DE102012111628A1 - Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben derselben - Google Patents
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Abstract
Brennkraftmaschine (10), mit mehreren Zylindern (11), die mit einer Kurbelwelle (16) zusammenwirken, wobei den Zylindern (11) über Einlassventile (12), die von mindestens einer Eingangsnockenwelle (14) angesteuet sind, Verbrennungsluft zuführbar ist, wobei von den Zylindern (11) über Auslassventile (13), die von mindestens einer Ausgangsnockenwelle (15) angesteuert sind, Abgas abführbar ist. In einer Schubabschaltung der Brennkraftmaschine nimmt eine Drosselklappe (21) eine geöffnete Stellung ein, wobei in der Schubabschaltung weiterhin die oder jede Eingangsnockenwelle (14) und/oder die oder jede Ausgangsnockenwelle (15) zu der Kurbelwelle (16) derart verstellt ist, dass sich für die Öffnung der Einlassventile (12) und Auslassventile (13) eine Überschneidung einstellt, um so in der Schubabschaltung ein Brennkraftmaschinengeräusch zu beeinflussen.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Brennkraftmaschine.
- Aus der Praxis sind Brennkraftmaschinen mit mindestens einem Abgasturbolader sowie Brennkraftmaschinen ohne Abgasturbolader bekannt. Bei einer Brennkraftmaschine mit Abgasaufladung wird in einer Turbine eines Abgasturboladers Abgas, welches die Zylinder der Brennkraftmaschine über Auslassventile der Zylinder verlässt, entspannt, um hierbei gewonnene mechanische Energie zum Antreiben eines Verdichters des jeweiligen Abgasturboladers zu nutzen und so den Zylinder der Brennkraftmaschine über Einlassventile derselben als Verbrennungsluft verdichtete Ladeluft zuzuführen. Bei einer Brennkraftmaschine ohne Abgasaufladung wird Verbrennungsluft angesaugt, die nicht vorab über einen Abgasturbolader verdichtet wurde.
- Aus der Praxis ist es ferner bekannt, dass die Einlassventile der Zylinder einer Brennkraftmaschine von mindestens einer Eingangsnockenwelle und die Auslassventile der Zylinder einer Brennkraftmaschine von mindestens einer Ausgangsnockenwelle angesteuert werden.
- Dann, wenn eine Brennkraftmaschine in einer Schubabschaltung betrieben wird, in welcher in die Zylinder der Brennkraftmaschine kein Kraftstoff eingespritzt wird, wird nach der Praxis eine Drosselklappe, die in eine zu den Zylindern der Brennkraftmaschine führende Ladeluftleitung oder Saugleitung geschaltet ist, geschlossen. Es bildet sich dann kein signifikantes Brennkraftmaschinengeräusch mehr aus.
- Aus der
DE 199 43 914 A1 ist es bekannt, im Schubbetrieb einer Brennkraftmaschine eine Drosselklappe der Brennkraftmaschine zu öffnen. - Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde eine neuartige Brennkraftmaschine und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Brennkraftmaschine zu schaffen.
- Diese Aufgabe wird durch eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß nimmt in einer Schubabschaltung der Brennkraftmaschine die Drosselklappe eine geöffnete Stellung ein, wobei in der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine weiterhin die oder jede Eingangsnockenwelle und/oder die oder jede Ausgangsnockenwelle zu der Kurbelwelle derart verstellt sind, dass sich für die Öffnung der Einlassventile und die Öffnung der Auslassventile eine Überschneidung einstellt, um so in der Schubabschaltung ein Brennkraftmaschinengeräusch zu beeinflussen.
