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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors.
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Gemäß einem der Anmelderin intern bekannten Stand der Technik wird bei bestimmten Kraftfahrzeugen ein sogenannter Kurbelwellenstartergenerator eingesetzt. Ein solcher Kurbelwellenstartergenerator ist zwischen dem Verbrennungsmotor und einem Getriebe des Kraftfahrzeugs angeordnet. Dem Kurbelwellenstartergenerator kommt dabei eine Doppelfunktion zu: Einerseits dient er als Generator, wobei er von dem Verbrennungsmotor angetrieben wird und elektrischen Strom beispielsweise für eine Batterie des Kraftfahrzeugs erzeugt. Andererseits dient er als Starter zum Starten des Verbrennungsmotors. Insbesondere beim Kaltstart des Verbrennungsmotors ist zur Überwindung der ersten Kompression desselben ein hohes Drehmoment erforderlich. Dieses hohe Drehmoment wird mit dem Kurbelwellenstartergenerator teilweise nicht erreicht bzw. es wären Modifikationen des Kurbelwellenstartergenerators erforderlich, um das hohe Drehmoment zu erreichen. Solche Modifikationen sind nicht nur technisch aufwändig, sondern können auch in einem Effizienzverlust des gesamten Antriebsstrangs resultieren.
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Aus der Druckschrift
GB 272,185 ist bereits ein Ansatz zur Reduzierung des notwendigen Drehmoments zum Starten eines Verbrennungsmotors bekannt. Gemäß dem Ansatz wird ein Auslassventil des Verbrennungsmotors zunächst geöffnet, bis der Verbrennungsmotor auf Schwung kommt. Kurz vor dem Einspritzen des Verbrennungsgemischs wird dann das Auslassventil geschlossen. Während das Auslassventil geöffnet ist, muss keine wesentliche Kompressionsarbeit geleistet werden, weshalb das Drehmoment zum Starten des Verbrennungsmotors geringer ausfällt. Außerdem offenbart die
GB 272,185 eine Ventilsteuerung mit Nocken unterschiedlicher Größe. Einer der Nocken ist dabei einem Startbetrieb des Verbrennungsmotors und ein anderer Nocken einem Normalbetrieb des Verbrennungsmotors zugeordnet.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, weitere Alternativen aufzuzeigen, um das für das Starten eines Verbrennungsmotors notwendige Drehmoment zu reduzieren.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 3 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5.
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Eine der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, dass in einem Startbetrieb des Verbrennungsmotors der erste, große Nocken mittels der Schalttaste mit dem Einlassventil wirkverbunden wird. Dadurch führt das Einlassventil einen entsprechend großen Hub aus. Dies wiederum führt dazu, dass während des Startbetriebs ein Teil der eingelassenen Luft wieder durch das Einlassventil aus dem Verbrennungsraum mittels des Kolbens herausgedrückt wird, weshalb die während des Startbetriebs des Verbrennungsmotors zu komprimierende Luftmenge reduziert wird, was wiederum das zum Starten des Verbrennungsmotors notwendige Drehmoments reduziert.
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Eine weitere, der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, in einem Startbetrieb des Verbrennungsmotors das Einlassventil mittels des Nockenwellenstellers derart zu steuern, dass die von dem Einlassventil in einen Zylinderraum des Verbrennungsmotors eingelassene Luftmenge gegenüber einem Betrieb des Verbrennungsmotors nach dem Starten desselben reduziert ist. Auch diese Lösung hat zum Zweck, dass die in dem Verbrennungsraum zu komprimierende Luftmenge reduziert wird, wodurch sich wiederum das zum Starten des Verbrennungsmotors notwendige Drehmoment reduziert.
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Eine noch weitere, der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, in einem Startbetrieb des Verbrennungsmotors das zweite, kleine Verdichtungsverhältnis mittels der Einrichtung einzustellen. Auch dadurch wird die von dem Verbrennungsmotor in dem Startbetrieb geleistete Kompressionsarbeit verringert, was wiederum das zum Starten des Verbrennungsmotors notwendige Drehmoment reduziert.
