DE102010062319B4

DE102010062319B4 - Zylinderabschaltung bei einem Verbrennungsmotor mit hubvariablen Ventilen

Info

Publication number: DE102010062319B4
Application number: DE102010062319.9A
Authority: DE
Inventors: Dr. Gutzer Ulrich
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2010-12-02
Filing date: 2010-12-02
Publication date: 2023-04-20
Anticipated expiration: 2030-12-03
Also published as: DE102010062319A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines mehrzylindrigen Verbrennungsmotors, wobei- für jeden der Zylinder sowohl der Einlassventilhub (1, 2; 101, 102; 201, 202) als auch der Auslassventilhub (11, 12; 111, 112; 211, 212) kontinuierlich oder zumindest feinstufig variabel einstellbar sind und- der Verbrennungsmotor in einem Zylinderabschaltbetrieb betreibbar ist, wobei im Zylinderabschaltbetrieb- eine erste Teilmenge der Zylinder abgeschaltet und eine zweite Teilmenge der Zylinder aktiv sind und- der Auslassventilhub (11; 111; 211) für die erste Teilmenge der Zylinder geringer als der Auslassventilhub (12; 112; 212) für die zweite Teilmenge der Zylinder ist.- für jeden der Zylinder der einlassseitige (1, 2; 101, 102; 201, 202) oder auslassseitige (11, 12; 111, 112; 211, 212) Ventilhub in Abhängigkeit eines Verstellparameters eines Stellelements eingestellt wird,- die Verläufe des Ventilhubs über dem Verstellparameter für die erste Teilmenge und für die zweite Teilmenge der Zylinder unterschiedlich sind und- für die Verläufe des Ventilhubs der ersten Teilmenge und der zweiten Teilmenge der Zylinder gilt, dass bei Veränderung des Verstellparameters in zunehmender oder abnehmender Richtung- in einem ersten Verstellbereich des Verstellparameters der Ventilhub für die erste Teilmenge und für die zweite Teilmenge der Zylinder in gleicher Weise auf einen bestimmten ersten Ventilhub abnimmt und- in einem zweiten an den ersten Verstellbereich angrenzenden Verstellbereich der Ventilhub für die erste Teilmenge der Zylinder geringer als für die zweite Teilmenge der Zylinder ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines mehrzylindrigen Verbrennungsmotors im Zylinderabschaltbetrieb, wobei im Zylinderabschaltbetrieb (auch als Zylinderabschaltung bezeichnet) ein oder mehrere Zylinder des Verbrennungsmotors abgeschaltet sind.
Bei der bekannten Zylinderabschaltung wird für eine Teilmenge der Zylinder (beispielsweise ein Zylinder oder die Hälfte der Zylinder) die Kraftstoffzufuhr unterbrochen, so dass diese Zylinder nicht mehr befeuert werden. Ferner werden bei der Zylinderabschaltung häufig noch die Einlass- und Auslassventile der betroffenen Zylinder geschlossen gehalten, damit die Energieverluste durch den Wechsel der Zylinderfüllung in den abgeschalteten Zylinder reduziert werden.
Die Zylinderabschaltung bietet die Möglichkeit, den Kraftstoffverbrauch bei Teillast zu verringern. Typischerweise haben Verbrennungsmotoren bei Teillast nämlich einen geringeren Wirkungsgrad als in einem höheren Lastpunkt. Beim Zylinderabschaltbetrieb im Teillastfall werden die nicht abgeschalteten Zylinder in einem Lastpunkt mit höherer Last betrieben, so dass sich durch die Lastpunktverschiebung der Wirkungsgrad der nicht abgeschalteten Zylinder erhöht. Sofern die Energieverluste der abgeschalteten Zylinder durch Ventilstilllegung gering gehalten werden, kann der Gesamtwirkungsgrad bei Teillastbetrieb deutlich verbessert werden.
Nachteilig an der Zylinderabschaltung ist, dass die Zylinderabschaltung mit einem erhöhten Bauteilaufwand zum Stilllegen der Ein- und Auslassventil verbunden ist.
Aus der Offenlegungsschrift DE 101 48 347 A1 ist ein Verfahren zur Zylinderabschaltung beschrieben, bei dem im Teillastbetrieb die Einlassventile und Auslassventile der abgeschalteten Zylinder deaktiviert werden. Hierzu wird eine Ventilbetätigung vorgeschlagen, die den Öffnungshub nur digital zwischen Null und vollständiger Öffnung einstellen kann. Außerdem ist es aus dieser Druckschrift bekannt, einen Motor mit stetig verstellbaren Einlassventilhub vorzusehen, wobei beim Umschalten in den Zylinderabschaltbetrieb die Leistung der zu deaktivierenden Zylinder über eine Verringerung des Hubes verringert wird und die Leistung der weiterzubetreibenden Zylinder erhöht wird.
Verbrennungsmotoren mit hubvariablem Einlass- und Auslassventiltrieb bieten die Möglichkeit eines Betriebs mit Kompressionszündung, z. B. durch Brennraumspeicherung der Restgase bei Verwendung entsprechend geringer Einlass- und Auslassventilhübe, wobei es zu einer Selbstzündung des homogenen Gemisches gegen Ende der Kompression kommt. Dies wird auch HCCI -Betrieb (HCCI - Homogeneous Charge Compression Ignition) genannt, wobei das Drehmoment durch Variation des Einlass- und Auslassventilhubs und damit die Menge des heißen Restgases im Zylinder gesteuert wird. Bei kleinen auslassseitigen Ventilhüben werden Restgase im Zylinder zurückgehalten; durch kleine einlassseitige Ventilhübe wird die benötigte Frischgasmenge dosiert.
Aus DE 10 2005 040 959 A1 , DE 11 2007 001 208 T5 sowie DE 10 2004 054 166 A1 sind weitere Verfahren zum Betreiben eines mehrzylindrigen Verbrennungsmotors bekannt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein alternatives Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors anzugeben, welches einen Zylinderabschaltbetrieb erlaubt.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines mehrzylindrigen Verbrennungsmotors (z. B. eines 3-zylindrigen, 4-zylindrig oder 6-zylindrigen Verbrennungsmotors). Hierbei sind der einlassseitige und auslassseitige Ventiltrieb so ausgestaltet, dass für jeden der Zylinder sowohl der Einlassventilhub als auch der Auslassventilhub kontinuierlich oder zumindest feinstufig (beispielsweise 5 Stufen oder mehr) variabel einstellbar sind.
Durch diesen einlassseitigen und auslassseitigen hubvariablen Ventiltrieb ist es beispielsweise möglich, das vom Motor abgegebene Drehmoment für den Teillastbetrieb über den Ventilhub zu steuern. Insbesondere ist es hierdurch beispielsweise möglich, den Motor bei Einstellung entsprechend Einlass- und Auslassventilhübe mit homogener Kompressionszündung (HCCI -Betrieb), wobei das Drehmoment durch Variation des Einlass- und Auslassventilhubs und damit die Menge des heißen Restgases im Zylinder gesteuert wird.
Die Verwendung eines kontinuierlichen Ventiltriebs für Einlass- und Auslassseite bietet darüber hinaus die Möglichkeit, den Verbrennungsmotor auch in einem Zylinderabschaltbetrieb zu betreiben, ohne dass zusätzlicher Hardwareaufwand nötig ist. Im Zylinderabschaltbetrieb ist eine erste Teilmenge der Zylinder abgeschaltet (beispielsweise ein Zylinder, zwei Zylinder oder die Hälfte der Zylinder) und die verbleibende Teilmenge der Zylinder (nachfolgend zweite Teilmenge genannt) ist aktiv.