- Mit der hier vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dann, wenn die Brennkraftmaschine in der Schubabschaltung betrieben wird, nicht nur die Drosselklappe zu öffnen, sondern vielmehr weiterhin hinsichtlich der Einlassventile und Auslassventile der Zylinder der Brennkraftmaschine eine Überschneidung hinsichtlich deren Öffnung einzustellen. In diesem Fall arbeitet die Brennkraftmaschine wie eine Luftpumpe, die eine Luftmenge von der Saugseite zur Druckseite der Zylinder der Brennkraftmaschine fördert. Hierdurch ist es möglich, in der Schubabschaltung das Brennkraftmaschinengeräusch so zu beeinflussen, als ob die Brennkraftmaschine nicht in der Schubabschaltung betrieben würde. Somit erlaubt die Erfindung die gezielte Beeinflussung des Brennkraftmaschinengeräuschs in der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine, um auch in der Schubabschaltung ein signifikantes Brennkraftmaschinengeräusch bereitzustellen.
- Vorzugsweise wird in der Schubabschaltung die Öffnungsstellung der Drosselklappe und/oder die Verstellung der Nockenwellen zur Kurbelwelle und damit die Überschneidung für die Öffnung der Einlassventile und Auslassventile jeweils abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder von einem Beginn der Schubabschaltung derart eingestellt, dass sich ein definiertes Brennkraftmaschinengeräusch ausbildet. Hiermit ist eine vorteilhafte Beeinflussung des Brennkraftmaschinengeräuschs in der Schubabschaltung möglich.
- Dann, wenn zu Beginn der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine eine relativ kleine Drehzahl der Brennkraftmaschine vorliegt, wird die Drosselklappe relativ langsam geöffnet, wohingegen dann, wenn zu Beginn der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine eine relativ große Drehzahl der Brennkraftmaschine vorliegt, die Drosselklappe relativ schnell geöffnet wird. Hiermit kann ein sogenanntes Schmatzen der Luftansaugung, welches sich insbesondere bei kleinen Drehzahlen der Brennkraftmaschine ausbilden kann, vermieden werden.
- Dann, wenn zu Beginn der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine eine relativ kleine Drehzahl der Brennkraftmaschine vorliegt, wird die Überschneidung für die Öffnung der Einlassventile und Auslassventile relativ langsam erhöht, wohingegen dann, wenn zu Beginn der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine eine relativ große Drehzahl der Brennkraftmaschine vorliegt, die Überschneidung für die Öffnung der Einlassventile und Auslassventile relativ schnell erhöht wird. Auch hiermit kann das Brennkraftmaschinengeräusch positiv beeinflusst werden.
- Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 7 und eine Steuerungseinrichtung einer Brennkraftmaschine mit Mitteln zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 10.
- Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
-
1 ein Blockschaltbild einer Brennkraftmaschine. - Die hier vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Brennkraftmaschine sowie eine Steuerungseinrichtung einer Brennkraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens.
-
1 zeigt eine stark schematisierte Darstellung einer Brennkraftmaschine10 eines Kraftfahrzeugs mit mehreren Zylindern11 , wobei in1 lediglich zwei Zylinder11 gezeigt sind. Es ist selbstverständlich, dass die Anzahl der Zylinder11 der Brennkraftmaschine10 von zwei abweichen kann. So kann die Brennkraftmaschine10 insbesondere vier, fünf, sechs, acht, zehn oder auch zwölf Zylinder oder jede andere gewünschte Anzahl an Zylindern11 aufweisen. - Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst jeder Zylinder
11 zwei Einlassventile12 für Verbrennungsluft und zwei Auslassventile13 für Abgas. Es ist selbstverständlich, dass auch die Anzahl der Einlassventile12 und die Anzahl der Auslassventile13 je Zylinder11 von der in1 gezeigten Anzahl abweichen kann. So können z.B. je Zylinder11 ein einziges Einlassventil12 und ein einziges Auslassventil13 vorhanden sein. Die Einlassventile12 sind von mindestens einer Eingangsnockenwelle14 ansteuerbar. Die Auslassventile13 sind von mindestens einer Ausgangsnockenwelle15 ansteuerbar. Nicht gezeigte Kolben der Zylinder10 wirken über sogenannte Pleuel mit einer Kurbelwelle16 der Brennkraftmaschine10 zusammen. - Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Brennkraftmaschine
