CN110494638B - 用于运行内燃机的方法和内燃机 - Google Patents

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Abstract

在根据本发明的方法的情形中作如下设置，即，燃烧发动机首先在鉴于效率有利的米勒全部运行或阿特金森全部运行中被使用。由这样的全部运行出发切换到部分运行中，其中，为了获得一方面尽可能力矩中性的且另一方面鉴于效率最佳的切换切换至关联于此外待运行的燃烧室的进气门根据第二阀升程曲线的操纵，其中，进气门的通过该第二阀升程曲线所引起的关闭时间鉴于最大容积效率来设计。因为进气门的这样的关闭时间伴随有增加的爆震危险，优选地作如下设置，即，短期或紧邻在切换到第二阀升程曲线上之后且优选地与在燃烧发动机的进气管中的压力的提高同时借助于相位调节器继续在延迟方向上(为了获得阿特金森部分运行)调节进气门的控制时间，当先前设置有米勒全部运行时，或继续在提早方向上(为了获得米勒部分运行)调节进气门的控制时间，当先前同样设置有阿特金森全部运行时。

Description

用于运行内燃机的方法和内燃机
技术领域
本发明涉及一种用于运行带有可在部分运行中运行的往复活塞式燃烧发动机的内燃机的方法。
背景技术
多缸往复活塞式内燃机是已知的，其可临时在所谓的部分运行中运行，在该部分运行中燃烧室的一部分被禁用，从而在这些燃烧室中不执行热力学循环过程。相反，关联于被禁用的燃烧室的活塞由此外激活的燃烧室的活塞拖动。这以对于内燃机的运行而言效率提高的目的实现，因为燃烧室的一部分的禁用在大致保持相同驱动功率的情形中引起剩余激活的燃烧室以明显更高负荷的运行，这伴随以在这些燃烧室中所执行的热力学循环过程的更高的特定效率。为了仅尽可能少地通过拖动被禁用的燃烧室的活塞降低对于激活的燃烧室而言可达到的效率提高一般而言作如下设置，即，关联于被禁用的燃烧室的换气阀在部分运行中保持关闭，由此布置在这些燃烧室内的气体被循环压缩和膨胀，然而不被喷出。由于紧接着通过打开的排气门(Auslassventil)被喷出的气体量的压缩引起的损失功率可以以该方式避免。
为了获得对于由这样的内燃机所驱动的机动车而言的尽可能大的驾驶舒适性，在运行形式(全部运行和部分运行)之间的切换应尽可能力矩中性地且由此在不带有驱动顿挫(Antriebsruckeln)的情形中来实现。为此如下是必要的，即，在切换的情形中待禁用的燃烧室以其来运行的降低的负荷以尽可能最佳协调的方式通过此外激活地待运行的燃烧室以其来运行的增加的负荷来补偿。
由文件DE 10 2011 086 344 A1已知一种带有具有两个气缸排的燃烧发动机的内燃机，在其中对于部分运行而言气缸排中的一个的燃烧室可被禁用。在此作如下设置，即，这些燃烧室依次被禁用，以便于实现由在其中两个气缸排在激活状态中的全部运行至部分运行的尽可能力矩中性的切换。
同样地，文件DE 10 2012 017 275 A1描述了一种带有多个气缸的往复活塞式内燃机，由其中各个在部分运行的范畴中可被禁用。为了实现由全部运行到部分运行上的尽可能力矩中性的切换作如下设置，即，对于该切换而言在待禁用的燃烧室的在多个节拍上运转的节流期间暂时激活可开关的尤其被电机式驱动的压缩机，以便于提高继续激活地待运行的燃烧室的填充。
文件DE 10 2012 004 419 A1公开了一种用于机动车的燃烧发动机的阀传动机构(Ventiltrieb)，其中，燃烧发动机不仅可在全部运行中而且可在部分运行中被运行。为了由全部运行切换到部分运行中作如下设置，即，对于关联于待关闭的燃烧室的进气门(Einlassventil)而言可由借助于第一凸轮的操纵切换至借助于零凸轮(Nullnocken)的(不)操纵，而对于关联于继续待运行的燃烧室的进气门而言由借助于第一凸轮的操纵切换至借助于第二凸轮的操纵。在此，这两个凸轮鉴于由其所引起的气门冲程而言相区别。
由目前未公开的德国专利申请文件10 2016 209 957.4已知一种用于运行带有构造至少两个燃烧室的燃烧发动机的内燃机的方法，这些燃烧室由在气缸壳体中所构造的气缸和在其中被循环上下引导的活塞来限制且在其中在内燃机的运行中热力学循环过程可被执行，其中，然后在燃烧室中的换气借助于分别至少一个进气门和分别至少一个排气门(其借助于凸轮被操纵)来控制，且其中，
- 设置有第一运行状态(全部运行)，在其中不仅在第一燃烧室中而且在第二燃烧室中热力学循环过程被执行，且
- 设置有第二运行状态(部分运行)，在其中在第一燃烧室中热力学循环过程被执行且在第二燃烧室中热力学循环过程不被执行，
其中，为了由第一运行状态切换到第二运行状态中对于操纵关联于第一燃烧室的进气门而言由第一进气凸轮的使用变换至第二进气凸轮的使用。此外，至少关联于第一燃烧室的进气门在操纵的情形中借助于第一进气凸轮在UT之前(尤其在用于获得米勒全部运行(Miller-Vollbetrieb)的UT-60°KW之前)或在UT之后(尤其在用于获得相关的阿特金森全部运行(Atkinson-Vollbetrieb)的UT+100°KW之后)且借助于第二进气凸轮靠近UT被关闭。
在关联于第一燃烧室的进气门通过其备选地由于在运行形式之间的切换被操纵的进气凸轮之间的变换以容积效率、也就是说在结束充量交换(Ladungswechsel，有时也称为换气)之后实际在燃烧室中所包含的新鲜气体的质量相对理论上最大可能的质量的比例的临时提高的目的实现，以便于实现由全部运行到部分运行上的尽可能力矩中性的切换，在此通过点火角度的显著变化不必承受效率的恶化。
