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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach
Gattung der unabhängigen Ansprüche.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung sind auch ein Computerprogramm und ein
Computerprogrammprodukt.
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Aus
der
DE 4141 051 , der
EP 1 573 194 , der
EP 1 333 157 , und der
DE 10 2006 057 247 sind
bereits eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
bekannt, bei dem eine Wärmekraftmaschine mit der Brennkraftmaschine gekoppelt
ist. Dabei ist mindestens ein Wärmeübertrager
in einem Abgasstrang der Brennkraftmaschine mindestens integriert.
Der Wärmeübertrager ist in einen Kreisprozess
der Wärmekraftmaschine als Verdampfer oder Überhitzer
eingebunden. Die Wärmekraftmaschine arbeitet nach dem Rankine-Kreisprozess.
In dem Rankine-Kreisprozess fördert eine Pumpe ein Fluid
zuerst durch den Wärmeübertrager, der beispielsweise
in dem Abgasstrang der Brennkraftmaschine angeordnet ist, wobei
die Flüssigkeit verdampft bzw. überhitzt wird.
Ein so entstandener Dampf wird weiter in eine Entspannungseinrichtung geleitet,
wo der Dampf eine Expansionsmaschine antreibt. Anschließend
wird der Restdampf in einem nachgeordneten Kondensator auskondensiert.
Anschließend durchläuft das Fluid erneut den selben Rankine-Kreisprozess.
Die Strömungsmaschine ist dabei beispielsweise direkt mit
der Brennkraftmaschine gekoppelt und erhöht so die Leistung
der Brennkraftmaschine. Alternativ oder zusätzlich dazu treibt
die Expansionsmaschine ein oder meh rere Nebenaggregate insbesondere
einen Generator an und verbessert somit die Brennstoffausnutzung.
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Die
genannten Vorrichtungen und Verfahren beruhen darauf, dass durch
die Verbrennung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs in der Brennkraftmaschine ein
heißes Abgas entsteht, dass eine ausreichende Wärmemenge
zum Betreiben der Wärmekraftmaschine zur Verfügung
stellt. Wird die Brennkraftmaschine in einem Betriebszustand wie
beispielsweise einem Schubbetrieb oder Bremsbetrieb betrieben, in dem
keine heißen Abgase durch die Verbrennung entstehen, reicht
die Wärmemenge die durch den Wärmeübertrager
aufgenommen wird nicht aus, um den Rankine-Kreisprozess aufrecht
zu erhalten. Zusätzlich erhöht sich bei längerem
Ausbleiben einer ausreichenden Wärmemenge durch die Abkühlung des
wärmeaufnehmenden Wärmeübertragers auch die
Zeitdauer die benötigt wird um den Rankine-Kreisprozess
wieder zu starten.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung, das erfindungsgemäße
Verfahren, das erfindungsgemäße Computerprogramm
und das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt
mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche hat
demgegenüber den Vorteil, dass bei einer Brennkraftmaschine
mit einer in einer Abgas- oder Abgasrückführleitung
angeordneten Drossel, eine Wärmekraftmaschine durch eine von
der Brennkraftmaschine erzeugte Wärmemenge angetrieben
wird, wobei in einer ersten nicht befeuerten Betriebsart der Brennkraftmaschine
ein erster Sollwert vorgegeben wird, wobei eine erste eine Temperatur
der Brennkraftmaschine charakterisierende Betriebskerngröße
erfasst wird, wobei eine erste Ansteuergröße zur
Ansteuerung der Drossel abhängig vom ersten Sollwert und
der ersten Betriebskerngröße ermittelt wird, wobei
die Drossel gemäß der ersten Ansteuergröße
angesteuert wird, wobei die Wärmekraftmaschine mittels
der so erzeugten Wärmemenge angetrieben wird. Das bedeutet,
dass in einem nicht befeuerten Betrieb der Brennkraftmaschine, beispielsweise
einem Brems- oder Schubbetrieb durch das Schließen der
Drossel mechanische Energie in thermische Energie umgewandelt wird.
Diese thermische Energie kann dann zum Schutz vor Auskühlen
oder sogar zum Betreiben der Wärmekraftmaschine genutzt
werden. Die Drossel wird dabei beispielweise temperaturgeregelt
und/oder Bremskraftanforderungsgeregelt.