10 einen Abgasturbolader17 . Der Abgasturbolader17 verfügt über eine Turbine18 , der das Abgas, welches die Zylinder11 der Brennkraftmaschine10 über die Auslassventile13 verlässt, zugeführt werden kann. Bei der Entspannung des Abgases in der Turbine18 des Abgasturboladers17 gewonnene Energie wird zum Antreiben eines Verdichters19 des Abgasturboladers17 genutzt, um der Brennkraftmaschine10 , nämlich den Zylindern11 derselben, als Verbrennungsluft verdichtete Ladeluft zuzuführen. Es ist selbstverständlich, dass die Brennkraftmaschine10 auch mehr als einen Abgasturbolader17 aufweisen kann. Ebenso ist es möglich, dass die Brennkraftmaschine10 keinen Abgasturbolader aufweist. - Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist in eine Ladeluftleitung
20 , über die den Zylindern11 der Brennkraftmaschine10 verdichtete Ladeluft zugeführt werden kann, eine Drosselklappe21 integriert. Über die Drosselklappe21 kann die Luftmenge eingestellt werden, die über die Ladeluftleitung20 in Richtung auf die Zylinder11 der Brennkraftmaschine10 gefördert wird. Dann, wenn kein Abgasturbolader vorhanden ist, ist die Drosselklappe21 in eine Saugleitung integriert. - Weiterhin zeigt
1 schematisiert eine Abgasnachbehandlungseinrichtung22 , über die das Abgas, welches die Turbine18 des Abgasturboladers17 verlässt, geführt werden kann. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung22 umfasst dabei mindestens einen Katalysator und vorzugsweise mindestens einen Schalldämpfer. - Die Brennkraftmaschine
10 der1 kann sowohl im Zugbetrieb als auch im Schubbetrieb betrieben werden. Im Schubbetrieb erfolgt typischerweise eine Schubabschaltung. - In der Schubabschaltung wird in die Zylinder
11 der Brennkraftmaschine10 kein Kraftstoff eingespritzt. Die Kraftstoffeinspritzventile zum Einspritzen des Kraftstoffs in die Zylinder11 der Brennkraftmaschine10 sind in1 nicht gezeigt. - Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, in der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine die Drosselklappe
21 zu öffnen oder geöffnet zu halten, so dass dann in der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine10 die Drosselklappe21 eine geöffnete Stellung einnimmt. Weiterhin wird gleichzeitig in der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine10 die oder jede Eingangsnockenwelle14 und/oder die oder jede Ausgangsnockenwelle15 relativ zur Kurbelwelle16 der Brennkraftmaschine10 derart verstellt, dass sich für die Öffnung der Einlassventile12 und die Öffnung der Auslassventile13 der Zylinder11 der Brennkraftmaschine10 eine Überschneidung einstellt. - Hierdurch ist dann gewährleistet, dass die Brennkraftmaschine
10 in der Schubabschaltung wie eine Luftpumpe wirkt und eine Luftmenge fördert. Hierdurch ist es möglich, in der Schubabschaltung das Brennkraftmaschinengeräusch so zu beeinflussen, als ob die Brennkraftmaschine10 nicht in der Schubabschaltung betrieben würde. Somit erlaubt die Erfindung die gezielte Beeinflussung des Brennkraftmaschinengeräuschs in der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine10 , um auch in der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine10 ein signifikantes Brennkraftmaschinengeräusch bereitzustellen. - Vorzugsweise wird in der Schubabschaltung die Öffnungsstellung der Drosselklappe
21 abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder von einem Beginn der Schubabschaltung derart eingestellt, dass sich ein definiertes Brennkraftmaschinengeräusch ausbildet. - Ferner wird vorzugsweise in der Schubabschaltung die Verstellung der Nockenwellen
14 ,15 zur Kurbelwelle16 und damit die Überschneidung für die Öffnung der Einlassventile12 und Auslassventile13 abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder von einem Beginn der Schubabschaltung derart eingestellt, dass sich ein definiertes Brennkraftmaschinengeräusch ausbildet. - Entsprechende drehzahlabhängige Kennfelder, aus Basis derer die Ansteuerung der Drosselklappe