在根据文件10 2016 209 957.4的方法的情形中此外可作如下设置，即，在由第一运行状态切换到第二运行状态中之后对于关联于第一燃烧室的进气门而言的控制时间
- 在提早方向上被调节，当对于第一运行状态而言进气关闭设置在UT之前时，或
- 在延迟方向上被调节，当对于第一运行状态而言进气关闭设置在UT之后时。
概括来说，在根据文件10 2016 209 957.4的方法的情形中可因此作如下设置，即，燃烧发动机首先在鉴于效率有利的米勒全部运行或阿特金森全部运行中使用。由这样的全部运行出发切换到部分运行中，其中，为了获得一方面尽可能力矩中性的且另一方面鉴于效率最佳的切换切换至关联于此外待运行的燃烧室的进气门借助于第二进气凸轮的操纵，其中，进气门的通过该第二进气凸轮所引起的关闭时间鉴于最大的容积效率来设计。因为进气门的这样的关闭时间伴随有增加的爆震危险，所以作如下设置，即，短期在切换到第二进气凸轮上之后且优选地与在燃烧发动机的进气管中的压力提高同时借助于相位调节器(Phasensteller)或又在提早方向上(用于获得米勒部分运行)调节进气门的控制时间，当先前同样设置有米勒全部运行时，或又在延迟方向上(为了获得阿特金森部分运行)调节，当先前同样设置有阿特金森全部运行时。
该行动方式引起如下问题，即，基于常规的相位调节器的相对受限制的调节范围，对于紧接在切换之前的米勒或阿特金森全部运行而言不可利用通过该相位调节器原则上能够实现的最早的关闭时间(在米勒全部运行的情形中)或最晚的关闭时间(在阿特金森全部运行的情形中)，因为所限定的调节范围对于设置在切换之后的部分运行而言必须根据先前同样在全部运行中所设置的运行方法(米勒或阿特金森)来维持。然而如果在切换之前通过相位调节器能够实现的最早的关闭时间(在米勒全部运行的情形中)或最晚的关闭时间(在阿特金森全部运行的情形中)不被充分利用，通过变换到第二进气凸轮上鉴于效率在运行形式之间的切换期间借助于容积效率的提高可获得的优势降低，这因此伴随有在燃烧发动机的运行中在切换期间的降低的效率。
发明内容
本发明基于如下任务，即，在一种内燃机的情形中以尽可能简单的方式在内燃机运行中同时尽可能较大的效率的情形中实现由全部运行到部分运行上的尽可能力矩中性的切换。
该任务借助于根据本发明的方法来解决。适合用于执行这样的方法的内燃机同样是本发明的对象。根据本发明的方法的有利的实施方式和根据本发明的内燃机的优选的设计方式由本发明的随后的描述得出。
本发明同样如根据文件10 2016 209 957.4的方法那样基于如下思想，即，以如下方式实现由带有多缸燃烧发动机的内燃机的全部运行到部分运行中的尽可能力矩中性的切换，即，通过禁用一个或多个为此所设置的气缸而取消的转矩部分通过一个或多个此外激活地待运行的燃烧室至少同样通过如下方式被补偿，即，在切换的情形中对于这些燃烧室而言的容积效率、也就是说在结束充量交换之后实际在燃烧室中所包含的新鲜气体的质量相对理论上最大可能的质量的比例被提高且尤其尽可能最大地来设定。由此，独立于进气管压力提高在此外激活运行的燃烧室的燃烧室中可转化的燃料的量且进而由其所产生的驱动力矩可被提高。如下对于提高容积效率是特别有利的，即，这尤其相比于进气管压力的提高(尤其在使用相对成本适宜的废气涡轮增压器的情形中)可相对快速地以如下方式实现，即，此外激活地待运行的燃烧室的进气门的控制时间被调节。在此，控制时间的特别快速的调节可通过操纵这些进气门的凸轮借助于相应的切换装置的变换(如其尤其同样可设置用于待禁用的燃烧室的换气阀的禁用)来实现。
与之相应地设置有一种用于运行内燃机的方法，其中，该内燃机包括至少一个燃烧发动机、优选地外部点火式燃烧发动机、尤其汽油发动机，其构造至少两个燃烧室，所述燃烧室由在气缸壳体中所构造的气缸和在其中被引导的活塞来限制且在其中在内燃机的运行中可执行热力学循环过程，其中，然后在燃烧室中的换气借助于分别至少一个进气门和分别至少一个排气门(其优选地借助于凸轮来操纵)被控制，且其中，
- 设置有第一运行状态，在其中不仅在燃烧室中的第一个中而且在燃烧室中的第二个中热力学循环过程被执行(全部运行)，且
- 设置有第二运行状态，在其中在第一燃烧室中热力学循环过程被执行且在第二燃烧室中热力学循环过程以如下方式不被执行(部分运行)，即，至少燃料到第二燃烧室中的供应被中断且/或燃料的点火被阻止且此外优选地关联于第二燃烧室的进气门和排气门不被操纵且因此保持被关闭。
在此作如下设置，即，为了由第一运行状态到第二运行状态中的切换，对于操纵关联于第一燃烧室的进气门而言由优选地借助于第一进气凸轮所施加的第一阀升程曲线的使用变换至优选地借助于第二进气凸轮所施加的第二阀升程曲线的使用。
为了以有利的方式通过变换对于关联于同样在第二运行状态中激活地被利用的第一燃烧室的进气门而言的阀升程曲线可实现容积效率的提高，此外作如下设置，即，容积效率对于该燃烧室而言(且优选地同样对于第二燃烧室而言)在第一运行状态中不是最大可能的，通过对于一个或多个关联于该或这些燃烧室的进气门而言设置有相对较早的(也就是说明显处在UT之前)或相对较晚的(也就是说明显处在UT之后)的进气关闭(UT：活塞运动的下死点)。这样的行动方式可在现代内燃机的情形中有规律地设置且作为米勒方法(在相对较早的进气关闭的情形中)或阿特金森方法(在相对较晚的进气关闭的情形中)是已知的。该行动方式在内燃机以较小直至中等负荷运行的情形中使得相对较高的效率由于在工作节拍期间在燃烧室中所包括的气体的相对较小的量的相对较强显现的泄压的实现成为可能。因此作如下设置，即，至少关联于第一燃烧室的进气门在借助于第一阀升程曲线的操纵的情形中在UT之前、优选地在UT-60°KW之前或在UT之后、优选地在UT+100°KW之后被关闭。