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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere ein Verfahren zum Betreiben einer 4-Takt-Otto-Brennkraftmaschine.
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Wenn bei 4-Takt-Otto-Brennkraftmaschinen der Druck im Kurbelgehäuse auf Umgebungsdruck gehalten wird, tritt im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine während des Ausstoßtaktes ein negatives Druck- oder Spülgefälle zwischen dem Druck im Brennraum und dem Druck im Kurbelraum auf. In diesem Fall führt der höhere Druck im Kurbelraum dazu, dass aus dem Kurbelraum an den Kolbenringen des Kolbens vorbei ein mit Schmieröl beladenes Gas in den Brennraum strömt, das auch als Reverse-Blow-By-Gas bezeichnet wird. Das von diesem Gas aus dem Kurbelraum in den Brennraum mitgerissene Schmieröl wird beim nächsten Arbeitstakt der Brennkraftmaschine im Brennraum verbrannt, wodurch sich der Schmierölverbrauch der Brennkraftmaschine in unerwünschter Weise erhöht.
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Ein ähnliches Problem tritt auch im Leerlauf oder allgemein im Niedriglastbetrieb der Brennkraftmaschine auf, wenn der Druck im Kurbelgehäuse auf Umgebungsdruck gehalten wird. In diesem Fall ist während des Ausstoßtaktes in der Regel weder ein positives noch ein negatives Druckgefälle vorhanden, da der Druck im Brennraum im Wesentlichen dem Druck im Kurbelraum entspricht. Dies hat zur Folge, dass die Anlage der Kolbenringe des im Zylinder hin und her beweglichen Kolbens undefiniert ist, wodurch die Dichtwirkung der Kolbenringe beeinträchtigt wird. Aufgrund der Kinematik des Kurbeltriebs bleibt ein Teil des Schmieröls im Ringpaket zurück. Dieses Schmieröl wird beim Ausstoßtakt ebenfalls in den Brennraum abgeschleudert und verbrannt, so dass auch dieser Vorgang ungewollt zur Erhöhung des Schmierölverbrauchs der Brennkraftmaschine beiträgt.
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Um das Problem des erhöhten Schmierölölverbrauchs im Schub- und/oder Niedriglastbetrieb der Brennkraftmaschine zu lösen, gibt es zwei bekannte Ansätze: Bei einem ersten Ansatz wird versucht, den Schmierölverbrauch durch eine geeignete Gestaltung eines als Ölabstreifring dienenden dritten oder kurbelraumseitigen Kolbenrings zu minimieren, indem man die Ölabstreifwirkung dieses Kolbenrings verbessert. Dazu muss jedoch die Vorspannung oder Tangentialkraft des Ölabstreifrings erhöht werden, was die Reibleistungsverluste der Brennkraftmaschine in unerwünschter Weise vergrößert. Damit kommt es bei diesem Ansatz zu einem Zielkonflikt zwischen der Reduzierung des Schmierölverbrauchs und der Reduzierung der Reibleistungsverluste. Außerdem ist die Wirksamkeit dieses Ansatzes selbst dann nicht sehr hoch, wenn der Reduzierung des Schmierölverbrauchs Vorrang eingeräumt wird.
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Bei einem zweiten Ansatz wird der Druck im Kurbelgehäuse ständig oder unter gewissen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine abgesenkt, um ein positives Druckgefälle zwischen dem Brennraum und dem Kurbelraum herzustellen bzw. um das negative Druckgefälle zu verkleinern und damit die Menge des Reverse-Blow-By-Gases zu minimieren. Ein solcher Ansatz ist zum Beispiel in der
DE 10 2008 061 057 A1 beschrieben, die bereits ein Verfahren der eingangs genannten Art offenbart. Zur Reduzierung des Schmierölverbrauchs der Brennkraftmaschine wird dort im Schubbetrieb mittels einer zusätzlichen Gasabsaugeinrichtung gezielt Gas aus dem Kurbelraum abgesaugt, um den Druck im Kurbelraum um 100 bis 300 mbar gegenüber dem Umgebungsdruck abzusenken. Dieser Ansatz hat jedoch ebenfalls einige Nachteile: Neben der zur Erzeugung des Unterdrucks im Kurbelgehäuse erforderlichen zusätzlichen Gasabsaugeinrichtung sind zur Aufrechterhaltung des erzeugten Unterdrucks um die Kurbelwelle herum Radialwellendichtringe erforderlich, um trotz des Druckgefälles zur Umgebung für eine gasdichte Abdichtung zu sorgen. Dies ist jedoch ebenfalls mit einem Anstieg der Reibleistungsverluste verbunden. Zudem ist die Absenkung des Drucks im Kurbelraum über das gesamte Kennfeld der Brennkraftmaschine wirksam, d. h. auch in Betriebszuständen, in denen kein erhöhter Schmierölverbrauch zu verzeichnen ist.