21 und/oder der Nockenwellen14 ,15 erfolgt, sind in einer Steuerungseinrichtung hinterlegt. - Die Ansteuerung der Drosselklappe
21 erfolgt vorzugsweise derart, dass dann, wenn zu Beginn der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine10 eine relativ kleine Drehzahl der Brennkraftmaschine10 vorliegt, die Drosselklappe21 relativ langsam geöffnet wird, wohingegen dann, wenn zu Beginn der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine10 eine relativ große Drehzahl der Brennkraftmaschine10 vorliegt, die Drosselklappe21 relativ schnell geöffnet wird. Hiermit kann ein sogenanntes Schmatzen der Luftansaugung, welches sich insbesondere bei kleinen Drehzahlen der Brennkraftmaschine ausbilden kann, vermieden werden. - Ferner ist es möglich, dass dann, wenn zu Beginn der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine
10 eine relativ kleine Drehzahl der Brennkraftmaschine10 vorliegt, die Überschneidung für die Öffnung der Einlassventile12 und Auslassventile13 relativ langsam erhöht wird, wohingegen dann, wenn zu Beginn der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine10 eine relativ große Drehzahl der Brennkraftmaschine10 vorliegt, die Überschneidung für die Öffnung der Einlassventile12 und Auslassventile13 relativ schnell erhöht wird. Auch hiermit kann das Brennkraftmaschinengeräusch positiv beeinflusst werden. - Dann, wenn die Brennkraftmaschine
10 bezüglich ihrer Nockenwellen14 und15 eine Hubumschaltung für die Einlassventile12 und/oder für die Auslassventile13 aufweist, wird weiterhin in der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine für die Einlassventile12 und/oder für die Auslassventile13 jeweils ein Ventilhub abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder abhängig von einem Beginn der Schubabschaltung derart eingestellt, dass sich ein definiertes Brennkraftmaschinengeräusch ausbildet. Kann dies erfolgt vorzugsweise kennfeldabhängig aus Grundlage von in der Steuerungseinrichtung hinterlegten Kennfeldern. - Eine derartige Hubumschaltung für die Einlassventile
12 und für die Auslassventile13 kann über das von der Patentanmelderin genutzte "Vario Cam Plus" System oder alternativ über auf den Nockwellenwellen14 ,15 verschiebbar gelagerte Schiebenocken bereitgestellt werden. - Mit der Erfindung ist es möglich, in einer Schubabschaltung vorzugsweise drehzahlabhängig ein Brennkraftmaschinengeräusch zu beeinflussen. Hierzu wird, wie oben ausgeführt, in der Schubabschaltung die Drosselklappe
21 geöffnet und für die Öffnungen der Einlassventile12 und Auslassventile13 eine Überschneidung eingestellt. Gegebenenfalls wird in der Schubabschaltung für die Einlassventile und die Auslassventile auch der Ventilhub beeinflusst. Hierdurch ist es dann möglich, die Brennkraftmaschine10 wie eine Luftpumpe zu betreiben und über dieselbe eine Luftmenge zu fördern, so dass in der Schubabschaltung ein Brennkraftmaschinengeräusch so eingestellt werden kann, als ob die Schubabschaltung nicht aktiv wäre. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- 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.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 19943914 A1 [0005]
Claims (10)
- Brennkraftmaschine, mit mehreren Zylindern (
11 ), die mit einer Kurbelwelle (16 ) zusammenwirken, wobei den Zylindern (11 ) über Einlassventile (12 ), die von mindestens einer Eingangsnockenwelle (14 ) angesteuert sind, Verbrennungsluft zuführbar ist, wobei von den Zylindern (11 ) über Auslassventile (13 ), die von mindestens einer Ausgangsnockenwelle (15 ) angesteuert sind, Abgas abführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Schubabschaltung der Brennkraftmaschine eine Drosselklappe (21 ) eine geöffnete Stellung einnimmt, und dass in der Schubabschaltung weiterhin die oder jede Eingangsnockenwelle (14 ) und/oder die oder jede Ausgangsnockenwelle (15 ) zu der Kurbelwelle (16 ) derart verstellt ist, dass sich für die Öffnung der Einlassventile (12 ) und Auslassventile (13 ) eine Überschneidung einstellt, um so in der Schubabschaltung ein Brennkraftmaschinengeräusch zu beeinflussen. - Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schubabschaltung die Öffnungsstellung der Drosselklappe (
