DE10064651A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Gasfüllung von Zylindern einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Gasfüllung einer Mehrzahl von Zylindern bei einer Brennkraftmaschine mit variabler Ventilsteuerung, in dem ein Erfassungssignal eines Füllungssensors mit einer Abtastrate abgetastet wird. Ferner wird ein Erfassungsintervall für einen Zylinder bestimmt. Innerhalb dieses Erfassungsintervalls werden die Abtastwerte zur Ermittlung einer Abtastwertsumme aufaddiert. Ferner wird eine Anzahl von Abtastwerten, die innerhalb des ersten Erfassungsintervalls sind, zur Ermittlung eines ersten Zählwerts gezählt. Die in den ersten Zylinder gefüllte Luftmasse wird dann mittels Bildung eines Quotienten aus der Abtastwertsumme und dem Zählwert ermittelt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Gasfül­ lung einer Mehrzahl von Zylindern bei einer Brennkraftmaschine mit variabler Ventils­ teuerung.

Herkömmliche Brennkraftmaschinen weisen eine oder mehrere Nockenwellen zum Steuern der Motorventile mit einer vorgegebenen Hubkurve auf. Durch die Auslegung der Nockenwelle wird die Hubkurve von Ventilstellern der Motorventile festgelegt. Ei­ ne festgelegte Hubkurve lässt jedoch keinen optimalen Betrieb der Brennkraftmaschi­ ne in jedem Betriebszustand zu, da im Allgemeinen unterschiedliche Brennkraftma­ schinenbetriebszustände unterschiedliche Hubkurven erfordern.

Aufgrund der festen Hubkurve ist eine Steuerung eines Gasaustausches, d. h. eines Gaseinfüllens in einen Zylinder und eines Gasauslassens in einer herkömmlichen Brennkraftmaschine mit nockenbetätigten Ventilen nur begrenzt möglich und kann nicht für alle Betriebszustände optimiert werden. Eine Gasfüllung bezeichnet die Füllung eines Brennraums des Zylinders mit Luft, zugesetztem Kraftstoff und, je nach Betriebszustand und der Art der Brennkraftmaschine, ein zurückgeführtes Abgas der Verbrennung.

Die Steuerung des Gasaustausches (der auch als Ladungswechsel bezeichnet wird) in einer nockenlosen Brennkraftmaschine unterscheidet sich hiervon grundsätzlich. In einer Brennkraftmaschine mit einem elektrohydraulischen nockenlosen Ventilantrieb sind die Motorventilvorgänge flexibel. Die Mengen der Ansaugluft und des Restgases in jedem Zylinder können durch Variieren des Zeitpunktes des Öffnens und/oder Schliessens der Einlass- und Auslassventile gesteuert werden. Während ein elektrohydraulischer nockenloser Ventilantrieb mehr Flexibilität bietet, bestehen andererseits Nachteile, welche bei Anordnungen mit mechanischen Nockenwellen nicht auftreten.

Bei Systemen mit voll variabler Ventilsteuerung weist die Hubkurve von den Ventil­ stellern von Steller zu Steller gewisse Toleranzen auf. Diese Abweichungen der Hub­ kurven haben ihre Ursache in Toleranzen von mechanischen, hydraulischen, magne­ tischen oder elektrischen Komponenten der Ventilsteller. Ferner verändern sich die Hubkurven durch unterschiedliche Abnutzung über die Zeit in ungleicher Art und Wei­ se.

Unterschiedliche Hubkurven erzeugen jedoch Füllungsunterschiede zwischen den einzelnen Zylindern. Das führt zu einem verschlechterten Rundlaufverhalten der Brennkraftmaschine, einer erhöhten Geräuschemission, einem erhöhten Kraftstoffver­ brauch und zu einer stärkeren Belastung der bewegten Teile der Brennkraftmaschine was zu einem grösseren Verschleiss führt.

Die DE 195 11 320 C2 schlägt die Bildung von zylinderindividuellen Korrekturwerten zur Magnetventilansteuerung eines elektrohydraulischen Ventilstellers vor. Die Frischgas- und Restgasfüllung wird aus einer zylinderindividuell gemessenen Frisch­ luft, und einem zylinderindividuell gemessenen Brennraumdruck, sowie einer Tempe­ ratur ermittelt und mit vorbestimmten Sollwerten verglichen. Durch geeignete Bestim­ mung der Korrekturwerte wird somit ein Ausgleich unterschiedlicher Hubkurven er­ reicht.

Die DE 195 11 320 C2 schlägt zur Messung dieser Grössen vor, einen einzelnen Luftmassenstromsensor in dem Ansaugstrom und/oder einen einzelnen Sauerstoff­ sensor in dem Abgasstrom zu verwenden, der auf einer zeitauflösenden Basis betrie­ ben wird. Mit der erfassten Luftmenge kann dann der Restgasanteil durch Verrech­ nung mit einem zylinderindividuell gemessenen Brennraumdruck bei einer spezi­ fischen Kolbenbezugsstellung und der Temperatur ermittelt werden.

In der in der DE 195 11 320 C2 offenbarten Einrichtung ist es jedoch erforderlich, die oben angegebenen Messgrössen zylinderindividuell zu ermitteln. Es ist also erforder­ lich, zumindest einen Brennraumdrucksensor pro Zylinder anzuordnen. Dies ist sehr aufwendig, da ein Drucksensor mit Zugang zum Brennraum des Zylinders angeordnet werden muss. Darüber hinaus sind die gebräuchlichen Drucksensoren temperatur­ anfällig und geben bei wechselnden Temperaturen ungenaue Messwerte aus.

Die DE 42 36 008 A1 offenbart eine zylinderindividuelle Lambdaregelung für ein Sys­ tem mit variabler Ventilsteuerung. Dort wird eine Lambdasonde indirekt als Füllungs­ sensor verwendet, indem mit Hilfe der Einspritzmenge die Frischluftfüllung des Zylin­ ders zurückberechnet wird. Diese Einrichtung liefert jedoch ungenaue Berechnungs­ werte für die Frischluftfüllung, da bei der Berechnung aufgrund der notwendigen schnellen Berechnung viele Einflussfaktoren, wie beispielsweise eine Temperatur der Brennkraftmaschine, ein Lastzustand der Brennkraftmaschine, ein Brennraumdruck und eine Umgebungstemperatur ungenügend berücksichtigt werden können. Darüber hinaus setzt diese Einrichtung Einspritzventile mit einer sehr geringen Toleranz vor­ aus, um überhaupt brauchbare Ergebnisse für die Frischluftfüllung berechnen zu kön­ nen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Gasfüllung einer Mehrzahl von Zylindern bei einer Brennkraftmaschi­ ne mit variabler Ventilsteuerung anzugeben, die einfach und genau sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im Patentanspruch 1 bzw. im Pa­ tentanspruch 12 aufgeführten Merkmale gelöst.

In dem Verfahren zur Steuerung einer Gasfüllung einer Mehrzahl von Zylindern bei einer Brennkraftmaschine mit variabler Ventilsteuerung wird eine Vielzahl von Abtast­ werten eines Erfassungssignals eines Füllungssensors mittels Abtasten des Erfas­ sungssignals mit einer Abtastrate ermittelt. Ferner wird ein erstes Erfassungsintervall für einen ersten Zylinder bestimmt. Im folgenden werden diejenigen Abtastwerte, die innerhalb des ersten Erfassungsintervalls für den ersten Zylinder liegen, aufsummiert. Diese Summe wird als erste Abtastwertsumme bezeichnet. Ferner wird die Anzahl von Abtastwerten gezählt, die innerhalb des ersten Erfassungsintervalls sind. Dies ergibt einen ersten Zählwert. Eine in den ersten Zylinder gefüllte erste Luftmasse wird dann mittels Bildung eines Quotienten aus der ersten Abtastsumme und dem ersten Zählwert ermittelt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die in den ersten Zylinder gefüllte erste Luftmasse auf einfache Art und Weise, basierend auf einem Erfassungssignal ermittelt wird. Dieses Erfassungssignal ist das Ausgangs­ signal eines Füllungssensors. Vorzugsweise ist es in dem erfindungsgemässen Ver­ fahren nicht erforderlich, über das Erfassungssignal des Füllungssensors hinaus wei­ tere Messgrössen, wie beispielsweise einen Brennraumdruck oder eine Temperatur, zu erfassen. Ferner liefert das erfindungsgemässe Verfahren auch dann eine genaue Gasfüllung, d. h. die in den ersten Zylinder gefüllte erste Luftmasse, wenn ungenaue Einspritzventile mit grossen Toleranzen verwendet werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das erste Erfassungsintervall variabel.