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Aus dem Stand der Technik ist weiterhin die Druckschrift
DE 10 2004 059 660 A1 bekannt. Diese beschreibt ein System und ein Verfahren zum Reduzieren von Motorschwingungen während der Zylinderabschaltung unter ausgewählten Betriebsbedingungen. Das Verfahren arbeitet mit der Abschaltung der geöffneten Ventile zur besseren Anpassung des Zylinderdrucks der abgeschalteten Zylinder an den der arbeitenden Zylinder. Zusammen mit der Zylinderabschaltung bei geschlossenen Ventilen wird diese Betriebsart verwendet, um den Kraftstoffverbrauch insgesamt zu senken bei gleichzeitiger Reduzierung der vom Fahrer des Fahrzeugs empfundenen Schwingungen.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass sich der Schmierölverbrauch im Niedriglast- oder Schubbetrieb der Brennkraftmaschine ohne eine Erhöhung der Reibleistungsverluste reduzieren lässt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zur Einstellung des positiven Druckgefälles bzw. zur Verkleinerung des negativen Druckgefälles der Druck im Brennraum während eines Ausstoßtaktes der Brennkraftmaschine gezielt erhöht wird. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei Brennkraftmaschinen ohne Druckabsenkung im Kurbelgehäuse der erhöhte Schmierölverbrauch sowohl im Schubbetrieb als auch im Leerlauf- oder Niedriglastbetrieb zu einem erheblichen Teil durch die zuvor beschriebenen Druckverhältnisse während des Ausstoßtaktes verursacht wird. Diese Druckverhältnisse können durch die gezielte Erhöhung des Drucks im Brennraum geändert und damit der Schmierölverbrauch gesenkt werden, wie durch Untersuchungen auf dem Prüfstand nachweisbar war. Im Vergleich zu einer Druckabsenkung im Kurbelraum hat die erfindungsgemäße Maßnahme neben einer stärkeren Reduzierung des Schmierölverbrauchs noch die weiteren Vorteile, dass ohne die Notwendigkeit einer Abdichtung des Kurbelraums die Reibleistungsverluste reduziert werden können und dass die Erhöhung des Drucks im Brennraum im Kennfeld punktuell, d. h. nur während des Niedriglast- oder Schubbetriebs vorgenommen werden kann, während eine Absenkung des Drucks im Kurbelraum nur im gesamten Kennfeld möglich ist. Durch die Druckerhöhung im Brennraum kann während des Ausstoßtaktes entweder ein positives Druckgefälle zum Kurbelraum hergestellt oder zumindest das negative Druckgefälle und damit die Menge von Reverse-Blow-By-Gas verringert werden.