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Der
Rankine-Kreisprozess wird also auch bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine
in einem Betriebszustand wie zum Beispiel einem Schubbetrieb in
dem kein heißes Abgas durch die Verbrennung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs
in der Brennkraftmaschine erzeugt wird, aufrechterhalten. Das heißt
eine Wärmekraftmaschine die nach dem Rankine-Kreisprozess
arbeitet kann damit auch während des Schubbetriebs oder
während Bremsvorgängen betrieben werden. Dadurch
lassen sich beispielsweise durch die Nutzung einer Motorbremse bei
einer Bergabfahrt eines Nutzkraftfahrzeugs, Nebenaggregate die von
der Wärmekraftmaschine angetrieben werden weiter betreiben.
Zu dem wird die durch das Abkühlen der Komponenten der
Wärmekraftmaschine bei einem vorübergehenden Abschalten
des Rankine-Kreisprozesses verursachte, aus dem Stand der Technik
bekannte Verzögerung bis zum erneuten Start des Rankine-Kreisprozesses
vermieden. Dadurch wird beispielsweise ein durch die Wärmekraftmaschine
angetriebener, in der Brennkraftmaschine angeordneter Turbolader
ohne Verzögerung verfügbar.
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Durch
die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten
Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen
des im unabhängigen Anspruch angegebenen Verfahrens möglich.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine zweite einen Kurbelwellenwinkel
der Brennkraftmaschine charakterisierende Betriebskerngröße
erfasst wird, wobei eine zweite Ansteuergröße
zur Ansteuerung eines in der Brennkraftmaschine angeordneten ersten
Gaswechselventils, abhängig von der zweiten Betriebskerngröße
ermittelt wird, und das erste Gaswechselventil gemäß der
zweiten Ansteuergröße angesteuert wird. Das bedeutet,
dass die im nicht befeuerten Betrieb der Brennkraftmaschine erzeugte
thermische Energie durch eine geeignete Ansteuerung beispielsweise
eines Gaswechselventils wie beispielsweise eines Auslassventils
der Brennkraftmaschine verbessert wird. Das Auslassventil wird dabei
beispielsweise in einem Arbeitsspiel eines Zylinders während
eines Kompressionshubs kurz bevor der Zylinder den oberen Totpunkt
erreicht beispielsweise ganz oder teilweise geöffnet. Durch
die Kompression des Gases in dem Zylinder entsteht eine hohe Temperatur.
Das heiße Gas wird beim Austritt aus dem Zylinder durch die
Drossel im Abgasstrang weiter erhitzt und erwärmt somit
den Wärmeübertrager. Dadurch wird zusätzlich
thermischen Energie gewonnen.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die zweite Betriebskerngröße
erfasst wird, wobei eine dritte Ansteuergröße
zur Ansteuerung eines in der Brennkraftmaschine angeordneten zweiten
Gaswechselventils abhängig von der zweiten Betriebskerngröße ermittelt
wird, und das zweite Gaswechselventil gemäß der
dritten Ansteuergröße angesteuert wird. Das bedeutet,
dass die thermische Energie die im nicht befeuerten Betrieb der
Brennkraftmaschine beispielsweise im Brems- oder Schubbetrieb gewonnen wird
durch eine geeignete Ansteuerung, beispielsweise eines Einlassventils
zusätzlich zur Ansteuerung des Auslassventils weiter verbessert
wird. Dazu wird das Einlassventil beispielsweise im Arbeitstakt geöffnet,
um Luft anzusaugen. Dadurch wird die bei einem Viertakt-Motor übliche
Ventilansteuerung so geändert, dass Luft in zwei der vier
Takte (1 und 3) angesaugt wird und in zwei der vier Takte (2 und
4) komprimiert und zur Erwärmung des Wärmeübertragers
ausgeschoben wird.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn in der ersten Betriebsart ein zweiter Sollwert
für einen Ventilhub, einen Ventilhubverlauf, ein Öffnungszeitpunkt, ein
Schließzeitpunkt und/oder eine Öffnungsdauer des
ersten Gaswechselventils und/oder des zweiten Gaswechselventils
vorgegeben wird. Das bedeutet, dass die erste Ansteuergröße
und/oder die zweite Ansteuergröße zur Ansteuerung
des ersten Gaswechselventils bzw. des zweiten Gaswechselventils beispielsweise
zur Optimierung der Energieumwandlung von mechanischer Energie in
thermischer Energie aufeinander abgestimmt sind. Beispielsweise wird
die erzeugte thermische Energie größer, wenn der
Ventilhub des Auslassventils beim Ausschieben klein genug ist, um
eine zusätzliche Drosselwirkung zu entfalten. Das Einlassventil
wird beispielsweise im Arbeitstakt vollständig geöffnet,
um möglichst viel neue Luft anzusaugen.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn der erste Sollwert für den Ventilhub
des ersten Gaswechselventils und/oder des zweiten Gaswechselventils
in der ersten Betriebsart bei 5% bis 40% vorzugsweise bei 7,5% bis
30% des maximalen Ventilhubs des ersten Gaswechselventils bzw. des
zweiten Gaswechselventils liegt.