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Den vorstehend beschriebenen Lösungen ist gemein, dass jeweils das zum Starten des Verbrennungsmotors notwendige Drehmoment reduziert wird, indem die zu komprimierende Luftmenge bzw. die Kompressionsarbeit reduziert wird.
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Aus den Unteransprüchen ergeben sich vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung.
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Mit ”ersten, großen Nocken” und ”zweiten, kleinen Nocken” ist vorliegend gemeint, dass der erste Nocken größer als der zweite Nocken ist.
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Unter einem ”Nockenwellensteller” ist vorliegend eine Einrichtung zur Verstellung der Steuerzeiten des Einlassventils zu verstehen. Dabei wird beispielsweise ein die Nockenwelle antreibendes Zahn- oder Kettenrad gegenüber der Nockenwelle verstellt. Das erwähnte Zahn- oder Kettenrad wird mittels einer Kette oder eines Zahnriemens von der Kurbelwelle angetrieben.
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Mit dem ”Betrieb des Verbrennungsmotors nach dem Starten” ist vorliegend ein Leerlauf oder ein Betrieb unter Last des Verbrennungsmotors gemeint.
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Mit ”Verdichtungsverhältnis” ist vorliegend die Summe aus dem Kompressionsvolumen und dem Hubvolumen dividiert durch das Kompressionsvolumen einer jeweiligen Zylinder-Kolbenanordnung des Verbrennungsmotors gemeint. Anders gesagt ist mit dem ”Verdichtungsverhältnis” das Verhältnis des gesamten Zylinderraumes vor der Verdichtung zum verbliebenen Raum nach der Verdichtung gemeint.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt an der Schalttasse in dem Startbetrieb kein Hydraulikdruck an. Schalttassen werden gewöhnlich mittels Hydraulikdruck zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung geschaltet. In der ersten Stellung stellt die Schalttasse eine Wirkverbindung zwischen dem ersten, großen Nocken und dem Einlassventil her. In der zweiten Stellung stellt die Schalttasse eine Wirkverbindung zwischen dem zweiten, kleinen Nocken und dem Einlassventil her. Liegt kein Hydraulikdruck an der Schalttasse an, befindet sich diese gemäß der vorliegenden Weiterbildung in der ersten Stellung. In dem Startbetrieb des Verbrennungsmotors kann noch kein Hydraulikdruck erzeugt werden, so dass sich die Schalttasse in dem Startbetrieb in der ersten Stellung befindet.
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Somit ergibt sich gemäß der vorstehenden Weiterbildung der Vorteil, dass die Schalttasse in dem Startbetrieb, in welchem noch kein Hydraulikdruck zur Verfügung steht, den ersten, großen Nocken mit dem Einlassventil wirkverbindet, wodurch sich ein entsprechend großer Hub des Einlassventils und damit eine entsprechend kleine zu komprimierende Luftmenge ergibt. Dies wiederum bewirkt das gewünschte niedrige Drehmoment zum Starten des Verbrennungsmotors.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Nockenwellensteller als ein elektrischer Nockenwellensteller ausgebildet. Mit ”elektrischer” Nockenwellensteller ist gemeint, dass der Nockenwellensteller unter Verwendung von elektrischer Energie eine Stellung der Nockenwelle verändert. Ein hydraulischer Nockenwellensteller benutzt dagegen die in dem hydraulischen Medium gespeicherte Energie, um die Nockenwelle zu verstellen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren der Zeichnung näher erläutert.
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Von den Figuren zeigen:
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1 schematisch eine Anordnung zum Ausführen eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 schematisch eine Anordnung zum Ausführen eines Verfahrens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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3 schematisch eine Anordnung zum Ausführen eines Verfahrens gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugsziffern gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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1 zeigt schematisch eine Anordnung 1 zum Ausführen eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Die Anordnung 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs. Selbstverständlich könnten eine Vielzahl der Anordnungen 1 in dem Verbrennungsmotor vorgesehen sein. Dies gilt entsprechend auch für die Anordnungen 1' und 1'' aus 2 bzw. 3.
