DE102004001724A1 - Verfahren zum Absenken einer Abgastemperatur im Hochlastbereich einer Brennkraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Einlassventil, insbesondere eines Ottomotors oder einer Dieselbrennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, wobei zur Absenkung der Abgastemperatur in einem Hochlastbereich der Brennkraftmaschine bei Überschreiten einer vorbestimmten Abgastemperatur ein Verbrennungsgemisch mit Kraftstoff angereichert wird. Hierbei wird im Hochlastbereich der Brennkraftmaschine bei Überschreiten der vorbestimmten Abgastemperatur und vor bzw. anstatt der Anreicherung des Verbrennungsgemisches mit Kraftstoff ein Schließzeitpunkt des Einlassventils derart nach Früh verstellt, dass dieser vor dem unteren Totpunkt liegt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Einlassventil, insbesondere eines Ottomotors oder einer Dieselbrennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, wobei zur Absenkung der Abgastemperatur in einem Hochlastbereich der Brennkraftmaschine bei Überschreiten einer vorbestimmten Abgastemperatur ein Verbrennungsgemisch mit Kraftstoff angereichert wird, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Die Einhaltung zukünftiger Schadstoffemissionsgrenzwerte erfordert den Einsatz aufwändiger Abgasnachbehandlungssysteme, um die erforderlichen hohen Konvertierungsraten zu erzielen. Dabei ist es insbesondere wichtig, die Emissionsgrenzwerte auch mit zunehmender Laufleistung des Fahrzeugs sicher einzuhalten. Dies bedeutet, dass die Katalysatoren und die Motorsteuerung optimal aufeinander abzustimmen sind, um die Konvertierungseinbußen durch Alterung der Katalysatorbeschichtung zu minimieren.
  • Heute ausgeführte Katalysatoren zeigen, dass die erzielbaren Konvertierungsleistungen nach einer Beaufschlagung des Katalysators mit Abgastemperaturen, die oberhalb einer kritischen Temperaturschwelle liegen, deutlich abnehmen. Deshalb kann es im Fahrzeugbetrieb erforderlich werden, die Abgastemperatur auf einen maximal zulässigen Wert zu begrenzen. Da die Katalysatoren zur Erzielung eines möglichst frühen Light-Offs zunehmend motornah angeordnet werden, liegt hier eine besonders hohe Temperaturbelastung vor. Aber auch für motorfern angeordnete Katalysatoren sind häufig noch Maßnahmen zur Begrenzung der Abgastemperaturen erforderlich. In diesem Zusammenhang sind insbesondere die heute gegenüber konventionellen 3-Wege-Katalysatoren noch weniger temperaturstabilen NOx-Speicherkatalysatoren auf einen wirksamen Schutz gegen unzulässige Abgastemperaturerhöhungen angewiesen. Eine Einbringung von Elementen vor den Katalysator und eine weitere Katalysatorverlagerung an das Ende der Abgasanlage ist nur bedingt zielführend, da sich damit das Anspringverhalten nach einem Kaltstart verschlechtert, was die Emissionsergebnisse negativ beeinflusst.
  • Aufgrund der oben genannten Gründe kann es erforderlich sein, die Abgastemperaturen beim Überschreiten kritischer Werte durch innermotorische Bauteileschutzmaßnahmen abzusenken.
  • Dabei können neben Katalysatoren auch andere Bauteile, wie beispielsweise Abgaskrümmer oder Abgasturbolader, temperaturbestimmend werden. Für die Abgastemperaturabsenkung kommt als effektive Maßnahme die Gemischanreicherung in Betracht. Dabei wird den Zylindern der Brennkraftmaschine mehr Kraftstoff zugeführt als für eine stöchiometrische Verbrennung erforderlich wäre, wodurch sich infolge der starken Verdampfungskühlung des Kraftstoff-Luft-Gemisches und der Erhöhung der inneren Energie der Abgase eine geringere Abgastemperatur einstellt. Als Nachteile ergeben sich dadurch eine Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs und eine Verschlechterung des Emissionsverhaltens. Aus diesen Gründen wird angestrebt, den Bauteileschutz in der Steuerung so restriktiv wie möglich anzuwenden.