Im Zylinderabschaltbetrieb ist vorzugsweise der Auslassventilhub für die erste Teilmenge der Zylinder (d. h. für die abgeschalteten Zylinder) geringer als der Auslassventilhub für die zweite Teilmenge der Zylinder (d. h. für die weiterhin befeuerten Zylinder). Vorzugsweise entspricht der Auslassventilhub für die erste Teilmenge der Zylinder dem Minimalhub (insbesondere dem Nullhub), wobei der Auslassventilhub für die zweite Teilmenge der Zylinder deutlich größer ist. Dadurch, dass der Auslassventilhub für die erste Teilmenge der Zylinder geringer ist oder gar dem Nullhub entspricht, können diese Ventile im Wesentlichen still gelegt werden und so die Energieverluste durch Wechsel der Zylinderfüllung reduziert werden. Außerdem kann die Abgabe von etwaig in den abgeschalteten Zylindern vorhandenem unverbranntem Kraftstoff aus den Zylindern in den Abgastrakt durch den verringerten Auslasshub verringert oder gar verhindert werden. Zusätzliche Hardware, welche über die zur Realisierung des kontinuierlichen Ventiltriebs ohnehin vorhandene Hardware hinausgeht, ist damit zur Zylinderabschaltung nicht notwendig.
Da ohnehin auch ein kontinuierlich (oder zumindest feinstufig) variabler Ventiltrieb für die Einlassseite vorhanden ist, ist vorzugsweise im Zylinderabschaltbetrieb vorgesehen, dass außerdem der Einlassventilhub für die erste Teilmenge der Zylinder geringer als der Einlassventilhub für die zweite Teilmenge der Zylinder ist; insbesondere entspricht der Einlassventilhub für die erste Teilmenge der Zylinder dem Minimalhub (insbesondere Nullhub). Die vorstehend in Bezug auf die Auslassseite beschriebenen Vorteile werden bei dieser bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens durch die Maßnahmen auf der Einlassseite weiter verstärkt.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem einlassseitigen und/oder auslassseitigen Ventiltrieb um einen vollvariablem Ventiltrieb, bei dem sowohl der Ventilhub als auch die Steuerzeiten variabel sind.
Vorzugsweise wird beim Wechsel in den Zylinderabschaltbetrieb der einlassseitige (auslassseitige) Ventilhub der ersten Teilmenge der Zylinder reduziert. Demgegenüber wird vorzugsweise für die zweite Teilmenge von Zylindern der einlassseitige (auslassseitige) Ventilhub der zweiten Teilmenge zunächst erhöht. Dies ermöglicht eine gleichbleibende Motorleistung während des Übergangs, wobei starke Drehmomentenänderungen während des Übergangs verhindert werden. Die Steigung der Ventilhubreduktion für die abzuschaltenden Zylinder und die Steigung der Ventilhubzunahme für die weiter zu befeuernden Zylinder sind vorzugsweise beim Wechsel in den Zylinderabschaltbetrieb vom Betrag her im Wesentlichen gleich in Bezug auf die dadurch eingestellte Luftmengenänderung in den Zylindern.
Der einlassseitige oder auslassseitige Ventiltrieb wird in Abhängigkeit eines Verstellparameters eines Stellelements eingestellt; vorzugweise gilt dies sowohl einlassseitig als auch auslassseitig. Bei dem Stellelement kann es sich beispielsweise um eine Exzenterwelle handeln, die von einem Stellmotor angesteuert wird, wobei der Verstellparameter dem Drehwinkel der Exzenterwelle entspricht.
Ein Beispiel für einen kontinuierlich variablen Ventiltrieb mit Exzenterwelle ist das sogenannte Valvetronic-System der Anmelderin, welches eine kontinuierlich variable Verstellung des Ventilhubs ermöglicht, beispielsweise zwischen 0,25 mm und 9,8 mm. Der Aufbau des Valvetronic-Systems ist in dem Buch „VALVETRONIC - Der Beitrag des Ventiltriebs zur Reduzierung der CO₂-Emission des Ottomotors“, Harald Unger, Die Bibliothek der Technik, Band 263, verlag moderne industrie, 2004 auf den Seiten 33-46 beschrieben, wobei der Inhalt dieser Seiten durch Bezugnahme in den Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung aufgenommen wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Verläufe des einlassseitigen (und/oder auslassseitigen) Ventilhubs über dem Verstellparameter für die erste Teilmenge und für die zweite Teilmenge der Zylinder unterschiedlich. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, indem die Kontur des Exzenters für die erste Teilmenge der Zylinder anders ausgestaltet ist als die Kontur des Exzenters für die zweite Teilmenge der Zylinder.
Vorzugsweise gilt für die Verläufe des Ventilhubs der ersten Teilmenge und der zweiten Teilmenge der Zylinder, dass bei Veränderung des Verstellparameters in zunehmender oder abnehmender Richtung (beispielsweise mit Zunahme oder Abnahme des Drehwinkels) der Ventilhub in einem ersten Verstellbereich (z. B. 60° bis 240° Drehwinkel) für die erste Teilmenge und für die zweite Teilmenge der Zylinder in gleicher Weise auf einen bestimmten Ventilhub (beispielsweise 2 mm) abnimmt. In einem zweiten an den ersten Verstellbereich angrenzenden Verstellbereich (z. B. kleiner 60°) ist der Verstellhub für die erste Teilmenge der Zylinder geringer als für die zweite Teilmenge der Zylinder. Dieser zweite Verstellbereich wird dann zur Zylinderabschaltung und/oder zum Übergang in den Zylinderabschaltbetrieb genutzt.
Vorzugsweise gilt dabei in dem zweiten Verstellbereich, dass in einem an den ersten Teilbereich angrenzenden Teilbereich (z. B. 47° bis 59°) des zweiten Verstellbereichs der Ventilhub für die erste Teilmenge von Zylindern stärker als in dem ersten Bereich abnimmt. Alternativ und/oder zusätzlich gilt noch in diesem Teilbereich, dass hier der Ventilhub für die zweite Teilmenge von Zylindern zunimmt. Die Zunahme des Ventilhubs für die zweite Teilmenge von Zylindern bei gleichzeitiger Abnahme des Ventilhubs für die erste Teilmenge von Zylindern ermöglicht einen schwankungsarmen Verlauf des Drehmoments beim Umschalten in den Zylinderabschaltbetrieb.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weisen sowohl der Verlauf des einlassseitigen Ventilhubs als auch der Verlauf des auslassseitigen Ventilhubs die vorstehend beschriebenen Charakteristika auf.
Die Verwendung eines kontinuierlichen Ventiltriebs sowohl auf der Einlassals auch der Auslassseite ermöglicht es, eine durch Verstellung des einlassseitigen oder auslassseitigen Ventilhubs ansonsten hervorgerufene Lastschwankung beim Übergang in den Zylinderabschaltbetrieb durch eine entgegenwirkende Verstellung des auslassseitigen bzw. einlassseitigen Ventilhubs zu verhindern oder zumindest abzuschwächen. Hierzu eignen sich die vorstehend beschriebenen Ventilhubkurven besonders gut, wenn derartige Kurven sowohl für die Einlassventile als auch für die Auslassventile vorgesehen werden.