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Das
bedeutet, dass beispielsweise bei nicht vollständig geöffnetem
Auslassventil eine besonders gute Energieumwandlung möglich
ist.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn der erste Sollwert (S) die Gastemperatur
am Eingang des Wärmeübertragers bezeichnet.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn der erste Sollwert größer
als 200°C vorzugsweise größer als 300°C
gewählt wird. Zur Aufrechterhaltung des Rankine-Kreisprozesses
ist es demgemäß besonders vorteilhaft, Temperaturen
größer als 200°C am besten größer
als 300°C während des Betriebs der Brennkraftmaschine
im nicht befeuerten Betriebszustand zu erhalten.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn ein Teil oder das gesamte ausgeschobene
Gas auf die Ansaugseite zurückgeführt wird, um
somit das Temperaturniveau anzuheben. Dazu wird ein Massenstromverhältnis
zwischen einer ersten Abgasmasse, die durch ein Abgasrohr aus einer
in der Brennkraftmaschine angeordneten Brennkammer ausgeleitet wird und
einer zweiten Abgasmasse, die durch eine Abgasrückführungsleitung
von dem Abgasrohr zur Brennkammer zurückgeführt
wird, größer als Eins, insbesondere größer
als 1,7 eingestellt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es zeigen:
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1 schematisch
den Aufbau einer Brennkraftmaschine,
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2 einen
Ablaufplan eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen
Verfahrens,
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3 schematisch
eine erste Möglichkeit zur Ansteuerung von Gaswechselventilen,
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4 eine
zweite Möglichkeit zur Ansteuerung von Gaswechselventilen.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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In 1 ist
schematisch eine Brennkraftmaschine 100 beispielweise ein
Otto- oder Dieselmotor mit mindestens einer Brennkammer 108 dargestellt. Die
Brennkraftmaschine 100 kann dabei über mehr als
eine Brennkammer 108 verfügen und wird beispielsweise
zum Antreiben eines Nutzkraftfahrzeugs verwendet. Dazu wird Frischluft über
ein Saugrohr 111 durch ein Einlassventil 109 in
die Brennkammer 108 eingebracht. Durch einen in 1 nicht
dargestelltes Einspritzventil wird Kraftstoff entweder in das Saugrohr 111 oder
direkt in die Brennkammer 108 eingebracht. Ein so entstandenes
Kraftstoff-Luft-Gemisch wird beispielsweise im Falle eines Ottomotors durch
eine in 1 nicht dargestellte Zündkerze
gezündet. Die durch die Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemischs
in der Brennkammer 108 entstehende thermische Energie wird
mittels eines in der Brennkammer angeordneten Kolbens 112 in
mechanische Energie umgewandelt und über einen Pleuel 113 an
eine Kurbelwelle 114 übertragen. Eine so entstehende
Drehung der Kurbelwelle 114 wird durch einen Kurbelwellenwinkelsensor 115 in
bekannter Weise erfasst.
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Ein
bei der Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemischs in der Brennkammer 108 entstehendes
heißes Abgas wird über ein Auslassventil 110 in
ein Abgasrohr 102 ausgeleitet. Das heiße Abgas durchströmt
dabei einen Wärmeübertrager 101 und eine
Drossel 107.