因为由内燃机的全部运行到部分运行中的切换经常仅当内燃机事先(在全部运行中)大致稳定地以较小至中等的负荷来运行时才是有意义地可能的，所以如下对于获得在该(全部)运行中尽可能良好的效率而言原则上是同样有意义的，即，其相应于米勒或阿特金森方法运行。在切换到部分运行中之后，与之相反根据本发明容积效率在此外激活运行的第一燃烧室中相比于全部运行应提高，以便于至少部分补偿第二燃烧室的驱动功率的取消。尤其可设置用于实现尽可能大的容积效率，其中，必要时应考虑限制、如例如爆震的避免。为此，在根据本发明的方法的范畴中作如下设置，即，至少关联于第一燃烧室的进气门在内燃机的部分运行中且因此在根据第二阀升程曲线的操纵的情形中(至少首先)以相比先前的全部运行靠近UT的关闭时间被关闭。尤其可作如下设置，即，关联于第一燃烧室的进气门于是在UT±45°KW、优选地UT±40°KW之间的范围中且特别优选地在UT±30°KW之间被关闭。
为了避免对于进气门而言的关闭时刻的通过在两个(不同的)阀升程曲线之间的切换所引起的移动以相同的程度影响对于关联于第一燃烧室的进气门而言的打开时刻，可优选地作如下设置，即，第二阀升程曲线的宽度相比于第一阀升程曲线的宽度
- 更大，当对于第一运行状态而言进气关闭设置在UT之前时，或
- 更小，当对于第一运行状态而言进气关闭设置在UT之后时。
由此可避免对于关联于第一燃烧室的进气门而言的打开时刻的非期望的移动。尤其可作如下设置，即，对于该进气门而言的根据第二阀升程曲线所引起的打开时刻尽可能精确地或大致与通过第一阀升程曲线所引起的打开时刻相符(例如最大±10°KW的差)。
根据本发明设置用于尽可能力矩中性的且同时鉴于效率最佳的由全部运行到部分运行中的切换的对于第一燃烧室而言的容积效率的最大化可伴随有对于该燃烧室而言的强烈增加的爆震倾向，这原则上是非期望的，因为这要求阻止爆震的对策，其一般而言负面影响效率。对于紧接于切换持续较长的部分运行而言因此根据本发明作如下设置，即，在由第一运行状态切换到第二运行状态中之后对于关联于第一燃烧室的进气门而言的控制时间借助于相位调节器
- (继续)在延迟方向上(优选地直至至少UT+25°KW且此外优选地直至大约或最大UT+55°KW)被调节，当对于第一运行状态而言进气关闭设置在UT之前(米勒运行方法)时，或
- (继续)在提早方向上(优选地直至至少UT-20°KW且此外优选地直至大约或最大UT-55°KW)被调节，当对于第一运行状态而言进气关闭设置在UT之后(阿特金森运行方法)时。
概括来说，在一种根据本发明的方法的情形中作如下设置，即，燃烧发动机首先在鉴于效率有利的米勒全部运行或阿特金森全部运行中被利用。由这样的全部运行出发切换到部分运行中，其中，为了获得一方面尽可能力矩中性的且另一方面鉴于效率尽可能最佳的切换被切换至关联于此外待运行的燃烧室的进气门根据第二阀升程曲线的操纵，其中，进气门的通过该第二阀升程曲线所引起的关闭时间鉴于(只要有意义)最大的容积效率来设计。因为进气门的这样的关闭时间伴随有增加的爆震危险，所以作如下设置，即，短期或紧邻在切换到第二进气凸轮上之后且优选地与在燃烧发动机的进气管中的压力的提高同时借助于相位调节器或继续在延迟方向上(为了获得阿特金森部分运行)调节进气门的控制时间，当先前设置有米勒全部运行时，或继续在提早方向上(为了获得米勒部分运行)调节，当先前同样设置有阿特金森全部运行时。
由此可实现如下，即，对于紧邻在切换之前的米勒或阿特金森全部运行而言通过相位调节器原则上能够实现的最早的关闭时间(在米勒全部运行的情形中)或最晚的关闭时间(在阿特金森全部运行的情形中)可被利用，因为对于运行方法的根据本发明所设置的变换(米勒全部运行至阿特金森部分运行或阿特金森全部运行至米勒部分运行)经由由全部运行至部分运行的切换相位调节器由其终端位置中的一个出发在相应的其他的终端位置的方向上可被调节，为此于是相位调节器的整个调节范围可供使用。由此，通过相位调节器能够实现的最早的关闭时间(在米勒全部运行的情形中)或最晚的关闭时间(在阿特金森全部运行的情形中)可被充分利用，从而通过变换到第二阀升程曲线上鉴于在运行形式之间的切换期间的效率借助于容积效率的提高可获得的优势可被最大化，这因此可伴随有在切换期间在燃烧发动机的运行中的尽可能最佳的效率，因为点火时刻的负面影响效率的延迟调节在由全部运行切换到部分运行中之前可以以转矩匹配的目的被保持相对较小或甚至可完全被避免。
包括至少一个燃烧发动机的根据本发明的内燃机，该燃烧发动机构造至少两个燃烧室，所述燃烧室由构造在气缸壳体中的气缸和在其中被引导的活塞来限制且在其中在内燃机的运行中热力学循环过程可被执行，其中，在燃烧室中的换气借助于分别一个进气门和排气门(其优选地借助于凸轮被操纵)可控制，且其中，对于关联于第一燃烧室的进气门而言不仅设置有两个(不同的)阀升程曲线(其优选地借助于进气凸轮来施加)，在其利用之间借助于切换装置可切换，而且设置有相位调节器，其特征在于控制装置，该控制装置被如此地编程，使得该控制装置可实施根据本发明的方法。
设置用于由内燃机的全部运行切换到部分运行中的对于此外激活地运行的燃烧室的容积效率的提高原则上独立于在内燃机的进气管中的压力的可能的可调节性可被应用，如这例如可通过增压实现的那样。在根据本发明的内燃机的情形中，其因此原则上同样可以是未经增压的内燃机，也就是说在其中燃烧发动机构造成所谓的自吸式发动机。优选地然而可作如下设置，即，尤其紧邻在由第一运行状态切换到第二运行状态中之后在内燃机的进气管中的压力被提高，从而在部分运行中由于一个或多个燃烧室的禁用驱动功率的取消的份额不仅仅通过对于一个或多个此外激活地待运行的燃烧室而言的容积效率的提高而是同样通过由于增加的进气管压力的燃烧室填充的提高且进而通过更大量燃料的转化的可能性来实现。