Es ist denkbar, dass eine feste Grenze für den Ventilhub vorgesehen wird, ab der in die Zylinderabschaltung umgeschaltet wird (beispielsweise eine feste Grenze bei 2 mm einlassseitigem Ventilhub; dies entspricht einer bestimmten Kurve im Last-Drehzahl-Diagramm). Es ist aber von Vorteil, wenn ein breiterer Bereich vorgesehen wird, innerhalb dessen zwischen Zylinderabschaltbetrieb und Nicht-Zylinderabschaltbetrieb umgeschaltet werden kann. Dieser Bereich kann beispielsweise durch Variation des Auslassventilhubs aufgespannt werden. Außerdem kann der Bereich dadurch entstehen, indem beispielsweise der einlassseitige Ventilhub, ab dem in den Zylinderabschaltbetrieb umgeschaltet wird, variabel gehalten wird; dieser wird beispielsweise in Abhängigkeit von einem Betriebsparameter wie der Temperatur oder Drehzahl gewählt. Beispielsweise kann ein Überlappungsbereich mit einer oberen Grenze, die das Maximum für den Zylinderabschaltbetrieb angibt, und einer unteren Grenze, die das Minimum für den Nicht-Zylinderabschaltbetrieb angibt, vorgesehen werden.
Wenn ein breiterer Bereich vorgesehen wird, ergibt sich ein größeres Potential für die Zylinderabschaltung.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist der Verbrennungsmotor mit homogener Kompressionszündung betreibbar (HCCI-Betrieb). Bei homogener Kompressionszündung (besonders günstig zu realisieren mit Brennraumspeicherung der Restgase) sind der Auslassventilhub und der Einlassventilhub geringer (z. B. 2 bis 4 mm) als der maximal einstellbare Ventilhub (z. B. 9,8 mm). Vorzugsweise sollte auch ein HCCI-Betrieb mit gleichzeitiger Zylinderabschaltung möglich sein, wobei im HCCI-Betrieb mit gleichzeitiger Zylinderabschaltung der einlassseitige und auslassseitige Ventilhub für die zweite Teilmenge der Zylinder (d. h. die weiterhin aktiven Zylinder) zur Steuerung der Restgasmenge geringer als der maximal einstellbare einlassseitige bzw. auslassseitige Ventilhub sind. Für die erste Teilmenge (d. h. die abgeschalteten Zylinder) sind im Zylinderabschaltbetrieb sowohl der Einlassventilhub als auch der Auslassventilhub geringer als für die zweite Teilmenger der Zylinder.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines mehrzylindrigen Verbrennungsmotors. Hierbei ist für jeden der Zylinder der Einlassventilhub kontinuierlich oder zumindest feinstufig variabel einstellbar; außerdem kann dies auch für den Auslassventilhub gelten. Der Verbrennungsmotor ist in einem Zylinderabschaltbetrieb betreibbar, wobei im Zylinderabschaltbetrieb eine erste Teilmenge der Zylinder abgeschaltet und eine zweite Teilmenge der Zylinder aktiv sind. Außerdem ist im Zylinderabschaltbetrieb der Einlassventilhub für die erste Teilmenge der Zylinder geringer als der Einlassventilhub für die zweite Teilmenge der Zylinder ist. Optional kann dies auch für den Auslassventilhub gelten.
Die vorstehenden Erläuterungen zur vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens nach dem ersten Aspekt der Erfindung gelten in entsprechender Weise auch für das erfindungsgemäße Verfahren nach dem zweiten Aspekt der Erfindung.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft eine Motorsteuerung zum Betrieb eines mehrzylindrigen Verbrennungsmotors, wobei die Motorsteuerung zur Durchführung der vorstehend beschriebenen Verfahren eingerichtet ist.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Zuhilfenahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand mehrerer Ausführungsbeispiele beschrieben. In diesen zeigen:

1 ein erstes Beispiel für eine Ventilsteuerung;
2 ein beispielhaftes Last-Drehzahl-Diagramm für die in 1 dargestellte Ventilsteuerung;
3 ein zweites Beispiel für eine Ventilsteuerung;
4 ein beispielhaftes Last-Drehzahl-Diagramm für die in 3 dargestellte Ventilsteuerung; und
5 ein drittes Beispiel für eine Ventilsteuerung.

Die nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiele gehen von einem mehrzylindrigen Verbrennungsmotor (beispielsweise mit Direkteinspritzung und Abgasturbolader) aus, bei dem für jeden Zylinder sowohl der Einlassventilhub als auch der Auslassventilhub kontinuierlich (oder zumindest feinstufig) variabel einstellbar sind. Als Stellelement wird einlassseitig und auslassseitig jeweils eine Exzenterwelle verwendet, die von einem Stellmotor zur Einstellung des Drehwinkels der Exzenterwelle angesteuert wird; alternativ könnte natürlich auch ein anderes Stellelement eines alternativen hubvariablen Ventiltriebs verwendet werden. Die Ventilsteuerung ermöglicht hierbei eine Zylinderabschaltung, wobei beispielsweise die Hälfte der Zylinder abgeschaltet wird.
1 zeigt ein erstes Beispiel für eine Ventilsteuerung, wobei der einlassseitige und der auslassseitige Ventilhub über dem Drehwinkel φ_E der Einlassexzenterwelle bzw. über dem Drehwinkel φ_A der Auslassexzenterwelle eingestellt werden. Die jeweils mit Dreiecken versehenen Kurven 11-13 betreffen die Auslassseite und die Kurven 1-3 betreffen die Einlassseite. Die punktiert gezeichneten Hubverläufe 1 und 11 sind einer ersten Teilmenge der Zylinder zugewiesen, die abschaltbar sind (beispielsweise sind die Hälfte der Zylinder abschaltbar). Die durchgezogen dargestellten Hubverläufe 2 und 12 sind einer zweiten Teilmenge von Zylindern zugewiesen, die nicht abgeschaltet werden. Zu Vergleichszwecken sind noch die Verläufe 3 und 13 dargestellt, die eine konventionelle Ventilsteuerung ohne die Option der Zylinderabschaltung zeigen, da hier keine Unterscheidung zwischen den verschiedenen Gruppen von Zylindern in der Ventilhubsteuerung vorgenommen wird.
Bei dem in 1 dargestellten Beispiel ist der Einlassventilhub über dem Drehwinkel der Exzenterwelle von ungefähr 0,25 mm bis ungefähr 9,5 mm einstellbar und der Auslassventilhub über dem Drehwinkel der Exzenterwelle von ungefähr 0 mm bis ungefähr 9,0 mm einstellbar.
In 1 wird die einlassseitige Hubvariabilität derart ausgenutzt, dass bei kleinen Einlassventilhüben (hier ungefähr bei 2 mm Ventilhub, d. h. bei φ_E = 60°) der Einlassventilhub 1 der abzuschaltenden Zylinder deutlich weiter abgesenkt wird und die Einlassventile dieser Zylinder zur Zylinderabschaltung nach im Wesentlichen geschlossen werden (in 1 wird der Ventilhub während der Abschaltung auf 0,25 mm bei Drehwinkeln φ_E ≤ 47° reduziert).