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Die Anordnung 1 weist eine Ventilsteuerung 2 sowie ein Einlassventil 3 auf.
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Das Einlassventil 3 steuert die Luftzufuhr zu einem Verbrennungsraum eines in 1 nicht dargestellten Zylinders des Verbrennungsmotors. Beispielsweise könnte es sich dabei um den Verbrennungsraum 23'' des Zylinders 21'' aus 3 handeln.
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Die Ventilsteuerung 2 weist eine Nockenwelle 4 auf. Auf der Nockenwelle 4 sitzt ein erster, großer Nocken 5 benachbart zu einem zweiten, kleinen Nocken 6. Die Nocken 5, 6 sind mit der Nockenwelle 4 drehfest verbunden.
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Zwischen den Nocken 5, 6 und dem Einlassventil 3 ist eine Schalttasse 7 angeordnet.
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Die Schalttasse 7 stellt in einer ersten Stellung derselben in einem ersten Normalbetrieb des Verbrennungsmotors eine Wirkverbindung zwischen dem ersten, großen Nocken 5 mit dem Einlassventil 3 her, welches sodann einen entsprechend großen Hub H ausführt.
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Ferner stellt die Schalttasse 7 in einer zweiten Stellung derselben in einem zweiten Normalbetrieb des Verbrennungsmotors eine Wirkverbindung zwischen dem zweiten, kleinen Nocken 6 und dem Einlassventil 3 her, welches sodann einen entsprechend kleinen Hub H ausführt.
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Der erste Normalbetrieb des Verbrennungsmotors kann einem ersten Lastbereich und der zweite Normalbetrieb des Verbrennungsmotors einem zweiten Lastbereich desselben entsprechen.
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Die Schalttasse 7 wird zwischen der ersten und zweiten Stellung mittels eines an dieser anstehenden Drucks D einer Hydraulikflüssigkeit, beispielsweise Öl, betätigt. Steht kein Druck an der Schalttasse 7 an, befindet sich diese in ihrer ersten Stellung.
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In dem Startbetrieb kann noch kein Druck D der Hydraulikflüssigkeit aufgrund mangelnder Drehzahl des Verbrennungsmotors erzeugt werden. Die Schalttasse 7 befindet sich in dem Startbetrieb des Verbrennungsmotors daher automatisch in ihrer ersten Stellung, wobei sie den zweiten, großen Nocken 5 mit dem Einlassventil 3 wirkverbindet. Dadurch führt das Einlassventil 3 in dem Startbetrieb einen entsprechend großen Hub aus, wodurch die in dem Verbrennungsraum zu komprimierende Luftmenge reduziert wird und entsprechend ein nur geringes Drehmoment zum Starten des Verbrennungsmotors aufgewendet werden muss.
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2 zeigt eine Anordnung 1' zum Ausführen eines Verfahrens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Die Anordnung 1' weist eine Ventilsteuerung 2' sowie ein Einlassventil 3' auf.
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Das Einlassventil 3' steuert die Luftzufuhr zu einem Verbrennungsraum eines in 2 nicht dargestellten Zylinders des Verbrennungsmotors. Beispielsweise könnte es sich dabei um den Verbrennungsraum 23'' des Zylinders 21'' aus 3 handeln.
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Die Ventilsteuerung 2' umfasst eine Nockenwelle 4, auf welcher ein Nocken 5' drehfest vorgesehen ist.
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Ferner ist die Nockenwelle 4' mit einem elektrischen Nockenwellensteller 11' verbunden. Der Nockenwellensteller 11' umfasst beispielsweise ein nicht dargestelltes Kettenrad, welches die Nockenwelle 4' antreibt und gegenüber dieser verschwenkbar ist. Das Kettenrad des Nockenwellenstellers 11' wird wiederum von einer nicht dargestellten Kurbelwelle des Verbrennungsmotors mittels einer entsprechenden Kette angetrieben.