根据本发明的内燃机可因此具有用于提高在内燃机的进气管中的压力的器件。这些器件可尤其是被集成到内燃机的新鲜气体管路中的压缩机。特别优选的可以是废气涡轮增压器的经压缩的部分，其此外还具有被集成到内燃机的排气管路中的涡轮机，压缩机可通过该涡轮机来驱动。这样的废气涡轮增压器同样可设有用于可变的涡轮机流入(VTG)的装置，通过该装置使得在内燃机的进气管中的压力的相对较快且高效的影响成为可能。
内燃机的新鲜气体管路的最后区段被理解为“进气管”，在其中新鲜气体流被划分成被供应给燃烧发动机的各个燃烧室的部分流，为此进气管构造与燃烧发动机的燃烧室的数量相符的数量的气体引导通道。
用于可变涡轮机流入(VGT)的装置可以以已知的方式包括多个布置在废气涡轮增压器的涡轮机的入口中的导引叶片，其分别可转动地构造，其中，这些导引叶片可共同地借助于调节装置被调节。取决于导引叶片的转动位置，这些导引叶片或多或少地使在涡轮机的入口中的自由流动横截面变窄且此外影响涡轮机叶轮的主要流入的区段和该流入的定向。
在内燃机的进气管中的压力的影响直至达到对于部分运行而言所设置的目标值，由对于全部运行而言所设置的起始值出发一般而言需要相对较长的持续时间，其尤其同样可明显长于对于由第一阀升程曲线切换到第二阀升程曲线上而言对于关联于第一燃烧室的进气门而言必要的持续时间。然而这在根据本发明的方法的情形中是无问题的，因为为了获得尽可能力矩中性的且同时鉴于效率尽可能最佳的由全部运行到部分运行中的切换首先可非常快速实现的在两个阀升程曲线之间的切换以容积效率的短期最大化的目标来设置，进气管压力的连续提高然后可紧接于此，由此使得如下成为可能，即，关联于第一燃烧室的进气门的控制时间借助于相位调节器补充地被调节(由此又引起容积效率的降低)，从而进气管压力的逐渐提高和控制时间的同时进行的调节鉴于对由燃烧发动机所产生的转矩的影响可补偿。由此，不是仅仅力矩中性在阀升程曲线之间的变换的时刻，而是总体上在由全部运行到部分运行中的整个切换上实现。因此根据本发明尤其可作如下设置，即，通过由第一阀升程曲线切换到第二阀升程曲线上实现容积效率的提高，其大于这设置用于在其期间在进气管中的压力的提高的作用尚未完全给出的起始阶段之后的运行。由容积效率的该首先相对较大的提高出发，于是通过对于关联于第一燃烧室的进气门而言的控制时间的相应改变(由此容积效率又一段远地且相反于在进气管中的压力的上升被降低)实现在起始阶段期间和此外大致恒定的驱动力矩。
必要时如下可能是必要的，即，即使在按照根据本发明的方法的行动的情形中在切换之前相对较晚地设定对于至少第一燃烧室而言的点火角度，以便于实现用于准备切换的期望的转矩匹配且尤其转矩降低(由于恶化的效率)。在该情况中如下可能是有意义的，即，对于该切换而言且尤其与由第一运行状态到第二运行状态中的切换同时在提早方向上调节对于第一燃烧室而言先前相对较晚设定的点火角度，从而直接以该切换不仅实现容积效率的最大化而且实现效率的最大化。
因为通过对于关联于第一燃烧室的进气门而言的由第一阀升程曲线到第二阀升程曲线上的切换应实现容积效率的尽可能很大程度的提高，这可引起如下，即，在热力学循环过程的范畴中在该燃烧室中运转的燃烧过程短时间接近爆震极限(Klopfgrenze)或甚至在没有对策的情形中可能超过爆震极限。为了避免这点，按照在其中在切换之前设置有相对较晚设定的点火角度(其对于该切换而言在提早方向上被调节)的根据本发明的方法的一种优选的实施方式作如下设置，即，在由第一运行状态切换到第二运行状态中的情形中点火角度在提早调节之后又在延迟方向上被调节，以便于(补充地)降低爆震危险。
为了实现内燃机的尽可能有利的部分运行，在根据本发明的方法的一种优选的实施方式中可作如下设置，即，对于由第一运行状态到第二运行状态中的切换而言关联于第一燃烧室的进气门和排气门的气门重叠(Ventilüberschneidung)、也就是说同时打开被匹配。这可尤其通过如下方式来实现，即，至少排气关闭或排气控制时间总体上(也就是说额外地同样排气打开)对于相应的排气门而言朝向提早或延迟例如以在0°KW与20°KW之间被调节。
排气控制时间的这样的调节同样可借助于相位调节器实现，一个或多个排气凸轮、必要时集成一个或多个排气凸轮的凸轮轴的相位总体上相对引起一个或多个排气凸轮的旋转的驱动轮通过该相位调节器可被扭转。根据本发明的内燃机可因此同样具有用于改变对于关联于第一燃烧室和/或第二燃烧室的排气门而言的控制时间的相位调节器。因为这样的相位调节器一般而言然而相对迟钝地工作，在根据本发明的方法的一种优选的实施方式中可作如下设置，即，对于操纵关联于第一燃烧室的排气门而言由第一排气凸轮的使用变换至第二排气凸轮的使用，以便于实现排气控制时间的相应的调节。在此可尤其作如下设置，即，第二排气凸轮相比于第一排气凸轮引起相对更晚的排气关闭，当对于第一运行状态而言进气关闭设置在UT之前时，也就是说米勒方法，或引起相对更早的排气关闭，当对于第一运行状态而言进气关闭设置在UT之后时，也就是说阿特金森方法。根据本发明的内燃机为此可包括至少两个用于关联于第一燃烧室的排气门的排气凸轮，其中，在其利用之间借助于切换装置可切换。
带有存储器的控制装置同样是本发明的对象，其中，在该存储器中存储有在其实施的情形中可执行根据本发明的方法的计算机程序。
此外，本发明涉及一种带有用于实施根据本发明的方法的程序编码的计算机程序，当该计算机程序在计算机上被实施时。
不定冠词(“一”和“一个”)被理解为这样的而不被理解为数词。与此相应具体化的部件因此如此来理解，即，这些部件至少存在一次且可多次存在。