  • Bei Motoren mit einer Vorrichtung zur variablen Einstellung der Ventilsteuerzeiten gibt es darüber hinaus Möglichkeiten durch gezielte Parameterwahl das Abgastemperaturniveau zu beeinflussen.
  • 1 zeigt beispielhaft eine Erhebungskurve 10 für das Auslassventil und eine Erhebungskurve 12 für das Einlassventil. Der Kurvenverlauf der Erhebungskurve 12 für das Einlassventil zeigt einen typischen Verlauf für einen Motor, der ohne eine Vorrichtung für variable Ventilsteuerzeiten ausgestattet ist. Dabei ergibt sich hier nur eine kleine Überschneidung zwischen der Erhebungskurve 12 für das Einlassventil und der Erhebungskurve 10 für das Auslassventil. Demgegenüber zeigt ein Kurvenverlauf der Erhebungskurve 14 für ein Einlassventil eine Frühverstellung der Einlassventilerhebungskurve und eine größere Ventilüberschneidung.
  • Es ist bekannt, durch Einstellung einer größeren Ventilüberschneidung den Restgasgehalt im Brennraum zu erhöhen, was zur Folge hat, dass sich die Verbrennungstemperaturen und Abgastemperaturen aufgrund der höheren Wärmekapazität der Brennraumladung verringern. Der Einfluss höherer Brennraumgastemperaturen zu Beginn des Prozesses wird dabei im Bereich sinnvoll einstellbarer Restgasraten überkompensiert. Dieser Effekt kann in einem Motorbetriebsbereich höherer Teillast, jedoch nicht bei Volllast, ausgenutzt werden, da bei maximaler Motorbelastung ein möglichst geringer Restgasanteil erforderlich ist. Des weiteren wird im Bereich des Nennleistungspunktes in der Regel eine Spätverstellung der Einlassnockenwelle realisiert, um durch Ausnutzung gasdynamischer Vorgänge eine möglichst hohe Zylinderfüllung zu erreichen. Dies bedeutet, dass beispielsweise bei stationärer Straßenfahrt die Fahrzeuggeschwindigkeit 16 (vgl. 2), ab der eine Gemischanreicherung zur Abgastemperaturabsenkung erfolgen muss, zu höheren Werten ausgedehnt werden kann, während sich im Punkt maximaler Fahrzeuggeschwindigkeit 18 bzw. maximaler Motorleistung oder auch schon etwas geringeren Fahrzeuggeschwindigkeiten bzw. Motorleistungen wieder der gleiche, erforderliche Lambda-Wert ergibt. Trotzdem ist durch diese Maßnahme insbesondere im Realfahrbetrieb eine spürbare Absenkung des Kraftstoffverbrauches bzw. eine Verbesserung des Emissionsverhaltens erzielbar. Dies ist in 2 veranschaulicht, wobei ein Lambdawert 20 sowie eine Motorleistung 22 über eine Fahrzeuggeschwindigkeit 44 aufgetragen sind. Ein Graph 26 veranschaulicht den Verlauf des Lambdawertes 20 gemäß Erhebungskurve 12 für das Einlassventil (1) und ein Graph 28 veranschaulicht den Verlauf des Lambdawertes 20 gemäß Erhebungskurve 14 für das Einlassventil (1). Wie unmittelbar aus Graph 26 von 2 ersichtlich, muss die Gemischanreicherung bei Ventilsteuerzeiten gemäß Erhebungskurve 14 (1) erst später erfolgen als bei Ventilsteuerzeiten gemäß Erhebungskurve 12 (1), welche einen Verlauf des Lambdawertes 20 gemäß Graph 26 zur Folge hat.