Vorteilhaft kann durch die Veränderung des ersten Erfassungsintervalls eine Auswahl getroffen werden, ob beispielsweise das Erfassungssignal eines Füllungssensors beim Öffnen des Ventils ausgewertet wird, oder beim Schliessen des Ventils. Damit ist es möglich zu erfassen, ob das Ventil oder der Ventilsteller mehr Abweichungen oder Toleranzen beim Öffnen oder beim Schliessen aufweisen und ob das Ventil oder der Ventilsteller einen Defekt aufweisen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein zweites Erfas­ sungsintervall für einen zweiten Zylinder von der Mehrzahl von Zylindern der Brenn­ kraftmaschine bestimmt. Dann werden die Abtastwerte, die innerhalb des zweiten Erfassungsintervalls liegen, zur Ermittlung einer zweiten Abtastwertsumme aufsummiert. Ferner wird die Anzahl von Abtastwerten gezählt, die innerhalb des zweiten Erfassungsintervalls sind. Der Zählwert wird als der zweite Zählwert bezeichnet. Dann wird mittels Bildung eines Quotienten aus der zweiten Abtastwertsumme und dem zweiten Zählwert eine in den zweiten Zylinder gefüllte Luftmasse ermittelt. Im folgenden wird dann ein Gasfüllungsunterschied zwischen dem ersten und dem zwei­ ten Zylinder ermittelt, indem die erste in den ersten Zylinder gefüllte Luftmasse und die zweite in den zweiten Zylinder gefüllte Luftmasse miteinander verglichen werden. Dann werden ein erster Gaswechselsteller zur Betätigung des Einlassventils des ers­ ten Zylinders und ein zweiter Gaswechselsteller zur Betätigung des zweiten Einlass­ ventils des zweiten Zylinder auf der Grundlage dieses Gasfüllungsunterschieds ge­ steuert.

Vorteilhaft ermöglicht diese Ausgestaltung der Erfindung ein Steuern der beiden Gas­ wechselsteller des ersten und des zweiten Zylinders auf der Grundlage der tatsäch­ lichen Abweichungen der beiden Gaswechselsteller, nämlich auf der Grundlage des Gasfüllungsunterschieds. Damit kann zur Verbesserung der Rundlaufeigenschaften der Gasfüllungsunterschied minimiert werden.

Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst eine Abtasteinrichtung zum Er­ mitteln von Abtastwerten eines Erfassungssignals eines Füllungssensors mittels Ab­ tasten des Erfassungssignals mit einer Abtastrate, eine erste Bestimmungseinrich­ tung zum Bestimmen eines ersten Erfassungsintervalls für einen ersten Zylinder von der Mehrzahl von Zylindern, einen ersten Summierer zum Aufsummieren von Abtast­ werten, die innerhalb des ersten Erfassungsintervalls für den ersten Zylinder sind, zur Ermittlung einer ersten Abtastwertsumme, einen ersten Zähler zum Zählen einer An­ zahl von Abtastwerten, die innerhalb des ersten Abtastintervalls sind, zur Ermittlung eines ersten Zählwertes und einen ersten Dividierer, zur Ermittlung einer in den ers­ ten Zylinder gefüllten ersten Luftmasse mittels Bildung eines Quotienten aus der ers­ ten Abtastsumme und dem ersten Zählwert.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass lediglich ein Füllungssensor erforderlich ist, um eine erste Luftmasse zu ermitteln die in den ersten Zylinder eingefüllt wurde. In anderen Worten wird lediglich ein Erfassungssig­ nal eines Sensors abgetastet und auf der Grundlage dieses Signals die erste Luft­ masse ermittelt. Vorteilhaft weist damit die erfindungsgemässe Vorrichtung einen ein­ fach Aufbau auf, der sich kostengünstig herstellen lässt. Da überdies nur ein Füllungssensor vorgesehen ist, ist es nicht erforderlich, Abweichungen zwischen ei­ ner Vielzahl von Füllungssensoren zu berücksichtigen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das erste Erfassungsintervall variabel.

Damit lässt sich ein "Erfassungsfenster" dergestalt bilden, dass beispielsweise nur ein Öffnen oder Schliessen des Ventils betrachtet wird und somit überprüft werden kann, ob Toleranzen des Ventils oder des Gaswechselstellers beim Öffnen oder beim Schliessen des Ventils besonders gross oder besonders klein sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung umfasst ferner eine Abtastra­ tenbestimmungseinrichtung zur Bestimmung einer Abtastrate, eine zweite Bestim­ mungseinrichtung zum Bestimmen eines zweiten Erfassungsintervalls für einen zwei­ ten Zylinder von der Mehrzahl von Zylindern, einen zweiten Summierer zum Aufsum­ mieren von Abtastwerten die innerhalb des ersten Erfassungsintervalls liegen, zur Ermittlung einer zweiten Abtastwertsumme, einen zweiten Zähler zum Zählen einer Anzahl von Abtastwerten die innerhalb des zweiten Erfassungsintervalls sind, zur Er­ mittlung eines zweiten Zählwertes, einen zweiten Dividierer zur Ermittlung einer in den zweiten Zylinder gefüllten zweiten Luftmasse mittels Bildung eines Quotienten aus der zweiten Abtastsumme und dem zweiten Zählwert, einen ersten Vergleicher zum Ermitteln eines Gasfüllungsunterschieds zwischen dem ersten und dem zweiten Zylinder mittels Vergleich der ersten Luftmasse mit der zweiten Luftmasse und eine Steuereinrichtung zum Steuern eines ersten Gaswechselstellers des ersten Zylinders und eines zweiten Gaswechselstellers des zweiten Zylinders auf der Grundlage des Gasfüllungsunterschieds.

Vorteilhaft ermöglicht diese Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ein Ansteuern der beiden Gaswechselsteller auf der Grundlage des Gasfüllungsunterschieds zwi­ schen den beiden Zylindern, so dass Gasfüllungsunterschiede ausgeglichen werden können. Die ermöglicht einen guten Rundlauf der Brennkraftmaschine. Ferner ist da­ mit eine Verringerung der Geräusch- und Schadstoffemission erzielbar, sowie eine Verringerung des Kraftstoffverbrauches. Somit kann eine Frischgas und Restgasfül­ lung die von Zylinder zu Zylinder streut durch zylinderindividuelle Ansteuerung der Gaswechselsteller kompensiert werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezug­ nahme auf die begleitenden Figuren beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit voll variablem Ventiltrieb;

Fig. 2 zeigt einen Gaswechselsteller;

Fig. 3 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel der Funktionsweise der Vorrichtung von Fig. 5 zeigt;

Fig. 7 zeigt ein Flussdiagramm, das den Schritt S3 von Fig. 6 in grösserem Detail zeigt;

Fig. 8 zeigt einen Massenstromverlauf, eine Ventilhebungskurve und einen Saugrohrdruckverlauf einer Brennkraftmaschine bei 1200/min und Saugrohrdruck = 0,95 × Umgebungsdruck; und

Fig. 9 zeigt einen Massenstromverlauf, eine Ventilhebungskurve und einen Saugrohrdruck bei 1200/min und einem Saugrohrdruck = 0,5 × Umgebungsdruck.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Zylinders einer Brennkraftmaschi­ ne 1 mit einem vollvariablen Ventiltrieb. Bei einem vollvariablen Ventiltrieb ist eine Phase und Hub des entsprechenden Ventils veränderbar. Die Bezugsziffer 2 bezeich­ net einen Kolben eines Zylinders, der über eine Pleuelstange 3 mit einer schematisch dargestellten Kurbelwelle 4 verbunden ist. Der Kolben 2 begrenzt einen Brennraum des Zylinders. An der Kurbelwelle 4 ist ein Kurbelwinkelsensor 6 angeordnet, der ei­ nen Kurbelwinkel erfasst.

In dem Brennraum des Zylinders ist eine Zündkerze 5 angeordnet. Der Brennraum des Zylinders kann über ein Einlassventil 7 mit Gas befüllt werden und über ein Aus­ lassventil 8 entleert werden.

Das Einlassventil 7 und das Auslassventil 8 werden durch einen Gaswechselsteller 9 für das Einlassventil 7 und einen Gaswechselsteller 10 für das Auslassventil geöffnet oder geschlossen.