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Der
Wärmeübertrager 101 ist Teil eines Wärmeprozesses
der außer dem Wärmeübertrager 101, eine
arbeitsleistende Expansionsmaschine 103, einen Kondensator 106 und
eine Pumpe 105 erfasst.
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Die
Pumpe 105 pumpt ein Fluid, durch den Wärmeübertrager 101.
Dort verdampft das Fluid und expandiert arbeitsleistend in der Expansionsmaschine 103.
Somit wird die von dem Wärmeübertrager 101 aufgenommene
Energie in der Expansionsmaschine 103 in mechanische oder
mittelbar in elektrische Energie umgewandelt. In dem die Expansionsmaschine 103 nachgeordneten
Kondensa tor 106 kondensiert der Abdampf. Anschließend
wird das Fluid von der Pumpe 105 aus dem Kondensator 106 wieder
in den Wärmeübertrager 101 gefördert,
und der Kreislauf so geschlossen.
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Im
Falle dass die Expansionsmaschine 103 mittelbar eine elektrische
Energie erzeugt, wird diese beispielsweise einem Speicher 123 beispielsweise einer
Batterie zugeführt. Alternativ dazu kann eine von der Expansionsmaschine
erzeugte mechanische oder mittelbare elektrische Energie auch direkt
an einen Verbraucher, beispielsweise eine Klimaanlage oder einen
Turbolader abgegeben werden.
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Alternativ
zu der in 1 gezeigten Anordnung der Drossel 107 nach
dem Wärmeübertrager 101 ist es auch möglich,
die Drossel 107 vor dem Wärmeübertrager 101 im
Abgasrohr 102 anzuordnen.
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Weiter
kann mehr als ein Wärmeübertrager 101 und/oder
mehr als eine Drossel 107 vorgesehen sein.
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Falls
die Brennkraftmaschine 100 über eine separate
Leitung zur Abgasrückführung verfügt,
können der Wärmeübertrager 101 und
die Drossel 107 alternativ oder zusätzlich auch
in der Abgasrückführleitung angeordnet sein.
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Bei
den dargestellten Gaswechselventilen, dem Einlassventil 109 und
dem Auslassventil 110 handelt es sich beispielsweise um
elektrohydraulisch verstellbare Ventile, bei denen Öffnungszeitpunkte, Schließzeitpunkte, Öffnungsdauer
und/oder Öffnungshub beispielsweise durch einen voll variablen Ventiltrieb
beliebig eingestellt werden können. Alternativ dazu kann
auch jeder andere Ventilsteuermechanismus wie beispielweise eine
Kipphebelsteuerung eingesetzt werden, der zusätzlich zur
Nockenwellen über mindestens eine weitere Steuervorrichtung
verfügt.
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Die
Brennkraftmaschine 100 umfasst zudem einen Temperatursensor 124,
der beispielsweise eine Temperatur der Brennkraftmaschine 100 erfasst.
Alternativ dazu, kann jede andere die Temperatur der Brennkraftmaschine 100 charakterisierende Betriebskerngröße
der Brennkraftmaschine 100, wie beispielsweise ei ne Katalysatortemperatur
erfasst werden. Auch eine Modellberechnung der Temperatur der Brennkraftmaschine 100 aus
anderen Betriebsgrößen ist möglich.
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Das
Temperatursignal des Sensors 124 wird im Beispiel in 1 von
einer ersten Erfassungseinrichtung 125 in einem Steuergerät 116 erfasst.
Die erste Erfassungseinrichtung 125 ermittelt daraus in bekannter
Weise eine erste die Temperatur der Brennkraftmaschine 100 charakterisierende
Betriebskerngröße T. Im Beispiel aus 1 handelt
es sich dabei um die Temperatur T der Brennkraftmaschine 100 selbst.
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Eine
ebenfalls im Steuergerät 116 angeordnete zweite
Erfassungseinrichtung 121 erfasst ein von einem Pedalweggeber 122 gesendetes
Signal und ermittelt daraus einen Pedalweg PW. Der Pedalweg PW nimmt
dabei Werte zwischen 0 und 100% an, wobei der Wert PW = 0% bedeutet,
dass ein beispielsweise in dem Nutzkraftfahrzeug angeordnetes Pedal,
welches einen Drehmomentenwunsch eines Fahrers an die Brennkraftmaschine 100 aufnimmt, nicht
gedrückt ist. PW = 100% bedeutet hingegen, dass das Pedal
vollständig gedrückt ist. Alternativ dazu kann
jede andere Größe verwendet werden, die wie beispielsweise
eine Ausgangsgröße einer automatischen Geschwindigkeitsregelung
den Drehmomentenwunsch an die Brennkraftmaschine 100 charakterisiert.