  • Aus der DE 10156140A1 ist eine variable Ventilsteuerung zum Vergrößern einer Überlappung zwischen den Öffnungszeiten eines Einlassventiles und eines Auslassventiles durch eine Ventilsteuerungseinrichtung bei einem Kaltstart eines Verbrennungsmotors bekannt, wobei die Überlappung in einem Auslasshubbereich vor einem oberen Totpunkt und in einem Ansaughubbereich hinter dem oberen Totpunkt liegt. Um die Emission von unverbrannten Kohlenwasserstoffen zu minimieren ist vorgesehen, dass die Ventilsteuerungseinrichtung unmittelbar nachdem der Verbrennungsmotor bei einem Kaltstart angelassen wird, eine Überlappung erzeugt, die im Ansaughubbereich liegt und dann die Überlappung in den Auslasshubbereich erweitert.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Kraftstoffverbrauch und ein Emissionsverhalten im Hochlastbereich der Brennkraftmaschine zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der o. g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
  • Dazu ist es bei einem Verfahren der o. g. Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass im Hochlastbereich der Brennkraftmaschine bei Überschreiten der vorbestimmten Abgastemperatur und bevor das Verbrennungsgemisch mit Kraftstoff angereichert wird, ein Schließzeitpunkt des Einlassventiles derart nach Früh verstellt wird, dass dieser vor dem unteren Totpunkt liegt.
  • Dies hat den Vorteil, dass die Abgastemperatur abgesenkt wird, ohne dass zunächst das Verbrennungsgemisch mit Kraftstoff angereichert werden muss. Hierdurch ist ein thermischer Bauteileschutz im Hochlastbereich der Brennkraftmaschine für Bauteile im Abgastrakt der Brennkraftmaschine sichergestellt, wobei gleichzeitig die Notwendigkeit für die Anreicherung des Verbrennungsgemisches mit Kraftstoff reduziert ist, so dass sich ein niedrigerer Kraftstoffverbrauch ergibt.
  • Beispielsweise bleibt ein Öffnungszeitpunkt des Einlassventiles unverändert.
  • Eine zusätzliche Einflussnahme auf die Abgastemperatur erzielt man dadurch, dass zusätzlich ein Öffnungszeitpunkt des Einlassventiles nach Früh verstellt wird und/oder zusätzlich ein Öffnungszeitraum des Einlassventiles verkleinert wird.
  • Zweckmäßigerweise wird der Zeitpunkt zum Verstellen des Schließzeitpunktes des Einlassventiles nach Früh, der Schließzeitpunkt des Einlassventiles, der Öffnungszeitraum des Einlassventiles und/oder der Öffnungszeitraum des Einlassventiles in Abhängigkeit von einer Motordrehzahl, einer Motorbelastung, einem Öffnungswinkel einer Drosselklappe, einer Zylinderfüllung, einem Zündzeitpunkt, einem Einspritzzeitpunkt, einem Abgasstrom, einer Stellung einer Ladungsbewegungsklappe, einer Abgastemperatur und/oder einer Temperatur eines Katalysators gewählt.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird zusätzlich eine Füllung von Zylindern der Brennkraftmaschine derart verändert, dass diese dieselbe effektive Leistung abgibt wie ohne den Eingriff auf Steuerzeiten des Einlassventiles. Die Füllung wird beispielsweise durch Verändern eines Strömungsquerschnittes eines Ansaugtraktes der Brennkraftmaschine oder durch Verändern eines Ventilhubes des Einlassventiles verändert.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in
  • 1 verschiedene Ventilerhebungskurven für Auslassventil und Einlassventil,
  • 2 eine grafische Darstellung eines Verlaufes des Lambdawertes bzw. eine Motorleistung über die Fahrzeuggeschwindigkeit und
  • 3 eine grafische Darstellung des Verlaufes von Zylinderdruck und Zylindertemperatur über eine Kurbelwellenstellung.
