Brennkraftmaschinen, deren Gaswechselventile elektromecha- nisch betätigt werden, sind bekannt. Im Gegensatz zu nocken- wellenbetätigten Ventilen werden diese Ventile zum Öffnen und Schließen von einem Steuergerät in Abhängigkeit von der Dreh- lage der Kurbelwelle angesteuert ; eine feste mechanische Kop- pelung mit der Kurbelwelle liegt dabei nicht vor.

Solche Gaswechselventile sind beispielsweise aus der Offenle- gungsschrift EP 0 724 067 Al bekannt, von der im Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2 ausgegangen wurde. Sie weisen jeweils eine zwischen einer geschlossenen und einer offenen Stellung liegende Ruhestellung auf, aus der sie elektromagnetisch aus- gelenkt werden können. In der Ruhestellung befindet sich das Gaswechselventil in einer halb geöffneten Position. Beim Be- trieb des elektromechanisch betätigten Ventils in der Brenn- kraftmaschine kann es zum vorübergehenden Ausfall eines oder mehrerer elektromechanisch betätigter Ventile kommen. Bei ei- nem solchen Ausfall bewegt sich das Ventil automatisch in die halb geöffnete Position der Ruhelage. Um zu verhindern, daß dann eingespritzter und nicht im Zylinder verbrannter Kraft- stoff in den Abgastrakt entweicht und es zu erhöhten Emissio- nen oder zur Beschädigung der Abgasnachbehandlungsanlage kommt, wird bei Erkennen des Ventilausfalles sofort die Kraftstoffzufuhr zu diesem Zylinder unterbrochen. Gemäß der EP 0 724 067 A1 ist in einem solchen Fall bekannt, das elek-

tromechanisch betätigte Gaswechselventil sofort zu schließen und dann wieder in Betrieb zu nehmen.

Aus der DE 196 06 585 Al ist es bekannt, abgeschaltete Gas- wechselventile wieder zuzuschalten und die betreffenden Zy- linder während einer Übergangsphase mit entsprechend korri- gierten Betriebsparametern zu betreiben. Dabei werden die Gas- wechselventile von Nockenwellen betrieben und hydraulisch ab- bzw. zugeschaltet. In der Übergangsphase wird die Brennkraft- maschine mit leicht angefettetem Gemisch betrieben und die wieder in Betrieb genommenen Zylinder werden vorübergehend mit einer größeren Kraftstoffmenge versorgt.

Es hat sich gezeigt, daß auch bei voll funktionsfähigem elek- tromechanischem Antrieb nach Wiederaufnahme der Betätigung des Gaswechselventils oft kurz danach ein erneuter Ausfall auftritt.

Dies kann auch nach einer planmäßigen Unterbrechung der Ver- brennung in mindestens einem Zylinder festgestellt werden, wie sie bei einer Schubabschaltung vorgenommen wird, insbe- sondere, wenn nach einer Schubabschaltung eine hohe Last der Brennkraftmaschine gefordert wird.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfah- ren zur Wiederinbetriebnahme eines Zylinders einer mehrzylin- drigen Brennkraftmaschine mit elektromechanisch betätigten Gaswechselventilen nach einer Unterbrechung der Betätigung mindestens eines Gaswechselventiles oder der Verbrennung in mindestens einem Zylinder anzugeben, mit dem der erneute Be- trieb des Zylinders ausfallsicher eingeleitet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und 2 ge- kennzeichnete Erfindung gelöst.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß, weil ein Gas- wechselventil nicht betätigt wurde und z. B. in der Ruhelage