Auslassseitig wird der Hub 11 für die abzuschaltenden Zylinder im Bereich von 10-120° zunächst sukzessive reduziert, während die Hub 12 der weiter zu betreibenden Zylinder in diesem Bereich nahezu maximal gehalten wird. Für Werte φ_A ≥ 120° sind die Ausgangsventile der abzuschaltenden Zylinder geschlossen. In 1 existiert ein Bereich (hier bei φ_A zwischen 120° und 130°), bei dem der Auslassventilhub 11 der abzuschaltenden Zylinder minimal ist und der Auslassventilhub 12 der übrigen Zylinder nahezu maximal ist. Dieser Bereich kann beim Zylinderabschaltbetrieb zur Steuerung der Auslassventile genutzt werden. Im daran anschließenden Winkelbereich wird auch der Hub 12 der weiter zu betreibenden Zylinder sukzessive reduziert, während der Hub 11 der abzuschaltenden Zylinder dort minimal ist.
Für die Verläufe 1 und 2 des einlassseitigen Ventilhubs in 1 gilt, dass bei Abnahme des Winkels φ_E im Winkelbereich bis ungefähr φ_E = 60° der Ventilhubverlauf 1 für die abzuschaltenden Zylinder und der Ventilhubverlauf 2 für die weiter zu betreibenden Zylinder in nahezu gleicher Weise auf 2 mm abnimmt. Für Winkel φ_E kleiner 60° und größer 0° ist der Einlassventilhub 1 der abzuschaltenden Zylinder kleiner als der Einlassventilhub 2 der weiter zu betreibenden Zylinder. In 1 wird im Bereich zwischen φ_E = 47° und φ_E = 60° der Eingangsventilhub 1 der abzuschaltenden Zylinder stärker als für φ_E ≥ 60° reduziert, während der Einlassventilhub 2 der weiter zu betreibenden Zylinder in diesem Bereich bei Verringerung von φ_E zunächst zunimmt. Die Zunahme des Ventilhubs 2 für die weiter zu betreibenden Zylindern bei gleichzeitiger Abnahme des Ventilhubs 1 für die abzuschaltenden Zylindern ermöglicht einen schwankungsarmen Verlauf des Drehmoments beim Umschalten in den Zylinderabschaltbetrieb, da die Abnahme des Drehmoments der abzuschaltenden Zylinder durch eine Zunahme des Drehmoments der weiter zu betreibenden Zylinder zumindest teilweise kompensiert wird. Beispielsweise wird ausgehend von φ_E = 60° (Einlassventilhub von 2 mm) und φ_A = 10° (Auslassventilhub von 9 mm) in den Zylinderabschaltbetrieb umgeschaltet, wobei der Winkel φ_E sukzessive bis auf φ_E = 47° reduziert und der Winkel φ_A auf 120° erhöht werden. Dies ist in 1 durch den Pfeil veranschaulicht. Der Einlassventilhub der aktiven Zylinder wird dadurch von 2 mm auf 4 mm erhöht, während der Auslassventilhub auf näherungsweise 0 mm reduziert wird. In Hinblick auf das Motordrehmoment gleicht die Verdoppelung des Einlasshubs für die aktiven Zylinder auf 4 mm die Abschaltung der anderen Hälfte der Zylinder aus, so dass nach dem Umschaltprozess (und auch während des Umschaltprozesses) das Motordrehmoment näherungsweise gleich bleibt. Hierbei wird davon ausgegangen, dass das Motormoment bei einem Einlassventilhub von x mm und einer Anzahl von n aktiven Zylinder dem Motormoment bei einem Einlassventilhub von 2·x mm und einer Anzahl von n/2 aktiven Zylindern näherungsweise entspricht.
Statt einer Verdoppelung des Hubs kann bei einer modifizierten Kurvenform (nicht dargestellt) der Hub bei dem Umschaltprozess um den Faktor n/(n-1) erhöht werden, wenn nur ein einziger Zylinder von insgesamt n Zylindern (beispielsweise von 4 Zylindern) abgeschaltet wird. Generell kann vorgesehen werden, dass bei einer Abschaltung von m aus insgesamt n Zylindern, der Hub bei dem Umschaltprozess um den Faktor n/(n-m) erhöht wird.
In umgekehrter Richtung wird vom Zylinderabschaltbetrieb ausgehend von φ_E = 47° und einem Einlassventilhub der aktiven Zylinder von 4 mm in den Nichtzylinderabschaltbetrieb auf φ_E = 47° mit einem Einlassventilhub von 2 mm für sämtliche Zylinder umgeschaltet.
Mit der in 1 dargestellten Ventilsteuerung sind folgende Betriebszustände für den Verbrennungsmotor realisierbar:

1. Schubbetrieb, beispielsweise mit φ_E = 0° und φ_A = 250°, wobei hier sowohl die Einlassventile als auch die Auslassventile nahezu geschlossen sind.
2. Einlassventilhublaststeuerung ohne Zylinderabschaltung und Einstellung der Last durch die Variation des einlassseitigen Ventilhubs, beispielsweise mit φ_E im Bereich von 60 bis 250° und mit φ_A ≤ 10°, wobei der Einlassventilhub hier zur Laststeuerung variiert wird, während der Auslassventilhub maximal ist (nachfolgend wird dieser Betrieb WT-Betrieb genannt).
3. Einlassventilhublaststeuerung mit Zylinderabschaltung und Einstellung der Last durch die Variation des einlassseitigen Ventilhubs, beispielsweise mit φ_E im Bereich von 0 bis 47° und φ_A = 120° (nachfolgend wird dieser Betrieb VVT-ZAS-Betrieb genannt).

Es ist nicht zwingend notwendig, die Auslassventile hubvariabel auszuführen, um eine Zylinderabschaltung zu realisieren. Es kann auch vorgesehen sein, die Auslassventile der betreffenden Zylinder über zusätzliche Schaltmittel zur Zylinderabschaltung stillzulegen. Der Einlassventilhub kann dabei in der vorstehend beschriebenen Form gesteuert werden.
Im Last-Drehzahl-Diagramm (genauer: Mitteldruck-Drehzahl-Diagramm) der 2 ist beispielhaft dargestellt, wie der VVT-Betrieb und der VVT-ZAS-Betrieb bei einer Ventilsteuerung gemäß 1 aneinander grenzen. Dabei entspricht die gestrichelte Kurve 20 der mit 2 mm Einlassventilhub erreichbaren Last über der Drehzahl (hier gilt φ_E = 60° und φ_A = 10°), d. h. der kleinsten Last, die im VVT-Betrieb ohne Drosselung (d.h. bei vollständig geöffneter Drosselklappe) erreichbar ist. Die gestrichelte Kurve 20 entspricht außerdem der größten Last, die im VVT-ZAS-Betrieb erreichbar ist. Die durchgezogene Kurve 21 gibt die Grenze an, über der aus akustischen Gründen eine Zylinderabschaltung nicht sinnvoll ist, da über dieser Grenze bei Zylinderabschaltung die erhöhte Drehungleichförmigkeit fühlbar wäre. Für diese Akustikgrenze 21 gilt, dass diese bei niedrigen Drehzahlen im Vergleich zu höheren Drehzahlen geringer ist. Im Beispiel nach 2 schneiden sich die Kurve 21 und die Kurve 20 bei ungefähr 1600 U/min.