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Eine
dritte Erfassungseinrichtung 118 erfasst das von dem Kurbelwellenwinkel 115 gesendetes
Signal und ermittelt daraus in bekannter Weise ein Kurbelwellenwinkel
KW.
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In
dem Steuergerät 116 ist eine erste Vorgabeeinrichtung 119 angeordnet,
die einen ersten Sollwert S beispielsweise eine Solltemperatur der
Brennkraftmaschine vorgibt. Beispielsweise wird der erste Sollwert
S in einem Temperaturbereich größer als 200°C
vorzugsweise >= 300°C
gewählt. Die Wahl des ersten Sollwerts S hängt
von der Art der verwendeten Wärmekraftmaschine ab. Beispielsweise
wird der erste Sollwert S als eine Temperatur gewählt,
bei der die Wärmekraftmaschine nach dem Rankine-Kreisprozess
besonders gut betrieben werden kann.
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Das
Steuergerät 116 umfasst außerdem eine zweite
Vorgabeeinrichtung 120, die einen zweiten Sollwert H vorgibt.
Bei dem zweiten Sollwert H handelt es sich beispielsweise um einen
Sollventilhub für das erste Gaswechselventil, beispielsweise
das Auslassventil 110 oder das zweite Gaswechselventil
beispielsweise das Einlassventil 109. Der Sollhub liegt dabei
bei ca. 5% bis 40% des maximalen Ventilhubs bevorzugt bei 7,5% bis
30% des im Normalbetrieb maximalen Ventilhubs. Der genaue Wert des
Sollhubs wird in einem Applikationsschritt ermittelt.
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In
dem Steuergerät 116 ist eine Berechnungseinheit 117 vorgesehen,
die den ersten Sollwert S, den zweiten Sollwert H, die Temperatur
T, den Kurbelwellenwinkel KW und den Pedalweg PW einließ und
daraus ein erstes Ansteuersignal DSH, ein zweites Ansteuersignal
ASH und ein drittes Ansteuersignal ESH ermittelt. Das erste Ansteuersignal DSH
dient zur Ansteuerung der Drossel 107. Das zweite Ansteuersignal
ASH dient zur Ansteuerung des ersten Gaswechselventils, beispielsweise
des Auslassventils 110. Das dritte Ansteuersignal ESH dient
zur Ansteuerung des zweiten Gaswechselventils, beispielsweise des
Einlassventils 109. Alternativ können auch nur
anteilig Ein- und Ausgangsgrößen verwendet werden.
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Die
Berechnung der Ansteuersignale erfolgt beispielsweise gemäß einer
ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens nach dem in 2 dargestellten Ablaufplan.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren gemäß der
ersten Ausführungsform wird immer dann gestartet, wenn
die Brennkraftmaschine in einer ersten nicht befeuerten Betriebsart
betrieben wird. Das heißt beispielsweise im Schubbetrieb
oder im Bremsbetrieb. Nach dem Start wird das Verfahren bei einem Schritt 202 fortgesetzt.
Bei einem Schritt 202 wird der erste Sollwert S vorgegeben,
beispielsweise wird der erste Sollwert S = 300°C vorgegeben.
Anschließend wird das Verfahren bei einem Schritt 203 fortgesetzt.
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Beim
Schritt 203 wird die erste Betriebskerngröße,
beispielsweise die Temperatur T der Brennkraftmaschine 100 erfasst.
Anschließend wird das Verfahren bei einem Schritt 204 fortgesetzt.
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Beim
Schritt 204 wird die erste Ansteuergröße
DSH ermittelt. Beispielsweise wird die erste Ansteuergröße
DSH durch einen Regler, beispielsweise PID-Regler ermittelt, der
als Sollwert den ersten Sollwert S und als Istwert die erste Betriebskenngröße, beispielsweise
die Temperatur T als Eingangsgrößen verwendet.
Anschließend wird das Verfahren bei einem Schritt 205 fortgesetzt.