21 ) abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder von einem Beginn der Schubabschaltung derart eingestellt wird, dass sich ein definiertes Brennkraftmaschinengeräusch ausbildet. - Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schubabschaltung die Verstellung der Nockenwellen (
14 ,15 ) zur Kurbelwelle (16 ) und damit die Überschneidung für die Öffnung der Einlassventile (12 ) und Auslassventile (13 ) abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder von einem Beginn der Schubabschaltung derart eingestellt wird, dass sich ein definiertes Brennkraftmaschinengeräusch ausbildet. - Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn zu Beginn der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine eine relativ kleine Drehzahl der Brennkraftmaschine vorliegt, die Drosselklappe (
21 ) relativ langsam geöffnet wird, wohingegen dann, wenn zu Beginn der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine eine relativ große Drehzahl der Brennkraftmaschine vorliegt, die Drosselklappe (21 ) relativ schnell geöffnet wird. - Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn zu Beginn der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine eine relativ kleine Drehzahl der Brennkraftmaschine vorliegt, die Überschneidung für die Öffnung der Einlassventile (
12 ) und Auslassventile (13 ) relativ langsam erhöht wird, wohingegen dann, wenn zu Beginn der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine eine relativ große Drehzahl der Brennkraftmaschine vorliegt, die Überschneidung für die Öffnung der Einlassventile (12 ) und Auslassventile (13 ) relativ schnell erhöht wird. - Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Brennkraftmaschine eine Hubumschaltung für die Einlassventile (
12 ) und/oder für die Auslassventile (13 ) aufweist, in der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine weiterhin für die Einlassventile (12 ) und/oder für die Auslassventile (13 ) jeweils ein Ventilhub abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder abhängig von einem Beginn der Schubabschaltung derart eingestellt wird, dass sich ein definiertes Brennkraftmaschinengeräusch ausbildet. - Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schubabschaltung der Brennkraftmaschine die Drosselklappe (
21 ) geöffnet oder geöffnet gehalten wird, und dass in der Schubabschaltung weiterhin die oder jede Eingangsnockenwelle (14 ) und/oder die oder jede Ausgangsnockenwelle (15 ) zu der Kurbelwelle (16 ) derart verstellt wird, dass sich für die Öffnung der Einlassventile (12 ) und Auslassventile (13 ) eine Überschneidung einstellt, um so in der Schubabschaltung ein Brennkraftmaschinengeräusch zu beeinflussen. - Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schubabschaltung die Öffnungsstellung der Drosselklappe (
21 ) abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder von einem Beginn der Schubabschaltung derart eingestellt wird, dass sich ein definiertes Brennkraftmaschinengeräusch ausbildet, wobei dann, wenn zu Beginn der Schubabschaltung eine relativ kleine Drehzahl vorliegt, die Drosselklappe (21 ) relativ langsam geöffnet wird, wohingegen dann, wenn zu Beginn der Schubabschaltung eine relativ große Drehzahl vorliegt, die Drosselklappe (21 ) relativ schnell geöffnet wird. - Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schubabschaltung die Verstellung der Nockenwellen (
14 ,15 ) zur Kurbelwelle (16 ) abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder von einem Beginn der Schubabschaltung eingestellt wird, sodass sich ein definiertes Brennkraftmaschinengeräusch ausbildet, wobei dann, wenn zu Beginn der Schubabschaltung eine relativ kleine Drehzahl vorliegt, die Überschneidung für die Öffnung der Einlassventile (12 ) und Auslassventile (13 ) relativ langsam erhöht wird, wohingegen dann, wenn zu Beginn der Schubabschaltung eine relativ große Drehzahl vorliegt, die Überschneidung relativ schnell erhöht wird. - Steuerungseinrichtung einer Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9.
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