Die einlassseitige Ventilsteuerung aus 1 führt dazu, dass für Drehzahlen ab 1600 U/min für Lastanforderungen unterhalb der gestrichelten Kurve 20 (d. h. der bei 2 mm Einlassventilhub erreichbaren Last) die Zylinderabschaltung aktiviert wird. Für Drehzahlen kleiner 1600 U/min hingegen liegt die Akustikgrenze 21 unter der gestrichelten Kurve 20, so dass hier für Lastanforderungen unterhalb der gestrichelten Kurve 20 angedrosselt wird (d. h. mit der Drosselklappe die Zufuhr verringert wird), um auch mit 2 mm Einlassventilhub kleinere Lasten fahren zu können. Nachteilig an der Drosselung für Drehzahlen kleiner 1600 U/min sind die Drosselverluste. Diese sind jedoch deutlich geringer als bei Motoren ohne hubvariablen Einlassventiltrieb, da ja der Ventilhub, gegen den gedrosselt wird, deutlich geringer ist.
Ein in abnehmender Richtung laufender Lastschnitt für Drehzahlen kleiner 1600 U/min läuft also durch den WT-Bereich, wobei unterhalb der gestrichelten Linie 20 die Last durch die Drosselklappe gedrosselt wird, und unterhalb der Linie 21 durch den VVT-ZAS-Bereich. Ein in abnehmender Richtung laufender Lastschnitt für Drehzahlen größer 1600 U/min läuft durch einen WT-Betriebsbereich, ohne dass hier über die Drosselklappe angedrosselt wird, und dann durch den VVT-ZAS-Betriebsbereich.
3 zeigt ein zweites Beispiel für eine Ventilsteuerung. Die jeweils mit Dreiecken versehenen Kurven 111-113 betreffen die Auslassseite und die Kurven 101-103 betreffen die Einlassseite. Die punktiert gezeichneten Hubverläufe 101 und 111 sind der Teilmenge der Zylinder zugewiesen, die abschaltbar sind (beispielsweise sind die Hälfte der Zylinder abschaltbar). Die durchgezogen dargestellten Hubverläufe 102 und 112 sind der Teilmenge von Zylindern zugewiesen, die nicht abgeschaltet werden können. Zu Vergleichszwecken sind noch die Verläufe 103 und 113 dargestellt, die den Mittelwert des einlassseitigen bzw. auslassseitigen Ventilhubs über sämtliche Zylinder angeben.
Die einlassseitigen Hubverläufe 101 und 102 sind den Hubverläufen 1 und 2 in 1 sehr ähnlich. Das Verhältnis zwischen dem lokalen Minimum des Einlasshubs bei φ_E = 60° (ungefähr 1,3 mm Ventilhub) und zwischen dem lokalen Maximum des Einlasshubs der aktiven Zylinder bei φ_E = 47° (ungefähr 5 mm Ventilhub) ist im Unterschied zu 1 größer als zwei, um einen breiteren Grenzbereich zwischen dem Zylinderabschaltbetrieb mit der Hälfte der Zylinder und Nicht-Zylinderabschaltbetrieb mit der vollen Zylinderzahl zu ermöglichen. So ist es möglich, die Umschaltung in der Zylinderabschaltbetrieb nicht nur ausgehend von dem lokalen Minimum der Einlassventilhubkurve 102 bei φ_E = 60° zu starten, wo die Kurven 101 und 102 auseinanderlaufen, sondern auch ausgehend von Winkeln φ_E > 60° (beispielsweise bei φ_E = 85°), wobei der Hub weiterhin verdoppelt werden kann und daher das Drehmoment konstant bleiben kann. Somit kann der einlassseitige Anfangsventilhub, von dem ausgehend in den Zylinderabschaltbetrieb gewechselt wird, variabel gestaltet werden und kann abhängig von einem Betriebsparameter (beispielsweise Motortemperatur, Motordrehzahl oder Fahrgeschwindigkeit) gewählt werden.
Bei einer Umschaltung in den Zylinderabschaltbetrieb mit der Hälfte der Zylinder ausgehend von φ_E = 60° und einem Einlassventilhub von 1,3 mm wird beispielsweise während der Umschaltung der Winkel auf φ_E = 25° reduziert, so dass der Einlasshub der verbleibenden Zylinder auf 2,6 mm verdoppelt wird (s. den unteren Pfeil). Am Ende des Umschaltprozesses ist dann das Motordrehmoment ungefähr ähnlich groß wie am Anfang des Umschaltprozesses. Bei einer Umschaltung in den Zylinderabschaltbetrieb ausgehend von φ_E = 85° und einem Einlassventilhub von 2,5 mm wird beispielsweise während der Umschaltung der Winkel auf φ_E = 47° reduziert, so dass der Einlasshub der verbleibenden Zylinder auf 5,0 mm erhöht und damit auch verdoppelt wird (s. den oberen Pfeil). Auch in diesem Fall ist am Ende des Umschaltprozesses durch die Verdoppelung des Einlassventilhubes der weiterhin aktiven Zylinder das Motordrehmoment in erster Näherung ähnlich groß wie am Anfang des Umschaltprozesses. Bei dem Beispiel in 3 wird davon ausgegangen, dass die Hälfte der Zylinder abgeschaltet werden und der Einlassventilhub der verbleibenden Zylinder dann vorzugsweise verdoppelt wird. Wenn hingegen m aus insgesamt n Zylinder abgeschaltet werden, sollte vorzugsweise der Einlasshub um den Faktor n/(n-m) vergrößert werden, so dass das Motordrehmoment am Ende des Umschaltprozesses in erster Näherung ähnlich groß wie am Anfang des Umschaltprozesses ist. Hierzu müssten die Ventilhubkurven entsprechend angepasst werden.
Auch die Umschaltung aus dem Zylinderabschaltbetrieb in den Nicht-Zylinderabschaltbetrieb kann flexibel gestaltet werden. So kann die Umschaltung beispielsweise bei einem Drehwinkel φ_E = 34° und einem Einlassventilhub der aktiven Zylinder von 2,6 mm starten oder bei einem Drehwinkel φ_E = 47° und einem Einlassventilhub der aktiven Zylinder von 5 mm starten (s. die beiden Pfeile), wobei nach dem Umschaltprozess und Halbierung der Einlasshubes das Motordrehmoment ungefähr gleich geblieben ist.
Die Auslassventilhubkurve 111 für die abzuschaltenden Zylinder und die Auslassventilhubkurve 112 für die nicht abschaltbaren Zylinder entsprechen in ihrer Charakteristik jeweils der Einlassventilhubkurve 101 bzw. 112; die Kurven 111 und 112 sind in φ-Richtung lediglich anders herum orientiert.
Wie anhand der Kurve 103 ersichtlich, die den mittleren Einlassventilhub darstellt, könnte es während des Umschaltprozesses zu einer kurzfristigen Lastschwankung kommen, da der mittlere Einlassventilhub während des Umschaltprozesses schwankt (am Anfang und Ende des Umschaltprozesses kann der mittlere Einlassventilhub jedoch nahezu identisch gewählt werden). Diese Lastschwankung kann durch eine entgegenwirkende Verstellung des auslassseitigen Ventilhubs im HCCI-Betrieb kompensiert werden.