Die Bezugsziffer 11 bezeichnet eine Hydraulikdruckkammer, die mit den Gaswechsel­ stellern 9 und 10 über Hydraulikverbindungen verbunden ist. Eine in der Hydraulik­ kammer 11 unter Druck gesetzte Hydraulikflüssigkeit wird durch die Hydraulikverbin­ dungen an die Gaswechselsteller 9 und 10 angelegt.

Die Bezugsziffer 12 bezeichnet ein Einspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff in ein Saugrohr 13 der Brennkraftmaschine 1. Die Bezugsziffer 14 bezeichnet einen Saugrohrdrucksensor und die Bezugsziffer 15 bezeichnet einen Heiss-Film-Luftmas­ sensensor. Der Heiss-Film-Luftmassensensor 15 ist in dem Saugrohr 13 der Brenn­ kraftmaschine 1 in Luftflussrichtung vor einer Drosselklappe 18 angeordnet. Die Dros­ selklappe 18 ist in dem Saugrohr 13 der Brennkraftmaschine 1 angeordnet um einen Luftfluss in dem Saugrohr zu steuern. Die Luftflussrichtung in dem Saugrohr 13 der Brennkraftmaschine geht von dem Heiss-Film-Luftmassensensor an der Drosselklap­ pe 18 vorbei, an dem Saugrohrdrucksensor 14, der in einer Wand des Saugrohrs 13 angeordnet ist, vorbei und an dem Einspritzventil 12 vorbei, das Kraftstoff in das Saugrohr 13 einspritzt. Das mit Kraftstoff versetzte Gasgemisch wird dann durch das Einlassventil 7 in den Brennraum der Brennkraftmaschine 1 eingelassen, verdichtet, mittels der Zündkerze 5 gezündet und dann durch eine Aufwärtsbewegung des Kol­ bens 2 durch das Auslassventil 8, das zu diesem Zweck geöffnet wird, ausgelassen. Der Auslassluftstrom oder Auspuffluftstrom wird dann an einer Lambdasonde 19 vor­ bei in einen Auspuff (nicht dargestellt) abgeführt.

Die Bezugsziffer 16 bezeichnet ein Steuergerät, das als Eingänge die Ausgangssig­ nale des Kurbelwinkelsensors 6, der Lambdasonde 19, des Heiss-Film-Luftmassen­ sensors 15 und des Saugrohrdrucksensors 14 aufweist. Das Motorsteuergerät 16 ist über einen Bus 17, beispielsweise einen Can-Bus, mit einer Gaswechselsteuerein­ richtung 20 verbunden.

Das Steuergerät 16 weist eine Mikroprozessoreinrichtung (nicht dargestellt) auf und ermittelt aus den oben aufgezählten Eingangsgrössen Ansteuersignale für die Dros­ selklappe 18, das Einspritzventil 12 und die Zündkerze 5.

Die Gaswechselsteuereinrichtung 20 weist als Eingangsgrössen die Ausgangssignale des Kurbelwinkelsensors 6, des Heiss-Film-Luftmassensensors 15 und des Saug­ rohrdrucksensors 14 auf. Als Ausgangssignale gibt die Gaswechselsteuereinrichtung 20 Ansteuersignale für den Gaswechselsteller 9 für das Einlassventil 7 und für den Gaswechselsteller 10 für das Auslassventil 8 aus. Ferner ist die Gaswechselsteuer­ einrichtung 20 über den Bus 17 mit dem Steuergerät 16 verbunden. Über diesen Bus 17 tauschen das Steuergerät 16 und die Gaswechselsteuereinrichtung 20 Signale aus, um beispielsweise eine Ansteuerung des Gaswechselstellers 9 für das Einlass­ ventil 7 und eine Ansteuerung des Gaswechselstellers 10 für das Auslassventil 8 mit einer Zündung der Zündkerze 5 zu synchronisieren.

Obwohl in Fig. 1 eine Drosselklappe 18 in dem Saugrohr 13 vorgesehen ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine Brennkraftmaschine 1 mit einer Drosselklappe 18 beschränkt. Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine nichtaufgeladene Brennkraftmaschine 1 mit Saugrohrspritzung, wie in Fig. 1 gezeigt ist, beschränkt, sondern ist auch uneingeschränkt auf eine Brennkraftmaschine 1 mit Direkteinsprit­ zung oder Turboaufladung anwendbar.

Im folgenden wird nun mit Verweis auf Fig. 2 eine Funktionsweise der Gaswechsel­ steller 9 und 10 anhand des Gaswechselstellers 9 für das Einlassventil 7 beschrie­ ben. Obwohl in Fig. 2 als Beispiel einer variablen Ventilsteuerung ein elektrohydrau­ lischer vollvariabler Ventiltrieb dargestellt ist, ist die vorliegende Erfindung nicht da­ rauf beschränkt, sondern ist in gleicher Weise auch auf beispielsweise Piezosysteme anwendbar. Ferner ist die Erfindung auf elektromagnetische Ventilsteuerungen an­ wendbar, elektrohydraulische Ventilsteuerungen und mechanische Steuerungen wie beispielsweise Vanos in Verbindung mit einem Variable Valve Train (VVT), d. h. ei­ nem vollvariablen Ventiltrieb mit Nockenwelle.

Die Bezugziffer 22 bezeichnet ein erstes Magnetventil. Das erste Magnetventil 22 ist in einer Hydraulikverbindung 21a zwischen der Hydraulikdruckkammer 11, die bei­ spielsweise als Common Rail ausgestaltet ist, und einer ersten Kammer 23a in einer Betätigungseinrichtung 24 angeordnet. In der Betätigungseinrichtung 24 ist ein Ventil­ fuss des Einlassventils 7 angeordnet. Der Ventilfuss ist in der Betätigungseinrichtung 24 versetzbar angeordnet. Der Ventilfuss trennt die erste Kammer 23a von einer zweiten Kammer 23b in der Betätigungseinrichtung 24.

Zwischen der zweiten Kammer 23b in der Betätigungseinrichtung 24 und der Hydrau­ likdruckkammer 11 ist eine zweite Hydraulikverbindung 21b vorgesehen. Die erste Kammer 23a ist ferner über ein zweites Magnetventil 25 mit der Hydraulikdruckkam­ mer 11 durch eine dritte Hydraulikverbindung 21c verbunden.

Das erste Magnetventil 22 und das zweite Magnetventil 25 sind über Leitungen 26 mit der Gaswechselsteuereinrichtung 20 verbunden. Die Gaswechselsteuereinrich­ tung 20 betätigt das erste Magnetventil 22 und das zweite Magnetventil 25 durch ent­ sprechende Ansteuersignale.

Der Betrieb des in Fig. 2 dargestellten Gaswechselstellers 9 ist wie folgt. Wenn das erste Magnetventil 22 geöffnet ist, strömt von der Hydraulikdruckkammer 11 ein unter Druck stehendes Hydraulikmedium in die erste Kammer 23a. Das Hydraulikmedium füllt die erste Kammer 23a und versetzt den Ventilfuss, der die erste Kammer 23a von der zweiten Kammer 23b trennt. Dadurch wird das Einlassventil 7 in Fig. 2 nach un­ ten versetzt. Das Ventil 7 ist dergestalt angeordnet, dass das Einlassventil 7 in einem nicht dargestellten Ventilsitz in einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine 1 sitzt, wenn der Ventilfuss in Fig. 2 ganz oben ist, d. h. kein Hydraulikmedium in der ersten Kammer 23a ist, die erste Kammer 23a einen minimalen Raum aufweist und die zweite Kammer 23b einen maximalen Raum aufweist. In dieser Position verschliesst das Einlassventil 7 die Einlassöffnung des Brennraums des Zylinders. Wenn die erste Kammer 23a mit dem Hydraulikmedium gefüllt wird, wird das Einlassventil 7 aus dem Ventilsitz heraus in den Brennraum des Zylinders versetzt, und die Einlassöffnung des Zylinders geöffnet. Wenn ein gewünschter Ventilhub erreicht ist, wird das erste Magnetventil 22 geschlossen.