  • 1 zeigt in einer grafischen Darstellung einen Ventilhub 30 aufgetragen über eine Kurbelwellenstellung 32. Eine Erhebungskurve 10 stellt den Verlauf des Ventilhubes 30 eines Auslassventiles dar, eine Erhebungskurve 12 stellt den Verlauf des Ventilhubes 30 eines Einlassventiles bei herkömmlichem Motor ohne eine Vorrichtung für variable Ventilsteuerzeiten dar und Erhebungskurve 14 stellt den Verlauf des Ventilhubes 30 des Einlassventiles bei Verstellung nach Früh dar. Bei 34 befindet sich die Kurbelwellenstellung 32 an einem unteren Totpunkt UT, bei 36 befindet sich die Kurbelwellenstellung 32 bei einem oberen Totpunkt während des Lastwechsels LW-OT und bei 38 befindet sich die Kurbelwellenstellung 32 bei einem unteren Totpunkt UT. Die Erhebungskurve 40 des Einlassventiles zeigt einen Verlauf des Ventilhubes 30 gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und die Erhebungskurve 42 des Einlassventiles zeigt einen Verlauf des Ventilhubes 30 gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäß Verfahrens.
  • Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, einen anderen thermodynamischen Effekt für die Absenkung der Abgastemperatur bei Vorhandensein variabler Ventilsteuerung auszunutzen, als die Anreicherung des Verbrennungsgemisches mit Kraftstoff. Dazu soll spätestens bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit 16, ab der eine Gemischanreicherung zum Bauteileschutz erforderlich werden würde, ein Schließzeitpunkt des Einlassventiles derart eingestellt werden, dass der Schließzeitpunkt des Einlassventiles vor dem unteren Totpunkt UT 38 liegt. Derartige Verläufe des Ventilhubes 30 werden von den Erhebungskurven 40 und 42 des Einlassventiles in 1 veranschaulicht. Der Zeitpunkt des Einleitens dieser Maßnahme sowie die Kurbelwellenstellung für Einlassventilöffnen und Einlassventilschließen werden beispielsweise in Abhängigkeit von der Motordrehzahl, der Motorbelastung, dem Öffnungswinkel der Drosselklappe, der Zylinderfüllung, dem Zündzeitpunkt, dem Einspritzzeitpunkt, dem Abgasstrom, der Stellung einer Ladungsbewegungsklappe, der Abgastemperatur und/oder der Temperatur des/der verbauten Katalysatoren gewählt.
  • Eine beispielhafte Ventilerhebungskurve für das Einlassventil zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist beispielhaft durch den Kurvenverlauf 40 in 1 dargestellt. Hierbei wird nicht nur der Schließzeitpunkt nach Früh vor den UT 38 verstellt, sondern auch ein Abstand zwischen Öffnungszeitpunkt und Schließzeitpunkt des Einlassventiles verringert, so dass das Einlassventil insgesamt eine kürzere Zeit geöffnet ist. Mit den gewählten Ventilsteuerzeiten für das Einlassventil wird erreicht, dass infolge der Abwärtsbewegung des Kolbens und der resultierenden weiteren Expansion eine Temperaturabsenkung des angesaugten Gemisches bzw. der angesaugten Luft erfolgt, so dass der nachfolgende Hochdruckprozess auf einem geringeren Temperaturniveau beginnt (vgl. 3, Bezugszeichen 76). Eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist beispielhaft durch den Kurvenverlauf 42 in 1 dargestellt. Hierbei ist eine höhere Ventilüberschneidung zwischen dem Auslassventil und dem Einlassventil zur Erhöhung des Restgasgehaltes mit der Verstellung des Schließzeitpunktes des Einlassventiles nach Früh kombiniert. Diese Ausführungsform kann auch dann angewendet werden, wenn der Ventiltrieb der Brennkraftmaschine keine variablen Zeiten zwischen Einlassventilöffnen und Einlassventilschließen ermöglicht bzw. ohne die Auslassnockenwelle zu verstellen. Alternativ kann eine Kombination des frühen Einlassventilschließens mit einer externen Abgasrückführung erfolgen.