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Um die Druckerhöhung im Brennraum auf den Ausstoßtakt zu begrenzen und damit eine Druckerhöhung während übrigen Takte des Verbrennungszyklus zu vermeiden, die zum Beispiel während des Arbeitstaktes zu einem vermehrten Auftreten von Blow-By-Gas führen könnte, wird der Druck im Brennraum gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung durch Verringerung eines Ventilhubs und/oder durch Verkürzung einer Ventilöffnungszeit von mindestens einem Auslassventil des Zylinders erhöht, mit dem Ziel durch ein früheres und/oder schnelleres Schließen des Auslassventils das im Zylinder enthaltene Gasvolumen früher und/oder schneller zu komprimieren und dadurch den Druck im Brennraum während des Ausstoßtaktes zu erhöhen. Durch diese Vorgehensweise wird der Druck im Brennraum nur während des Ausstoßtaktes erhöht, während die übrigen Takte des Verbrennungszyklus von der Druckerhöhung unbeeinflusst bleiben. Diese Ausgestaltung der Erfindung hat darüber hinaus den Vorteil, dass sie bei neueren Brennkraftmaschinen mit Ventilsteuerung allein mit Hilfe der Ventilsteuerung umgesetzt werden kann, so dass die Ventilsteuerung nicht nur zur Steuerung des Ladungswechsels im Zylinder, sondern zusätzlich im Niedriglast- und Schubbetrieb zur Reduzierung des Schmierölverbrauchs verwendet werden kann.
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Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, zur gezielten Erhöhung des Drucks im Brennraum den Abgasgegendruck zu erhöhen, der während des Ausstoßtaktes dem Ausstoßen der Verbrennungsgase aus dem Brennraum bzw. aus dem Zylinder entgegenwirkt. Durch den höheren Abgasgegendruck werden weniger Verbrennungsgase ausgestoßen, so dass wie bei der zuvor beschriebenen Verkleinerung des Ventilhubs und/oder Verkürzung der Ventilöffnungszeit nach dem Schließen des Auslassventils der Druck im Brennraum höher als ohne eine solche Maßnahme ist. Die Erhöhung des Abgasgegendrucks erfolgt vorteilhaft mittels einer im Abgastrakt der Brennkraftmaschine eingebauten Abgasklappe, die vorteilhaft im Schubbetrieb und im Niedriglastbetrieb der Brennkraftmaschine geschlossen und ansonsten geöffnet wird, so dass der erhöhte Abgasgegendruck im übrigen Kennfeld, d. h. während der anderen Betriebszustände der Brennkraftmaschine nicht wirksam ist. Da das Auslassventil nur während des Ausstoßtaktes geöffnet wird, im Verlauf der übrigen Takte des Verbrennungszyklus hingegen geschlossen ist, führt auch dies Maßnahme nur während des Ausstoßtaktes zu einer Druckerhöhung im Brennraum.
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Im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine besteht eine weitere Möglichkeit zur gezielten Erhöhung des Drucks im Brennraum während des Ausstoßtaktes darin, die Drosselklappe ganz oder zumindest teilweise zu öffnen, um das Druckgefälle zwischen dem Brennraum und dem Kurbelraum durch eine Vergrößerung der Zylinderfüllung zu erhöhen. Im Unterschied zu den zuvor beschriebenen Maßnahmen wird in diesem Fall der Druck im Brennraum nicht nur während des Ausstoßtaktes, sondern auch während der übrigen Takte erhöht.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Druck im Brennraum auf einen Wert erhöht wird, der mehr als 50 mbar, zweckmäßig mehr als 80 mbar und vorzugsweise mehr als 100 mbar über dem Druck im Kurbelraum liegt. Dort, wo der Druck im Kurbelraum dem Umgebungsdruck entspricht, wird der Druck im Brennraum damit auf einen Wert erhöht, der mehr als 50 mbar, zweckmäßig mehr als 80 mbar und vorzugsweise mehr als 100 mbar über dem Umgebungsdruck liegt. Durch Versuche hat sich gezeigt, dass zumindest im Niedriglastbetrieb der Brennkraftmaschine eine relativ geringe Druckerhöhung im Brennraum in dieser Höhe ausreichend ist, um für eine definierte Anlage der Kolbenringe in den Nuten zu sorgen und damit einen Schmieröltransport und infolgedessen ein Abschleudern von Schmieröl in den Brennraum zu vermindern.
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Alternativ kann eine ausreichende Druckerhöhung auch durch die Bedingung beschrieben werden, dass der Druck zwischen einem ersten brennraumseitigen Kolbenring und einem benachbarten zweiten Kolbenring, der manchmal auch als Zwischenringdruck bezeichnet wird, über dem Druck im Kurbelraum liegen muss, um für ein vorteilhafte positives Druckgefälle zwischen dem Druck im Brennraum und dem Druck im Kurbelraum zu sorgen.