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Beim
Schritt 205 wird die zweite Betriebskenngröße,
beispielsweise der Kurbelwellenwinkel KW erfasst. Anschließend
wird das Verfahren bei einem Schritt 206 fortgesetzt.
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Beim
Schritt 206 wird die zweite Ansteuergröße
ASH beispielsweise aus einer Kennlinie abhängig vom Kurbelwellenwinkel
KW ermittelt. Ein Beispiel für eine solche Kennlinie ist
in 3 angegeben.
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3 beschreibt
eine erste Ansteuerung des Einlassventils 109 und des Auslassventils 110, wobei
der Hub der Gaswechselventile über dem Kurbelwellenwinkel
KW aufgetragen ist. In 3 sind die Bereiche Ansaugen 301,
Verdichten 302, Arbeit 303, Ausstoßen 304,
eines Viertaktmotors dargestellt. Diese Bereiche umfassen jeweils
180° Kurbelwellenwinkel und schließen beginnend
mit Null Grad Kurbelwellenwinkel in der genannten Reihenfolge aneinander
an. Das erfindungsgemäße Verfahren beschränkt
sich dabei nicht auf die Verwendung bei einem Viertaktmotor. Das
erfindungsgemäße Verfahren wird analog auch bei
anders getakteten Motoren, beispielsweise einem Zweitaktmotor angewandt.
Dabei werden beispielsweise die Signalverläufe der Takte
Ansaugen und Arbeiten sowie Verdichten und Ausstoßen zusammengefasst.
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In 3 ist
die Ansteuerung des Auslassventils 110 als erste Kennlinie 305 dargestellt.
Der Hub des Auslassventils 110 ist gemäß der
ersten Kennlinie 305 im Ansaugtakt 301 zwischen
0 und 180° Kurbelwinkel gleich Null. Die erste Kennlinie 305 ist
im Verdichtungstakt 302 zuerst Null, steigt dann langsam
auf einen Maximalwert an und sinkt danach wieder auf Null ab. Dabei
ist der Verdichtungstakt 302 beendet, bevor der Ventilhub
des Auslassventils 110 gemäß der ersten
Kennlinie 305 den Wert Null erreicht. Die erste Kennlinie 305 wird
erst in dem auf den Verdichtungstakt 302 folgenden Arbeitstakt 303 zu
Null. Der Ventilhub des Auslassventils 110 bleibt bis zum
Ende des Arbeitstakts 303 bei 540° Kurbelwin kel
gleich Null. Im Ausstoßtakt 304 steigt die erste
Kennlinie 305 steil an, bis zu einem zweiten maximalen
Wert. Anschließend fällt die erste Kennlinie 305 bis
zum Ende des Austoßtakts bei 720° Kurbelwinkeln
steil auf Null ab.
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Die
Berechnung der zweiten Anteuergröße ASH erfolgt
in bekannter Weise aus dem durch die erste Kennlinie 305 vorgegebenen
Sollhub H. Der maximale Sollhub H im Verdichtungstakt 302 ist
dabei beispielsweise 5% bis 40% des maximalen Ventilhubs bevorzugt
7,5% bis 30% des maximalen Ventilhubs. Der maximale Ventilhub wird
beispielsweise im Ausstoßtakt 304 erreicht. Anschließend
wird das Verfahren bei einem Schritt 207 fortgesetzt.
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Bei
dem Schritt 207 wird die dritte Ansteuergröße
ESH ermittelt. Beispielsweise wird die dritte Ansteuergröße
ESH aus einer zweiten Kennlinie 306 ermittelt. Die zweite
Kennlinie 306 ist in 3 dargestellt.
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Die
zweite Kennlinie 306 startet beim Kurbelwellenwinkel von
0°, bei einem positiven Maximum und fällt bis
zum Kurbelwellenwinkel 180° auf 0° ab. Anschließend
bleibt die zweite Kennlinie 306 gleich Null, bis der Kurbelwellenwinkel
360° überschreitet. Dann steigt die zweite Kennlinie
306 langsam auf einen weiteren Maximalwert an und fällt
danach noch vor dem Ende des Arbeitstakts 303 wieder auf
Null. Die zweite Kennlinie 306 bleibt anschließend
bis kurz vor Ende des Ausstoßtakts 304 gleich
Null. Kurz vor Ende des Ausstoßtakts 304 steigt
die zweite Kennlinie 306 steil bis auf den selben Wert
wie beim Kurbelwellenwinkel von 0° an.