  • In 2 ist ein Lambdawert 20 sowie eine Motorleistung 22 über eine Fahrzeuggeschwindigkeit 44 aufgetragen. Ein Graph 45 zeigt den Verlauf der Motorleistung über die Fahrzeuggeschwindigkeit 44. Eine maximale Motorleistung ist mit 46 gekennzeichnet. Ein Graph 26 veranschaulicht den Verlauf des Lambdawertes 20 bei Ventilsteuerzeiten für das Einlassventil gemäß Erhebungskurve 12. Ein Graph 28 veranschaulicht den Verlauf des Lambdawertes 20 bei Ventilsteuerzeiten für das Einlassventil gemäß Erhebungskurve 14. Ein Graph 48 veranschaulicht den Verlauf des Lambdawertes 20 bei Ventilsteuerzeiten für das Einlassventil gemäß Erhebungskurve 40. Ein Graph 50 veranschaulicht den Verlauf des Lambdawertes 20 bei Ventilsteuerzeiten für das Einlassventil gemäß Erhebungskurve 42. Wie unmittelbar ersichtlich, kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens die Anreicherung des Verbrennungsgemisches mit Kraftstoff durch Eingriff in den Lambdawert 20 noch weiter in Richtung höhere Fahrzeuggeschwindigkeiten 44 bzw. Motorleistungen 22 verschoben werden.
  • Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens ist schematisch in 3 veranschaulicht. In 3 ist ein Zylinderdruck 52 sowie eine Zylindertemperatur 54 über die Kurbelwellenstellung 32 aufgetragen. Mit 56 ist ein unterer Totpunkt UT, mit 58 ist ein oberer Totpunkt beim Ladungswechsel LW-OT, mit 60 ist ein unterer Totpunkt UT, mit 62 ist ein oberer Totpunkt beim Hochdruckprozess HD-OT und mit 64 ist ein unterer Totpunkt UT bezeichnet. Ein Graph 65 veranschaulicht den Verlauf des Zylinderdruckes 52 über die Kurbelwellenstellung 32 bei einem konventionellen Verfahren für die Ventilsteuerzeiten für das Einlassventil gemäß der Erhebungskurve 12 von 1. Ein Graph 66 veranschaulicht den Verlauf des Zylinderdruckes 52 über die Kurbelwellenstellung 32 bei dem erfindungsgemäßen Verfahren für die Ventilsteuerzeiten für das Einlassventil gemäß der Erhebungskurve 40 von 1. Ein Graph 68 veranschaulicht den Verlauf der Zylindertemperatur 54 über die Kurbelwellenstellung 32 bei einem konventionellen Verfahren für die Ventilsteuerzeiten für das Einlassventil gemäß der Erhebungskurve 12 von 1. Ein Graph 70 veranschaulicht den Verlauf der Zylindertemperatur 54 über die Kurbelwellenstellung 32 bei dem erfindungsgemäßen Verfahren für die Ventilsteuerzeiten für das Einlassventil gemäß der Erhebungskurve 40 von 1. Pfeile 72 kennzeichnen eine Kurbelwellenstellung 32, bei der das Einlassventil jeweils geschlossen wird und Pfeile 74 kennzeichnet eine Kurbelwellenstellung 32 bei der das Auslassventil jeweils geöffnet wird. Mit 76 ist die Abgastemperaturabsenkung durch das erfindungsgemäße Verfahren bezeichnet. Aus dem Vergleich der Graphen 65 mit 66 bzw. 68 mit 70 ergibt sich unmittelbar, dass am Beginn des Hochdruckprozesses zwischen UT 60 und HD-OT 62 durch das erfindungsgemäße Verfahren der Zylinderdruck 52 und auch die Zylindertemperatur 54 abgesenkt werden. Am Ende eines Zyklus ergibt sich dadurch die Abgastemperaturabsenkung 76 nach dem unteren Totpunkt 64.