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Der Druck im Kurbelraum braucht nicht notwendigerweise dem Umgebungsdruck zu entsprechen. Grundsätzlich ist es auch möglich, die Erhöhung des Drucks im Brennraum zusätzlich zu einer bereits existierenden Druckabsenkung im Kurbelraum vorzunehmen, um für eine weitere Reduzierung des Schmierölverbrauchs zu sorgen oder ggf. noch strenger werdende Abgasemissionsvorschriften oder unterschiedliche Anforderungen in verschiedenen Ländern zu erfüllen.
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Die Betriebsbedingungen, unter denen der Druck im Brennraum erhöht wird, schließen vorzugsweise einen Niedriglastbetrieb einschließlich eines Leerlaufbetriebs und einen Schubbetrieb der Brennkraftmaschine ein. Wie bereits ausgeführt wurde, kann mit der erfindungsgemäßen Lösung das positive Druckgefälle zwischen dem Druck im Brennraum und dem Druck im Kurbelraum während des Ausstoßtaktes auf diese Betriebszustände im Kennfeld beschränkt werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
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1 eine schematische Darstellung eines Zylinders und eines Kolbens einer 4-Takt-Brennkraftmaschine;
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2 eine Darstellung des Druckverlaufs im Brennraum und im Kurbelraum des Zylinders während eines Verbrennungszyklus bzw. während zwei Kurbelwellenumdrehungen im Leerlaufbetrieb, ohne eine Druckerhöhung im Brennraum während des Ausstoßtaktes;
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3 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts III in 1;
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4 eine entsprechende Darstellung wie in 2, jedoch bei einer gezielten Erhöhung des Drucks im Brennraum während des Ausstoßtaktes durch Erhöhung des Abgasgegendrucks;
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5 eine entsprechende Darstellung wie in 2 und 4, jedoch bei einer gezielten Erhöhung des Drucks im Brennraum während des Ausstoßtaktes im Schubbetrieb durch Öffnen einer Drosselklappe im Ansaugtrakt;
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6 eine ähnliche Darstellung wie in 2, 4 und 5, jedoch bei einer gezielten Erhöhung des Drucks im Brennraum während des Ausstoßtaktes im Schubbetrieb durch Veränderung der Steuerzeiten eines Auslassventils.
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Der in der Zeichnung schematisch dargestellte 4-Takt-Ottomotor 1 weist ein Zylinderkurbelgehäuse 2 und einen Zylinderkopf 3 auf, die gemeinsam eine Mehrzahl von Zylindern 4 (nur einer dargestellt) begrenzen. In jedem Zylinder 4 ist in bekannter Weise ein Kolben 5 hin und her beweglich, dessen Oberseite zusammen mit dem Zylinderkurbelgehäuse 2 und dem Zylinderkopf 3 einen Brennraum 6 begrenzt, während seine Unterseite zusammen mit dem Zylinderkurbelgehäuse 2 einen Kurbelraum 7 für einen Kurbeltrieb 8 begrenzt.
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Der Zylinderkopf 3 umschließt mindestens einen durch ein Einlassventil 9 verschließbaren Einlasskanal 10 und mindestens einen durch ein Auslassventil 11 verschließbaren Auslasskanal 12. Der Einlasskanal 10 kommuniziert mit einem Saugrohr 13, das eine Drosselklappe 14 enthält. Der Auslasskanal 12 kommuniziert mit einem Abgasrohr 15, das eine Abgasklappe 16 enthält. Das Einlassventil 9 und das Auslassventil 11 werden jeweils durch eine Ventilsteuerung (nicht dargestellt) betätigt, die zur Steuerung des Ladungswechsels im Zylinder 4 dient. Mittels der Ventilsteuerung, beispielsweise einer unter der Bezeichnung AVS bekannten Ventilsteuerung der Anmelderin, lassen sich der Hub und die Öffnungszeit jedes Ventils 9, 11 unabhängig vom Hub und von der Öffnungszeit der anderen Ventile 9, 11 verändern.