stand, und/oder keine Verbrennung stattgefunden hat, der Brennraum abhängig von der Zeitdauer, die der Zylinder nicht in Betrieb war, mehr oder weniger stark ausgekühlt ist. Diese Auskühlung kommt vor allem dadurch zustande, daß relativ kal- te Luft oder Abgas von der Hubbewegung des Kolbens"gepumpt" wird. Wählt man nun zur Wiederinbetriebnahme des Zylinders dieser Otto-oder Dieselbrennkraftmaschine die gleichen Steu- erparameter (z. B. Kraftstoffmenge, Ventilsteuerzeiten, Zünd- bzw. Einspritzzeitpunkt, usw.) wie bei den anderen Zylindern, die weiterbetrieben wurden, dann kommt es bei der Wiederinbe- triebnahme des nicht betriebenen Zylinders zu starken zykli- schen Schwankungen der Verbrennungen oder sogar zu Verbren- nungsaussetzern in diesem Zylinder. Dabei wirkt sich vor al- lem die verminderte Brennraumtemperatur negativ auf die Brenngeschwindigkeit aus, und es kommt zu einer deutlich ver- schleppten Verbrennung, bei der die Schwerpunktlage der Ver- brennung nicht wie gewohnt 8 bis 12° KW nach dem oberen Tot- punkt liegt, sondern um ca. 30 bis 50°. Zusätzlich zu dieser Verschleppung befindet sich oft auch ein erhöhter Frisch- gemischanteil im Zylinder, der eigentlich eine größere Kraft- stoffmasse zur Wiederinbetriebnahme erforderte.

Dies hat nun zur Folge, daß zu dem Zeitpunkt, zu dem das Aus- laßventil öffnen soll, der Druck im Brennraum im Vergleich zu den anderen Zylindern wesentlich höher ist. Die Folge ist, daß die elektromechanische Betätigung des Auslaßventils gegen eine sehr große Kraft erfolgen muß. Ist diese Kraft so groß, daß die elektromechanische Betätigung das Gaswechselventil nicht in die Offenstellung bringen kann, kommt es zu einem Ausfall der elektromechanischen Betätigung.

Deshalb sieht die Erfindung vor, bei der Wiederinbetriebnahme des Zylinders nach Unterbrechung der Betätigung eines Gas- wechselventils oder der Verbrennung den Zylinder mit anderen Steuerparametern zu betreiben, als die anderen Zylinder. Da- bei darf die Last, unter der dieser Zylinder betrieben wird, eine gewisse Lastschwelle nicht überschreiten. Dadurch ist

der Druck im Brennraum zum Zeitpunkt, zu dem das Auslaßventil öffnen soll, trotz verschleppter Verbrennung nicht mehr so stark erhöht. Ein Ausfall der elektromechanischen Betätigung des Gaswechselventils ist vermieden.

Dabei wird vor der Wiederinbetriebnahme des Zylinders der Zy- linder zuerst mindestens einen Zyklus mit Volllaststeuer- zeiten betrieben, allerdings dabei kein Kraftstoff einge- spritzt und keine Zündung vorgenommen. Dies stellt sicher, daß überwiegend Luft im Zylinder ist. Davon kann ansonsten in der Regel nicht ausgegangen werden, da, wenn beispielsweise der Betrieb des Auslaßventils unterbrochen wurde, nicht nur Frischgemisch bzw. Frischluft bei einer Expansion angesaugt wird, sondern auch Abgas durch das halb geöffnete Aus- laßventil.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un- teransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt : Fig. 1 eine schematische Darstellung eines elektromecha- nisch betätigten Gaswechselventils, Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Zylinders einer Brennkraftmaschine mit elektromechanisch betätigten Gaswech- selventilen und Fig. 3 ein Diagramm mit Druckverläufen während einer Ver- brennung.

Das Verfahren zur Wiederinbetriebnahme eines Zylinders ist für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit elektromecha- nisch betätigten Gaswechselventilen gedacht. Ein solcher Zy- linder ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. Der Zylinder 1

weist mindestens ein Einlaßventil 2 und mindestens ein Aus- laßventil 3 auf, die elektromechanisch betätigt sind. In den Ansaugtrakt des Zylinders 1 wird durch ein Einspritzventil 8 Kraftstoff eingespritzt. Im Ausführungsbeispiel sind elektro- mechanisch betätigte Einlaß-und Auslaßventile 2,3 verwen- det, deren Ruheposition in einer neutralen Mittellage ist.

Ein solches elektromechanisch betätigtes Ventil ist in Fig. 1 genauer dargestellt.