Zum Schliessen des Einlassventils 7 wird das zweite Magnetventil 25 geöffnet, so dass das in der ersten Kammer 23a befindliche Hydraulikmedium durch das geöffnete zweite Magnetventil 25 zu der Hydraulikdruckkammer 11 zurückfliessen kann. Das von der Hydraulikdruckkammer 11 unter Druck an die zweite Kammer 23b angelegte Hydraulikmedium strömt dann in die zweite Kammer 23b und versetzt damit den Ventilfuss in Fig. 2 nach oben. Damit wird das Einlassventil 7 in den Ventilsitz zurückversetzt und die Einlassöffnung des Brennraums verschlossen.

Gaswechselsteller dieser Art ermöglichen für jedes Auslass- und jedes Einlassventil des Ottomotors eine individuelle Ventilansteuerung.

Nun mit Verweis auf Fig. 3 das Prinzip der vorliegenden Erfindung weiter erläutert. Obwohl die vorliegende Erfindung im folgenden mit Verweis auf einen Heiss-Film- Luftmassensensor und einen Saugrohrdrucksensor beschrieben wird, kann gemäss der vorliegenden Erfindung ebenfalls eine Lambdasonde als Füllungssensor verwen­ det werden. Dabei wird aus der Zusammensetzung der aus dem Auslassventil 8 aus­ gestossenen Auspuffgase die dem entsprechenden Zylinder zugeführte Luftmenge berechnet.

Die Bezugsziffer 27 in Fig. 3 bezeichnet einen Summierer der mit einer Speicherein­ richtung 28 verbunden ist. Die Speichereinrichtung 28 ist mit einem Dividierer 31 ver­ bunden. Die Bezugsziffer 29 bezeichnet einen Zähler, der mit einer weiteren Spei­ chereinrichtung 30 verbunden ist, die wiederum mit dem Dividierer 31 verbunden ist. Die gestrichelten Elemente in Fig. 3 bezeichnen Funktionsmerkmale.

Zuerst wird in Fig. 3 ein Erfassungssignal mla erfasst. Als Erfassungssignal mla wird vorzugsweise das Ausgangssignal mlhfma des Heiss-Film-Luftmassensensor 15 ver­ wendet. Da dieser Sensor hochdynamisch ist, kann die in das Saugrohr 13 strömen­ de Luftmasse dynamisch gemessen werden, d. h. es können einzelne Pulsationen erfasst werden. Auf diese Weise kann die in die Brennkraftmaschine strömende Frischluftfüllung direkt gemessen werden.

Darüber hinaus kann die Frischluftfüllung auch mittels des Saugrohrdrucksensors 14 erfasst werden. In diesem Fall wird als Erfassungssignal mla das Ausgangssignal mlpsa des Saugrohrdrucksensors 14 verwendet. Da Saugrohrdrucksensoren sehr dynamisch sind, können mittels dieser Messweise ebenfalls einzelne Pulsationen er­ fasst werden. Da bei Saugrohrdrucksensoren jedoch der Druck gemessen wird, handelt es sich hier um eine indirekte Messung der Frischluft, bei der sowohl Tempera­ tureinflüsse als auch Einflüsse des Restgases wie beispielsweise ein Abgasgegen­ druck zu berücksichtigen sind.

Das Erfassungssignal mla wird mit einer Abtastrate f abgetastet und die Abtastwerte mla_RTX werden in dem Summierer 27 von einem Anfang eines Erfassungsintervalls R1-Syn bis zum Ende des Erfassungsintervalls R1-Syn aufaddiert und dann in der Speichereinrichtung 28 gespeichert. Dies bedeutet in anderen Worten, dass alle Ab­ tastwerte mla_Rtx, die innerhalb des Erfassungsintervalls R1-Syn liegen, in dem Sum­ mierer 27 aufaddiert werden. Darüber hinaus wird mittels des Zählers 29 erfasst, wie viele Abtastwerte mla_R1-Syn innerhalb des ersten Erfassungsintervalls R1-Syn liegen und in dem Summierer 27 aufaddiert wurden. Das Ergebnis der Zählung wird dann in der weiteren Speichereinrichtung 30 gespeichert. Die Aufsummierten Abtastwerte mla_R1-Syn in der Speichereinrichtung 28 werden als Abtastwertsumme AW1 bezeichnet und der in der Speichereinrichtung 30 gespeicherte Zählwert wird als Zählwert Z1 bezeichnet. In dem Dividierer 31 wird dann ein Quotient aus der Abtastwertsumme AW1 und dem Zählwert Z1 gebildet. Der Quotient ist die über das Erfassungsintervall R1-Syn gemittelte, dem Zylinder zugeführte Luftmasse mlm.

Wenn das Erfassungsintervall R1-Syn über den gesamten Ansaugtakt eines Arbeits­ spiels der Brennkraftmaschine reicht, ist es möglich die gesamte dem jeweiligen Zy­ linder zugeführte Luftmasse zu erfassen.

Mit Verweis auf Fig. 4 wird nun das Prinzip der vorliegenden Erfindung beschrieben, wenn das Erfassungsintervall R1-Syn mittels Kurbelwinkelpositionen definiert ist. Gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 3 bezeichnen gleiche oder entsprechende Ein­ richtungen, so dass für eine Beschreibung dieser Einrichtungen auf die Beschreibung zu Fig. 3 verwiesen wird.

Zuerst wird in der gleichen Art und Weise wie mit Verweis auf Fig. 3 beschrieben worden ist, das Erfassungssignal mla mit einer Abtastrate f abgetastet. In Fig. 4 bezeichnet die Bezugsziffer 32 einen Kurbelwinkelsensor der eine erste vorbestimmte Kurbelwellenposition und eine zweite vorbestimmte Kurbelwellenposition erfasst, und bei Erfassung der ersten vorbestimmten Kurbelwellenposition ein erstes Signal an den Zähler 29 und den Summierer 27 ausgibt und bei Erfassung der zweiten vorbe­ stimmten Kurbelwellenposition ein zweites Signal an den Zähler 29 und den Summie­ rer 27 ausgibt. Die erste vorbestimmte Kurbelwellenposition bezeichnet den Anfang des Erfassungsintervalls R1-Syn. Die zweite vorbestimmte Kurbelwellenposition be­ zeichnet das Ende des Erfassungsintervalls R1-Syn. Mit Erhalt des ersten Signals des Kurbelwinkelsensors 32 beginnt der Zähler 29 die Anzahl von Abtastwerten mla_R1-Syn zu zählen. Mit Erhalt des ersten Signals des Kurbelventilsensors 32 beginnt der Summierer 27 damit, die Abtastwerte mla_R1-Syn aufzuaddieren. Mit Erhalt des zwei­ ten Signals des Kurbelwinkelsensors 32 gibt der Summierer 27 das Summationsergebnis an die Speichereinrichtungen 28 aus. Die Speichereinrichtung 28 speichert dann das von dem Summierer 27 ausgegebene Summationsergebnis. Dieses Summationsergebnis ist die Abtastwertsumme AW1.

Mit Erhalt des zweiten Signals des Kurbelwinkelsensors 32 gibt der Zähler 29 den Zählerstand an die Speichereinrichtungen 30 aus. Die Speichereinrichtung 30 spei­ chert den Zählerstand des Zählers 29. Der gespeicherte Zählerstand entspricht dann dem ersten Zählwert Z1. Dann wird mittels des Dividierers 31 in der gleichen Art und Weise wie mit Verweis auf Fig. 3 beschrieben worden ist, die in den entsprechenden Zylinder gefüllte Luftmasse mlm ermittelt.

Wird das mit Verweis auf die Fig. 3 und 4 beschriebene Prinzip auf eine Brenn­ kraftmaschine 1 mit mehreren Zylindern angewendet, ist es erforderlich für jeden Zy­ linder ein eigenes Erfassungsintervall oder entsprechende Kurbelwinkelpositionen zu definieren. Wenn Füllungsunterschiede zwischen Zylindern erfasst werden sollen, ist es erforderlich, dass die Erfassungsintervalle der zu vergleichenden Zylinder die glei­ che Länge aufweisen und die gleiche Position bezüglich des Kurbelwinkels aufwei­ sen. Wenn eine gesamte der Brennkraftmaschine während eines Arbeitsspiels zu­ geführte Luftmasse erfasst werden soll, ist es erforderlich, dass jedes Erfassungsintervall für einen Zylinder dessen gesamten Ansaugtakt umfasst. Überdies ist es in dem Fall erforderlich, für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine ein Erfassungsinter­ vall zu definieren und die dem Zylinder zugeführte Luftmasse in der oben beschriebe­ nen Art und Weise zu erfassen. Mittels Summation der für die einzelnen Zylinder er­ mittelten Luftmassen ist es dann möglich, die Gesamtluftmasse für ein Arbeitsspiel zu berechnen.