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Der Kolben 5 weist ein Ringpaket aus drei Kolbenringen 17, 18, 19 auf. Bei dem zum Brennraum 6 benachbarten ersten oder obersten Kolbenring 17 und bei dem zweiten mittleren Kolbenring 18 handelt es sich um Verdichtungsringe, die den Brennraum 6 gegenüber dem Kurbelraum 7 abdichten sollen, während es sich bei dem dritten oder untersten Kolbenring 19 um einen Ölabstreifring handelt, der überschüssiges Schmieröl von der Zylinderwand abstreifen und in den Kurbelraum 7 bzw. in eine Ölwanne 20 zurückführen soll.
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2 zeigt den Druckverlauf im Zylinder 4, der sich bei bekannten Serien-4-Takt-Ottomotoren im Leerlauf ohne besondere Maßnahmen während der vier Takte eines Verbrennungszyklus einstellt, wobei I den Ansaugtakt, II den Verdichtungstakt, III den Arbeits- oder Expansionstakt und IV den Ausstoßtakt bezeichnet. Der Druck im Brennraum 6 ist in 2 durch eine mit p_B bezeichnete durchgezogene Linie dargestellt. Der Druck im Kurbelraum 7 ist durch eine mit p_K bezeichnete unterbrochene Linie dargestellt und beträgt entsprechend dem Umgebungsdruck ständig etwa 1 bar. Wie man in 2 sieht, stellt sich während des Ansaugtaktes I und des Verdichtungstaktes II zwischen dem Druck p_B im Brennraum 6 und dem Druck p_K im Kurbelraum 7 ein negatives Druckgefälle Δp(–) ein, während sich beim Arbeits- oder Expansionstakt ein positives Druckgefälle Δp(+) einstellt. Während des Ausstoßtaktes IV entspricht der Druck p_B im Brennraum 6 im Wesentlichen dem Druck p_K im Kurbelraum 7 und beträgt ebenfalls etwa 1 bar.
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Sowohl das negative Druckgefälle Δp(–) während des Ansaugtaktes I und des Verdichtungstaktes II als auch das positive Druckgefälle Δp(+) während des Arbeits- oder Expansionstaktes III sorgen für eine definierte Anlage der Kolbenringe 17, 18, 19 in der jeweiligen Nut des Kolbens 5 und damit für eine gute Dichtwirkung. Ein Transport eines Gemischs aus Gas und Schmieröl in Richtung des Kurbelraums 7 (Blow-By-Gas) bzw. in Richtung des Brennraums 6 (Reverse-Blow-By-Gas) findet nur zwischen den Ringstößen statt, und zwar bei negativem Druckgefälle Δp(–) in Richtung des Brennraums 6 und bei positivem Druckgefälle Δp(+) in Richtung des Kurbelraums 7. Hingegen führt das durch eine Umrandung U hervorgehobene Fehlen eines positiven oder negativen Druckgefälles Δp(+) oder Δp(–) während der Dauer des Ausstoßtaktes IV dazu, dass die Kolbenringe 17, 18, 19 in dieser Zeitspanne undefiniert gegen die Begrenzungen der jeweiligen Nut des Kolbens 5 anliegen, wie in 3 beispielhaft für den obersten Kolbenring 17 dargestellt. Dies hat zur Folge, dass sich zum einen die Dichtwirkung des Ringpakets 17, 18, 19 verschlechtert und dass zum anderen Schmieröl im Ringpaket 17, 18, 19 zurückbleibt, das während des Ausstoßtaktes IV in Form von Öltröpfchen 21 in den Brennraum 6 hinein abgeschleudert wird, weil aufgrund der Kinematik des Kurbeltriebs 8 in der Richtung vom Kurbelraum 7 zum Brennraum 6 immer höhere Beschleunigungen wirken als in der umgekehrten Richtung.