附图说明
本发明在下面借助在图纸中所示出的实施例作更详细阐释。在图纸中：
图1：以示意性的图示显示了根据本发明的内燃机，
图2：以示意性的纵截面显示了根据图1的内燃机的燃烧发动机；
图3：显示了用于根据图1的燃烧发动机的凸轮载体；
图4：显示了根据图3的凸轮载体的凸轮对；
图5：以示意性图示显示了根据图3的凸轮载体的区段和切换执行器(Umschaltaktuator)；
图6：显示了用于根据图2的燃烧发动机的换气阀的不同的冲程曲线；
图7：以表格显示了在由全部运行到部分运行中的切换之前和之后根据图1的内燃机的不同运行参数的定量曲线；且
图8：显示了一个图表，在其中对于示例性的米勒全部运行而言(实线)且另一方面对于阿特金森部分运行(虚线)而言示出了在进气门的关闭时刻SZ与进气管压力pS之间的这样的比例，其分别引起达到应通过燃烧发动机来产生的限定的转矩。
具体实施方式
在图1中示意性地示出了根据本发明的内燃机。借助于该内燃机，例如机动车(未示出)可被驱动。
该内燃机包括进一步详细地同样在图2中被示出的燃烧发动机10，其尤其可根据奥托原理(Otto-Prinzip)来运行。燃烧发动机10在与由气缸壳体12与气缸盖14构成的组合中构造多个(此处：四个)气缸16。气缸16在入口侧与新鲜气体管路的进气管18且在出口侧与内燃机的排气管路的排气歧管20导气地相连接。以已知的方式，在由气缸16与在其中被引导的活塞24以及气缸盖14一起限制的燃烧室22中，新鲜气体(基本上空气)与燃料燃烧。为此，燃料可借助于喷射器26被直接喷入到燃烧室22中。在燃料-新鲜空气-混合物的燃烧的情形中形成的废气经由排气管路被导出。
新鲜气体到燃烧室22中的供应和废气从燃烧室22中的导出经由四个换气阀(即每个燃烧室22的两个进气门28和两个排气门30)来控制，其由燃烧发动机10的在图1中未示出的阀传动机构来操纵。根据图2，阀传动机构包括构造曲柄销(Kurbelzapfen)32的曲轴34，其中，曲柄销32与活塞24经由连杆36相连接。由此，活塞24的线性运动被转换成曲轴34的旋转，其中，曲轴34的旋转又引起活塞24的线性运动的周期性方向变换。此外，曲轴34的旋转经由控制传动机构(Steuergetriebe)、例如齿带传动机构38传递到两个凸轮轴40上，由其中每个经由例如摇臂或拖杆(未示出)操纵每个燃烧室22的两个换气阀28,30。从凸轮轴40中，一个构造成进气凸轮轴，也就是说其操纵所有进气门28，而另一个构造成排气凸轮轴且因此操纵所有排气门30。
此外，内燃机包括废气涡轮增压器。该废气涡轮增压器具有被集成到排气管路中的涡轮机42以及被集成到新鲜气体管路中的压缩机44。涡轮机42的由废气流旋转驱动的叶轮(Laufrad)经由轴46驱动压缩机44的叶轮。压缩机44的叶轮的如此所引起的旋转压缩被引导穿过该压缩机的新鲜气体。借助于废气门48可通过如下方式获得增压压力限制，即，在燃烧发动机10以较高转速和/或负荷的运行中废气流的一部分被引导经过涡轮机42。此外，例如以三元催化器的形式的废气后处理装置50被集成到排气管路中。
此外对于凸轮轴40而言，燃烧发动机10分别包括由控制装置52(发动机控制装置)所操控的相位调节器54。通过相位调节器54使得如下成为可能，即，改变且具体地移动对此从属的换气阀28,30的控制时间和因此打开相位。相位调节器54以已知的方式(参见例如文件DE 10 2013 223 112 A1)被集成到凸轮轴40的分别一个传动轮56中。与之相应地，凸轮轴40的相位调节器54分别可具有抗扭地与相应的凸轮轴40相连接的叶片转子(未示出)，其分别在一定程度上可转动地布置在相位调节器54的定子(未示出)内。定子在其圆柱形外面上构造用于啮合齿带传动装置38的齿带的齿的齿轮廓。在相位调节器54的定子与叶片转子之间可构造有多个压力腔，其通过相位调节器(未示出)控制地可有针对性地填充以液体、尤其油，以便于在定子内限定地扭转叶片转子，由此相应于对此从属的换气阀28,30的控制时间的改变的目的，改变在相应的与叶片转子相连接的凸轮轴40和与曲轴32转动驱动地相连接的定子之间的相位角。
此外，内燃机还包括切换装置58，借助于该切换装置不仅对于进气门28而言而且排气门30可由借助于第一凸轮60的操纵被切换至借助于第二凸轮62的操纵。该切换装置58同样可由控制装置52来操控且在图2中仅被示意性地表明。切换装置58的功能基于呈套管状的凸轮载体64(同样参见图3)的纵轴向可移动性，所述凸轮载体抗扭地布置在基础轴(Grundwelle)66上，借助于分别一个切换执行器68(参见图4)，其中，凸轮载体64对于可由其操纵的进气门28和排气门30中的每个而言具有两个不同的凸轮60,62(参见图3和4)，其取决于凸轮载体64的所设定的移动位置备选地与对此从属的进气门28和排气门30共同起作用。