Im folgenden wird mit Verweis auf Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Steuerung einer Gasfüllung eines ersten und eines zweiten Zylinders bei einer Brennkraftmaschine mit variabler Ventilsteuerung gemäss der Erfindung beschrieben. Vorzugsweise sind die in der Fig. 5 dargestellten Einrichtungen mit Ausnahme des Saugrohrdrucksensors 14, des Heiss-Film-Luftmassensensors 15 und eines Umge­ bungsdrucksensors 34 in der Gaswechselsteuereinrichtung 20 in Fig. 1 angeordnet.

Die Bezugsziffer 35 bezeichnet eine Abtasteinrichtung zum Ermitteln der Abtastwerte mla_Rtx des Erfassungssignals mla des Saugrohrdrucksensors 14 oder des Heiss-Film- Luftmassensensors 15 durch Abtasten des Erfassungssignals mla mit der Abtastrate f. Die Abtasteinrichtung 35 ist ferner mit einer Drosselungsbestimmungseinrichtung 36, einer Abtastratenbestimmungseinrichtung 37, einem ersten und einem zweiten Summierer 39 und 43 und einem ersten und einem zweiten Zähler 40 und 44 verbun­ den.

Die Drosselungsbestimmungseinrichtung 36 ist neben der Abtasteinrichtung 35 mit dem Saugrohrdrucksensor 14 und dem Umgebungsdrucksensor 34 verbunden. Vor­ zugsweise ist die Drosselungsbestimmungseinrichtung 36 ein Dividierer und erfasst die Drosselung ps/pu als Quotient eines mittels des Saugrohrdrucksensors 14 erfass­ ten Saugrohrdrucks pu und eines mittels des Umgebungsdrucksensors 34 erfassten Umgebungsdrucks ps. Die Drosselungsbestimmungseinrichtung gibt eine Drosselung ps/pu an die Abtasteinrichtung 35 aus.

Die Abtasteinrichtung 35 umfasst eine Schalteinrichtung, die, wenn die Drosselung, d. h. der Quotient aus Saugrohrdruck und Umgebungsdruck grösser einer Schwelle (z. B. 0,8) ist, dergestalt schaltet, dass das Erfassungssignal mla des Heiss-Film-Luft­ massensensors 15 abgetastet wird und wenn der Quotient kleiner oder gleich einer Schwelle (z. B. 0,8) ist, dergestalt schaltet, dass das Erfassungssignal mla des Saug­ rohrdrucksensors 14 abgetastet wird.

Die Abtastratenbestimmungseinrichtung 37 bestimmt eine Abtastrate f in Abhängig­ keit von Motorkenngrössen, wie beispielsweise der Drehzahl, einem Kurbelwinkel, einer Motortemperatur, einer Lastanforderung etc.. Hierzu tauscht die Abtastraten­ bestimmungseinrichtung 37 über den Bus 17 mit dem Steuergerät 16 entsprechende Daten oder Messwerte aus. Es ist jedoch auch möglich, die Abtastratenbestimmungs­ einrichtung mit einem Multivibrator mit einstellbarer Frequenz auszugestalten.

Die Bezugsziffer 38 bezeichnet eine erste Bestimmungseinrichtung 38. Die erste Be­ stimmungseinrichtung 38 ist ausgestaltet zum Bestimmen eines ersten Erfassungs­ intervalls R1-syn für den ersten Zylinder. Die erste Bestimmungseinrichtung 38 be­ stimmt eine Breite und eine Lage des Erfassungsintervalls R1-syn relativ zu dem Kur­ belwinkel, abhängig von zumindest der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1. Vorzugs­ weise bestimmt die erste Bestimmungseinrichtung 38 die Breite und die Lage des Erfassungsintervalls R1-syn in Abhängigkeit von Motorkenngrössen wie der Dreh­ zahl, einem Saugrohrdruck und von Ventilzeitgaben. Die Motorkenngrössen zur Be­ stimmung des Erfassungsintervalls R1-syn erhält die erste Bestimmungseinrichtung 38 über den Bus 17 von dem Steuergerät 16.

Die erste Bestimmungseinrichtung 38 gibt die Länge und die Lage des bestimmten Erfassungsintervalls R1-syn mittels eines ersten Signals, das den Beginn des Erfas­ sungsintervalls R1-syn angibt und eines zweiten Signals, dass das Ende des Erfas­ sungsintervalls R1-syn angibt, an einen ersten Summierer 39 und einen ersten Zähler 40 aus.

Von dem Erhalt des ersten Signals der ersten Bestimmungseinrichtung 38, das den Beginn des Erfassungsintervalls R1-syn angibt, summiert der erste Summierer 39 die von der Abtasteinrichtung 35 ausgegebenen Abtastwerte mla_R1-syn bis zum Erhalt des zweiten Signals der ersten Bestimmungseinrichtung 38, das das Ende des Erfas­ sungsintervalls R1-syn angibt, auf. Dann gibt der erste Summierer 39 das Summa­ tionsergebnis, das als Abtastwertsumme AW1 bezeichnet wird, an einen ersten Divi­ dierer 41 aus.

Nach Erhalt des ersten Signals der ersten Bestimmungseinrichtung 38 beginnt der erste Zähler 40 damit, die von der Abtasteinrichtung 35 ausgegebenen Abtastwerte mla_R1-syn zu zählen. Der erste Zähler 40 zählt so lange, bis die erste Bestimmungsein­ richtung 38 das zweite Signal ausgibt, dass das Ende des Erfassungsintervalls R1- syn angibt. Dann gibt der erste Zähler 40 das Zählergebnis, das als der Zählwert Z1 bezeichnet wird, an den ersten Dividierer 41 aus.

Der erste Dividierer 41 ermittelt dann einen Quotienten aus der Abtastsumme AW1 und dem ersten Zählwert Z1, der einer in den ersten Zylinder gefüllten ersten Luft­ masse m/ml entspricht.

In gleicher Art und Weise bestimmen die zweite Bestimmungseinrichtung 42, der zweite Summierer 43, der zweite Zähler 44 und der zweite Dividierer 45 eine zweite Luftmasse mlm2 für den zweiten Zylinder. Die zweite Bestimmungseinrichtung 42, der zweite Summierer 43, der zweite Zähler 44 und der zweite Dividierer 45 weisen den gleichen Aufbau und die gleiche Funktionsweise auf wie die erste Bestimmungs­ einrichtung 38, der erste Summierer 39, der erste Zähler 40 und der erste Dividierer 41, so dass auf eine detaillierte Beschreibung diesbezüglich auf diese Einrichtungen verwiesen wird.

Der erste Dividierer 41 und der zweite Dividierer 45 geben die jeweils ermittelten Luftmassen mlm1 und mlm2 an einen ersten Vergleicher 46 aus, der die beiden er­ mittelten Luftmassen miteinander vergleicht. Der erste Vergleicher 46 gibt das Vergleichsergebnis an eine Ansteuereinrichtung 47 aus, die einen ersten Gaswechsel­ steller des ersten Zylinders und einen zweiten Gaswechselsteller des zweiten Zylin­ ders auf der Grundlage des von dem ersten Vergleicher 46 ausgegebenen Gasfül­ lungsunterschied ansteuert. Vorzugsweise steuert die Ansteuereinrichtung 47 die Gaswechselsteller dergestalt an, dass ein Gasfüllungsunterschied bei den nächsten Arbeitsspielen der Brennkraftmaschine 1 minimiert wird. Bei der Steuerung der Gas­ füllung von mehr als zwei Zylindern ist die Vorrichtung in entsprechender Weise zu erweitern.

Im folgenden wird mit Verweis auf das Flussdiagramm in Fig. 6 ein Ausführungsbei­ spiel der Funktionsweise der in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung beschrieben.

Nach dem Start in Schritt S1 bestimmt die Abtastratenbestimmungseinrichtung 37 in Schritt S2 eine Abtastrate f und gibt diese an die Abtasteinrichtung 35 aus.

In Schritt S3 ermittelt die Abtasteinrichtung die Abtastwerte mla_Rtx mittels Abtasten des Erfassungssignals mla eines Füllungssensors (d. h. des Saugrohrdrucksensors 14 oder des Heiss-Film-Luftmassensensors 15) mit der Abtastrate f. Die Abtastein­ richtung 35 gibt die Abtastwerte mla_Rtx an den ersten Summierer 39, den ersten Zäh­ ler 40, den zweiten Summierer 43 und den zweiten Zähler 44 aus.