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Mittels des Nockenwellenstellers 11 lassen sich die Steuerzeiten des Einlassventils 3' verändern. Im vorliegenden Fall wird dabei beispielsweise der Winkel zwischen dem Kettenrad des Nockenwellenstellers 11' und der Nockenwelle 4' verändert. Mittels Veränderns der Steuerzeiten kann die in den Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors eingelassene Luftmenge gesteuert werden.
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Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird diese eingelassene Luftmenge gegenüber einem Betrieb des Verbrennungsmotors nach dem Starten mittels entsprechender Ansteuerung des Nockenwellenstellers 11' während des Startbetriebs reduziert. Damit reduziert sich die von dem Verbrennungsmotor zu leistende Kompressionsarbeit, weshalb das notwendige Drehmoment zum Starten desselben ebenfalls reduziert wird.
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Dadurch, dass es sich im vorliegenden Fall um einen elektrischen – anstelle beispielsweise eines hydraulischen – Nockenstellers 11' handelt, kann der Nockenwellensteller 11' bereits während des Startbetriebs das Einlassventil 3' derart steuern, sodass nur die erwähnte reduzierte Luftmenge in den Verbrennungsraum eingelassen wird. Dies ist beispielsweise bei einem hydraulischen Nockensteller kaum möglich, da dieser sich in dem Startbetrieb, in welchem noch kein Hydraulikdruck bereitsteht, in seiner Grundstellung befindet, welche typischerweise der Luftmenge entspricht, welche dem Betrieb des Verbrennungsmotors nach dem Starten desselben entspricht.
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3 zeigt eine Anordnung 1'' zum Ausführen eines Verfahrens gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Die Anordnung 1'' weist einen Zylinder 21'' auf, in welchem ein Kolben 22'' geführt aufgenommen ist.
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Der Zylinder 21'' und der Kolben 22'' definieren zusammen einen Verbrennungsraum 23'' zum Verbrennen von Kraftstoffgemisch zum Erzeugen von mechanischer Energie.
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Die Anordnung 1'' weist ferner eine Einrichtung 24'' zum Einstellen eines Verdichtungsverhältnisses auf.
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Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Einrichtung 24'' mit nicht dargestellten Mitteln ausgebildet, welche es erlauben, die verbrennungsraumseitige Fläche 25'' des Kolbens 22'' abzusenken. In ihrer abgesenkten Stellung entspricht die Fläche 25'' der gestrichelten Linie in 3.
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Befindet sich die Fläche 25'' des Kolbens 22'' in ihrer in 3 in durchgezogener Linie dargestellten Stellung, ergibt sich ein erstes, großes Verdichtungsverhältnis. Dieses erste, große Verdichtungsverhältnis entspricht dem Betrieb des Verbrennungsmotors nach dem Starten desselben.
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Wird die Fläche 25'' des Kolbens 22'' nun mittels der Einrichtung 24'' in die in 3 gestrichelt dargestellte, abgesenkte Stellung verstellt, so ergibt sich ein entsprechendes zweiten, kleines Verdichtungsverhältnis. Dieses zweite, kleine Verdichtungsverhältnis soll gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel während des Startbetriebs des Verbrennungsmotors genutzt werden. Dadurch kann die zu leistende Kompressionsarbeit aufgrund der reduzierten Luftmenge in dem Verbrennungsraum 23'' verringert werden, weshalb auch das notwendige Drehmoment zum Anlassen des Verbrennungsmotors geringer ausfällt.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar. Insbesondere sind die vorstehend beschriebenen Weiterbildungen und Ausführungsbeispiele beliebig miteinander kombinierbar. Ferner sei darauf hingewiesen, dass ”ein” eine Mehrzahl nicht ausschließt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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