在如其在图2和3中所示出的设计示例中，凸轮载体64中的每个总体上包括四个凸轮对，其分别关联于内燃机的换气阀28,30。借助于由这样的凸轮载体64构造的凸轮60,62，因此根据图1和2的燃烧发动机10的总共两个相邻的气缸16的进气门28或排气门30被操纵，在其中每个气缸16关联有两个进气门28和两个排气门30。在两个关联于第一气缸16的换气阀28,30的凸轮对与两个关联于第二气缸16的换气阀28,30的凸轮对之间，在图3中示出的凸轮载体64此外还构造有以呈Y形的导向槽70的形式的换挡滑杆(Schaltkulisse)。通过该导向槽70与从属的切换执行器68的挺杆72的共同作用，凸轮载体64可被轴向移动以距离x且由此每个凸轮对的分别一个所选出的凸轮60,62与对此从属的换气阀28,30产生有效连接。根据图5，为此例如由在其中换气阀28,30分别与每个凸轮对的右侧(第一)凸轮60处在有效连接中的示出的功能位置出发，右侧的挺杆72可被移出且凸轮载体64由此在与其旋转(在图5中向上)的共同作用中被向右移动以距离x。由于呈Y形的导向槽70在中间的、在图5中的下部的区段中的移出，右侧的挺杆72在此又运动回到移入的位置中。在凸轮载体64以距离x的这样的移动之后，然后分别每个凸轮对的左侧(第二)凸轮62处在与对此从属的换气阀28,30的有效连接中。凸轮载体64以距离x向右的这样的移动此外引起如下，即，左侧的挺杆72被带到与呈Y形的导向槽70的左侧区段的重叠中，从而通过移出该挺杆72，凸轮载体64又可被向左移动以距离x。
作如下设置，即，对于内燃机的部分运行而言燃烧室22的部分量且尤其一半、具体地两个中间的燃烧室22可通过如下方式被禁用，即，燃料至对此从属的喷射器26的供应被中断且关联于这些喷射器的换气阀28,30不再被操纵，也就是说被打开。为此作如下设置，即，每个关联于这样的可禁用的燃烧室22的换气阀28,30的凸轮对构造以所谓的零凸轮的形式的第二凸轮62，其不具有凸轮突起(Nockenerhebung)且因此不引起关联于该凸轮突起的换气阀28,30的打开。在根据图3的凸轮载体64的情形中，分别两个布置在导向槽70的右侧的凸轮对的左侧的凸轮62构造成相应的零凸轮。
在由在其中所有燃烧室22以较低至中等负荷被运行的内燃机的全部运行切换到这样的部分运行中的情形中，在大约与曲轴32的转动相符的非常短的时间段中燃烧室22的一半被禁用，其因此不再可有助于通过燃烧发动机10产生驱动功率。相反地，因为关联于这些燃烧室22的活塞24必须由此外激活运行的燃烧室22的活塞24拖动，所以这些被禁用的燃烧室22以由功率发生器至功率消耗器的方式改变其功能。
因为由全部运行到部分运行中的这样的切换通常应在内燃机的恒定的运行阶段中实现，因此于是同样地驱动功率在切换之前和之后应大致保持恒定。因此，被禁用的燃烧室22的失效必须由此外激活运行的燃烧室22来补偿。这些燃烧室以其在切换之后被运行的负荷为此必须被显著提高且尤其大约被翻倍。为此，在此外激活运行的燃烧室22中所执行的热力学循环过程的一个循环内必须转化明显更大量的燃料，为此大约相应提高的量的新鲜气体是必要的。
这些提高量的新鲜气体一方面应通过在进气管18中的压力借助于废气涡轮增压器的增压压力调节的常见措施的提高来实现。通过新鲜气体的更高压缩，于是更多新鲜气体可被带入到燃烧室22中，从而同样地可转化相应提高量的燃料。
此外作如下设置，即，同样地容积效率且进而在结束充量交换之后实际在燃烧室22中所包含的新鲜气体的质量相对理论上最大可能的质量的比例被提高且尤其被最大化。两个措施组合地引起在部分运行中在一个循环内供应给此外激活运行的燃烧室22的新鲜气体的量相比在切换之前的全部运行的明显提高。
容积效率提高的作用尤其同样由此相对较强地显现，因为对于内燃机而言作如下设置，即，该内燃机在切换到部分运行中之前的全部运行中在所谓的米勒循环中运行，在其中根据该设计示例作如下设置，即，相对较早地且因此明显(例如大约60°)在UT之前关闭进气门28，由此得出燃烧室的不完全的填充。这在图6中借助设置用于在内燃机的全部运行中的所有进气门28的冲程曲线74(第一阀升程曲线)来显示。在切换到部分运行中之后，为此不仅关联于待禁用的燃烧室22的换气阀28,30的凸轮60,62(分别朝向零凸轮)而且(至少部分)关联于此外激活地待运行的燃烧室22的换气阀28,30的凸轮60,62被变换，这些此外激活地待运行的燃烧室22的进气门28于是不再相对较早地而是鉴于容积效率的最大化在UT附近且具体在UT之后若干度关闭，如这借助在图6中所示出的冲程曲线76a(第二阀升程曲线)所显示的那样。
在图7中概括地呈现了这些设置用于尽可能转矩中性地且因此在不带有由内燃机所产生的驱动功率的可感觉的短暂的降低(驱动顿挫)的情形中实现内燃机由全部运行到部分运行中的切换的措施。
在根据图7的图表中，关于时间t(水平轴线)定性地示出了内燃机的不同运行参数的曲线、具体地示出了设置用于同样在部分运行中激活运行的这些燃烧室22的进气门28的关闭时刻(过程曲线(Verlaufslinie)78)、设置用于相同气缸16的排气门30的关闭时刻(过程曲线80)、在进气管中的压力(过程曲线82)以及点火角度(过程曲线84)。在此，通过垂直线条划分的图表的左半部显示了对于内燃机的全部运行而言的相应的运行参数，而右半部显示了在部分运行的起始阶段期间的运行参数的曲线。垂直线的位置因此与切换时刻或者切换过程相符，其相对较快地、即在凸轮轴40的一转内被执行且在曲轴34的一转内起作用。
在相同的较短的时间段中，容积效率提高同样起作用，其通过在鉴于通过其所引起的阀升程曲线且进而控制时间相区分且此外激活地待运行的燃烧室22的进气门28借助于其可被操纵的两个凸轮60,62之间的切换来实现，而在进气管18中的压力提高的效果仅相对缓慢地提升直至所设置的量。
在进气管18中的压力提高的该延迟的效果通过变得快速起作用的容积效率提高通过如下方式来补偿，即，对于关联于同样在部分运行中激活地待运行的燃烧室22的进气门28借助于为此所设置的(第二)凸轮62首先设置有鉴于最大可能的容积效率所设置的冲程曲线。该冲程曲线然而在直接紧接于借助于内燃机的关联于进气凸轮轴40的相位调节器54的切换继续在延迟方向上移动。这大约一直实现，直至在进气管18中的压力达到所设置的值(参见在图6中的冲程曲线76b)。
