung der funktionierenden Einlassventile (18) gesteuert wird.
Verfahren gemäß einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste herabgesetzte Modus (MD1) einem Betrieb entspricht, bei welchem die Auslassventile (19) geschlossen sind und die funktionierenden eines Einlassventils (18) entweder offen sind, wenn die Verluste durch Pumpen reduziert werden sollen, oder geschlossen sind, wenn die akustischen Störungen in den Einlassleitungen reduziert werden sollen.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite herabgesetzte Modus (MD2) einem Betrieb entspricht, bei welchem die funktionierenden Einlassventile (18) geschlossen sind und die funktionierenden Auslassventile (19) offen sind.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, um den Ausfall eines Ventils zu erfassen, die elektrischen Merkmale analysiert werden, welche das richtige Funktionieren der elektromagnetischen Aktuatoren (11, 13) repräsentieren, oder es werden Messungen der Bewegung der Ventile oder der Aktuatoren (11, 13) analysiert.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, nachdem der Fall einer eingelassen Ladung, welche zu verbrennen droht, behandelt wurde oder am Ende eines Betriebszyklus gemäß einem der herabgesetzten Modi, wenn der Kolben sich am oberen Totpunkt (PMH) befindet, die elektronische Steuereinheit (21) ein Programm startet, um das ausgefallene Ventil wieder in Bewegung zu setzen, dann den Betrieb des Zylinders (10) gemäß dem vorgesehenen herabgesetzten Modus steuert, wenn das Ventil immer noch ausgefallen ist, oder gemäß dem normalen Zyklus, wenn das Ventil nicht mehr ausgefallen ist.
Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass, während der Dauer des Programms, um das ausgefallene Ventil wieder in Bewegung zu setzen, mindestens ein Ventil offen gehalten wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Zündung mehreren Zylindern gemeinsam ist, diese wieder in Betrieb genommen wird, wenn es kein Risiko der Verbrennung mehr gibt.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der Motor vom Typ mit variablem volumetrischem Verhältnis ist, sobald ein Ausfall eines Ventils auf dem Zylinder (10) erfasst wird, so früh wie möglich die Steuerung des volumetrischen Verhältnisses auf dem Zylinder (10) auf einen niedrigen Soll-Wert gedrückt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der Motor vom Typ mit Lufteinlass-Temperaturregelung ist, sobald der Ausfall eines Ventils auf dem Zylinder (10) erfasst wird, die Steuerung der Temperatur auf einen niedrigen Soll-Wert gedrückt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der Motor vom Aufladungstyp ist, sobald der Ausfall eines Ventils auf dem Zylinder (10) erfasst wird, die Aufladung unterdrückt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der Motor vom Typ einer Regelung der Drehzahl des Motors durch einen Motor-Steuerrechner ist, sobald der Ausfall eines Ventils auf dem Zylinder (10) erfasst wird, die Drehzahl des Motors begrenzt wird und, wenn der Motor mit einer motorisierten Drosselklappe ausgestattet ist, die eingelassene Ladung mittels der Steuerung der Drosselklappe begrenzt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, sobald der Ausfall eines Ventils auf dem Zylinder (10) erfasst wird, ein Benutzer benachrichtigt wird, eine mechanische Untersuchung zu veranlassen, insbesondere indem eine Alarmanzeige auf dem Armaturenbrett aufleuchtet.