In Schritt S4 bestimmt die erste Bestimmungseinrichtung 38 das erste Erfassungs­ intervall R1-syn für den ersten Zylinder. Die Länge und Lage des Erfassungsintervalls R1-syn relativ zum Kurbelwinkel ist variabel. Die maximale Erfassungsintervalllänge sollte jedoch maximal 720° KW: Anzahl der Zylinder betragen, d. h. nicht grösser als der Zündabstand zwischen zwei Zylindern sein. Im Einzelfall können jedoch wie oben beschrieben wurde, auch kürzere Erfassungsintervallängen vorteilhaft sein, wenn bestimmte Zeitfenster zu untersuchen sind oder wenn Füllungsunterschiede zu be­ stimmten Zeitpunkten untersucht werden sollen. Sowohl die Lage, als auch die Länge des Erfassungsintervalls R1-syn wird abhängig von verschiedenen Parametern wie beispielsweise der Drehzahl, dem Saugrohrdruck und Ventilzeitgaben bestimmt, und ist somit variabel und eine Funktion einer Vielzahl von Motorkenngrössen.

Während des ersten Erfassungsintervalls R1-syn summiert in Schritt S5 der erste Summierer 39 die Abtastwerte mla_R1-syn innerhalb des ersten Erfassungsintervalls R1- syn zur Ermittlung der ersten Abtastwertsumme AW1 auf. Der Anfang und das Ende des Erfassungsintervalls R1-syn wird dem ersten Summierer 39 von der ersten Be­ stimmungseinrichtung 38 angezeigt.

In Schritt S6 zählt der erste Zähler 40 die Anzahl von Abtastwerten mla_R1-syn innerhalb des ersten Erfassungsintervalls R1-syn zur Ermittlung des ersten Zählwertes Z1. Der Anfang und das Ende des ersten Erfassungsintervalls R1-syn wird dem ersten Zähler 40 von der ersten Bestimmungseinrichtung 38 angezeigt.

In Schritt S7 ermittelt der erste Dividierer 41 die in den ersten Zylinder gefüllte erste Luftmasse mlm1 mittels Bildung des Quotienten aus der ersten Abtastsumme AW1, die mittels des ersten Summierers 39 ermittelt worden ist, und des Zählwerts Z1, der mittels des ersten Zählers 40 ermittelt worden ist.

In Schritt S8 bestimmt die zweite Bestimmungseinrichtung 42 in der gleichen Art und Weise wie die erste Erfassungseinrichtung 38 in Schritt S4 ein zweites Erfassungs­ intervall R2-syn für einen zweiten Zylinder.

In Schritt S9 summiert der zweite Summierer 43 die von der Abtasteinrichtung 35 ausgegebenen Abtastwerte mla_R2-syn innerhalb des zweiten Erfassungsintervalls R2- syn zur Ermittlung einer zweiten Abtastwertsumme AW2 auf. Der Anfang und das Ende des zweiten Erfassungsintervalls R2-syn wird dem zweiten Summierer 43 von der zweiten Bestimmungseinrichtung 42 angezeigt.

In Schritt S10 zählt der zweite Zähler 44 die Anzahl von Abtastwerten mla_R2-syn inner­ halb des zweiten Erfassungsintervalls R2-syn zur Ermittlung des zweiten Zählwerts Z2. Der Anfang und das Ende des zweiten Erfassungsintervalls R2-syn wird dem zweiten Zähler 44 von der zweiten Bestimmungseinrichtung 42 angezeigt.

In Schritt S11 ermittelt der zweite Dividierer 45 die in den zweiten Zylinder gefüllte zweite Luftmasse mlm2 mittels Bildung eines Quotienten aus der zweiten Abtastsum­ me AW2, die mittels des zweiten Summierers 43 bestimmt worden ist, und dem zwei­ ten Zählwert Z2, der mittels des zweiten Zählers 44 bestimmt worden ist.

In Schritt S12 vergleicht der erste Vergleicher 46 die mittels des ersten Dividierers 41 ermittelte erste Luftmasse mlm1 mit der mittels des zweiten Dividierers 45 ermittelten zweiten Luftmasse mlm2 und gibt das Vergleichsergebnis an die Ansteuereinrichtung 47 aus.

In Schritt S13 passt die Ansteuereinrichtung 47 eine Steuerung des ersten Gaswech­ selstellers des ersten Zylinders und des zweiten Gaswechselstellers des zweiten Zy­ linders auf der Grundlage des Gasfüllungsunterschieds, der mittels des ersten Ver­ gleichers 46 festgestellt worden ist, an. Hierzu passt die Ansteuereinrichtung 47 eine beispielsweise von dem Steuergerät 16 vorgegebene Ansteuerung der entsprechen­ den Gaswechselsteller dergestalt an, dass ein Gasfüllungsunterschied in dem folgen­ den Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine 1 minimiert wird. In Schritt S14 endet die Verarbeitung. Diese Verarbeitung wird zyklisch während des Betriebs der Brennkraft­ maschine 1 ausgeführt. Bei der Steuerung der Gasfüllung bei mehr als zwei Zylindern ist das beschriebene Verfahren in entsprechender Weise auszuweiten.

Mit Verweis auf Fig. 7 wird nun die in Schritt S3 in Fig. 6 beschriebene Verarbei­ tung weiter beschrieben.

Nach dem Start in Schritt S15, ermittelt der Umgebungsdrucksensor 34 einen Umge­ bungsdruck ps der Brennkraftmaschine 1 und gibt ein entsprechendes Signal an die Drosselungsbestimmungseinrichtung 36 aus.

In Schritt S17 wird mittels des Saugrohrdrucksensors 14 ein Saugrohrdruck pu be­ stimmt.

In Schritt S18 berechnet die Drosselungsbestimmungseinrichtung 16 einen Quotien­ ten ps/pu aus dem Umgebungsdruck ps und dem Saugrohrdruck pu.

In Schritt S19 wird der berechnete Quotient, nämlich die Drosselung ps/pu, mit einem Schwellwert SW verglichen. Der Schwellwert ist vorzugsweise 0,8. Wenn der Quo­ tient ps/pu grösser als der Schwellwert SW ist, tastet in Schritt S20 die Abtasteinrich­ tung 35 das Ausgangssignal mlhfma des Heiss-Film-Luftmassensensors 15 ab. Dann geht die Verarbeitung weiter zu Schritt S22, und geht dann in gleicher Art und Weise, wie in Fig. 6 beschrieben, mit Schritt S4 weiter.

Wird in Schritt S19 bestimmt, dass der Quotient ps/pu kleiner oder gleich dem Schwellwert SW ist, geht die Verarbeitung weiter zu Schritt S21 und die Abtastein­ richtung 35 tastet das Ausgangssignal mlpsa des Saugrohrdrucksensors 14 ab. Dann geht die Verarbeitung weiter zu Schritt S22 und geht dann, wie mit Verweis auf Fig. 6 beschrieben worden ist, weiter zu Schritt S4.

Im folgenden wird mit Verweis auf die Fig. 8 und 9 erläutert, warum über einem Schwellwert SW der Drosselung ps/pu, das Erfassungssignal mlpsa eines Saugrohr­ drucksensors 14 abgetastet wird und oberhalb dieses Schwellwerts SW das Erfas­ sungssignal mlhfma des Heiss-Film-Luftmassensensors 15 abgetastet wird.

Die Bezugsziffer 48 in Fig. 8 bezeichnet den Verlauf des Massenstroms im Saug­ rohr 13 einer Brennkraftmaschine 1 mit 4 Zylindern mit der Zündfolge 1, 2, 4, 3, wie er mittels des Heiss-Film-Luftmassensensors 15 ermittelt wird. Die Linie 49 in der Fig. 8 bezeichnet eine Ventilhebungskurve des Einlassventils der vier Zylinder. Von dem Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 stellt die Kurve 49 die Ventilhebungskurve des Zylin­ ders 1 dar, von dem Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 die Ventilhebungskurve des Zylinders 2, von dem Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t3 die Ventilhebungskurve des Zylinders 4 und von dem Zeitpunkt t3 bis zum Zeitpunkt t4 die Ventilhebungskurve des Zylinders 3.