如下同样可被识别出，即，通过第二凸轮62所引起的第二阀升程曲线(冲程曲线76a,76b)宽于通过第一凸轮60所引起的第一阀升程曲线(冲程曲线74)，这用于如下，即，尽管根据冲程曲线76a的第二阀升程曲线的关闭时刻的延迟调节实现相比第一阀升程曲线(冲程曲线74)大致相同的打开时刻。
图7还显示如下，即，作如下设置，即，在切换之前相对较晚地设定对于燃烧室22而言的点火角度(参见过程曲线84)，以便于实现用于准备切换的期望的转矩匹配且尤其转矩降低(由于恶化的效率)。与由第一运行状态到第二运行状态中的切换同时，然后先前相对较晚设定的点火角度突然在提早方向上被调节，从而直接以该切换不仅实现容积效率而且效率的最大化，分别以尽可能力矩中性的切换。
因为对于关联于在部分运行中此外激活运行的燃烧室22的进气门28而言的冲程曲线76a，其鉴于最大的容积效率来设计，在没有对策的情形中引起强烈提高的爆震倾向，根据图7(参见过程曲线84)作如下设置，即，点火角度在切换之后再次略微(小于这在切换之前所设置的)在延迟方向上被调节，以便于反作用于爆震倾向的这样的提高。
在图7中此外(参见过程曲线80)示出如下，即，与由全部运行到部分运行中的切换同时借助于关联于排气凸轮轴40的相位调节器54实现关联于此外激活运行的燃烧室22的排气门30的关闭的朝向延迟的调节，由此可实现进气门28和排气门30的气门重叠的尽可能最优匹配。图6为此还显示了相应的冲程曲线86，如其对于排气门30而言在全部运行中在切换之前所设置的那样，以及冲程曲线88，如其在结束通过相位调节器54的影响之后在部分运行中对于然后还被操纵的排气门30而言所设置的那样。
因为在实施例中在部分运行中此外激活运行的燃烧室22的排气门30的控制时间的延迟调节借助于相位调节器54来设置，所以可作如下设置，即，对于其而言未设置有借助于切换装置58的可切换性。鉴于排气凸轮轴40，对于借助于两个凸轮60,62的操纵而言的可切换性可因此限制于这样的在内燃机的部分运行中不再被操纵的排气门30上。备选地，然而同样可设置有两个用于同样在部分运行中待操纵的排气门30的凸轮60,62，其具有相同的凸轮运转轨道，从而该切换对于操纵关联于其的排气门30而言保持没有影响。
根据图8的图像再次图解说明了通过根据本发明的方法可获得的优点。在该处，一方面对于示例性的米勒全部运行(实线)且另一方面对于阿特金森部分运行(虚线)示出在进气门28的关闭时刻SZ与进气管压力pS之间的如下这样的比例，其分别引起达到所定义的应通过燃烧发动机10来产生的转矩。如下可被识别出，即，关闭时刻SZ与UT离开越远，分别进气管压力pS必须越高。
对于由全部运行至部分运行的切换而言此时可作如下设置，即，燃烧发动机10紧邻在切换之前在米勒全部运行中运行，其中，借助于相位调节器设置有进气门28的尽可能早的关闭(参见在图8中的点A)。在此所需要的进气管压力pS在考虑待获得的转矩的情形下是最大的。通过变换通过其操纵关联于同样在部分运行中待运行的燃烧室22的这样的进气门28的凸轮60,62，可短期切换到部分运行上，在其中该进气门28的关闭时刻SZ鉴于尽可能大的容积效率来设计(参见图8中的点B)。由于该最大化的容积效率，在点B中的所需要的进气管压力pS与在点A中的那样的进气管压力之间的压力差△pS尽可能小，由此结果点火时刻的为了转矩匹配在阀升程曲线的切换之前被初始化的延迟调节同样可被保持最小。这相应正面地影响燃烧发动机10的运行的效率。
直接紧接于凸轮60,62的变换，根据本发明作如下设置，即，此处所考虑的进气门28的控制时间且进而同样地关闭时刻SZ借助于相位调节器54继续在延迟方向上移动，由此实现燃烧发动机10的阿特金森部分运行。这由相位调节器54的其在米勒全部运行中在切换之前所占据的(最终)位置出发可容易地实现，因为为此设置有相位调节器54由目前所设定的最终位置出发在相位调节器54的另一最终位置的方向上的调节。
由于此处所考虑的进气门28的关闭时刻SZ在切换之后的增加的延迟调节，(想要为了避免爆震或者为了保持较少点火时刻的防止爆震的延迟调节)降低首先通过变换凸轮60,62最大化的容积效率。这与关闭时刻SZ的延迟调节同时引起进气管压力pS的增加，以便于将由燃烧发动机10所产生的转矩保持恒定。这通过进气管压力pS借助于已经描述的措施的并行于延迟调节所实现的提高来确保。
参考符号列表
10 燃烧发动机
12 气缸壳体
14 气缸盖
16 气缸
18 进气管
20 排气歧管
22 燃烧室
24 活塞
26 喷射器
28 换气阀/进气门
30 换气阀/排气门
32 曲柄销
34 曲轴
36 连杆
38 齿带传动机构
40 凸轮轴
42 涡轮机
44 压缩机
46 轴
48 废气门
50 废气后处理装置
52 控制装置
54 相位调节器
56 带轮
58 切换装置
60 第一凸轮
62 第二凸轮
64 凸轮载体
66 基础轴
68 切换执行器
70 导向槽
72 挺杆
74 在全部运行中进气门的冲程曲线
76a 在相位移动之前在部分运行中被操纵的进气门的冲程曲线
76b 在相位移动之后在部分运行中被操纵的进气门的冲程曲线
78 在部分运行中被操纵的进气门的打开时刻的曲线
80 在部分运行中被操纵的排气门的关闭时刻的曲线
82 在进气管中的压力的曲线
84 点火角度的曲线
86 在全部运行中排气门的冲程曲线
88 在相位移动之后在部分运行中被操纵的排气门的冲程曲线。

Claims (13)

1.一种用于运行带有燃烧发动机(10)的内燃机的方法，该燃烧发动机构造至少两个燃烧室(22)，所述燃烧室由构造在气缸壳体(12)中的气缸(16)和在其中被引导的活塞(24)来限制且在其中在所述内燃机的运行中可执行热力学循环过程，其中，于是在所述燃烧室(22)中的换气借助于分别至少一个进气门(28)和分别至少一个排气门(30)来控制，且其中，