Das elektromechanisch angetriebene Ein-/Auslaßventil 2,3 be- steht aus einem Ankerschaft 10, der einen Ventilschaft mit Ventilteller und Ventilsitz antreibt. Der Ventilteller ist zwischen zwei Endstellungen bewegbar. In einer oberen End- stellung ist das Ventil 2,3 geschlossen und in einer unteren geöffnet. Eine Aktuatorfeder 9 ist zwischen einem oberen Fe- derteller 5 und einem Deckel 11 eingespannt und beaufschlagt den Ankerschaft 10 in Richtung der Offenstellung des Ventil- tellers. Eine zwischen dem Gehäuse und einem auf dem Anker- schaft 10 angebrachten unteren Federteller 7 angeordnete Ven- tilfeder 8 beaufschlagt den Ventilteller in die Geschlossen- stellung. Der elektromechanische Antrieb besteht aus einem oberen Spulenkern 17 und einem unteren Spulenkern 18, an dem jeweils eine Wicklung 19 und 20 angeordnet ist. In den Spu- lenkernen 17,18 ist der Ankerschaft 10 verschiebbar. Auf ihm ist zwischen dem oberen Spulenkern 17 und dem unteren Spulen- kern 18 ein Anker 6 angeordnet. Die dem Anker 6 zugekehrten Stirnseiten 21 und 22 der beiden Spulenkerne 17 und 18 bilden Anschläge für den Anker 6 und definieren damit die obere und untere Endstellung des Ventils 2,3, in der es geöffnet bzw. geschlossen ist. Solange die Wicklungen 19 und 20 stromlos sind, wird der Anker 6 von der Ventilfeder 8 und der Aktua- torfeder 9 in der Ruhelage zwischen den beiden Stirnseiten 21 und 22 gehalten, wie es in der Zeichnung dargestellt ist. Die beiden Wicklungen 19 und 20 werden von einer Treiberschaltung bestromt, die vom Steuergerät 4 angesteuert wird. Wird eine der Wicklungen 19 bzw. 20 stromdurchflossen, entsteht am von Wicklung 19 bzw. 20 und Spulenkern 17 bzw. 18 gebildeten

Elektromagneten ein Magnetfeld, das den Anker 6 zum Spulen- kern 17 bzw. 18 hinzieht, wodurch der Ankerschaft 10 und da- mit das Ventil angetrieben wird.

Um ein solches elektromechanisch betätigtes Ventil 2,3 aus der Ruhelage in eine Endstellung zu bewegen sind zwei Vorge- hensweisen möglich : Beim leistungsminimalen Anschwingen in Resonanzfrequenz werden die Wicklungen 19 und 20 abwechselnd in der Eigenfrequenz des mechanischen Feder-Masse-Schwingers erregt. Dadurch ist es möglich, die Schwingungsamplitude des Ankers 6 und damit des mit ihm verbundenen Ankerschaftes 10 zu erhöhen, bis der Anker 6 an einer der Stirnseiten 21 bzw.

22 gefangen werden kann. In dieser Stellung kann er durch ge- eignete Bestromung der entsprechenden Wicklung 19 bzw. 20 mit geringem Energieaufwand gehalten werden. Ein solcher An- schwingvorgang dauert typischerweise unter 100 ms und erfor- dert nur einen relativ geringen Strom durch die Wicklung 19, 20. Die zweite Vorgehensweise besteht in einem einmaligen An- ziehen des Ankers 6 durch einen der von Wicklung 19 bzw. 20 und Spulenkern 17 bzw. 18 gebildeten Elektromagneten, wobei die Wicklung 19 bzw. 20 kurzzeitig mit einem sehr hohen Strom beaufschlagt wird, bis der Anker 6 am Ankerschaft 10 an die Stirnseite 21 bzw. 22 gezogen ist. Dieser Vorgang ist sehr viel schneller durchzuführen, typischerweise unter 10 ms, er- fordert jedoch relativ hohe elektrische Leistung.

