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Siemens
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Abstract
Verbrennungsmotoren mit variablen Ventiltrieben sind Stand der Technik. Je nach technischer Ausfuehrung lassen sich dabei verschiedene Parameter flexibel gestalten. Bekannt sind Systeme mit flexiblen Schliess- und Oeffnungszeiten, Systeme mit variablen Ventilhub sowie deren Kombinationen. Unabhaengig von der Ausfuehrungsform haben alle Systeme das Ziel, Vorteile beim Ladungswechselprozess und damit eine Optimierung des gesamten Kreis- bzw. Verbrennungsprozesses zu erreichen. Die Umschaltung des Ventilhubs an sich spielt dabei eine wichtige Rolle, da gerade der Wechsel von einem Betriebsmodus (z.B. hoher Ventilhub) in einen anderen Betriebsmodus (z.B. niedriger Ventilhub) aus Fahrzeuggesamtsicht eine technische Herausforderung darstellt. Insbesondere soll beim Umschaltvorgang die geforderte Momentenneutralitaet gewaehrleistet werden. Problematisch ist dabei, dass die Ventilhubumschaltung sich zeitlich kritisch, naemlich von einem Verbrennungszyklus in den folgenden, vollzieht. Das bedeutet, dass sich die Motorsteuerung von einem Zyklus zum naechsten auf teilweise voellig verschiedene Motorbetriebsbedingungen einzustellen hat. Die Ventilhubumschaltung erfolgt daher so, dass die Motorsteuerung schon vor der Umschaltung vorbereitende Massnahmen ausfuehrt und waehrend bzw. nach dem Umschaltvorgang noch weitere Massnahmen trifft. Trotzdem koennen dabei Fehlfunktionen vorkommen. Sie muessen zunaechst detektiert werden. Eine Moeglichkeit zur Detektion besteht darin, jedes Ventil mit einem Ventilhubsensor geeigneten Prinzips auszuruesten, welcher die aktuelle Position des Ventils an die Motorsteuerung liefert. Eine andere Variante bietet die Auswertung des Klopfsensorsignals. Nach einer Fehlerdetektion muessen dann Korrekturmassnahmen getroffen werden, denn eine nicht erfolgte Umschaltung kann ggf. zu voellig falschen Ansteuerwerten des Motors fuehren.
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S
Fehlerstrategie bei detektierter Fehlschaltung einer variablen Ventilhubumschaltung
Idea: Erwin Bauer, DE-Regensburg; Dietmar Ellmer, DE-Regensburg; Thorsten Lauer, DE- Regensburg
Verbrennungsmotoren mit variablen Ventiltrieben sind Stand der Technik. Je nach technischer Ausfuehrung lassen sich dabei verschiedene Parameter flexibel gestalten. Bekannt sind Systeme mit flexiblen Schliess- und Oeffnungszeiten, Systeme mit variablen Ventilhub sowie deren Kombinationen. Unabhaengig von der Ausfuehrungsform haben alle Systeme das Ziel, Vorteile beim Ladungswechselprozess und damit eine Optimierung des gesamten Kreis- bzw. Verbrennungsprozesses zu erreichen. Die Umschaltung des Ventilhubs an sich spielt dabei eine wichtige Rolle, da gerade der Wechsel von einem Betriebsmodus (z.B. hoher Ventilhub) in einen anderen Betriebsmodus (z.B. niedriger Ventilhub) aus Fahrzeuggesamtsicht eine technische Herausforderung darstellt. Insbesondere soll beim Umschaltvorgang die geforderte Momentenneutralitaet gewaehrleistet werden. Problematisch ist dabei, dass die Ventilhubumschaltung sich zeitlich kritisch, naemlich von einem Verbrennungszyklus in den folgenden, vollzieht. Das bedeutet, dass sich die Motorsteuerung von einem Zyklus zum naechsten auf teilweise voellig verschiedene Motorbetriebsbedingungen einzustellen hat. Die Ventilhubumschaltung erfolgt daher so, dass die Motorsteuerung schon vor der Umschaltung vorbereitende Massnahmen ausfuehrt und waehrend bzw. nach dem Umschaltvorgang noch weitere Massnahmen trifft. Trotzdem koennen dabei Fehlfunktionen vorkommen. Sie muessen zunaechst detektiert werden. Eine Moeglichkeit zur Detektion besteht darin, jedes Ventil mit einem Ventilhubsensor geeigneten Prinzips auszuruesten, welcher die aktuelle Position des Ventils an die Motorsteuerung liefert. Eine andere Variante bietet die Auswertung des Klopfsensorsignals. Nach einer Fehlerdetektion muessen dann Korrekturmassnahmen getroffen werden, denn eine nicht erfolgte Umschaltung kann ggf. zu voellig falschen Ansteuerwerten des Motors fuehren.
Bisher war es moeglich, das Gesamtsystem Ventilhubumschaltung so auszulegen, dass bei der Umschaltung vom niedrigen zum hohen Hub und umgekehrt ohne zusaetzliche motorische Eingriffe annaehrend Momentenneutralitaet gewaehrleistet ist. Dies geschieht durch eine entsprechende Auswahl der Umschaltbereiche, insbesondere aber durch eine spezielle Nockenprofilauslegung, und ist mit grossen Einschraenkungen verbunden.
Die vorliegende Veroeffentlichung beschreibt Verfahren und Vorgehensweisen bei detektierter Fehlschaltung. Ziel ist zum einen, sicherheitskritische Situationen zu vermeiden, zum anderen die Momentenneutralitaet und damit auch den Komfort fuer die Fahrzeuginsassen so weit wie moeglich zu erhalten und sicherzustellen. Wesentlich fuer den Erfolg des Verfahrens ist die unmittelbare Reaktion der Motorsteuerung auf einen detektierten Fehler, also die Fehlerstrategie. Ein Prinzipablauf der Fehlerstrategie ist in...