Grundsätzlich kann bei den in 3 dargestellten Verläufen 112 und 113 der auslassseitige Anfangsventilhub, von dem ausgehend in den Zylinderabschaltbetrieb gewechselt wird, in Abhängigkeit des einlassseitigen Anfangsventilhubs variabel gewählt werden. So kann beispielsweise bei einem niedrigen einlassseitigen Anfangsventilhub (z. B. 1,3 mm; φ_E = 60°) der auslassseitige Anfangsventilhub höher gewählt werden (beispielsweise 2,5 mm, d. h. φ_A = 165°) als bei einem höherem einlassseitigen Anfangsventilhub (z. B. 2,5 mm; φ_E = 85°). Bei dem hohen einlassseitigen Anfangsventilhub von beispielsweise 2,5 mm (φ_E = 85°) kann ein niedriger auslassseitiger Anfangsventilhub von beispielsweise 1,3 mm gewählt werden. In beiden Fällen kann eine dynamische Lastschwankung durch eine in ihrer Wirkung gegenläufige Verstellung des auslassseitigen Hubs zumindest größtenteils verhindert werden:
Im ersten Fall von einem einlassseitigen Anfangshub von 2,5 mm und einem auslassseitigen Anfangshub von 1,3 mm kann die während der Umschaltung hervorgerufene Lastschwankung (erst Abnahme und dann wieder Zunahme) durch eine kurzfristige Vergrößerung und dann wieder Abnahme des auslassseitige Hubs kompensiert werden.
Im zweiten Fall von einem einlassseitigen Anfangshub von 1,3 mm und einem auslassseitigen Anfangshub von 2,5 mm kann die während der Umschaltung ansonsten hervorgerufene Lastschwankung (erst Zunahme und dann wieder Abnahme) durch eine kurzfristige Abnahme und dann wieder Zunahme des auslassseitige Hubs kompensiert werden.
Anschließend kann für den Zylinderabschaltbetrieb der auslassseitige Ventilhub minimiert werden, indem der Winkel φ_A auf einen Wert ab ca. 203° gebracht wird. Damit ist die Umschaltung in den HCCI-ZAS-Betrieb beendet.
Es ist auch denkbar, dass die Umschaltung in den Zylinderabschaltbetrieb in der Weise abläuft, dass die vorstehenden in Bezug auf die Einlassventile getroffenen Aussagen für die Auslassventile gelten und die vorstehenden in Bezug auf die Auslassventile getroffenen Aussagen für die Einlassventile gelten. So kann die Umschaltung über die Auslassseite erfolgen, wobei die Einlassseite die Lastschwankungen kompensiert.
Durch die Verwendung eines hubvariablen Ventiltriebs auf der Auslassseite kann im Beispiel von 3 der Verbrennungsmotor mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Betrieb) betrieben werden, wobei im HCCI-Betrieb der Auslassventilhub und der Einlassventilhub deutlich geringer als der maximal einstellbare Auslassventilhub bzw. der maximal einstellbare Einlassventilhub sind. Die Last wird im HCCI-Betrieb über die einlassseitigen und auslassseitigen Ventilhübe und damit über die Menge des heißen Restgases im Zylinder gesteuert. So kann der Motor beispielsweise im Bereich φ_E = 60° - 140° (d. h. bei einem einlassseitiger Ventilhub von 1,3 mm bis 5 mm) und φ_A = 110° - 190° (d. h. bei einem auslassseitiger Ventilhub 1,3 mm bis 5 mm) mit homogener Kompressionszündung betrieben werden. Die vorstehend beschriebene Zylinderabschaltung ermöglicht dabei einen HCCI-Betrieb mit gleichzeitiger Zylinderabschaltung. Um Unterschied zur Verwendung von zusätzlichen Schaltelementen kann die Zylinderabschaltung hier auch bei hohen Drehzahlen und niedrigem Öldruck verwendet werden. Zusätzliche Schaltelemente weisen bedingt durch die Massenzunahme und gegebenenfalls Schaltung per Öldruck nämlich diesbezüglich Einschränkungen auf.
Die Grenze zwischen Zylinderabschaltung und Nichtzylinderabschaltung bei dem Beispiel in 3 kann auch beispielsweise dadurch variabel gehalten werden, indem bei konstantem Einlassventilhub die Last im HCCI-Betrieb über den Auslassventilhub und damit über die Restgasmenge gesteuert wird.
Mit der in 3 dargestellten Ventilsteuerung sind somit folgende Betriebszustände für den Verbrennungsmotor realisierbar:

1. Schubbetrieb, beispielsweise mit φ_E = 0° und φ_A = 250°, wobei hier sowohl die Einlassventile als auch die Auslassventile nahezu geschlossen sind.
2. WT-Betrieb, d. h. Einlassventilhublaststeuerung ohne Zylinderabschaltung und Einstellung der Last durch die Variation des einlassseitigen Ventilhubs, beispielsweise mit φ_E im Bereich von 60 bis 250° und mit φ_A = 10°
3. HCCI-Betrieb, beispielsweise im Bereich im Bereich φ_E = 60° - 140° und φ_A = 110° - 190°
4. HCCI-Betrieb bei gleichzeitiger Zylinderabschaltung, beispielweise im Bereich φ_E =15° bis 47° und φ_A = 203° bis 235°; nachfolgend wird dieser Betrieb HCCI-ZAS-Betrieb genannt.

4 zeigt ein beispielhaftes Last-Drehzahl-Diagramm, welches beispielsweise mit der Ventilsteuerung nach 3 realisiert werden kann. Im Unterschied zu dem Last-Drehzahl-Diagramm in 2 ist in 4 keine feste Grenze zwischen Zylinderabschaltbetrieb und Nichtzylinderabschaltbetrieb vorgesehen, sondern ein breiterer Umschaltbereich, der durch die Kurven 120 und 121 begrenzt wird. Eine Drosselung der Leistung über die Drosselklappe ist dafür nicht notwendig (obschon kann diese zusätzlich genutzt werden). Wie vorstehend im Zusammenhang mit 3 diskutiert, kann beispielsweise der Ventilhub, ab dem in den Zylinderabschaltbetrieb geschaltet wird, flexibel gewählt werden. Die obere Kurve 120 korrespondiert beispielsweise mit der maximal möglichen Motorlast bei Zylinderabschaltbetrieb, also hier bei Betrieb der Hälfte der Zylinder. Gemäß 3 liegt diese bei einem einlassseitigen Ventilhub von 5 mm (dies ist das Maximum des linken „Zipfels“ in 3 bei φ_E = 47°); diese Last bei Betrieb nur der Hälfte der Zylinder entspricht näherungsweise der Last bei einem einlassseitigen Ventilhub von 2,5 mm (bei φ_E = 85°) und Betrieb sämtlicher Zylinder. Die untere Kurve 121 korrespondiert beispielsweise mit der minimal möglichen Motorlast bei Betrieb sämtlicher Zylinder (bei vollständig geöffneter Drosselklappe). Gemäß 3 entspricht dies einem einlassseitigen Ventilhub von 1,3 mm (dieser Punkt entspricht dem Verzweigungspunkt der Kurven 101 und 102 bei φ_E = 60°).
Die Grenze zwischen Zylinderabschaltung und Nichtzylinderabschaltung bei dem Beispiel in 3 kann auch beispielsweise dadurch variabel gehalten werden, indem bei konstantem Einlassventilhub die Last im HCCI-Betrieb über den Auslassventilhub und damit über die Restgasmenge gesteuert wird. Dadurch kann der Umschaltpunkt trotz konstantem Einlassventilhub flexibel durch Änderung des Auslassventilhubs gewählt werden. Die Menge des zur Verbrennung verfügbaren Sauerstoffs im Zylinder hängt nämlich von der Menge des herausgelassenen verbrannten Gemisches bei fest gehaltenem Einlassquerschnitt ab.
Durch den verstellbaren Einlass- und Auslassventilhub in Verbindung mit der vorstehend beschriebenen Variabilität des Anfangshubs lässt sich ein flexibler Übergangsbereich der Zylinderabschaltung gewährleisten.