Kommt es aufgrund nicht vorhersehbarer Ereignisse, z. B. star- ker zyklischer Schwankungen des Verbrennungsverlaufes oder durch stochastisch auftretende, ungewöhnlich hohe Reibungs- kräfte in den Führungen eines Ankerschaftes 10, zu einem Aus- fall eines oder mehrerer Gaswechselventile 2,3 eines Zylin- ders 1, so muß der Ausfall durch einen geeigneten Sensor, z. B. einen Hubsensor, der die Hubstellung des Ventils 2,3 erfaßt, erkannt werden und anschließend die Kraftstoffzufuhr in diesen Zylinder 1 unterbrochen werden, um zu verhindern, daß es aufgrund eingespritzten und nicht im Zylinder ver-

brannten Kraftstoffes zu erhöhten Abgasemissionen oder Be- schädigungen der Abgasnachbehandlungsanlage kommt.

Anschließend wird vom Steuergerät 4 eine elektrische Überprü- fung durchgeführt, um sicherzustellen, daß kein elektrischer Defekt in einer der Wicklungen 19,20 oder der Treiberschal- tungen vorliegt. Ist dies der Fall, wird die elektromechani- sche Betätigung des Gaswechselventils wiederaufgenommen. Dies kann durch eine der oben beschriebenen Vorgehensweisen be- wirkt werden.

Wird dabei das Anziehen in eine Endstellung gewählt, ist es zweckmäßig, die Zeitsteuerung der Bestromung der entsprechen- den Wicklung 19,20 so zu wählen, daß die Bewegung des Ven- tils 2,3 in die Endstellung von der Kolbenbewegung unter- stützt wird. Soll das Ventil 2,3 z. B. in die geschlossene Position gebracht werden, dann müßte die Bestromung der Wick- lung 19 so erfolgen, daß sie im Bereich des unteren Totpunk- tes des Kolbens des Zylinders 1 bei dessen Aufwärtsbewegung einsetzt. Dann unterstützen die Gasströmung am Ventil vorbei und der sich im Zylinder aufbauende Druck die Bewegung des Ventils 2,3. Da die Zeit zum Anziehen des Ankers 6 in die Endstellung in erster Näherung konstant ist, sollte der Zeit- punkt zum Beginn der Bestromung der Spule 19 bzw. 20 abhängig von der Drehzahl variabel gewählt werden. Auf jeden Fall muß sichergestellt sein, daß das Ventil 2,3 die Endstellung er- reicht hat, bevor der Kolben nach dem oberen Totpunkt beginnt sich nach unten zu bewegen.

Da während der Zeit, in der das Ventil 2,3 in der Ruhelage stand, keine Verbrennung im Zylinder 1 stattgefunden hat, ist der Brennraum abhängig von der Ausfallzeit des Zylinders 1 mehr oder weniger ausgekühlt. Dies ist auch der Fall, wenn beispielsweise bei Schubabschaltung die Verbrennung planmäßig unterbrochen wurde. Diese Auskühlung kommt vor allem dadurch zustande, daß relativ kalte Luft oder Abgas durch diesen Zy- linder 1"gepumpt"wurde. Das mit der Hubbewegung des Kolbens

ein-und ausströmende Gas verringerte die Temperatur des Kol- benbodens, des Brennraumdachs, der Zylinderwandungen und der Ventile 2,3. Um diese Auskühlung zu minimieren, sollte dafür gesorgt werden, daß eine Strömung von Abgas durch den Zylin- der 1 in den Ansaugtrakt nicht möglich ist, wenn erkannt wur- de, daß ein Gaswechselventil 2,3 in Ruhelage stehengeblieben ist.

Diese verminderte Brennraumtemperatur verursacht eine stark verschleppte Verbrennung, wie sie in Figur 3 in der Druckkur- ve 24 dargestellt ist. Wie dort zu sehen ist, ist die Ver- brennung nach der Zündung, die vor dem oberen Totpunkt statt- findet, bei Betrieb unter normaler Last stark verschleppt, weshalb beim Öffnen des Auslaßventils 3 vor dem unteren Tot- punkt ein erhöhter Druck im Zylinder 1 herrscht. Der Druck- verlauf bei normaler Verbrennung ist in Druckkurve 23 bei- spielhaft dargestellt. Wie zu sehen ist, ist durch die ver- schleppte Verbrennung der Druck im Brennraum z-um Zeitpunkt der Offnung des Auslaßventils 3 um Ap erhöht.