Wie aus der Fig. 8 ersichtlich ist, weist der Massenstrom 48 zum Zeitpunkt des unte­ ren Totpunkt des Zylinders 1 UT Zyl1 ein erstes Maximum auf, zum Zeitpunkt des unteren Totpunkt des zweiten Zylinders UT Zyl2 ein zweites Maximum, zum Zeitpunkt des Totpunkt des vierten Zylinder UT Zyl4 ein drittes Maximum und zum Zeitpunkt des unteren Totpunkt des dritten Zylinders ein viertes Maximum. Ein Vergleich des zweiten Maximums des Massenstroms 48 mit den drei anderen Maxima zeigt, dass der Massenstrom beim zweiten Zylinder geringer ist, d. h. das Integral des Luftmas­ senstroms kleiner ist.

Die Bezugsziffer 50 in Fig. 8 bezeichnet den Saugrohrdruckverlauf, wie er mittels des Saugrohrdrucksensors 14 erfasst wird. Der Saugrohrdruck ps ist in Fig. 8 in Druckeinheiten pro Zeit aufgetragen.

Wie der Verlauf des Saugrohrdrucks vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t4 zeigt, ver­ läuft der Saugrohrdruck 50 relativ konstant und zeigt bei dem Zylinder 2 zwischen dem Zeitpunkt t1 und t2 keinen signifikanten Unterschied im Vergleich zu den ande­ ren Zylindern zwischen den Zeitpunkten t0 bis t1 und t2 bis t4. Dementsprechend wird gemäss der vorliegenden Erfindung bei ps/pu < SW das Ausgangssignal mlhfma des Heiss-Film-Luftmassensensors 15 als Erfassungssignal mla abgetastet. Vorteil­ haft ermögliche dies eine genaue zylinderindividuelle Erfassung der entsprechenden Luftmasse.

Fig. 9 zeigt den Massenstromverlauf 48, die Ventilhebungskurve 49 und den Saug­ rohrdruckverlauf 50 bei 1200/min bei einem durchschnittlichen Saugrohrdruck von etwa 0,5 × dem Umgebungsdruck. Die Bedingungen sind die gleichen wie in der Brennkraftmaschine 1 bei Fig. 8, so dass für eine detaillierte Beschreibung hierauf verwiesen wird.

Wie in Fig. 8 saugt der Zylinder 2 weniger Luftmasse ab als die anderen Zylinder. Ein Vergleich eines Integrals von Zeitpunkt t1 zu dem Zeitpunkt t2 mit dem entspre­ chenden Integral von t2 bis t3 (geschwärzt gezeigt) zeigt, ist das Integral über den Saugrohrdruck pu bei dem zweiten Zylinder zwischen t1 und t2 grösser als das Inte­ gral über den Saugrohrdruck pu von dem Zeitpunkt t2 bis zu dem Zeitpunkt t3 des vierten Zylinders. Anhand dieses Unterschieds lässt sich der Füllungsunterschied leicht erfassen. Im Vergleich dazu zeigt der Massenstrom der mittels des Heiss-Film- Luftmassensensors 15 erfasst worden ist, bei diesen Motorbedingungen, d. h. bei die­ ser Drosselung ps/pu, keinen signifikanten Unterschied zwischen dem Integral über dem Massenstrom 48 von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t2 und dem Integral über dem Massenstrom 48 von dem Zeitpunkt t2 bis zu dem Zeitpunkt t3. Dement­ sprechend wird gemäss der vorliegenden Erfindung bei ps/pu ≦ SW das Ausgangs­ signal mlpsa des Saugrohrdrucksensors 14 als Erfassungssignal mla abgetastet. Vor­ teilhaft ermögliche dies eine genaue zylinderindividuelle Erfassung der entsprechen­ den Luftmasse.

Aufgrund eines Saugrohrspeichereffekts kann es sein, dass auch das Integral eines Zylinders der einem Zylinder mit geringerer angesaugter Luftmasse folgt leicht erhöht sei. Für solche Fälle ist es möglich in der in Fig. 5 vorgesehenen Vorrichtung eine Kompensationseinrichtung (nicht dargestellt) vorzusehen, die eine Erfassung der fol­ genden Gasfüllungen folgender Zylinder so lange unterdrückt, bis die erste Abwei­ chung kompensiert worden ist und erst dann wieder die Erfassung freischaltet.

Zusammenfassend kann den Fig. 8 und 9 entnommen werden, dass bei einer gerin­ gen Androsselung, beispielsweise bei ps/pu grösser 0,8, Gasfüllungsunterschiede zwischen Zylindern, vorzugsweise mit dem Heiss-Film-Luftmassensensor 15 erfasst werden. Die Breite und die Lage des Erfassungsintervalls ist hierbei abhängig von Parametern wie beispielsweise der Drehzahl, dem Saugrohrdruck und Ventilzeitga­ ben, anzupassen, um Füllungsunterschiede optimal und zu den gewünschten Zeit­ punkten zu erfassen.

Bei einer stärkeren Androsselung, d. h. bei ps/pu kleiner 0,8 ist vorzugsweise das Er­ fassungssignal des Saugrohrdrucksensors 14 zur Erfassung von Gasfüllungsunter­ schieden zwischen Zylindern zu verwenden. Die Breite und die Lage des Erfassungs­ intervalls ist abhängig von verschiedenen Motorparametern, wie beispielsweise der Drehzahl, dem Saugrohrdruck und von Ventilzeitgaben, zu bestimmen. In einer Va­ riante des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird abhängig von dem Quotienten ps/pu der Anfang des Erfassungsintervalls und das Ende des Erfassungsintervalls zeitlich verschoben. Vorzugsweise wird, je niedriger der Quotient ps/pu, ist der An­ fang des Erfassungsintervalls und das Ende des Erfassungsintervalls nach spät ge­ zogen. Wie zuvor schon beschrieben worden ist, kann mit der vorliegenden Erfindung auch nur mittels des Heiss-Film-Luftmassensensors 15 eine zylinderindividuelle Er­ fassung der Gasfüllung eines Zylinders ausgeführt werden. Da jedoch, wie anhand der Fig. 8 und 9 gezeigt wurde, unterhalb eines Drosselungsschwellwerts ps/pu eine genaue Erfassung von Füllungsunterschieden aufgrund geringer Integrations­ unterschiede erschwert wird, wird vorzugsweise bei Verwendung von jedem Heiss- Film-Luftmassensensor 15 der Saugrohrdruck durch ein Modell angenähert. Solch ein Modell besteht beispielsweise aus einem Kennfeld von Saugrohrdrücken in Abhän­ gigkeit von bestimmten Motorkenngrössen, aus dem mit Hilfe der entsprechenden Motorkenngrössen ein passender Saugrohrdruck ausgelesen werden kann.

Claims (23)

1. Verfahren zur Steuerung einer Gasfüllung einer Mehrzahl von Zylindern bei einer Brennkraftmaschine mit variabler Ventilsteuerung, umfassend folgende Schritte:

• - Ermitteln (S3) von Abtastwerten (mla_Rtx) eines Erfassungssignals (mla) eines Füllungssensors (14, 15) mittels Abtasten des Erfassungssignals (mla) mit ei­ ner Abtastrate (f);
• - Bestimmen (S4) eines ersten Erfassungsintervalls (R1-syn) für einen ersten Zylinder von der Mehrzahl von Zylindern;
• - Aufsummieren (S5) von Abtastwerten (mla_R1-syn) die innerhalb des ersten Er­ fassungsintervalls (R1-syn) für den ersten Zylinder sind, zur Ermittlung einer ersten Abtastwertsumme (AW1);
• - Zählen (S6) einer Anzahl von Abtastwerten (mla_R1-syn) die innerhalb des ers­ ten Erfassungsintervalls (R1-syn) sind, zur Ermittlung eines ersten Zählwerts (Z1);
• - Ermitteln (S7) einer in den ersten Zylinder gefüllten ersten Luftmasse (mlm1) mittels Bildung eines Quotienten aus der ersten Abtastwertsumme (AW1) und dem ersten Zählwert (Z1).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Erfas­ sungsintervall (R1-syn) variabel ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- Bestimmen (S8) eines zweiten Erfassungsintervalls (R2-syn) für einen zweiten Zylinder von der Mehrzahl von Zylindern;