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Das in den Brennraum 6 hinein abgeschleuderte Schmieröl wird beim nächsten Arbeits- oder Expansionstakt III verbrannt, wodurch der Schmierölverbrauch des Motors 1 im Leerlauf ansteigt. Um dies zu verhindern, können verschiedene Maßnahmen getroffen werden, um während des Ausstoßtaktes IV den Druck p_B im Brennraum 6 gezielt zu erhöhen, so dass er um mindestens 50 mbar und besser um etwa 100 mbar über dem Druck p_K im Kurbelraum 7 liegt. Durch Versuche hat sich gezeigt, dass im Niedriglastbereich während des Ausstoßtaktes IV ein positives Druckgefälle Δp(+) von etwa 80 mbar zwischen dem Druck p_B im Brennraum 6 und dem Druck p_K im Kurbelraum 7 ausreicht, um die Dichtwirkung der Kolbenringe 17, 18, 19 so weit zu verbessern, dass am Ende des Ausstoßtaktes IV erheblich weniger Schmieröl zum Abschleudern zur Verfügung steht. Ein etwas höheres positives Druckgefälle Δp(+) von etwa 100 mbar gewährleistet, dass das Schmieröl in das Kurbelgehäuse 7 und nicht in den Brennraum 6 mitgerissen bzw. abgeschleudert wird.
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Eine der Maßnahmen, mit der sich der Druck p_B im Brennraum 6 während des Ausstoßtaktes IV gezielt erhöhen lässt, um ein positives Druckgefälle Δp(+) zum Druck p_K im Kurbelraum 7 zu erhalten, besteht darin, den Abgasgegendruck im Auslasskanal 11 zu erhöhen, indem zum Beispiel im Leerlauf die Abgasklappe 16 im Abgasrohr 15 vom Motorsteuergerät (nicht dargestellt) des Motors 1 so weit geschlossen wird, dass der Druck p_B im Brennraum 6 um etwa 100 mbar über dem Umgebungsdruck und damit über dem Druck p_K im Kurbelraum 7 liegt. Der Druckverlauf im Brennraum 6, der sich durch diese Maßnahme ergibt, ist in 4 dargestellt, wobei die unterbrochene Linie p_B1 die durch die Erhöhung des Abgasgegendrucks bewirkte Änderung des Drucks p_B im Brennraum 6 anzeigt, der im Bereich der Umrandung U während des Ausstoßtaktes IV um etwa 100 mbar über dem Druck p_K liegt. Der Druck p_B0 zeigt zum Vergleich den Druck im Brennraum 6 an, der im Leerlaufbetrieb ohne diese Maßnahme gemessen würde.
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Das Schließen der Abgasklappe 16 zur Erzielung eines positiven Druckgefälles Δp(+) zwischen dem Druck p_B im Brennraum 6 und dem Druck p_K im Kurbelraum 7 während des Ausstoßtaktes IV ist nicht nur im Leerlaufbetrieb sondern allgemein im Niedriglastbetrieb sowie im Schubbetrieb des Motors 1 möglich. Bei höheren Lasten wird die Abgasklappe 16 geöffnet, um den Abgasgegendruck möglichst niedrig zu halten und dadurch thermodynamische Vorteile zu erzielen.
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Eine andere, für den Schubbetrieb des Motors 1 geeignete Maßnahme zur gezielten Erhöhung des Drucks p_B im Brennraum 6 während des Ausstoßtaktes IV zwecks Erhalt eines positiven Druckgefälles Δp(+) zum Kurbelraum 7 besteht darin, die im Schubbetrieb normalerweise geschlossene Drosselklappe 14 im Saugrohr 13 mit Hilfe des Motorsteuergeräts ganz oder teilweise zu öffnen, um die Füllung des Zylinders 4 und damit den Verdichtungsenddruck zu erhöhen, so dass während des Ausstoßtaktes ein positives Druckgefälle Δp(+) hergestellt und das Schmieröl in Richtung des Kurbelraums 7 gedrückt wird. Die Drosselklappe 14 kann in diesem Fall zum Beispiel geöffnet werden, wenn die Drehzahl des Motors 1 über der Leerlaufdrehzahl liegt und das Gaspedal vom Fahrer nicht niedergetreten wird, was vom Motorsteuergerät als Anzeichen für einen Schubbetrieb des Motors 1 aufgefasst wird.