Da neben der Brennraumtemperaturverminderung die im Zylinder 1 vor Wiederinbetriebnahme vorliegende Gaszusammensetzung nicht bekannt ist, wird der Zylinder 1 zunächst einen Zyklus mit Volllaststeuerzeiten betrieben, um sicherzustellen, daß überwiegend Frischluft im Zylinder 1 ist. Ein solcher Zyklus beginnt in der Regel mit dem Öffnen des Einlaßventils 2, kann aber auch bei negativer Ventilüberschneidung mit dem Schlie- ßen des Auslaßventils 3 beginnen. Er endet mit dem Öffnen des Auslaßventils 3. Alternativ kann der Zylinder 1 zunächst auch mehrere Zyklen mit Vollaststeuerzeiten betrieben werden.

Zur Verbesserung der Gemischaufbereitung für den dann folgen- den ersten Zyklus der Wiederinbetriebnahme kann es bei einer Ottobrennkraftmaschine zweckmäßig sein, die Ventilsteuerzei- ten so zu wählen, daß die Einströmbedingungen des Kraftstoff- Luftgemischs in dem Brennraum verbessert werden. Dazu wird zuerst im Bereich des oberen Totpunkts das Auslaßventil ge-

schlossen. Bewegt sich der Kolben nun wieder nach unten, baut sich im Zylinder 1 ein Unterdruck auf. Öffnet man nun das Einlaßventil 2, ist die Einströmgeschwindigkeit in den Brenn- raum aufgrund des Druckgefälles sehr groß und dadurch die Ge- mischaufbereitung sehr gut.

Nun wird in den Zylinder 1 Kraftstoff über das Ventil 8 ein- gespritzt und dieser zur Zündung gebracht. Um ein erneutes Hängenbleiben des Ventils 2,3 in der Ruhelage zu verhindern, werden die Steuerparameter so gewählt, daß der Zylinder 1 mit anderen Steuerparametern als die anderen Zylinder betrieben wird. Dabei ist eine Lastschwelle gegeben, die nicht über- schritten werden darf, um den Zylinder 1 sicher wieder in Be- trieb zu setzen. Durch die Befüllung des Zylinders mit Frischluft ohne Einspritzung, die Verringerung der angesaug- ten Frischgasmasse für den ersten Zyklus nach Wiederinbe- triebnahme und die Anpassung der Steuerparameter für die Wie- derinbetriebnahme kann das Druckniveau bei dieser verschlepp- ten Verbrennung abgesenkt werden, und es ergibt sich zum Zeitpunkt der Öffnung des Auslaßventils der Druck einer nor- malen Verbrennung. Der erhöhte Druck im Zylinder beim Off- nungszeitpunkt des Auslaßventiles 3 ist dadurch vermieden, wodurch die Gaswechselventile 2,3 ausfallsicher betätigt werden können.

Die anderen Zylinder können vorübergehend unter erhöhter Last betrieben werden, um eine eventuell verringerte Last des wie- der in Betrieb genommenen Zylinders 1 auszugleichen.

Obige Merkmale sind auch beim Wiederstart eines oder mehrerer Zylinder 1 nach einer Unterbrechung der Betätigung eines oder mehrerer Gaswechselventile und auch nach Unterbrechung der Verbrennung in mindestens einem Zylinder bei Schubabschaltung verwendbar, da hier gleiche Phänomene auftreten. Insbesondere beim Übergang von Schubabschaltung zu hoher Last kann sich nämlich ein erhöhter Druck im Zylinder beim Offnen des Aus- laßventiles einstellen, so daß die Gefahr eines Ventilaus- falls gegeben ist. Hier schafft die Erfindung Abhilfe.