• - Aufsummieren (S9) von Abtastwerten (mla_R2-syn) die innerhalb des ersten Er­ fassungsintervalls (R2-syn) für den zweiten Zylinder sind, zur Ermittlung einer zweiten Abtastwertsumme (AW2);
• - Zählen (S10) einer Anzahl von Abtastwerten (mla_R2-syn) die innerhalb des zweiten Erfassungsintervalls (R2-syn) sind, zur Ermittlung eines zweiten Zähl­ werts (Z2);
• - Ermitteln (S11) einer in den zweiten Zylinder gefüllten zweiten Luftmasse (mlm2) mittels Bildung eines Quotienten aus der zweiten Abtastwertsumme (AW2) und dem zweiten Zählwert (Z2);
• - Ermitteln (S12) eines Gasfüllungsunterschieds zwischen dem ersten und dem zweiten Zylinder mittels Vergleich der ersten Luftmasse (m/ml) mit der zweiten Luftmasse (mlm2); und
• - Steuern (S13) eines ersten Gaswechselstellers des ersten Zylinders und ei­ nes zweiten Gaswechselstellers des zweiten Zylinders auf der Grundlage des Gasfüllungsunterschieds.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lage des ersten Erfassungsintervalls (R1-syn) relativ zu einem Kurbelwinkel der Brennkraftmaschine variabel ist und in Abhängigkeit von Motorkenngrössen ermittelt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Län­ ge des ersten Erfassungsintervalls (R1-syn) variabel ist und in Abhängigkeit von Mo­ torkenngrössen ermittelt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lage des zweiten Erfassungsintervalls (R2-syn) relativ zu einem Kurbelwinkel der Brennkraftmaschine variabel ist und in Abhängigkeit von Motorkenngrössen er­ mittelt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge des zweiten Erfassungsintervalls (R2-syn) variabel ist und in Abhängigkeit von Motorkenngrössen ermittelt wird.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, dass abhängig von einer Drosselung in einem Saugrohr (13) der Brennkraftma­ schine ein Ausgangssignal (mlhfma) eines Heiss-Film-Luftmassensensors (15) oder ein Ausgangssignal (mlpsa) eines Saugrohrdrucksensors (14) als das Erfassungs­ signal (mla) abgetastet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorkenngrössen eine Drehzahl der Brennkraftmaschine, einen Saugrohr­ druck (ps) oder eine Ventilzeitgabe umfassen.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselung mittels eines Saugrohrdrucks (ps) und eines Umgebungsdrucks (pu) ermittelt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselung als Quotient (ps/pu = Saugrohrdruck/Umgebungsdruck) des Saugrohrdrucks (pu) und des Umgebungsdrucks (ps) berechnet wird (S16-S18), und wenn der Quotient grösser als ein Schwellwert ist (S19), das Ausgangssignal (mlhfma) des Heiss-Film-Luftmas­ sensensors (15) als das Erfassungssignal (mla) abgetastet wird (S20), und wenn der Quotient kleiner oder gleich dem Schwellwert ist, das Ausgangssignal (mlpsa) des Saugrohrdrucksensors (14) als das Erfassungssignal (mla) abgetastet wird (S21).

12. Vorrichtung zur Steuerung einer Gasfüllung einer Mehrzahl von Zylindern bei einer Brennkraftmaschine mit variabler Ventilsteuerung, umfassend
eine Abtasteinrichtung (35) zum Ermitteln von Abtastwerten (mla_Rfx) eines Erfassungssignals (mla) eines Füllungssensors (14, 15) mittels Abtasten des Erfassungssignals (mla) mit einer Abtastrate (f);
eine erste Bestimmungseinrichtung (38) zum Bestimmen eines ersten Erfas­ sungsintervalls (R1-syn) für einen ersten Zylinder von der Mehrzahl von Zylin­ dern;
einen ersten Summierer (39) zum Aufsummieren von Abtastwerten (mla_R1-syn) die innerhalb des ersten Erfassungsintervalls (R1-syn) für den ersten Zylinder sind, zur Ermittlung einer ersten Abtastwertsumme (AW1);
einen ersten Zähler (40) zum Zählen einer Anzahl von Abtastwerten (mla_R1-syn) die innerhalb des ersten Erfassungsintervalls sind, zur Ermittlung eines ersten Zählwerts (Z1); und
einen ersten Dividierer (41) zur Ermittlung einer in den ersten Zylinder gefüll­ ten ersten Luftmasse (mlm1) mittels Bildung eines Quotienten aus der ersten Abtastsumme (AW1) und dem ersten Zählwert (Z1).

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Erfas­ sungsintervall (R1-syn) variabel ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch:
eine Abtastratenbestimmungseinrichtung (37) zur Bestimmung einer Abta­ strate (f);
eine zweite Bestimmungseinrichtung (42) zum Bestimmen eines zweiten Er­ fassungsintervalls (R2-syn) für einen zweiten Zylinder von der Mehrzahl von Zylindern;
einen zweiten Summierer (43) zum Aufsummieren von Abtastwerten (mla_{R2- syn}) die innerhalb des ersten Erfassungsintervalls (R2-syn) für den zweiten Zy­ linder sind, zur Ermittlung einer zweiten Abtastwertsumme (AW2);
einen zweiten Zähler (44) zum Zählen einer Anzahl von Abtastwerten (mla_R2-syn) die innerhalb des zweiten Erfassungsintervalls (R2-syn) sind, zur Ermitt­ lung eines zweiten Zählwerts (Z2);
einen zweiten Dividierer (45) zur Ermittlung einer in den zweiten Zylinder ge­ füllten zweiten Luftmasse (mlm2) mittels Bildung eines Quotienten aus der zweiten Abtastsumme (AW2) und dem zweiten Zählwert (Z2);
einen ersten Vergleicher (46) zum Ermitteln eines Gasfüllungsunterschieds zwischen dem ersten und dem zweiten Zylinder mittels Vergleich der ersten Luftmasse (mlm1) mit der Zweiten Luftmasse (mlm2); und
eine Ansteuereinrichtung (47) zum Steuern eines ersten Gaswechselstellers des ersten Zylinders und eines zweiten Gaswechselstellers des zweiten Zylin­ ders auf der Grundlage des Gasfüllungsunterschieds.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bestimmungseinrichtung (38) eine Lage des ersten Erfassungsintervalls (R1-syn) relativ zu einem Kurbelwinkel der Brennkraftmaschine variabel und in Abhängigkeit von Motorkenngrössen bestimmt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 12, 13, 14 oder 15 dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bestimmungseinrichtung (38) eine Länge des ersten Erfassungsintervalls (R1-syn) variabel und in Abhängigkeit von Motorkenngrössen bestimmt.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Bestimmungseinrichtung (42) eine Lage des zweiten Erfassungsinter­ valls (R2-syn) relativ zu einem Kurbelwinkel der Brennkraftmaschine variabel und in Abhängigkeit von Motorkenngrössen bestimmt.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Bestimmungseinrichtung (42) eine Länge des zweiten Erfassungs­ intervalls (R2-syn) variabel und in Abhängigkeit von Motorkenngrössen bestimmt.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtasteinrichtung (35) abhängig von einer mittels einer Drosselungsbestim­ mungseinrichtung (36) bestimmte Drosselung (ps/pu) in einem Saugrohr (13) der Brennkraftmaschine ein Ausgangssignal (mlhfma) eines Heiss-Film-Luftmassensen­ sor (15) als das Erfassungssignal (mla) oder ein Ausgangssignal (mlpsa) eines Saug­ rohrdrucksensors (14) als das Erfassungssignal (mla) abtastet.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorkenngrössen eine Drehzahl der Brennkraftmaschine, einen Saugrohr­ druck oder eine Ventilzeitgabe umfassen.

21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselungsbestimmungseinrichtung (36) die Drosselung (ps/pu) auf der Grundlage eines Ausgangssignals eines Saugrohrdrucksensors (14) und eines Umgebungsdrucksensors (34) bestimmt.

22. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass
die Drosselungsbestimmungseinrichtung (36) ein dritter Dividierer ist und die Drosselung (ps/pu) als Quotient (Saugrohrdruck/Umgebungsdruck) des Saug­ rohrdrucks (pu) und des Umgebungsdrucks (ps) bestimmt; und
die Abtasteinrichtung (35), wenn der Quotient grösser als ein Schwellwert ist, das Ausgangssignal (mlhfma) des Heiss-Film-Luftmassensensors (15) als das Erfassungssignal (mla) abtastet, und wenn der Quotient kleiner oder gleich der Schwellwert ist, das Ausgangssignal (mlpsa) des Saugrohrdrucksensors (14) als das Erfassungssignal (mla) abtastet.