- 设置有第一运行状态，在其中不仅在第一燃烧室(22)中而且在第二燃烧室(22)中所述热力学循环过程被执行，且
- 设置有第二运行状态，在其中在所述第一燃烧室(22)中所述热力学循环过程被执行且在所述第二燃烧室(22)中所述热力学循环过程不被执行，
其中，为了由所述第一运行状态切换到所述第二运行状态中对于操纵关联于所述第一燃烧室的进气门(28)而言由第一阀升程曲线的使用变换至第二阀升程曲线的使用，且其中，至少关联于所述第一燃烧室(22)的进气门(28)在操纵的情形中根据所述第一阀升程曲线在UT之前或之后被关闭且根据所述第二阀升程曲线更靠近UT地被关闭，其特征在于，在由所述第一运行状态切换到所述第二运行状态中之后对于关联于所述第一燃烧室(22)的进气门(28)而言的控制时间借助于相位调节器(54)
- 在延迟方向上被调节，当对于所述第一运行状态而言进气关闭设置在UT之前时，或
- 在提早方向上被调节，当对于所述第一运行状态而言进气关闭设置在UT之后时。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一阀升程曲线借助于第一进气凸轮(60)且所述第二阀升程曲线借助于第二进气凸轮(62)被施加到所述进气门(28)上。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，至少关联于所述第一燃烧室(22)的进气门(28)在操纵的情形中根据所述第一阀升程曲线在UT-60°KW之前或在UT+100°KW之后被关闭且/或在操纵的情形中根据所述第二阀升程曲线在UT±45°KW之间的范围中被关闭。
4.根据前述权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二阀升程曲线的宽度相比所述第一阀升程曲线的宽度
- 更大，当对于所述第一运行状态而言进气关闭设置在UT之前时，或
- 更小，当对于所述第一运行状态而言进气关闭设置在UT之后时。
5.根据前述权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，至少关联于所述第一燃烧室(22)的进气门(28)
- 继续在延迟方向上被调节直至至少UT+25°KW，当对于所述第一运行状态而言进气关闭设置在UT之前时，或
- 在提早方向上被调节直至至少UT-20°KW，当对于所述第一运行状态而言进气关闭设置在UT之后时。
6.根据前述权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，为了由所述第一运行状态切换到所述第二运行状态中关联于所述第一燃烧室(22)的进气门和排气门的气门重叠被匹配。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，对于操纵关联于所述第一燃烧室(22)的排气门(30)而言由第一排气凸轮(60)的使用变换至第二排气凸轮(62)的使用。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二排气凸轮(62)相比于所述第一排气凸轮(60)
- 引起相对较晚的排气关闭，当对于所述第一运行状态而言进气关闭设置在UT之前时，或
- 引起相对较早的排气关闭，当对于所述第一运行状态而言进气关闭设置在UT之后时。
9.根据前述权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，在由所述第一运行状态切换到所述第二运行状态中之后在所述内燃机的进气管(18)中的压力提高。
10.根据前述权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，为了由所述第一运行状态切换到所述第二运行状态中，对于所述第一燃烧室(22)而言的事先相对较晚地设定的点火角度在提早方向上被调节。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述点火角度在所述提早调节之后又在延迟方向上被调节。
12.一种带有燃烧发动机(10)的内燃机，所述燃烧发动机构造至少两个燃烧室(22)，所述燃烧室由在气缸壳体(12)中所构造的气缸(16)和在其中被引导的活塞(24)来限制且在其中在所述内燃机的运行中热力学循环过程可被执行，其中，在所述燃烧室(22)中的换气可分别借助于进气门(28)和排气门(30)来控制，且其中，对于关联于第一燃烧室(22)的进气门(28)而言不仅设置有两个在其利用之间借助于切换装置(58)可被切换的阀升程曲线，而且设置有相位调节器(54)，其特征在于控制装置(52)，其被如此地编程，使得该控制装置可实施根据前述权利要求中任一项所述的方法。
13.根据权利要求12所述的内燃机，其特征在于
- 两个用于关联于所述第一燃烧室(22)和/或所述第二燃烧室(22)的排气门(30)和/或进气门(28)的凸轮(60,62)，在其利用之间借助于切换装置(58)可切换，和/或
- 用于影响在所述内燃机的进气管(18)中的压力的器件，和/或
- 用于改变同样对于关联于所述第二燃烧室(22)的进气门(28)而言的控制时间且/或用于改变对于关联于所述第一燃烧室(22)和/或所述第二燃烧室(22)的排气门(30)而言的控制时间的相位调节器(54)。
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