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Der Druckverlauf im Brennraum 6, der sich durch diese Maßnahme im Schubbetrieb ergibt, ist in 5 mit einer durchgezogenen Linie p_B2 dargestellt. Wie die Linie p_B2 zeigt, steigt durch das Schließen der Drosselklappe 14 der Druck p_B im Brennraum 6 im Vergleich zum Druck p_B0 im Leerlaufbetrieb während aller vier Takte I bis IV an, wobei er bei dem dargestellten Druckverlauf während des Ausstoßtaktes IV um etwa 200 mbar über dem Druck p_K im Kurbelraum 7 und während des Ansaugtaktes I geringfügig unter dem Druck p_K im Kurbelraum 7 liegt. Vorzugsweise wird jedoch die Drosselklappe 14 etwas weniger weit geöffnet, so dass der Druck p_B2 während des Ausstoßtaktes IV nur etwas 100 bis 150 mbar über dem Druck p_K im Kurbelraum 7 und während des Ansaugtaktes I um etwa 100 mbar unter dem Druck p_K im Kurbelraum 7 liegt. Dadurch ist während des Ansaugtaktes I ein ausreichend großes negatives Druckgefälle Δp(–) vorhanden, um für eine definierte Anlage der Kolbenringe 17, 18, 19 in der jeweiligen Nut des Kolbens 5 zu sorgen und damit den Schmierölverbrauch auch während des Ansaugtaktes I zu reduzieren.
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Eine dritte Maßnahmen, mit der sich der Druck p_B im Brennraum 6 während des Ausstoßtaktes IV gezielt erhöhen lässt, besteht darin, die Steuerzeiten des Auslassventils 11 zu verändern und das Auslassventil 11 früher zu schließen, nämlich statt bei einem Kurbelwellenwinkel von etwa 180 Grad bereits bei einem Kurbelwellenwinkel von etwa 120 Grad, das heißt um etwa 60 Grad nach früher verschoben. Der Druckverlauf im Brennraum 6, der sich durch diese Maßnahme im Schubbetrieb des Motors 1 ergibt, ist in 6 dargestellt, wobei der Doppelpfeil A zwischen den beiden vertikalen Linien die Verschiebung des Schließens des Auslassventils 11 nach früher und die unterbrochene Linie p_B3 einen dadurch hervorgerufenen früheren Anstieg des Drucks p_B im Brennraum 6 zeigt. Dieser frühere Druckanstieg im Brennraum 6 führt dazu, dass das nach dem Arbeits- oder Expansionstakt herrschende hohe negative Druckgefälle Δp(–) von mehr als 600 mbar früher als bisher auf einen Wert von etwa 100 mbar verkleinert wird. Dieses kleinere Druckgefälle sorgt ebenfalls für eine gute Anlage der Kolbenringe 17, 18, 19 in der jeweiligen Nut des Kolbens 5 und damit für eine ausreichende Abdichtung, führt jedoch im Vergleich zu dem hohen negative Druckgefälle Δp(–) von mehr als 600 mbar zu einer Verringerung des Schmierölverbrauchs, weil die Menge des vom Reverse-Blow-By-Gas in Richtung des Brennraums 6 transportierten Schmieröls vermindert wird.
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Untersuchungen auf dem Prüfstand haben gezeigt, dass die Verminderung des Schmierölverbrauchs allerdings geringer als diejenige ausfällt, die sich durch eine Erhöhung des Abgasgegendrucks oder eine Vergrößerung der Zylinderfüllung erzielen lässt.
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Die Veränderung der Steuerzeiten des Auslassventils 11 zur Erzielung eines positiven Druckgefälles Δp(+) zwischen dem Druck p_B im Brennraum 6 und dem Druck p_K im Kurbelraum 7 während des Ausstoßtaktes IV ist nicht nur im Schubbetrieb sondern auch im Leerlauf- und Niedriglastbetrieb des Motors 1 möglich.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, mehrere der zuvor beschriebenen Maßnahmen miteinander zu kombinieren, wie beispielsweise die Veränderung der Steuerzeiten des Auslassventils 11 im Niedriglastbetrieb und das Öffnen der Drosselklappe 14 im Schubbetrieb. Auch eine Kombination mit einer Druckabsenkung im Kurbelraum 7 ist denkbar.