Wie vorstehend beschrieben kann eine beim Wechsel in den Zylinderabschaltbetrieb durch Verstellung des einlassseitigen oder auslassseitigen Ventilhubs ansonsten hervorgerufene Drehmomentschwankung durch eine entgegenwirkende Verstellung des auslassventilseitigen bzw. einlassventilseitigen Ventilhubs zumindest teilweise kompensiert werden.
Grundsätzlich weist die in 3 dargestellte Variante also ein größeres Potential für die Zylinderabschaltung auf. Die tatsächliche Schaltgrenze zum Zylinderabschaltbetrieb kann in Abhängigkeit eines oder mehrerer Betriebsparameter (z. B. Motortemperatur) innerhalb des in 4 durch die Kurven 120 und 121 begrenzten Bandes gewählt werden. Hierzu kann beispielsweise eine Kurve aus einer innerhalb des Bandes befindlichen Kurvenschar, die über den Betriebsparameter parametrisiert ist, ausgewählt werden.
Mit der in 3 dargestellten Ventilsteuerung ist neben dem WT-Betrieb auch ein HCCI-Betrieb möglich. HCCI-Betrieb ist aber aus Akustikgründen nur unterhalb bestimmter Zylinderdrücke sinnvoll. In 4 ist zusätzlich die Linie 122 dargestellt, welche eine beispielhafte HCCI-Akustikgrenze bei 5 bar Mitteldruck beschreibt. Oberhalb der Linie 122 herrscht VVT-Betrieb, unterhalb der Linie 122 wird HCCI verwendet. Im Unterschied zu 2 muss in 4 im unteren Drehzahlbereich nicht oberhalb der Akustiklinie angedrosselt werden, da in 3 die Last bei selbst bei dem geringsten Einlasshub (in 3 sind das 1,3 mm; in 1 sind das hingegen 2 mm) im Nicht-Zylinderabschaltbetrieb über die Restgasmenge (d. h. über den Auslassventilhub) einstellbar ist.
Im HCCI-ZAS-Betrieb verdoppelt die verbleibende Hälfte der Zylinder im Vergleich zum HCCI-Betrieb ihre Last. Aus Akustikgründen sollen die Zylinder im Zylinderabschaltbetrieb daher nicht oberhalb der Linie 123 betrieben werden, wobei die Linie 123 der Hälfte des durch die Linie 122 markierten Drucks entspricht. Dies bedeutet, dass es selbst unterhalb der Akustikkurve 21 Bereiche (nämlich oberhalb der Linie 123) geben kann, in denen aus dem HCCI-Betrieb nicht direkt in den HCCI-ZAS-Betrieb umgeschaltet werden sollte, da die verbleibenden Zylinder sonst oberhalb des für HCCI-zulässigen Mitteldrucks betrieben würden.
Ein in abnehmender Richtung laufender Lastschnitt bei geringen Drehzahlen (z. B. 1000 U/min) läuft also beispielsweise zunächst durch den WT-Bereich, dann durch den HCCI-Bereich (unterhalb der Linie 122). Unterhalb der Linie 21 könnte der Lastschnitt dann durch den HCCI-ZAS-Bereich laufen (unterhalb der Linie 21). Im dargestellten Beispiel reicht der Überlappungsbereich bei niedrigen Drehzahlen jedoch nicht bis zur Linie 21. Durch Drosselung über die Drosselklappe kann die untere Linie 121 des Überlappungsbereichs jedoch weiter abgesenkt werden.
Ein Lastschnitt bei 1700 U/min läuft beispielsweise zunächst durch den VVT-Bereich, dann durch den HCCI-Bereich (unterhalb der Linie 122) und dann durch den HCCI-ZAS-Bereich, wobei dieser Umschaltpunkt zur Zylinderabschaltung unterhalb der Linie 123 innerhalb des durch die Kurven 120 und 121 begrenzten Bandes gewählt wird, beispielsweise auf der unteren Grenze 121. Ein Lastschnitt bei hoher Drehzahl (beispielsweise 3000 U/min) läuft zunächst durch den WT-Bereich, dann durch den HCCI-Bereich und dann durch den HCCI-ZAS-Bereich, wobei der Umschaltpunkt zur Zylinderabschaltung unterhalb der Linie 123 und innerhalb des durch die Kurven 120 und 121 begrenzten Bandes gewählt wird, beispielsweise auf der oberen Grenze 120.
Wie anhand von 4 ersichtlich ist, kann durch den in 4 breiteren Umschaltbereich beispielsweise im unteren Drehzahlbereich (700 - ca. 1300 U/min; d. h. dort wo in 4 die Linie 121 noch oberhalb der Akustikgrenze 21 ist) die Umschaltgrenze tendenziell in Richtung der Linie 21 und damit zu niedrigen Lastwerten verschoben werden (wenn beispielsweise hier die Umschaltung in der Nähe der Linie 121 erfolgt). Im oberen Drehzahlbereich (kann die Umschaltung in Richtung der Linie 123 und damit zu höheren Lastwerten verschoben werden (wenn beispielsweise hier die Umschaltung in der Nähe der Linie 123 erfolgt).
Es ist auch möglich, in 3 bei Einlassventilhüben über 1,3 mm und ohne einlassseitiges Schließen der abzuschaltenden Zylinder eine Zylinderabschaltung über den HCCI -ZAS-Bereich der Auslassseite zu realisieren, wobei der Reibvorteil durch den größeren Einlasshub geringer ist als mit minimalem Hub.
5 zeigt ein drittes Beispiel für eine Ventilsteuerung. Die jeweils mit Dreiecken versehenen Kurven 211-213 betreffen die Auslassseite und die Kurven 201-203 betreffen die Einlassseite. Die punktiert dargestellten Hubverläufe 201 und 211 sind den Zylindern zugewiesen, die abschaltbar sind (beispielsweise sind die Hälfte der Zylinder abschaltbar). Die durchgezogen dargestellten Hubverläufe 202 und 212 sind den Zylindern zugewiesen, die nicht abgeschaltet werden sollen. Zu Vergleichszwecken sind noch die Verläufe 203 und 213 dargestellt, die den Mittelwert des einlassseitigen bzw. auslassseitigen Ventilhubs über sämtliche Zylinder angeben.