  • Ergänzend kann es beispielsweise vorgesehen sein, bei dem beschriebenen Verfahren zur Einlassventilverstellung und bei Vorhandensein einer einstellbaren Drosselvorrichtung im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine den Strömungsquerschnitt und damit die Füllung der Zylinder derart anzupassen, dass die Brennkraftmaschine eine gleiche effektive Leistung abgibt wie ohne den Eingriff in die Einlassventilsteuerzeiten. Eine Füllungsanpassung kann auch über eine Anpassung des Ventilhubes erfolgen.
  • Die Ventilerhebungskurven müssen nicht zwingend die in 1 dargestellte Form haben, sondern können je nach dem Mechanismus der Ansteuerung beliebige Kurvenverläufe darstellen. Insbesondere ist hierbei auch eine rechteckige Form möglich, die beispielsweise bei variablen, mechanischen Ventiltriebssystemen angestrebt wird.
  • Mit der vorstehend beschriebenen Erfindung ist es ferner möglich, bei gleich bleibender Bedatung des Bauteileschutzes mittels Gemischanreicherung oder nur teilweiser Rücknahme der Gemischanreicherung den Edelmetallgehalt von Katalysatoren abzusenken. Fahrzeuge mit magerlauffähigen Brennkraftmaschinen, die im Neuen Europäischen Fahrzyklus NEFZ mit thermisch ungeschädigten Katalysatoren (mit einer gespeicherten Schwefelmasse <0,2 Gramm/Liter Katalysatorvolumen) und einem zeitlichen gefeuerten Magerbetriebsanteil (ohne Schubphasen) mit Lambda >1,15 von zumindest 250 Sekunden (insbesondere mindestens 350 Sekunden) eine HC-Emission von <0,07 Gramm/Kilometer und eine NOx-Emission von <0,05 Gramm/Kilometer erreichen, werden heute im Stand der Technik mit Katalysatoren ausgerüstet, die Edelmetallgehalte von >100 g/ft3 (3,59 g/dm3) aufweisen.
  • Bei Einsatz von Katalysatorsystemen bestehend aus zumindest einem Hauptkatalysator (NOx-Speicherkatalysator) und eventuell zumindest einem vorgeschalteten Vorkatalysator kann der Edelmetallgehalt zumindest eines Katalysators auf ≤ 100 g/ft3 (3,59 g/dm3), insbesondere auf ≤ 80 g/ft3 (2,87 g/dm3) und vorzugsweise auf ≤ 60 g/ft3 (2,15 g/dm3) abgesenkt werden, ohne dass sich die Emissionen im NEFZ mit zunehmender Fahrzeuglaufleistung gegenüber der ursprünglichen Ausführung mit höherem Edelmetallgehalt und ohne dem erfindungsgemäßen Verfahren verschlechtern. Wird die Brennkraftmaschine stöchiometrisch betrieben und der Hauptkatalysator als konventioneller 3-Wege-Katalysator ausgeführt, kann der Edelmetallgehalt zumindest eines Katalysators auf ≤ 40 g/ft3 (1,43 g/dm3), insbesondere auf ≤ 30 g/ft3 (1,08 g/dm3) und vorzugsweise auf ≤ 20 g/ft3 (0,72 g/dm3) abgesenkt werden.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Einlassventil, insbesondere eines Ottomotors oder einer Dieselbrennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, wobei zur Absenkung der Abgastemperatur in einem Hochlastbereich der Brennkraftmaschine bei Überschreiten einer vorbestimmten Abgastemperatur ein Verbrennungsgemisch mit Kraftstoff angereichert wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Hochlastbereich der Brennkraftmaschine bei Überschreiten der vorbestimmten Abgastemperatur und vor bzw. anstatt der Anreicherung des Verbrennungsgemisches mit Kraftstoff, ein Schließzeitpunkt des Einlassventiles derart nach Früh verstellt wird, dass dieser vor dem unteren Totpunkt liegt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Öffnungszeitpunkt des Einlassventiles unverändert bleibt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Öffnungszeitpunkt des Einlassventiles nach Früh verstellt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungszeitpunkt des Einlassventiles in Abhängigkeit von einer Motordrehzahl, einer Motorbelastung, einem Öffnungswinkel einer Drosselklappe, einer Zylinderfüllung, einem Zündzeitpunkt, einem Einspritzzeitpunkt, einem Abgasstrom, einer Stellung einer Ladungsbewegungsklappe, einer Abgastemperatur und/oder einer Temperatur eines Katalysators gewählt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Öffnungszeitraum des Einlassventiles verkleinert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungszeitraum des Einlassventiles in Abhängigkeit von einer Motordrehzahl, einer Motorbelastung, einem Öffnungswinkel einer Drosselklappe, einer Zylinderfüllung, einem Zündzeitpunkt, einem Einspritzzeitpunkt, einem Abgasstrom, einer Stellung einer Ladungsbewegungsklappe, einer Abgastemperatur und/oder einer Temperatur eines Katalysators gewählt wird.