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Aus
der zweiten Kennlinie 306 wird in bekannter Weise die Ansteuergröße
ESH für das Einlassventil 109 ermittelt.
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Beispielsweise
wird als zweite Ansteuergröße ASH und als dritte
Ansteuergröße ESH ein elektrisches Signal erzeugt,
dass die in 3 beschriebenen Hubverläufe
des ersten Gaswechselventils und des zweiten Gaswechselventils hervorruft.
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Anschließend
wird das Verfahren bei einem Schritt 208 fortgesetzt.
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Beim
Schritt 208 werden die Drossel 107, dass Auslassventil 110 und
das Einlassventil 109 mit der ersten Ansteuergröße
DSH, der zweiten Ansteuergröße ASH und der dritten
Ansteuergröße ESH angesteuert. Anschließend
wird das Verfahren bei einem Schritt 209 fortgesetzt.
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Beim
Schritt 209 wird der Pedalweg PW erfasst. Anschließend
wird das Verfahren bei einem Schritt 210 fortgesetzt.
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Beim
Schritt 210 wird geprüft, ob der Pedalweg PW =
0 ist. Falls der Pedalweg PW = 0 ist, wird das Verfahren beim Schritt 202 fortgesetzt.
Anderenfalls, wird zu einem Schritt 211 verzweigt.
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Beim
Schritt 211 wird die erste Ansteuergröße
DSH so ermittelt, dass die Drossel 107 vollständig geöffnet
wird. Anschließend wird das Verfahren bei einem Schritt 212 fortgesetzt.
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Beim
Schritt 212 wird die Drossel 107 mit dem ersten
Ansteuersignal DSH angesteuert. Anschließend wird das Verfahren
beendet.
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In
einer zweiten Ausführungsform werden die zweite Ansteuergröße
ASH und die erste Ansteuergröße ESH gemäß dem
in 4 dargestellten Verlauf ermittelt. Dadurch wird
einer Viertaktbrennkraftmaschine ein Verhalten ähnlich
einer Zweitaktbrennkraftmaschine aufgeprägt. Dabei wird
die angesaugte Luft zunächst komprimiert und anschließend
ausgeschoben, wodurch höhere thermische Energie erzeugt
wird. Wie im Verlauf der dritten Kennlinie 405 in 4 dargestellt,
wird das Auslassventil 110 beispielsweise im Ausstoßtakt 404 nicht
vollständig geöffnet. Der übrige Verlauf
der dritten Kennlinie 405 entspricht dem der Kennlinie 305.
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Der
Verlauf der vierten Kennlinie 406 unterscheidet sich vom
Verlauf der zweiten Kennlinie 306 dadurch, dass das Einlassventil
im Arbeitstakt 403 vollständig geöffnet
wird. Dadurch wird zusätzlich Luft angesaugt, die später
zur Komprimierung zur Erzeugung thermischer verwendet werden kann.
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Alternativ
zur Ansteuerung der Gaswechselventile gemäß der
Signalverläufe aus den 3 und 4 kann
die Ansteuerung der Gaswechselventile in jeder anderen Weise erfolgen,
in der Luft in mindestens einem Takt angesaugt und in mindestens
einem Takt ausgeschoben wird.
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Falls
in der Brennkraftmaschine eine Abgasrückführleitung
vorgesehen ist, wird das erfindungsgemäße Verfahren
analog angewandt. Zusätzlich wird ein Massenstromverhältnis
zwischen einer ersten aus der Brennkammer 108 ausgeschobenen
Abgasmasse und einer zweiten durch die Abgasrückführleitung
zur Brennkammer 108 zurückgeführten Abgasmasse
bestimmt. Die zweite Abgasmasse wird dann beispielsweise durch Regelung
der Ein- und Auslassventile so eingestellt, dass das Massenstromverhältnis
größer als Eins, insbesondere größer als
1,7 ist. Dadurch wird das Temperaturniveau des Abgases weiter angehoben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 4141051 [0003]
- - EP 1573194 [0003]
- - EP 1333157 [0003]
- - DE 102006057247 [0003]