Die einlassseitigen Hubverläufe 201 und 202 sind den Hubverläufen 1 und 2 in 1 sowie den Hubverläufen 101 und 102 in 3 sehr ähnlich. Auslassseitig wurden in 5 die auslassseitigen Hubverläufe aus 1 und 3 kombiniert. Hierdurch ist im Unterschied zu dem Beispiel in 3 der im Zusammenhang mit 1 diskutierte VVT-ZAS-Betrieb bei der Ventilsteuerung nach 5 einstellbar. Dazu wird ähnlich wie in 1 beispielsweise der einlassseitige Winkel φ_E auf Werte im Bereich von 0° bis 50° gestellt, während der auslassseitige Winkel φ_A auf 120° gestellt wird. Daher sind mit der in 5 dargestellten Ventilsteuerung sowohl die vier in Verbindung mit 3 diskutierten Betriebsmodi (WT, HCCI, HCCI-ZAS, Schubabschaltung) als auch der VVT-ZAS-Betrieb aus 1 realisierbar. Der VVT-ZAS-Betrieb kann beispielsweise für Betriebsbereiche oberhalb der Linie 123 genutzt werden, in denen aus akustischen Gründen nicht in den HCCI-ZAS-Betrieb umgeschaltet werden sollte. Damit ist das Verbrauchspotential der Zylinderabschaltung maximiert.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines mehrzylindrigen Verbrennungsmotors, wobei - für jeden der Zylinder sowohl der Einlassventilhub (1, 2; 101, 102; 201, 202) als auch der Auslassventilhub (11, 12; 111, 112; 211, 212) kontinuierlich oder zumindest feinstufig variabel einstellbar sind und - der Verbrennungsmotor in einem Zylinderabschaltbetrieb betreibbar ist, wobei im Zylinderabschaltbetrieb - eine erste Teilmenge der Zylinder abgeschaltet und eine zweite Teilmenge der Zylinder aktiv sind und - der Auslassventilhub (11; 111; 211) für die erste Teilmenge der Zylinder geringer als der Auslassventilhub (12; 112; 212) für die zweite Teilmenge der Zylinder ist. - für jeden der Zylinder der einlassseitige (1, 2; 101, 102; 201, 202) oder auslassseitige (11, 12; 111, 112; 211, 212) Ventilhub in Abhängigkeit eines Verstellparameters eines Stellelements eingestellt wird, - die Verläufe des Ventilhubs über dem Verstellparameter für die erste Teilmenge und für die zweite Teilmenge der Zylinder unterschiedlich sind und - für die Verläufe des Ventilhubs der ersten Teilmenge und der zweiten Teilmenge der Zylinder gilt, dass bei Veränderung des Verstellparameters in zunehmender oder abnehmender Richtung - in einem ersten Verstellbereich des Verstellparameters der Ventilhub für die erste Teilmenge und für die zweite Teilmenge der Zylinder in gleicher Weise auf einen bestimmten ersten Ventilhub abnimmt und - in einem zweiten an den ersten Verstellbereich angrenzenden Verstellbereich der Ventilhub für die erste Teilmenge der Zylinder geringer als für die zweite Teilmenge der Zylinder ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei im Zylinderabschaltbetrieb außerdem der Einlassventilhub (1; 101; 201) für die erste Teilmenge der Zylinder geringer als der Einlassventilhub (2; 102; 202) für die zweite Teilmenge der Zylinder ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei beim Wechsel in den Zylinderabschaltbetrieb für die erste Teilmenge von Zylindern der einlassseitige (1; 101; 201) und/oder auslassseitige (11; 111; 211) Ventilhub reduziert werden.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der einlassseitige bzw. auslassseitige Anfangsventilhub, von dem ausgehend in den Zylinderabschaltbetrieb gewechselt wird, kleiner als der maximale Ventilhub ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - der einlassseitige bzw. auslassseitige Endventilhub der zweiten Teilmenge der Zylinder, welcher am Ende des Umschaltprozesses in den Zylinderabschaltbetrieb erreicht wird, so bemessen ist, dass das Drehmoment des Motors vor dem Umschalten in den Zylinderabschaltbetrieb ungefähr dem Drehmoment des Motors nach dem Umschalten in den Zylinderabschaltbetrieb entspricht; oder - die erste Teilmenge m Zylinder aus insgesamt n Zylindern umfasst und der einlassseitige bzw. auslassseitige Endventilhub der zweiten Teilmenge der Zylinder, welcher am Ende des Umschaltprozesses in den Zylinderabschaltbetrieb erreicht wird, ungefähr dem Anfangsventilhub multipliziert mit dem Faktor n/(n-m) entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei beim Wechsel in den Zylinderabschaltbetrieb für die zweite Teilmenge von Zylindern der einlassseitige (2; 102; 202) und/oder auslassseitige (112; 212) Ventilhub zunächst erhöht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für die Verläufe des Ventilhubs der ersten und zweiten Teilmenge gilt, dass in einem an den ersten Verstellbereich angrenzenden Teilbereich des zweiten Verstellbereichs der Ventilhub - für die erste Teilmenge von Zylindern stärker als in dem ersten Bereich abnimmt und - für die zweite Teilmenge von Zylindern zunimmt.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei - die erste Teilmenge der Zylinder die Hälfte der Zylinder umfasst und für die zweite Teilmenge der Zylinder der maximale Ventilhub in dem zweiten Verstellbereich ungefähr doppelt so groß oder mehr als doppelt so groß wie der erste Ventilhub ist, oder - die erste Teilmenge der Zylinder nur einen einzigen Zylinder von insgesamt n Zylindern umfasst und für die zweite Teilmenge der Zylinder der maximale Ventilhub mindestens um den Faktor (n/n-1) größer ist als der erste Ventilhub, oder - die erste Teilmenge der Zylinder nur m von insgesamt n Zylindern umfassen und für die zweite Teilmenge der Zylinder der maximale Ventilhub mindestens um den Faktor (n/n-m) größer ist als der erste Ventilhub.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - der einlassseitige Ventilhub der Zylinder der ersten und zweiten Teilmenge jeweils einen wie in einem der vorhergehenden Ansprüche beschriebenen Verlauf aufweist und - der auslassseitige Ventilhub der Zylinder der ersten und zweiten Teilmenge jeweils einen wie in einem der vorhergehenden Ansprüche beschriebenen Verlauf aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - das Stellelement eine Exzenterwelle ist und - der einlassseitige (1, 2; 101, 102; 201, 202) bzw. auslassseitige (11, 12; 111, 112; 211, 212) Ventilhub in Abhängigkeit des Drehwinkels der Exzenterwelle eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Exzenterkontur für die erste Teilmenge der Zylinder und die Exzenterkontur für die zweite Teilmenge der Zylinder unterschiedlich sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine beim Wechsel in den Zylinderabschaltbetrieb durch Verstellung des einlassseitigen oder auslassseitigen Ventilhubs ansonsten hervorgerufene Drehmomentschwankung durch eine entgegenwirkende Verstellung des auslassventilseitigen bzw. einlassventilseitigen Ventilhubs zumindest teilweise kompensiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - der einlassseitige oder auslassseitige Anfangsventilhub, von dem ausgehend in den Zylinderabschaltbetrieb gewechselt wird, variabel ist und abhängig von mindestens einem Betriebsparameter gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei - der auslassseitige bzw. einlassseitige Anfangsventilhub, von dem ausgehend in den Zylinderabschaltbetrieb gewechselt wird, variabel ist, und - bei einem einlassseitigen bzw. auslassseitigen gewählten Anfangsventilhub mit niedrigerem Wert der auslassseitige bzw. einlassseitige Anfangsventilhub einen höheren Wert aufweist als bei einem einlassseitigen bzw. auslassseitigen gewählten Anfangsventilhub mit höherem Wert.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Verbrennungsmotor mit homogener Kompressionszündung betreibbar ist, wobei bei Betrieb mit homogener Kompressionszündung der Auslassventilhub und der Einlassventilhub geringer als der maximal einstellbare Auslassventilhub bzw. der maximal einstellbare Einlassventilhub sind.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Verbrennungsmotor in einem Zylinderabschaltbetrieb mit homogener Kompressionszündung betreibbar ist, wobei im Zylinderabschaltbetrieb mit homogener Kompressionszündung - die erste Teilmenge der Zylinder abgeschaltet und die zweite Teilmenge der Zylinder aktiv sind und - der Auslassventilhub und der Einlassventilhub für die zweite Teilmenge der Zylinder geringer als der maximal einstellbare Auslassventilhub bzw. der maximal einstellbare Einlassventilhub sind.