  7. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitpunkt zum Verstellen des Schließzeitpunktes des Einlassventiles nach Früh und/oder der Schließzeitpunkt des Einlassventiles in Abhängigkeit von einer Motordrehzahl, einer Motorbelastung, einem Öffnungswinkel einer Drosselklappe, einer Zylinderfüllung, einem Zündzeitpunkt, einem Einspritzzeitpunkt, einem Abgasstrom, einer Stellung einer Ladungsbewegungsklappe, einer Abgastemperatur und/oder einer Temperatur eines Katalysators gewählt wird.
  8. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Füllung von Zylindern der Brennkraftmaschine derart verändert wird, dass diese dieselbe effektive Leistung abgibt wie ohne den Eingriff auf Steuerzeiten des Einlassventiles.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung durch Verändern eines Strömungsquerschnittes eines Ansaugtrakt ist der Brennkraftmaschine verändert wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung durch Verändern eines Ventilhubes des Einlassventiles verändert wird.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005054753A1 (de) * 2005-11-17 2007-05-24 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zur Reduzierung der Abgastemperatur eines Verbrennungsmotors, Verbrennungsmotor und Motorsteuerungseinheit
DE102009010308A1 (de) * 2009-02-24 2010-08-26 Volkswagen Ag Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Abgastemperaturregelung
EP2233706A1 (de) * 2009-03-26 2010-09-29 Helmut Weispfenning Kolbenbrennkraftmaschine
DE102005004880B4 (de) * 2005-02-03 2015-05-28 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Abgastemperaturregelung
AT515614A1 (de) * 2014-04-01 2015-10-15 Avl List Gmbh Verfahren zum Erwärmen von abgasführenden Komponenten
US10066560B2 (en) 2014-02-07 2018-09-04 Audi Ag Method for operating an internal combustion engine and corresponding internal combustion engine

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005004880B4 (de) * 2005-02-03 2015-05-28 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Abgastemperaturregelung
DE102005054753A1 (de) * 2005-11-17 2007-05-24 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zur Reduzierung der Abgastemperatur eines Verbrennungsmotors, Verbrennungsmotor und Motorsteuerungseinheit
DE102005054753B4 (de) * 2005-11-17 2016-04-14 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Reduzierung der Abgastemperatur eines Verbrennungsmotors
DE102009010308A1 (de) * 2009-02-24 2010-08-26 Volkswagen Ag Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Abgastemperaturregelung
EP2233706A1 (de) * 2009-03-26 2010-09-29 Helmut Weispfenning Kolbenbrennkraftmaschine
US10066560B2 (en) 2014-02-07 2018-09-04 Audi Ag Method for operating an internal combustion engine and corresponding internal combustion engine
AT515614A1 (de) * 2014-04-01 2015-10-15 Avl List Gmbh Verfahren zum Erwärmen von abgasführenden Komponenten

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